Wpływ utlenionych lipoprotein o niskiej gęstości (oxLDL) na produkcję cytokin: TNF i IL-10, przez subpopulacje ludzkich monocytów aktywowanych różnymi ligandami receptorów Toll-like (TLR)

Atherosclerosis is considered to be a chronic inflammatory disease closely linked to increased concentration of oxidized low density lipoproteins (oxLDL) and to various infectious agents present both in peripheral blood and in vascular subendothelium. Monocytes and monocyte-derived macrophages are the key cells of immunological system involved in the progression of the disease. Monocytes are heterogenic population both in relation to the morphology, expression of membrane molecules as well as to the generation of cytokines. They posses unique ability to recognize infectious factors and to respond to the presence of oxLDL via integrating the signals coming simultaneously from these both types of molecules. Stimulation of membrane Toll-like receptors (TLR) by LPS, activating the network of intracellular signals, results in raised generation of pro- (TNF) an anti-inflammatory (IL-10) cytokines. In addition, it is commonly accepted that the presence oxLDL is able to modulate the generation of cytokines. It seems that distemper of the profile of cytokines released by monocytes may be the whys and wherefores of pathophysiological abnormalities determining atherosclerosis risk factors. In this dissertation we undertake investigations to define functional differences between subpopulations of human monocytes on the ground of expression of their CD14 and CD16 receptors. This was achieved by measuring and analyzing the differences between concentrations of pro-inflammatory TNF and anti-inflammatory IL-10 among subpopulations of monocytes stimulated by different ligands of TLR receptors. In parallel, the effect of oxLDL on the capacity of the monocyte subpopulations to generate TNF and IL-10 was studied.It has been found that human monocyte subpopulations stimulated by ligands of TLR2 and TLR4 receptors (stLPS, upLPS and PgLPS) differ individually one to the other in their capacity to generate TNF and IL-10. Under stimulation by all studied ligands monocytes characterized by expression of CD16 receptors generate much higher concentration of TNF than CD16-. Moreover, comparison of subpopulation CD14high and CD14dim among CD16+ monocytes allows us to state that CD14dim when stimulated with stLPS or PgLPS generates more TNF than CD14high. Nevertheless independently on the type of stimulation, among all of monocyte subpopulations, subpopulation of CD14high CD16+ exhibits the highest capacity to generate IL-10.The presence of oxLDL markedly inhibits the generation of IL-10 both in stimulated monocytes and in its all subpopulations. Moreover, for unclear reasons in monocytes CD16+ level of inhibition of the generation of IL-10 is slightly lower. OxLDL also inhibit the generation of TNF when stimulated by stLPS or upLPS. In this case however the extent of inhibition is rather low and it looks comparable with every individual subpopulation investigated. Interestingly, no effect of oxLDL, or even the effect of increased generation of TNF, was observed in monocytes as well as in its subpopulation CD16- under stimulation with PgLPS. Contrary to the above in monocytes that expressed CD16 receptors the presence of oxLDL slightly inhibits the generation of TNF.Our results tend towards better understanding of immunological processes involved in etiopathogensis of atherosclerosis.

Miażdżyca uważana jest aktualnie za przewlekły stan zapalny, u którego podstaw leży między innymi narastające w przestrzeni podśródbłonkowej stężenie utlenionych lipoprotein o niskiej gęstości (oxLDL) oraz obecność różnorodnych czynników infekcyjnych. Za kluczowe komórki układu odpornościowego, zaangażowane w patomechanizm miażdżycy, uznano monocyty oraz powstające z nich makrofagi. Monocyty są populacją wykazującą znaczną heterogenność pod względem morfologii, profilu wydzielania cytokin oraz ekspresji antygenów powierzchniowych. Komórki te za pośrednictwem znajdujących się na ich powierzchni receptorów TLR posiadają zdolność rozpoznawania czynników infekcyjnych oraz reagowania na obecność oxLDL, a więc integrowania sygnałów płynących od tych dwóch typów cząsteczek. Stymulacja receptorów TLR czynnikami infekcyjnymi inicjuje aktywację sieci sygnalizacji wewnątrzkomórkowej, prowadząc do produkcji cytokin pro- (TNF) i przeciwzapalnych (IL-10). Równocześnie zaobserwowano, że obecności oxLDL skutkuje zaburzeniem profilu tej produkcji, co może przyczyniać się do rozwoju wielu patofizjologicznych nieprawidłowości, stanowiąc ostatecznie czynnik ryzyka rozwoju miażdżycy.W niniejszej pracy podjęto próbę określenia wybranych funkcjonalnych różnic pomiędzy subpopulacjami monocytów, definiowanych na podstawie ekspresji cząsteczek CD14 oraz CD16 i zrealizowano to poprzez zbadanie różnic w stymulowanej ligandami TLR produkcji cytokin: prozapalnej (TNF) i przeciwzapalnej (IL-10). W tych samych subpopulacjach analizowano także wpływ oxLDL na produkcję TNF i IL-10. Wykazano, że poszczególne subpopulacje monocytów ludzkich stymulowane ligandami receptorów TLR4 oraz TLR2 (stLPS, upLPS oraz PgLPS) różnią się między sobą zdolnością do produkcji TNF i IL-10. W przypadku wszystkich badanych ligandów receptorów TLR monocyty wykazujące ekspresję CD16 produkują znacznie większe ilości TNF niż monocyty CD16-. Wśród monocytów CD16+ porównanie populacji CD14high i CD14dim pozwoliło stwierdzić, że ta ostania produkuje wyraźnie więcej TNF indukowanego stLPS oraz PgLPS. Natomiast niezależnie od rodzaju stymulacji głównym producentem IL-10 okazała się subpopulacja CD14highCD16+.Zaobserwowano, że obecność oxLDL podczas stymulacji monocytów oraz ich poszczególnych subpopulacji, skutkuje wyraźnym obniżeniem produkcji IL-10. Ponadto stwierdzono, że w populacji monocytów CD16+ hamowanie to jest nieco mniejsze. OxLDL wykazują również hamujący, aczkolwiek nie tak silny, wpływ na produkcję TNF stymulowaną stLPS i upLPS. W tym przypadku stopień zahamowania produkcji cytokiny jest podobny w każdej z badanych subpopulacji. Co istotne, obecność oxLDL nie ma wpływu, a nawet nasila produkcję TNF indukowaną PgLPS w monocytach oraz ich subpopulacji CD16-. W przeciwieństwie do tego, w komórkach wykazujących ekspresje CD16, produkcja ta jest nieznacznie ograniczona.Uzyskane wyniki stanowią wkład w wiedzę zbliżającą nas do poznania istoty procesów immunologicznych odpowiedzialnych za etiopatogenezę miażdżycy.