Uloga IL-33/ST2 signalnog puta u patogenezi eksperimentalnih periapeksnih lezija

Abstract

ST2 molekul je član interleukin-1 familije receptora (IL-1R), a njegov ligand je IL-33, novi član IL-1 familije citokina. Brojna istraživanja potvrđuju značajnu ulogu IL-33/ST2 signalnog puta u regulaciji Th1/Th2 imunskog odgovora u infektivnom imunitetu, alergijama i autoimunosti. Ipak, uloga IL-33/ST2 signalnog puta u patogenezi periapeksnih lezija još uvek je nepoznata. Stoga je u ovom radu ispitivan potencijalni efekat delecije gena za ST2 molekul i aplikacije rekombinantnog IL-33 na razvoj i tok eksperimentalno izazvanih periapeksnih granuloma kod BALB/s miševa. Resorpcija alveolarne kosti u periapeksnom regionu bila je statistički značajno veća kod ST2-/- miševa u poređenju sa WT BALB/c miševima. Pojačan periapeksni gubitak kosti kod ST2-/- miševa bio je udružen sa povećanim influksom neutrofilnih granulocita, CD3+CXCR3+ Th1, CD3+CCR6+ Th17 limfocita i povećanim brojem TRAP+ osteoklasta. Uz to, u periapeksnim lezijama ST2-/- miševa bio je prisutan statistički značajno veći procenat CD4+ T limfocita koji eksprimiraju IFN-γ, IL-17, TNF-α i IL-6 i CD3+ T limfocita koji eksprimiraju RANKL. Nasuprot tome, procenat CD3+ T limfocita koji eksprimiraju OPG bio je značajno veći kako u periapeksnim lezijama, tako i u cervikalnim limfnim čvorovima WT miševa. U cervikalnim limfnim čvorovima ST2-/- miševa zabeležen je i značajno veći procenat CD11b+ mijeloidnih ćelija, CD11c+ dendritskih ćelija, CD3+CXCR3+ Th1 i CD3+CCR6+ Th17 limfocita. Primena IL-33 značajno je smanjila procenat CD3+CXCR3+ Th1, CD3+CCR6+ Th17 i CD4+ T limfocita koji eksprimiraju TNF-α, IL-6, IFN-γ i IL-17, i istovremeno povećala procenat CD3+ T limfocita koji eksprimiraju IL-4 u periapeksnim lezijama WT miševa. Uz to, ekspresija IL-33 i ST2 receptora bila je značajno povišena u periapeksnim lezijama u poređenju sa zdravim periapeksnim tkivom WT miševa. Broj IL-33- i ST2-pozitivnih fibroblasta bio je statistički značajno veći u humanim periapeksnim lezijama u poređenju sa periodontalnim ligamentom. Dvostruka imunofluorescentna analiza pokazala je IL-33/ST2 ko-ekspresiju u fibroblastima, endotelnim i mononuklearnim ćelijama. Iz svega navedenog, zaključujemo da IL-33/ST2 signalni put negativno reguliše destrukciju periapeksnog tkiva prevencijom razvoja Th1/Th17 imunskog odgovora i osteoklastogeneze. IL-33 i ST2 receptor eksprimiraju se i u mišjem i u humanom periapeksnom tkivu. Povećan broj IL-33- i ST2-pozitivnih fibroblasta u humanim periapeksnim lezijama u poređenju sa zdravim periapeksnim tkivom ukazuje na moguću ulogu IL-33/ST2 signalnog puta u fibroziranju periapeksnog tkiva. Manipulisanje IL-33/ST2 signalnom osovinom moglo bi da predstavlja nov terapijski pristup u lečenju zapaljenskih reakcija u periapeksnom regionu.

ST2 molecule is a member of the IL-1 receptor family and IL-33 was recently identified as its natural ligand. IL-33/ST2 axis regulates Th1/Th2 immune responses and has an important role in allergy, inflammation and autoimmunity, while its role in the pathogenesis of periapical lesions has not been studied. The aim of this study was to investigate the effects of ST2 gene deletion or IL-33 administration on the formation of experimentally induced periapical lesions in BALB/c mice. We observed that periapical bone loss was significantly more severe in ST2-/- mice compared with WT mice. The increased periapical bone loss observed in ST2-/- mice was associated with enhanced influx of neutrophils, CD3+CXCR3+ Th1 cells and CD3+CCR6+ Th17 cells and increased number of TRAP+ osteoclasts. Periapical lesions in ST2-/- mice contained increased percentages of CD4+ T cells expressing IFN-γ, IL-17, TNF-α and IL-6. In comparison to WT mice, CD3+RANKL+ T cells were increased while CD3+OPG+ T cells were decreased in both lesions and cervical lymph nodes of ST2-/- mice. Further, increased percentages of myeloid CD11b+ cells, CD11c+ dendritic cells, CD3+CXCR3+ and CD3+CCR6+ cells were found in cervical lymph nodes in ST2-/- mice. In vivo administration of IL-33 in WT mice induced a significant decrease in the percentages of CD3+CXCR3+, CD3+CCR6+ cells and CD4+ T cells expressing TNF-α, IL-6, IFN-γ and IL-17, whereas an increase in the percentages of CD3+ T cells expressing IL-4 was observed in the periapical lesions. The expression of IL-33 and its receptor ST2 was higher in periapical lesions in WT mice compared to healthy periapical tissues. The numbers of IL-33 and ST2 positive fibroblasts were significantly higher in human periapical lesions compared to periodontal ligaments. Double immunofluorescent analysis revealed IL-33/ST2 co-expression in fibroblasts, endothelial and mononuclear cells. We report for the first time that IL-33/ST2 pathway negatively regulates periapical tissue destruction in mice by preventing Th1/Th17 cell mediated immune responses and osteoclastogenesis. IL-33 and ST2 are expressed in both murine and human periapical tissues. Increased numbers of IL-33 and ST2 positive fibroblasts in human periapical lesions when compared to healthy periapical tissues suggest that IL-33/ST2 signaling may be involved in periapical tissue fibrosis. IL-33/ST2 signaling could represent the promising target for therapeutic intervention.