Riassunto

Background Natural killer (NK) cells are an important lymphocyte population in the nasal mucosa and play important roles in linking the innate and the adaptive immune response. Their two main functions are direct cell-mediated cytotoxicity and the release of cytokines. They are important during viral infections and cancer. Due to their location in the nasal mucosa, NK cells are likely exposed to inhaled pollutants, such as diesel exhaust. Whether and how exposure to diesel exhaust particles (DEP) affects NK cell function in the context of viral infections has not been investigated.

Methods NK cells were isolated from peripheral blood obtained from normal healthy volunteers and subsequently stimulated with the viral mimetic polyinosinic:polycytidylic acid (pI:C), DEP, or pI:C+DEP for 18 hours. NK cells were subsequently analyzed for changes in surface marker expression, cytokine production, gene expression changes, and cytotoxic function using flow cytometry, ELISA, qRT-PCR, and cell-mediated cytotoxicity assay, respectively.

Results Stimulation of NK cells with pI:C and pI:C+DEP, but not DEP alone, increased the release of IL-1β, IL-2, IL-4, IL-8, IL-10, IL-12p70, IFN-γ and TNF-α. As compared to pI:C alone or pI:C+DEP, the release of IL-1β, IL-8 and TNF-α was significantly lower after DEP stimulation alone. Stimulation with pI:C alone increased the gene and protein expression of granzyme B and perforin, which was completely blunted by adding DEP. Addition of DEP further reduced CD16 expression in pI:C stimulated cells. Similarly, cell-mediated cytotoxicity was significantly reduced by the addition of DEP.

Conclusions In the context of viral infection, DEP potentially reduces NK cells' ability to kill virus-infected host cells, in spite of normal cytokine levels, and this may increase susceptibility to viral infections . This reduction in the potential ability of NK cells to kill virus-infected host cells may increase the susceptibility to viral infections after DEP exposure.

Commento

Le cellule natural killer rappresentano fisiologicamente circa il 10% della popolazione linfocitaria polmonare umana e sono un importante popolazione di cellule immunitarie nella mucosa nasale. Rappresentano inoltre la prima linea di difesa contro i microbi, in particolare i virus, e svolgono un ruolo cruciale nel collegare la risposta immunitaria innata e la risposta immunitaria adattativa.

Alcuni studi epidemiologici hanno valutato l'impatto dell'inquinamento atmosferico sul sistema immunitario e sulle cellule natural killer, sia negli uomini che in cavie da laboratorio, dimostrando un significativo effetto di immunosoppressione. E’ stato, in particolare, dimostrato che l’esposizione cronica ai gas di scarico e all’ozono sono in grado di ridurre la citotossicità delle cellule natural killer, di ridurre la loro produzione di IFN- γ e di aumentare la suscettibilità della mucosa respiratoria alle infezioni virali. Vari studi di letteratura stanno recentemente cercando di precisare la tipologia delle interazioni chimiche esistenti tra gli inquinanti urbani ed il sistema immunitario, con non poche difficoltà, nella consapevolezza che l’inquinamento atmosferico è costituito da una miscela di elementi chimici estremamente eterogenea, e che le interazioni di sinergismo o di antagonismo tra i diversi inquinanti possono essere rilevanti ai fini dell’effetto tossico complessivo.

Il presente studio, di Muller e collaboratori, è stato realizzato negli USA con l’obiettivo di valutare gli effetti dei gas di scarico sulle cellule natural killer nel sangue periferico di soggetti volontari sani, non fumatori e non asmatici. I risultati dimostrano che l’esposizione riduce la citotossicità e la capacità delle cellule natural killer di uccidere le cellule ospiti infettate da virus, aumentando la suscettibilità alle infezioni virali.

Keywords

Air pollution, Cell-mediated cytotoxicity, Diesel exhaust, NK cells, Polyriboinosinic acid-polyribocytidylic acid

Articoli correlati che potrebbero interessarti

Caroline M. Tabor, Catherine A. Shaw, Sarah Robertson, Mark R. Miller, Rodger Duffin, Ken Donaldson, David E. Newby, Patrick W. F. Hadoke

Platelet activation independent of pulmonary inflammation contributes to diesel exhaust particulate-induced promotion of arterial thrombosis

Particle and Fibre Toxicology. Vol. 13, Iss. 6 January 2016

Ala Muala, Gregory Rankin, Maria Sehlstedt, Jon Unosson, Jenny A. Bosson, Annelie Behndig, Jamshid Pourazar, Robin Nyström, Esbjörn Pettersson, Christoffer Bergvall, Roger Westerholm, Pasi I. Jalava, Mikko S. Happo, Oskari Uski, Maija-Riitta Hirvonen, Frank J. Kelly, Ian S. Mudway, Anders Blomberg, Christoffer Boman, Thomas Sandström

Acute exposure to wood smoke from incomplete combustion - indications of cytotoxicity

Particle and Fibre Toxicology. Vol. 12, Iss. 33,34 October 2015

Capobussi Matteo, Tettamanti Roberto, Marcolin Luca, Piovesan Luca, Bronzin Silvia, Gattoni Maria Elena, Polloni Ilaria, Sabatino Giuliana, Tersalvi Carlo A., Auxilia Francesco, Castaldi Silvana

Air Pollution Impact on Pregnancy Outcomes in Como, Italy

Journal of Occupational and Environmetal Medicine. Vol. 58, Iss. 1, January 2016