Dinamica delle cellule immunitarie deconvolute da singole

Nature Communications volume 14, numero articolo: 2285 (2023) Citare questo articolo

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La perfusione meccanica normotermica (NMP) è emersa come una tecnica innovativa di conservazione degli organi. È essenziale sviluppare una comprensione della composizione delle cellule immunitarie dell’organo donatore e dei suoi cambiamenti dinamici durante l’NMP. Il nostro obiettivo era una caratterizzazione completa delle (sotto)popolazioni di cellule immunitarie, del traffico cellulare e del rilascio di citochine durante l'NMP epatico. Il profilo del trascrittoma unicellulare dei fegati di donatori umani prima, durante e dopo il trapianto mostra un'abbondanza di neutrofili del recettore delle chemochine CXC 1+/2+ (CXCR1+/CXCR2+), che diminuiscono significativamente durante l'NMP. Ciò è accompagnato da un grande efflusso di leucociti passeggeri con predominanza di neutrofili nel perfusato. Durante l'NMP, i neutrofili passano da uno stato proinfiammatorio verso un fenotipo invecchiato/cronicamente attivato/esaurito, mentre i monociti/macrofagi antiinfiammatori/tollerogenici aumentano. Descriviamo qui la dinamica del repertorio delle cellule immunitarie, gli spostamenti fenotipici delle cellule immunitarie e la dominanza dei neutrofili durante l'NMP epatico, che potenzialmente contribuiscono alla risposta infiammatoria. I nostri risultati potrebbero servire come risorsa per avviare futuri studi di intervento immunitario.

Il trapianto di fegato (LT) è l'unico trattamento definitivo per la malattia epatica allo stadio terminale1,2,3. La carenza di organi rimane un importante fattore limitante, poiché la domanda supera di gran lunga l’offerta. La necessità di migliori tecnologie di conservazione insieme a tassi di utilizzo più elevati negli organi provenienti da donatori con criteri estesi (ECD) ha alimentato lo sviluppo della perfusione meccanica normotermica (NMP). In tal modo, un organo viene continuamente perfuso in condizioni quasi fisiologiche a 37 °C con concentrati di eritrociti ossigenati ed eparinizzati integrati con nutrimento e antibiotici e in un sistema sterile chiuso. L’NMP consente una valutazione completa della qualità e della funzione degli organi durante la conservazione ex vivo e può fungere da piattaforma per il ricondizionamento, il trattamento e la riparazione degli organi extracorporei2,4,5,6,7,8,9.

Molte centinaia di organi sono stati perfusi meccanicamente con successo e i risultati a breve termine indicano che l’NMP potrebbe contribuire a ridurre i tassi di scarto degli organi e favorire un’adeguata selezione degli organi adatti al trapianto4,10,11,12. Tuttavia, mentre la funzione organica approssimativa è facilmente misurabile, si sa solo poco sullo stato immunitario di un organo e dei suoi leucociti residenti nei tessuti durante l'NMP. Negli studi sperimentali sulla perfusione polmonare e renale ex vivo, un gran numero di leucociti passeggeri vengono mobilizzati e stravasati nel perfusato, influenzando così l'immunogenicità del trapianto13,14. Dati suggestivi per la mobilitazione dei leucociti passeggeri nel perfusato sono stati pubblicati anche nel fegato NMP15. Considerando la capacità infiammatoria e l’entità delle cellule immunitarie intrinseche del fegato, è di fondamentale importanza una comprensione più approfondita dell’impatto dell’NMP sullo stato delle cellule immunitarie epatiche e delle sue dinamiche durante l’NMP. In questo caso, si è ritenuto che la mappatura dettagliata dei leucociti dei passeggeri utilizzando la tecnologia di sequenziamento dell'RNA a singola cellula (scRNASeq) dell'intero trascrittoma16 migliorasse significativamente la nostra comprensione dei meccanismi molecolari, compresi i circuiti infiammatori durante l'NMP epatico. Negli ultimi anni, gli studi scRNASeq miravano a valutare l'eterogeneità cellulare dei fegati umani in varie condizioni, incluso il danno da ischemia/riperfusione (IRI)17,18,19,20,21,22,23,24. È stata applicata una mappatura seriale approfondita delle cellule immunitarie di otto fegati di donatori umani prima e al termine dell'NMP per studiare in modo specifico la fonte di citochine/chemochine immunomodulatorie e la dinamica dell'attivazione immunitaria a livello di singola cellula. Abbiamo convalidato e visualizzato i nostri risultati mediante colorazione immunofluorescente (IF) multiplex nelle biopsie epatiche. La corrispondente mobilizzazione delle cellule immunitarie è stata caratterizzata dalla fenotipizzazione in campioni seriali di perfusato raccolti durante 26 NMP del fegato umano, nonché dalla profilazione e quantificazione delle citochine.