C’è molto da cui i nostri occhi devono proteggersi: polvere e detriti; virus e batteri; prodotti chimici da cose che usiamo ogni giorno come saponi e lozioni; radiazione ultravioletta dal sole; e ore a guardare schermi di computer o dispositivi. Date tutte queste potenziali minacce, potrebbe essere sorprendente apprendere che le parti dell’occhio che sono centrali per la visione – il cristallino, la cornea e la retina – sono immunizzate, nel senso che mancano di cellule immunitarie e della protezione che offrono. Ma allora come si proteggono questi tessuti critici?
Questa era una domanda che Sue Menko, Ph.D., professore di Patologia, Anatomia e Biologia Cellulare presso la Thomas Jefferson University e leader nel campo della ricerca sugli occhi, ha riflettuto sulla lente . Alcuni anni fa, lei e i ricercatori del suo laboratorio stavano studiando un topo che era stato progettato per non avere una proteina chiave necessaria per sviluppare la struttura perfettamente chiara della lente. Come si aspettavano, senza questa proteina, il cristallino era malformato. Ma con loro sorpresa, hanno anche osservato le cellule immunitarie nel cristallino che cercavano di riparare il danno. Questa è stata la prima volta che è stato scoperto che le cellule immunitarie sono state reclutate nell’obiettivo e ha sfidato decenni di dogma scientifico.
Non solo: i ricercatori hanno scoperto che anche se si verificava un danno al cristallino, le cellule immunitarie si presentavano in altre parti dell’occhio, come la cornea, uno strato che forma la parte anteriore dell’occhio e focalizza la luce sul cristallino. Al contrario, l’anno scorso il laboratorio Menko, in collaborazione con il laboratorio di Mary Ann Stepp presso la George Washington University, ha scoperto che quando la cornea veniva ferita, le cellule immunitarie si spostavano sulla superficie del cristallino.
Ora, in un nuovo studio, i ricercatori mostrano che le cellule immunitarie rispondono al cristallino, non solo a seguito di una lesione acuta all’occhio, ma anche a un’infiammazione di lunga durata. In collaborazione con il laboratorio della dott.ssa Rachael Caspi presso il National Eye Institute e il laboratorio Stepp, hanno studiato un modello murino di uveite, una forma di infiammazione oculare innescata da infezioni o lesioni ed è considerata una malattia autoimmune come il diabete. Se non trattata, l’uveite può portare a una serie di complicazioni tra cui cicatrici retiniche, glaucoma e cataratta del cristallino. Tuttavia, poiché per così tanto tempo si è pensato che il cristallino avesse un privilegio immunitario, il ruolo delle cellule immunitarie nella cataratta associata all’uveite non è mai stato esplorato.
Nel loro lavoro pubblicato su The FASEB Journal , la dott.ssa Menko e il suo laboratorio hanno utilizzato la microscopia ad alta risoluzione per osservare l’intero occhio e la superficie del cristallino. La prima cosa che i ricercatori volevano sapere era: le cellule immunitarie interagiscono con il cristallino in questo modello sperimentale di uveite? Sono rimasti scioccati da ciò che hanno visto.
“Nel nostro precedente studio in cui la cornea è stata ferita, abbiamo visto un piccolo numero di cellule immunitarie sulla superficie della lente, che agiscono quasi come sentinelle”, afferma il dott. Menko. “In questo caso, era come un ariete. C’erano dozzine di cellule immunitarie e diversi tipi di esse, comprese le cellule T e i macrofagi. È chiaramente una risposta immunitaria robusta e potrebbe riflettere in parte che l’infiammazione nell’uveite è così grave .”
I ricercatori hanno quindi monitorato questa risposta immunitaria al cristallino nel corso di 26 giorni, poiché l’infiammazione inizia al giorno 14 (primo pannello, sotto), raggiunge il suo picco al giorno 19 (secondo pannello) e inizia a risolversi entro il giorno 26 (terzo pannello). pannello).
Usando i loro microscopi ad alta potenza, hanno osservato diverse regioni della superficie della lente. Su entrambi i lati della lente ci sono due camere piene di liquido: l’umor acqueo nella parte anteriore dell’occhio tra la lente e la cornea e l’umor vitreo nella parte posteriore dell’occhio, che separa la lente e la retina (illustrazione sotto) . Nell’uveite, una o entrambe le camere si riempiono di cellule immunitarie. Tuttavia, si è pensato che il cristallino sia protetto da queste cellule immunitarie dallo spesso strato ricco di proteine ??che lo circonda, chiamato capsula del cristallino .
JodiRae DeDreu, un dottorato di ricerca. studente nel laboratorio del Dr. Menko a Jefferson e primo autore dello studio, ha colorato la lente con marcatori fluorescenti per etichettare una proteina che compone la capsula in rosso, le cellule immunitarie in verde e i loro nuclei in blu. Ha quindi catturato immagini ad alta risoluzione e utilizzato un software di imaging per creare rendering 3D della capsula per rilevare i cambiamenti nella sua struttura. Il software le ha permesso di guardare tutti e tre i colori contemporaneamente, rimuoverne uno o due o rendere trasparente uno dei colori.
“Quando osserviamo i colori insieme, vediamo questi punti blu, che sono i nuclei delle cellule immunitarie, che sporgono dalla superficie rossa della capsula del cristallino”, spiega DeDreu. “Quando togli i nuclei blu, vediamo queste fosse profonde o fossette lungo la capsula (pannello a destra, in basso). Questa è la prova che le cellule immunitarie si stanno effettivamente integrando nella capsula del cristallino, cosa che non era mai stata mostrata prima”.
Non solo il numero di divot aumenta nel tempo dal giorno 14 al giorno 19, ma diventa anche più profondo, indicativo di una crescente invasione nella capsula del cristallino man mano che la malattia progredisce. Inoltre, quando DeDreu rende trasparente l’etichetta rossa della capsula del cristallino, può catturare con grande dettaglio la morfologia delle cellule immunitarie che si sono integrate all’interno della capsula. Nel pannello a destra in basso, le cellule immunitarie, etichettate in verde, si sono appiattite per adattarsi all’interno della capsula del cristallino.
I loro collaboratori nel laboratorio del Dr. Stepp lo hanno confermato utilizzando un microscopio elettronico a scansione, che può catturare cambiamenti dettagliati sulla superficie della capsula del cristallino. Hanno trovato molte protuberanze, come illustrato nelle immagini sottostanti, che indicano le regioni in cui le cellule immunitarie si erano integrate all’interno della capsula del cristallino. Ciò è correlato ai risultati dell’etichettatura fluorescente del laboratorio Menko.
Le cellule immunitarie sono ben attrezzate per raggiungere luoghi in cui potrebbero esserci danni o infezioni, secernendo enzimi che distruggono i tessuti che ostacolano. Ma sono in grado di superare la spessa capsula della lente? Con una scoperta sorprendente, i ricercatori hanno scoperto che alcune cellule immunitarie erano in grado di farlo (primo pannello sotto, le cellule immunitarie sono presenti oltre la capsula del cristallino rosso) e in realtà si infiltravano nel tessuto del cristallino (nel secondo pannello sotto, la cellula immunitaria è incorporato nel tessuto della lente in grigio).
“Finora, i meccanismi di danno che si verificano in questa regione dell’occhio dopo l’uveite sono stati poco conosciuti”, afferma il dott. Menko. “Per la prima volta, siamo stati in grado di fornire prove che le cellule immunitarie potrebbero causare questo danno, in particolare all’obiettivo”. Apre anche la possibilità di comprendere la patologia del cristallino in altre malattie dell’occhio come il glaucoma.
È interessante notare che hanno anche scoperto che anche dopo che l’uveite inizia a risolversi al giorno 26 e la maggior parte delle cellule immunitarie era scomparsa, ce n’erano ancora alcune che rimanevano integrate sulla superficie della capsula del cristallino (secondo e terzo pannello, sotto) e si infiltravano nel tessuto del cristallino stesso (primo pannello, sotto).
“Perché queste cellule si attaccano? Stanno fornendo una sorveglianza continua o potrebbero predisporre l’occhio a future infiammazioni?” chiede il dottor Menko. “E qual è il destino ultimo di queste cellule?” Queste domande costituiscono la base di studi futuri per il laboratorio Menko e le risposte potrebbero rivelare nuovi importanti ruoli delle cellule immunitarie negli occhi. È importante sottolineare che il loro lavoro finora sottolinea che la presenza di cellule immunitarie negli occhi è molto più complessa di quanto si pensasse in precedenza.
JodiRae DeDreu et al, Invasione delle cellule immunitarie mediata dall’uveite attraverso la matrice extracellulare della capsula del cristallino, The FASEB Journal (2021). DOI: 10.1096/fj.202101098R