TRPM8 on mucosal sensory nerves regulates colitogenic responses by

innate immune cells via CGRPPetrus R. de Jong, MD1,2,5, Naoki Takahashi, DDS, PhD1,3,5, Madusha Peiris, PhD4, Samuel

Bertin, PhD1, Jihyung Lee, PhD1, Melanie G. Gareau, PhD1, Alan Paniagua, BS1, Alexandra R. Harris, MS1, David S. Herdman, BS1, Maripat Corr, MD, PhD1, L. Ashley Blackshaw, PhD4, and

Eyal Raz, MD1,¶

1Department of Medicine, University of California, San Diego, La Jolla, CA 92093, USA 2University Medical Center Utrecht, Utrecht, Lundlaan 6, 3508 GA Utrecht, The Netherlands 3Division of Oral

Science for Health Promotion, Niigata University Graduate School of Medical and Dental Sciences, Niigata 951-8514, Japan 4Wingate Institute of Neurogastroenterology, Blizard Institute, Barts and The

London School of Medicine and Dentistry, Queen Mary, University of London, London, UK

Published in final edited form as: Mucosal Immunol. 2015 May ; 8(3): 491–504. doi:10.1038/mi.2014.82.

TRP kanalları

Trpm8 Kanalının Yapısı

Bu çalışmanın çıkış noktası??• Kolonda TRPV1+ / CGRP+ yoğun şekilde co-ekspresyonu görülmüş . TRPV1+

nöronlar dentritik hücrelerle oldukça yakın konumlanmış ve salgılanan CGRP nin antijen sunumunu ve migrasyonu downregüle edebildiği gösterilmiş (TLR4 ligandlarının aktivasyonu ve CGRP salınımı ve antiinflamatuar etkileri gösterilmiş)

Mucosal Immunology (2014) 7, 1283–1289; doi:10.1038/mi.2014.80; published online 3 September 2014Cross-talk between neural and immune receptors provides a potential mechanism of homeostatic regulation in the gut mucosa

• TRPA1 ve TRPV1 ile benzer fizyolojik karakter göstermekte ve yapılan bir çalışmada LPS ile sensitize edilmiş kanal TLR4 den bağımsız olarak CGRP ve P maddesi salınımı görülmüş

• Merkezde CGRP olmak üzere TRPV1 ve TRPA1 bağırsak inflamasyonunda nöroimmun ve regulatuar prosesin majör komponenti olarak gösterilmiş

• Bir çalışmada monositlerde TRPM2 nin artan ekspresyonu inflamatuar kapasiteyi arttırmış

• Ramachandran et all. TRPM8 activation attenuates inflammatory responses in mouse models of colitis

AMAÇ

• Kolonik TRPM8+ primer afferent nöronların, mukozal inflamatuar hücreler üzerinde lokal anti-inflamatuar etkileri olabilir mi?

Genetic deletion of TRPM8 increases the susceptibility to acute experimental colitis

1

TRPM8 deficiency does not affect chronic DSS or TNBS-induced colitisS1

TRPM8 deficiency does not affect chronic DSS or TNBS-induced colitis (devam)

S1

Lack of epithelial traits predisposing for colitis in Trpm8-/- mice.

S2

TRPM8 deficiency in non-hematopoietic cells results in a hyperinflammatory phenotype

2

TRPM8+ mucosal fibers in the colon express CGRP

3

TRPM8+ mucosal fibers in the colon express CGRP

3

CGRP receptor deficiency in hematopoietic cells confers susceptibility to colitis

4

CGRP receptor deficiency in hematopoietic cells confers susceptibility to colitis

5

CGRP treatment reverses the hyperinflammatory phenotype of TRPM8−/− mice

6

Working model of the effects of TRPM8+/CGRP+ mucosal fibers in colitis

7

Sonuçlar1) Trpm8 -/- fareler DSS kolit modeline aşırı derecede duyarlıdır (şekil 1)

2) Trpm8 -/- fareler deki doğal bağışıklık hücreleri ex vivo olarak TLR ligandları ile stimüle edildiğinde hiperinflamatuar cevap sergilemektedir fakat bu durum myeloid hücrelerde içsel Trpm8 sinyali ile ilişkili değildir (şekil 2)

3) Fare ve insan kolonunda Trpm8+ dokuda CGPR-IR gözlenmiştir bunun yanısıra deneysel kolit modelinde mukozal dokuda da Trpm8/CGRP ekspresyon artışı gözlenmiştir (şekil 3). İnflame kolonda bu CGRP+ mukozal fiber CD11c+ hücrelere çok yakın olarak gözlenmiştir (şekil 4)

4) Trpm8 -/- fareler de DSS kolit modeli için bulunan aşırıduyarlılık CGPR sinyalindeki defekt ile fareler tarafından oluşan fenokopidir (Şekil 5)

5) Ekzojen CGRP ile tedavi Trpm8 -/- farelerin DSS aşırı duyarlı fenotipini geri çevirmiştir (şekil 6)

6) Lokal CGRP salınımına neden olan mukosal sensor nöronların alt kümesinde mukozal hasar ya da kolitin aktive ettiği Trpm8 sinyalini içeren bir model önerilmektedir.

Sonuçlar7) CGRP nin lokal yüksek konsantrasyonu, doğal immun hücreler (CD11c+DC)

tarafından üretilen pro-inflamatuar sitokinleri baskılamaktadır (Şekil 7a)

8) Bu immunoregulatör mekanizma; Trpm8 defektli farelerde mukozal fiber da CGRP artışına fakat dentritik hücrelere salgılanmamasına neden olup aşırı inflame fenotip ile sonuçlanmaktadır (şekil 7b)

9) Trpm8 -/- kolonda CGRP birikimi gözlemi ilginç bir gözlemdir bunun bu farelerde DSS impulsu sonrası gözlenen artmış inflamatuar aktividen kaynaklanabileceği düşünülmektedir.

10) Sonuç olarak; CGRP nin iyi yapılandırılmış anti-inflamatuar etkisi önerilen modelle uyumlu olabilir

Ek bilgiIntracellular noxious events following acid stimulation. Activation of the TRPV1 acid-sensing nociceptor induces Ca2+ influx causing activation of CaMK II by phosphorylation, followed by increased transcriptional activity of CREB, leading to up-regulation of CGRP production in DRG sensory neurons. CGRP is a neurotransmitter involved in nociceptive transmission via afferent sensory neurons and exacerbation of inflammation at peripheral sites via efferent sensory neurons.

LPS sensitizes the TLR4/TRPV1/CGRP pathway.

Activation of TLR4 on macrophages and sensory nerves subsequently activates TRPV1 releasing CGRP. Anti-inflammatory effects of CGRP include indirect modulation of TNFα transcription via binding to CGRP receptor and upregulation of ICER (dotted line). LPS is shown as red dots. CGRP, sensory neuropeptide calcitonin gene-related peptide; ICER, inducible cyclic adenosine monophosphate early repressor; LPS, lipopolysaccharide; TLR4, Toll-like receptor 4; TNFα, tumor necrosis factor-α; TRPV1, transient receptor potential cation channel subfamily V member 1. A full color version of this figure is available at the Mucosal Immunology journal online