Intracellular Survival and Immune System Activation Following Viral Scavenging in Murine Liver Sinusoidal Endothelial Cells

Abstract

Lever sinusformede endotelceller (LSEC) er profesjonelle endocytter med en ekstraordinær evne til å fjerne forskjellige avfallsmaterialer som kan være tilstede i blodet. LSECene blir i økende grad anerkjent som sentrale immunspillere, og rensefunksjonen til LSECene antydes å være en tolerogen mekanisme som brukes for å unngå unødvendige betennelsesreaksjoner i leveren. Videre har forskning vist at flere blodbårne viruspartikler tas opp i leveren, hovedsakelig i LSEC, noe som tyder på en sentral rolle for denne celletypen i å utrydde sirkulerende virus. Imidlertid er viral eliminering og påfølgende immunreaksjoner fra LSECene dårlige forståtte emner. Cellelinjer som for tiden er på markedet mangler tilstrekkelig morfologi og funksjon av LSEC, noe som gjør studier av isolerte primærceller er den eneste løsningen for å studere disse cellene.

Denne oppgaven undersøkte virusinduserte inflammatoriske reaksjoner i C57BL/6 primære muse LSEC (mLSEC) kulturer utsatt for patogen murint cytomegalovirus (mCMV) og ikke-patogen humant cytomegalovirus (hCMV), som er relaterte herpesvirusarter. Kvantifisering av forskjellige cytokiner i cellekultursupernatanter ved immunanalyser (ELISA og Luminex) viste sekresjon av proinflammatorisk interleukin-6 (IL-6) og tumornekrosefaktor-alfa (TNF-α). Immunmerking og konfokal bildebehandling avslørte at mLSECene kunne uttrykke mCMV-spesifikke immediate-early (IE) og late (L) gener, noe som indikerer etablert infeksjon av viruset i cellene. De mCMV-infiserte mLSEC-kulturene viste en solid inflammatorisk reaksjon mot det patogene viruset ved signifikant høyere nivåer av IL-6 og TNF-α. Til sammenligning utsondret de ikke-patogene hCMV-utfordrede mLSEC-kulturene lavere mengder av de proinflammatoriske cytokinene. Gitt den omfattende endocytiske aktiviteten til LSEC, kan det antydes at den observerte dårligere inflammatoriske reaksjonen under ikke-patogen viruseksponering er en påfølgende respons etter internalisering av hCMV-viruspartikler. Fremtidig forskning bør verifisere opptaket av hCMV-partikler i mLSEC.

Liver sinusoidal endothelial cells (LSECs) are professional endocytes with an extraordinary capability of scavenging various waste materials that may be present in the bloodstream. LSECs are increasingly acknowledged as pivotal immune players, and the scavenging function of LSECs is suggested to be a tolerogenic mechanism employed to avoid unnecessary inflammatory reactions in the liver. Moreover, evidence has shown that several bloodborne virus particles are taken up in the liver, predominantly in the LSEC, suggesting a central role for the cell type in eradicating circulating viruses. However, the viral clearance and subsequent immune reactions of LSECs are poorly understood topics. Cell lines currently on the market poorly resemble acceptable morphology and function of the LSEC, making studies of isolated primary cells the only solution.

This thesis investigated the virus-induced inflammatory reactions in C57BL/6 primary mouse LSEC (mLSEC) cultures exposed to pathogenic murine cytomegalovirus (mCMV) and nonpathogenic human cytomegalovirus (hCMV), which are related herpesvirus species. Quantification of various cytokines in cell culture supernatants by immunoassays (ELISA and Luminex) demonstrated secretion of proinflammatory interleukin-6 (IL-6) and tumor necrosis factor-alpha (TNF-α). Immunolabeling and confocal imaging revealed mLSECs to be permissive for expression of mCMV-specific immediate-early (IE) and late (L) genes, indicating established infection of the virus. The mCMV-infected mLSEC cultures showed a solid inflammatory reaction towards the pathogenic virus by significantly higher levels of IL-6 and TNF-α. In comparison, the nonpathogenic hCMV-challenged mLSEC cultures secreted lower amounts of the proinflammatory cytokines. Given the extensive endocytic activity of LSECs, it can be suggested that the observed poorer inflammatory reaction during nonpathogenic virus exposure is a subsequent response after internalization of hCMV-virions. Future research should verify the uptake of hCMV particles in mLSECs.