Published February 26, 2018
| Version v1
Publication
Open
The Cholinergic and Adrenergic Autocrine Signaling Pathway Mediates Immunomodulation in Oyster Crassostrea gigas
Creators
- 1. Chinese Academy of Sciences
- 2. Dalian Ocean University
- 3. Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology
- 4. Institute of Oceanology
- 5. University of Chinese Academy of Sciences
- 6. Hainan University
Description
It is becoming increasingly clear that neurotransmitters impose direct influence on regulation of the immune process. Recently, a simple but sophisticated neuroendocrine-immune (NEI) system was identified in oyster, which modulated neural immune response via a "nervous-hemocyte"-mediated neuroendocrine immunomodulatory axis (NIA)-like pathway. In the present study, the de novo synthesis of neurotransmitters and their immunomodulation in the hemocytes of oyster Crassostrea gigas were investigated to understand the autocrine/paracrine pathway independent of the nervous system. After hemocytes were exposed to lipopolysaccharide (LPS) stimulation, acetylcholine (ACh), and norepinephrine (NE) in the cell supernatants, both increased to a significantly higher level (2.71- and 2.40-fold, p < 0.05) comparing with that in the control group. The mRNA expression levels and protein activities of choline O-acetyltransferase and dopamine β-hydroxylase in hemocytes which were involved in the synthesis of ACh and NE were significantly elevated at 1 h after LPS stimulation, while the activities of acetylcholinesterase and monoamine oxidase, two enzymes essential in the metabolic inactivation of ACh and NE, were inhibited. These results demonstrated the existence of the sophisticated intracellular machinery for the generation, release and inactivation of ACh and NE in oyster hemocytes. Moreover, the hemocyte-derived neurotransmitters could in turn regulate the mRNA expressions of tumor necrosis factor (TNF) genes, the activities of superoxide dismutase, catalase and lysosome, and hemocyte phagocytosis. The phagocytic activities of hemocytes, the mRNA expressions of TNF and the activities of key immune-related enzymes were significantly changed after the block of ACh and NE receptors with different kinds of antagonists, suggesting that autocrine/paracrine self-regulation was mediated by transmembrane receptors on hemocyte. The present study proved that oyster hemocyte could de novo synthesize and release cholinergic and adrenergic neurotransmitters, and the hemocyte-derived ACh/NE could then execute a negative regulation on hemocyte phagocytosis and synthesis of immune effectors with similar autocrine/paracrine signaling pathway identified in vertebrate macrophages. Findings in the present study demonstrated that the immune and neuroendocrine system evolved from a common origin and enriched our knowledge on the evolution of NEI system.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
أصبح من الواضح بشكل متزايد أن الناقلات العصبية تفرض تأثيرًا مباشرًا على تنظيم عملية المناعة. في الآونة الأخيرة، تم تحديد نظام المناعة الغدد الصماء العصبية (NEI) البسيط ولكن المتطور في المحار، والذي قام بتضمين الاستجابة المناعية العصبية عبر مسار يشبه المحور المناعي الغدد الصماء العصبية (NIA) بوساطة "الخلايا الدموية العصبية". في هذه الدراسة، تم التحقيق في التوليف الجديد للناقلات العصبية وتعديلها المناعي في خلايا الدم في المحار Crassostrea gigas لفهم مسار الغدد الصماء/الباراكرين المستقل عن الجهاز العصبي. بعد تعرض خلايا الدم لتحفيز عديد السكاريد الشحمي، زاد الأستيل كولين والنورادرينالين في الخلايا الطافية، كلاهما إلى مستوى أعلى بكثير (2.71- و 2.40 - أضعاف، p < 0.05) مقارنة مع ذلك في المجموعة الضابطة. تم رفع مستويات تعبير الحمض النووي الريبوزي المرسال وأنشطة البروتين لأنزيم الكولين O - acetyltransferase والدوبامين β - hydroxylase في خلايا الدم التي شاركت في تخليق ACh و NE بشكل كبير عند 1 ساعة بعد تحفيز LPS، في حين تم تثبيط أنشطة أستيل كولينستراز وأكسيديز أحادي الأمين، وهما إنزيمان ضروريان في تثبيط التمثيل الغذائي لـ ACh و NE. أظهرت هذه النتائج وجود آلية متطورة داخل الخلايا لتوليد وإطلاق وتعطيل ACH و NE في خلايا المحار. علاوة على ذلك، يمكن للناقلات العصبية المشتقة من خلايا الدم بدورها تنظيم تعبيرات الحمض النووي الريبوزي المرسال لجينات عامل نخر الورم (TNF)، وأنشطة ديسموتاز الأكسيد الفائق، والكتالاز والليزوزوم، وبلعمة خلايا الدم. تم تغيير الأنشطة البلعمية لخلايا الدم، وتعبيرات الحمض النووي الريبوزي المرسال لـ TNF وأنشطة الإنزيمات الرئيسية المرتبطة بالمناعة بشكل كبير بعد كتلة مستقبلات ACh و NE مع أنواع مختلفة من المضادات، مما يشير إلى أن التنظيم الذاتي للإفراز/الباراكرين تم بوساطة مستقبلات عبر الغشاء على خلايا الدم. أثبتت الدراسة الحالية أن خلايا الدم المحارية يمكن أن تقوم من جديد بتوليف وإطلاق الناقلات العصبية الكولينية والأدرينالية، ويمكن بعد ذلك أن تنفذ ACh/NE المشتقة من خلايا الدم تنظيمًا سلبيًا على بلعمة خلايا الدم وتوليف المستجيبات المناعية مع مسار إشارات الغدد الصماء/الباراكرين المشابه المحدد في البلاعم الفقارية. أظهرت النتائج في هذه الدراسة أن الجهاز المناعي والغدد الصماء العصبية تطور من أصل مشترك وأثرى معرفتنا بتطور نظام NEI.Translated Description (French)
Il devient de plus en plus clair que les neurotransmetteurs exercent une influence directe sur la régulation du processus immunitaire. Récemment, un système neuroendocrinien-immunitaire (NEI) simple mais sophistiqué a été identifié chez l'huître, qui a modulé la réponse immunitaire neurale via une voie de type axe immunomodulateur neuroendocrinien (nia) médiée par des « hémocytes nerveux ». Dans la présente étude, la synthèse de novo des neurotransmetteurs et leur immunomodulation dans les hémocytes de l'huître Crassostrea gigas ont été étudiées pour comprendre la voie autocrine/paracrine indépendante du système nerveux. Après l'exposition des hémocytes à la stimulation par les lipopolysaccharides (LPS), l'acétylcholine (ACh) et la noradrénaline (NE) dans les surnageants cellulaires, les deux ont augmenté à un niveau significativement plus élevé (2,71 et 2,40fois, p < 0,05) par rapport à celui du groupe témoin. Les niveaux d'expression de l'ARNm et les activités protéiques de la choline O-acétyltransférase et de la dopamine β-hydroxylase dans les hémocytes impliqués dans la synthèse de l'ACh et de la NE étaient significativement élevés 1 h après la stimulation du LPS, tandis que les activités de l'acétylcholinestérase et de la monoamine oxydase, deux enzymes essentielles à l'inactivation métabolique de l'ACh et de la NE, étaient inhibées. Ces résultats ont démontré l'existence d'une machinerie intracellulaire sophistiquée pour la génération, la libération et l'inactivation de l'ACh et de la NE dans les hémocytes d'huîtres. De plus, les neurotransmetteurs dérivés des hémocytes pourraient à leur tour réguler l'expression des ARNm des gènes du facteur de nécrose tumorale (TNF), les activités de la superoxyde dismutase, de la catalase et du lysosome, et la phagocytose des hémocytes. Les activités phagocytaires des hémocytes, les expressions d'ARNm du TNF et les activités des enzymes clés liées au système immunitaire ont été significativement modifiées après le blocage des récepteurs ACh et NE avec différents types d'antagonistes, suggérant que l'autorégulation autocrine/paracrine était médiée par les récepteurs transmembranaires sur les hémocytes. La présente étude a prouvé que l'hémocyte d'huître pouvait de novo synthétiser et libérer des neurotransmetteurs cholinergiques et adrénergiques, et que l'ACh/NE dérivé de l'hémocyte pouvait ensuite exécuter une régulation négative sur la phagocytose des hémocytes et la synthèse d'effecteurs immunitaires avec une voie de signalisation autocrine/paracrine similaire identifiée dans les macrophages des vertébrés. Les résultats de la présente étude ont démontré que le système immunitaire et neuroendocrinien a évolué à partir d'une origine commune et ont enrichi nos connaissances sur l'évolution du système NEI.Translated Description (Spanish)
Cada vez está más claro que los neurotransmisores influyen directamente en la regulación del proceso inmunitario. Recientemente, se identificó un sistema neuroendocrino-inmune (NEI) simple pero sofisticado en la ostra, que modulaba la respuesta inmune neural a través de una vía similar al eje inmunomodulador neuroendocrino (NIA) mediada por "hemocitos nerviosos". En el presente estudio, se investigó la síntesis de novo de neurotransmisores y su inmunomodulación en los hemocitos de la ostra Crassostrea gigas para comprender la vía autocrina/paracrina independiente del sistema nervioso. Después de que los hemocitos se expusieron a la estimulación con lipopolisacáridos (LPS), acetilcolina (ACh) y norepinefrina (NE) en los sobrenadantes celulares, ambos aumentaron a un nivel significativamente mayor (2,71 y 2,40veces, p < 0,05) en comparación con el del grupo de control. Los niveles de expresión de ARNm y las actividades proteicas de la colina O-acetiltransferasa y la dopamina β-hidroxilasa en los hemocitos que participaron en la síntesis de ACh y NE se elevaron significativamente 1 h después de la estimulación con LPS, mientras que las actividades de la acetilcolinesterasa y la monoaminooxidasa, dos enzimas esenciales en la inactivación metabólica de ACh y NE, se inhibieron. Estos resultados demostraron la existencia de la sofisticada maquinaria intracelular para la generación, liberación e inactivación de ACh y NE en hemocitos de ostras. Además, los neurotransmisores derivados de los hemocitos podrían a su vez regular las expresiones de ARNm de los genes del factor de necrosis tumoral (TNF), las actividades de la superóxido dismutasa, catalasa y lisosoma, y la fagocitosis de los hemocitos. Las actividades fagocíticas de los hemocitos, las expresiones de ARNm de TNF y las actividades de las enzimas clave relacionadas con el sistema inmunitario cambiaron significativamente después del bloqueo de los receptores ACh y NE con diferentes tipos de antagonistas, lo que sugiere que la autorregulación autocrina/paracrina estaba mediada por receptores transmembrana en los hemocitos. El presente estudio demostró que el hemocito de ostra podría sintetizar y liberar de novo neurotransmisores colinérgicos y adrenérgicos, y el ACh/NE derivado de hemocitos podría ejecutar una regulación negativa sobre la fagocitosis de hemocitos y la síntesis de efectores inmunitarios con una vía de señalización autocrina/paracrina similar identificada en macrófagos de vertebrados. Los hallazgos en el presente estudio demostraron que el sistema inmune y neuroendocrino evolucionó a partir de un origen común y enriqueció nuestro conocimiento sobre la evolución del sistema NEI.Files
pdf.pdf
Files
(2.0 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:482a2e4e372254ed8ebf9ede665e5b66
|
2.0 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- مسار إشارات الغدد الصماء الكولينية والأدرينالية يتوسط تعديل المناعة في المحار كراسوستريا جيجاس
- Translated title (French)
- La voie de signalisation autocrine cholinergique et adrénergique médiatrice de l'immunomodulation chez l'huître Crassostrea gigas
- Translated title (Spanish)
- La vía de señalización autocrina colinérgica y adrenérgica media la inmunomodulación en la ostra Crassostrea gigas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2792809997
- DOI
- 10.3389/fimmu.2018.00284
References
- https://openalex.org/W1583337622
- https://openalex.org/W1861053103
- https://openalex.org/W1862629528
- https://openalex.org/W1944355206
- https://openalex.org/W1967335076
- https://openalex.org/W1967854508
- https://openalex.org/W1967875282
- https://openalex.org/W1971985783
- https://openalex.org/W1973405021
- https://openalex.org/W1975266206
- https://openalex.org/W1976232121
- https://openalex.org/W1986306247
- https://openalex.org/W1986356926
- https://openalex.org/W1991040605
- https://openalex.org/W1996935852
- https://openalex.org/W1996999287
- https://openalex.org/W2001943317
- https://openalex.org/W2002820793
- https://openalex.org/W2005601991
- https://openalex.org/W2006154490
- https://openalex.org/W2007633164
- https://openalex.org/W2009133356
- https://openalex.org/W2012851391
- https://openalex.org/W2023650135
- https://openalex.org/W2031919192
- https://openalex.org/W2034643457
- https://openalex.org/W2035092884
- https://openalex.org/W2038678195
- https://openalex.org/W2039285377
- https://openalex.org/W2046534035
- https://openalex.org/W2052355209
- https://openalex.org/W2054366648
- https://openalex.org/W2054893788
- https://openalex.org/W2058021161
- https://openalex.org/W2058201437
- https://openalex.org/W2059991997
- https://openalex.org/W2060152145
- https://openalex.org/W2061985650
- https://openalex.org/W2067949717
- https://openalex.org/W2071497696
- https://openalex.org/W2072856786
- https://openalex.org/W2073295417
- https://openalex.org/W2074757850
- https://openalex.org/W2074979238
- https://openalex.org/W2078482767
- https://openalex.org/W2086774548
- https://openalex.org/W2097713392
- https://openalex.org/W2106238046
- https://openalex.org/W2107277218
- https://openalex.org/W2114570899
- https://openalex.org/W2131532965
- https://openalex.org/W2162334812
- https://openalex.org/W2164850196
- https://openalex.org/W2169527010
- https://openalex.org/W2170194206
- https://openalex.org/W2192080449
- https://openalex.org/W2295394642
- https://openalex.org/W2402177553
- https://openalex.org/W2429376132
- https://openalex.org/W2462438982
- https://openalex.org/W2575070913
- https://openalex.org/W361598898
- https://openalex.org/W8331934