Changes in lipidomic profile induced by lipopolysaccharide and skin sensitizer in dendritic cells and keratinocytes

Abstract

A Dermatite de Contacto Alérgica, uma das doenças ocupacionais mais comuns, é a patologia resultante de uma resposta imune alérgica após a exposição cutânea a um grande subconjunto de químicos. Actualmente, o potencial sensibilizador cutâneo de químicos é apenas avaliado através de testes in vivo que utilizam animais. Contudo, face à legislação europeia em vigor, que impõe a adopção de novas abordagens, é imperativo desenvolver testes in vitro alternativos e eficazes para a avaliação da sensibilização cutânea. O objectivo deste estudo foi identificar o perfil lipídico de células dendríticas (DCs) e queratinócitos (KCs) e avaliar as alterações que ocorrem no seu perfil após a exposição ao potente estímulo pró-inflamatório, o lipopolissacarídeo (LPS), e ao forte sensibilizador cutâneo (DNFB), a fim de demonstrar o papel dos lípidos e as alterações lipídicas que ocorrem durante a maturação das DCs e identificar bons biomarcadores para posteriormente usar numa abordagem in vitro alternativa. O perfil lipídico foi avaliado por espectrometria de massa, usando uma abordagem lipidómica, que combina TLC e posterior análise por ESI-MS e ESI-MS/MS. Os resultados obtidos neste estudo permitem observar que durante a maturação DC e após exposição ao alergénio ocorrem alterações no conteúdo total de ceramidas e no seu perfil, ocorrendo um aumento das ceramidas C16, C24:1 e C24:0. A identificação e caracterização das alterações lipídicas desencadeadas pelo LPS e sensibilizador cutâneo nos KCs revelam modificações importantes no conteúdo total de fosfatidilserinas e alterações no seu perfil, promovendo uma drástica redução numa das mais abundantes fosfatidilserinas presentes nos queratinócitos, PS(16:0/18:1 ou 16:1/18:0). O padrão de alteração destes lípidos fornece uma fonte extremamente rica de informação para avaliar a modulação de espécies específicas de lípidos induzida pela exposição das DCs e KCs a um sensibilizador cutâneo e ao LPS, que pode ser integrado numa estratégia com vista à redução do uso de animais para avaliar o potencial de sensibilização cutânea.

Allergic contact dermatitis (ACD), one of the commonest occupational diseases, is the clinical condition that can result from an allergic immune response following skin exposure to a large subset of chemicals. There are currently no validated non-animal approaches for the prediction of skin sensitization potential of contact allergens. However, existing and forthcoming European legislation imposes the adoption of new alternative approaches; thus, it is imperative to develop an effective alternative in vitro approach for skin sensitization evaluation. The aim of this study was to identify the lipidomic profile of dendritic cells (DCs) and keratinocytes (KCs), and evaluate the changes that occur in their profile after exposure to the potent pro-inflammatory stimulus, lipopolysaccharide (LPS) and to the strong skin sensitizer (DNFB), in order to demonstrate the lipid role and even lipid changes that occur during DC maturation and disclose good biomarkers for further use in an alternative in vitro approach. The lipid profile was evaluated by mass spectrometry, using a lipidomic approach, that combine TLC and further analysis by ESI-MS and ESI-MS/MS. The results obtained in this study allow observing that during DC maturation and after allergen exposure occur significant changes in the cellular levels of both signalling and structural lipids, mainly in total content of ceramides and in their profile, increasing the C16, C24:1 and C24:0 ceramides. The identification and characterization of lipidic changes triggered by LPS and skin sensitizer in KCs reveal major changes in total levels of phosphatidylserine and their profile, promoting a drastic reduction in one of the most abundant PS presents in KCs, PS(16:0/18:1 or 16:1/18:0). The pattern of change of these lipids give an extremely rich source of data for evaluating modulation of specific lipid species triggered during DCs and KCs exposure to a skin sensitizer and LPS, which could be used in an integrative test strategy towards the reduction of animals use for skin sensitization prediction.