Function and regulation of mast cells in the inner ear and applications to mast cell-driven diseases

Abstract

Mast cells (MCs) are crucial immune cells and have been widely recognized as key effector cells in the induction of allergic symptoms. In this study, cochlear tissue from p3-5 C57BL/6 mice was used as an in vitro model to investigate the morphological effects of MC degranulation on the mouse cochlea and the activation capacity of resident cochlear MCs. The results revealed significant and dose-dependent impairments in cochlear morphology and hair cell numbers following 24-hour co-culture with degranulated bone marrow-derived mast cell (BMMC) supernatant. Moreover, chymase and tryptase were detected in the cochlear tissue supernatant after 1 hour of treatment with Compound 48/80 at concentrations of 20 μM, 50 μM, and 100 μM. Notably, a range of proinflammatory cytokines (including GM-CSF, IFNy, IL-6, IL-18, and TNF) was observed in the cochlear tissue supernatant after 1-hour treatment. Additionally, time-course experi-ments with 15 µM cisplatin revealed a time-dependent release of histamine and tryptase. The present study highlights the complexity of MC biology and its importance in the inner ear immune response and reveals a potential mechanistic link between inner ear dysfunction and MC-driven disease. It also demonstrates that resident cochlear MCs possess the ability to degranulate and suggests that they may play a role in cisplatin-induced ototoxicity and that the pathological effects induced by MCs may even precede cisplatin-induced reactive oxygen species (ROS) accumulation. Future studies are needed to reveal the exact mediators and signalling cascades involved in MC-mediated cochlear injury.

Mastzellen (MCs) sind wichtige Immunzellen und gelten seit langem als Schlüsselzellen bei der Auslösung von allergischen Symptomen. In dieser Studie wurde Cochlea-Gewebe von p3-5 C57BL/6-Mäusen als In vitro-Modell verwendet, um die morphologischen Auswirkungen der MC-Degranulation auf die Cochlea der Maus und die Aktiv-ierungskapazität der in der Cochlea ansässigen MCs zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigten signifikante und dosisabhängige Beeinträchtigungen der Morphologie der Cochlea und der Anzahl der Haarzellen nach 24-stündiger Co-Kultur mit Überstand von degranulierten in vitro differenzierten Mastzellen aus dem Knochenmark (BMMC). Außerdem wurden Chymase und Tryptase im Überstand des Cochlea-Gewebes nach einer einstündigen Behandlung mit Compound 48/80 in Konzentrationen von 20 μM, 50 μM und 100 μM , sowie eine Reihe von pro-inflammatorischen Zytokinen (einschließlich GM-CSF, IFNy, IL-6, IL-18 und TNF) nachgewiesen. Darüber hinaus zeigten Zeitver-laufsexperimente mit 15 µM Cisplatin eine zeitabhängige Freisetzung von Histamin und Tryptase. Die vorliegende Studie verdeutlicht die Komplexität der MC-Biologie und ihre Bedeutung für die Immunreaktion im Innenohr und zeigt eine mögliche mechanistische Verbindung zwischen Funktionsstörungen des Innenohrs und MC-bedingten Krankheiten auf. Sie zeigt auch, dass die in der Cochlea ansässigen MCs die Fähigkeit zur Degranulation besitzen, und deutet darauf hin, dass die in der Cochlea ansässigen MCs eine Rolle bei der Cisplatin-induzierten Ototoxizität spielen und dass die durch MCs in-duzierten pathologischen Effekte sogar der Cisplatin-induzierten Akkumulation reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) vorausgehen können. Zukünftige Studien sind erforderlich, um die genauen Mediatoren und Signalkaskaden aufzudecken, die an der MC-vermittelten Schädigung der Cochlea beteiligt sind.