Iga Transport Mechanism Through the Human Nasal Mucosa: An Immunoenzymatic Ultrastructural Study

Abstract

The role of secretory IgA antibodies in the antiviral and antibacterial defense of the higher respiratory tract has been widely demonstrated, and the IgA determination in the nasal secretion has become of the highest value in the clinical study. The mechanism by which IgA reaches nasal secretion through the mucosa is still a matter of discussion and neither hypothesis put forward by Tomasi (i.e. free filtration through the epithelic-connecti-val interstitium or transcellular transport plus active secretion) has so far been fully demonstrated. By using a horseradish peroxidase labeled IgG directed against human IgA we have performed, with suitable controls, a semi-quantitative study on semi-thin and thin section of the IgA behaviour at the level of human nasal mucosa. We have shown that IgA, made up and secreted in the connec-tival interstitium by specific plasma cells, would be taken up by endocytosis by epithelial cells, where it can be seen especially in the Golgi apparatus and in the large secretion granules. Since in the intracellular transport of pinocytic vesicles actin microfilaments and microtubules undoubtedly play a major role, with ATP utilisation, further studies using either physical factors (e.g. exposure to cold) effecting ATP utilisation or chemical ones (e.g. cytochalasin B and colchicine) depolymering respectively microfilaments and microtubules, should be performed in order to bring further proofs in favor of the active transport IgA mechanism suggested by our present investigations.

Zusammenfassung

Die Rolle der ausgeschiedene IgA Antikörper in der ersten Verteidigung gegen Viren und Bakterien in den höheren Atmungswegen ist schon allgemein demonstriert worden. Wir halten die Dosierung in der Nasensekretion als eine wichtige Probe für klinische rhinologische Unter-suchungen. Der Mechanismus, durch den IgA durhc die Mukose in die Nasensekretion gelangt, ist weitaus unbe-kannt, und beide von Tomasi aufgestellten Hypothesen (freie interstitiale Filtrierung oder transzellularer Transport und aktive Sekretion) sind bis heute nicht durch ex-perimentelle Versuche unterstützt. Mittels mit horseradish-Peroxidase markierten IgG, gerichtet gegen mensch-liche IgA, und den geeigneten Kontrollen, haben wir semiquantitative Studien über das Verhalten der IgA auf halbdünne und dunne menschliche Nasenmukose-Schei-ben ausgeführt. Dadurch wurde bewiesen, daβ IgA, syn-thetisiert und in dem konnektivalen Zwischenraum von den spezifischen Plasmazellen ausgeschieden, durch En-docytose von den epithelialen Zellen, wo sie besonders im Golgi und in den großen Sekretionsgranulen erscheint, aufgenommen wird. Da in dem innenzellularen Transport der pinocytosen Vesicula bestimmt auch Actin-Mikrofasern und Mikrotubula, mit gleichzeitiger ATP-Benutzung, eingewickelt sind, erscheinen als interessante weitere Versuche die durch physikalische (z. B. kalte) oder chemisette Mitteln (z. B. Cytochalasin oder Colchicin) respektive die Benutzung der ATP hemmend oder Mikrofa-sern und Mikrotubula depolymerisierend, weitere Proben zugunsten des durch diese Versuche als wahr erscheinend aktiv Transport Mechanismus der IgA bringen würden.

Résumé

Le rôle des anticorps secrétaires IgA dans la défense antivirale et antibactérienne des hautes voies aérinnes a été àmplement démontrée, et al détermination des IgA dans la secrétion naslae est devenue, à notre avis, de la plus grande importance dans lˆétude clinique rhinologique.

Le mechanisme, par lequel lˆIgA arrive à la secrétion nasale à travers la mucose est encore objet de discussion, et aucune des deux hypothèses de Tomasi (libre filtration à travers lˆinterstice epithelio-connectival ou transport transcellulaire avec secrétion active) n'a en jusqu'ici de démonstration véritable.

En employant une IgG anti IgA humaine purifiée, marquée par de la péroxidase de horseradish, nous avons étydié dˆune façon semiquantitative, sur des sections semi-fines e fines, le comportement de lˆIgA an niveau de la mucose nasale humaine.

On a pu demontrer que lˆIgA, élaborée et secrétée dans lˆinterstice connectival par les cellules plsamatiques specifiques, serait incorporée par endocytose par les cellules épithéliales, où elle est visible surtout dans les corps de Golgi et dans les grandes granulations de secrétion. Puisque dans le transport endocellulaire desvesciculed de pinocytose un rôle est srˆement joué par les microfilaments dˆactine et par les microtubules, avec utilization de ATP, il serait intéressant dˆinvestiguer, en employant soit des moyens physiques (tels que le froid) qui empěchent lˆutilization de lˆATP, soit des agents chimiques (tels que la cytochalasine³ et la colchicine) qui dépolymérisent respectivement les microfilaments et les microtubules, si lˆon peut obtenir des epreuves ultérieures en faveur du mechanisme de transport actif de lˆIgA, suggéré par les re-sultats de nos études présentes.