Essential Role of Lung Plasmacytoid Dendritic Cells in Preventing Asthmatic Reactions to Harmless Inhaled Antigen

Introduction Astma is een Th2 gemedieerde inflammatoire luchtwegen ziekte Karakteristieken : - luchtwegen eosinofilia - verhoogde mucus productie - structurele hermodulering van de luchtwegwand Resulterend in : - luchtwegobstructie en bronchiale hyperresponsiviteit - allergeen specifieke IgE Proces gebeurt op jonge leeftijd en is afhankelijk van omgevingsfactoren

Dendritische cellen (DC) in de luchtwegen hebben cruciale functie  inductie van tolerantie of immuniteit Vormen dens netwerk en migreren naar de lymfeknopen (LN)  stimulatie van naïeve T cellen Hebben zowel in de initiatie van de Th2 gemedieerde respons als in de restimulatie van effector T cellen tijdens luchtweginflammatie een belangrijke rol Juiste manier of rol in inductie van tolerantie is echter niet bekend

Immuunrespons die aanleiding geeft tot inhalatie tolerantie gaat evenzeer gepaard met T cel deling in LN en MLN  wijst op noodzaak van APC DC’s van tolerante muizen kunnen respons van T cellen ‘ex vivo’ onderdrukken en naïeve muizen tolerant maken. Hypothese : bepaalde subsets van de DC’s spelen hierin een belangrijke rol , nml subsets die antigenen kunnen opnemen : - myeloid DC’s - plasmacytoid DC’s mDC’s genereren T cel deling pDC’s onderdrukken de respons van T cel effector

Resultaten 1) Aantonen van verschillende DC subtypes in de long in lichaam 2 belangrijke subpopulaties : - mDC’s - pDC’s : vnml in hematopoïetische organen, bloed en lymf organen belangrijk voor IFN-α productie bij virusinfectie aantonen in long mbv FACS, merkers zijn Gr-1 en CD11c

Verschillende populaties zichtbaar : Op basis van expressie van merkers en microscopisch onderzoek : - mDC (CD11chigh en Gr-1-) - pDC (CD11cint en Gr-1+)

Eigenschappen van deze long pDC’s (meer dan 50 %): - B220+ - CD45RB+ - geen expressie van CD8α - immatuur fenotype in vgl met mDC en lagere expressie van co-stim moleculen en MHC II - enkel PD-L1 (co-stim) heeft hogere expressie Bevestigd door confocale microscopie: -blauwe pijltjes : zowel Gr-1 kleuring als B220 kleuring enkel deze populatie kon IFNα produceren bij stimulatie

2) Long pDC’s voorkomen sensitizatie van niet-kwaadaardige geïnhaleerde antigenen Rol van pDC’s onderzoeken in immuniteit of tolerantie tov antigeen Exp : Eenmalige Intra-tracheale injectie met OVA (met weinig LPS) geen sensitizatie of Th2 gemedieerde inflammatie bij challenge met OVA Zelfs onderdrukking en dus immunologische tolerantie Rol van pDC’s in dit proces onderzoeken

Exp : depletie van pDC’s mbv anti-Gr1 Abs. Enkel duidelijke reductie van de pDC’s en niet van de mDC’s Echter wel sterkere depletie thv MLN dan in de longen

Depletie gebeurde gelijktijdig met eerste blootstelling aan OVA Resultaat : Geen ontwikkeling van astma in controle muizen (behandeld met controle Abs. Wel astma-karakteristieken bij muizen behandeld met Anti-Gr-1

Bevestiging van astma  verhooge Th2 cytokine productie  eosinofilia  specifieke IgE Abs tegen OVA

2 bedenkingen bij experiment : - invloed van LPS - invloed van Anti-Gr-1 op andere populaties  specifieker experiment met LPS vrij OVA en selectief Ab 120G8 tegen pDC  Zelfde resultaat

3) Functionele activiteiten van de long pDC opnamecapaciteit van pDC bestuderen  enkel virussen? Exp: Injecteren met FITC-OVA partikels i.t. opname door zowel mDC’s als pDC’s migratie naar MLN, waarbij meer FITC-OVA pDC’s dan mDC’s. bevestiging door confocale microscopie  FITC-OVA in vacuoles - groen = FITC+ - rood = B220+

zowel FITC-OVA pDC’s als mDC’s  capaciteit voor stimulatie van naïeve TCR-transgene OVA-specifieke T cellen ex vivo enkel mDC’s induceren sterke proliferatie opladen met CFSE  wordt verdeeld over dochtercellen KJI-26 merker voor specifieke T cel

OVA ‘loaded’ mDC’s (van MLN of BM)  kunnen productie induceren van Th1 of Th2 cytokines OVA ‘loaded’ pDC’s kunnen dit niet.

4) Onderdrukking van T efftor cellen door pDC’s in vivo Bijdrage pDC’s aan T-cel deling Exp: Gebruik van naive OVA specifieke T-cellen na transfer uit DO 11.10 TCR transgene muizen. Celdeling geinduceerd via inhalatie van LPS-vrij OVA. pCD depletie mbv anti-GR1 Ab T-cel proliferatie was van gelijkaardige grootte of de muizen pDC’s hadden of niet en de dosis OVA gebruikt. Bij 0 µg OVA was er geen deling

Er is een verschil in de hoeveelheid productie van effector cytokines ( IL-5, IL-10, IL-13 en IFN-γ) door T-cellen van pDC gedepleteerde muizen. pDC’s onderdrukken de ontwikkeling van effectorcellen uit naïeve Tellen. mDC’s stimuleren de proliferatie en de ontwikkeling van effectorcellen mechanisme : sensitisatie bij afwezigheid pDC’s

5) Inductie van suppresieve Tellen door pDC’s in vitro pDC’s : tolerogenisch potentiaal dat leidt tot verminderd T-cel respons en tot differentiatie naar T reg cellen. pDC’s van OVA blootgestelde MLN’s reduceerde de proliferatie van gezuiverde naïeve T-cellen van DO 11.10 muizen na inductie door OVA peptide gepulste milt APC’s pDC’s induceren differentiatie tot T cellen die de Ag-specifieke T cel proliferatie inhiberen.

6) Transfer van pDC’s voorkomt asthma ontwikkeling. Voorstellen van intrinsieke tolerogene capaciteit Exp: 3 x i.v. injectie met OVA gepulst BM pDC’s volledig sensitiseren via asthma protocol: i.p. injectie van OVA in allum OVA aerosol inhalatie Muizen met OVA gepulst pDC’s inhiberen luchtweg inflammatie

Muizen met OVA gepulst pDC’s inhiberen aerosol geinduceerd eosinophilia en de productie van Th2 cel cytokinen door MLN T cellen.

Discussie pDC’s: Eerste keer pDC’s in longen van muis aangetoond. Na opname antigen migreren ze naar MLN Gerelateerd aan pDC’s in LN en milt van de muis

Bij afwezigheid pDC’s : sensitisatie Bij afwezigheid pDC’s : sensitisatie kenmerken Th2 cel geassocieerde astma Normaal: eerste blootstelling optreden van tolerantie Depletie mbv anti-Gr1 Ab ook depletie neutrofielen Gebruik van meer specifiek Ab: 120G8 Ab Identieke resultaten

OVA gepulste BM pDC’s getransfereerd voor inductie van astma inhibitie van inflammatie Aanwezigheid van OVA gepulst noodzakelijk, niet gepulst pDC’s vertoonden geen onderdrukking. BM mDC’s vertonen deze eigenschap niet Ze versterken zelfs de kenmerken van astma.

Effect op T cel proliferatie:. depletie: Effect op T cel proliferatie: depletie: Geen effect op aantal T cellen Meer Th2 en Th1 cytokine productie Indirect is er aangetoond: mDC’s predominant APC’s, verantwoordelijk voor inductie van naieve T cel proliferatie Nieuw concept in T cel biologie: Ontkoppelen van proliferatie naar effectorcellen en differentiatie naar geheugencellen.

pDC’s VS mDC’s: Verschillend TCR densiteit Verschillend antigen verwerking Verschillend antigen presentatie pDC’s : inefficiënte APC competitie met mDC’s verminderen algemene kracht van mDC’s stimulatie Bij pDC depletie is er aanwezigheid van proinflammatoire effectorcellen

pDC’s in de longen en MLN zijn immatuur. lage level MHC II lage level costimulatorische moleculen hoge level van inhibitorische B7 moleculen Tolerogenisch potentiaal Alternatief: Immature pDC’s Treg cellen, na blootstelling aan schadeloos antigen.

Virale luchtweg infectie ~ astma: Virus sterke interactie met pDC’s Induceren maturatie van pDC’s Inhibitie tolerogene activiteit. Sommige adjuvants veranderen de pDC/mDC ratio. Tolerantie of Immuniteit CpG motieven Accumulatie long pDC’s Bescherming tegen astma

Ontdekking invloed pDC’s op T cel effector respons Ontdekking invloed pDC’s op T cel effector respons Nieuw visie op immunoregulatie in T cel gemedieerde ziekten. Verklaren waarom virale infecties perifere zelf tolerantie kunnen doorbreken. Verder onderzoek naar therapieën die de intrinsieke tolerogene capaciteit van long pDC’s verhogen, kan leiden tot limitering op de ontwikkeling van astma.