SUMMARY

Dendritic cells (DCs) act as special sentinels of the immune system and form a functional bridge between innate and adaptive immune responses to maintain internal stability. During their life cycle DCs are continuously patrolling peripheral tissues and lymphoid organs and are affected by various stimuli that involve microbial insults or abnormal self structures. In our studies we investigated the functional cross-talk of histamine and DCs in two experimental systems. The effects of histamine on various DC types were compared in a murine system by using genetically modified strains in vivo and by using mouse tissue-derived DCs in vitro. In humans we analysed the effects of histamine on the differentiation and functional activities of two previously identified DC subtypes. First we demonstrated the expression of various histamine receptors (HRs) by mouse DCs at the protein level and showed that the expression of H2R and H4R was decreasing during in vitro bone marrow-derived DC differentiation, whereas that of the H4R elevated significantly as a result of LPS stimulation. We also showed that histamine was able to reduce antigen presentation of splenic DCs significantly through H4R without alterations in the expression of relevant cell surface molecules. Our migration studies revealed that neither histamine nor the H4R agonist 4-MH influenced mouse DC migration significantly, however chronic histamine treatment in the course of DC differentiation stimulated cell migration in a time-dependent manner. It has also been proven that in the absence of H4R DCs exhibited a significantly reduced migration capacity when compared to WT cells. Both transient and sustained presence of histamine increased adhesion of murine DCs via H4R and mRNA expression of IL-1ß was increased by the combined effect of H4R agonist and LPS treatment. This significant change could be reversed by the H4R blocker JNJ7777120, underpinning the impact of histamine on DC cytokine expression via H4R. Comparison of the cytokine profiles of WT and H4R-/- DCs in vivo revealed significant alterations in the mRNA expression of Th1 and Th2 cytokines in H4R-/- DCs as compared to WT cells. In the second set of experiments we tested how histamine influences the development and functional activities of CD1a- and CD1a+ DC subsets differentiated in vitro from human CD14+ blood monocytes together with the HR dependence of these effects. We found that histamine modulated DC differentiation by supporting the development of CD1a- DCs. This effect was attributed to H2R as only its specific synthetic inhibitor could restore the generation of CD1a+ cells. Testing HR expression of CD1a- and CD1a+ cells we demonstrated that H2R was highly expressed by both DC subsets, whereas H1R and H4R were expressed in a subset-specific manner. Histamine modulated DC activation through its inhibitory effect on CD1a+ DC differentiation and the histamine-induced reduction of CD1a+ DCs resulted in increased secretion of IL-6 and IL-10 cytokines. Histamine modulated the expression of C5aR1 in a H2R and subset specific manner and induced spontaneous and chemokine-mediated DC migration of both subsets. Furthermore it modulated the production of the MMP-9 and MMP-12 enzymes also involved in the regulation of DC migration. We hope that our results will contribute to a better understanding of the relationship between DCs and histamine.

ÖSSZEFOGLALÁS

Az „őrszemként” működő dendritikus sejtek (DS) funkcionális hidat képezve a természetes és az adaptív immunválasz folyamatai között nélkülözhetetlenek a szervezet belső egyensúlyának fenntartásában. A perifériás szövetek és a limfoid szervek között vándorolva életciklusuk során számos környezeti inger, így mikrobiális, metabolikus és más környezeti hatások érhetik őket, aminek eredményeként aktiválódnak és immunfolyamatok sorát indíthatják el. Kísérleteink során kétféle kísérleti rendszerben vizsgáltuk a hisztamin DS-ekre kifejtett hatását. Egér rendszerben genetikailag módosított törzsek segítségével in vivo és szöveti DS-ekkel in vitro hasonlítottuk össze a hisztamin és receptorainak fontosságát különböző DS funkciókban. Emberi monocita eredetű DS-ek előzetesen azonosított altípusaiban a hisztamin sejt differenciációra és a DS funkciókra kifejtett hatását tanulmányoztuk. Elsőként egér DS-ekben igazoltuk a különböző hisztamin receptorok fehérje szintű expresszióját és megállapítottuk, hogy a H2R és H4R expressziója csökken az in vitro DS differenciálódás során, míg a H4R expressziója LPS aktiváció határára szignifikánsan nő. Igazoltuk, hogy a hisztamin a H4R-on keresztül szignifikánsan csökkenti a lép DS-ek antigén prezentáló képességét anélkül, hogy eltérést tapasztaltunk volna a sejtfelszíni molekulák kifejeződésében. Migrációs vizsgálataink rámutattak, hogy sem a hisztamin, sem pedig a 4-MH (H4R agonista) nem vált ki szignifikáns változást a DS-ek migrációjában, azonban a hosszan tartó hisztamin kezelés a DS-ek fejlődése során a kezelés időtartamával egyenes arányban fokozza a sejtek migrációját. Azt is igazoltuk, hogy a H4R hiányában fejlődő DS-ek szignifikánsan alacsonyabb vándorlási képességgel rendelkeznek, mint a vad típusú sejtek. A hisztamin a H4R közvetítésével a hisztamin átmeneti vagy hosszantartó jelenlétében egyaránt növeli az egér DS-ek adhéziós képességét. Az LPS stimulációt követő emelkedett IL-1ß expressziót a H4R agonista (4-MH) kezelés tovább emeli, míg specifikus antagonista (JNJ7777120) alkalmazásával ez a hatás megszűnt, igazolva a hisztamin H4R-on át zajló citokin termelődést befolyásoló hatását. A vad típusú és H4R-/- DS-ek Th1 és Th2 citokin profilját in vivo rendszerben hasonlítottuk össze és szignifikáns változásokat tapasztaltunk a H4R-/- és a vad típusú DS-ek mRNS kifejeződésében. In vitro körülmények között emberi monocitából differenciáltatott CD1a- és CD1a+ DS alpopulációkban vizsgáltuk a hisztamin differenciációra és DS funkciókra kifejtett hatását és összefüggését a hisztamin receptorok (HR) típusával. Eredményeink azt igazolják, hogy a hisztamin szabályozza a DS altípusok differenciálódását, elősegítve a CD1a- sejtek fejlődését. Ezt a hatást a H2R-nak tulajdonítjuk, mivel csak ezen HR specifikus inhibitora tudja visszaállítani a CD1a+ sejtek képződését. Kimutattuk továbbá, hogy a H2R magasan expresszálódik mindkét DS altípusban, míg a H1R és H4R DS altípus-specifikus kifejeződést mutat. A hisztamin a CD1a+ DS-ek differenciálódására kifejtett gátló hatásán keresztül szabályozza a DS-ek aktivációját, fokozva a CD83+CD1a- sejtek képződését, miközben a hisztamin által kiváltott CD1a+ sejtszám csökkenés eredményeképpen nő az IL-6 és IL-10 citokinek szekréciója. A hisztamin a H2R-on keresztül, altípus specifikus módon szabályozza bizonyos migrációhoz kapcsolódó gének (C5aR1, CXCR4, CX3CR1) expresszióját, mindkét altípusban fokozza a DS-ek spontán és kemokin közvetített migrációját és szabályozza az MMP-9 és MMP-12 enzimek termelődését, melyek szintén szerepet játszanak a DS-ek vándorlásának irányításában. Reméljük, hogy eredményeink hozzájárulnak a DS-ek és a hisztamin kapcsolatának jobb megértéséhez.