Pattern Recognition and Innate Immune Signaling in Human Dendritic Cells

Szabó, Attila

Pattern Recognition and Innate Immune Signaling in Human Dendritic Cells

dc.contributor.advisor	Rajnavölgyi, Éva
dc.contributor.author	Szabó, Attila
dc.contributor.department	Molekuláris sejt- és immunbiológia doktori iskola	hu
dc.contributor.submitterdep	DE--OEC--Általános Orvostudományi Kar --
dc.date.accessioned	2012-12-21T10:01:05Z
dc.date.available	2012-12-21T10:01:05Z
dc.date.created	2012	hu_HU
dc.date.defended	2013-02-04
dc.date.issued	2012-12-21T10:01:05Z
dc.description.abstract	Innate immunity represents the phylogenetically earliest host defense mechanism against invading microbes and endogenous harmful materials. Its function involves the recognition of self- and non-self, innocuous and harmful, the initiation of defensive signaling processes, and the coordinated mobilization of effector cells. Dendritic cells (DCs) are major participants in innate immune responses, acting as "sentinels" and ensuring the well-regulated immune surveillance and properly controlled response processes in multicellular organisms. Professional antigen-persenting cells (APCs), such as monocytes, macrophages, and DCs, play important roles in the regulation and coordination of defense mechanisms. In our work we investigated the role of Toll-like receptors and RIG-I-like receptors (TLRs and RLRs) in the regulation of inflammation and type I interferon (IFN) responses of human DC populations. We also studied the role of the two-component adjuvant IC31® in human leukocytes and monocyte-derived DCs (moDCs).We found, that: - the TLR4-mediated, LPS induced IRAK-1 downregulation by itself can induce persistent moDC inactivation; - studying cellular functions in line with activation induced negative feedback mechanisms we showed that early activation of developing moDCs via TLR4 receptor allows transient cytokine production only, followed by the downregulation of effector functions and the preservation of a tissue resident non-migratory phenotype; - our results also revealed that the expression of RLR genes and proteins, as well as the activity of the coupled signaling pathways are significantly higher in the CD1a+ moDC subset than in its phenotypically and functionally distinct counterpart; - the requirement of RLR-mediated signaling in CD1a+ moDCs for priming naïve CD8+ T lymphocytes was confirmed by RIG-I/MDA5 silencing that abrogated these functions; - our results demonstrate the DC subset-specific activation of RLRs, the underlying mechanisms behind the cytokine secretion profiles of the responding cells, and identify CD1a+ moDCs as an inflammatory and migratory DC subset with specialized functional activities; - we also provide evidence that migratory CD1a+ DCs are found in human tonsil and reactive lymph nodes; - we showed that the vaccine compound IC31® is accumulated in blood-circulating monocytes, MHC class II-positive cells, and moDCs; - in the presence of IC31®, the generation of inflammatory CD1a+ moDCs and the secretion of inflammatory cytokines is inhibited, but the production of IFNβ increases; - IC31® was identified as a DC-modulatory adjuvant that sets the balance of NF-κB- and IRF3-mediated signaling pathways to the production of IFNβ; - the adjuvant activity of IC31® on the IFN response was shown to be exerted through TLRs residing in the vesicular compartment of moDCs. Our findings draw the attention to the importance of the functional collaboration of cytoplasmic and membrane-bound pattern recognition receptors. The practical significance of this lies in the targeted modification possibilities of the functions of DC subtypes, and the controlled regulation of cellular immune responses representing crucial options in the practical use of DCs for prophylactic and therapeutic purposes. A veleszületett immunitás a behatoló kórokozókkal és a szervezetben képződő káros anyagokkal szembeni védelem filogenetikailag legősibb formája. Működését az idegen és saját, valamint az ártalmatlan és veszélyes molekulák felismerése, a védelmi reakciót kiváltó jeltovábbítás és a végrehajtó sejtek összehangolt mozgósítása biztosítja. A veleszületett immunitás fontos résztvevői az ezeket a feladatokat ellátni képes dendritikus sejtek (DS), melyek folyamatos “őrszemként” működve biztosítják a többsejtű szervezetek immunológiai felügyeletét és a megfelelően szabályozott válaszfolyamatok elindítását. A hivatásos antigen bemutató sejtek (APS), köztük a monociták, makrofágok és DS-ek kiemelt szerepet játszanak a védelmi mechanizmusok szabályozásában és koordinálásában. Munkánk során a DS-ek által kifejezett Toll-szerű és a RIG-szerű mintázatfelismerő receptorok (TLR és RLR) szerepét tanulmányoztuk emberi DS populációk gyulladásos és I. típusú interferon válaszának szabályozásában. Az két komponensű IC31® adjuváns szerepét emberi fehérvérsejtekben és monocita eredetű DS-ekben tanulmányoztuk. Kimutattuk, hogy - a TLR4-közvetítette, LPS által kiváltott IRAK1 kifejeződés csökkenése önmagában elegendő a moDS-ek funkcióinak tartós gátlásához; - a sejtaktiváció által kiváltott negatív visszacsatolási mechanizmusokat elemezve kimutattuk, hogy csak a fejlődő és még nem véglegesen differenciált moDS-ek esetében a korai TLR4 receptoron keressztüli aktiválás a gyulladáskeltő citokinek átmeneti és korlátozott megjelenését váltja ki, ami a végrehajtó funkciók szabályozott csökkenéséhez vezet, és a szövetközi vándorlásra nem képes állapot megőrzése követ; - eredményeink szerint az RLR gének és fehérjék, valamint a kapcsolódó jelátviteli útvonalak elemeinek kifejeződése szignifikánsan magasabb a CD1a+ DS-ekben, mint a fenotípusos tulajdonságaik és funkcionális aktivitásuk alapján is különböző CD1a- altípusban; - a RIG-I és MDA5 gének csendesítésével végzett kísérleteink az RLR-ok által közvetített jelátvitel fontosságát igazolták a CD1a+ DS-ek általi naïve CD8+ T-sejtek aktiválásában; - kísérleti eredményeink az RLR rendszer DS altípus-specifikus működését igazolták, és feltárták az ennek hátterében álló molekuláris mechanizmusokat, a CD1a+ DS-eket egyedi funkciókkal rendelkező, gyulladásos sejttípusként azonosítottuk; - azt is bebizonyítottuk, hogy a vándorló képességgel rendelkező CD1a+ DS-ek emberi nyirokszövetekben is kimutathatóak; - a két komponensű IC31® adjuváns a vérben keringő monocitákban, MHC-II+ sejtekben és moDS-ekben halmozódik fel; - az IC31® jelenlétében differenciálódó DS-ekben gátolt a CD1a+ sejttípus differenciációja, a gyulladásos citokinek szekréciója, miközben a sejtek IFNβ termelése fokozódik; - az IC31® adjuvánst olyan – a DS-ek funkcionális sajátságait módosító –oltóanyag komponensként azonosítottuk, amely az NF-κB és IRF3 jelátviteli útvonalak egyensúlyának befolyásolásával révén moDS-eben fokozza az IFNβ citokin termelését, miközben az NF-kB jelpálya és a gyulladáskeltő citokinek megjelenése gátolt; - azt is igazoltuk, hogy az IFNβ termelést fokozó aktivitás a moDS-ek sejten belüli vezikuláris rendszerében halmozódó TLR-okon keresztül valósul meg. Kutatási eredményeink a membránhoz kötött és a citoplazmában elhelyezkedő mintázatfelismerő receptorok közti funkcionális munkamegosztás jelentőségére hívják fel a figyelmet. Ennek gyakorlati jelentőségét a DS altípusok funkcióinak célzott módosítási lehetőségei és a sejtes immunválasz irányított szabályozása jelenti, aminek nagy jelentősége van a DS-ek megelőző és terápiás célú gyakorlati felhasználásában.	hu_HU
dc.description.corrector	de
dc.format.extent	104	hu_HU
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/2437/155228
dc.language.iso	hu	hu_HU
dc.language.iso	en	hu_HU
dc.subject	Dendritic cell	hu_HU
dc.subject	Dendritikus sejt	hu_HU
dc.subject	Toll-like receptor
dc.subject	RIG-I-like receptor
dc.subject	NF-κB
dc.subject	IRF3
dc.subject	signaling
dc.subject	innate immunity
dc.subject	Toll-szerű receptor
dc.subject	RIG-I-szerű receptor
dc.subject	jelátvitel
dc.subject	veleszületett immunitás
dc.subject.discipline	Elméleti orvostudományok	hu
dc.subject.sciencefield	Orvostudományok	hu
dc.title	Pattern Recognition and Innate Immune Signaling in Human Dendritic Cells	hu_HU
dc.title.translated	Mintázatfelismerés és a természetes immunitáshoz kötődő jelátviteli folyamatok humán dendritikus sejtekben	hu_HU