Identifying factors that shape IL-15 expression on antigen presenting cells in the context of multiple sclerosis

Autor: Farzam-kia, Negar
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2022
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Druh dokumentu: Diplomová práce
Popis: L’IL-15 est une cytokine pléiotropique qui joue un rôle important dans la prolifération, l’activation, et la survie de plusieurs types cellulaires, dont les lymphocytes T CD8. Nous avions précédemment montré que l’expression de l’IL-15 est augmentée dans les cerveaux de personnes atteintes de la sclérose en plaques (SP) par rapport aux cerveaux témoins. De plus, un pourcentage plus élevé des cellules immunitaires provenant du sang des patients atteints de la SP, dont les monocytes, expriment l’IL-15 par rapport aux cellules des donneurs témoins. Nous avions aussi prouvé que l’expression de cette cytokine peut être induite en stimulant des monocytes avec des facteurs pro-inflammatoires, tels que l’IFNγ et le LPS. Cependant, les facteurs qui contribuent à la forte expression de l’IL-15 dans les cerveaux des patients atteints de la SP demeurent inconnus. Finalement, la contribution relative des macrophages et des microglies dans le cerveau à cette forte expression n’est pas encore connue. Notre hypothèse est que des facteurs pro-inflammatoires ou des signaux de danger exprimés dans le cerveau pendant la pathobiologie de la SP contribuent à l’augmentation des niveaux d’IL-15 sur les cellules myéloïdes. Notre objectif est d’identifier ces facteurs et de déterminer les voies de signalisation impliquées dans ce mécanisme. Nous avons identifié le GM-CSF, une cytokine impliquée dans la pathologie de la SP et de ses modèles murins, comme facteur inducteur de l’IL-15. En effet, des monocytes de donneurs sains et de patients SP différenciés en macrophages non-polarisés, ou polarisés vers un phénotype M1 ou M2, ont augmenté significativement l’expression de l’IL-15 en pourcentage de cellules positives ou en niveau par cellule, suite à une exposition au GM-CSF. De plus, le GM-CSF a augmenté le niveau de l’IL-15 par cellule sur les microglies primaires, adultes, humaines, mais il n’a pas modifié le pourcentage des microglies exprimant l’IL-15. Le GM-CSF a aussi augmenté l’expression du CD80 et de l’ICAM-1 sur les macrophages, et il a induit une plus forte sécrétion de l’IL-6, l’IL-27, et du CXCL10 par ces cellules myéloïdes. Étonnamment, le GM-CSF a diminué la proportion des monocytes ex vivo qui exprime l’IL-15. Cependant, le GM-CSF a déclenché majoritairement les mêmes voies de signalisation dans les monocytes et les macrophages, dont les voies STAT3, STAT5, et ERK1/2. En utilisant des inhibiteurs de ces voies, nous avons pu conclure que l’ERK1/2 est impliqué dans ce mécanisme dans ces deux populations. Finalement, les macrophages exposés au GM-CSF ont démontré une capacité plus élevée d’induire la production des cytokines et des produits cytotoxiques par des lymphocytes T CD8 dans un système de coculture autologue, par rapport aux macrophages non-traités. Même si l’IL-15 est suffisant pour stimuler les lymphocytes T CD8, nos expériences de blocage de l’IL-15 ont démontré que cette cytokine n’est pas nécessaire dans ce système de coculture. Nous pensons que le GM-CSF augmente l’expression et la sécrétion de nombreux facteurs qui ensemble contribuent à une plus forte activation des lymphocytes CD8.
IL-15 is a pleiotropic cytokine with an important role in the activation, proliferation, and survival of immune cell populations including CD8 T cells. We and others have shown elevated IL-15 levels in MS brain tissue compared to non-MS controls. Additionally, a greater percentage of immune cells, including monocytes, from the peripheral blood of MS patients express IL-15 compared to cells from healthy donors. We have also shown that IL-15 can be induced on monocytes with pro-inflammatory stimuli, including IFNγ and LPS. However, it remains unclear what causes elevated expression of IL-15 on differentiated macrophages in the brain. Additionally, the relative contribution of peripherally-derived macrophages and CNS-resident microglia to elevated IL-15 expression in the MS brain is not known. We hypothesize that inflammatory or danger signals present in the brain of MS patients trigger IL-15 expression by myeloid cells. We aim to identify these triggers and describe the signaling pathways implicated in this mechanism. We found that GM-CSF, a cytokine that is increasingly being recognized as integral to MS and its animal models, significantly increased the proportion of IL-15-expressing or IL-15 levels on a per cell basis on unpolarized and M1- and M2- polarized monocyte-derived macrophages from healthy donors and MS donors. GM-CSF enhanced IL-15 levels on primary, human adult microglia, but did not increase the percentage of IL-15 expressing cells. GM-CSF also increased the expression of CD80 and ICAM-1 on macrophages, and enhanced the secretion of IL-6, IL-27, and CXCL10. Interestingly, GM-CSF decreased the percentage of IL-15+ ex vivo monocytes; we can therefore conclude that GM-CSF has opposing effects on IL-15 expression on monocytes and differentiated macrophages/ microglia. Nevertheless, we found that GM-CSF triggered mostly the same signaling pathways in human monocytes and macrophages, the most significant being STAT3, STAT5, and ERK1/2. By employing pharmacological inhibitors of these pathways, we found that ERK1/2 is implicated in the GM-CSF-mediated effect on IL-15 expression in both populations. Lastly, GM-CSF treated macrophages had a greater capacity to promote CD8 T cell cytotoxicity and cytokine production than untreated macrophages in an autologous co-culture system. Although IL-15 was sufficient for this effect, we found by blocking IL-15 signaling that it was not necessary. We posit that GM-CSF upregulates the expression and secretion of many pro-inflammatory factors by macrophages that together enhance CD8 T cell activation.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
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