Regulatory molecules at innate and adaptive immune response: PSGL-1 and HDAC6

Tesis doctoral inédita, leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Medicina, Departamento de Bioquímica. Fecha de lectura: 05 de febrero de 2016El sistema inmune comprende dos clases de respuesta: la respuesta de la inmunidad innata y la respuesta de la inmunidad adaptativa. La inmunidad innata es la primera línea de defensa contra muchos microorganismos y además dirige el otro tipo de respuesta; la respuesta de la inmunidad adaptativa, la cual es un tipo de defensa más versátil. En el sistema inmune intestinal, el cual está recibiendo continuamente diferentes antígenos; las poblaciones inmunes innatas y adaptativas desempeñan un papel crucial para mantener la protección contra infecciones a la vez que evitan una respuesta inflamatoria innecesaria. En la primera parte de este trabajo hemos investigado el papel de PSGL1, una glicoproteína que se expresa en leucocitos, en la regulación de la homeostasis y las respuestas inflamatorias en la lámina propria de ratones tratados con DSS para inducir colitis. Hemos observado que en condiciones normales los ratones deficientes para PSGL-1 mostraban unas proporciones alteradas de poblaciones inmunes innatas y adaptativas, así como macrófagos y células dendríticas activadas con presencia de citoquinas proinflamatorias. Se ha descrito previamente que PSGL-1 juega un papel en la inducción de un programa tolerogénico en células dendríticas, y nosotros confirmamos esto mediante la inducción de una expresión menor del complejo mayor de histocompatibilidad clase II (MHC-II) en las células dendríticas y macrófagos cuando un anticuerpo anti-PSGL-1, que actúa como agonista de la Pselectina, es administrado a ratones normales. Además, tras el tratamiento con DSS los ratones deficientes en PSGL-1 desarrollan colitis de forma más temprana y severa que los ratones control, con un incremento de células Th1 y Th17 además de citoquinas proinflamatorias. Estos resultados apuntan a PSGL-1 como un regulador del balance entre respuestas tolerogénicas y protectoras. En la segunda parte de este trabajo hemos evaluado la contribución de HDAC6, una histona deacetilasa citoplasmática con distintas funciones celulares, en el papel de los linfocitos CD8 citotóxicos que contribuyen a la respuesta inmune adaptativa. Se ha demostrado que HDAC6 es necesario para la correcta función citolítica de los linfocitos T CD8, y que este fenotipo se corresponde con un defecto en la exocitosis. Estudios in vivo demuestran que los CTLs deficientes para HDAC6 tienen una menor capacidad protectora frente la infección con vaccinia. Cuando se depleciona HDAC6, la señales de activación a través del receptor de células T (RCT) y la producción de IFN-ɣ son similares a las de un linfocito normal. La monitorización de los gránulos líticos en la región proximal, por debajo de la membrana plasmática en la sinapsis inmune, nos ha revelado una dinámica alterada en el transporte de estos gránulos. Finalmente, hemos demostrado que HDAC6 interacciona con la kinesina-1 cuando se activa el TCR, y esta interacción podría constituir el mecanismo por el cual HDAC6 favorece la eficiencia en el transporte terminal de los gránulos líticos hacia el dominio secretor para completar su exocitosis.The immune system is divided in two types of reactions: the innate immune reactions and the adaptive immune reactions. The innate immunity is the first line of defense against many microorganisms; it also drives the subsequent adaptive immune reaction which is a more versatile defense. At the intestinal immune system, which is continuously challenged by different antigens, the innate and adaptive immune populations play a crucial role in maintaining the protection against infection while avoid an unnecessary immune response. In the first part of this work, we investigated the role of PSGL-1, a glycoprotein expressed in leukocytes, in the regulation of homeostasis and inflammatory responses in the lamina propria of DSS-induced colitis mice. We found that, at steady state, PSGL-1 knockout mice showed altered proportions of innate and adaptive immune population, as well as an activated phenotype of macrophages and dendritic cells that mainly produced pro-inflammatory cytokines. Our group has previously described that PSGL-1 plays a role in the induction of a tolerogenic program in dendritic cells. In the present work, we demonstrated that when an anti-PSGL-1 antibody, which acts as an agonist of P-selectin, is administrated to WT mice induces a decrease of class II molecule (MHC-II). Moreover, after DSS treatment, PSGL-1 deficient mice developed colitis earlier and with higher severity than WT mice, with an increment in Th1 and Th17 cells in addition of pro-inflammatory cytokines. These results point to PSGL-1 as a key regulator of the balance between tolerogenic and protective response. On the second part of this work, we assessed the contribution of HDAC6, a cytoplasmic histone deacetylase involved in many cellular functions, in the cytotoxic function of CD8+ T cells from the adaptive immune response. We demonstrated that HDAC6 is needed for the correct cytolytic function of CD8, and this phenotype corresponds to a defect in the exocytosis. In vivo studies demonstrated that HDAC6-/- CTLs have a reduced protective capacity against vaccinia infection. When HDAC6 is deleted, the TCR activation signals and IFN-ɣ production are comparable in HDAC6 deficient and WT mice. Monitoring the lytic granules at the proximal region beneath the plasma membrane at the immune synapse showed altered dynamics in their transport. Finally, we demonstrated that HDAC6 interacts with Kinesin-1 upon TCR activation, and this interaction represent a mechanism through which HDAC6 favors the efficient terminal transport of lytic granules to their secretory domain in order to complete the exocytosis