In vivo expression of natural killer cell inhibitory receptors by human melanoma-specific cytolytic T lymphocytes.

Natural killer (NK) receptor signaling can lead to reduced cytotoxicity by NK cells and cytolytic T lymphocytes (CTLs) in vitro. Whether T cells are inhibited in vivo remains unknown, since peptide antigen-specific CD8(+) T cells have so far not been found to express NK receptors in vivo. Here we demonstrate that melanoma patients may bear tumor-specific CTLs expressing NK receptors. The lysis of melanoma cells by patient-derived CTLs was inhibited by the NK receptor CD94/NKG2A. Thus, tumor-specific CTL activity may be decreased through NK receptor triggering in vivo.

PRDM1 is a tumor suppressor gene in natural killer cell malignancies.

Natural killer cell lymphoma (NKCL) constitutes a rare and aggressive form of non-Hodgkin lymphoma, and there is little insight into its pathogenesis. Here we show that PRDM1 is a tumor suppressor gene in NKCLs that is inactivated by a combination of monoallelic deletion and promoter CpG island hypermethylation. We observed monoallelic deletion of PRDM1 loci in 8 of 18 (44%) NKCL cases. The other allele showed significant promoter methylation in 12 of 17 (71%) cases. In support of its role as a tumor suppressor gene, the reconstitution of PRDM1 in PRDM1-null NK cell lines led to G2/M cell cycle arrest, increased apoptosis, and a strong negative selection pressure with progressive elimination of PRDM1-expressing cells, which was enhanced when IL-2 concentration is limiting. We observed a progressive increase in PRDM1 expression-in particular, PRDM1α-in normal NK cells in response to IL-2 and in normal NK cells activated with an engineered NK cell target, K562-Cl9-mb21, suggesting its role in NK cell homeostasis. In support of this role, knockdown of PRDM1 by shRNA in normal NK cells resulted in the positive selection of these cells. We identified MYC and 4-1BBL as targets of PRDM1 in NK cells. Disruption of homeostatic control by PRDM1 may be an important pathogenetic mechanism for NKCL.

Adaptations of Natural Killer Cells to Self-MHC Class I.

Natural Killer (NK) cells use germ line encoded receptors to detect diseased host cells. Despite the invariant recognition structures, NK cells have a significant ability to adapt to their surroundings, such as the presence or absence of MHC class I molecules. It has been assumed that this adaptation occurs during NK cell development, but recent findings show that mature NK cells can also adapt to the presence or absence of MHC class I molecules. Here, we summarize how NK cells adjust to changes in the expression of MHC class I molecules. We propose an extension of existing models, in which MHC class I recognition during NK cell development sequentially instructs and maintains NK cell function. The elucidation of the molecular basis of the two effects may identify ways to improve the fitness of NK cells and to prevent the loss of NK cell function due to persistent alterations in their environment.

Anàlisis dels immunofenotips dels NKR de les cèl·lules Natural Killer en pacients amb Esclerosi Múltiple (MS).

La MS és una malaltia autoimmunitària les causes de la qual són encara desconegudes. Entre altres efectes, els pacients d’aquesta malaltia veuen reduït el nombre de limfòcits, així com el percentatge d’aquests ocupats pel compartiment NK. Tot i que molts estudis es centren en investigar aquesta malaltia, el motiu d’aquesta reducció, continua essent un misteri. En el present estudi s’ha plantejat una hipòtesi, la qual apunta a què aquesta reducció, pugui venir causada pel fet que les cèl·lules NK s’hagin vist eliminades de la circulació; a la qual cosa s’esperaria trobar una població de NK més joves per aquells pacients que tinguessin en un percentatge menor de NK, ja que aquesta pèrdua s’hauria hagut de compensar amb cèl·lules NK de nova formació. Per tal de determinar l’antiguitat de les cèl·lules NK s’analitzen els receptors ILT2 (present en cèl·lules més antigues, ja que s’acumula amb el temps), NKG2A (molt present en cèl·lules NK joves), i en la subpoblació CD56bright, (estat de maduració precoç, ja que aquestes amb el temps esdevindran CD56dim). Després de molts anàlisis, s’ha pogut comprovar com la presència de CMV influeix en els receptors de les cèl·lules NK, igual que també influeix la presència de tractament amb immunomoduladors. Però a part d’aquestes influències les quals ja s’havien descrit en altres estudis previs, s’ha pogut trobar que aquells pacients CMV- sense tractament, presenten una correlació significativament negativa entre el percentatge de les cèl·lules CD56bright respecte al total del compartiment NK, la qual al no estar sota la influència de CMV ni de tractament, està causada per algun factor estrictament lligat a la malaltia, fet del qual no se’n havien presentat evidències significatives fins ara. Tot i que aquests resultats, a la vegada de ser molt interessants, recolzen la hipòtesi base, no s’han trobat resultats significatius per a NKG2A i els resultats per a ILT2 són significatius però no concloents. Igualment però, aquests resultats són molt prometedors, i pensem que seria interesant continuar treballant en aquestes troballes.

The role of natural killer cells in the early period of infection in murine cutaneous leishmaniasis

In order to study the role of natural killer (NK) cells during the early period of Leishmania infection, BALB/c mice were selectively and permanently depleted of NK cells by injection with 90Sr and subsequently infected with Leishmania (Leishmania) amazonensis (HSJD-1 strain). 90Sr is known to selectively deplete NK cells, leaving an intact T- and B-cell compartment and preserving the ability to produce both interferon alpha and IL-2. This method of depletion has advantages when compared with depletion using anti-NK cell monoclonal antibodies because the effect is permanent and neither activates complement nor provokes massive cell death. In the present study, after one month of treatment with 90Sr, the depletion of NK cells was shown by a more than ten-fold reduction in the cytotoxic activity of these cells: 2 x 106 spleen cells from NK-depleted animals were required to reach the same specific lysis of target cells effected by 0.15 x 106 spleen cells from normal control animals. The histopathology of the skin lesion at 7 days after Leishmania infection showed more parasites in the NK cell-depleted group. This observation further strengthens a direct role of NK cells during the early period of Leishmania infection.

Études sur la dérégulation des cytokines et des cellules Natural Killer chez les patients infectés par le VIH-1

La prolifération, la différenciation ainsi que les fonctions des cellules du système immunitaire sont contrôlées en partie par les cytokines. Lors de l’infection par le VIH-1, les défauts observés dans les fonctions, la maintenance, ainsi que la consistance des cellules du système immunitaire sont en large partie attribués à une production altérée des cytokines et à un manque d’efficacité au niveau de leurs effets biologiques. Durant ces études, nous nous sommes intéréssés à la régulation et aux fonctions de deux cytokines qui sont l’IL-18 et l’IL-21. Nous avons observé une corrélation inversée significative entre les concentrations sériques d’IL-18 et le nombre des cellules NK chez les patients infectés par le VIH-1. Nos expériences in vitro ont démontré que cette cytokine induit l’apoptose des cellules NK primaires et que cette mort peut être inhibée par des anticorps neutralisants spécifiques pour FasL et TNF-α. Cette mort cellulaire est due à l’expression de FasL sur les cellules NK et à la production de TNF-α par ces cellules. L’IL-18 augmente aussi la susceptibilité à la mort des cellules NK par un stimulus pro-apoptotique, en diminuant l’expression de la protéine anti-apoptotique Bcl-XL. Nous démontrons aussi que, contrairement à l’IL-18, les niveaux d’IL-18BP sont plus faibles dans les sérum de patients infectés. Ceci résulte sur une production non coordonnée de ces deux facteurs, aboutissant à des niveaux élevés d’IL-18 libre et biologiquement active chez les patients infectés. L’infection de macrophages in vitro induit la production d’IL-18 et réduit celle d’IL-18BP. De plus, l’IL-10 et le TGF-β, dont les concentrations sont élevées chez les patients infectés, réduisent la production d’IL-18BP par les macrophages in vitro. Finalement, nous démontrons que l’IL-18 augmente la réplication du VIH-1 dans les lymphocytes T CD4+ infectés. Les niveaux élevés d’IL-18 libres et biologiquement actives chez les patients infectés contribuent donc à l’immuno-pathogénèse induite par le VIH-1 en perturbant l’homéostasie des cellules NK ainsi qu’en augmentant la réplication du virus chez les patients. Ces études suggèrent donc la neutralisation des effets néfastes de l’IL-18 en utilisant son inhibiteur naturel soit de l’IL-18BP exogène. Ceci permettrait de moduler l’activité de l’IL-18 in vivo à des niveaux souhaitables. L’IL-21 joue un rôle clef dans le contrôle des infections virales chroniques. Lors de ces études, nous avons déterminé la dynamique de la production d’IL-21 lors de l’infection par le VIH-1 et sa conséquence sur la survie des cellules T CD4+ et la fréquence des cellules T CD8+ spécifiques au VIH-1. Nous avons démontré que sa production est compromise tôt au cours de l’infection et que les concentrations d’IL-21 corrèlent avec le compte de cellules T CD4+ chez les personnes infectées. Nos études ont démontré que le traitement antirétroviral restaure partiellement la production d’IL-21. De plus, l’infection par le VIH-1 de cellules T CD4+ humaines inhibe sa production en réduisant l’expression du facteur de transcription c-Maf. Nous avons aussi démontré que la fréquence des cellules T CD4+ spécifiques au VIH-1 qui produisent de l’IL-21 est réduite chez les patients virémiques. Selon nos résultats, l’IL-21 empêche l’apoptose spontanée des cellules T CD4+ de patients infectés et l’absence d’IL-21 réduit la fréquence des cellules T CD8+ spécifiques au VIH-1 chez ces patients. Nos résultats démontrent que l'IL-21R est exprimé de façon égale sur tous les sous-types de cellules NK chez les donneurs sains et chez les patients infectés. L’IL-21 active les protéines STAT-3, MAPK et Akt afin d'augmenter les fonctions effectrices des cellules NK. L'activation de STAT-3 joue un rôle clef dans ces fonctions avec ou sans un traitement avec de l'IL-21. L'IL-21 augmente l'expression des protéines anti-apoptotiques Bcl-2 et Bcl-XL, augmente la viabilité des cellules NK, mais ne possède aucun effet sur leur prolifération. Nous démontrons de plus que l'IL-21 augmente l'ADCC, les fonctions sécrétrices et cytotoxiques ainsi que la viabilité des cellules NK provenant de patients chroniquement infectés par le VIH-1. De plus, cette cytokine semble présenter ces effets sans augmenter en contrepartie la réplication du VIH-1. Elle permet donc d'inhiber la réplication virale lors de co-cultures autologues de cellules NK avec des cellules T CD4+ infectées d'une manière dépendante à l'expression de perforine et à l'utilisation de la protéine LFA-1. Les niveaux d’IL-21 pourraient donc servir de marqueurs biologiques pour accompagner les informations sur le taux de cellules T CD4+ circulantes en nous donnant des informations sur l’état de fonctionnalité de ce compartiment cellulaire. De plus, ces résultats suggèrent l’utilisation de cette cytokine en tant qu’agent immunothérapeutique pour restaurer les niveaux normaux d’IL-21 et augmenter la réponse antivirale chez les patients infectés par le VIH-1.

Increased Degranulation of Natural Killer Cells during Acute HCV Correlates with the Magnitude of Virus-specific T cell Responses

Ce manuscrit est une pré-publication d'un article paru dans Journal of Hepatology 2010; 53(5): 805-816.

Inhibitory Killer Immunoglobulin-like receptors to self HLA-B and HLA-C ligands contribute differentially to Natural Killer cell functional potential in HIV infected Slow Progressors

Ce manuscrit est une pré-publication d'un article paru dans Clinical Immunology 2012; 143(3): 246-255 url: http://www.journals.elsevier.com/clinical-immunology/

Selective effects of Lactobacillus casei Shirota on T cell activation, natural killer cell activity and cytokine production

Modulation of host immunity is an important potential mechanism by which probiotics confer health benefits. This study was designed to investigate the effects of a probiotic strain, Lactobacillus casei Shirota (LcS), on immune function, using human peripheral blood mononuclear cells (PBMC) in vitro. In addition, the role of monocytes in LcS-induced immunity was also explored. LcS promoted natural killer (NK) cell activity and preferentially induced expression of CD69 and CD25 on CD8+ and CD56+ subsets in the absence of any other stimulus. LcS also induced production of IL-1β, IL-6, TNF-α, IL-12 and IL-10 in the absence of lipopolysaccharide (LPS). In the presence of LPS, LcS enhanced IL-1β production, but inhibited LPS-induced IL-10 and IL-6 production, and had no further effect on TNF-α and IL-12 production. Monocyte-depletion significantly reduced the impact of LcS on lymphocyte activation, cytokine production and NK cell activity. In conclusion, LcS preferentially activated cytotoxic lymphocytes in both the innate and specific immune system, which suggests that LcS could potentiate the destruction of infected cells in the body. LcS also induced both pro-inflammatory and anti-inflammatory cytokine production in the absence of LPS, but inhibited LPS-induced cytokine production in some cases. Monocytes play an important role in LcS-induced immunological responses.

Alterations in receptor binding properties of recent human influenza H3N2 viruses are associated with reduced natural killer cell lysis of infected cells

Natural killer (NK) cell recognition of influenza virus-infected cells involves hemagglutinin (HA) binding to sialic acid (SA) on activating NK receptors. SA also acts as a receptor for the binding of influenza virus to its target host cells. The SA binding properties of H3N2 influenza viruses have been observed to change during circulation in humans: recent isolates are unable to agglutinate chicken red blood cells and show reduced affinity for synthetic glycopolymers representing SA-alpha-2,3-lactose (3'SL-PAA) and SA-alpha-2,6-N-acetyl lactosamine (6'SLN-PAA) carbohydrates. Here, NK lysis of cells infected with human H3N2 influenza viruses isolated between 1969 and 2003 was analyzed. Cells infected with recent isolates (1999 to 2003) were found to be lysed less effectively than cells infected with older isolates (1969 to 1996). This change occurred concurrently with the acquisition of two new potential glycosylation site motifs in RA. Deletion of the potential glycosylation site motif at 133 to 135 in HA1 from a recent isolate partially restored the agglutination phenotype to a recombinant virus, indicating that the HA-SA interaction is inhibited by the glycosylation modification. Deletion of either of the recently acquired potential glycosylation sites from HA led to increased NK lysis of cells infected with recombinant viruses carrying modified HA. These results indicate that alterations in RA glycosylation may affect NK cell recognition of influenza virus-infected cells in addition to virus binding to host cells.

Alterations in receptor binding properties of recent human influenza H3N2 viruses are associated with reduced natural killer cell lysis of infected cells

Natural killer (NK) cell recognition of influenza virus-infected cells involves hemagglutinin (HA) binding to sialic acid (SA) on activating NK receptors. SA also acts as a receptor for the binding of influenza virus to its target host cells. The SA binding properties of H3N2 influenza viruses have been observed to change during circulation in humans: recent isolates are unable to agglutinate chicken red blood cells and show reduced affinity for synthetic glycopolymers representing SA-alpha-2,3-lactose (3'SL-PAA) and SA-alpha-2,6-N-acetyl lactosamine (6'SLN-PAA) carbohydrates. Here, NK lysis of cells infected with human H3N2 influenza viruses isolated between 1969 and 2003 was analyzed. Cells infected with recent isolates (1999 to 2003) were found to be lysed less effectively than cells infected with older isolates (1969 to 1996). This change occurred concurrently with the acquisition of two new potential glycosylation site motifs in RA. Deletion of the potential glycosylation site motif at 133 to 135 in HA1 from a recent isolate partially restored the agglutination phenotype to a recombinant virus, indicating that the HA-SA interaction is inhibited by the glycosylation modification. Deletion of either of the recently acquired potential glycosylation sites from HA led to increased NK lysis of cells infected with recombinant viruses carrying modified HA. These results indicate that alterations in RA glycosylation may affect NK cell recognition of influenza virus-infected cells in addition to virus binding to host cells.

Impact of polysialylated CD56 on natural killer cell cytotoxicity

Background Siglec-7, a sialic acid binding inhibitory receptor expressed by NK cells is masked in vivo by a so far unknown ligand. It shows a strong binding prevalence for α-2,8-linked disialic acids in vitro. Results Here we describe the expression of PSA-NCAM (α-2,8-linked polysialic acid modified NCAM) on functional adult peripheral blood natural killer cells and examine its possible role in masking Siglec-7. Unmasking of Siglec-7 using Clostridium perfringens neuraminidase massively reduces NK cell cytotoxicity. By contrast a specific removal of PSA using Endo-NF does not lead to a reduction of NK cell cytotoxicity. Conclusion The results presented here therefore indicate that PSA-NCAM is not involved in masking Siglec-7.