CLEC7A/Dectin-1 attenuates the immune response against dying and dead cells

Language
en
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2011-01-25
Issue Year
2010
Authors
Hesse, Connie
Editor
Abstract

Analysing apoptotic cell death it has been observed that late apoptotic cells expose internal membranes with heavily altered glycocalyx. The latter is the target for a plethora of sugar-epitope recognizing proteins such as pentraxins, collectins, galectins, and, less physiological, plant lectins. These lectins bind to late apoptotic as well as to primary and secondary necrotic cells. Strong binding to late apoptotic cells with intact membranes was observed for the plant lectins Narcissus pseudonarcissus (NPn) and Griffonia simplicifolia (GSL II). Within this thesis the C-type lectins CLEC4L/DC-SIGN, CLEC9A/DNGR1, CLEC7A/Dectin-1 and their role in recognition, uptake of apoptotic and necrotic cells and/or their influence on the immunogenicity of dead and dying cells has been investigated. Enhanced binding for CLEC4L/DC-SIGN and CLEC9A/DNGR1 to late apoptotic cells was observed. CLEC9A/DNGR1 binding, which until now was only reported for necrotic cells, could also be demonstrated for late apoptotic PMN endowed with intact membranes. CLEC9A/DNGR1 could, therefore, act as recognition receptor of dying cells at the edge of late apoptosis and secondary necrosis. Its physiological role is yet unkown, but might become clear, when CLEC9A/DNGR1 ligands are revealed. For CLEC7A/Dectin-1 no direct binding to apoptotic or necrotic cells was observed. However, a co-operation with other receptors is proposed, since phagocytosis assays revealed differences in uptake and/or degradation in the absence or presence of CLEC7A/Dectin-1 receptor. In vivo studies revealed an attenuated immune response in the presence of CLEC7A/Dectin-1 against dead and dying cells. This thesis points out that the role of lectin receptors in the clearance process seems to be much more important than assumed. The anti-inflammatory PS-dependent clearance of early apoptotic cells is well characterized. Hence, if apoptotic cells escape clearance, the recognition of their altered surface glycosylation pattern with exposed modified autoantigens by C-type lectin receptors on professional phagocytes and antigen presenting cells is very likely. The role of C-type lectins in immune stimulation in co-operation with other phagocytic receptors is subject to deeper investigation. If involved in the clearance process of late apopotic cells, as the data in this thesis indicate, C-type lectins might be targets for a therapeutic concept for the chronic inflammatory autoimmune diseases SLE, which is linked with clearance deficiencies.

Abstract

Untersuchungen zum Zelltod haben gezeigt, dass spät apoptotische Zellen innere Membranen mit stark veränderter Glykokalyx exponieren. Letztere ist Zielstruktur für zahlreiche Zucker-Epitop-erkennende Proteine, wie z.B. Pentraxine, Kollektine, Galektine, und weniger physiologisch Pflanzenlektine. Diese Moleküle binden sowohl spät apoptotische als auch primär und sekundär nekrotische Zellen. Starke Bindung an spät apoptotische Zellen mit intakter Zellmembran wurde für die Pflanzenlektine Narcissus pseudonarcissus (NPn) and Griffonia simplicifolia (GSL II) beobachtet. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Rolle der C-typ Lektine CLEC4L/DC-SIGN, CLEC9A/DNGR1, CLEC7A/Dectin-1 bei der Erkennung sowie der Aufnahme apoptotischer und nekrotischer Zellen und/oder ihr Einfluss auf die Immunogenität toter und sterbender Zellen untersucht. Es wurde verstärkte Bindung von CLEC4L/DC-SIGN und CLEC9A/DNGR1 an spät apoptotische Zellen beobachtet. CLEC9A/DNGR1 Bindung, die bisher nur für nekrotische Zellen berichtet wurde, konnte in dieser Arbeit auch für spät apoptotische PMN mit intakter Membran nachgewiesen werden. CLEC9A/DNGR1 könnte demnach als Erkennungsrezeptor für sterbende Zellen an der Grenze von später Apoptose und sekundärer Nekrose agieren. Die physiologische Bedeutung von CLEC9A/DNGR1, die bis jetzt noch unbekannt ist, könnte aufgeklärt werden, wenn dessen Liganden analysiert sind. Für CLEC7A/Dectin-1 wurde keine direkte Bindung an apoptotische oder nekrotische Zellen beobachtet. Eine Kooperation mit anderen Rezeptoren ist aber denkbar, da Phagozytoseversuche Unterschiede in der Aufnahme und/oder der Degradation sterbender und toter Zellen in Abwesenheit oder Gegenwart vom CLEC7A/Dectin-1 Rezeptor aufwiesen. In vivo Studien zeigten eine verringerte Immunantwort in Gegenwart von CLEC7A/Dectin-1 gegen tote und sterbende Zellen. Diese Arbeit zeigt, dass die Rolle von Lektinrezeptoren im Clearance-Prozess viel bedeutender ist als bisher angenommen. Die anti-inflammatorische PS-abhängige Clearance früh apoptotischer Zellen ist gut charakterisiert. Wenn jedoch apoptotische Zellen ihrer Beseitigung entkommen, ist die Erkennung ihrer veränderten Glykokalyx mit exponierten, modifizierten Autoantigenen durch C-typ Lektinrezeptoren auf professionellen Phagozyten und antigenpräsentierenden Zellen sehr wahrscheinlich. Die Rolle von C-typ Lektinen bei der Immunstimulation in Kooperation mit anderen phagozytischen Rezeptoren ist Gegenstand weiterer Untersuchungen. Wenn C-typ Lektine am Clearance-Prozess spät apoptotischer Zellen beteiligt sind, worauf die Ergebnisse dieser Arbeit hinweisen, könnten C-typ Lektine therapeutische Targets für die chronische Autoimmunerkrankung SLE, welche mit Clearance-Defizienz verknüpft ist, darstellen.

DOI
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