WAS protein (WASp) is a key regulator of actin cytoskeleton in hematopoietic cells. Mutations of WAS gene cause the Wiskott-Aldrich Syndrome (WAS). Although WASp is involved in various immune cell functions, its role in invariant NKT cells (iNKT) has never been investigated. Defects of iNKT cells could contribute to the pathogenesis of several WAS features, such as recurrent infections and high tumor incidence. Indeed, we found a profound reduction of circulating iNKT cells in WAS patients, directly correlating with the severity of clinical phenotype. To better characterize iNKT cell defect in the absence of WASp, we analyzed was-/- mice. iNKT cell number is significantly reduced in thymus and periphery of was-/- mice as compared to wt controls. Moreover analysis of was-/- iNKT cell maturation reveals a complete arrest at the CD44+NK1.1- intermediate stage. Notably, generation of BM chimeras demonstrated a was-/- iNKT cell autonomous developmental defect. The lack of WASp does not affect IL-15 signaling, which is important in iNKT cell development. Conversely WASp is required for the control of homeostatic proliferation. was-/- iNKT cells are also functionally impaired, as suggested by the lower expansion and reduced secretion of IL-4 and IFN-γ upon in vivo activation. Furthermore, in vitro assays suggest that the functional defect of WASp null iNKT cells is TCR-mediated and indicated that the defective IL-4 production is due to a was-/- iNKT cell autonomous defect, whereas the lower IFN-γ production is caused by an inefficient crosstalk between was-/- iNKT cells and was-/- DC. Altogether, these results demonstrate the relevance of WASp in integrating signals critical for development and functional differentiation of iNKT cells, and suggest that defects in these cells may play a role in WAS pathology.

WASp è una proteina che regola il rimodellamento dell’actina del citoscheletro nelle cellule ematopoietiche. Mutazioni nel gene che codifica per WASp (WAS) causano la Sindrome di Wiskott-Aldrich (WAS). Sebbene WASp sia coinvolto in svariate funzioni delle cellule del sistema immunitario, il suo ruolo nei linfociti invarianti NKT (iNKT) non è mai stato investigato. Difetti delle cellule iNKT potrebbero infatti contribuire allo sviluppo di alcune caratteristiche dei pazienti WAS quali le infezioni ricorrenti e l’ alta incidenza tumorale. Infatti il nostro studio ha rivelato una profonda riduzione numerica dei linfociti iNKT periferici nei pazienti WAS, direttamente correlata con la severità del fenotipo clinico dei pazienti. Per definire ulteriormente il fenotipo delle cellule iNKT prive di WASp, abbiamo esteso l’analisi ai topi was-/-. Le cellule iNKT sono significativamente ridotte anche nel timo e negli organi linfoidi periferici dei topi was-/- rispetto ai controlli wt. Inoltre l’analisi dello sviluppo delle cellule was-/- iNKT cell ha messo in luce un completo blocco maturativo allo stadio intermedio CD44+NK1.1-. In particolare, la generazione di chimere di midollo osseo, ha dimostrato un difetto maturativo intrinseco delle cellule was-/- iNKT. L’assenza di WASp non altera la stimolazione indotta dall’IL-15, che è importante nello sviluppo delle cellule iNKT. Contrariamente, WASp è coinvolto nel controllo della proliferazione omeostatica di questa tipologia cellulare. Le cellule iNKT prive di WASp presentano anche un difetto funzionale, come messo in evidenza dalla ridotta secrezione di IL-4 e IFN-γ dopo la loro attivazione in vivo. In aggiunta, saggi funzionali condotti in vitro, suggeriscono che il difetto funzionale delle cellule iNKT prive di WASp sia mediato dal TCR e che la ridotta produzione di IL-4 sia causata da un difetto funzionale intrinseco alle cellule iNKT, mentre la minor produzione di IFN-γ sembra derivare da un’interazione non efficiente tra le cellule was-/- iNKT cells e le cellule dendritiche was-/-. Nel loro insieme questi risultati dimostrano il ruolo rilevante di WASp nell’integrare segnali critici per lo sviluppo e la funzione delle cellule iNKT, e suggeriscono che i difetti di questa popolazione linfocitaria possano contribuire alla patologia della Sindrome di Wiskott-Aldrich.

Locci, M. (2010). Characterization of invariant NKT cell phenotype and function in Wiskott-Aldrich Syndrome (WAS).

Characterization of invariant NKT cell phenotype and function in Wiskott-Aldrich Syndrome (WAS)

LOCCI, MICHELA
2010-03-29

Abstract

WASp è una proteina che regola il rimodellamento dell’actina del citoscheletro nelle cellule ematopoietiche. Mutazioni nel gene che codifica per WASp (WAS) causano la Sindrome di Wiskott-Aldrich (WAS). Sebbene WASp sia coinvolto in svariate funzioni delle cellule del sistema immunitario, il suo ruolo nei linfociti invarianti NKT (iNKT) non è mai stato investigato. Difetti delle cellule iNKT potrebbero infatti contribuire allo sviluppo di alcune caratteristiche dei pazienti WAS quali le infezioni ricorrenti e l’ alta incidenza tumorale. Infatti il nostro studio ha rivelato una profonda riduzione numerica dei linfociti iNKT periferici nei pazienti WAS, direttamente correlata con la severità del fenotipo clinico dei pazienti. Per definire ulteriormente il fenotipo delle cellule iNKT prive di WASp, abbiamo esteso l’analisi ai topi was-/-. Le cellule iNKT sono significativamente ridotte anche nel timo e negli organi linfoidi periferici dei topi was-/- rispetto ai controlli wt. Inoltre l’analisi dello sviluppo delle cellule was-/- iNKT cell ha messo in luce un completo blocco maturativo allo stadio intermedio CD44+NK1.1-. In particolare, la generazione di chimere di midollo osseo, ha dimostrato un difetto maturativo intrinseco delle cellule was-/- iNKT. L’assenza di WASp non altera la stimolazione indotta dall’IL-15, che è importante nello sviluppo delle cellule iNKT. Contrariamente, WASp è coinvolto nel controllo della proliferazione omeostatica di questa tipologia cellulare. Le cellule iNKT prive di WASp presentano anche un difetto funzionale, come messo in evidenza dalla ridotta secrezione di IL-4 e IFN-γ dopo la loro attivazione in vivo. In aggiunta, saggi funzionali condotti in vitro, suggeriscono che il difetto funzionale delle cellule iNKT prive di WASp sia mediato dal TCR e che la ridotta produzione di IL-4 sia causata da un difetto funzionale intrinseco alle cellule iNKT, mentre la minor produzione di IFN-γ sembra derivare da un’interazione non efficiente tra le cellule was-/- iNKT cells e le cellule dendritiche was-/-. Nel loro insieme questi risultati dimostrano il ruolo rilevante di WASp nell’integrare segnali critici per lo sviluppo e la funzione delle cellule iNKT, e suggeriscono che i difetti di questa popolazione linfocitaria possano contribuire alla patologia della Sindrome di Wiskott-Aldrich.
A.A. 2009/2010
Immunologia e biotecnologie applicate
22.
WAS protein (WASp) is a key regulator of actin cytoskeleton in hematopoietic cells. Mutations of WAS gene cause the Wiskott-Aldrich Syndrome (WAS). Although WASp is involved in various immune cell functions, its role in invariant NKT cells (iNKT) has never been investigated. Defects of iNKT cells could contribute to the pathogenesis of several WAS features, such as recurrent infections and high tumor incidence. Indeed, we found a profound reduction of circulating iNKT cells in WAS patients, directly correlating with the severity of clinical phenotype. To better characterize iNKT cell defect in the absence of WASp, we analyzed was-/- mice. iNKT cell number is significantly reduced in thymus and periphery of was-/- mice as compared to wt controls. Moreover analysis of was-/- iNKT cell maturation reveals a complete arrest at the CD44+NK1.1- intermediate stage. Notably, generation of BM chimeras demonstrated a was-/- iNKT cell autonomous developmental defect. The lack of WASp does not affect IL-15 signaling, which is important in iNKT cell development. Conversely WASp is required for the control of homeostatic proliferation. was-/- iNKT cells are also functionally impaired, as suggested by the lower expansion and reduced secretion of IL-4 and IFN-γ upon in vivo activation. Furthermore, in vitro assays suggest that the functional defect of WASp null iNKT cells is TCR-mediated and indicated that the defective IL-4 production is due to a was-/- iNKT cell autonomous defect, whereas the lower IFN-γ production is caused by an inefficient crosstalk between was-/- iNKT cells and was-/- DC. Altogether, these results demonstrate the relevance of WASp in integrating signals critical for development and functional differentiation of iNKT cells, and suggest that defects in these cells may play a role in WAS pathology.
invariant natural killer T (iNKT) cells; immunological synapse (IS); α-galactosylCeramide (αGalCer); Wiskott-Aldrich syndrome (WAS); Wiskott-Aldrich Syndrome protein (WASp); primary immunodeficiency
Settore MED/04 - Patologia Generale
English
Tesi di dottorato
Locci, M. (2010). Characterization of invariant NKT cell phenotype and function in Wiskott-Aldrich Syndrome (WAS).
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