Biological role of dendritic cells in the control of immunological tolerance in type1 diabetes

Type 1 Diabetes (T1D) is an autoimmune disease characterized by a T cell mediated destruction of pancreatic insulin producing -cells. Despite the intensive research over the last years, the mechanisms involved in the pathogenesis of the disease are still unclear. This thesis focus on understanding the immunological mechanisms involved in the pathogenesis of T1D. The importance of dendritic cells (DCs) in the activation of T cells and in the maintenance of self-tolerance is well known. We investigated whether alterations in phenotype and function of DCs may contribute to the pathogenesis of T1D. Mature DCs (mDCs) from 18 children with T1D and 10 age matched healthy children were tested. mDCs, derived from peripheral blood monocytes cultured for 6 days in presence of IL-4 and GM-CSF and stimulated with LPS for the last 24 hours, were phenotyped for the expression of the costimulatory molecules B7.1 and B7.2. In 6 patients and 6 controls mixed leukocyte reaction (MLR) was performed using mDCs and cord blood derived naïve T cells at DC/T naïve ratio of 1:200. Proliferation was assessed on day 7 by [3H]-thymidine incorporation assay. Mature DCs derived from patients showed, compared with controls, a reduced expression of B7.1 (MFI: 36.2±14.3 vs 72.9±34.5; P=0.004) and B7.2 (MFI: 122.7±67.5 vs 259.6 ± 154.1; P=0.02). We did not find differences in the HLA DR expression (P = 0.07). Moreover proliferative response of allogenic naïve T cells cultured with mDCs was impaired in the patients (13471±9917.2 vs 40976±24527.2 cpm, P = 0.04). We also measured IL-10 and IL-12 concentration in the supernatant of DCs cultures. Interestingly in the patients we observed a 7 fold higher level of IL-10 (P=0.07) and a 9 fold lower level of IL-12 (P=0.01). Our data show a defect in the expression of the costimulatory molecules and an impairment of DCs priming function, events that might contribute to T1D pathogenesis.

Il Diabete tipo 1 (T1D) è una malattia autoimmune caratterizzata dalla distruzione, mediata dalle cellule T, delle cellule  pancreatiche secernenti insulina. Malgrado la ricerca intensa degli ultimi anni, i meccanismi coinvolti nella patogenesi della malattia sono ancora poco chiari. Lo scopo di questa tesi è la comprensione dei meccanismi immunologici coinvolti nella patogenesi del T1D. L’importanza delle cellule dendritiche (DCs) nella attivazione delle cellule T e nel mantenimento della tolleranza al self è nota. In questo studio noi abbiamo valutato se eventuali alterazioni nel fenotipo e nella funzione delle DCs possano contribuire alla patogenesi del T1D. Abbiamo analizzato DCs mature (mDCs) derivate da 18 bambini con T1D and 10 controlli sani age matched. mDCs, derivate dai monociti del sangue periferico, poste in coltura per 6 giorni in presenza di IL-4 e GM-CSF e stimolate con LPS per le ultime 24 ore di coltura, sono state fenotipizzate per valutare l’espressione delle molecole costimolatorie B7.1 and B7.2. In 6 pazienti e in 6 controlli è stata effettuata la reazione mista leucocitaria (MLR) usando mDCs e cellule T naïve, derivate da cordone ombelicale, con il rapporto DC/T naïve di 1:200. La proliferazione è stata valutata al 7° giorno analizzando l’incorporazione della [3H]-timidina. DCs mature derivate dai pazienti hanno mostrato, rispetto ai controlli, una ridotta espressione di B7.1 (MFI: 36.2±14.3 vs 72.9±34.5; P=0.004) e B7.2 (MFI: 122.7±67.5 vs 259.6 ± 154.1; P=0.02). Nessuna differenza è stata evidenziata nell’espressione della molecola HLA DR (P = 0.07). Nei pazienti, inoltre, è risultata alterata la risposta proliferativa delle cellule T naïve allogeniche poste in coltura con mDCs (13471±9917.2 vs 40976±24527.2 cpm, P = 0.04). Nel sopranatante delle colture di DCs è stata inoltre determinata la concentrazione di IL-10 e IL-12. Nei pazienti abbiamo osservato un livello di IL-10 sette volte più alto (P=0.07) e un livello di IL-12 nove volte più basso (P=0.01) rispetto ai controlli. I nostri dati mostrano un difetto nell’espressione delle molecole costimolatorie e una alterazione della funzione di priming delle DCs, eventi che potrebbero contribuire alla patogenesi del T1D.