Toll-like receptor-mediated induction of type I interferons promotes functional modifications and changing in the gene expression profile along dendritic cell maturation

Le cellule dendritiche (DC) sono considerate le principali cellule presentanti l`antigene per la loro straordinaria capacità di modulare sia la risposta innata che quella adattativa. Il riconoscimento dei patogeni da parte dei Toll-like Receptors (TLR) induce la maturazione delle DC e la successiva produzione di citochine necessarie per la regolazione della risposta immunitaria. Tra le citochine prodotte, gli Interferoni di tipo I (IFN) svolgono un ruolo chiave nella regolazione della risposta immunitaria in quanto, oltre a regolare la proliferazione, differenziamento e maturazione di diverse popolazioni leucocitarie, sono in grado di modulare diverse funzioni delle DC agendo in maniera autocrina e paracrina. Sulla base di queste evidenze gli obiettivi principali di questa tesi sono stati la caratterizzazione del profilo di espressione dei vari sottotipi degli IFN di tipo I indotti nelle DC in seguito ad infezione virale o attivazione dei TLR e l’analisi delle modificazioni funzionali e dei cambiamenti nel trascrittoma IFN-mediati durante la maturazione delle DC. I risultati ottenuti dimostrano: - che sia l`infezione delle DC con il virus dell`Influenza di tipo A (Flu) o con il virus Sendai (SV) che la stimolazione del TLR3 e TLR4 con i rispettivi agonisti, l`acido polinosinic-poliacitidilico [poly(I:C)] e il lipopolisaccaride (LPS), inducono un`espressione selettiva dei vari sottotipi degli IFN di tipo I. In particolare, mentre tutti gli IFN di tipo I analizzati vengono indotti in seguito ad infezione virale, l`attivazione del TLR3 e TLR4 promuove soprattutto l`espressione dell` IFN-beta suggerendo la possibilità che questa citochina abbia un ruolo cruciale nel processo di maturazione delle DC; - l’esistenza di uno specifico set di geni, coinvolti nelle risposte immuni anti-virali o anti-batteriche, specificamente indotto dalla produzione di IFN-beta durante la maturazione delle DC indotta dal trattamento con LPS; - che fra i geni IFN-regolati è presente Viperin (virus inhibitory protein, endoplasmic reticulum-associated, interferon-beta inducible), una molecola che possiede un’attività antivirale il cui ruolo non è stato completamente chiarito. La stimolazione del TLR3 e del TLR4 induce alti livelli di espressione di Viperin tramite il pathway intracellulare che coinvolge TRIF, TBK1 e il recettore per il type I IFN (IFNalfa/betaR), mentre l`espressione di Viperin indotta dall`infezione con SV è TLR-independente e coinvolge l`RNA elicasi Retinoic acid-inducible gene (RIG-I). Abbiamo inoltre identificato come fattore trascrizionale chiave per l`induzione di Viperin il complesso IFN-stimulated gene factor (ISGF)-3, la cui azione viene bloccata dal repressore trascrizionale positive regulatory domain I-binding factor 1 (PRDI-BF1, anche chiamato BLIMP1) in grado di competere con ISGF-3 per i siti IFN stimulatory and regulatory element (ISRE) presenti all`interno della regione promotrice del gene Viperin. - il gene codificante per il TLR7 è indotto in maniera IFN-dipendente durante la maturazione delle DC mediata da LPS. Sono stati esaminati i meccanismi responsabili dell`espressione del TLR7 identificando nel fattore trascrizionale IRF-1, i cui siti di legame sono presenti nel promotore del TLR7, il principale attivatore. Inoltre, abbiamo dimostrato che il “priming” con IFN- esogeno delle DC immature, che esprimono solo il TLR8, induce un TLR7 funzionalmente attivo. Infatti, l’utilizzo di un agonista specifico per il TLR7 (3M-001) induce la maturazione delle DC caratterizzata dall`espressione di molecole costimolatorie e dalla produzione di citochine pro-infiammatorie e regolatorie. L’insieme dei nostri dati suggerisce che il rilascio di IFN di tipo I, indotto dalla stimolazione del TLR4, induce nelle DC uno specifico programma trascrizionale in grado di amplificare l`espressione di “sensori” intracellulari per differenti patogeni e rispondere in questo modo correttamente e combinatoriamente sia alle infezioni virali che a quelle batteriche.