Molecular Basis of CD1D and Natural Killer T Cell Function

CD1D 和自然杀伤 T 细胞功能的分子基础

• 批准号: 10443746
• 负责人: SEBASTIAN JOYCE
• 金额: $ 51.05万
• 依托单位: VANDERBILT UNIVERSITY MEDICAL CENTER
• 依托单位国家: 美国
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 美国
• 起止时间: 2019-08-19 至 2024-07-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://reporter.nih.gov/project-details/10443746
• 关键词: Acute; Agonist; Antigen-Presenting Cells; Attenuated Vaccines; Bacterial Infections; Bronchus-Associated Lymphoid Tissue; Categories; Cell Count; Cell Wall; Cell physiology; Cells; Chemical Structure; Communicable Diseases; Coupled; Cytotoxic T-Lymphocytes; Data; Development; Disease; Environment; Equilibrium; Francisella tularensis; Galactosylceramides; Glycolipids; Goals; Human; Immune response; Immunocompetent; Immunotherapy; Infection; Infectious Agent; Infectious Skin Diseases; Inflammation; Inflammatory; Interleukin-10; Interleukin-17; Knowledge; Lead; Left; Lipids; Lung; Lymphocyte; Microbe; Molecular; Mucosal Immunity; Mucous Membrane; Mus; Myeloid Cells; Outcome; Parasites; Pathway interactions; Pulmonary tularemia; Regulatory T-Lymphocyte; Role; Runaway; Sepsis; Site; Structure; T-Cell Activation; T-Lymphocyte; T-Lymphocyte Subsets; Testing; Time; Tularemia; Vaccine Design; Vaccines; Virulence Factors; Virulent; Wild Type Mouse; chemical synthesis; clinical practice; cytokine; enteric infection; fighting; functional status; inflammatory milieu; insight; interstitial; microbial; mutant; novel; novel therapeutics; pathogenic bacteria; prevent; pulmonary function; respiratory; response; targeted treatment; tertiary lymphoid organ

The long-­term goal of this project is to understand the role of type I, semi-­invariant natural killer T (NKT) cells in  generating  mucosal  immunity  against  respiratory  infectious  diseases.  NKT  cells  are  innate-­like  lymphocytes  that,  by  recognizing  microbial  glycolipids  or  microbe-­induced  self  lipids,  assert  a  role  in  infectious  diseases.  NKT  cells  are  disproportionately  enriched  in  the  lung  mucosa,  but  the  role  of  these  T  cells  in  respiratory  infectious  diseases  is  not  fully  understood.  The  lung  mucosa  is  a  major  site  for  Francisella  tularensis  (Ft)  invasion that oft-­time causes a fatal infectious disease known as pulmonary tularemia. Ft infections of the skin  and  intestine  can  spread  systemically,  especially  when  left  untreated,  and  cause  pulmonary  tularemia.  Tularemia  is  an  inflammatory,  sepsis-­like  disease.  Consistent  with  a  role  for  NKT  cells  in  pro-­inflammatory  diseases  and  sepsis,  we  discovered  that  Ft  subspecies  holarctica-­derived  live  vaccine  strain  (LVS)  quickly  activated lung interstitial NKT cells and induced runaway inflammation. Thus, LVS-­infected immune competent  mice became severely morbid and succumbed to a tularemia-­like disease. Accordingly, NKT cell-­deficient mice  recovered  from  disease  and  lived  despite  similar  bacterial  burden  in  the  lungs  of  both  mutant  and  wild  type  mice.  Survival  was  likely  because  NKT  cell-­deficient  mice  had  developed  the  protective  induced  bronchus-­ associated  lymphoid  tissue  (iBALT)  at  the  peak  of  infection.  Further,  the  iBALT-­suppressing  regulatory  T  cells  are enriched in wild type mice, whilst the iBALT-­inducing IL-­17-­producing cells, potentially mucosa-­associated  invariant T cells (MAIT), are enriched in NKT cell-­deficient mice, and vice versa. These new data suggest that  a  Treg  to  IL-­17-­producing  MAIT  cell  imbalance  underlie  tularemia-­like  disease  caused  by  LVS  infection.  Guided  by  these  findings,  we  hypothesize  that  an  Ft-­derived  glycolipid  agonist(s)  activates  NKT  cells  in  the  lungs,  stirring  up  an  inflammatory  milieu  that  prevents  iBALT  formation  and,  thereby,  causing  fatal  tularemia-­ like  disease  in  mice.  To  test  this  central  hypothesis,  we  will  elucidate  the  cellular  and  molecular  mechanisms  that  underlie  the  presentation  of  the  cytoplasmic  glycolipid  agonists  to  NKT  cells  and  cause  tularemia-­like  disease  during  a  natural  Ft  infection  (Aims  1  and  2).  Further,  we  will  elucidate  and  validate  the  chemical  structure  of  the  LVS  and  the  type  A  Ft-­derived  glycolipid  agonist(s)  (Aim  3).  These  proposed  studies  will  rigorously test the prevailing assumption that DCs are critical for presenting CD1d-­restricted glycolipid agonists  and  activating  NKT  cells  during  a  natural  bacterial  infection.  We  expect  to  gain  novel  mechanisms  of  host  interactions with an acute, highly virulent pathogenic bacterium, which can kill the infected host with as few as  10 infectious cells. Our studies will unveil novel insights into the interactions between innate-­like lymphocytes,  e.g., NKT cells and MAIT cells. These novel insights coupled with the knowledge of the NKT cell agonist(s) and  its/their  biosynthetic  pathway(s)  can  lead  to  new  targets  for  immunotherapies  and  vaccine  design  against  tularemia and potentially other acute pulmonary infectious diseases.

该项目的长期目标是了解I型半恒定自然杀伤T（NKT）细胞在 NKT细胞是一种先天性的类淋巴细胞， 通过识别微生物糖脂或微生物诱导的自身脂质，在感染性疾病中发挥作用。 NKT细胞在肺粘膜中不成比例地富集，但这些T细胞在呼吸道疾病中的作用是不成比例的。 肺粘膜是土拉热弗朗西丝菌（Ft）的主要感染部位 经常反复侵袭会导致一种致命的传染病，称为肺土拉菌病。 并且肠道可以全身性扩散，特别是在不治疗的情况下，并引起肺土拉菌病。 兔热症是一种炎症性、脓毒症样疾病，与NKT细胞在促炎症反应中的作用一致， 疾病和脓毒症，我们发现Ft亚种holarctica-Escherichia衍生的活疫苗株（LVS）， 激活肺间质NKT细胞并诱导失控性炎症。 小鼠变得严重病态并死于兔热病样疾病。因此，NKT细胞缺陷小鼠 从疾病中恢复，尽管突变型和野生型的肺中有相似的细菌负荷， 存活是可能的，因为NKT细胞缺陷小鼠已经发展了保护性的诱导支气管扩张。 此外，在感染高峰时，iBALT-抑制调节性T细胞 在野生型小鼠中富集，而iBALT-β诱导IL-17-β产生细胞，可能与粘膜炎相关， 不变T细胞（MAIT）在NKT细胞缺陷小鼠中富集，反之亦然。 Treg与产生IL-17-β的MAIT细胞的失衡是LVS感染引起的兔热病样疾病的基础。 在这些发现的指导下，我们假设一种Ft-β衍生的糖脂激动剂激活了NKT细胞。 肺部，引起炎症环境，阻止iBALT形成，从而导致致命的兔热病 为了验证这一中心假设，我们将阐明细胞和分子机制， 这是细胞质糖脂激动剂呈递给NKT细胞的基础，并导致兔热病样 疾病在自然Ft感染（目的1和2）。此外，我们将阐明和验证化学 LVS和A型Ft-β衍生的糖脂激动剂的结构（目的3）。这些拟议的研究将 严格检验流行的假设，即DC对于呈递CD 1d-β限制性糖脂激动剂至关重要， 并在自然界细菌感染过程中激活NKT细胞。我们期望获得新的宿主机制， 与一种急性、高毒力的致病细菌相互作用，这种细菌可以杀死受感染的宿主， 我们的研究将揭示对先天性类淋巴细胞之间相互作用的新见解， 例如，在一个实施例中， 这些新的见解加上NKT细胞激动剂的知识， 其生物合成途径可以为免疫疗法和疫苗设计带来新的靶点 兔热病和潜在的其他急性肺部感染性疾病。