Pathogenic Fungi Regulate Immunity by Inducing Neutrophilic Myeloid-Derived Suppressor Cells

Peer reviewedPublisher PD

Neutrophil responses to Aspergillosis : new roles for old players

Neutrophils are professional phagocytic cells that play a crucial role in innate immunity. Through an assortment of antifungal effector mechanisms, neutrophils are essential in controlling the early stages of fungal infection. These mechanisms range from the production of reactive oxygen intermediates and release of antimicrobial enzymes to the formation of complex extracellular traps that aid in the elimination of the fungus. Their importance in antifungal immunity is supported by the extreme susceptibility to infection of patients with primary (e.g., chronic granulomatous disease) or acquired (e.g., undergoing immunosuppressive therapy) neutrophil deficiency. More recently, common genetic variants affecting neutrophil antifungal capacity have also been disclosed as major risk factors for aspergillosis in conditions of generalized immune deficiency. The present review revisits the role of neutrophils in the host response against Aspergillus and highlights the consequences of their deficiency in susceptibility to aspergillosis.This work was supported by a Research Grant from the European Society of Clinical Microbiology and Infectious Diseases (ESCMID). Cristina Cunha was supported by the Fundacao para a Ciencia e Tecnologia, Portugal (contract SFRH/BPD/96176/2013)

CD56 is a pathogen recognition receptor on human natural killer cells

Aspergillus (A.) fumigatus is an opportunistic fungal mold inducing invasive aspergillosis (IA) in immunocompromised patients. Although antifungal activity of human natural killer (NK) cells was shown in previous studies, the underlying cellular mechanisms and pathogen recognition receptors (PRRs) are still unknown. Using flow cytometry we were able to show that the fluorescence positivity of the surface receptor CD56 significantly decreased upon fungal contact. To visualize the interaction site of NK cells and A. fumigatus we used SEM, CLSM and dSTORM techniques, which clearly demonstrated that NK cells directly interact with A. fumigatus via CD56 and that CD56 is re-organized and accumulated at this interaction site time-dependently. The inhibition of the cytoskeleton showed that the receptor re-organization was an active process dependent on actin re-arrangements. Furthermore, we could show that CD56 plays a role in the fungus mediated NK cell activation, since blocking of CD56 surface receptor reduced fungal mediated NK cell activation and reduced cytokine secretion. These results confirmed the direct interaction of NK cells and A. fumigatus, leading to the conclusion that CD56 is a pathogen recognition receptor. These findings give new insights into the functional role of CD56 in the pathogen recognition during the innate immune response

The serum soluble receptors of the cytokines IL-1, IL-6, IGF-1, VEGF-1 as prognostic factors for patients with multiple myeloma

Το ΠΜ αποτελεί κακοήθεια Β κυτταρικής σειράς, που χαρακτηρίζεται από διήθηση του μυελού των οστών από κακοήθη πλασματοκύτταρα. Η νόσος συνοδεύεται από παραγωγή μονοκλωνικής ανοσοσφαιρίνης και οστεολυτικές βλάβες. Τα τελευταία χρόνια ερευνάται ιδιαίτερα ο ρόλος των κυτταροκινών στον πολλαπλασιασμό, επιβίωση και ανθεκτικότητα στη θεραπεία των κυττάρων αυτών. Ο ρυθμιστικός ρόλος των κυτταροκινών απέναντι στα κύτταρα - στόχος τους επιτυγχάνεται μέσω των υποδοχέων τους στη κυτταρική μεμβράνη. Πολλές μελέτες έχουν καταδείξει επίσης την ύπαρξη διαλυτής μορφής πολλών υποδοχέων των κυτταροκινών. Οι διαλυτοί υποδοχείς προκύπτουν από την πρωτεολυτική διάσπαση των προσαρτημένων στη κυτταρική μεμβράνη υποδοχέων ή/ και από τη μετάφραση εναλλακτικά spliced mRNA, διαφορετικών από εκείνα που κωδικοποιούν τους πλήρους μήκους μεμβρανικούς υποδοχείς. Αυτές οι πρωτεΐνες απελευθερώνονται από τα κύτταρα και αναγνωρίζονται ως ΔΥΚ μέσα στα βιολογικά υγρά. Από λειτουργικής σκοπιάς, οι ΔΥΚ έχουν την ικανότητα να επηρεάσουν, in vivo, τα εξωκυττάρια επίπεδα των κυτταροκινών τους, και σε πολλές περιπτώσεις να δράσουν ανταγωνιστικά, ως ανασταλτές των αντίστοιχων μεμβρανικών υποδοχέων των κυτταροκινών ή ευωδοτικά, ως ενισχυτές της δράσης των αντίστοιχων κυτταροκινών. Αυτές οι ιδιότητες, έχουν οδηγήσει στην αντίληψη ότι η παραγωγή των ΔΥΚ αποτελεί έναν φυσικό ρυθμιστικό μηχανισμό της δραστηριότητας των κυτταροκινών. Σκοπός της εργασίας είναι η μελέτη των επιπέδων των ΔΥ των IL-1β (sIL-1βR), IL- 6 (sIL-6R), IGF-1 (sIGF-1R), VEGF (sVEGF-1R) στον ορό ασθενών με ΠΜ, και συσχέτισή τους με τη διάγνωση, πρόοδο και έκβαση της νόσου. Η ανοσοενζυμική μέθοδος ELISA χρησιμοποιήθηκε για τη μέτρηση των επιπέδων των ΔΥΚ στον ορό 42 ασθενών με ΠΜ, κατά τη διάγνωση της νόσου, και στη συνέχεια ανά τρίμηνο για ένα χρόνο. Οι μετρήσεις αυτές συγκρίθηκαν με εκείνες 50 υγιών μαρτύρων και συσχετίστηκαν με άλλους γνωστούς προγνωστικούς δείκτες της νόσου, όπως το φύλο, η ηλικία, η νεφρική λειτουργία, οι σταδιοποιήσεις κατά Durie-Salmon και ISS, η οστική νόσος, τα επίπεδα ασβεστίου ορού, LDH, αλβουμίνης, CRP και β2-m καθώς επίσης η ΤΚΕ, η διήθηση μυελού των οστών και τα επίπεδα μονοκλωνικής πρωτεΐνης ορού και ούρων. Η σύγκριση των επιπέδων των sIL-1βR και sIL-6R μεταξύ ασθενών και υγιών μαρτύρων ανέδειξε σημαντικά υψηλότερα τα επίπεδα των ασθενών, αποδίδοντας για 1η φορά στον sIL-1βR ρόλο δείκτη στη διάγνωση του ΠΜ και επιβεβαιώνοντας δεδομένα άλλων μελετών σχετικά με τον sIL-6R. Μελετώντας την ανά τρίμηνο μεταβολή των επιπέδων των sIL-1βR, sIL-6R, sIGF-1R, sVEGF-1R των ασθενών, σε σχέση με τους προαναφερθέντες προγνωστικούς δείκτες της νόσου, στατιστικώς σημαντικά αναδείχτηκαν το ISS στάδιο για τον sIL-1βR, ο χρόνος και τα επίπεδα της β2-μικροσφαιρίνης για τον sIL-6R, ο τύπος της νόσου ( ΠΜ ελαφρών αλυσίδων έναντι IgG) και οι μεταβολές του sIL-1βR για τον sVEGF-1R. Τέλος, το φύλο, η νεφρική λειτουργία (Durie - Salmon B έναντι A), και οι μεταβολές των επιπέδων του sIL-6R σχετίστηκαν σημαντικά με τις μεταβολές του sIGF-1R. Ο διάμεσος χρόνος παρακολούθησης των ασθενών ήταν 31 μήνες, (εύρος 3-57). Σε αυτό το διάστημα παρατηρήθηκαν 18 θάνατοι. Ο διάμεσος χρόνος επιβίωσης ήταν 48 μήνες. Το 75% των ασθενών ζούσαν τον 1ο χρόνο μετά τη διάγνωση, ενώ η διετής ολική επιβίωση ήταν 67%. Η ολική επιβίωση συσχετίστηκε σημαντικά με τα επίπεδα της β2-μικροσφαιρίνης και του sIL-1βR κατά τη διάγνωση. Αντίστοιχα, η επιβίωση χωρίς πρόοδο νόσου εκτιμήθηκε σε 36 ασθενείς που παρέμειναν σε παρακολούθηση για διάμεσο χρόνο 37 μήνες (εύρος 3 - 62). Παρατηρήθηκαν 25 υποτροπές / εξέλιξη νόσου και 5 θάνατοι. Η διάμεση επιβίωση χωρίς πρόοδο νόσου ήταν 12 μήνες, (εύρος 0.2 - 42). Στατιστικώς σημαντική φάνηκε η ανταπόκριση στη θεραπεία εφόδου. Εκτιμήθηκε επίσης η επιβίωση χωρίς πρόοδο νόσου μετά από την αυτόλογη μεταμόσχευση (Αυτο-ΜΑΚ) για τους 11 ασθενείς που υποβλήθηκαν σε μεταμόσχευση εντός του 1ου χρόνου από τη διάγνωση της νόσου. Ο διάμεσος χρόνος παρακολούθησης μετά την Αυτο-ΜΑΚ ήταν 40 μήνες, (εύρος 11 - 56). Στο διάστημα αυτό 9 ασθενείς υποτροπίασαν, 2 παρέμειναν σε ύφεση, ενώ δεν παρατηρήθηκε κανένας θάνατος. Ο διάμεσος χρόνος υποτροπής μετά από Αυτο-ΜΑΚ ήταν 24 μήνες, (εύρος: 0.2 - 36). Και εδώ στατιστικώς σημαντική ανεδείχθη η ανταπόκριση στη θεραπεία εφόδου. Οι ασθενείς που υποβλήθηκαν σε Αυτο-ΜΑΚ στον 1ο χρόνο από τη διάγνωση δεν παρουσίασαν βελτιωμένη στατιστικά επιβίωση χωρίς πρόοδο νόσου συγκρινόμενοι με εκείνους που δεν έλαβαν μεγαθεραπεία και Αυτο- ΜΑΚ. Αντίθετα, εμφάνισαν σημαντικά καλύτερη ολική επιβίωση σε σχέση με εκείνους που δεν μεταμοσχεύτηκαν. Συμπεράσματα: Σημαντική διαφορά μεταξύ ασθενών και υγιών μαρτύρων αφορούσε στα επίπεδα των ΔΥ sIL-1βR και sIL-6R, εύρημα που υποστηρίζει τη χρησιμοποίησή τους ως δείκτες διάγνωσης του ΠΜ. Οι μεταβολές του sIL-1βR σχετίστηκαν με το κατά ISS στάδιο της νόσου, ενώ τα επίπεδά του στη διάγνωση με την ολική επιβίωση. Έτσι, η εργασία μας για 1η φορά στη βιβλιογραφία, αναδεικνύει τον sIL-1βR σε σημαντικό δείκτη του ΠΜ. Στη μελέτη μας επιβεβαιώθηκε η αξία των κλασικών προγνωστικών δεικτών του ΠΜ, ενώ οι sIGF-1R και sVEGF- 1R δεν συνδέθηκαν με την πορεία και έκβαση της νόσου. Αυτό πιθανώς να οφείλεται στη φύση των συγκεκριμένων υποδοχέων, στον αριθμό των ασθενών ή στην ετερογένεια της νόσου, αλλά ακόμη και στο γεγονός ότι παράγοντες που εμπλέκονται στην παθοφυσιολογία της νόσου δεν έχουν υποχρεωτικά προγνωστική αξία για την πορεία της

Direct interaction studies between Aspergillus fumigatus and human immune cells; what have we learned about pathogenicity and host immunity?

Invasive aspergillosis is a significant threat to health and is a major cause of mortality in immunocompromised individuals. Understanding the interaction between the fungus and the immune system is important in determining how the immunocompetent host remains disease free. Several studies examining the direct interaction between Aspergillus fumigatus and purified innate immune cells have been conducted to measure the responses of both the host cells and the pathogen. It has been revealed that innate immune cells have different modes of action ranging from effective fungal killing by neutrophils to the less aggressive response of dendritic cells. Natural killer cells do not phagocytose the fungus unlike the other innate immune cells mentioned but appear to mediate their antifungal effect through the release of gamma interferon. Transcriptional analysis of A. fumigatus interacting with these cells has indicated that it can adapt to the harsh microenvironment of the phagosome and produces toxins, ribotoxin and gliotoxin, that can induce cell death in the majority of innate immune cells. These data point toward potential novel antifungal treatments including the use of innate immune cells as antifungal vaccines

Human NK cells display important antifungal activity against Aspergillus fumigatus, which is directly mediated by IFN-γ release

Despite the strong interest in the NK cell-mediated immunity toward malignant cells and viruses, there is a relative lack of data on the interplay between NK cells and filamentous fungi, especially Aspergillus fumigatus, which is the major cause of invasive aspergillosis. By studying the in vitro interaction between human NK cells and A. fumigatus, we found only germinated morphologies to be highly immunogenic, able to induce a Th1-like response, and capable of upregulating cytokines such as IFN-γ and TNF-α. Moreover, priming NK cells with human rIL-2 and stimulating NK cells by direct NK cell-pathogen contact were essential to induce damage against A. fumigatus. However, the most interesting finding was that NK cells did not mediate anti-Aspergillus cytotoxicity through degranulation of their cytotoxic proteins (perforin, granzymes, granulysine), but via an alternative mechanism involving soluble factor(s). To our knowledge, our study is the first to demonstrate that IFN-γ, released by NK cells, directly damages A. fumigatus, attributing new properties to both human NK cells and IFN-γ and suggesting them as possible therapeutic tools against IA