Regulation of human NK cell effector functions and phenotype by IL-23 and IL-27, new cytokines of the IL-12 family

Abstract

Las células NK son células del sistema inmune, críticas en la defensa contra células tumorales y células infectadas, que se activan luego de sensar señales a través de receptores activadores y por acción de citoquinas secretadas por macrófagos y células dendríticas (CD), entre las cuales IL-12 es considerada una de las más relevantes. Recientemente se han descripto nuevos miembros de la familia de IL-12, entre ellos IL-23 e IL-27. IL-23 posee efectos pro-inflamatorios, pero existen datos contradictorios en cuanto a su rol en el contexto tumoral. En cambio, IL-27 induce una potente respuesta anti-tumoral, pero posee efectos tanto pro- como anti-inflamatorios. Debido a que el efecto de estas citoquinas sobre las células NK humanas aún no ha sido investigado, el objetivo de esta tesis doctoral fue estudiar el efecto de IL-23 e IL-27 sobre estas células. En primer lugar, demostramos que IL-23 e IL-27 secretadas por CD contribuyen a estimular la producción de IFN-γ por células NK. Mediante el empleo de inhibidores farmacológicos, demostramos que la estimulación de células NK con las citoquinas recombinantes indujo la producción de IFN-γ a través de la activación de las vías de JNK, PI3K, MEK1/2, NF-κB y mTOR, y que IL-27 activó además a STAT-1. Observamos también que tanto IL-23 como IL-27 generaron un efecto de priming para IL-18, exhibiendo estas citoquinas un efecto sinérgico con IL-18 para la secreción de IFN-γ. En el caso de IL-27, dicho efecto involucró un aumento en la expresión de T-bet y del receptor de IL-18. A su vez, ambas citoquinas indujeron un aumento en la expresión de los marcadores de activación celular CD25 y CD69, y potenciaron la citotoxicidad celular dependiente de anticuerpos. IL-27, pero no IL-23, estimuló la respuesta citotóxica de las células NK de manera dependiente de NKp46 y de las vías de NF-κB y mTOR, a través de la vía secretoria y de TRAIL, pero no la de FasL. Detectamos además que IL-18 potenció la actividad citotóxica inducida por IL-27 a través de la inducción de un aumento en la expresión de ICAM-1 en las células blanco mediado por IFN-γ. En conjunto estos resultados indican que IL-23 e IL-27 estimulan las funciones efectoras de las células NK, lo que puede ser relevante durante situaciones tanto fisiológicas como patológicas.NK cells are immune cells, critical during immunity against intracellular infections and tumors, that became activated after recognition through activating receptors and macrophage and dendritic cell (DC)-derived cytokines, among which IL-12 is considered to be one of the most relevant. New members of the IL-12 family have been recently described, including IL-23 and IL-27. IL-23 display pro-inflammatory properties, however its role during the anti-tumor immune response is controversial. On the other hand, IL-27 induces a potent anti-tumor immune response, but shows pro- and anti-inflammatory effects. The effect of these cytokines on human NK cells has not been yet studied, thus the objective of this doctoral thesis was to study the effects of IL-23 and IL-27 on human NK cells. We first demonstrated that DC-derived IL-23 and IL-27 induced an enhanced production of NK cell-derived IFN-γ through the activation of JNK, PI3K, MEK1/2, NF-κB and mTOR pathways. In addition, IL-27 also activated the STAT-1 pathway. We also observed that IL-23 as well as IL-27-primed NK cells for IL-18-induced IFN-γ secretion, showing a synergistic effect, which in the case of IL-27 was associated with upregulation of T-bet and IL-18 receptor expression. Moreover, both cytokines induced upregulation of the activation markers CD25 and CD69 and enhanced the antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity. IL-27, but not IL-23, stimulated NKp46-dependent NK cell-mediated cytotoxicity through NF-κB and mTOR pathways. In addition, the TRAIL and secretory pathways, but not Fas-FasL interaction, are involved in this effect. We have also observed that IL-18 enhanced the IL-27-induced cytotoxic activity through the upregulation of ICAM-1 on target cells, mediated by IFN-γ. Together our results show that IL-23 and IL-27 stimulate NK cell effector functions, which may be relevant during different physiological as well as pathological situations.Fil:Ziblat, Andrea. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina