Transcriptional regulation of T follicular helper cell development and function

Abstract

Abstract:

T follicular helper (Tfh) cells are a subset of CD4 T cells specialized to help B cells during the germinal center reaction. By expressing high levels of the chemokine receptor CXCR5, Tfh cells home into the B cell follicle where they provide B cells with cytokines IL-4 and IL-21 as well as receptor-ligands interactions essential for B cell differentiation into mature antibody secreting cells and long-lived memory B cells. Tfh cells express high levels of the transcriptional repressor Bcl-6, which has been proposed to be both necessary and sufficient for T cells to differentiate into Tfh cells. Here we have used a retroviral vector for overexpressing Bcl-6 in naïve CD4+ T cells, confirming previous results showing that forced expression of Bcl-6 strongly augments Tfh cell differentiation in vivo. However, ectopic expression of Bcl-6 does not lead to CXCR5 expression or Tfh differentiation when T cells are activated in vitro by dendritic cells. Furthermore, we show that the transcriptional co-activator Oca-B, known to enhance CXCR5 expression in B cells, is strongly and selectively up-regulated in CXCR5+ T cells during in vivo activation. This up-regulation is abolished when B cells are unable to bind and present antigen to T cells, indicating that cognate interaction with B cells drives Oca-B expression in T cells. We constructed a retroviral vector expressing Oca-B to directly test if Oca-B is involved in Tfh cell development. Our results show that Oca-B does not enhance expression of CXCR5, but indicated that it may enhance Tfh cell associated IL-21 expression. Collectively, these results show that Bcl-6 is not sufficient for Tfh cell development and that Oca-B may be required for optimal cytokine production from committed Tfh cells but not for their generation in vitro.

Abstract (Swedish)

Bcl-6 i T celler – ökar men initierar ej uttryck av CXCR5

En av de viktigaste funktionerna av kroppens immunförsvar är dess förmåga att producera antikroppar som skyddar mot infektioner. När immunförsvaret utsätts för en ny bakterie eller ett nytt virus kommer B celler att producera stora mängder antikroppar för att förhindra en storskalig infektion. Dessa antikroppar är dock inte särskilt effektiva, för att kunna producera effektiva antikroppar måste B celler få hjälp av T celler som är specialiserade att hjälpa B celler. För att T celler skall kunna hjälpa B celler måste dem uttrycka en receptor, CXCR5, på cellytan som tillåter T celler att migrera till B cellerna och ge hjälpande signaler. De T celler som uttrycker höga nivåer av CXCR5 kallas follikulära T hjälpar (Tfh) celler och det är dessa T celler som hjälper B celler att producera effektiva antikroppar.

Vilken signal som driver T celler att specialisera sig till att bli Tfh celler är ännu okänt. Men vad man vet är att Bcl-6, en transkriptionsfaktor som driver uttryck av andra gener, är högt uttryckt i Tfh celler till skillnad från andra T celler. Att hitta den signal som driver Tfh-specialisering i T celler är viktigt eftersom Tfh celler är involverade i många autoimmuna sjukdomar.

Genom att använda transgena (genmodifierade) T celler som har en T cells receptor som endast kan aktiveras med en specifik del av proteinet ovalbumin kunde vi studera ett pågående immunsvar genom att överföra dessa transgena T celler till vanliga möss och injicera ovalbumin. Genom flödescytometri, en metod som använder sig av lasrar och ljusemmision, kunde vi analysera de transgena T cellerna som aktiverats av ovalbumin. Vi fann att T celler som har CXCR5 på sin cellyta också har höga nivåer av Bcl-6 samt transkriptionsfaktorn Oca-B som driver uttryck av CXCR5 i B celler.

För att klargöra om B celler är nödvändiga för att driva T celler att bli Tfh celler så överförde vi transgena T celler till genmodifierade möss vars B celler inte kan aktiveras av ovalbumin. Efter åtta dagar så visade det sig att det fanns T celler som uttrycka låga nivåer av CXCR5 men inga Tfh celler. Detta resultat tyder på att B celler är nödvändiga för att Tfh celler skall kunna upprätthålla sitt höga CXCR5 uttryck men att B celler inte är kritiska för att initiera uttryck av CXCR5.

Vi infekterade T celler med virus som uttrycker Bcl-6 eller Oca-B för att undersöka om Bcl-6 eller Oca-B kunde leda till CXCR5 uttryck i T celler. Infekterade T celler aktiverades av dendritiska celler i cellodlingskulturer eller genom att föras in i möss som immuniserades. Endast T celler som aktiverades i möss uttryckte CXCR5 och uttrycksnivåerna var högre i T celler med forcerat uttryck av Bcl-6.

Vi har visat att forcerat uttryck av Oca-B eller Bcl-6 inte kan initiera CXCR5 uttryck vid T cells aktivering av dendritiska celler i cellodlingskulturer samt att B celler är viktiga för att T celler skall kunna behålla sin Tfh-specialisering. Det verkar som om ytterligare en signal utöver de signaler som dendritiska celler ger krävs för att initiera CXCR5 uttryck, när väl detta har skett så ökar Bcl-6 uttrycksnivåerna av CXCR5.

Handledare: Bengt Johansson Lindbom
Examensarbete för masterexamen i cellulär och molekylär immunologi 60 hp 2013
Biologiska institutionen, Lunds universitet

• author: Alsén, Samuel
• supervisor: Bengt Johansson Lindbom
• organization: Degree Projects in Molecular Biology
• course: MOBT14 20121
• year: 2013
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Biology and Life Sciences
• language: English
• id: 3789224
• date added to LUP: 2013-05-21 10:52:00
• date last changed: 2013-05-21 10:52:00