Role of Clever-1 in Leukocyte Trafficking and Inflammation

Abstract

Secondary lymphoid organs, including lymph nodes (LNs) and the spleen, play an important role in protecting us against invading pathogens. While LNs are connected to lymphatic vessels and receive antigens from the peripheral tissues, the spleen is connected to blood vessels and filters blood-borne antigens. Migration of antigen presenting cells, such as dendritic cells (DCs), and lymphocytes into secondary lymphoid organs is crucial for initiating a proper adaptive immune response. Common lymphatic endothelial and vascular endothelial receptor-1 (Clever-1) is a multifunctional scavenger and adhesion receptor expressed on a subset of macrophages as well as endothelial cells and has been shown to selectively regulate leukocyte migration into different tissues. The role of Clever-1 in lymphocyte and dendritic cell migration into secondary lymphoid organs has not been thoroughly investigated. My doctoral studies describe new roles for Clever-1 in leukocyte trafficking and immune response.

In this thesis work, we showed that lymphocyte entry into the spleen is not a passive process forced by blood flow, but rather an active process regulated by Clever-1. We also discovered that lymphocytes preferentially enter the spleen via the vessels in the red pulp (RP) rather than marginal zone (MZ) sinuses or the white pulp (WP) vessels. These findings change the long-lasting dogma since 1973, which stated that lymphocytes enter the spleen via the MZ sinuses. We also identified Clever-1 as the first molecule that regulates lymphocyte migration into the spleen via the vasculature in the red pulp. In addition, we discovered that Clever-1 is expressed on peripheral lymphatic vessels and its absence reduces DC transmigration. Moreover, Clever-1, expressed on lymphatic endothelial cells (LECs), down-modulates DC activation and subsequently regulates the magnitude of antigen-specific T-cell responses in lymph nodes. In summary, this thesis work identified Clever-1 as a unique molecule that controls the migration of lymphocytes and DCs into secondary lymphoid organs, along with its crucial role in regulating antigen-specific immune responses.

Toissijaiset imukudokset mukaan lukien imusolmukkeet ja perna suojelevat meitä taudinaiheuttajia vastaan. Imusolmukkeet ovat suoraan kytköksissä imusuoniin ja vastaanottavat antigeenejä ympäröivistä kudoksista. Perna puolestaan on yhteydessä verisuoniin ja suodattaa veren kuljettamia antigeenejä. Antigeenejä esittelevien solujen kuten dendriittisolujen (DC) ja lymfosyyttien migraatio toissijaisiin imukudoksiin on elintärkeää toimivan hankitun puolustusvasteen käynnistämiseksi. Clever-1 on monitoiminnallinen reseptori, joka sitoo ja poistaa elimistön eitoivottuja molekyylejä ja jota ilmennetään endoteelisoluissa. Clever-1:n on osoitettu valikoidusti säätelevän leukosyyttien migraatiota eri kudoksiin. Kuitenkin Clever1:n toimintaa lymfosyyttien ja dendriittisolujen migraatiossa ei ole riittävästi tutkittu. Väitöskirjatyössäni kuvaan Clever-1:n ennen tuntematonta toimintaa leukosyyttien liikehdinnässä ja puolustusvasteessa.

Tässä väitöstyössä osoitin, että lymfosyytit eivät päädy pernaan vapaasti veren virtauksen voimalla vaan Clever-1 säätelee lymfosyyttien pääsyä pernaan. Havaitsin myös, että lymfosyytit kulkevat ensisijaisesti pernaan punaisen ytimen verisuonten kautta eivätkä valkoisen ytimen verisuonten tai marginaalialueen onteloiden kautta. Nämä löydökset kumoavat vuodelta 1973 lähtöisin olevan vallitsevan teorian, jonka mukaan lymfosyytit kulkevat pernaan marginaalialueen onteloiden kautta. Tutkimustulosteni perusteella Clever-1 on ensimmäinen tunnistettu molekyyli, joka säätelee lymfosyyttien siirtymistä pernaan. Tämän lisäksi havaitsin, että Clever-1:tä ilmennetään perifeerisissä imusuonissa, joissa se ohjaa dendriittisolujen transmigraatiota kudoksista endoteelisolujen läpi imusuonien onteloon. Ilmentyneenä endoteelisoluissa Clever-1 vähentää dendriittisolujen aktivaatiota ja sitä kautta säätelee T-soluriippuvaisten antigeenivasteiden suuruutta. Kokonaisuutena väitöskirjatyöni osoittaa Clever-1:n ainutlaatuisuuden lymfosyyttien ja dendriittisolujen muuttoliikkeen/migraation sekä antigeenispefisisten puolustusvasteiden säätelijänä.