Maturation of Dendritic Cells & HIV Transmission to CD4(+) T cells

Abstract

Las células dendríticas (DCs) están especializadas en la presentación de antígeno. Sin embargo, las DCs expuestas al virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) también son capaces de transmitir una potente infección citopática a los linfocitos T CD4+, un proceso que frecuentemente se ha relacionado con la capacidad que tiene el receptor DC-SIGN (Dendritic Cell-Specific Intercellular adhesion molecule-3-Grabbing Non-integrin) para unirse de forma específica a la glicoproteína de la envuelta viral. <br/>La maduración de las DCs puede aumentar la eficiencia de transmisión del VIH a los linfocitos T CD4+ a través de la trans-infección. Nuestro objetivo en este trabajo ha sido comparar el efecto de la maduración en las células dendríticas derivadas de monocitos (MDDCs) y en las células dendríticas mieloides derivadas de sangre durante el proceso de captura del VIH. Para analizar la captura y transmisión viral a las células diana competentes in vitro de un VIH pseudotipado con envuelta y el virus homólogo replicativo utilizamos las técnicas de detección de p24gag, actividad luciferasa y microscopía electrónica y confocal. Así, observamos que la maduración de las MDDCs o las DCs mieloides aumenta la captura activa del VIH de una forma independiente del receptor DC-SIGN o de la glicoproteína de la envuelta viral, incrementándose también el tiempo de retención del virus capturado. Además, verificamos que la mayor transmisión viral de las DCs maduras (mDCs) a los linfocitos T CD4+ es altamente dependiente de una captura viral activa, un proceso endocítico mediado a través de dominios de membrana enriquecidos en colesterol. Notablemente, mientras que las mDCs concentran el virus capturado en una única vesícula positiva para las tetraspaninas CD63 y CD81, las DCs inmaduras carecen de dichas estructuras, lo que sugiere un proceso de tráfico intracelular viral diferencial en cada tipo celular.<br/>Los exosomas son vesículas celulares secretadas que pueden ser internalizadas por las DCs, contribuyendo a la activación específica de antígeno de los linfocitos naive T CD4+. En esta tesis demostramos que el VIH puede explotar esta ruta intrínseca a las mDCs que permite la diseminación de antígenos a través de los exosomas, permitiendo así la trans-infección de los linfocitos T CD4+. Tras la maduración de las DCs, la captura del VIH-1, las partículas pseudovirales VIH-1 Gag-eGFP (VLPs) y los exosomas aumenta significativamente, acumulándose dentro de un compartimento CD81+. La captura de estas partículas se inhibió preincubando las mDCs con las VLPs o los exosomas, lo que sugiere que la expresión de determinantes moleculares comunes en la superficie de las VLPs y los exosomas es necesaria para la internalización mediada por las mDCs. Así mismo, la captura mediada por las mDCs es insensible a un tratamiento proteolítico, pero puede bloquearse cuando los virus, las VLPs o los exosomas se producen en células tratadas con inhibidores de la biosíntesis de los esfingolípidos, que alteran la composición lipídica de las partículas que emergen.<br/>Por último, las VLPs y los exosomas capturados por las mDCs se transmiten a los linfocitos T CD4+ de una forma independiente de la glicoproteína de la envuelta viral, resaltando la existencia de una nueva ruta de diseminación viral.<br/>En general, estas observaciones ayudan a explicar la mayor capacidad de las mDCs para transmitir el VIH a los linfocitos T CD4+, un proceso que potencialmente puede contribuir a la diseminación viral en los nódulos linfáticos in vivo, donde la replicación viral tiene lugar de forma mayoritaria y hay una interacción continua entre las células T CD4+ susceptibles y las mDCs.

Dendritic cells (DCs) are specialized antigen-presenting cells. However, DCs exposed to human immunodeficiency virus (HIV) are also able to transmit a vigorous cytopathic infection to CD4+ T lymphocytes, a process that has been frequently related to the ability of DC-SIGN (Dendritic Cell-Specific Intercellular adhesion molecule-3-Grabbing Non-integrin) to bind HIV-1 envelope glycoproteins. Maturation of DCs can increase the efficiency of HIV transmission through trans-infection. We aimed to comparatively study the effect of maturation in monocyte derived dendritic cells (MDDCs) and blood-derived myeloid DCs during HIV capture process. In vitro capture and transmission of envelope pseudotyped HIV-1 and its homologous replication competent virus to susceptible target cells was assessed by p24gag detection, luciferase activity, and both confocal and electron microscopy. Maturation of MDDCs or myeloid DCs enhanced active capture of HIV in a DC-SIGN and viral envelope glycoprotein independent manner, increasing the lifespan of trapped virus. Moreover, higher viral transmission of mature DCs (mDCs) to CD4+ T lymphocytes was highly dependent on active viral capture, a process mediated through cholesterol-enriched domains. Mature DCs concentrated captured virus in a single large vesicle staining for CD81 and CD63 tetraspanins, while immature DCs lacked these structures, suggesting different intracellular trafficking processes. <br/>Exosomes are secreted cellular vesicles that can be internalized by DCs contributing to antigen specific naive CD4+ T lymphocyte activation. Here, we demonstrate that HIV can exploit this exosome antigen-dissemination pathway intrinsic to mDCs for mediating trans-infection of CD4+ T lymphocytes. Capture of HIV-1, HIV-1 Gag-eGFP viral like particles (VLPs) and exosomes by DCs was upregulated upon maturation, resulting in localization within a CD81+ compartment. Uptake of VLPs or exosomes could be inhibited by a challenge with either particle, suggesting that the expression of common determinant(s) on VLP or exosome surface is necessary for internalization by mDCs. Capture by mDCs was insensitive to proteolysis, but blocked when virus, VLPs, or exosomes were produced from cells treated with sphingolipid biosynthesis inhibitors that modulate the lipid composition of the budding particles. Finally, VLPs and exosomes captured by mDCs were transmitted to CD4+ T lymphocytes in an envelope glycoprotein-independent manner, underscoring a new potential viral dissemination pathway.<br/>Overall, these observations help explaining the greater ability of mDCs transferring HIV to CD4+ T lymphocytes, a process that can potentially contribute to the viral dissemination at lymph nodes in vivo, where viral replication takes place and there is a continuous interaction between susceptible T-cells and mDCs.