Background: CTLA-4 (Cytotoxic T Lymphocyte associated Antigen 4, CD152) has been known as a homologue of CD28, an accessory molecule providing a key costimulatory signal for successful antigen-driven activations of T lymphocyte. Most of biochemical and cell biological characteristics of the CD152 protein remain unknown while those of CD28 have been characterized in detail. Methods: In this study CD152 expression in both $CD4^+$ and $CD8^+$ PBLs was studied by using flow cytometry. And intracellular CD152 multiprotein complex was purified and used for generating antibodies recognizing proteins composing of intracellular CTLA-4 multi protein complex. Results: Level of surface expression of this molecule was peaked at 2 days of PHA stimulation in flow cytometric analysis. 40~45% of PHA blast cells were $CD152^+$ in both of two subsets at this stage and the level of expression were equivalent in both two subsets. Contrary to this surface expression, intracellular expression was peaked at day 3 and it was preferentially induced in $CD8^+$ cells and about 60% of $CD8^+$ cells were $CD152^+$ at this stage. High molecular weight (>350 kD) intacellular CD152 protein complex purified by using preparative electrophoresis were immunized into rabbits and then 3 different anti-P34PC4, anti-P34PC7 and anti-P34PC8 antibodies were obtained. Using these 3 antibodies two unknown antigens associated with intracellular CD152 multiprotein complex were found and their molecular weights were 54 kD and 75 kD, respectively. Among these, the former was present as 110 kD homodimer in non-reducing condition. Conclusion: It seemed that 34 kD intracellular CD152 molecule forms high molecular weight multiprotein complex at least with 2 proteins of 75 kD monomer and 110 kD homodimer.
T cells play a central role in the initiation and regulation of the immune response to foreign antigens. Full activation of T cells requires the engagement of T cell receptor complex (TCR) and the binding of a second costimulatory receptor to its ligand expressed on antigen presenting cells (APC). Among the molecules known to provide costimulatory function, CD28 has been the most dominant and potent costimulatory molecule. However, the function of CD28 is becoming more complex due to the recent discovery of its structural homologue, CTLA-4 and ICOS. This review summarizes the biology and physiologic function of each of these receptors, and further focuses on the biochemical mechanism underlying the function of these receptors. Complete understanding of the CD28/CTLA-4/ICOS costimulatory pathway will provide the basis for developing new therapeutic approaches for immunological dieseases.
Background: Costimulation is a critical process in Ag-specific immune responses. Both B7.1 and CD28 molecules have been reported to stimulate T cell responses during antigen presentation. Therefore, we tested whether Ag-specific immune responses as well as protective immunity are influenced by coinjecting with B7.1 and CD28 cDNAs in a mouse HSV-2 challenge model system. Methods: ELISA was used to detect levels of antibodies, cytokines and chemokines while thymidine incorporation assay was used to evaluate T cell proliferation levels. Results: Ag-specific antibody responses were enhanced by CD28 coinjection but not by B7.1 coinjection. Furthermore, CD28 coinjection increased IgG1 production to a significant level, as compared to pgD+pcDNA3, suggesting that CD28 drives Th2 type responses. In contrast, B7.1 coinjection showed the opposite, suggesting a Th1 bias. B7.1 coinjection also enhanced Ag-specific Th cell proliferative responses as well as production of Th1 type cytokines and chemokines significantly higher than pgD+pcDNA3. However, CD28 coinjection decreased Ag-specific Th cell proliferative responses as well as production of Th1 types of cytokines and chemokine significantly lower than pgD+pcDNA3. Only MCP-1 production was enhanced by CD28. B7.1 coimmunized animals exhibited an enhanced survival rate as well as decreased herpetic lesion formation, as compared to pgD+pcDNA3. In contrast, CD28 vaccinated animals exhibited decreased survival from lethal challenge. Conclusion: This study shows that B7.1 enhances protective Th1 type cellular immunity against HSV-2 challenge while CD28 drives a more detrimental Th2 type immunity against HSV-2 challenge, supporting an opposite role of B7.1 and CD28 in Ag-specific immune responses to a Th1 vs Th2 type.
T-cell activation depends on signals received by the T-cell receptor and CD28 co-stimulatory receptor. Since B7.1 and B7.2 molecules expressed on the surface of antigen presenting cells provide co-stimulatory signals through CD28 to T-cells, an inhibitor of CD28-B7.1/B7.2 binding has been proposed as a therapeutic agent for suppression of excessive T-cell activity. Although anti-B7.1/B7.2 antibodies are known to block B7.1 and B7.2 molecules, their effects on intracellular events in antigen presenting cells remain unclear. In this study, anti-B7.1/B7.2 antibodies decreased secretion of nitric oxide and pro-inflammatory cytokines such as TNF-$\alpha$, IL-$1{\beta}$, and IL-12 in LPS-activated RAW264.7 macrophage-like cells and peritoneal macrophages. Moreover, anti-B7.1/B7.2 antibodies inhibited $I{\kappa}B{\alpha}$ phosphorylation and down-regulated expression of co-stimulatory molecules including B7.1, B7.2, and PD-L1 in LPS-stimulated peritoneal macrophages. These findings suggest that CTLA4-Ig and anti-B7.1/B7.2 antibodies may be candidates to treat chronic inflammatory diseases and autoimmune responses caused by excessive activation of both T-cells and macrophages.
Previous observations demonstrated that various immunosuppressive agents and their combination therapies can increase allograft survival rates. However, these treatments may have serious side effects and cannot substantially improve or prolong graft survival in acute graft-versus-host disease (GVHD). To improve the therapeutic potency of divalent immunoadhesins, we have constructed and produced several tetravalent forms of immunoadhesins comprising each of cytotoxic T-lymphocyte-associated antigen-4 (CTLA4), CD2, and lymphocyte activation gene-3 (LAG3). Flow cytometric and T cell proliferation analyses displayed that tetravalent immunoadhesins have a higher binding affinity and more potent efficacy than divalent immunoadhesins. Although all tetravalent immunoadhesins possess better efficacies, tetravalent forms of CTLA4-Ig and LAG3-Ig revealed higher inhibitory effects on T cell proliferation than tetravalent forms of TNFR2-Ig and CD2-Ig. In vitro mixed lymphocytes reaction (MLR) showed that combined treatment with tetravalent CTLA4-Ig and tetravalent LAG3-Ig was highly effective for inhibiting T cell proliferation in both human and murine allogeneic stimulation. In addition, both single tetravalent-form and combination treatments can prevent the lethality of murine acute GVHD. The results of this study demonstrated that co-blockade of the major histocompatibility complex class (MHC)II:T cell receptor (TCR) and CD28:B7 pathways by using tetravalent human LAG3-Ig and CTLA4-Ig synergistically prevented murine acute GVHD.
Cytotoxic T lymphocyte antigen-4 (CTLA-4) is an immune checkpoint molecule that is mainly expressed on activated T cells and regulatory T (Treg) cells that inhibits T-cell activation and regulates immune homeostasis. Due to the crucial functions of CTLA-4 in T-cell biology, CTLA-4-targeted immunotherapies have been developed for autoimmune disease as well as cancers. CTLA-4 is known to compete with CD28 to interact with B7, but some studies have revealed that its downstream signaling is independent of its ligand interaction. As a signaling domain of CTLA-4, the tyrosine motif plays a role in inhibiting T-cell activation. Recently, the lysine motif has been shown to be required for the function of Treg cells, emphasizing the importance of CTLA-4 signaling. In this review, we summarize the current understanding of CTLA-4 biology and molecular signaling events and discuss strategies to target CTLA-4 signaling for immune modulation and disease therapy.
Human immunodeficiency virus (HIV), hepatitis B virus (HBV), and hepatitis C virus (HCV) cause viral infections that lead to chronic diseases. When they invade human body, virus specific T cells play an important role in antiviral effector functions including killing virus-infected cells and helping B cells to produce specific antibodies against viral proteins. The antiviral activity of T cells is usually affected by immune-regulatory factors that express on surface of T cells. Recently, many researchers have investigated the relationship between effector functions of virus specific T cells and characteristics of immune regulatory factors (e.g., CD28, CD25, CD45RO, FoxP3, PD-1, CTLA-4). In particular, Immune inhibitory molecules such as forkhead box P3 (FoxP3), programmed death-1 (PD-1), and cytotoxic T lymphocyte-associated antigen 4 (CTLA-4) are associated with T-cell dysfunction. They are shown to be up-regulated in chronic viral diseases such as hepatitis B, hepatitis C or human immunodeficiency virus infection. Therefore, the positive correlation between viral persistence and expression of immune regulatory factors (FoxP3, PD-1, and CTLA-4) has been suggested. In this review, the roles of immune regulatory factors FoxP3, PD-1, and CTLA-4 were discussed in chronic viral diseases such as HIV, HBV, or HCV.
Plasma protein which has been known as one of nonspecific immunostimulators was added to feedstuff to examine its effect on the enhancement of cellular immune response in porcine immune system. A total of 40 piglets, 20 male and 20 female each, were fed for 30 days with or without plasma protein. The peripheral blood were collected and analyzed for the investigation of leukocyte subpopulations and their activities by using a panel of monoclonal antibodies specific to porcine leukocyte differentiation antigens and flow cytometry. The results obtained as follows. 1. Subpopulations expressing major histocompatibility complex(MHC) class I antigen were $96.2{\pm}3.1%$ and $86.6{\pm}3.8%$ in piglets fed with plasma protein and in piglets fed without plasma protein, respectively. 2. Proportion of leukocyte subpopulation expressing MHC class II antigens were significantly higher in the piglets fed with plasma protein than ones without plasma protein. The proportion was $27.6{\pm}3.6%$ and $16.6{\pm}2.2%$ in MHC class II DQ antigen, and $28.1{\pm}2.0%$ and $20.0{\pm}0.3%$ in MHC class II DR antigen, respectively. 3. A significant increase in the proportion of cells expressing poCD2 was not found in piglets fed plasma protein. 4. Proportion of subpopulation expressed porcine(Po) CD4 antigens which specific to helper T lymphocytes were not increased (18.3-19.1% vs. 25.6-28.8%), rather slightly decreased, in plasma protein-treated group. 5. The most important increase of proportion in plasma protein-treated group was the leukocyte subpopulation specific to $poCD8^+$ T cytotoxic/suppressor lymphocytes. The expression level was significantly higher up to 45.9-47.1% in plasma protein-treated group in comparing with 29.7-33.0% in non-plasma protein-treated group. 6. Lymphoblastogenetic responses using different concentrations of Con A mitogen and plasma protein has found that the responses of lymphocyte from piglets fed plasma protein was significantly activated (p<0.01). The activities measured by 3[H]-thymidine incorporation showed 3-6 times stronger in plasma protein-treated group than those in non-plasma protein-treated group. The study has concluded that plasma protein, which has known as a nonspecific immunostimulator, may have an immunoenhancing activities in porcine lymphoid system by increase the activated cell proportions and their blastogenetic properties which is critical to host immune responses.
[ $CD8^+$ ] T Iymphocytes with the cytotoxic activity and capability to release various cytokines are the major players in immune responses against viral infection and cancer. To identify the proteins specific to resting or activated human CD8$^+$ T cells, human CD8$^+$ T cells were activated with anti-CD3+anti-CD28 mAb in the presence of IL-2. The solubilized proteins from resting and activated human CD8$^+$ T cells were separated by high-resolution two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis, and their proteomes were analyzed. Proteomic analysis of resting and activated T cells resulted in identification of 35 proteins with the altered expression. Mass spectrometry coupled with Profound and SWISS-PROT database analysis revealed that these identified proteins are to be functionally associated with cell proliferation, metabolic pathways, antigen presentation, and intracellular signal transduction pathways. We also identified six unknown proteins predicted from genomic DNA sequences specific to resting or activated CD8$^+$ T cells. Protein network studies and functional characterization of these novel proteins may provide new insight into the signaling transduction pathway of CD8$^+$ T cell activation.
To examine the effects of feed additives on the expression of perpheral blood cell surface molecules, phagocytosis and antigen specific antibody formation, broilers were randomly assigned to $T_{1}$ , $T_{2}$ , $T_{3}$ , and $T_{4}$ groups. $T_{1}$ group was fed diet without any additives for 13 weeks, $T_{2}$ was fed diet with full fat flax, $T_{3}$ was fed diet with full fat flax containing $\alpha$-tocopherol, and $T_{4}$ was fed diet with full- fat flax containing $\alpha$-tocopherol and selenium. Since 5 weeks feeding the data were examined by flow cytometry using a panel of monoclonal antibodies. The expression of monocyte in all treated groups was significantly increased, in which the ratio of expression in $T_{3}$ group was especially evident. B cell expression of all treated groups was increased more than 2 fold. The expression of CD4+(helper T cell) cell and CD8+(cytotox$ic^pressor T cell) cell of all treated groups also was increased.ed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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