Seo, Beom-Seok;Lee, Sang-Hoon;Lee, Ju-Eon;Yoo, Yung-Choon;Lee, Junglim;Park, Seok-Rae
IMMUNE NETWORK
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v.13
no.5
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pp.205-212
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2013
Dectin-1, which specifically recognizes ${\beta}$-glucan of fungal cell walls, is a non-Toll-like receptor (TLR) pattern recognition receptor and a representative of C-type lectin receptors (CLRs). The importance of Dectin-1 in innate immune cells, such as dendritic cells and macrophages, has previously been well studied. However, the function of Dectin-1 in B cells is very poorly understood. To determine the role of Dectin-1 in B cell activation, we first investigated whether mouse B cells express Dectin-1 and then assessed the effect of Dectin-1 stimulation on B cell proliferation and antibody production. Mouse B cells express mRNAs encoding CLRs, including Dectin-1, and surface Dectin-1 was expressed in B cells of C57BL/6 rather than BALB/c strain. Dectin-1 agonists, heat-killed Candida albicans (HKCA) and heat-killed Saccharomyces cerevisiae (HKSC), alone induced B cell proliferation but not antibody production. Interestingly, HKSC, HKCA, and depleted zymosan (a selective Dectin-1 agonist) selectively enhanced LPS-driven IgG1 production. Taken together, these results suggest that, during fungal infection, ${\beta}$-glucan-stimulated Dectin-1 may cooperate with TLR4 to specifically enhance IgG1 production by mouse B cells.
Proceedings of the Korean Society of Applied Pharmacology
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2006.11a
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pp.103-115
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2006
$\beta$-Glucan is a glucose polymer that has linkage of $\beta$-(1,3), -(1,4) and -(1,6). As exclusively found in fungal and bacterial cell wall, not in animal, $\beta$-glucans are recognized by innate immune system. Dendritic cells (DC) or macrophages possesses pattern recognition molecule (PRM) for binding $\beta$-glucan as pathogen-associated molecular pattern (PAMP). Recently $\beta$-glucan receptor was cloned from DC and named as dectin-l which belongs to type II C-type lectin family. Human dectin-1 is consisted of 7 exons and 6 introns. The polypeptide of dectin-1 has 247 amino acids and has cytoplasmic, transmembrane, stalk and carbohydrate recognition domains. Dectin-1 could recognize variety of beta-1,3 and/or beta-1,6 glucan linkages, but not alpha-glucans. In our macrophage cell line culture system, dectin-1 mRNA was detected in RA W264.7 cells by reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR). Dectin-1 was also detected in the murine organs of spleen, thymus, lung and intestines. Treatment of RA W264.7 cells with $\beta$-glucans of Ganoderma lucidum (GLG) resulted in increased expression of IL-6 and TNF-$\alpha$ in the presence of LPS. However, GLG alone did not increase IL-6 nor TNF-$\alpha$. These results suggest that receptor dectin-1 cooperate with CD14 to activate signal transduction that is very critical in immunoresponse.
[ ${\beta}-Glucan$ ] is a glucose polymer that has linkage of ${\beta}-(1,3)$, -(1,4) and -(1,6). As exclusively found in fungal and bacterial cell wall, not in animal, ${\beta}-glucans$ are recognized by innate immune system. Dendritic cells (DC) or macrophages possesses pattern recognition molecule (PRM) for binding ${\beta}-glucans$ as pathogen-associated molecular pattern (PAMP). Recently ${\beta}-glucans$ receptor was cloned from DC and named as dectin-l which belongs to type II C-type lectin family. Human dectin-l is consisted of 7 exons and 6 introns. The polypeptide of dectin-l has 247 amino acids and has cytoplasmic, transmembrane, stalk and carbohydrate recognition domains. Dectin-l could recognize variety of beta-l,3 and/or beta-l,6 glucan linkages, but not alpha-glucans. In our macrophage cell line culture system, dectin-l mRNA was detected in RA W264.7 cells by reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR). Dectin-l was also detected in the murine organs of spleen, thymus, lung and intestines. Treatment of RA W264.7 cells with ${\beta}-glucans$ of Ganoderma lucidum (GLG) resulted in increased expression of IL-6 and $TNF-{\alpha}$ in the presence of LPS. However, GLG alone did not increase IL-6 nor $TNF-{\alpha}$ These results suggest that receptor dectin-l cooperate with CD14 to activate signal transduction that is very critical in immunoresponse.
The mushroom Coriolus versicolor contains biologically active polysaccharides, most of which belong to the ${\beta}$-glucan group. Diverse physicochemical properties, due to different sources and isolated types of ${\beta}$-glucans, can induce distinct biological activities. We investigated the effects of ${\beta}$-glucans from C. versicolor on phagocytic activity, nitric oxide (NO), TNF-${\alpha}$ production, and signaling of dectin-1, a well-known ${\beta}$-glucan receptor, in macrophages. ${\beta}$-Glucans increased phagocytic activity and TNF-${\alpha}$ and NO-iNOS/eNOS production. Laminarin, a specific inhibitor of dectin-1, showed strong inhibitory effects on phagocytosis and subsequent TNF-${\alpha}$, iNOS, and eNOS production increased by ${\beta}$-glucans, indicating that ${\beta}$-glucans reacts with dectin-1 receptors. We examined whether the aforementioned cytokines were involved in the signaling pathway from the dectin-1 receptor to phagocytosis, and found that the inhibition of iNOS, eNOS, and TNF-${\alpha}$ receptors significantly decreased ${\beta}$-glucan-induced phagocytosis. In conclusion, our study showed that dectin-1 signaling, triggered by ${\beta}$-glucans, subsequently elicited TNF-${\alpha}$ and NO-iNOS/eNOS production, and that these molecules seem to act as secondary molecules that cause eventual phagocytosis by macrophages. These findings suggest that C. versicolor could be used as a nutritional medicine that may be useful in the treatment of infectious disease.
The mushroom Coriolusversicolor contains biologically active polysaccharides, most of which belong to the ${\beta}$ glucan group. Diverse physicochemical properties, due to different sources and isolated types of ${\beta}$-glucans, may induce distinct biological activities. Here, we examined the effects of ${\beta}$-glucan from Coriolusversicolor (CVG) on the scavenger receptor B1 (SR-B1) expression and the role of SR-B1 in CVG-induced phagocytosis regulation by using SR-B1-specific shRNA transfected cells. We also examined whether Dectin-1 and CK2 are involved in SR-B1 expression in CVG-treated cells. Our study results showed that CVG increased the SR-B1 expression via Dectin-1 and CK2 in macrophages. However, the inhibition of SR-B1 expression by shRNA did not completely eliminate the effect of CVG on the increase of phagocytosis suggesting that SR-B1 is not essential for CVG-stimulated phagocytosis. This study will contribute to identify CVG's mechanism of action and its use in the development of functional foods.
Kim, Mi-Jeong;Ryu, Han-Wook;Cho, Gye-Hyung;Kim, Ha-Won
YAKHAK HOEJI
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v.52
no.1
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pp.73-78
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2008
Immune system can protect host attacking from a variety of microorganism and virus through innate and adaptive immunities. The innate immune system can be activated by recognition of conserved carbohydrates on the cell surface of pathogen resulting in protection, immunity regulation and inflammation. Immunostimulating and anti-tumor ${\beta}$-glucan, major cell wall component of many fungi, could be recognized as pathogen associated molecular pattern (PAMP) by C-type lectin such as pathogen recognition receptor (PRR) of host innate immunity cells. In spite of many studies of basidiomycetes ${\beta}$-glucan on immunostimulation, little is known about the precise mechanism as molecular-level. Among C-type lectins, dectin-1 was cloned and reported as a ${\beta}$-glucan receptor. In this report, we demonstrated induction of cytokine gene transcription by Ganoderma lucidum ${\beta}$-glucan in the absence or presence of lipopolysaccharide (LPS) by RT-PCR analysis. The expression of murine dectin-1 (MD-1) on RAW264.7 macrophage by RT-PCR showing both the full length, 757 bp $(MD-1{\alpha})$ and alternative spliced form, 620 bp $(MD-1{\beta})$. Both $MD-1{\alpha}$ and $MD-1{\beta}$ mRNAs were induced by ${\beta $-glucan both in the absence and presence of LPS. To explore expression of inflammatory cytokines by ${\beta}$-glucan, RAW264.7 cells were treated with ${\beta}$-glucan for 12 hours. As a result, the expressions of IL-1 IL-6, IL-l0 and $TNF-{\alpha}$ were increased by ${\beta}$-glucan treatment in a dose-dependent fashion. From these results, ${\beta}$-glucan induced transcriptions of dectin-1 and immune activating cytokine genes, indicating induction of immune allertness by expressing dectin-1 and secreting inflammatory cytokines.
During the course of evolution, animals encountered the harmful effects of fungi, which are strong pathogens. Therefore, they have developed powerful mechanisms to protect themselves against these fungal invaders. ${\beta}$-Glucans are glucose polymers of a linear ${\beta}$(1,3)-glucan backbone with ${\beta}$(1,6)-linked side chains. The immunostimulatory and antitumor activities of ${\beta}$-glucans have been reported; however, their mechanisms have only begun to be elucidated. Fungal and particulate ${\beta}$-glucans, despite their large size, can be taken up by the M cells of Peyer's patches, and interact with macrophages or dendritic cells (DCs) and activate systemic immune responses to overcome the fungal infection. The sampled ${\beta}$-glucans function as pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) and are recognized by pattern recognition receptors (PRRs) on innate immune cells. Dectin-1 receptor systems have been incorporated as the PRRs of ${\beta}$-glucans in the innate immune cells of higher animal systems, which function on the front line against fungal infection, and have been exploited in cancer treatments to enhance systemic immune function. Dectin-1 on macrophages and DCs performs dual functions: internalization of ${\beta}$-glucan-containing particles and transmittance of its signals into the nucleus. This review will depict in detail how the physicochemical nature of ${\beta}$-glucan contributes to its immunostimulating effect in hosts and the potential uses of ${\beta}$-glucan by elucidating the dectin-1 signal transduction pathway. The elucidation of ${\beta}$-glucan and its signaling pathway will undoubtedly open a new research area on its potential therapeutic applications, including as immunostimulants for antifungal and anti-cancer regimens.
Collaboration of TLR and non-TLR pathways in innate immune cells, which acts in concert for the induction of inflammatory cytokines, can mount a specific adaptive immune response tailored to a pathogen. Here, we show that murine DC produced increased IL-23 and IL-6 when they were treated with LPS together with curdlan that activates TLR4 and dectin-1, respectively. We also found that the induction of the inflammatory cytokine production by LPS and curdlan requires activation of IKK. However, the same treatment did not induce DC to produce a sufficient amount of TGF-${\beta}$. As a result, the conditioned media from DC treated with LPS and curdlan was not able to direct $CD4^+$ T cells to Th17 cells. Addition of TGF-${\beta}$ but not IL-6 or IL-$1{\beta}$ was able to promote IL-17 production from $CD4^+$ T cells. Our results showed that although signaling mediated by LPS together with curdlan is a potent stimulator of DC to secrete many pro-inflammatory cytokines, TGF-${\beta}$ production is a limiting factor for promoting Th17 immunity.
Fungal ${\beta}$-glucan, known to have immunostimulatory and antitumor activities, can be recognized by host immune cells as one of the pathogen-associated molecular patterns (PAMPs). Although there are several reports on the diverse immunostimulatory activities of ${\beta}$-glucan, little is known about the intracellular signal transduction of ${\beta}$-glucan. Stimulation of RAW264.7 macrophage cells with ${\beta}$-glucan from Ganoderma lucidum induced the expressions of dectin-1, toll-like receptor 2 (TLR2), TLR4, and TLR6 at the transcription stage. Treatment with ${\beta}$-glucan also induced inflammatory mediators such as macrophage inflammatory proteins (MIP)-$1{\alpha}$, MIP-$1{\beta}$, MIP-$1{\gamma}$, interleukin (IL)-$1{\beta}$, and tumor necrosis factor (TNF)-${\alpha}$. Treatment of the cells with polymyxin B, an inhibitor of lipopolysaccharides (LPS), blocked the induction of inflammatory mediators in LPS- or ${\beta}$-glucan-stimulated systems. Pretreatment of the cells in our cell culture system with LY294002, a phosphoinositide 3-kinase (PI3K) inhibitor, or U0126, a mitogen-activated protein kinase/extracellular-signal-regulated kinase (MAPK/ERK) kinase (MEK)1/MEK2 inhibitor, led to a reduction in the induction of inflammatory mediators in a concentration-dependent manner. These results show that stimulation of the macrophage cells by ${\beta}$-glucan induced the expressions of both dectin-1 and TLRs. We also found that the PI3K/Akt and MEK pathways were involved in the induction of inflammatory mediators in macrophage cells during intracellular signal transduction of ${\beta}$-glucan.
Proceedings of the Korean Society of Applied Pharmacology
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2003.11a
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pp.98-98
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2003
${\beta}$-(1,3)-D-Glucans have been known to exhibit antitumor and antimicrobial activities. The presence of dectin-1,${\alpha}$, ${\beta}$-glucan receptor of dendritic cell, on macrophage has been controvertial. RT-PCR analysis led to the detection of dectin-1${\alpha}$ and ${\beta}$ in murine macrophage Raw264.7 cell line. Among the various organs of mouse, dectin-1${\alpha}$ and ${\beta}$ were detected in the thymus, lung, spleen, stomach and intestine. To analyze gene expression modulated by ${\beta}$-glucan treated murine Raw264.7 macrophage, total mRNA was applied to cDNA microarray to interrogate the expression of 7,000 known genes. cDNA chip analysis showed that ${\beta}$-glucan of P. osteatus increased gene expressions of immunomodulating genes, membrane antigenic proteins, chemokine ligands, complements, cytokines, various kinases, lectin associated genes and oncogenes in Raw 264.7 cell line. When treated with ${\beta}$-glucan of P. osteatus and LPS, induction of gene expression of TNF-${\alpha}$ and IFN-R1 was confirmed by RT-PCR analysis. Induction of TNF-R type II expression was confirmed by FACS analysis. IL-6 expression was abolished by EDTA in ${\beta}$-glucan and LPS treated Raw264.7 cell line, indicating that ${\beta}$-glucan binds to dectin-l in a Ca$\^$++/ -dependent manner. To increase antitumor efficacy of ${\beta}$-glucan, ginsenoside Rh2 (GRh2) was co-treated with ${\beta}$-glucan in vivo and in vitro tests. IC$\sub$50/ values of GRh2 were 20 and 25 $\mu\textrm{g}$/$m\ell$ in SNU-1 and B16 melanoma F10 cell line, respectively. Co-treatment with ${\beta}$-glucan and GRh2 showed synergistic antitumor activity with cisplatin and mitomycin C both in vitro and in vivo. Single or co-treatment with ${\beta}$-glucan and GRh2 increased tumor bearing mouse life span. Co-treatment with ${\beta}$-glucan and GRh2 showed more increased life span with mitomycin C than that with cisplatin. Antitumor activities were 67% and 72 % by co-injection with ${\beta}$-glucan and GRh2 in the absence or presence of mitomycin C, respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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