TLRs are pattern recognition receptors (PRRs) whose cytoplasmic signalling domain is similar to that of IL-1. The extracellular domain of TLRs serve as the binding site of pathogen associated molecular patterns. TLRs are found on both plasma and endosomal membranes and they mainly exert their function by activating genes which lead to production of inflammatory factors. The latest TLR to be discovered, TLR10 is a unique TLR which exhibit anti-inflammatory properties. TLR10 is found on the plasma membrane with other TLRs namely TLR1, TLR2, TLR4, TLR5 and TLR6. Studies have revealed that TLR10 is found on the same gene cluster with TLR1 and TLR6 and is also a coreceptor of TLR2. Up to date, TLR10 is the only TLR which exhibit anti-inflammatory property. Previously, TLR10 was thought to be an "orphan receptor" but much recent studies have identified ligands for TLR10. Currently there is no review article on TLR10 that has been published. In this narrative review, we are going to give an account of TLR10, its functions mainly as an anti-inflammatory PRR and its possible applications as a target in therapeutics.
In this study we aim to extensively investigate the anti-influenza virus immune responses in human pharyngeal epithelial cell line (Hep-2) and evaluate the protective role of Toll-like receptor (TLR) ligands in seasonal influenza A H1N1 (sH1N1) infections in vitro. We first investigated the expression of the TLRs and cytokines genes in resting and sH1N1 infected Hep-2 cells. Clear expressions of TLR3, TLR9, interleukin (IL)-6, tumour necrosis factor (TNF)-${\alpha}$ and interferon (IFN)-${\beta}$ were detected in resting Hep-2 cells. After sH1N1 infection, a ten-fold of TLR3 and TLR9 were elicited. Concomitant with the TLRs activation, transcriptional expression of IL-6, TNF-${\alpha}$ and IFN-${\beta}$ were significantly induced in sH1N1-infected cells. Pre-treatment of cells with poly I:C (an analog of viral double-stranded RNA) and CpG-ODN (a CpG-motif containing oligodeoxydinucleotide) resulted in a strong reduction of viral and cytokines mRNA expression. The results presented indicated the innate immune response activation in Hep-2 cells and affirm the antiviral role of Poly I:C and CpG-ODN in the protection against seasonal influenza A viruses.
A variety of ligands differ in their capacity to bind the receptor, elicit gene expression, and modulate physiological responses. Such receptors include Toll-like receptors (TLRs), which recognize various patterns of pathogens and lead to primary innate immune activation against invaders, and G-protein coupled receptors (GPCRs), whose interaction with their cognate ligands activates heterotrimeric G proteins and regulates specific downstream effectors, including immuno-stimulating molecules. Once TLRs are activated, they lead to the expression of hundreds of genes together and bridge the arm of innate and adaptive immune responses. We characterized the gene expression profile of Toll-like receptor 4 (TLR4) in RAW 264.7 cells when it bound with its ligand, 2-keto-3-deoxyoctonate (KDO), the active part of lipopolysaccharide. In addition, to determine the network communications among the TLR, Janus kinase (JAK)/signal transducer and activator of transcription (STAT), and GPCR, we tested RAW 264.7 cells with KDO, interferon-${\beta}$, or cAMP analog 8-Br. The ligands were also administered as a pair of double and triple combinations.
Shuran Gong;Putri Fajar;Jacqueline De Vries-Idema;Anke Huckriede
Clinical and Experimental Vaccine Research
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제12권4호
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pp.328-336
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2023
Purpose: Human peripheral blood mononuclear cell (PBMC)-based in vitro systems can be of great value in the development and assessment of vaccines but require the right medium for optimal performance of the different cell types present. Here, we compare three commonly used media for their capacity to support innate and adaptive immune responses evoked in PBMCs by Toll-like receptor (TLR) ligands and whole inactivated virus (WIV) influenza vaccine. Materials and Methods: Human PBMCs were cultured for different periods of time in Roswell Park Memorial Institute (RPMI), Dulbecco's minimal essential medium (DMEM), or Iscove's modified DMEM (IMDM) supplemented with 10% fetal calf serum. The viability of the cells was monitored and their responses to TLR ligands and WIV were assessed. Results: With increasing days of incubation, the viability of PBMCs cultured in RPMI or IMDM was slightly higher than that of cells cultured in DMEM. Upon exposure of the PBMCs to TLR ligands and WIV, RPMI was superior to the other two media in terms of supporting the expression of genes related to innate immunity, such as the TLR adaptor protein gene MyD88 (myeloid differentiation factor 88), the interferon (IFN)-stimulated genes MxA (myxovirus resistance protein 1) and ISG56 (interferon-stimulated gene 56), and the leukocyte recruitment chemokine gene MCP1 (monocyte chemoattractant protein-1). RPMI also performed best with regard to the activation of antigen-presenting cells. As for adaptive immunity, when stimulated with WIV, PBMCs cultured in RPMI or IMDM contained higher numbers of IFNγ-producing T cells and secreted more immunoglobulin G than PBMCs cultured in DMEM. Conclusion: Taken together, among the different media assessed, RPMI was identified as the optimal medium for a human PBMC-based in vitro vaccine evaluation system.
The innate immune recognition is based on the detection of microbial products. Toll-like receptors (TLRs) located on the cell surface and the endosome senses microbial components and nucleic acids, respectively. Chicken TLRs mediate immune responses by sensing ligands from pathogens, have been studied as immune adjuvants to increase the efficacy of vaccines. Single nucleotide polymorphisms (SNPs) of TLR3 and TLR4 genes in chicken were associated with resistance and susceptibility to viral infection. In this study, SNPs of chTLR3 and chTLR4 genes were retrieved from public database and annotated with chicken reference genome. Three-dimensional models of the chTLR3 and chTLR4 proteins were built using a Swiss modeler. We identified 35 and 13 nsSNPs in chTLR3 and chTLR4 genes respectively. Sorting Intolerant from Tolerant (SIFT) and Polymorphism Phenotyping v2 (Polyphen-2) analyses, suggested that, out of 35 and 13 nsSNPs, 4 and 2 SNPs were identified to be deleterious in chTLR3 and chTLR4 gene respectively. In chTLR3, 1 deleterious SNP was located in ectodomain and 3 were located in the Toll / IL-1 receptor (TIR) domain. Further structural model of chTLR3-TIR domain suggested that 1 deleterious SNP be present in the B-B loop region, which is important for TIR-TIR domain interactions in the downstream signaling. In chTLR4, the deleterious SNPs were located both in the ectodomain and TIR domain. SNPs predicted for chTLR3 and chTLR4 in this study, might be related to resistance or susceptible to viral infection in chickens. Results from this study will be useful to develop the effective measures in chicken against infectious diseases.
Despite evidence that bacteria-sensing Toll-like receptors (TLRs) are activated in salivary gland tissues of Sjogren syndrome (SS) patients, the role of oral bacteria in SS etiopathogenesis is unclear. We previously reported that two SS-associated oral bacteria, Prevotella melaninogenica (Pm) and Rothia mucilagenosa (Rm), oppositely regulate the expression of major histocompatibility complex class I (MHC I) in human salivary gland (HSG) cells. Here, we elucidated the mechanisms underlying the differential regulation of MHC I expression by these bacteria. The ability of Pm and Rm to activate TLR2, TLR4, and TLR9 was examined using TLR reporter cells. HSG cells were stimulated by the TLR ligands, Pm, and Rm. The levels of MHC I expression, bacterial invasion, and viability of HSG cells were examined by flow cytometry. The hypoxic status of HSG cells was examined using Hypoxia Green. HSG cells upregulated MHC I expression in response to TLR2, TLR4, and TLR9 activation. Both Pm and Rm activated TLR2 and TLR9 but not TLR4. Rm-induced downregulation of MHC I strongly correlated with bacterial invasion and cell death. Rm-induced cell death was not rescued by inhibitors of the diverse cell death pathways but was associated with hypoxia. In conclusion, Pm upregulated MHC I likely through TLR2 and TLR9 activation, while Rm-induced hypoxia-associated cell death and the downregulation of MHC I, despite its ability to activate TLR2 and TLR9. These findings may provide new insight into how oral dysbiosis can contribute to salivary gland tissue damage in SS.
Objective: To determine the localization, expression, and function of Toll-like receptors (TLRs) in fallopian tube epithelial cells. Methods: The localization of TLRs in fallopian tube epithelial cells was investigated by immunostaining. Surprisingly, the intensity of staining was not equal in the secretory and ciliated cells. After primary cell culture of fallopian tube epithelial cells, ring cloning was used to isolate colonies of ciliated epithelial cells, distinct from non-ciliated epithelial cells. The expression of TLRs 1-10 was examined by quantitative real-time polymerase chain reaction, and protein localization was confirmed by immunostaining. The function of the TLRs was determined by interleukin (IL)-6 and IL-8 production in response to TLR2, TLR3, TLR5, TLR7, and TLR9 ligands. Results: Fallopian tube epithelial cells expressed TLRs 1-10 in a cell-type-specific manner. Exposing fallopian tube epithelial cells to TLR2, TLR3, TLR5, TLR7, and TLR9 agonists induced the secretion of proinflammatory cytokines such as IL-6 and IL-8. Conclusion: Our findings suggest that TLR expression in the fallopian tubes is cell-type-specific. According to our results, ciliated cells may play more effective role than non-ciliated cells in the innate immune defense of the fallopian tubes, and in interactions with gametes and embryos.
In addition to inducing apoptosis, caspase inhibition contributes to necroptosis and/or autophagy depending on the cell type and cellular context. In macrophages, necroptosis can be induced by co-treatment with Toll-like receptor (TLR) ligands (lipopolysaccharide [LPS] for TLR4 and polyinosinic-polycytidylic acid [poly I:C] for TLR3) and a cell-permeable pan-caspase inhibitor zVAD. Here, we elucidated the signaling pathways and molecular mechanisms of cell death. We showed that LPS/zVAD- and poly I:C/zVAD-induced cell death in bone marrow-derived macrophages (BMDMs) was inhibited by receptor-interacting protein kinase 1 (RIP1) inhibitor necrostatin-1 and autophagy inhibitor 3-methyladenine. Electron microscopic images displayed autophagosome/autolysosomes, and immunoblotting data revealed increased LC3II expression. Although zVAD did not affect LPS- or poly I:C-induced activation of IKK, JNK, and p38, it enhanced IRF3 and STAT1 activation as well as type I interferon (IFN) expression. In addition, zVAD inhibited ERK and Akt phosphorylation induced by LPS and poly I:C. Of note, zVAD-induced enhancement of the IRF3/IFN/STAT1 axis was abolished by necrostatin-1, while zVAD-induced inhibition of ERK and Akt was not. Our data further support the involvement of autocrine IFNs action in reactive oxygen species (ROS)-dependent necroptosis, LPS/zVAD-elicited ROS production was inhibited by necrostatin-1, neutralizing antibody of IFN receptor (IFNR) and JAK inhibitor AZD1480. Accordingly, both cell death and ROS production induced by TLR ligands plus zVAD were abrogated in STAT1 knockout macrophages. We conclude that enhanced TRIF-RIP1-dependent autocrine action of IFNβ, rather than inhibition of ERK or Akt, is involved in TLRs/zVAD-induced autophagic and necroptotic cell death via the JAK/STAT1/ROS pathway.
Toll-like receptors (TLRs), which recognize structurally conserved components among pathogens, are mainly expressed by antigen-presenting cells such as dendritic cells (DCs), B cells, and macrophages. Recognition through TLRs triggers innate immune responses and influences antigen-specific adaptive immune responses. Although studies on the expression and functions of TLRs in antigen-presenting cells have been extensively reported, studies in lymphoid tissue inducer (LTi) cells have been limited. In this study, we observed that LTi cells expressed TLR2 and TLR4 mRNA as well as TLR2 protein and upregulated OX40L, CD30L, and TRANCE expression after stimulation with the TLR2 ligand zymosan or TLR4 ligand LPS. The expression of tumor necrosis factor superfamily (TNFSF) members was significantly upregulated when cells were cocultured with DCs, suggesting that upregulated TNFSF expression may contribute to antigen-specific adaptive immune responses.
Toll-like receptors (TLRs) play an important role in the recognition of invading pathogens and the modulation of innate immune responses in mammals. The TLR4 and TLR7 are well known to recognize the bacterial lipopolysaccharide (LPS) and single stranded (ssRNA) ligands, respectively and play important role in host defense against Gram-negative bacteria and ssRNA viruses. In the present study, coding exon fragments of these two TLRs were identified, cloned, sequenced and analyzed in terms of insertion-deletion polymorphism, within bovine TLRs 4 and 7, thereby facilitating future TLR signaling and association studies relevant to bovine innate immunity. Comparative sequence analysis of TLR 4 exons revealed that this gene is more variable, particularly the coding frame (E3P1), while other parts showed percent identity of 95.7% to 100% at nucleotide and amino acid level, respectivley with other Bos indicus and Bos taurus breeds from different parts of the world. In comparison to TLR4, sequence analysis of TLR7 showed more conservation among different B. indicus and B. taurus breeds, except single point mutation at 324 nucleotide position (AAA to AAM) altering a single amino acid at 108 position (K to X). Percent identity of TLR7 sequences (all 3 exons) was between 99.2% to 100% at nucleotide and amino acid level, when compared with available sequence database of B. indicus and B. taurus. Simple Modular Architecture Research Tool (SMART) analysis showed variations in the exon fragments located in the Leucine Rich Repeat (LRR) region, which is responsible for binding with the microbial associated molecular patterns and further, downstream signaling to initiate anti-microbial response. Considering importance of TLR polymorphism in terms of innate immunity, further research is warranted.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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