Dendritic cells (DC) capture microorganisms that enter peripheral mucosal tissues and then migrate to secondary lymphoid organs, where they present these in antigenic form to resting T cells and thus initiate adaptive immune responses. Here, we describe the properties of a DC-specific C-type lectin, DC-SIGN, that is highly expressed on DC present in mucosal tissues and binds to the HIV-1 envelope glycoprotein gp120. DC-SIGN does not function as a receptor for viral entry into DC but instead promotes efficient infection in trans of cells that express CD4 and chemokine receptors. We propose that DC-SIGN efficiently captures HIV-1 in the periphery and facilitates its transport to secondary lymphoid organs rich in T cells, to enhance infection in trans of these target cells.

Contact between dendritic cells (DC) and resting T cells is essential to initiate a primary immune response. Here, we demonstrate that ICAM-3 expressed by resting T cells is important in this first contact with DC. We discovered that instead of the common ICAM-3 receptors LFA-1 and alphaDbeta2, a novel DC-specific C-type lectin, DC-SIGN, binds ICAM-3 with high affinity. DC-SIGN, which is abundantly expressed by DC both in vitro and in vivo, mediates transient adhesion with T cells. Since antibodies against DC-SIGN inhibit DC-induced proliferation of resting T cells, our findings predict that DC-SIGN enables T cell receptor engagement by stabilization of the DC-T cell contact zone.

Mycobacterium tuberculosis represents a world-wide health risk and immunosuppression is a particular problem in M. tuberculosis infections. Although macrophages are primarily infected, dendritic cells (DCs) are important in inducing cellular immune responses against M. tuberculosis. We hypothesized that DCs represent a target for M. tuberculosis and that the observed immuno-suppression results from modulation of DC functions. We demonstrate that the DC-specific C-type lectin DC-SIGN is an important receptor on DCs that captures and internalizes intact Mycobacterium bovis bacillus Calmette-Guérin (BCG) through the mycobacterial cell wall component ManLAM. Antibodies against DC-SIGN block M. bovis BCG infection of DCs. ManLAM is also secreted by M. tuberculosis-infected macrophages and has been implicated as a virulence factor. Strikingly, ManLAM binding to DC-SIGN prevents mycobacteria- or LPS-induced DC maturation. Both mycobacteria and LPS induce DC maturation through Toll-like receptor (TLR) signaling, suggesting that DC-SIGN, upon binding of ManLAM, interferes with TLR-mediated signals. Blocking antibodies against DC-SIGN reverse the ManLAM-mediated immunosuppressive effects. Our results suggest that M. tuberculosis targets DC-SIGN both to infect DCs and to down-regulate DC-mediated immune responses. Moreover, we demonstrate that DC-SIGN has a broader pathogen recognition profile than previously shown, suggesting that DC-SIGN may represent a molecular target for clinical intervention in infections other than HIV-1.

BackgroundLactobacilli are probiotic bacteria that are frequently tested in the management of allergic diseases or gastroenteritis. It is hypothesized that these probiotics have immunoregulatory properties and promote mucosal tolerance, which is in part mediated by regulatory T cells (Treg cells). On the basis of pathogenic or tissue-specific priming, dendritic cells (DC) acquire different T cell–instructive signals and drive the differentiation of naive TH cells into either TH1, TH2, or regulatory effector T cells.ObjectiveWe studied in what way different species of lactobacilli prime human DCs for their ability to drive Treg cells.MethodsHuman monocyte-derived DCs were cultured in vitro with lactobacilli of different species.ResultsTwo different species of lactobacilli, Lactobacillus reuteri and Lactobacillus casei, but not Lactobacillus plantarum, prime monocyte-derived DCs to drive the development of Treg cells. These Treg cells produced increased levels of IL-10 and were capable of inhibiting the proliferation of bystander T cells in an IL-10–dependent fashion. Strikingly, both L reuteri and L casei, but not L plantarum, bind the C-type lectin DC-specific intercellular adhesion molecule 3-grabbing non-integrin (DC-SIGN). Blocking antibodies to DC-SIGN inhibited the induction of the Treg cells by these probiotic bacteria, stressing that ligation of DC-SIGN can actively prime DCs to induce Treg cells.ConclusionsThe targeting of DC-SIGN by certain probiotic bacteria might explain their beneficial effect in the treatment of a number of inflammatory diseases, including atopic dermatitis and Crohn's disease.

Abstract Dendritic cells (DCs) capture Ags or viruses in peripheral tissue to transport them to lymphoid organs to induce cellular T cell responses. Recently, a DC-specific C-type lectin was identified, DC-specific ICAM-grabbing non-integrin (DC-SIGN), that functions as cell adhesion receptor mediating both DC migration and T cell activation. DC-SIGN also functions as an HIV-1R that captures HIVgp120 and facilitates DC-induced HIV transmission of T cells. Internalization motifs in the cytoplasmic tail of DC-SIGN hint to a function of DC-SIGN as endocytic receptor. In this study we demonstrate that on DCs DC-SIGN is rapidly internalized upon binding of soluble ligand. Mutating a putative internalization motif in the cytoplasmic tail reduces ligand-induced internalization. Detailed analysis using ratio fluorescence imaging and electron microscopy showed that DC-SIGN-ligand complexes are targeted to late endosomes/lysosomes. Moreover, ligands internalized by DC-SIGN are efficiently processed and presented to CD4+ T cells. The distinct pattern of expression of C-type lectins on DCs in situ and their nonoverlapping Ag recognition profile hint to selective functions of these receptors to allow a DC to recognize a wide variety of Ags and to process these to induce T cell activation. These data point to a novel function of the adhesion receptor DC-SIGN as an efficient DC-specific Ag receptor that can be used as a target to induce viral and antitumor immunity.

Adaptive immune responses by dendritic cells (DCs) are critically controlled by Toll-like receptor (TLR) function. Little is known about modulation of TLR-specific signaling by other pathogen receptors. Here, we have identified a molecular signaling pathway induced by the C-type lectin DC-SIGN that modulates TLR signaling at the level of the transcription factor NF-κB. We demonstrated that pathogens trigger DC-SIGN on human DCs to activate the serine and threonine kinase Raf-1, which subsequently leads to acetylation of the NF-κB subunit p65, but only after TLR-induced activation of NF-κB. Acetylation of p65 both prolonged and increased IL10 transcription to enhance anti-inflammatory cytokine responses. We demonstrated that different pathogens such as Mycobacterium tuberculosis, M. leprae, Candida albicans, measles virus, and human immunodeficiency virus-1 interacted with DC-SIGN to activate the Raf-1-acetylation-dependent signaling pathway to modulate signaling by different TLRs. Thus, this pathway is involved in regulation of adaptive immunity by DCs to bacterial, fungal, and viral pathogens.

Dendritic cells (DCs) are antigen-presenting cells that play an essential role in mucosal tolerance. They regularly encounter beneficial intestinal bacteria, but the nature of these cellular contacts and the immune responses elicited by the bacteria are not entirely elucidated. Here, we examined the interactions of Lactobacillus acidophilus NCFM and its cell surface compounds with DCs. L. acidophilus NCFM attached to DCs and induced a concentration-dependent production of IL-10, and low IL-12p70. We further demonstrated that the bacterium binds to DC-specific ICAM-3-grabbing nonintegrin (DC-SIGN), a DC- specific receptor. To identify the DC-SIGN ligand present on the bacterium, we took advantage of a generated array of L. acidophilus NCFM mutants. A knockout mutant of L. acidophilus NCFM lacking the surface (S) layer A protein (SlpA) was significantly reduced in binding to DC-SIGN. This mutant incurred a chromosomal inversion leading to dominant expression of a second S layer protein, SlpB. In the SlpB-dominant strain, the nature of the interaction of this bacterium with DCs changed dramatically. Higher concentrations of proinflammatory cytokines such as IL-12p70, TNFα, and IL-1β were produced by DCs interacting with the SlpB-dominant strain compared with the parent NCFM strain. Unlike the SlpA-knockout mutant, T cells primed with L. acidophilus NCFM stimulated DCs produced more IL-4. The SlpA–DC-SIGN interaction was further confirmed as purified SlpA protein ligated directly to the DC-SIGN. In conclusion, the major S layer protein, SlpA, of L. acidophilus NCFM is the first probiotic bacterial DC-SIGN ligand identified that is functionally involved in the modulation of DCs and T cells functions.

The lymphocyte function-associated molecule LFA-1 (CD11a/CD18) plays a key part in lymphocyte adhesion. Lymphocytes do not adhere spontaneously; activation of protein kinase C (PKC) by phorbol esters, however, gives rise to strong LFA-1-dependent adhesion, indicating that activation of LFA-1 is required to induce cell adhesion. We have now investigated whether the functionally important CD2 and CD3 surface structures on T lymphocytes are involved in the activation of LFA-1. The stimulation of these molecules, which causes activation of PKC, strongly promoted LFA-1-dependent adhesion. Furthermore, we demonstrate by using cells from an LFA-1-deficient patient that this enhanced lymphocyte adhesion is caused by activation of the LFA-1 molecule and not by activation of its ligands. LFA-1 was persistently activated by triggering through CD2 but only transiently by triggering through CD3. We postulate that CD2 and CD3 can differentially regulate the affinity of LFA-1 for its ligands by modulating its molecular conformation through PKC-dependent mechanisms.