FTY720 is an immunosuppressant that reduces circulating levels of naïve lymphocytes by increasing their localization and sequestration in secondary lymphoid organs. It is considered to be an agonist for sphingosine 1-phosphate (S1P) G protein-coupled receptors (GPCRs) after phosphorylation at micromolar concentrations. We now describe its nonagonist and noncompetitive inhibitory activity at low nanomolar concentrations for types 1 and 5 S1P-GPCRs and of moderate potency for type 2 S1P-GPCRs. FTY720 blocks S1P signaling through S1P1,2,5 by inducing their internalization and intracellular partial degradation without affecting S1P3 or S1P4. S1P-R internalization is maximal several hours after only seconds of incubation with FTY720 at 37 degrees C and washing, and continues for days before recovery of surface expression and functions. The timing and extent of S1P-R internalization are highly dependent on FTY720 concentration. FTY720 is therefore an S1P-GPCR-selective and noncompetitive inhibitor with a unique mechanism of action.

The blood constituent sphingosine 1-phosphate (S1P) is a specific ligand for five G-protein-coupled receptors designated S1P(1-5). Expression of the S1P1 receptor on lymphocytes is required for their exit from secondary lymphoid organs, suggesting that S1P serves as a stimulus for maintaining lymphocyte circulation in blood. Despite its potential role in immune surveillance, the regulatory system that controls blood S1P levels is not well understood. This report reveals that erythrocytes constitute a buffer system for S1P in blood. They efficiently incorporated and stored S1P, and protected it from cellular degradation. They also released S1P into plasma, but not into other serum-free media, indicating that S1P release was controlled by a plasma factor. Erythrocytes did not generate S1P since an increase in plasma S1P levels was always accompanied by a decrease in cellular S1P levels. Thrombocytes that were reported to generate and release S1P after activation did not contribute to the observed S1P release in blood. The amount of erythrocytes as well as the proportion of plasma in the medium determined the magnitude of S1P release. Adoptively transferred S1P-loaded and unloaded mouse erythrocytes displayed a normal life span and similar S1P levels 24 h after recovery, indicating that S1P incorporation and release are dynamically regulated in vivo.

Abstract Jaundice, the clinical hallmark of infection-associated liver dysfunction, reflects altered membrane organization of the canalicular pole of hepatocytes and portends poor outcomes. Mice lacking phosphoinositide 3-kinase-γ (PI3Kγ) are protected against membrane disintegration and hepatic excretory dysfunction. However, they exhibit a severe immune defect that hinders neutrophil recruitment to sites of infection. To exploit the therapeutic potential of PI3Kγ inhibition in sepsis, a targeted approach to deliver drugs to hepatic parenchymal cells without compromising other cells, in particular immune cells, seems warranted. Here we demonstrate that nanocarriers functionalized through DY-635, a fluorescent polymethine dye and a ligand of organic anion transporters can selectively deliver therapeutics to hepatic parenchymal cells. Applying this strategy to a murine model of sepsis, we observed PI3Kγ-dependent restoration of biliary canalicular architecture, maintained excretory liver function, and improved survival without impairing host defense mechanisms. This strategy carries the potential to expand targeted nanomedicines to disease entities with systemic inflammation and concomitantly impaired barrier functionality. One-Sentence Summary Dye-functionalized liposomes allow delivery of a PI3Kγ inhibitor to hepatocytes to resolve sepsis-related liver failure without ‘off-target’ effects on immunity. Graphical Abstract Targeting PI3Kγ in hepatocytes by dye-functionalized liposomes to resolve sepsis-related liver failure without ‘off-target’ effects on immunity.

Lipid rafts form signaling platforms on biological membranes with incompletely characterized role in immune response to infection. Here we report that lipid raft microdomains are essential components of the phagolysosomal membrane of macrophages. Genetic deletion of the lipid-raft chaperons flotillin-1 and flotillin-2 demonstrate that the assembly of both major defense complexes vATPase and NADPH oxidase on the phagolysosomal membrane requires lipid rafts. Furthermore, we discovered a new virulence mechanism leading to the dysregulation of lipid-raft formation by melanized wild-type conidia of the important human-pathogenic fungus Aspergillus fumigatus. This results in reduced phagolysosomal acidification. Phagolysosomes with ingested melanized conidia contain a reduced amount of free Ca2+ ions as compared to phagolysosomes with melanin-free conidia. In agreement with a role of Ca2+ for generation of functional lipid rafts, we show that Ca2+-dependent calmodulin activity is required for lipid-raft formation on the phagolysosome. We identified a single nucleotide polymorphism in the human FLOT1 gene that results in heightened susceptibility for invasive aspergillosis in hematopoietic stem-cell transplant recipients. Collectively, flotillin-dependent lipid rafts on the phagolysosomal membrane play an essential role in protective antifungal immunity in humans.

Sepsis is a life-threatening condition caused by dysregulated host responses to infection. Myeloid cell accumulation and lymphocyte decline are widely recognized phenomena in septic patients. However, the fate of specific immune cells remains unclear. Here, we report the results of a human explorative study of patients with septic peritonitis and patients undergoing abdominal surgery without sepsis. We analyzed pairwise peritoneal fluid and peripheral blood taken 24 h after surgery to characterize immediate immune cell changes. Our results show that myeloid cell expansion and lymphocyte loss occur in all patients undergoing open abdominal surgery, indicating that these changes are not specific to sepsis. However, B1-like lymphocytes were specifically increased in the peritoneal fluid of septic patients, correlating positively with sequential organ failure assessment (SOFA) and acute physiology and chronic health evaluation II (APACHE-II) clinical severity scores. In support of this notion, we identified an accumulation of peritoneal B1b lymphocytes in septic mice.