P selectin, expressed on surfaces of activated endothelial cells and platelets, is an adhesion receptor for leukocytes. We report that P selectin-deficient mice, generated by gene targeting in embryonic stem cells, exhibit a number of defects in leukocyte behavior, including elevated numbers of circulating neutrophils, virtually total absence of leukocyte rolling in mesenteric venules, and delayed recruitment of neutrophils to the peritoneal cavity upon experimentally induced inflammation. These results clearly demonstrate a role for P selectin in leukocyte interactions with the vessel wall and in the early steps of leukocyte recruitment at sites of inflammation. These mutant mice should prove useful in deciphering the contributions of P selectin in various inflammatory responses as well as in platelet functions.

In mice selectively deficient in CD11b/CD18, a beta 2 integrin, chemoattractant-induced leukocyte adhesion to microvascular endothelium in vivo was reduced. Paradoxically, thioglycollate-induced neutrophil accumulation in the peritoneal cavity was increased and was associated with a significant delay in apoptosis of extravasated cells. The extravasated cells had a near absence of neutrophil phagocytosis and a reduction in oxygen free radical generation, which may contribute to the observed defect in apoptosis. This is supported by our in vitro studies, in which phagocytosis of opsonized particles by human neutrophils rapidly induced apoptosis that could be blocked with CD11b/ CD18 antibodies. Reactive oxygen species are the intracellular link in this process: phagocytosis-induced apoptosis was blocked both in neutrophils treated with the flavoprotein inhibitor diphenylene iodonium and in neutrophils from patients with chronic granulomatous disease, which lack NADPH oxidase. Thus, CD11b/CD18 plays a novel and unsuspected homeostatic role in inflammation by accelerating the programmed elimination of extravasated neutrophils.

We describe the phenotype of mice lacking both endothelial selectins after sequential ablation of the genes encoding P- and E-selectins. In contrast with the rather mild phenotypes observed in mice deficient in a single selectin gene, the doubly deficient mice present extreme leukocytosis, elevated cytokine levels, and alterations in hematopoiesis. Granulocytopoiesis is increased both in bone marrow and spleen, while erythropoiesis is partially translocated to the spleen. Virtual lack of leukocyte rolling and low extravasation at sites of inflammation make these animals susceptible to opportunistic bacterial infections, to which they succumb. Our results show that the absence of endothelial selectins severely affects leukocyte homeostasis and indicate that these two selectins are as important for normal leukocyte function as are the leukocyte β2 integrins.

Abstract Overproduction of inflammatory mediators by macrophages in response to Gram-negative LPS has been implicated in septic shock. Recent reports indicate that three membrane-associated proteins, CD14, CD11b/CD18, and Toll-like receptor (TLR) 4, may serve as LPS recognition and/or signaling receptors in murine macrophages. Therefore, the relative contribution of these proteins in the induction of cyclooxygenase 2 (COX-2), IL-12 p35, IL-12 p40, TNF-α, IFN-inducible protein (IP)-10, and IFN consensus sequence binding protein (ICSBP) genes in response to LPS or the LPS-mimetic, Taxol, was examined using macrophages derived from mice deficient for these membrane-associated proteins. The panel of genes selected reflects diverse macrophage effector functions that contribute to the pathogenesis of septic shock. Induction of the entire panel of genes in response to low concentrations of LPS or Taxol requires the participation of both CD14 and TLR4, whereas high concentrations of LPS or Taxol elicit the expression of a subset of LPS-inducible genes in the absence of CD14. In contrast, for optimal induction of COX-2, IL-12 p35, and IL-12 p40 genes by low concentrations of LPS or by all concentrations of Taxol, CD11b/CD18 was also required. Mitigated induction of COX-2, IL-12 p35, and IL-12 p40 gene expression by CD11b/CD18-deficient macrophages correlated with a marked inhibition of NF-κB nuclear translocation and mitogen-activated protein kinase (MAPK) activation in response to Taxol and of NF-κB nuclear translocation in response to LPS. These findings suggest that for expression of a full repertoire of LPS-/Taxol-inducible genes, CD14, TLR4, and CD11b/CD18 must be coordinately engaged to deliver optimal signaling to the macrophage.

Abstract Endothelial cell-cell junctional proteins and cortical actin are of central importance for regulating vascular permeability. Rap1, a member of the Ras family of GTPases, is enriched at endothelial cell-cell contacts and activated by cyclic AMP (cAMP) through a PKA-independent pathway. Activation of a cAMP-inducible guanine-exchange factor for Rap, Epac, results in markedly enhanced basal endothelial barrier function by increasing cortical actin and subsequent redistribution of adherens and tight junctional molecules to cell-cell contacts. Activation of Epac also counteracts thrombin-induced hyperpermeability through down-regulation of Rho GTPase activation, suggesting cross-talk between Rap and Rho GT-Pases. Thus, Epac/Rap activation represents a new pathway for regulating endothelial cell barrier function.

T cells are critical for control of viral infection and effective vaccination. We investigated whether prior Measles-Mumps-Rubella (MMR) or Tetanus-Diphtheria-pertussis (Tdap) vaccination elicit cross-reactive T cells that mitigate COVID-19. Using co-cultures of antigen presenting cells (APC) loaded with antigens and autologous T cells, we found a high correlation between responses to SARS-CoV-2 (Spike-S1 and Nucleocapsid) and MMR and Tdap vaccine proteins in both SARS-CoV-2 infected individuals and individuals immunized with mRNA-based SARS-CoV-2 vaccines. The overlapping T cell population contained effector memory T cells (TEMRA) previously implicated in anti-viral immunity and their activation required APC-derived IL-15. TCR- and scRNA-sequencing detected cross-reactive clones with TEMRA features among the cells recognizing SARS-CoV-2, MMR and Tdap epitopes. A propensity-weighted analysis of 73,582 COVID-19 patients revealed that severe disease outcomes (hospitalization and transfer to intensive care unit or death) were reduced in MMR or Tdap vaccinated individuals by 38-32% and 23-20% respectively. In summary, SARS-CoV-2 re-activates memory T cells generated by Tdap and MMR vaccines, which may reduce disease severity.