In systemic lupus erythematosus, neutrophils release peptide/self-DNA complexes that trigger plasmacytoid dendritic cell activation and autoantibody formation.

We recently showed that dendritic cells (DCs) activated by thymic stromal lymphopoietin (TSLP) prime naive CD4+ T cells to differentiate into T helper type 2 (Th2) cells that produced high amounts of tumor necrosis factor-α (TNF-α), but no interleukin (IL)-10. Here we report that TSLP induced human DCs to express OX40 ligand (OX40L) but not IL-12. TSLP-induced OX40L on DCs was required for triggering naive CD4+ T cells to produce IL-4, -5, and -13. We further revealed the following three novel functional properties of OX40L: (a) OX40L selectively promoted TNF-α, but inhibited IL-10 production in developing Th2 cells; (b) OX40L lost the ability to polarize Th2 cells in the presence of IL-12; and (c) OX40L exacerbated IL-12–induced Th1 cell inflammation by promoting TNF-α, while inhibiting IL-10. We conclude that OX40L on TSLP-activated DCs triggers Th2 cell polarization in the absence of IL-12, and propose that OX40L can switch IL-10–producing regulatory Th cell responses into TNF-α–producing inflammatory Th cell responses.

Although there is evidence for distinct roles of myeloid dendritic cells (DCs [mDCs]) and plasmacytoid pre-DCs (pDCs) in regulating T cell-mediated adaptive immunity, the concept of functional DC subsets has been questioned because of the lack of a molecular mechanism to explain these differences. In this study, we provide direct evidence that maturing mDCs and pDCs express different sets of molecules for T cell priming. Although both maturing mDCs and pDCs upregulate the expression of CD80 and CD86, only pDCs upregulate the expression of inducible costimulator ligand (ICOS-L) and maintain high expression levels upon differentiation into mature DCs. High ICOS-L expression endows maturing pDCs with the ability to induce the differentiation of naive CD4 T cells to produce interleukin-10 (IL-10) but not the T helper (Th)2 cytokines IL-4, -5, and -13. These IL-10-producing T cells are T regulatory cells, and their generation by ICOS-L is independent of pDC-driven Th1 and Th2 differentiation, although, in the later condition, some contribution from endogenous IL-4 cannot be completely ruled out. Thus, in contrast to mDCs, pDCs are poised to express ICOS-L upon maturation, which leads to the generation of IL-10-producing T regulatory cells. Our findings demonstrate that mDC and pDCs are intrinsically different in the expression of costimulatory molecules that drive distinct types of T cell responses.

Previous studies suggest that thymus produces a homogenous population of natural regulatory T (Treg) cells that express a transcriptional factor FOXP3 and control autoimmunity through a cell-contact-dependent mechanism. We found two subsets of FOXP3+ natural Treg cells defined by the expression of the costimulatory molecule ICOS in the human thymus and periphery. Whereas the ICOS+FOXP3+ Treg cells used interleukin-10 to suppress dendritic cell function and transforming growth factor (TGF)-β to suppress T cell function, the ICOS−FOXP3+ Treg cells used TGF-β only. The survival and proliferation of the two subsets of Treg cells were differentially regulated by signaling through ICOS or CD28, respectively. We suggest that the selection of natural Treg cells in thymus is coupled with Treg cell differentiation into two subsets imprinted with different cytokine expression potentials and use both cell-contact-dependent and independent mechanisms for immunosuppression in periphery.

Dendritic cells (DCs) play a crucial role in the immune responses against infections by sensing microbial invasion through toll-like receptors (TLRs). In humans, two distinct DC subsets, CD11c− plasmacytoid DCs (PDCs) and CD11c+ myeloid DCs (MDCs), have been identified and can respond to different TLR ligands, depending on the differential expression of cognate TLRs. In this study, we have examined the effect of TLR-7 ligands on human DC subsets. Both subsets expressed TLR-7 and could respond to TLR-7 ligands, which enhanced the survival of the subsets and upregulated the surface expression of costimulatory molecules such as CD40, CD80, and CD86. However, the cytokine induction pattern was distinct in that PDCs and MDCs produced interferon (IFN)-α and interleukin (IL)-12, respectively. In response to TLR-7 ligands, the Th1 cell supporting ability of both DC subsets was enhanced, depending on the cytokines the respective subsets produced. This study demonstrates that TLR-7 exerts its biological effect in a DC subset-specific manner.

The identity of TH2 memory cells and the mechanism regulating their maintenance during allergic inflammation remain elusive. We report that circulated human CD4+ T cells expressing the prostaglandin D2 receptor (CRTH2) are TH2 central memory T cells, characterized by their phenotype, TH2 cytokine production, gene-expression profile, and the ability to respond to allergens. Only dendritic cells (DCs) activated by thymic stromal lymphopoietin (TSLP) can induce a robust expansion of CRTH2+CD4+ TH2 memory cells, while maintaining their central memory phenotype and TH2 commitments. CRTH2+CD4+ TH2 memory cells activated by TSLP-DCs undergo further TH2 polarization and express cystatin A, Charcot-Leydon crystal protein, and prostaglandin D2 synthase, implying their broader roles in allergic inflammation. Infiltrated CRTH2+CD4+ TH2 effector memory T cells in skin lesion of atopic dermatitis were associated with activated DCs, suggesting that TSLP-DCs play important roles not only in TH2 priming, but also in the maintenance and further polarization of TH2 central memory cells in allergic diseases.

Abstract Epithelial ovarian cancer (EOC) is the fifth most common cause of cancer death among women. Despite its immunogenicity, effective antitumor responses are limited, due, in part, to the presence of forkhead box protein 3–positive (Foxp3+) T regulatory (Treg) cells in the tumor microenvironment. However, the mechanisms that regulate the accumulation and the suppressive function of these Foxp3+ Treg cells are poorly understood. Here, we found that the majority of Foxp3+ Treg cells accumulating in the tumor microenvironment of EOCs belong to the subset of Foxp3+ Treg cells expressing inducible costimulator (ICOS). The expansion and the suppressive function of these cells were strictly dependent on ICOS-L costimulation provided by tumor plasmacytoid dendritic cells (pDC). Accordingly, ICOS+ Foxp3+ Treg cells were found to localize in close vicinity of tumor pDCs, and their number directly correlated with the numbers of pDCs in the tumors. Furthermore, pDCs and ICOS+ Foxp3+ Treg cells were found to be strong predictors for disease progression in patients with ovarian cancer, with ICOS+ Treg cell subset being a stronger predictor than total Foxp3+ Treg cells. These findings suggest an essential role for pDCs and ICOS-L in immunosuppression mediated by ICOS+ Foxp3+ Treg cells, leading to tumor progression in ovarian cancer. Cancer Res; 72(20); 5240–9. ©2012 AACR.