Abstract The dendritic cells (DC) of mouse spleen and thymus were examined for expression of CD4 and CD8. Provided care was taken to avoid selective extraction or selective depletion of DC subpopulations, three main types of DC were detected in mouse spleen: a major new population of CD4+8− DEC-205low CD11bhigh DC, together with the previously described CD4−8− DEC-205low CD11bhigh DC and CD4−8αα+ DEC-205high CD11blow DC. The CD4 on the surface of the CD4+ splenic DC subpopulation was produced by the DC themselves, and CD4 RNA transcripts were present. Likewise, the CD8α on the surface of the splenic CD8+ DC was shown to be a product of the DC themselves, in agreement with earlier evidence. All three spleen DC types would be considered as mature, based on expression of CD80, CD86, and CD40 as well as on T cell stimulating function. Mouse thymuses appeared to contain two DC types; both were DEC-205highCD11blow, but they differed in the level of CD8αα expression. However, as well as this authenticated marker expression, immunofluorescent staining was also found to reflect a series of artifacts, due to the autofluorescence of contaminating cells and due to pickup of CD4 and CD8αβ. By constructing mice chimeric for the hemopoietic lineages using mixtures of wild-type bone marrow with CD4null or CD8αnull bone marrow, a marked pickup by thymic DC of Ags derived from thymocytes was demonstrated.

A new procedure for rapid isolation of dendritic cells (DC) was devised, involving collagenase digestion of tissues, dissociation of lymphoid-DC complexes, selection of light-density cells, then depletion of lymphocytes and other non-DC by treatment with a mixture of lineage-specific monoclonal antibodies (mAbs) and removal with anti-immunoglobulin-coupled magnetic beads. This enriched population (approximately 80% DC) was further purified when required by fluorescence-activated cell sorting for cells expressing high levels of class II major histocompatibility complex (MHC). The isolated DC were characterized by immunofluorescent staining using a panel of 30 mAbs. Thymic DC were surface positive for a number of markers characteristic of T cells, but they were distinct from T-lineage cells in expressing high levels of class II MHC, in lacking expression of the T cell receptor (TCR)-CD3 complex, and having TCR beta and gamma genes in germline state. Splenic DC shared many markers with thymic DC, but were negative for most T cell markers, with the exception of CD8. A substantial proportion of DC from both thymus and spleen expressed CD8 at high levels, comparable with that on T cells. This appeared to be authentic CD8, and was produced by the DC themselves, since they contained CD8 alpha mRNA. Thymic DC presented both the CD8 alpha and beta chains on the cell surface (Ly-2+3+), although the alpha chain was in excess; the splenic DC expressed only the CD8 alpha chain (Ly-2+3-). It is suggested that the expression of CD8 could endow certain antigen-presenting DC with a veto function.

Abstract Freshly isolated, mature dendritic cells (DC) from mouse lymphoid organs were analyzed by immunofluorescent labeling and flow cytometry to determine the number of discrete subpopulations and to assess possible lineage markers. The permanence of surface markers was then determined by overnight culture of the DC. Three DC subtypes were discerned, CD8alpha- DEC-205-, CD8alpha+ DEC-205+, and CD8alpha- DEC-205+, with different tissue distributions. The majority of DC expressed high levels of class II MHC, expressed CD11c, and expressed the costimulator molecules CD80, CD86, and CD40; CD80 and CD40 were further up-regulated on culture. DC also expressed low levels of L-selectin that were up-regulated on culture. Thymus contained predominantly CD8alpha+ DEC205+ CD11b- DC, resembling a major subpopulation of DC in other tissues but unique in expressing BP-1. Spleen contained predominantly two DC populations in equal proportions: one CD8alpha+ DEC-205+ CD11b- as in the thymus, and the other CD8alpha- DEC-205- CD11b+. Lymph nodes contained the same two DC populations as in spleen, but in addition a third population of CD8alpha- DEC-205+ CD11b- DC. The CD8alpha expression of splenic DC subpopulations did not change on culture. Although DEC-205 was up-regulated on culture so all DC became positive, the difference in the level between subpopulations was maintained. However, CD11b was up-regulated on culture, so all subpopulations became positive and finally expressed equivalent levels. Some aspects of this complex, but discrete, pattern of surface marker expression can be correlated with differences in lineage origin and functional activity of the DC.

Abstract Dendritic cells (DC) not only stimulate T cells effectively but are also producers of cytokines that have important immune regulatory functions. In this study we have extended information on the functional differences between DC subpopulations to include differences in the production of the major immune-directing cytokines IL-12, IFN-α, and IFN-γ. Splenic CD4−8+ DC were identified as the major IL-12 producers in response to microbiological or T cell stimuli when compared with splenic CD4−8− or CD4+8− DC; however, all three subsets of DC showed similar IL-12 regulation and responded with increased IL-12 p70 production if IL-4 was present during stimulation. High level CD8 expression also correlated with extent of IL-12 production for DC isolated from thymus and lymph nodes. By using gene knockout mice we ruled out any role for CD8α itself, or of priming by T cells, on the superior IL-12-producing capacity of the CD8+ DC. Additionally, CD8+ DC were identified as the major producers of IFN-α compared with the two CD8− DC subsets, a finding that suggests similarity to the human plasmacytoid DC lineage. In contrast, the CD4−8− DC produced much more IFN-γ than the CD4−8+ or the CD4+8− DC under all conditions tested.

The dendritic cells (DC) of mouse lymph nodes (LN) were isolated, analyzed for surface markers, and compared with those of spleen. Low to moderate staining of LN DC for CD4 and low staining for CD8 was shown to be attributable to pickup of these markers from T cells. Excluding this artifact, five LN DC subsets could be delineated. They included the three populations found in spleen (CD4(+)8(-)DEC-205(-), CD4(-)8(-)DEC-205(-), CD4(-)8(+)DEC-205(+)), although the CD4-expressing DC were of low incidence. LN DC included two additional populations, characterized by relatively low expression of CD8 but moderate or high expression of DEC-205. Both appeared among the DC migrating out of skin into LN, but only one was restricted to skin-draining LN and was identified as the mature form of epidermal Langerhans cells (LC). The putative LC-derived DC displayed the following properties: large size; high levels of class II MHC, which persisted to some extent even in CIITA null mice; expression of very high levels of DEC-205 and of CD40; expression of many myeloid surface markers; and no expression of CD4 and only low to moderate expression of CD8. The putative LC-derived DC among skin emigrants and in LN also showed strong intracellular staining of langerin.

A novel dendritic cell (DC)-restricted molecule, Clec9A, was identified by gene expression profiling of mouse DC subtypes. Based on sequence similarity, a human ortholog was identified. Clec9A encodes a type II membrane protein with a single extracellular C-type lectin domain. Both the mouse Clec9A and human CLEC9A were cloned and expressed, and monoclonal antibodies (mAbs) against each were generated. Surface staining revealed that Clec9A was selective for mouse DCs and was restricted to the CD8(+) conventional DC and plasmacytoid DC subtypes. A subset of human blood DCs also expressed CLEC9A. A single injection of mice with a mAb against Clec9A, which targets antigens (Ags) to the DCs, produced a striking enhancement of antibody responses in the absence of added adjuvants or danger signals, even in mice lacking Toll-like receptor signaling pathways. Such targeting also enhanced CD4 and CD8 T-cell responses. Thus, Clec9A serves as a new marker to distinguish subtypes of both mouse and human DCs. Furthermore, targeting Ags to DCs with antibodies to Clec9A is a promising strategy to enhance the efficiency of vaccines, even in the absence of adjuvants.

Three distinct subtypes of dendritic cells (DC) are present in mouse spleen, separable as CD4(-)8alpha(-), CD4(+)8alpha(-), and CD4(-)8alpha(+) DC. We have tested whether these represent stages of development or activation within one DC lineage, or whether they represent separate DC lineages. All three DC subtypes appear relatively mature by many criteria, but all retain a capacity to phagocytose particulate material in vivo. Although further maturation or activation could be induced by bacterially derived stimuli, phagocytic capacity was retained, and no DC subtype was converted to the other. Continuous elimination of CD4(+)8(-) DC by Ab depletion had no effect on the levels of the other DC subtypes. Bromodeoxyuridine labeling experiments indicated that all three DC subtypes have a rapid turnover (half-life, 1.5-2.9 days) in the spleen, with none being the precursor of another. The three DC subtypes showed different kinetics of development from bone marrow precursors. The CD8alpha(+) spleen DC, apparently the most mature, displayed an extremely rapid turnover based on bromodeoxyuridine uptake and the fastest generation from bone marrow precursors. In conclusion, the three splenic DC subtypes behave as rapidly turning over products of three independent developmental streams.

The CD45RA(hi)CD11c(int) plasmacytoid predendritic cells (p-preDCs) of mouse lymphoid organs, when stimulated in culture with CpG or influenza virus, produce large amounts of type I interferons and transform without division into CD8(+)CD205(-) DCs. P-preDCs express CIRE, the murine equivalent of DC-specific intercellular adhesion molecule 3 grabbing nonintegrin (DC-SIGN). P-preDCs are divisible by CD4 expression into two subgroups differing in turnover rate and in response to Staphylococcus aureus. The kinetics of bromodeoxyuridine labeling and the results of transfer to normal recipient mice indicate that CD4(-) p-preDCs are the immediate precursors of CD4(+) p-preDCs. Similar experiments indicate that p-preDCs are normally long lived and are not the precursors of the short-lived steady-state conventional DCs. However, in line with the culture studies on transfer to influenza virus-stimulated mice the p-preDCs transform into CD8(+)CD205(-) DCs, distinct from conventional CD8(+)CD205(+) DCs. Hence as well as activating preexistant DCs, microbial infection induces a wave of production of a new DC subtype. The functional implications of this shift in the DC network remain to be determined.

Polyinosinic:polycytidylic acid (poly IC), a double-stranded RNA, is an effective adjuvant in vivo. IFN-λs (also termed IL-28/29) are potent immunomodulatory and antiviral cytokines. We demonstrate that poly IC injection in vivo induces large amounts of IFN-λ, which depended on hematopoietic cells and the presence of TLR3 (Toll-like receptor 3), IRF3 (IFN regulatory factor 3), IRF7, IFN-I receptor, Fms-related tyrosine kinase 3 ligand (FL), and IRF8 but not on MyD88 (myeloid differentiation factor 88), Rig-like helicases, or lymphocytes. Upon poly IC injection in vivo, the IFN-λ production by splenocytes segregated with cells phenotypically resembling CD8α+ conventional dendritic cells (DCs [cDCs]). In vitro experiments revealed that CD8α+ cDCs were the major producers of IFN-λ in response to poly IC, whereas both CD8α+ cDCs and plasmacytoid DCs produced large amounts of IFN-λ in response to HSV-1 or parapoxvirus. The nature of the stimulus and the cytokine milieu determined whether CD8α+ cDCs produced IFN-λ or IL-12p70. Human DCs expressing BDCA3 (CD141), which is considered to be the human counterpart of murine CD8α+ DCs, also produced large amounts of IFN-λ upon poly IC stimulation. Thus, IFN-λ production in response to poly IC is a novel function of mouse CD8α+ cDCs and their human equivalents.

Abstract Mouse dendritic cells (DC) have been extensively studied in various tissues, especially spleen, and they comprise subsets with distinct developmental origins, surface phenotypes, and functions. Considerably less is known about human DC due to their rarity in blood and inaccessibility of other human tissues. The study of DC in human blood has revealed four subsets distinct in phenotype and function. In this study, we describe four equivalent DC subsets in human spleen obtained from deceased organ donors. We identify three conventional DC subsets characterized by surface expression of CD1b/c, CD141, and CD16, and one plasmacytoid DC subset characterized by CD304 expression. Human DC subsets in spleen were very similar to those in human blood with respect to surface phenotype, TLR and transcription factor expression, capacity to stimulate T cells, cytokine secretion, and cross-presentation of exogenous Ag. However, organ donor health status, in particular treatment with corticosteroid methylprednisolone and brain death, may affect DC phenotype and function. DC T cell stimulatory capacity was reduced but DC were qualitatively unchanged in methylprednisolone-treated deceased organ donor spleen compared with healthy donor blood. Overall, our findings indicate that human blood DC closely resemble human spleen DC. Furthermore, we confirm parallels between human and mouse DC subsets in phenotype and function, but also identify differences in transcription factor and TLR expression as well as functional properties. In particular, the hallmark functions of mouse CD8α+ DC subsets, that is, IL-12p70 secretion and cross-presentation, are not confined to the equivalent human CD141+ DC but are shared by CD1b/c+ and CD16+ DC subsets.