Toll is the founder of a group of pattern recognition receptors that play a critical role in the innate immunity in Drosophila . At least 10 distinct Toll-like receptors (TLRs), recognizing pathogen-associated molecular patterns, have now been identified in humans. Most investigations on TLRs have focused on cells of the innate system. We report here that naïve human T cells expressed high levels of cell-surface TLR2 after activation by anti-T cell receptor antibody and IFN-α. Activated cells produced elevated levels of cytokines in response to the TLR2 ligand, bacterial lipopeptide. Furthermore, CD4 + CD45RO + memory T cells from peripheral blood constitutively expressed TLR2 and produced IFN-γ in response to bacterial lipopeptide, which also markedly enhanced the proliferation and IFN-γ production by CD45RO + T cells in the presence of IL-2 or IL-15. Thus, TLR2 serves as a costimulatory receptor for antigen-specific T cell development and participates in the maintenance of T cell memory. This suggests that pathogens, via their pathogen-associated molecular patterns, may contribute directly to the perpetuation and activation of long-term T cell memory in both antigen-dependent and independent manner.

Type 2 cytokines (IL-4, IL-5, and IL-13) play a pivotal role in helminthic infection and allergic disorders. CD4(+) T cells which produce type 2 cytokines can be generated via IL-4-dependent and -independent pathways. Although the IL-4-dependent pathway is well documented, factors that drive IL-4-independent Th2 cell differentiation remain obscure. We report here that the new cytokine IL-33, in the presence of Ag, polarizes murine and human naive CD4(+) T cells into a population of T cells which produce mainly IL-5 but not IL-4. This polarization requires IL-1R-related molecule and MyD88 but not IL-4 or STAT6. The IL-33-induced T cell differentiation is also dependent on the phosphorylation of MAPKs and NF-kappaB but not the induction of GATA3 or T-bet. In vivo, ST2(-/-) mice developed attenuated airway inflammation and IL-5 production in a murine model of asthma. Conversely, IL-33 administration induced the IL-5-producing T cells and exacerbated allergen-induced airway inflammation in wild-type as well as IL-4(-/-) mice. Finally, adoptive transfer of IL-33-polarized IL-5(+)IL-4(-)T cells triggered airway inflammation in naive IL-4(-/-) mice. Thus, we demonstrate here that, in the presence of Ag, IL-33 induces IL-5-producing T cells and promotes airway inflammation independent of IL-4.

IL-33, a cytokine of the IL-1 family, is closely associated with type II T cell responses. Here, we report an unexpected proinflammatory role of IL-33 in inflammatory arthritis. IL-33 was expressed in synovial fibroblasts from patients with rheumatoid arthritis (RA). Expression was markedly elevated in vitro by inflammatory cytokines. Mice lacking ST2, the IL-33 receptor α-chain, developed attenuated collagen-induced arthritis (CIA) and reduced ex vivo collagen-specific induction of proinflammatory cytokines (IL-17, TNFα, and IFNγ), and antibody production. Conversely, treatment of wild-type (WT) but not ST2 −/− mice with IL-33 exacerbated CIA and elevated production of both proinflammatory cytokines and anti-collagen antibodies. Mast cells expressed high levels of ST2 and responded directly to IL-33 to produce a spectrum of inflammatory cytokines and chemokines in vitro. In vivo , IL-33 treatment exacerbated CIA in ST2 −/− mice engrafted with mast cells from WT but not from ST2 −/− mice. Disease exacerbation was accompanied by elevated expression levels of proinflammatory cytokines. Our results demonstrate that IL-33 is a critical proinflammatory cytokine for inflammatory joint disease that integrates fibroblast activation with downstream immune activation mainly via an IL-33-driven, mast-cell-dependent pathway. Thus, this IL-1 superfamily member represents a therapeutic target for RA.

Toll-like receptors (TLRs) are primary sensors of both innate and adaptive immune systems and play a pivotal role in response against structurally conserved components of pathogens. Synthetic bacterial lipoprotein (BLP) Pam3Cys-SK4 is a TLR2 agonist that is capable of modulating T cell immune responses. We show here that BLP, together with anti-CD3 antibody [T cell receptor (TcR) activation], induced proliferation of both CD4+ CD25+ regulatory T cells (Tregs) and CD4+ CD25- (effector) T cells in the absence of antigen-presenting cells. The expanded Tregs showed a transient loss of suppressive activity. Moreover, BLP rendered effectors resistant to the suppression of Tregs by increasing IL-2 secretion. BLP also transiently suppressed the induction of Foxp3 (X-linked forkhead/winged helix transcription factor) mRNA in Tregs at the first 8-15 h after T cell receptor activation. Consistent with this observation, BLP-stimulated Tregs regained their inhibitory activity and prevented spontaneous colitis induced by effectors in severe combined immunodeficient mice. Our results demonstrate a previously unrecognized pathway by which TLR expressed on T cells may directly modulate the immune response. Thus, during an acute bacterial infection, BLP may rapidly increase the host's adaptive immunity by expanding effectors and also by attenuating the suppressive activity of Tregs. In the process, BLP also expands the Tregs, which recover their suppressive activity when the infection has subsided, in time to limit potential autoimmunity that might result from the overactivated effectors.

Abstract 3-Hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductase inhibitors (statins) exert favorable effects on lipoprotein metabolism, but may also possess anti-inflammatory properties. Therefore, we explored the activities of simvastatin, a lipophilic statin, in a Th1-driven model of murine inflammatory arthritis. We report in this study that simvastatin markedly inhibited not only developing but also clinically evident collagen-induced arthritis in doses that were unable to significantly alter cholesterol concentrations in vivo. Ex vivo analysis demonstrated significant suppression of collagen-specific Th1 humoral and cellular immune responses. Moreover, simvastatin reduced anti-CD3/anti-CD28 proliferation and IFN-γ release from mononuclear cells derived from peripheral blood and synovial fluid. Proinflammatory cytokine production in vitro by T cell contact-activated macrophages was suppressed by simvastatin, suggesting that such observations have direct clinical relevance. These data clearly illustrate the therapeutic potential of statin-sensitive pathways in inflammatory arthritis.

Abstract IL-33 (IL-1F11) binds ST2 (IL-1R4), both of which are associated with optimal CD4+ Th2 polarization. Exogenous IL-33 drives induction of Th2-associated cytokines and associated pathological changes within the gut mucosa. Th2 polarization is also a prerequisite to expulsion of the intestinal-dwelling nematode Trichuris muris. In this study, we demonstrate that IL-33 mRNA is expressed early during parasite infection and susceptible mice can be induced to expel the parasite by a regime of exogenous IL-33 administration. IL-33 prevents an inappropriate parasite-specific Th1-polarized response and induces IL-4, IL-9, and IL-13. This redirection requires the presence of T cells and must occur at the initiation of the response to the pathogen. Interestingly, exogenous IL-33 also induced thymic stromal lymphopoietin mRNA within the infected caecum, an epithelial cell-restricted cytokine essential for the generation of Th2-driven parasite immunity. IL-33 also acts independently of T cells, altering intestinal pathology in chronically infected SCID mice, leading to an increased crypt length and intestinal epithelial cell proliferation, but reducing goblet cell hyperplasia. Thus, the ability of IL-33 to induce Th2 responses has functional relevance in the context of intestinal helminth infection, particularly during the initiation of the response.

1 A murine macrophage cell line, J774, expressed nitric oxide (NO) synthase activity in response to interferon-gamma (IFN-γ, 10 u ml−1) plus lipopolysaccharide (LPS, 10 ng ml−1). The enzyme activity was first detectable 6 h after incubation, peaked at 12 h and became undetectable after 48 h. 2 The decline in the NO synthase activity was not due to inhibition by stable substances secreted by the cells into the culture supernatant. 3 The decline in the NO synthase activity was significantly slowed down in cells cultured in a low l-arginine medium or with added haemoglobin, suggesting that NO may be involved in a feedback inhibitory mechanism. 4 The addition of NO generators, S-nitroso-acetyl-penicillamine (SNAP) or S-nitroso-glutathione (GSNO) markedly inhibited the NO synthase activity in a dose-dependent manner. The effect of NO on the enzyme was not due to the inhibition of de novo protein synthesis. 5 SNAP directly inhibited the inducible NO synthase extracted from activated J774 cells, as well as the constitutive NO synthase extracted from the rat brain. 6 The enzyme activity of J774 cells was not restored after the removal of SNAP by gel filtration, suggesting that NO inhibits NO synthase irreversibly.

A murine macrophage cell line, J774, expresses high levels of the enzyme nitric oxide synthase (NOS) and produces large amounts of nitric oxide (NO) when activated with recombinant interferon (IFN)-γ and a low concentration of LPS (10ng/ml). Both the expression of NOS and the production of NO were inhibited by recombinant IL-10 in a dose-dependent manner. The inhibition was effective only when the cells were pretreated with IL-10; addition of IL-10 at the same time or after IFN-γ activation was without effect. These results demonstrate that IL-10, a product of Th2 (helper T lymphocyte 2) cells, can antagonise the function of IFN-γ, a product of Thl cells, by modulating the mechanism of synthesis of nitric oxide in the macrophages.

The effects of adrenaline and isoproterenol, a specific beta-adrenergic agonist, on TNF production were investigated. Both agents inhibited the production of TNF by human blood and THP-1 cells stimulated by LPS. The effect of adrenaline was prevented by a beta-receptor antagonist, but not by an alpha-receptor antagonist. Levels of TNF mRNA were not reduced by adrenaline. Inhibition of TNF production was observed only if cells were first exposed to adrenaline or isoproterenol at about the same time as to LPS; incubation of THP-1 cells with isoproterenol for 24 h before LPS stimulation dramatically increased response, and prevented suppression of TNF production by a second dose of isoproterenol. Intracellular cAMP levels were increased by adrenaline and isoproterenol, at concentrations that inhibited TNF production. However, prolonged incubation of THP-1 cells with isoproterenol resulted in depression of cAMP concentrations to below basal levels. These data suggest that TNF production can be regulated by beta-receptor stimulation, that such regulation is mediated by changes in intracellular cAMP concentrations and is exerted at a posttranscriptional level. Adrenaline may be an important endogenous regulator of TNF production in sepsis.