Neuropilin-1-dependent modulation of T cell responses during blood-stage and experimental cerebral malaria
In the present study, Nrp-1 expression was analysed in the context of blood-stage malaria. The characterisation of Plasmodium yoelii (PY)-infected Balb/c mice showed a significant increase of Nrp-1 on CD4+FoxP3- effector T cells, which are the main actors in parasite clearance in this model, besides B cells. These Nrp-1+CD4+ T cells showed a highly activated phenotype, which was reduced during PY infection of T cell-specific Nrp-1-ablated Nrp-1fl/fl x CD4cretg mice without affecting the parasitic load.
In an experimental model of cerebral malaria (ECM), the impact of Nrp-1 expression on activation as well as migration of T cells was analysed in Plasmodium berghei ANKA (PbA)-infected C57BL/6 mice. During PbA infection, CD8+ T cells are the main pathology-driving cells, as they migrate from the spleen to the brain and induce a disruption of the blood-brain barrier leading to neuroinflammation. It is striking that CD8+ T cells, which normally express very low frequencies of Nrp-1, significantly upregulated Nrp-1 during ECM. Microarray and flow cytometric analyses revealed a highly activated phenotype of Nrp-1+CD8+ T cells. In fact, Nrp-1 expression on CD8+ T cells correlated with the severity of ECM pathology. PbA-infected mice with a T cell-specific ablation of Nrp-1 showed significantly reduced numbers of cytotoxic T cells in the brain compared to wildtype littermates. Consequently, ablation of Nrp-1 in Nrp-1fl/fl x CD4cretg mice resulted in improved ECM pathology. The blockade of the Nrp-1-VEGF interaction was negligible during PbA infection, which was underlined by the fact that VEGF-mediated migration was not altered in Nrp-1-expressing or –depleted CD8+ T cells. Instead, in vitro activation of CD8+ T cells from WT and KO mice indicated that Nrp-1 was not only an activation marker, but was directly involved in the activation state of CD8+ T cells.
This makes Nrp-1 a potential therapeutic target for the treatment of severe malaria and could also be relevant for other CD8+ T cell-mediated diseases.
In der vorliegenden Studie wurde die Nrp-1-Expression im Zusammenhang mit Malaria im Blutstadium in Plasmodium yoelii (PY)-infizierten Mäusen analysiert. Die Charakterisierung von PY-infizierten Balb/c-Mäusen zeigte eine signifikante Erhöhung von Nrp-1 auf CD4+FoxP3- Effektor-T-Zellen, die neben B-Zellen die Hauptakteure bei der Eliminierung der Parasiten in diesem Modell sind. Die Nrp-1+CD4+ T-Zellen zeigten einen hoch aktivierten Phänotyp, der während der PY-Infektion von T-Zell-spezifischen Nrp-1-depletierten Nrp-1fl/fl x CD4cretg Mäusen reduziert war, ohne jedoch die
Parasitenlast zu beeinflussen.
In einem zweiten experimentellen zerebralen Modell der Malaria (ECM) wurde der Einfluss der Nrp-1-Expression auf die Aktivierung sowie die Migration von T-Zellen in Plasmodium berghei ANKA (PbA)-infizierten C57BL/6-Mäusen untersucht. Während einer PbA-Infektion sind CD8+ T-Zellen die Zellen, die zur zerebralen Pathologie führen, indem sie von der Milz ins Gehirn wandern und eine Störung der Blut-HirnSchranke induzieren, was eine Neuroinflammation zur Folge hat. Normalerweise exprimieren CD8+ T-Zellen nur sehr geringe Mengen an Nrp-1, die durch die ECM jedoch signifikant induziert wurden. Microarray-Analysen und durchflusszytometrische Untersuchungen zeigten einen hoch aktivierten Phänotyp der Nrp-1+CD8+ T-Zellen.
Tatsächlich korrelierte die Nrp-1-Expression auf CD8+ T-Zellen mit dem Schweregrad der ECM-Pathologie. PbA-infizierte Mäuse mit einer T-Zell-spezifischen Depletion von Nrp-1 zeigten im Vergleich zu Wildtyp-Geschwistertieren eine signifikant reduzierte Anzahl zytotoxischer T-Zellen im Gehirn. Folglich führte dies zu einer verringerten ECM-Pathologie in Nrp-1fl/fl x CD4cretg Mäusen. Die Blockade der Nrp-1-VEGFInteraktion war während der PbA-Infektion vernachlässigbar, was durch die Tatsache unterstrichen wurde, dass die VEGF-vermittelte Migration von Nrp-1-exprimierenden der -depletierten CD8+ T-Zellen nicht verändert war. Im Gegensatz dazu deutete dieIn-vitro-Aktivierung von CD8+ T-Zellen aus WT- und KO-Mäusen eher darauf hin, dass Nrp-1 nicht nur ein Aktivierungsmarker ist, sondern den Aktivierungszustand der CD8+ T-Zellen direkt beeinflusst.
Dies macht Nrp-1 zu einem potenziellen therapeutischen Ziel für die Behandlung von schwerer Malaria und könnte auch für andere CD8+ T-Zell-vermittelte Krankheiten von Bedeutung sein.