PART I
Dendritic cells (DCs) play a critical role in directing immune responses. Previous studies have identified a variety of DC subsets and elucidated their context-dependent functions that parallel those of effector T helper (Th) cell subsets. However, little is known about DC subsets responsible for differentiation of Th2 cells governing allergic contact dermatitis. Here, I sought to determine the DC subset(s) that mediate Th2 priming in hapten-sensitized mice. I induced hapten-specific Th2 differentiation by sensitizing the mice with single application of fluorescein isothiocyanate (FITC) dissolved in acetone:dibutyl phthalate, and traced immune cells responsible for inducing Th2 differentiation process at the primary stimulation by using the mice enabling me to track Th2 priming in vivo and to delete basophils and specific DC subsets. My analysis revealed that IL-4 was produced in vivo as early as day 3 from CD4+ T cells with a single application of FITC. Basophils, despite producing IL-4 one day earlier than T cells, were found to be dispensable for Th2 differentiation. Instead, I demonstrated that $CD326^+$ dermal DCs and LCs were redundantly required for FITC-induced Th2 differentiation in vivo. Moreover, the cooperation of $CD326^+$ LCs and $CD11b^+$ DCs differentiated naive T cells into Th2 cells in vitro. Collectively, my findings highlight at least two DC subsets that play a critical role in polarizing na？ve $CD4^+$ T cells to Th2 cells and support a “two-hit” model for Th2 differentiation.
PART II
Basophil is a least abundant granulocyte. It was considered as redundant population which mimics mast cells. Accumulating reports now consider basophils as important mediators in various allergic and helminth infection models. However, studies on basophil development are limited due to lack of studies on basophil progenitors and development. I introduce two novel basophil progenitors, characterized by $lineage^-ckit^-CD200R3^-MAR1^+$ and $lineage^-ckit^-CD200R3^+MAR1hi$. I demonstrated the differentiation of these progenitors into mature basophils both in vitro and in vivo. By administrating IL-3, I observed dramatic expansion of basophil progenitors. Importantly,
the cytokine producing potential in basophil progenitors were greater than mature basophil and the cytokines required for optimal production of IL-4 and IL-13 by basophil progenitors were different. IL-3 was sufficient for optimal IL-4 production whereas IL-25, IL-33 and TSLP were needed for optimal IL-13 production. This findings will facilitate the current understanding of basophil progenitors and pathological roles in number of allergic diseases.
파트 1
수지상 세포는 면역 반응에 중요한 역할을 한다고 알려져 있다. 여러 수지상 세포의 아형세포들과 각 세포의 역할에 대한 선행 연구들이 이미 보고 된바 있다. 하지만 알레르기성 접촉성 피부염에서의 제 2형 보조 T 세포 분화에 중요한 수지상 세포에 대해선 많이 알려진 바가 없다. 따라서, 합텐 모델을 이용, 제2형 보조 T 세포 분화를 중재하는 수지상 세포의 아형 세포를 밝히고자 하였다. 합텐, FITC를 아세톤과 디부틸프탈산 (Dibutyl phthalate) 에 혼합하여 마우스 귀에 칠함으로써 제 2형 면역 반응을 유도하였고 초기 면역 반응에 관여하는 면역 세포들을 호염구 결핍 및 특정 수지상 세포 아형세포 결핍 등 여러 유전자 변형 마우스들을 이용하여 추적 분석 하였다. 한번의 합텐 자극에도 제 2형 보조 T 세포가 인터루킨-4를 3일부터 생성하는 것을 밝혔다. 호염구는 T 세포보다 하루 빨리 인터루킨-4를 생성하기는 하지만 제 2형 보조 T 세포 분화에는 중요하지 않았다. 하지만, $CD326^+$ 수지상 세포와 랑게르한스 (Langerhans) 세포가 인 비보에서 제 2형 보조 T 세포 분화에 중요하다는 것을 밝혔다. 또한, $CD326^+$ 랑게르한스 세포와 $CD11b^+$ 수지상 세포의 협력이 인 비트로 제 2형 보조 T 세포 분화 시킨다는 것을 밝혔다. 정리하자면, 적어도 수지상 세포의 두 아형세포가 제 2형 보조 T 세포 분화에 중요하며 이는 “two-hit” 모델로 설명 할 수 있다.
파트 2
호염구는 과립백혈구 중 가장 적은 세포이다. 그 동안 호염구는 비만 세포를 흉내내는 세포라고 여겨졌다. 최근에 나오는 보고들에 따라서 호염구는 다양한 알레르기 및 기생충 감염 모델에 중 요한 중재자로 여겨지고 있다. 하지만 호염구 전구 세포에 대한 연구가 부족하여 호염구 발달에 대한 연구가 제한적이다. 두 신규 호염구 전구세포는 다음과 같이 정의한다. $lineage^-ckit^-$ $CD200R3^-MAR1^+$와 $lineage^- ckit^-CD200R3^+$ MAR1hi. 신규 호염구 전구세포들이 in vitro와 in vivo에서 모두 성숙한 호염구로 분화되었음을 증명하였다. 인터루킨-3을 투여함으로써, 호염구의 증식을 관찰했다. 호염구 전구 세포가 호염구보다 사이토카인 생성 능력이 뛰어나다는 것과 제 2형 면역 반응에서 나오는 인터루킨-4 및 인터루킨-13의 생성에 필요한 사이토 카인이 다르다는 것을 밝혔다. 인터루킨-4 생성엔 인터루킨-3이 충분하며 인터루킨-13 생성엔 인터루킨-25, 33 그리고 TSLP가 중요하다는 것을 밝혔다. 이 발견은 호염구 전구 세포와 알레르기 질환에 대한 이해를 촉진 할 것이다.
