IL-2 Overcomes the Unresponsiveness but Fails to Reverse the Regulatory Function of Antigen-Induced T Regulatory Cells

Abstract

Intranasal administration of peptide Ac1-9[4Y], based on the N-terminal epitope of myelin basic protein, can induce CD4(+) T cell tolerance, and suppress experimental autoimmune encephalomyelitis induction. The peptide-induced regulatory T (PI-T(Reg)) cells failed to produce IL-2, but expressed IL-10 in response to Ag and could suppress naive T cell responses in vitro. Analysis of Jak-STAT signaling pathways revealed that the activation of Jak1, STAT3, and STAT5 were induced in tolerant T cells after Ag stimulation in vivo. In addition, the expression of suppressor of cytokine signaling 3 was induced in tolerant T cells, suggesting that cytokines regulate the tolerant state of the PI-T(Reg) cells. Stimulation of PI-T(Reg) cells in vitro with IL-10 induced Jak1 and STAT3 activation, but not STAT5, suggesting that IL-10 is important, but not the only cytokine involved in the development of T cell tolerance. Although IL-2 expression was deficient, stimulation with IL-2 in vitro induced Jak1 and STAT5 activation in PI-T(Reg) cells, restored their proliferative response to antigenic stimulation, and abrogated PI-T(Reg)-mediated suppression in vitro. However, the addition of IL-2 could not suppress IL-10 expression, and the IL-2 gene remained inactive. After withdrawal of IL-2, the PI-T(Reg) cells regained their nonproliferative state and suppressive ability. These results underline the ability of the immune system to maintain tolerance to autoantigens, but at the same time having the ability to overcome the suppressive phenotype of tolerant T cells by cytokines, such as IL-2, during the protective immune response to infection.

La administración intranasal del péptido Ac1-9[4Y], basado en el epítopo N-terminal de la proteína básica de la mielina, puede inducir tolerancia en las células T CD4(+) y suprimir la inducción de la encefalomielitis autoinmune experimental. Las células T reguladoras inducidas por el péptido (PI-T(Reg)) no produjeron IL-2, pero expresaron IL-10 en respuesta al antígeno y pudieron suprimir las respuestas de células T naïve in vitro. El análisis de las vías de señalización Jak-STAT reveló que la activación de Jak1, STAT3 y STAT5 se indujo en las células T tolerantes después de la estimulación con antígeno en vivo. Además, se indujo la expresión de la supresora de la señalización de citoquinas 3 (SOCS3) en las células T tolerantes, lo que sugiere que las citoquinas regulan el estado tolerante de las células PI-T(Reg). La estimulación de las células PI-T(Reg) in vitro con IL-10 indujo la activación de Jak1 y STAT3, pero no de STAT5, lo que sugiere que IL-10 es importante, pero no la única citoquina involucrada en el desarrollo de tolerancia en las células T. Aunque la expresión de IL-2 era deficiente, la estimulación con IL-2 in vitro indujo la activación de Jak1 y STAT5 en las células PI-T(Reg), restauró su respuesta proliferativa a la estimulación antigénica y abrogó la supresión mediada por PI-T(Reg) in vitro. Sin embargo, la adición de IL-2 no pudo suprimir la expresión de IL-10, y el gen de IL-2 permaneció inactivo. Tras la retirada de IL-2, las células PI-T(Reg) recuperaron su estado no proliferativo y su capacidad supresora. Estos resultados subrayan la capacidad del sistema inmunológico para mantener la tolerancia a los autoantígenos, pero al mismo tiempo tener la capacidad de superar el fenotipo supresor de las células T tolerantes por citoquinas, como IL-2, durante la respuesta inmune protectora contra la infección.