Specific requirement of lysophosphatidylcholine for palmitoyl-CoA synthetase of chicken intestine

The presence of palmitoyl-CoA synthetase (EC 6.2.1.3) in the brush borderfree particulate fraction of chicken intestinal mucosa is demonstrated. The enzyme was dependent on the simultaneous presence of lysophosphatidylcholine and Triton X-100 as well as ATP, CoA and Mg2+ for maximal activity. Lysophosphatidylcholine could not be replaced by other lipids. Enzyme preparations solubilized by Triton X-100 or lysophosphatidylcholine were still dependent on the presence of detergents for maximal activity.

Matrix Metalloproteinases and their Tissue Inhibitors as Biomarkers in Ulcerative Colitis and Crohn s Disease

Matrix metalloproteinases (MMPs) represent a family of 23 metalloendopeptidases, collectively capable of degrading all components of the extracellular matrix. MMPs have been implicated in several inflammatory processes such as arthritis, atherosclerosis, and even carcinomas. They are also involved in several beneficial activities such as epithelial repair. MMPs are inhibited by endogenous tissue inhibitors of matrix metalloproteinases (TIMP). In this study, MMPs were investigated in intestinal mucosa of inflammatory bowel diseases (IBD), chronic intestinal disorders. The main focus was to characterize mucosal inflammation in the intestine, but also cutaneous pyoderma gangrenosum (PG), to assess similarites with IBD inflammation. MMPs and TIMPs were mainly examined in colonic mucosa, in adult Crohn s disease (CD), and paediatric CD, ulcerative colitis (UC), and indeterminate colitis (IC). Ileal pouch mucosa of proctocolectomized paediatric onset IBD patients was also investigated to characterize pouch mucosa. The focus was on finding specific MMPs that could act as markers to differentiate between different IBD disorders, and MMPs that could be implied as markers for tissue injury, potentially serving as targets for MMP-inhibitors. All examinations were performed using immunohistochemistry. The results show that immunosuppressive agents decrease stromal expression of MMP-9 and -26 that could serve as specific targets for MMP-inhibitors in treating CD. In paediatric colonic inflammation, MMP-10 and TIMP-3 present as molecular markers for IBD inflammation, and MMP-7 for CD. MMP expression in the the pouch mucosa could not be classified as strictly IBD- or non-IBD-like. For the first time, this study describes the expression of MMP-3, -7, -9, -12, and TIMP-2 and -3 in pouch mucosa. The MMP profile in PG bears resemblance to both intestinal IBD inflammation and cutaneous inflammation. Based on the results, MMPs and their inhibitors emerge as promising tools in the differential diagnosis of IBD and characterization of the disease subtype, although further research is necessary. Furthermore, the expression of several MMPs in pouch has been described for the first time. While further research is warranted, the findings contribute to a better understanding of events occurring in IBD mucosa, as well as pyoderma gangrenosum.

Structure and activity cyclase activated of OK-GC: A kidney receptor-guanylate cyclase activated by guanylin peptides

Uroguanylin, guanylin, and lymphoguanylin are small peptides that activate renal and intestinal receptor guanylate cyclases (GC). They are structurally similar to bacterial heat-stable enterotoxins (ST) that cause secretory diarrhea. Uroguanylin, guanylin, and ST elicit natriuresis, kaliuresis, and diuresis by direct actions on kidney GC receptors. A 3,762-bp cDNA characterizing a uroguanylin/guanylin/ST receptor was isolated from opossum kidney (OK) cell RNA/cDNA. This kidney cDNA (OK-GC) encodes a mature protein containing 1,049 residues sharing 72.4�75.8% identity with rat, human, and porcine forms of intestinal GC-C receptors. COS or HEK-293 cells expressing OK-GC receptor protein were activated by uroguanylin, guanylin, or ST13 peptides. The 3.8-kb OK-GC mRNA transcript is most abundant in the kidney cortex and intestinal mucosa, with lower mRNA levels observed in urinary bladder, adrenal gland, and myocardium and with no detectable transcripts in skin or stomach mucosa. We propose that OK-GC receptor GC participates in a renal mechanism of action for uroguanylin and/or guanylin in the physiological regulation of urinary sodium, potassium, and water excretion. This renal tubular receptor GC may be a target for circulating uroguanylin in an endocrine link between the intestine and kidney and/or participate in an intrarenal paracrine mechanism for regulation of kidney function via the intracellular second messenger, cGMP.

Structure and activity of OK-GC: a kidney receptor guanylate cyclase activated by guanylin peptides

Uroguanylin, guanylin, and lymphoguanylin are small peptides that activate renal and intestinal receptor guanylate cyclases (GC). They are structurally similar to bacterial heat-stable enterotoxins (ST) that cause secretory diarrhea. Uroguanylin, guanylin, and ST elicit natriuresis, kaliuresis, and diuresis by direct actions on kidney GC receptors. A 3,762-bp cDNA characterizing a uroguanylin/guanylin/ST receptor was isolated from opossum kidney (OK) cell RNA/cDNA. This kidney cDNA (OK-GC) encodes a mature protein containing 1,049 residues sharing 72.4-75.8% identity with rat, human, and porcine forms of intestinal GC-C receptors. COS or HEK-293 cells expressing OK-GC receptor protein were activated by uroguanylin, guanylin, or ST13 peptides. The 3.8-kb OK-GC mRNA transcript is most abundant in the kidney cortex and intestinal mucosa, with lower mRNA levels observed in urinary bladder, adrenal gland, and myocardium and with no detectable transcripts in skin or stomach mucosa. We propose that OK-GC receptor GC participates in a renal mechanism of action for uroguanylin and/or guanylin in the physiological regulation of urinary sodium, potassium, and water excretion. This renal tubular receptor GC may be a target for circulating uroguanylin in an endocrine link between the intestine and kidney and/or participate in an intrarenal paracrine mechanism for regulation of kidney function via the intracellular second messenger, cGMP.

Análise do perfil de genes relacionados ao SST5 e SST6, formação de biofilme e invasão em cepas de Escherichia coli enteroagregativa

A Escherichia coli enteroagregativa (EAEC) é um patotipo emergente e heterogêneo que causa a diarréia aguda ou persistente em indivíduos de diferentes faixas etárias e em pacientes imunocomprometidos. Além disso, EAEC é um dos principais agentes etiológicos da diarréia dos viajantes. O padrão de aderência agregativa de EAEC está associado ao plasmídeo de aderência agregativa (pAA). Genes presentes no plasmídeo e no cromossomo codificam proteínas envolvidas na secreção extracelular de fatores de virulência na superfície ou diretamente na célula hospedeira. A capacidade de produção de muco e biofilme, elaboração de toxinas, aderência e indução de inflamação intensa na mucosa intestinal são importantes características da patogenicidade de EAEC. Nesse estudo, determinamos o perfil genotípico de genes do sistema de secreção Tipo V (SST5) e sistema de secreção Tipo VI (SST6) em cepas de EAEC. Os genes do SST5 ocorreram com mais frequência que os genes do SST6. A presença de pelo menos um gene do SST5 foi detectada em 79% das cepas, enquanto que os genes relacionados ao SST6 foram detectados em apenas 42% das cepas analisadas. A produção de biofilme foi observada em teste quantitativo e verificamos que 67% das cepas produziram biofilme. No teste qualitativo, o tipo de biofilme que predomina é o biofilme moderado (11 cepas), seguido do biofilme forte (9 cepas) e do biofilme discreto (4 cepas). A presença ou ausência de genes do SST5 e SST6 não parece interferir com a capacidade de produção de biofilme, nem com o tipo de biofilme formado. Em ensaios de citotoxicidade, apenas 25% das cepas EAEC (sobrenadante) causaram redução significativa na viabilidade de células T84 avaliada pelo teste de redução com MTT. Nossos resultados mostram que as cepas EAEC isoladas de crianças com diarréia aguda ou de grupo controle são invasoras para células T84. Ao compararmos a capacidade invasora das cepas clinicas e controle, observamos que a média do índice de internalização obtido nas 15 cepas do grupo clinico foi de 5,7% 1,7 e para as 9 cepas do grupo controle foi de 2.4 % 0,7; entretanto essa diferença observada não foi estatisticamente significativa. Não foi possível correlacionar o perfil genotípico dos genes do SST5 e SST6 com o perfil fenotípico analisado (formação de biofilme, citotoxicidade e invasão).O que pode ser atribuído a heterogeneidade genotípica e fenotípica, uma característica relevante de cepas EAEC.

Efeito da suplementação dietética com L-glutamina na sepse abdominal induzida em rato

Após o estímulo deflagrador de um trauma ou infecção, a liberação de citocinas na circulação sanguínea desempenha um importante papel efetor e também modulador da resposta imune sistêmica. Essas citocinas podem ser pró-inflamatórias, que estimulam a liberação de diversos tipos celulares e de outras citocinas, como fator de necrose tumoral-alfa (TNF-α), interleucina 1 (IL-1), IL-2, IL-6, IL-8, IL-12 e interferon-gama (INF-); ou citocinas com efeitos antiinflamatórios, que inibem o processo inflamatório, em parte pela redução da produção de diversas citocinas que regulam positivamente a resposta, minimizando o comprometimento orgânico resultante, como IL-4, IL-10, IL-13. A L-glutamina é o aminoácido mais abundante no organismo, com importante papel no metabolismo protéico. Sua ação trófica sobre a mucosa do intestino delgado é bastante conhecida, o que o torna componente essencial para a manutenção estrutural e funcional do intestino. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da suplementação dietética com L-glutamina na modulação da resposta inflamatória em animais submetidos a sepse abdominal induzida por ligadura e perfuração cecal. Foram utilizados 24 ratos Wistar machos adultos, com peso inicial entre 200 e 230 g, distribuídos em três grupos, cada um com oito animais, da seguinte forma: grupo I (controle) submetidos a operação simulada (laparotomia e manipulação de alças intestinais); grupo II submetidos a laparotomia, com indução de sepse abdominal; e grupo III receberam suplementação dietética com L-glutamina por sete dias e, após, foram submetidos a indução de sepse abdominal. Foram coletadas amostras sanguíneas de todos os animais antes (tempo 0) e duas e quatro horas (tempos 1 e 2) após a indução da sepse abdominal. Foram verificados o número de leucócitos, a dosagem da concentração plasmática de citocinas pró- e antiinflamatórias (INF-γ, IL-6 e IL-10) e análise microbiológica de líquido peritoneal. A glicemia apresentou aumento significativo em todos os grupos, comparando-os ao início e ao final do experimento (p<0,05). No que concerne à IL-10, observou-se aumento significativo nos animais do grupo III entre os tempos 0 e 2, e entre os tempos 1 e 2 (p=0,0331 e p=0,0155, respectivamente). Não se observou qualquer outra diferença ao serem analisadas as demais citocinas (IFN- e IL-6), em todos os grupos e em todos os momentos analisados. Nossos achados sugerem que a suplementação dietética com L-glutamina em animais submetidos à indução de sepse abdominal com modelo CLP parece potencializar a resposta antiinflamatória, aumentando a concentração plasmática de IL-10, enquanto as concentrações de INF-γ e IL-6 não apresentaram variação significativa.

Efeito da L-Arginina e Glicina na parede do cólon irradiado Estudo experimental em ratos

A radioterapia é amplamente utilizada no tratamento de tumores pélvicos, incluindo os de bexiga, intestino e reto. Ela apresenta efeitos danosos, notadamente em tecidos que apresentam intensa renovação celular, sendo a mucosa intestinal altamente susceptível. Nesse contexto, a suplementação dietética com aminoácidos tem se mostrado uma terapia promissora para minimizar este dano. O objetivo desse estudo foi determinar o efeito da suplementação dietética com os aminoácidos L-arginina e glicina na estrutura da parede do cólon de ratos submetidos a irradiação abdominal. Quarenta ratos Wistar machos adultos foram distribuídos aleatoriamente em quatro grupos, cada um com dez animais: I controle não irradiado e sem suplementação de aminoácidos; II controle irradiado e sem suplementação de aminoácidos; III irradiado e suplementado com L-arginina; IV irradiado e suplementado com glicina. O período de suplementação dietética foi de 14 dias, com a irradiação ocorrendo no 8. dia do experimento. A análise estereológica mostrou que a irradiação provocou diminuição do volume total da parede colônica dos animais dos grupos II e III em relação aos animais saudáveis, mas não dos ratos que receberam suplementação de glicina. A camada mucosa dos animais irradiados de todos os grupos diminuiu quando comparada com os ratos saudáveis não irradiados. Os animais irradiados que não receberam suplementação de aminoácido apresentaram diminuição da camada muscular da mucosa, quando comparados com os grupos I e IV, e o grupo de ratos suplementados com glicina apresentou aumento significativo da camada submucosa em relação aos grupos I e II. Os animais do grupo III mostraram diminuição da camada muscular própria em comparação aos grupos I e IV. A suplementação com L-arginina foi eficaz na manutenção do volume parcial do epitélio da camada mucosa. Nossos resultados sugerem que a suplementação de glicina apresentou efeitos superiores ao da suplementação com L-arginina na estrutura da parede colônica, haja vista que foi capaz de manter a espessura da parede e a superfície epitelial da mucosa, enquanto a Larginina foi capaz de manter o volume parcial do epitélio e a superfície epitelial, mas não o volume total da parede intestinal.

Avaliação da interação de Escherichia coli enterohemorrágica (EHEC) pertencente ao sorotipo O157: H7 isoladas de bovinos assintomáticos e de doença humana com células enterocíticas humanas (linhagem Caco-2)

Reconhecida como agente de doença humana em 1982, E.coli enterohemorrágica (EHEC) pode causar diarréia sanguinolenta, colite hemorrágica e síndrome hemolítica urêmica (SHU). EHEC constitui um subgrupo especialmente virulento das E.coli produtoras de toxina de Shiga (Stx). O fator crítico da sua virulência é a toxina Shiga, capaz de interromper a síntese proteica da célula eucariótica. São conhecidos dois subgrupos de Stx, Stx1 e Stx2. Stx1 possui duas variantes Stx1c e Stx1d. Stx2 possui muitas variantes. Estudos epidemiológicos sugerem que cepas com os perfis toxigênicos Stx2 ou Stx2/Stx2c seriam mais frequentemente associadas a pacientes com SHU. Além da expressão de Stx, EHEC do sorotipo O157:H7 colonizam a mucosa intestinal induzindo a formação de lesões denominadas attaching/effacing (A/E). Para a produção da lesão A/E, é necessária a presença de uma ilha de patogenicidade cromossômica denominada LEE, composta por cinco operons, LEE 1 a LEE5. Em LEE 5 são codificadas a adesina intimina e o seu receptor Tir, o qual é translocado por um sistema de secreção tipo III (SSTT) e em LEE 4 são codificadas as proteínas secretadas EspA,B e D. Em EHEC O157:H7 são descritos muitos fatores de virulência, codificados em ilhas de patogenicidade, no cromossomo e no megaplasmídio pO157. Bovinos são o principal reservatório deste patógeno e alimentos de origem bovina e produtos contaminados com fezes de bovinos são causadores de surtos epidêmicos. Em nosso país EHEC O157:H7 é isolada do reservatório animal mas é muito rara a sua ocorrência em doença humana. Notamos que nas cepas bovinas predomina Stx2c, enquanto nas cepas humanas predomina o perfil toxigenico Stx2/Stx2c. Quanto a interação com enterocitos humanos cultivados in vitro (linhagem Caco-2), verificamos que tanto cepas bovinas quanto humanas mostram idêntica capacidade de invadir e persistir no compartimento intracelular das células Caco-2. No entanto, em comparação com as cepas humanas, as cepas bovinas mostram uma reduzida capacidade de produzir lesões A/E. Empregamos qPCR para aferir a transcrição de três diferentes locus (eae, espA e tir) situados nos operons LEE4 e LEE5 de cepas bovinas e humanas, durante a infecção de células Caco-2. Verificamos diferenças na expressão dos genes, especialmente espA, entre cepas bovinas e humanas com maior expressão para estas ultimas, em linha com os achados dos testes FAS. Através de clonagem e expressão de proteínas recombinantes, purificamos as proteínas Eae, EspA e Tir e obtivemos anticorpos específicos, empregados para acompanhar a sua expressão ao longo da infecção de células Caco-2, por imunofluorescencia. Verificamos que as três proteínas são detectadas tanto em cepas bovinas quanto humanas, mas nestas ultimas, a marcação é precoce e torna-se mais intensa com o avanço da infecção. Nossos resultados indicam que cepas EHEC O157:H7 isoladas do reservatório bovino em nosso país apresentam diferenças importantes em relação ao perfil toxigenico e a capacidade de indução de lesões A/E, características apontadas na literatura como relevantes para a virulência do micro-organismo. Por outro lado, nossos achados quanto a capacidade de invadir e multiplicar-se no interior de enterócitos pode explicar a persistência do patógeno no reservatório animal e a sua capacidade de transmissão horizontal.

Capacidade de invasão, persistência intracelular e atividade citotóxica de cepas de Aeromonas spp. em modelo celular in vitro e ex vivo

As Aeromonas são consideradas patógenos em potenciais para o homem e animais e estão amplamente distribuídas no ambiente sendo a água e os alimentos importantes veículos de transmissão. Muitos estudos têm demonstrado que a patologia causada pela infecção por Aeromonas é complexa e envolvem inúmeros fatores de virulência, dentre eles a aderência, invasão, enterotoxinas, hemolisinas, exoenzimas, sideróforos, flagelos, formação de biofilme e mecanismos de secreção. No presente estudo, analisamos os mecanismos de patogênese mediados por A. caviae e A. hydrophila, avaliando a participação desses microrganismos nos processos de adesão, invasão, persistência intracelular e citotoxidade celular. Foram utilizados ensaios quantitativos in vitro para testar associação, invasão e persistência intracelular em linhagens celulares HEp-2 e/ou T84. A interação de tecidos intestinais de coelho cultivados in vitro (IVOC) com três cepas de A. caviae originárias de fezes diarréicas também foi avaliada. Observamos que 10 (62,5%) das 16 cepas de Aeromonas spp. de diferentes origens, submetidas aos testes de invasão quantitativos foram capazes de invadir células HEp-2 e T84 em 6 horas de incubação. As cepas positivas nos testes de invasão foram submetidas ao teste quantitativo de persistência em células HEp-2 e sobreviveram no ambiente intracelular por 48 e/ou 72 horas sem multiplicação. A interação de três cepas de A. caviae com a mucosa intestinal de coelho ex vivo resultou em aderência, produção de muco e alterações como, intensa vacuolização e drástica desorganização estrutural que levaram a destruição das microvilosidades intestinais. Este estudo demonstrou que subconjuntos de cepas de A. caviae e A. hydrophila de diversas origens, foram capazes de invadir, persistir ou destruir linhagens celulares in vitro. Nosso estudo também evidenciou que cepas de A. caviae causaram expressivas alterações morfológicas que resultaram na destruição de epitélios intestinais de coelho ex vivo. Finalmente, nossos resultados contribuíram para reforçar o potencial patogênico de cepas de Aeromonas, em especial, as de origem vegetal e clínica.

Dose-effect of interleukin-10 and its immunoregulatory role in Crohn's disease.

BACKGROUND: Interleukin-10 (IL-10) is currently being extensively studied in clinical trials for the treatment of Crohn's disease (CD). Only marginal effects have, however, been reported, and the dose-response curve was bell-shaped contrasting with the reported data from in vitro experiments. AIM: To use another in vitro model to analyze the effect of rhIL-10 and rhIL-4 on the spontaneous mucosal TNF-alpha secretion in patients with CD, and to characterize the phenotype of the cells targeted by rhIL-10. METHODS: Non-inflamed colon biopsies from CD patients were cultured for 16 hours in presence of different concentrations of rhIL-10 or rhIL-4. The numbers of TNF-alpha-secreting cells among isolated lamina propria mononuclear cells (LPMNC) were estimated by Elispot. RESULTS: Both rhIL-10 and rhIL-4 down-regulate TNF-alpha secretion by LPMNC from CD patients, with a more pronounced effect with rhIL-10. These effects were closely linked to the cytokine concentrations used, with a bell-shaped dose-response curve. Residual TNF-alpha secretion, in the presence of optimal rhIL-10 concentration was mainly attributable to CD3+ T cells. In contrast, at higher rhIL-10 concentrations, CD3- cells contributed significantly to the TNF-alpha secretion. CONCLUSIONS: The in vitro model we used, demonstrates that IL-4, but mostly IL-10, efficiently suppresses TNF-alpha secretion in LPMNC from CD patients, with a dose-response curve similar to results obtained in vivo. Resistance at high rhIL-10 concentrations was associated with a change in the phenotype of TNF-alpha-secreting cells.

Reliability of antitransglutaminase antibodies as predictors of gluten-free diet compliance in adult celiac disease.

OBJECTIVE: Strict lifelong compliance to a gluten-free diet (GFD) minimizes the long-term risk of mortality, especially from lymphoma, in adult celiac disease (CD). Although serum IgA antitransglutaminase (IgA-tTG-ab), like antiendomysium (IgA-EMA) antibodies, are sensitive and specific screening tests for untreated CD, their reliability as predictors of strict compliance to and dietary transgressions from a GFD is not precisely known. We aimed to address this question in consecutively treated adult celiacs. METHODS: In a cross-sectional study, 95 non-IgA deficient adult (median age: 41 yr) celiacs on a GFD for at least 1 yr (median: 6 yr) were subjected to 1) a dietician-administered inquiry to pinpoint and quantify the number and levels of transgressions (classified as moderate or large, using as a cutoff value the median gluten amount ingested in the overall noncompliant patients of the series) over the previous 2 months, 2) a search for IgA-tTG-ab and -EMA, and 3) perendoscopic duodenal biopsies. The ability of both antibodies to discriminate celiacs with and without detected transgressions was described using receiver operating characteristic curves and quantified as to sensitivity and specificity, according to the level of transgressions. RESULTS: Forty (42%) patients strictly adhered to a GFD, 55 (58%) had committed transgressions, classified as moderate (< or = 18 g of gluten/2 months; median number 6) in 27 and large (>18 g; median number 69) in 28. IgA-tTG-ab and -EMA specificity (proportion of correct recognition of strictly compliant celiacs) was 0.97 and 0.98, respectively, and sensitivity (proportion of correct recognition of overall, moderate, and large levels of transgressions) was 0.52, 0.31, and 0.77, and 0.62, 0.37, and 0.86, respectively. IgA-tTG-ab and -EMA titers were correlated (p < 0.001) to transgression levels (r = 0.560 and R = 0.631, respectively) and one to another (p < 0.001) in the whole patient population (r = 0.834, N = 84) as in the noncompliant (r = 0.915, N = 48) group. Specificity and sensitivity of IgA-tTG-ab and IgA-EMA for recognition of total villous atrophy in patients under a GFD were 0.90 and 0.91, and 0.60 and 0.73, respectively. CONCLUSIONS: In adult CD patients on a GFD, IgA-tTG-ab are poor predictors of dietary transgressions. Their negativity is a falsely secure marker of strict diet compliance.

Anti-CTLA-4 treatment induces IL-10-producing ICOS+ regulatory T cells displaying IDO-dependent anti-inflammatory properties in a mouse model of colitis.

BACKGROUND AND AIMS: Cytotoxic T lymphocyte-associated antigen 4 (CTLA-4) has been shown to act as a negative regulator of T cell function and has been implicated in the regulation of T helper 1 (Th1)/Th2 development and the function of regulatory T cells. Tests were carried out to determine whether anti-CTLA-4 treatment would alter the polarisation of naive T cells in vivo. METHODS: Mice were treated with anti-CTLA-4 monoclonal antibody (mAb) (UC10-4F10) at the time of immunisation or colonic instillation of trinitrobenzene sulfonic acid (TNBS). The cytokines produced by lymph node cells after in vitro antigenic stimulation and the role of indoleamine 2,3 dioxygenase (IDO) and of interleukin-10 (IL-10) were tested, and the survival of mice was monitored. RESULTS: Injection of anti-CTLA-4 mAb in mice during priming induced the development of adaptive CD4(+) regulatory T cells which expressed high levels of ICOS (inducible co-stimulator), secreted IL-4 and IL-10. This treatment inhibited Th1 memory responses in vivo and repressed experimental intestinal inflammation. The anti-CTLA-4-induced amelioration of disease correlated with IDO expression and infiltration of ICOS(high) Foxp3(+) T cells in the intestine, suggesting that anti-CTLA-4 acted indirectly through the development of regulatory T cells producing IL-10 and inducing IDO. CONCLUSIONS: These observations emphasise the synergy between IL-10 and IDO as anti-inflammatory agents and highlight anti-CTLA-4 treatment as a potential novel immunotherapeutic approach for inducing adaptive regulatory T cells.

Spontaneous secretion of interferon gamma and interleukin 4 by human intraepithelial and lamina propria gut lymphocytes.

BACKGROUND: Cytokines secreted by intestinal T lymphocytes probably play a critical role in regulation of the gut associated immune responses. AIMS: To quantify interferon gamma (IFN-gamma) and interleukin 4 (IL-4) secreting cells (SC) among human intraepithelial (IEL) and lamina propria (LPL) lymphocytes from the duodenum and right colon in non-pathological situations and in the absence of in vitro stimulation. PATIENTS: Duodenal and right colonic biopsy specimens were obtained from patients with no inflammation of the intestinal mucosa. METHODS: Intraepithelial and lamina propria cell suspensions were assayed for numbers of cells spontaneously secreting IFN-gamma and IL-4 by a two site reverse enzyme linked immunospot technique (ELISPOT). RESULTS: The relatively high proportion of duodenal lymphocytes spontaneously secreting IFN-gamma (IEL 3.6%; LPL 1.9%) and IL-4 (IEL 1.3%; LPL 0.7%) contrasted with the very low numbers of spontaneously IFN-gamma SC and the absence of spontaneously IL-4 SC among peripheral blood mononuclear cells. In the basal state, both IFN-gamma and IL-4 were mainly produced by CD4+ cells. Within the colon, only 0.2% of IEL and LPL secreted IFN-gamma in the basal state, and 0.1% secreted IL-4. CONCLUSIONS: Compared with peripheral lymphocytes substantial proportions of intestinal epithelial and lamina propria lymphocytes spontaneously secrete IFN-gamma and/or IL-4. These cytokines are probably involved in the normal homoeostasis of the human intestinal mucosa. Disturbances in their secretion could play a role in the pathogenesis of gastrointestinal diseases.

Role of mast cells in inflammatory bowel disease and inflammation-associated colorectal neoplasia in IL-10-deficient mice.

BACKGROUND: Inflammatory bowel disease (IBD) is hypothesized to result from stimulation of immune responses against resident intestinal bacteria within a genetically susceptible host. Mast cells may play a critical role in IBD pathogenesis, since they are typically located just beneath the intestinal mucosal barrier and can be activated by bacterial antigens. METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS: This study investigated effects of mast cells on inflammation and associated neoplasia in IBD-susceptible interleukin (IL)-10-deficient mice with and without mast cells. IL-10-deficient mast cells produced more pro-inflammatory cytokines in vitro both constitutively and when triggered, compared with wild type mast cells. However despite this enhanced in vitro response, mast cell-sufficient Il10(-/-) mice actually had decreased cecal expression of tumor necrosis factor (TNF) and interferon (IFN)-gamma mRNA, suggesting that mast cells regulate inflammation in vivo. Mast cell deficiency predisposed Il10(-/-) mice to the development of spontaneous colitis and resulted in increased intestinal permeability in vivo that preceded the development of colon inflammation. However, mast cell deficiency did not affect the severity of IBD triggered by non-steroidal anti-inflammatory agents (NSAID) exposure or helicobacter infection that also affect intestinal permeability. CONCLUSIONS/SIGNIFICANCE: Mast cells thus appear to have a primarily protective role within the colonic microenvironment by enhancing the efficacy of the mucosal barrier. In addition, although mast cells were previously implicated in progression of sporadic colon cancers, mast cells did not affect the incidence or severity of colonic neoplasia in this inflammation-associated model.

Characterization of basal pseudopod-like processes in ileal and colonic PYY cells.

The peptide tyrosine tyrosine (PYY) is produced and secreted from L cells of the gastrointestinal mucosa. To study the anatomy and function of PYY-secreting L cells, we developed a transgenic PYY-green fluorescent protein mouse model. PYY-containing cells exhibited green fluorescence under UV light and were immunoreactive to antibodies against PYY and GLP-1 (glucagon-like peptide-1, an incretin hormone also secreted by L cells). PYY-GFP cells from 15 μm thick sections were imaged using confocal laser scanning microscopy and three-dimensionally (3D) reconstructed. Results revealed unique details of the anatomical differences between ileal and colonic PYY-GFP cells. In ileal villi, the apical portion of PYY cells makes minimal contact with the lumen of the gut. Long pseudopod-like basal processes extend from these cells and form an interface between the mucosal epithelium and the lamina propria. Some basal processes are up to 50 μm in length. Multiple processes can be seen protruding from one cell and these often have a terminus resembling a synapse that appears to interact with neighboring cells. In colonic crypts, PYY-GFP cells adopt a spindle-like shape and weave in between epithelial cells, while maintaining contact with the lumen and lamina propria. In both tissues, cytoplasmic granules containing the hormones PYY and GLP-1 are confined to the base of the cell, often filling the basal process. The anatomical arrangement of these structures suggests a dual function as a dock for receptors to survey absorbed nutrients and as a launching platform for hormone secretion in a paracrine fashion.