Effector functions of heparin-binding hemagglutinin-specific CD8+ T lymphocytes in latent human tuberculosis.

BACKGROUND: Most individuals infected with Mycobacterium tuberculosis do not develop tuberculosis (TB) and can be regarded as being protected by an appropriate immune response to the infection. The characterization of the immune responses of individuals with latent TB may thus be helpful in the definition of correlates of protection and the development of new vaccine strategies. The highly protective antigen heparin-binding hemagglutinin (HBHA) induces strong interferon (IFN)- gamma responses during latent, but not active, TB. Because of the recently recognized importance of CD8(+) T lymphocytes in anti-TB immunity, we characterized the CD8(+) T lymphocyte responses to HBHA in subjects with latent TB. RESULTS: HBHA-specific CD8(+) T lymphocytes expressed memory cell markers and synthesized HBHA-specific IFN- gamma .They also restricted mycobacterial growth and expressed cytotoxicity by a granule-dependent mechanism. This activity was associated with the intracellular expression of HBHA-induced perforin. Surprisingly, the perforin-producing CD8(+) T lymphocytes were distinct from the IFN- gamma -producing CD8(+) T lymphocytes. CONCLUSION: During latent TB, the HBHA-specific CD8(+) T lymphocyte population expresses all 3 effector functions associated with CD8(+) T lymphocyte-mediated protective immune mechanisms, which supports the notion that HBHA may be protective in humans and suggests that markers of HBHA-specific CD8(+) T lymphocyte responses may be useful in the monitoring of protection.

Helicobacter pylori modulation of gastric and duodenal mucosal T cell cytokine secretions in children compared with adults.

BACKGROUND: In contrast to adults, ulcers are un-common in Helicobacter pylori-infected children. Since immunological determinants influence the outcome of H. pylori infection, we have investigated mucosal T cell responses in H. pylori-infected children and compared them with those of adults and negative controls. MATERIAL AND METHODS: Mucosal biopsies were obtained from 43 patients undergoing an upper GI endoscopy for dyspeptic symptoms. The concentrations of released cytokines and the density of CD3+, CD25+ and CD69+cells were evaluated by flow cytometry, and the numbers of cytokine-secreting cells were measured by ELISPOT. RESULTS: The numbers of isolated antral CD3+ lymphocytes were only significantly raised in infected adults compared with noninfected controls (p < 0.05), whereas the proportion of CD3+ cells expressing activation markers (CD25 or CD69) remained low. In the stomach, IFN-gamma concentrations increased in infected children and infected adults compared with controls (p < 0.05), but IFN-gamma concentrations were tenfold lower in children than in adults (p < 0.01). IL-2, IL-4, IL-10 and TNF-alpha concentrations were similar in infected and in uninfected children and adults. In contrast, in the duodenum, IFN-gamma, as well as IL-4 and IL-10 concentrations were only increased in infected children compared with controls (p < 0.05). The concentrations of these cytokines were similar in both groups of adults who, however, like children, displayed a higher number of duodenal IL-4-secreting cells compared to controls (p < 0.05). CONCLUSION: These results suggest that IFN-gamma secretion in the stomach of H. pylori-infected patients is lower in children than in adults. This could protect children from development of severe gastro-duodenal diseases such as ulcer disease. In addition, infected patients are characterised by a dysregulation of the mucosal cytokine secretion at distance from the infection site.

Constitutive activation of Wnt signaling favors generation of memory CD8 T cells.

T cell factor-1 (TCF-1) and lymphoid enhancer-binding factor 1, the effector transcription factors of the canonical Wnt pathway, are known to be critical for normal thymocyte development. However, it is largely unknown if it has a role in regulating mature T cell activation and T cell-mediated immune responses. In this study, we demonstrate that, like IL-7Ralpha and CD62L, TCF-1 and lymphoid enhancer-binding factor 1 exhibit dynamic expression changes during T cell responses, being highly expressed in naive T cells, downregulated in effector T cells, and upregulated again in memory T cells. Enforced expression of a p45 TCF-1 isoform limited the expansion of Ag-specific CD8 T cells in response to Listeria monocytogenes infection. However, when the p45 transgene was coupled with ectopic expression of stabilized beta-catenin, more Ag-specific memory CD8 T cells were generated, with enhanced ability to produce IL-2. Moreover, these memory CD8 T cells expanded to a larger number of secondary effectors and cleared bacteria faster when the immunized mice were rechallenged with virulent L. monocytogenes. Furthermore, in response to vaccinia virus or lymphocytic choriomeningitis virus infection, more Ag-specific memory CD8 T cells were generated in the presence of p45 and stabilized beta-catenin transgenes. Although activated Wnt signaling also resulted in larger numbers of Ag-specific memory CD4 T cells, their functional attributes and expansion after the secondary infection were not improved. Thus, constitutive activation of the canonical Wnt pathway favors memory CD8 T cell formation during initial immunization, resulting in enhanced immunity upon second encounter with the same pathogen.

Effect of Temperature Variation on Sister Chromatid Exchange Frequency in Cultured Human Lymphocytes

The effect of temperature variation on sister chromatid exchange (SCE) frequencies in human lymphocytes was studied. An increase as well as decrease in incubation temperature of cells leads to a higher frequency of sister chromatid exchanges than in cultures grown at 37°C. In addition, it was observed that mitotic: index and cell cycle duration were affected by low temperature.

Recognition of nonstructural protein-peptides by cytotoxic t-lymphocytes raised against japanese encephalitis-virus

We have previously reported that Lyt(2+) cytotoxic T lymphocytes (CTL) can be raised against Japanese encephalitis virus (JEV) in BALB/c mice. In order to confirm the presence of H-2K(d)-restricted CTL and to examine their cross-recognition of West Wile virus (WNV), we tested the capacity of anti-JEV CTL to lyse uninfected syngeneic target cells that were pulsed with synthetic peptides. The sequence of the synthetic peptides was predicted based upon the H-2K(d) binding consensus motif. We show here that preincubation of uninfected syngeneic targets (P388D1) with JEV NS1- and NS3-derived peptides [NS1 (891-899) and NS3 (1804-1812)], but not with JEV NS5-derived peptide [NS5 (3370-3378)], partially sensitized them for lysis by polyclonal anti-JEV CTL. These results indicate the CTL recognition of NS1- and NS3-derived peptides of JEV.

Surface cathepsin B protects cytotoxic lymphocytes from self-destruction after degranulation.

The granule exocytosis cytotoxicity pathway is the major molecular mechanism for cytotoxic T lymphocyte (CTL) and natural killer (NK) cytotoxicity, but the question of how these cytotoxic lymphocytes avoid self-destruction after secreting perforin has remained unresolved. We show that CTL and NK cells die within a few hours if they are triggered to degranulate in the presence of nontoxic thiol cathepsin protease inhibitors. The potent activity of the impermeant, highly cathepsin B-specific membrane inhibitors CA074 and NS-196 strongly implicates extracellular cathepsin B. CTL suicide in the presence of cathepsin inhibitors requires the granule exocytosis cytotoxicity pathway, as it is normal with CTLs from gld mice, but does not occur in CTLs from perforin knockout mice. Flow cytometry shows that CTLs express low to undetectable levels of cathepsin B on their surface before degranulation, with a substantial rapid increase after T cell receptor triggering. Surface cathepsin B eluted from live CTL after degranulation by calcium chelation is the single chain processed form of active cathepsin B. Degranulated CTLs are surface biotinylated by the cathepsin B-specific affinity reagent NS-196, which exclusively labels immunoreactive cathepsin B. These experiments support a model in which granule-derived surface cathepsin B provides self-protection for degranulating cytotoxic lymphocytes.

Cytotoxic T lymphocytes raised against Japanese encephalitis virus: effector cell phenotype, target specificity and in vitro virus clearance.

Several H-2 defined cell lines were examined for their ability to support infection and replication of Japanese encephalitis virus (JEV) before their use in in vitro and in vivo stimulation protocols for generating cytotoxic T lymphocytes (CTLs) against JEV. Among II different cell lines tested, two H-2(d) macrophage tumour lines (P388D1, RAW 264.7), an H-2(d) hybridoma (Sp2/0), an H-2K(k)D(d) neuroblastoma (Neuro 2a), and H-2(k) fibroblast cell line (L929) were found to support JEV infection and replication. These cell lines were used to generate anti-JEV CTLs by using in vivo immunization followed by in vitro stimulation of BALB/c mice. We observed that not only syngeneic and allogeneic infected cells but also JEV-infected xenogeneic cells could prime BALB/c mice for the generation of JEV-specific CTLs upon subsequent in vitro stimulation of splenocytes with JEV-infected syngeneic cells. Although infected xenogeneic cells were used for immunization, the anti-JEV effecters that were generated lysed infected syngeneic targets but not JEV-infected xenogeneic or allogeneic target cells in a 5h Cr-51 release assay. These anti-JEV effecters recognized syngeneic target cells infected with West Nile virus to a lesser extent and were shown to be Lyt-2.2(+) T cells. The results of unlabelled cold target competition studies suggested alterations in the cell surface expression of viral antigenic determinants recognized by these CTLs. We further demonstrate that the JEV-specific CTLs generated could virtually block the release of infectious virus particles from infected P388D1 and Neuro 2a cells in vitro.

Protection of adult but not newborn mice against lethal intracerebral challenge with Japanese encephalitis virus by adoptively transferred virus-specific cytotoxic T lymphocytes: Requirement for L3T4(+) T cells

The protective ability of cytotoxic T cells (CTL) raised in vitro against Japanese encephalitis virus (JEV) was examined by adoptive transfer experiments. Adoptive transfer of anti-JEV effecters by intracerebral (i.c.) but not by intraperitoneal (i.p.) or intravenous (i.v.) routes protected adult BALB/c mice against lethal i.c. JEV challenge. In contrast to adult mice, adoptive transfer of anti-JEV effecters into newborn (4-day-old) and suckling (8-14-day-old) mice did not confer protection. However, virus-induced death was delayed in suckling mice compared to newborn mice upon adoptive transfer. The specific reasons for lack of protection in newborn mice are not clear but virus load was found to be higher in newborn mice brains compared to those of adults and virus clearance was observed only in adult mice brains but not in newborn mice brains upon adoptive transfer. Specific depletion of Lyt 2.2(+), L3T4(+) or Thy-1(+) T cell populations before adoptive transfer abrogated the protective ability of transferred effecters. However, when Lyt 2.2(+) cell-depleted and L3T4(+) cell-depleted effecters were mixed and transferred into adult mice the protective activity was retained, demonstrating that both Lyt 2.2(+) and L3T4(+) T cells are necessary to confer protection. Although the presence of L3T4(+) T cells in adoptively transferred effector populations enhanced virus-specific serum neutralizing antibodies, the presence of neutralizing antibodies alone without Lyt 2.2(+) cells was not sufficient to confer protection.

Étude du rôle des lymphocytes T chez les receveurs pédiatriques de greffe de sang de cordon ombilical

La transplantation de sang de cordon ombilical (TSCO) est utilisée pour traiter les enfants atteints de maladies hématologiques en l’absence de donneurs apparentés compatibles. Elle est associée avec des risques plus élevés d’échec de greffe et d’infections opportunistes dans les premiers mois qui suivent la transplantation en comparaison avec une greffe de moelle osseuse. Par contre, la TSCO comporte un risque plus faible de maladie du greffon contre l’hôte et une incidence comparable de rechute de leucémie. Ces quatre complications impliquent directement les lymphocytes T. Dans le but de mieux comprendre le schéma particulier des évènements qui suivent la TSCO et d’améliorer le pronostic des patients, nous avons étudié le potentiel fonctionnel, la persistance et la reconstitution antivirale des lymphocytes T au sein d’un groupe d’enfants transplantés de sang de cordon ombilical (SCO). Étant donné que le SCO contient une majorité de lymphocytes T naïfs, nous avons étudié les lymphocytes T spécifiques au HLA-A2:Melan-A26-35 A27L; seul répertoire naïf et abondant caractérisé chez l’homme. Nous avons observé que les lymphocytes T du SCO se différencient en populations effectrices, s’oligoclonalisent, produisent de l’IFN-γ et lysent spécifiquement leur cible suite à la stimulation. Néanmoins, ces cellules produisent moins d’IFN-γ et sont moins bifonctionnelles que leurs homologues issus du sang périphérique d’adultes. Chez les patients, les lymphocytes T du SCO s’épuisent après la TSCO : ils s’oligoclonalisent dramatiquement, sont principalement en différenciation terminale, et une importante fréquence exprime PD-1 (« programmed death-1 ») dans les 3 à 6 premiers mois post-greffe. Très peu de patients sont capables de développer des réponses antivirales durant cette période et la fréquence de lymphocytes T qui expriment PD-1 semble aussi avoir un impact sur le risque subséquent de faire une rechute de leucémie. La deuxième vague de lymphocytes T émergeant à 6 mois post-TSCO mène à une population fonctionnelle et diversifiée. En conclusion, la fonctionnalité des lymphocytes T présents dans les 3 à 6 premiers mois post-TSCO doit être rétablie pour améliorer les risques d’infections opportunistes et de rechute de leucémie.

Le rôle biologique de l’interaction du CD40L avec l’intégrine α5β1 des lymphocytes T.

Le CD40 ligand (CD40L) est un régulateur important de la réponse immunitaire et un contributeur clé dans les maladies auto-immunes. Nous avons rapporté précédemment que le CD40L se liait à l’intégrine α5β1, toutefois, les conséquences fonctionnelles de cette interaction demeurent inconnues. Les lymphocytes T sont au centre de la pathogénèse des maladies auto-immunes. Ils expriment, lors de celles-ci, des quantités aberrantes d’intégrines β1 faisant en sorte que la liaison CD40L/α5β1 pourrait être d’une haute importance dans les réponses inflammatoires. Dans cette étude, nous avons démontré que la forme soluble du CD40L (sCD40L) se liait aux lymphocytes T primaires ainsi qu’aux cellules Jurkat E6.1 et ce, dépendamment de l’intégrine α5β1. L’interaction du CD40L avec l’α5β1 lymphocytaire a induit l’activation des voies anti-apoptotiques dont les MAPKs (les protéines kinases mitogène activée) et les PI3 kinases (PI3K). La liaison du sCD40L à l’α5β1 n’a pas induit son changement structural ni son adhésion à la FN (fibronectine). Ceci pourrait avoir des conséquences directes sur la survie des cellules T lors de la progression des maladies inflammatoires. Ces résultats soulignent l’impact de l’interaction CD40L/α5β1 sur la fonction biologique des lymphocytes T et ils pourraient expliquer leur survie et leur persistance au niveau des sites d’inflammations durant les maladies auto- immunes.

{\it In vivo\/} induction of cytotoxic T lymphocytes against human immunodeficiency virus type 1 by synthetic viral peptides

Cytotoxic T lymphocytes (CTLs) play an important role in the suppression of initial viremia after acute infection with the human immunodeficiency virus (HIV), the causative agent of acquired immune deficiency syndrome (AIDS). Most HIV-infected individuals attain a high titer of anti-HIV antibodies within weeks of infection; however this antibody-mediated immune response appears not to be protective. In addition, anti-HIV antibodies can be detrimental to the immune response to HIV through enhancement of infection and participating in autoimmune reactions as a result of HIV protein mimicry of self antigens. Thus induction and maintenance of a strong HIV-specific CTL immune response in the absence of anti-HIV antibodies has been proposed to be the most effective means of controlling of HIV infection. Immunization with synthetic peptides representing HIV-specific CTL epitopes provides a way to induce specific CTL responses, while avoiding stimulation of anti-HIV antibody. This dissertation examines the capacity of synthetic peptides from the V3 loop region of the gp120 envelope protein from several different strain of HIV-1 to induce HIV-specific, MHC-restricted CD8$\sp+$ CTL response in vivo in a mouse model. Seven synthetic peptides representative of sequences found throughout North America, Europe, and Central Africa have been shown to prime CTLs in vivo. In the case of the MN strain of HIV-1, a 13 amino acid sequence defining the epitope is most efficient for optimal induction of specific CTL, whereas eight to nine amino acid sequences that could define the epitope were not immunogenic. In addition, synthesis of peptides with specific amino acid substitutions that are important for either MHC binding or T cell receptor recognition resulted in peptides that exhibited increased immunogenicity and induced CTLs that displayed altered specificity. V3 loop peptides from HIV-1 MN, SC, and Z321 induced a CTL population that was broadly cross-reactive against strains of HIV-1 found throughout the world. This research confirms the potential efficacy of using synthetic peptides for in vivo immunization to induce HIV-specific CTL-mediated responses and provides a basis for further research into development of synthetic peptide-based vaccines. ^

Étude du niveau de B Lymphocyte Stimulator (BLyS) et de son impact sur les lymphocytes B en relation avec l’infection et la résistance au virus d’immunodéficience humaine (VIH) chez des travailleuses du sexe au Bénin

L’infection au VIH s’accompagne souvent de dérégulations du compartiment des lymphocytes B qui nuisent à la génération de réponses efficaces. En effet, détectées tôt après l’infection, ces dérégulations perdurent, ne sont pas totalement restaurées par la thérapie, et mènent souvent à des manifestations auto-immunes et lymphomes. Une étude longitudinale de notre groupe, effectuée avec des cellules mononucléées du sang circulant provenant de patients VIH+ avec différents types de progression clinique, a démontré qu’un niveau élevé de BLyS chez des individus VIH+ progresseurs était associé à une dérégulation des fréquences de populations de cellules B avec augmentation de cellules innées de la zone marginale (MZ) présentant des caractéristiques d’immaturité et d’activation. Au contraire, chez des individus VIH+ non-progresseurs avirémiques ou contrôleurs d’élite, les niveaux de BLyS étaient dans la normale et ce sont les fréquences de cellules B MZ plus matures qui étaient diminuées. La résistance au VIH pourrait aussi impliquer le contrôle de BLyS et son impact sur les cellules B. De ce fait, nous avons préalablement recruté une cohorte de travailleuses du sexe (TS) à Cotonou (Bénin) dans laquelle nous avons identifié des femmes qui demeurent séronégatives malgré une exposition soutenue au virus. Nous avons mesuré les niveaux de BLyS dans le sang et dans les lavages cervico-vaginaux (CVL) de TS VIH- et les avons comparés à ceux mesurés chez des TS VIH+ et un groupe contrôle de non-TS VIH- . Nous avons trouvé que les niveaux de BLyS dans le sang et le CVL des TS VIH- étaient inférieurs à ceux des TS VIH+ et des non-TS VIH-. Le niveau d’expression de BLyS à la surface des lymphocytes T, monocytes et cellules dendritiques de TS VIH- était augmenté, mais à un niveau moindre que les TS VIH+. Chez les TS VIH+, les hauts niveaux de BLyS étaient concomitants avec une dérégulation du compartiment B caractérisée par une hyperglobulinémie, une augmentation de la fréquence de populations avec un profil immature/inné et une plus grande proportion de plasmablastes IgG vs IgA. Au contraire, les niveaux inférieurs de BLyS dans le sang des TS VIH- coïncident avec un compartiment B préservé, révélant que les lymphocytes B MZ peuvent être impliqués dans l’immunité naturelle au VIH. Ces résultats démontrent l’importance du contrôle des niveaux de BLyS et du maintien de l’intégrité du compartiment B dans la résistance au VIH.

Étude du niveau de B Lymphocyte Stimulator (BLyS) et de son impact sur les lymphocytes B en relation avec l’infection et la résistance au virus d’immunodéficience humaine (VIH) chez des travailleuses du sexe au Bénin

L’infection au VIH s’accompagne souvent de dérégulations du compartiment des lymphocytes B qui nuisent à la génération de réponses efficaces. En effet, détectées tôt après l’infection, ces dérégulations perdurent, ne sont pas totalement restaurées par la thérapie, et mènent souvent à des manifestations auto-immunes et lymphomes. Une étude longitudinale de notre groupe, effectuée avec des cellules mononucléées du sang circulant provenant de patients VIH+ avec différents types de progression clinique, a démontré qu’un niveau élevé de BLyS chez des individus VIH+ progresseurs était associé à une dérégulation des fréquences de populations de cellules B avec augmentation de cellules innées de la zone marginale (MZ) présentant des caractéristiques d’immaturité et d’activation. Au contraire, chez des individus VIH+ non-progresseurs avirémiques ou contrôleurs d’élite, les niveaux de BLyS étaient dans la normale et ce sont les fréquences de cellules B MZ plus matures qui étaient diminuées. La résistance au VIH pourrait aussi impliquer le contrôle de BLyS et son impact sur les cellules B. De ce fait, nous avons préalablement recruté une cohorte de travailleuses du sexe (TS) à Cotonou (Bénin) dans laquelle nous avons identifié des femmes qui demeurent séronégatives malgré une exposition soutenue au virus. Nous avons mesuré les niveaux de BLyS dans le sang et dans les lavages cervico-vaginaux (CVL) de TS VIH- et les avons comparés à ceux mesurés chez des TS VIH+ et un groupe contrôle de non-TS VIH- . Nous avons trouvé que les niveaux de BLyS dans le sang et le CVL des TS VIH- étaient inférieurs à ceux des TS VIH+ et des non-TS VIH-. Le niveau d’expression de BLyS à la surface des lymphocytes T, monocytes et cellules dendritiques de TS VIH- était augmenté, mais à un niveau moindre que les TS VIH+. Chez les TS VIH+, les hauts niveaux de BLyS étaient concomitants avec une dérégulation du compartiment B caractérisée par une hyperglobulinémie, une augmentation de la fréquence de populations avec un profil immature/inné et une plus grande proportion de plasmablastes IgG vs IgA. Au contraire, les niveaux inférieurs de BLyS dans le sang des TS VIH- coïncident avec un compartiment B préservé, révélant que les lymphocytes B MZ peuvent être impliqués dans l’immunité naturelle au VIH. Ces résultats démontrent l’importance du contrôle des niveaux de BLyS et du maintien de l’intégrité du compartiment B dans la résistance au VIH.