IL-33 attenuates the development of experimental autoimmune uveitis

Interleukin (IL)-33 is associated with several important immune-mediated disorders. However, its role in uveitis, an important eye inflammatory disease, is unknown. Here we investigated the function of IL-33 in the development of experimental autoimmune uveitis (EAU). IL-33 and IL-33 receptor (ST2) were expressed in murine retinal pigment epithelial (RPE) cells in culture, and IL-33 increased the expression of Il33 and Mcp1 mRNA in RPE cells. In situ, IL-33 was highly expressed in the inner nuclear cells of the retina of naïve mice, and its expression was elevated in EAU mice. ST2-deficient mice developed exacerbated EAU compared with WT mice, and administration of IL-33 to WT mice significantly reduced EAU severity. The attenuated EAU in IL-33-treated mice was accompanied by decreased frequency of IFN-γ(+) and IL-17(+) CD4(+) T cells and reduced IFN-γ and IL-17 production but with increased frequency of IL-5(+) and IL-4(+) CD4 T cells and IL-5 production in the draining lymph node and spleen. Macrophages from the IL-33-treated mice show a significantly higher polarization towards an alternatively-activated macrophage (M2) phenotype. Our results therefore demonstrate that the endogenous IL-33/ST2 pathway plays an important role in EAU, and suggest that IL-33 represents a potential option for treatment of uveitis.

Interferon regulatory factor (IRF) 3 is critical for the development of experimental autoimmune encephalomyelitis.

BACKGROUND: Experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) is an animal model of autoimmune inflammatory demyelination that is mediated by Th1 and Th17 cells. The transcription factor interferon regulatory factor 3 (IRF3) is activated by pathogen recognition receptors and induces interferon-beta production.

METHODS: To determine the role of IRF3 in autoimmune inflammation, we immunised wild-type (WT) and irf3-/- mice to induce EAE. Splenocytes from WT and irf3-/- mice were also activated in vitro in Th17-polarising conditions.

RESULTS: Clinical signs of disease were significantly lower in mice lacking IRF3, with reduced Th1 and Th17 cells in the central nervous system. Peripheral T-cell responses were also diminished, including impaired proliferation and Th17 development in irf3-/- mice. Myelin-reactive CD4+ cells lacking IRF3 completely failed to transfer EAE in Th17-polarised models as did WT cells transferred into irf3-/- recipients. Furthermore, IRF3 deficiency in non-CD4+ cells conferred impairment of Th17 development in antigen-activated cultures.

CONCLUSION: These data show that IRF3 plays a crucial role in development of Th17 responses and EAE and warrants investigation in human multiple sclerosis.

Experimental Autoimmune Uveoretinitis (EAU)-Related Tissue Damage and Angiogenesis Is Reduced in CCL2−/−CX3CR1gfp/gfp Mice

Purpose: To investigate the roles of the CCL2-CCR2 and CX3CL1-CX3CR1 pathways in experimental autoimmune uveoretinitis (EAU)-mediated retinal tissue damage and angiogenesis.

Methods: The C57BL/6J wild-type (WT) and CCL2−/−CX3CR1gfp/gfp (double knockout [DKO]) mice were immunized with IRBP1-20. Retinal inflammation and tissue damage were evaluated clinically and histologically at different days postimmunization (p.i.). Retinal neovascular membranes were evaluated by confocal microscopy of retinal flat mounts, and immune cell infiltration by flow cytometry.

Results: At day 25 p.i., DKO mice had lower clinical and histological scores and fewer CD45highCD11b+ infiltrating cells compared with WT mice. The F4/80+macrophages constitute 40% and 21% and CD11b+Gr-1+Ly6G+ neutrophils constitute 10% and 22% of retinal infiltrating cells in WT and DKO mice, respectively. At the late stages of EAU (day 60–90 p.i.), DKO and WT mice had similar levels of inflammatory score. However, less structural damage and reduced angiogenesis were detected in DKO mice. Neutrophils were rarely detected in the inflamed retina in both WT and DKO mice. Macrophages and myeloid-derived suppressor cells (MDSCs) accounted for 8% and 3% in DKO EAU retina, and 19% and 10% in WT EAU retina; 71% of infiltrating cells were T/B-lymphocytes in DKO EAU retina and 50% in WT EAU retina.

Conclusions: Experimental autoimmune uveoretinitis–mediated retinal tissue damage and angiogenesis is reduced in CCL2−/−CX3CR1gfp/gfp mice. Retinal inflammation is dominated by neutrophils at the acute stage and lymphocytes at the chronic stage in these mice. Our results suggest that CCR2+ and CX3CR1+monocytes are both involved in tissue damage and angiogenesis in EAU.

Towards the therapeutic use of regulatory T cells for the treatment of human autoimmune diseases

Tese de doutoramento, Medicina (Imunologia Clínica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Medicina, 2016

Regulation of autoimmune neuroinflammation by stress-responsive genes

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Biology

Direct angiotensin type 2 receptor (AT2R) stimulation attenuates T-cell and microglia activation and prevents demyelination in experimental autoimmune encephalomyelitis in mice.

In the present study, we evaluated stimulation of the angiotensin type 2 receptor (AT2R) by the selective non-peptide agonist Compound 21 (C21) as a novel therapeutic concept for the treatment of multiple sclerosis using the model of experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) in mice. C57BL-6 mice were immunized with myelin-oligodendrocyte peptide and treated for 4 weeks with C21 (0.3 mg/kg/day i.p.). Potential effects on myelination, microglia and T-cell composition were estimated by immunostaining and FACS analyses of lumbar spinal cords. The in vivo study was complemented by experiments in aggregating brain cell cultures and microglia in vitro. In the EAE model, treatment with C21 ameliorated microglia activation and decreased the number of total T-cells and CD4+ T-cells in the spinal cord. Fluorescent myelin staining of spinal cords further revealed a significant reduction in EAE-induced demyelinated areas in lumbar spinal cord tissue after AT2R stimulation. C21-treated mice had a significantly better neurological score than vehicle-treated controls. In aggregating brain cell cultures challenged with lipopolysaccharide (LPS) plus interferon-γ (IFNγ), AT2R stimulation prevented demyelination, accelerated re-myelination and reduced the number of microglia. Cytokine synthesis and nitric oxide production by microglia in vitro were significantly reduced after C21 treatment. These results suggest that AT2R stimulation protects the myelin sheaths in autoimmune central nervous system inflammation by inhibiting the T-cell response and microglia activation. Our findings identify the AT2R as a potential new pharmacological target for demyelinating diseases such as multiple sclerosis.

Pathogenèse de l’hépatite autoimmune : influence des gènes, du sexe, de l’âge et de l’environnement

L’hépatite autoimmune (HAI) résulte d’une perte de tolérance du système immunitaire envers des antigènes de l’hépatocyte. Elle peut se présenter sous forme d’hépatite aiguë, parfois fulminante, ou comme une maladie chronique menant progressivement à une cirrhose hépatique. En absence de traitement, cette maladie est fatale. La pathogenèse de l’HAI et les mécanismes responsables de sa progression restent inconnus à ce jour. L’objectif global de ce projet est d’examiner les facteurs prédisposants et les mécanismes immunologiques responsables de l’apparition et de la progression de l’HAI. Pour permettre l’étude de la pathogenèse de l’HAI, nous avons développé un modèle murin expérimental d’hépatite autoimmune de type 2. Celui-ci est basé sur la xénoimmunisation de souris C57BL/6 avec les deux antigènes ciblés dans l’HAI de type 2 chez l’homme (CYP2D6 et FTCD). Par mimétisme moléculaire, le système immunitaire de ces souris réagit contre les protéines murines homologues et une HAI s’ensuit. Ce modèle expérimental présente la plupart des caractéristiques histologiques, biochimiques et sérologiques d’une HAI de type 2. Les souris développent une inflammation autoimmune chronique avec présence d’hépatite d’interface et d’infiltrations intralobulaires, un infiltrat composé majoritairement de lymphocytes T CD4+ mais aussi de lymphocytes T CD8+ et B, d’une élévation des ALT sériques, des niveaux d’immunoglobulines G circulantes augmentés ainsi que d’autoanticorps anti-LKM1 et anti-LC1. L’étude de l’influence du bagage génétique a permis de définir l’importance relative des gènes du CMH et des gènes non-CMH sur le développement d’une HAI. Les gènes du locus CMH sont essentiels mais insuffisants pour mener au développement d’une HAI et donc, la susceptibilité génétique à l’HAI est comme chez l’homme, multigénique. Les patients atteints d’HAI de type 2 sont généralement des jeunes filles. L’étude des influences de l’âge et du sexe dans ce modèle a permis de montrer que les souris femelles avant et au début de leur maturité sexuelle sont plus susceptibles au développement d’une HAI de type 2. De plus, les femelles ont un nombre réduit de lymphocytes T régulateurs, ce qui leur confère une susceptibilité accrue comparé aux mâles. L’ensemble de ces travaux nous a conduits à proposer un mécanisme où le développement d’une HAI chez les femelles d’un âge particulier résulterait de l’activation de cellules T CD4+ autoréactives ayant échappé aux mécanismes de tolérance centrale, via un mécanisme de mimétisme moléculaire avec un antigène exogène. En présence d’une tolérance périphérique réduite due à un faible nombre de cellules T régulatrices, les cellules T autoréactives proliféreraient et activeraient des cellules B autoréactives entraînant la sécrétion d’autoanticorps. L’activation subséquente de cellules T CD8+ cytotoxiques spécifiques amènerait la lyse des hépatocytes et la relâche d’autoantigènes permettant la perpétuation de l’autoimmunité.

Développement d’immunothérapies spécifiques pour le traitement de l’hépatite autoimmune de type 2 chez un modèle murin

L’hépatite autoimmune (HAI) est une maladie grave affectant le foie et présentant un haut taux de mortalité lorsque non traitée. Les traitements disponibles sont efficaces, mais de graves effets secondaires leur sont associés. Ces effets secondaires sont généralement le résultat d'une forte immunosuppression et d’autres sont spécifiques à chaque médicament. Aucune immunothérapie spécifique n’est présentement disponible pour le traitement de l’HAI. Récemment, un modèle murin d’HAI a été développé dans notre laboratoire par xénoimmunisation des souris C57BL/6 avec les antigènes humains de l'HAI de type 2. Ce modèle présente la plupart des caractéristiques biochimiques et cliniques retrouvées chez les patients atteints d'HAI de type 2. Dans cette étude, nous avons évaluée l’efficacité de deux types de traitement pour l’HAI de type 2 à l’aide de notre modèle murin. Dans un premier temps, l’anticorps anti-CD3ε a été étudié en prophylaxie et en traitement. Nous avons montré qu’une posologie de 5µg d’anti-CD3 i.v. par jour pendant 5 jours consécutifs induit une rémission chez les souris avec HAI de type 2 établie (traitement). Cette rémission est caractérisée par une normalisation des niveaux d’alanine aminotransférase et une diminution significative de l’inflammation hépatique. Cette rémission semble être associée à une déplétion partielle et transitoire des lymphocytes T CD3+ dans la périphérie et une augmentation des lymphocytes T régulateurs CD4+, CD25+ et Foxp3+ dans le foie. La même posologie lorsqu’elle est appliquée en prophylaxie n’a pas réussi à prévenir l’apparition de l’HAI de type 2. La deuxième voie de traitement consiste en l’administration par voie intranasale d’un forte dose de formiminotransférase cyclodésaminase murin (mFTCD), un autoantigène reconnu dans l’HAI de type 2. Une administration en prophylaxie par voie intranasale de 100µg de mFTCD par jour durant 3 jours consécutifs arrive à prévenir l’HAI de type 2 en diminuant l’inflammation hépatique au bout de deux semaines post-traitement.

Function of the immunoregulatory CD4-CD8- T cells in the context of autoimmune diabetes

La tolérance immunitaire dépend de la distinction entre le soi et le non soi par le système immunitaire. Un bris dans la tolérance immunitaire mène à l'auto-immunité, qui peut provoquer la destruction des organes, des glandes, des articulations ou du système nerveux central. Le diabète auto-immun, également connu sous le nom diabète juvénile et diabète de type 1, résulte d'une attaque auto-immune sur les cellules β pancréatiques sécrétrices d’insuline, localisées au niveau des îlots de Langerhans du pancréas. Bien que le diabète auto-immun soit traitable par une combinaison d’injections quotidiennes d’insuline d’origine exogène, de régime et d'exercices, beaucoup de complications chroniques peuvent se manifester chez les patients, y compris, mais non limitées à, la cécité, les maladies cardiovasculaires, l’insuffisance rénale et l'amputation. En raison des nombreuses complications liées au diabète auto-immun à long terme, la recherche continue afin de mieux comprendre tous les facteurs impliqués dans la progression de la maladie dans le but de développer de nouvelles thérapies qui empêcheront, renverseront et/ou traiteront cette maladie. Un rôle primordial dans la génération et l'entretien de la tolérance immunitaire a été attribué au nombre et à la fonction des sous-populations de cellules régulatrices. Une de ces populations est constituée de cellules T CD4-CD8- (double négatives, DN), qui ont été étudiées chez la souris et l'humain pour leur contribution à la tolérance périphérique, à la prévention des maladies et pour leur potentiel associé à la thérapie cellulaire. En effet, les cellules de T DN sont d'intérêt thérapeutique parce qu'elles montrent un potentiel immunorégulateur antigène-spécifique dans divers cadres expérimentaux, y compris la prévention du diabète auto-immun. D’ailleurs, en utilisant un système transgénique, nous avons démontré que les souris prédisposées au diabète auto-immun présentent peu de cellules T DN, et que ce phénotype contribue à la susceptibilité au diabète auto-immun. En outre, un transfert des cellules T DN est suffisant pour empêcher la progression vers le diabète chez les souris prédisposées au diabète auto-immun. Ces résultats suggèrent que les cellules T DN puissent présenter un intérêt thérapeutique pour les patients diabétiques. Cependant, nous devons d'abord valider ces résultats en utilisant un modèle non-transgénique, qui est plus physiologiquement comparable à l'humain. L'objectif principal de cette thèse est de définir la fonction immunorégulatrice des cellules T DN, ainsi que le potentiel thérapeutique de celles-ci dans la prévention du diabète auto-immun chez un modèle non-transgénique. Dans cette thèse, on démontre que les souris résistantes au diabète auto-immun présentent une proportion et nombre absolu plus élevés de cellules T DN non-transgéniques, lorsque comparées aux souris susceptibles. Cela confirme une association entre le faible nombre de cellules T DN et la susceptibilité à la maladie. On observe que les cellules T DN éliminent les cellules B activées in vitro par une voie dépendante de la voie perforine et granzyme, où la fonction des cellules T DN est équivalente entre les souris résistantes et prédisposées au diabète auto-immun. Ces résultats confirment que l'association au diabète auto-immun est due à une insuffisance en terme du nombre de cellules T DN, plutôt qu’à une déficience fonctionnelle. On démontre que les cellules T DN non-transgéniques éliminent des cellules B chargées avec des antigènes d'îlots, mais pas des cellules B chargées avec un antigène non reconnu, in vitro. Par ailleurs, on établit que le transfert des cellules T DN activées peut empêcher le développement du diabète auto-immun dans un modèle de souris non-transgénique. De plus, nous observons que les cellules T DN migrent aux îlots pancréatiques, et subissent une activation et une prolifération préférentielles au niveau des ganglions pancréatiques. D'ailleurs, le transfert des cellules T DN entraîne une diminution d'auto-anticorps spécifiques de l'insuline et de cellules B de centres germinatifs directement dans les îlots, ce qui corrèle avec les résultats décrits ci-dessus. Les résultats présentés dans cette thèse permettent de démontrer la fonction des cellules T DN in vitro et in vivo, ainsi que leur potentiel lié à la thérapie cellulaire pour le diabète auto-immun.

The Autoimmune Tautology: From Polyautoimmunity and Familial Autoimmunity to the Autoimmune Genes

Autoimmune diseases (ADs) are chronic conditions initiated by the loss of immunological tolerance to self-antigens and represent a heterogeneous group of disorders that afflict specific target organs ormultiple organ systems [1]. The chronic nature of these diseases places a significant burden on the utilization of medical care, direct and indirect economic costs, and quality of life. The fact that ADs share several clinical signs and symptoms (i.e., subphenotypes), physiopathological mechanisms, and genetic factors has been called autoimmune tautology and indicates that they have common mechanisms

Shared HLA Class II in Six Autoimmune Diseases in Latin America: A Meta-Analysis

The prevalence and genetic susceptibility of autoimmune diseases (ADs) may vary depending on latitudinal gradient and ethnicity. The aims of this study were to identify common human leukocyte antigen (HLA) class II alleles that contribute to susceptibility to six ADs in Latin Americans through a meta-analysis and to review additional clinical, immunological, and genetic characteristics of those ADs sharing HLA alleles. DRB1∗03:01 (OR: 4.04; 95%CI: 1.41–11.53) was found to be a risk factor for systemic lupus erythematosus (SLE), Sjogren’s syndrome (SS), and type 1 diabetes mellitus (T1D). DRB1 ¨ ∗04:05 (OR: 4.64; 95%CI: 2.14–10.05) influences autoimmune hepatitis (AIH), rheumatoid arthritis (RA), and T1D; DRB1∗04:01 (OR: 3.86; 95%CI: 2.32–6.42) is a susceptibility factor for RA and T1D. Opposite associations were found between multiple sclerosis (MS) and T1D. DQB1∗06:02 and DRB1∗15 alleles were risk factors for MS but protective factors for T1D. Likewise, DQB1∗06:03 allele was a risk factor for AIH but a protective one for T1D. Several common autoantibodies and clinical associations as well as additional shared genes have been reported in these ADs, which are reviewed herein. These results indicate that in Latin Americans ADs share major loci and immune characteristics.