Detection of Leishmania RNA virus in Leishmania parasites.

BACKGROUND: Patients suffering from cutaneous leishmaniasis (CL) caused by New World Leishmania (Viannia) species are at high risk of developing mucosal (ML) or disseminated cutaneous leishmaniasis (DCL). After the formation of a primary skin lesion at the site of the bite by a Leishmania-infected sand fly, the infection can disseminate to form secondary lesions. This metastatic phenotype causes significant morbidity and is often associated with a hyper-inflammatory immune response leading to the destruction of nasopharyngeal tissues in ML, and appearance of nodules or numerous ulcerated skin lesions in DCL. Recently, we connected this aggressive phenotype to the presence of Leishmania RNA virus (LRV) in strains of L. guyanensis, showing that LRV is responsible for elevated parasitaemia, destructive hyper-inflammation and an overall exacerbation of the disease. Further studies of this relationship and the distribution of LRVs in other Leishmania strains and species would benefit from improved methods of viral detection and quantitation, especially ones not dependent on prior knowledge of the viral sequence as LRVs show significant evolutionary divergence. METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS: This study reports various techniques, among which, the use of an anti-dsRNA monoclonal antibody (J2) stands out for its specific and quantitative recognition of dsRNA in a sequence-independent fashion. Applications of J2 include immunofluorescence, ELISA and dot blot: techniques complementing an arsenal of other detection tools, such as nucleic acid purification and quantitative real-time-PCR. We evaluate each method as well as demonstrate a successful LRV detection by the J2 antibody in several parasite strains, a freshly isolated patient sample and lesion biopsies of infected mice. CONCLUSIONS/SIGNIFICANCE: We propose that refinements of these methods could be transferred to the field for use as a diagnostic tool in detecting the presence of LRV, and potentially assessing the LRV-related risk of complications in cutaneous leishmaniasis.

Extensive (8 to 12 cm2) noncircumferential endoscopic mucosal resection for early esophageal cancer.

Background: Endoscopic mucosal resection (EMR) is an appealing method for treating intramucosal esophageal cancer but must comply with the following stringent requirements: proper preoperative staging, complete resection of the lesion, obtaining a resected specimen for histologic analysis of safety margins, and squamous reepithelialization without stricture formation. Methods: A rigid esophagoscope was created to resect up to 12 cm(2) of esophageal mucosa in a single specimen and at a constant depth through the submucosa. Under visual control, the esophageal mucosa is sucked into a transparent window and resected with a thin diathermy wire loop in 10 seconds. After extensive preclinical studies in a sheep model, this article reports our early experience in humans. Results: Twenty-one hemi-circumferential EMRs were performed for 11 dysplastic Barrett's esophagi and 10 early squamous cell carcinomas with no perforation, one hemorrhage controlled by embolization of the left gastric artery, and one incomplete resection. Deep safety margins were clear in 19 of 21 resected specimens (2 patients, unfit for operations, had submucosal invasion of squamous cell carcinoma and adenocarcinoma, respectively). Lateral margins were not clear by definition in 7 circumferential Barrett's esophagi, but were clear in 4 incomplete Barrett's esophagi and 10 early squamous cell carcinomas. Conclusions: Large EMRs of 12 cm(2) can safely be performed at the submucosal level in the esophagus. Although feasible in one session, circumferential EMR in humans is not yet advisable because of the risk of stricture formation during the healing phase. The rate of complications of this series of 21 EMRs in humans is acceptable. (Ann Thorac Surg 2010; 89: S2151-5) (C) 2010 by The Society of Thoracic Surgeons

Cytokines in parasitic diseases: the example of cutaneous leishmaniasis.

The essential role of cytokines in parasitic diseases has been emphasised since the in vivo description of the importance of T helper 1 (Th1) and T helper 2 (Th2) CD4+ T cell responses in resistance and susceptibility to infection with L. major in mice. Th1 cells produced IL-2, IFN-gamma and Lymphotoxin T (LT) and Th2 cells produce IL-4, IL-5 and IL-13. In this model of infection the correlation between on the one hand resistance to infection and the development of a Th1 response and on the other hand susceptibility and Th2 cell development allowed the identification of the mechanisms directing the differentiation of CD4+ T cell precursors towards either Th1 type or Th2 type responses. Cytokines are the crucial inducer of functional CD4+ T cell subset differentiation during infection with L. major. IL-12 and IFN-gamma direct the differentiation of Th1 response and IL-4 of a Th2 response. In susceptible mice, careful analysis of IL-4 production during the first days of infection has shown that the IL-4 produced as a result of a very early burst of IL-4 mRNA expression (16 hours) plays a essential role in the maturation of a Th2 CD4+ T cell response by rendering the CD4+ T cell precursors unresponsive to IL-12. Activation of a restricted population of CD4+ T cells expressing the V beta 4 V alpha 8 TCR heterodimer after recognition of a single antigen, the LACK (Leishmania Activated c Kinase) antigen, resulted in this rapid production of IL-4 required for the subsequent CD4+ T cell differentiation. Thus, tolerization of these cells might contribute a strategy for preventing infection with L. major.

Role of neutrophils in the early shaping of the Leishmania major specific immune response in experimental murine cutaneous Leishmaniasis

The development of a protective immune response to microorganisms involves complex interactions between the host and the pathogen. The murine model of infection with Leishmania major (L. major) allows the study of the factors leading to the development of a protective immune response. Following infection with the protozoan parasite L. major, most strains of mice heal their lesions, while a few fail to control infection, both processes linked to the development of specific T helper subsets. The early events occurring during the first days following parasite inoculation are thought to be critical in the development of the Leishmania-specific immune response. Neutrophils are the first cells arriving massively to the site of infection, and recent evidence points to their role as organizers of the immune response, yet their specific role in this process remains elusive. Through interactions with cells present at the parasite inoculation site, and possibly within the draining lymph nodes, neutrophils could have an impact not only on the recruitment of inflammatory cells but also on the activation of local as well as newly migrated cells that will be crucial in shaping the Leishmania-specific immune response.

Arginase activity - a marker of disease status in patients with visceral leishmaniasis in ethiopia.

The underlying mechanisms resulting in the profound immune suppression characteristic of human visceral leishmaniasis (VL) are not fully understood. Here, we tested the hypothesis that arginase, an enzyme associated with immunosuppression, is higher in patients with VL and contributes to impaired T cell responses. We recruited patients with VL before and after treatment and healthy controls and measured the arginase metabolism in the blood of these individuals. Our results show that arginase activity is significantly higher in the blood of patients with active VL as compared to controls. These high levels of arginase decline considerably once the patients are successfully treated. We identified the phenotype of arginase-expressing cells among PBMCs as neutrophils and show that their frequency was increased in PBMCs of patients before treatment; this coincides with reduced levels of L-arginine in the plasma and decreased expression levels of CD3ζ in T cells.

Granulocyte macrophage colony stimulating factor improves mucosal repair in a mouse model of acute colitis (P278)

Background and Aims: Granulocyte-macrophage colonystimulating factor (GM-CSF), a cytokine modulating the number and function of innate immune cells, has been shown to provide symptomatic benefit in some patients with Crohn's disease (CD). Since, it becomes widely appreciated that a timely and spatially regulated action of innate immune cells is critical for tissue regeneration, we tested whether GM-CSF therapy may favours intestinal mucosal repair in the acute mouse model of dextran sulfate sodium (DSS)-induced colitis. Methods: Mice treated with GM-CSF or saline were exposed for 7 days to DSS to induce colitis. On day 5, 7 and 10, mice were subjected to colonoscopy or sacrificed for evaluation of inflammatory reaction and mucosal healing. Results: GM-CSF therapy prevented body weight loss, diarrhea, dampened inflammatory reactions and ameliorated mucosal damages. Mucosal repair improvement in GM-CSF-treated mice was observed from day 7 on both by colonoscopy (ulceration score 1.2}0.3 (GM-CSF-treated) vs 3.1}0.5 (untreated), p = 0.01) and histological analysis (percentage of reepithelialized ulcers 55%}4% (GM-CSF-treated) vs 18%}13% (untreated), p = 0.01). GM-CSF therapy can still improve the colitis when hematopoietic, but not non-hematopoietic cells, are responsive to GM-CSF, as shown in WT→GM-CSFRKO chimeras. Lastly, we observed that GM-CSF-induced promotion of wound healing is associated with a modification of the cellular composition of DSS-induced colonic inflammatory infiltrate, characterized by the reduction of neutrophil numbers and early accumulation of CD11b+Gr1lo myeloid cells. Conclusion: Our study shows that GM-CSF therapy accelerates the complex program leading to tissue repair during acute colitis and suggests that GM-CSF promotion of mucosal repair might contribute to the symptomatic benefits of GM-CSF therapy observed in some CD patients.

From pathogen defence to food allergy; The multiple facets of the mucosal immune system

Résumé destiné à un large public Le système immunitaire associé aux muqueuses gastro-intestinales doit être capable de protéger notre organisme contre l'invasion de pathogènes. Parallèlement, il doit identifier en Cant que tels, des composés inoffensifs comme la nourriture ou les milliards de bactéries qui résident dans notre intestin. Le travail présenté ici aborde ces deux aspects essentiels au bon fonctionnement de notre muqueuse intestinale. Dans une première partie, la protéine nommée pièce sécrétoire a été étudiée pour ses propriétés protectrices contre le pathogène viral rotavirus. Le rôle de la pièce sécrétoire est de transporter les anticorps que nous produisons vers la surface des muqueuses. En dehors de cette fonction bien connue, il se peut que cette protéine soit également capable de protéger notre organisme contre certains virus. L'hypothèse de travail était donc que la pièce sécrétoire se lie directement au virus, l'empêchant ainsi d'infecter des cellules épithéliales de l'intestin. En utilisant différentes techniques biochimiques, cette hypothèse s'est révélée fausse car aucune interaction entre la pièce sécrétoire et le virus n'a pu être observée, et logiquement, aucune protection n'a pu prendre place. En revanche, la pièce sécrétoire se lie à d'autres structures pathogéniques et permet ainsi de neutraliser leurs effets néfastes. La pièce sécrétoire participe donc activement à la protection de nos muqueuses, en plus de son rôle de transporteur. La deuxième partie de ce travail avait pour sujet les réactions inappropriées que le système immunitaire induit parfois contre un aliment, ou, autrement dit, les allergies alimentaires. Un modèle d'allergie alimentaire à donc été développé chez la souris et a permis de mesurer plusieurs symptômes et facteurs liés à l'allergie. Puis, ce modèle a été utilisé afin de tester les effets bénéfiques d'une bactérie lactique, dite probiotique, sur le développement de l'allergie. Il a été observé que, sous certaines circonstances, l'administration de la bactérie lactique protégeait entièrement les souris contre les réactions allergiques. L'effet bénéfique dépend donc du probiotique mais également d'autres facteurs encore inconnus â ce jour. Cette étude ouvre la voie sur la compréhension des mécanismes liés aux allergies alimentaires et sur l'impact que peuvent avoir les bactéries probiotiques sur cette maladie. Résumé Le système immunitaire associé aux muqueuses intestinales doit être capable de différencier les antigènes inoffensifs tels que 1a nourriture ou les bactéries commensales des microorganismes potentiellement dangereux. Cet aspect est essentiel pour le maintien de l'homéostase intestinale et fait l'objet du travail présenté ici. Dans un premier projet, les propriétés protectrices de la protéine appelée pièce sécrétoire (SC) ont été étudiées. SC est une protéine connue pour le transport des immunoglobulines à la surface des muqueuses. Cette protéine est fortement glycosylée paz des sucres complexes, ce qui nous a mené à postuler que SC puisse interagir avec le pathogène rotavirus. Cette hypothèse était soutenue par le fait que ce virus adhère aux cellules épithéliales par des résidus glycosylés. Des analyses biochimiques et biologiques ont démontré qu'aucune interaction entre SC et le virus ne prenait place, et que par conséquent SC n'offrait aucune protection contre ce pathogène. En revanche, SC interagit avec d'autres structures pathogéniques, comme la toxine A de Clostridium difficile, et la molécule d'adhésion intimine de la bactérie entéropathogène Escherichia coli. La liaison se fait par l'intermédiaire des sucres et confère ainsi une protection contre ces pathogènes. Ainsi, SC a été identifié comme agent neutralisant au niveau de l'intestin. La deuxième partie de ce travail abordait le sujet des allergies alimentaires, et avait pour but de tester les effets bénéfiques potentiels d'une bactérie probiotique, Lactobacillus paracasei NCC2461, contre les réactions allergiques. Un modèle marin d'allergie alimentaire a été mis au point, permettant de mesurer des immunoglobulines E, des symptômes allergiques, et la dégranulation de mastocytes. Lorsque le probiotique a été administré aux souris, celles-ci ont été complètement protégées des réactions allergiques dans une première expérience. Cependant, cette protection n'a pas été reproduite et suggère que des facteurs environnementaux encore inconnus sont critiques pour que le probiotique agisse positivement. Ce travail a permis de mettre en évidence la complexité de l'approche des traitements liés aux probiotiques et ouvre la voie sur la compréhension des mécanismes liés à l'allergie. Abstract The mucosal immune system associated to the gastrointestinal mucosa must efficiently distinguish between innocuous antigens, such as food proteins and commensal bacteria and potentially infectious agents. The work presented here deals with these two essential aspects guaranteeing intestinal homeostasis. In the first part of this work, the protective properties of secretory component (SC) toward the pathogen rotavirus were investigated. SC, which allows the transport of polymeric immunoglobulins (Ig) to mucosal surfaces, is highly glycosylated with complex glycan structures. The abundance and the nature of these carbohydrates led us to speculate that SC might interact with rotavirus, which is known to bind target cells with glycan receptors. Using various biological and biochemical techniques, we demonstrated that SC did not interact with rotaviruses, nor protected epithelial cells from infection. However, SC was shown to bind to Clostridium difficile toxin A and to the enteropathogenic Echerischia coli adhesion molecule intimin in a glycan-dependent fashion. These interactions allow in vitro protection of epithelial cells using physiological concentrations of SC. These data identify SC as a microbial scavenger at mucosal surfaces, and in the context of secretory IgA, further enhance the neutralising properties of the complex. The second project was inscribed in the domain of food allergy and aimed to test the modulatory functions of a probiotic strain of Lactobacillus paracasei toward allergic reactions. A model of food-mediated allergy was developed in the mouse using mucosal sensitisation. Several parameters associated to allergy were quantified after allergen challenge, and included allergen-specific IgE, allergic signs like diarrhea and temperature drop, and degranulation of mast cells. Administration of the probiotic strain was shown to completely protect mice from allergic reactions. However, these data were not reproduced, suggesting that unknown environmental factors are required so that protection mediated by the probiotic strain occurs. This study paves the way to the understanding of the mechanisms associated to allergy, and highlights the tremendous complexity that probiotic treatments will have to face.

The regulation of the mucosal immune response by secretory IgA

L'immunoglobuline A sécrétoire (SlgA) est l'anticorps qui est dominant dans la réponse humorale des muqueuses. IgA est produit localement sous la forme de dimère ou polymère. Ces derniers sont ensuite relâchés dans les sécrétions muqueuses sous forme d'un complexe avec la pièce sécrétoire (SC). SlgA est capable d'identifier des antigènes microbiens dans l'environnement des muqueuses et de prévenir leur diffusion en bloquant l'adhésion ou la surface des cellules épithéliales. Au-delà de sa fonction classique d'exclusion immune, SlgA peut aussi adhérer aux cellules M présente au niveau des follicules associés à l'épithélium dans des structures organisées appelées plaques de Peyer (PPs) dans le système gastrointestinal. L'interaction sélective avec les SlgA amène cette dernière à être transportée à travers les cellules M Ce procès facilite l'association de l'anticorps avec les cellules dendritiques (DCs) CDllc+CDllb+, localisées dans la région sous-épithéliale des PPs. L'entrée de SlgA ou de microorganismes couverts par la SlgA via ce chemin est cruciale pour la modulation de la réponse immunitaire locale. Dans la première partie du travail, nous avons établi les conditions pour l'analyse de l'interaction entre SlgA et une lignes de DCs dérivée in vitro. Nous avons aussi montré que l'internalisation de la SlgA par les DCs est affecté après traitement avec des inhibiteurs de l'endocytose ou par l'utilisation de compétiteurs moléculaires. En utilisant le microscope confocal, on a observé qu'après internalisation la SlgA suit la voie endocytique, vers le compartiment lysozomal. Dans la deuxième partie du travail, une partie des résultats a été confirmée pour les DCs CDllc+CDllb+ des muqueuses. En outre, l'importance des sucres présents sur la SlgA a été mis en évidence par la réduction de l'interaction avec les DCs des muqueuses après déglycosylation. On a montré pour la première fois à notre connaissance que Dectin-1 et SIGNR3 sont des récepteurs potentiels pour la SlgA sur les DCs des muqueuses de la souris. De plus, les DCs de la souris prélevées des PPs, des ganglions lymphatiques mésentériques (MLNs) et de la rate ont été infectés avec Shigella flexneri (Sf) seule ou en complexe avec SlgA. Les DCs infectées ont montré une augmentation de l'expression des marqueurs co-stimulateurs, une forte production des cytokines pro¬inflammatoires et une induction de la prolifération des cellules T. Après l'association des Sf avec SlgA, les profils pro-inflammatoires des DCs ont diminués. En particulier, SlgA a un effet sur les cytokines sécrétées et sur la prolifération des cellules T. Ces données démontrent le rôle de la SlgA dans la réponse immunitaire par les DCs des muqueuses.

Severe Cutaneous Leishmaniasis in a Human Immunodeficiency Virus Patient Coinfected with Leishmania braziliensis and Its Endosymbiotic Virus.

Leishmaniaparasites cause a broad range of disease, with cutaneous afflictions being, by far, the most prevalent. Variations in disease severity and symptomatic spectrum are mostly associated to parasite species. One risk factor for the severity and emergence of leishmaniasis is immunosuppression, usually arising by coinfection of the patient with human immunodeficiency virus (HIV). Interestingly, several species ofLeishmaniahave been shown to bear an endogenous cytoplasmic dsRNA virus (LRV) of theTotiviridaefamily, and recently we correlated the presence of LRV1 withinLeishmaniaparasites to an exacerbation murine leishmaniasis and with an elevated frequency of drug treatment failures in humans. This raises the possibility of further exacerbation of leishmaniasis in the presence of both viruses, and here we report a case of cutaneous leishmaniasis caused byLeishmania braziliensisbearing LRV1 with aggressive pathogenesis in an HIV patient. LRV1 was isolated and partially sequenced from skin and nasal lesions. Genetic identity of both sequences reinforced the assumption that nasal parasites originate from primary skin lesions. Surprisingly, combined antiretroviral therapy did not impact the devolution ofLeishmaniainfection. TheLeishmaniainfection was successfully treated through administration of liposomal amphotericin B.

Leishmaniavirus : a possible target against metastatic leishmaniasis

Leishmaniasis is widely spread disease found in bath tropical and temperate regions but limited to the habitat of its sand fly vector. lt affects over 12 million people with 2 million new cases each year. As cutaneous leishmaniasis patients show varying levels of immunity to the disease after recovery, the development of a vaccine has much promise as a prevention strategy. Unfortunately however, existing anti-leishmanial vaccines are plagued by safety issues and have only ever shown limited efficacy .So, despite much effort, no effective vaccine is currently available. Recent studies suggest a correlation between the presence of Leishmania RNA virus (LRV) and the development of mucocutaneous leishmaniasis (MCL), which is characterised by the presence of secondary lesions in nasal and buccal mucosa, causing destructive and disfiguring facial lesions. Moreover, recent research has associated the viral presence to treatment fa ilure in patients. ln the first part of this work, we propose that these viral particles may serve as promising vaccine candidates due to their powerful TLR-3 antigenicity, launching an early cell-mediated attack on stimulated cells and thus eliminating their virulent complications. The second part of this work discusses a preliminary study on the lymphocyte immune response against Leishmania guyanensis infection. The lymphocyte response (and in particular, the raie of CDS+ T cells) is controversial and varies greatly between Leishmania species. Here, we illustrate the importance of a small CDS+ T cell subpopulation, expressing the CDSaa+ receptor. These intraepithelial lymphocytes are mainly present in the skin, vagina and intestinal tissue and are best known for their raie in the early immune response against pathogens. Similarly to traditional CDS+ cells, they secrete the tissue-destructive enzymes, perforin and granzyme, which can result in a hyper-inflammatory cutaneous lesion, raising a possibility for their raie in Leishmania infection. lndeed, our initial results in a murine mode( of Leishmania guyanensis infection suggest a pathogenic raie for CDSaa+ T cells. Further research into species-specific immune responses against the various Leishmania parasites is critical to realising the clinical potential of immunotherapy in the treatment and prevention of this disfiguring disease . -- La Leishmaniose est une maladie infectieuse causée par le parasite Leishmania. Elle est localisée dans les régions où son vecteur se reproduit, c'est-à-dire dans des régions tropicales ou tempérées. Cette pathologie affecte 12 millions des personnes dans le monde et 2 millions de nouveaux cas sont recensés chaque année. D'autres facteurs, tels la déforestation, les conditions d'hygiène ou encore l'accès limité aux médicaments, aggravent la pathologie et renforcent sa propagation. Les patients affectés par la leishmaniose et qui arrivent à en guérir, présentent une protection contre une réinfection. Pour cette raison, le développement d'un vaccin reste la meilleure solution pour combattre ce fléau. Mais, à ce jour, et malgré beaucoup d'efforts, aucun vaccin efficace n'a encore été développé. Un autre facteur responsable de l'aggravation de la pathologie et de la résistance de ces parasites aux drogues est un virus qui peut infecter certaines souches de Leishmania. Ce virus, appelé Leishmania RNA virus, peut induire une réponse inflammatoire exagérée, ce qui a comme résultat l'aggravation de la pathologie, la survie et la dissémination de ce parasite au sein de l'hôte infecté. Vu l'absence d'un vaccin contre ce parasite, Leishmania, nous proposons de développer un vaccin non pas contre le parasite lui- même mais contre l'agent qui provoque l'exacerbation de la pathologie, c'est-à-dire le virus. Dans cette étude, nous décrivons le développement d'un vaccin contre LRV, qui empêche le parasite d'induire des inflammations exagérées dans les souris. En d'autres mots, nous essayons de prévenir toutes les complications générées par cet hyperpathogène qu'est le LRV, en utilisant sa capside comme cible pour le développement d'un vaccin. Dans la deuxième partie de ce manuscrit, nous avons aussi étudié plus en détail la réponse immunitaire, et en particulier la réponse des lymphocytes T COB suite à l'infection du parasite Leishmania guyanensis porteur du LRV.