Regulación de la actividad funcional tiroidea e interacción con mediadores de la respuesta inmune. Regulation of thyroid functional activity and interaction with mediators of immune response.

TEMA I. MECANISMOS NO CLÁSICOS EN EL CONTROL DE LA BIOSÍNTESIS DE HORMONAS TIROIDEAS. El objetivo general de este aspecto del proyecto es el estudio de los mecanismos bioquímicos y moleculares que regulan la hormonogénesis tiroidea en diferentes condiciones funcionales. En proyectos anteriores hemos demostrado que la endotoxina bacteriana lipopolisacárido (LPS) y el oxido nítrico (NO) inducen modificaciones en la biosíntesis de hormonas tiroideas. En base a estos resultados se propone investigar el mecanismo responsable de la estimulación de la captación de ioduro y la expresión de NIS ejercida por LPS y los factores que regulan la producción de NO en la célula tiroidea. Por otra parte se investigarán posibles factores hormonales reguladores de la absorción de ioduro a nivel intestinal y su relación con el eje hipófiso-tiroideo, así como los mecanismos involucrados en la expresión de NIS en enterocitos. Como extensión con aplicación clínica y en base a la experiencia del grupo en el estudio de proteínas que participan en la biosíntesis hormonal tiroidea, se realizará una pesquisa de posibles mutaciones en el transportador de ioduro en pacientes con Hipotiroidismo congénito.TEMA II. ESTUDIO DEL EFECTO DE LAS HORMONAS TIROIDEAS EN LA INICIACIÓN DE LA RESPUESTA INMUNE EN RATÓN. INTERACCIÓN CON GLUCOCORTICOIDES. En nuestro grupo demostramos recientemente un efecto novel de las hormonas tiroideas sobre la maduración/función de células presentadoras de antígenos especializadas: células dendríticas (DC), derivadas de médula ósea de ratón. En este proyecto se propone: 1) profundizar el mecanismo molecular involucrado en el efecto de triiodotironina (T3) sobre DC: rol del receptor de T3-señalamiento intracelular; capacidad de DC tratadas con T3 de estimular la citotoxicidad antígeno-específica; estrategia de vacunación en el tratamiento antitumoral. Por su parte, también previamente demostramos la característica de los glucocorticoides (GC) de interaccionar con el mecanismo de acción de las hormonas tiroideas en la expresión final de los efectos T3-específicos. Considerando el uso terapéutico de los GC en diversos estados clínico-patológicos inmunes, se propone: 2) Estudio del efecto de dexametasona (GC de síntesis) sobre el mecanismo de acción de T3 a nivel de DC.

Development of a bifunctional CD1d-anti-HER2 scFv fusion molecule to redirect the iNKT cell-mediated immune response to the tumor site

Abstract : Invariant natural killer T lymphocytes (iNKT) are a unique subpopulation of T lymphocytes recognizing glycolipid antigens in the context of the MHC class I-like molecule CD1d. Upon activation with the high affinity ligand α-galactosylceramide (αGalCer), iNKT cells rapidly produce large amounts of the pro-inflammatory cytokine interferon gamma (IFN-γ) and potently activate cells of the innate and adaptive immune response, such as dendritic cells (DCs), NK and T cells. In this context, iNKT cells have been shown to efficiently mediate antitumor activity, and recent research has focused on the manipulation of these cells for antitumor therapies. However, a major drawback of αGalCer as a free drug is that a single injection of this ligand leads to a short-lived iNKT cell activation followed by a long-term anergy, limiting its therapeutic use. In contrast, we demonstrate here that when αGalCer is loaded on a recombinant soluble CD1d molecule (αGalCer/sCD1d), repeated injections lead to a sustained iNKT and NK cell activation associated with IFN-γ secretion as well as with DC maturation. Most importantly, when the αGalCer/sCD1d is fused to an anti-HER2 scFv antibody fragment, potent inhibition of experimental lung metastasis and established subcutaneous tumors is obtained when systemic treatment is started two to seven days after the injection of HER2-expressing B16 melanoma cells, whereas at this time free αGalCer has no effect. The antitumor activity of the sCD1d-anti-HER2 fusion protein is associated with HER2-specific tumor localization and accumulation of iNKT, NK and T cells at the tumor site. Importantly, active T cell immunization combined with the sCD1d-anti-HER2 treatment leads to the accumulation of antigen-specific CD8 T cells exclusively in HER2-expressing tumors, resulting in potent tumor inhibition. In conclusion, sustained activation and tumor targeting of iNKT cells by recombinant αGalCer/sCD1d molecules thus may promote a combined innate and adaptive immune response at the tumor site that may prove to be effective in cancer immunotherapy. RESUME : Les lymphocytes «invariant Natural Killer T » (iNKT) forment une sous-population particulière de lymphocytes T reconnaissant des antigènes glycolipidiques présentés sur la molécule non-polymorphique CD1d, analogue aux protéines du complexe majeur d'histocompatibilité de classe I. Après activation avec le ligand de haute affinité α-galactosylceramide (αGalCer), les cellules iNKT produisent des grandes quantités de la cytokine pro-inflammatoire interferon gamma (IFN-γ) et activent les cellules du système immunitaire inné et acquis, telles que les cellules dendritiques (DC), NK et T. En conséquence, on a montré que les cellules iNKT exercent des activités anti-tumorales et la recherche s'est intéressée à la manipulation de ces cellules pour développer des thérapies anti-tumorales. Néanmoins, le désavantage majeur de l'αGalCer, injecté seul, est qu'une seule dose de ce ligand aboutit à une activation des cellules iNKT de courte durée suivie par un état anergique prolongé, limitant l'utilisation thérapeutique de ce glycolipide. En revanche, l'étude présentée ici démontre que, si l'αGalCer est chargé sur des molécules récombinantes soluble CD1d (αGalCer/sCDld), des injections répétées aboutissent à une activation prolongée des cellules iNKT et NK associée avec la sécrétion d'IFN-γ et la maturation des cellules DC. Plus important, si on fusionne la molécule αGalCer/sCD1d avec un fragment single-chain (scFv) de l'anticorps anti-HER2, on observe une importante inhibition de métastases expérimentales aux poumons et de tumeurs sous-cutanées même lorsque le traitement systémique est commencé 2 à 7 jours après la greffe des cellules de mélanome B16 transfectées avec l'antigène HER2. Dans les mêmes conditions le traitement avec l'αGalCer seul est inefficace. L'activité anti-tumorale de la protéine sCDld-anti-HER2 est associée à son accumulation spécifique dans des tumeurs exprimant le HER2 ainsi qu'avec une accumulation des cellules iNKT, NK et T à la tumeur. De plus, une immunisation active combinée avec le traitement sCD1d-anti-HER2 aboutit à une accumulation des lymphocytes T CD8 spécifiques de l'antigène d'immunisation, ceci exclusivement dans des tumeurs qui expriment l'antigène HER2. Cette combinaison résulte dans une activité anti-tumeur accrue. En conclusion, l'activation prolongée des cellules iNKT redirigées à la tumeur par des molécules recombinantes αGalCer/sCDld conduit à l'activation de la réponse innée et adaptative au site tumoral, offrant une nouvelle stratégie prometteuse d'immunothérapie contre le cancer. RESUME POUR UN LARGE PUBLIC : Le cancer est une cause majeure de décès dans le monde. Sur un total de 58 millions de décès enregistrés au niveau mondial en 2005, 7,6 millions (soit 13%) étaient dus au cancer. Les principaux traitements de nombreux cancers sont la chirurgie, en association avec la radiothérapie et la chimiothérapie. Néanmoins, ces traitements nuisent aussi aux cellules normales de notre corps et parfois, ils ne suffisent pas pour éliminer définitivement une tumeur. L'immunothérapie est l'une des nouvelles approches pour la lutte contre le cancer et elle vise à exploiter la spécificité du système immunitaire qui peut distinguer des cellules normales et tumorales. Une cellule exprimant un marqueur tumoral (antigène) peut être reconnue par le système immunitaire humoral (anticorps) et/ou cellulaire, induisant une réponse spécifique contre la tumeur. L'immunothérapie peut s'appuyer alors sur la perfusion d'anticorps monoclonaux dirigés contre des antigènes tumoraux, par exemple les anticorps dirigés contre les protéines oncogéniques Her-2/neu dans le cancer du sein. Ces anticorps ont le grand avantage de spécifiquement se localiser à la tumeur et d'induire la lyse ou d'inhiber la prolifération des cellules tumorales exprimant l'antigène. Aujourd'hui, six anticorps monoclonaux non-conjugés sont approuvés en clinique. Cependant l'efficacité de ces anticorps contre des tumeurs solides reste limitée et les traitements sont souvent combinés avec de la chimiothérapie. L'immunothérapie spécifique peut également être cellulaire et exploiter par immunisation active le développement de lymphocytes T cytotoxiques (CTL) capables de détruire spécifiquement les cellules malignes. De telles «vaccinations »sont actuellement testées en clinique, mais jusqu'à présent elles n'ont pas abouti aux résultats satisfaisants. Pour obtenir une réponse lymphocytaire T cytotoxique antitumorale, la cellule T doit reconnaître un antigène associé à la tumeur, présenté sous forme de peptide dans un complexe majeur d'histocompatibilité de classe I (CHM I). Cependant les cellules tumorales sont peu efficace dans la présentation d'antigène, car souvent elles se caractérisent par une diminution ou une absence d'expression des molécules d'histocompatibilité de classe I, et expriment peu ou pas de molécules d'adhésion et de cytokines costimulatrices. C'est en partie pourquoi, malgré l'induction de fortes réponses CTL spécifiquement dirigés contre des antigènes tumoraux, les régressions tumorales obtenus grâce à ces vaccinations sont relativement rares. Les lymphocytes «invariant Natural Killer T » (iNKT) forment une sous-population particulière de lymphocytes T reconnaissant des antigènes glycolipidiques présentés sur la molécule non-polymorphique CD1d, analogue aux protéines CMH I. Après activation avec le ligand de haute affinité α-galactosylceramide (αGalCer), les cellules iNKT produisent des grandes quantités de la cytokine pro-inflammatoire interferon gamma (IFN-γ) et activent les cellules du système immunitaire inné et acquis, telles que les cellules dendritiques (DC), NK et T. En conséquence, on a montré que les cellules iNKT exercent des activités anti-tumorales et la recherche s'est intéressée à la manipulation de ces cellules pour développer des thérapies anti-tumorales. Néanmoins, le désavantage majeur de l'αGalCer, injecté seul, est qu'une seule dose de ce ligand aboutit à une activation des cellules iNKT de courte durée suivie par un état anergique prolongé, limitant l'utilisation thérapeutique de ce glycolipide. Notre groupe de recherche a donc eu l'idée de développer une nouvelle approche thérapeutique où la réponse immunitaire des cellules iNKT serait prolongée et redirigée vers la tumeur par des anticorps monoclonaux. Concrètement, nous avons produit des molécules récombinantes soluble CD1d (sCD1d) qui, si elles sont chargés avec l'αGalCer (αGalCer/sCDld), aboutissent à une activation prolongée des cellules iNKT et NK associée avec la sécrétion d'IFN-γ et la maturation des cellules DC. Plus important, si la molécule αGalCer/sCD1d est fusionnée avec un fragment single-chain (scFv) de l'anticorps anti-HER2, la réponse immunitaire est redirigée à la tumeur pour autant que les cellules cancéreuses expriment l'antigène HER2. Les molécules αGalCer/sCDld ainsi présentées activent les lymphocytes iNKT. Avec cette stratégie, on observe une importante inhibition de métastases expérimentales aux poumons et de tumeurs sous-cutanées, même lorsque le traitement systémique est commencé 2 à 7 jours après la greffe des cellules de mélanome B16 transfectées avec l'antigène HER2. Dans les mêmes conditions le traitement avec l'αGalCer seul est inefficace. L'activité anti-tumorale de la protéine sCDld-anti-HER2 est associée à son accumulation spécifique dans des tumeurs exprimant le HER2 ainsi qu'avec une accumulation des cellules iNKT, NK et T à la tumeur. En conclusion, l'activation prolongée des cellules iNKT redirigées à la tumeur par des molécules récombinantes αGalCer/sCD1d conduit à l'activation de la réponse innée et adaptative au site tumoral, offrant une nouvelle stratégie prometteuse d'immunothérapie contre le cancer.

Waddlia chondrophila Infects and Multiplies in Ovine Trophoblast Cells Stimulating an Inflammatory Immune Response.

BACKGROUND: Waddlia chondrophila (W. chondrophila) is an emerging abortifacient organism which has been identified in the placentae of humans and cattle. The organism is a member of the order Chlamydiales, and shares many similarities at the genome level and in growth studies with other well-characterised zoonotic chlamydial abortifacients, such as Chlamydia abortus (C. abortus). This study investigates the growth of the organism and its effects upon pro-inflammatory cytokine expression in a ruminant placental cell line which we have previously utilised in a model of C. abortus pathogenicity. METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS: Using qPCR, fluorescent immunocytochemistry and electron microscopy, we characterised the infection and growth of W. chondrophila within the ovine trophoblast AH-1 cell line. Inclusions were visible from 6 h post-infection (p.i.) and exponential growth of the organism could be observed over a 60 h time-course, with significant levels of host cell lysis being observed only after 36 h p.i. Expression of CXCL8, TNF-α, IL-1α and IL-1β were determined 24 h p.i. A statistically significant response in the expression of CXCL8, TNF-α and IL-1β could be observed following active infection with W. chondrophila. However a significant increase in IL-1β expression was also observed following the exposure of cells to UV-killed organisms, indicating the stimulation of multiple innate recognition pathways. CONCLUSIONS/SIGNIFICANCE: W. chondrophila infects and grows in the ruminant trophoblast AH-1 cell line exhibiting a complete chlamydial replicative cycle. Infection of the trophoblasts resulted in the expression of pro-inflammatory cytokines in a dose-dependent manner similar to that observed with C. abortus in previous studies, suggesting similarities in the pathogenesis of infection between the two organisms.

Pyelonephritic Escherichia coli expressing P fimbriae decrease immune response of the mouse kidney.

P fimbriae are proteinaceous appendages on the surface of Escherichia coli bacteria that mediate adherence to uroepithelial cells. E. coli that express P fimbriae account for the majority of ascending urinary tract infections in women with normal urinary tracts. The hypothesis that P fimbriae on uropathic E. coli attach to renal epithelia and may regulate the immune response to establish infection was investigated. The polymeric Ig receptor (pIgR), produced by renal epithelia, transports IgA into the urinary space. Kidney pIgR and urine IgA levels were analyzed in a mouse model of ascending pyelonephritis, using E. coli with (P+) and without (P-) P fimbriae, to determine whether P(+) E. coli regulate epithelial pIgR expression and IgA transport into the urine. (P+) E. coli establish infection and persist to a greater amount than P(-) E. coli. P(+)-infected mice downregulate pIgR mRNA and protein levels compared with P(-)-infected or PBS controls at > or =48 h. The decrease in pIgR was associated with decreased urinary IgA levels in the P(+)-infected group at 48 h. pIgR mRNA and protein also decline in P(+) E. coli-infected LPS-hyporesponsive mice. These studies identify a novel virulence mechanism of E. coli that express P fimbriae. It is proposed that P fimbriae decrease pIgR expression in the kidney and consequently decrease IgA transport into the urinary space. This may explain, in part, how E. coli that bear P fimbriae exploit the immune system of human hosts to establish ascending pyelonephritis.

Pathology and immune response of the blue mussel (Mytilus edulis L.) after an exposure to the harmful dinoflagellate Prorocentrum minimum

The harmful dinoflagellate Prorocentrum minimum has different effects upon various species of grazing bivalves, and these effects also vary with life-history stage. Possible effects of this dinoflagellate upon mussels have not been reported; therefore, experiments exposing adult blue mussels, Mytilus edulis, to P. minimum were conducted. Mussels were exposed to cultures of toxic P. minimum or benign Rhodomonas sp. in glass aquaria. After a short period of acclimation, samples were collected on day 0 (before the exposure) and after 3, 6, and 9 days of continuous-exposure experiment. Hemolymph was extracted for flow-cytometric analyses of hemocyte, immune-response functions, and soft tissues were excised for histopathology. Mussels responded to P. minimum exposure with diapedesis of hemocytes into the intestine, presumably to isolate P. minimum cells within the gut, thereby minimizing damage to other tissues. This immune response appeared to have been sustained throughout the 9-day exposure period, as circulating hemocytes retained hematological and functional properties. Bacteria proliferated in the intestines of the P. minimum-exposed mussels. Hemocytes within the intestine appeared to be either overwhelmed by the large number of bacteria or fully occupied in the encapsulating response to P. minimum cells; when hemocytes reached the intestine lumina, they underwent apoptosis and bacterial degradation. This experiment demonstrated that M. edulis is affected by ingestion of toxic P. minimum; however, the specific responses observed in the blue mussel differed from those reported for other bivalve species. This finding highlights the need to study effects of HABs on different bivalve species, rather than inferring that results from one species reflect the exposure responses of all bivalves.

Cellular immune response of humans to the circumsporozoite protein of Plasmodium vivax

The cellular immune response to the circumsporozoite (CS) protein of plasmodium vivax of individuals from malaria-endemic areas of Brazil was studied. We examined the in vitro proliferative response of the peripheral blood mononuclear cells (PBMC) of 22 individuals when stimulated with a CS recombinant protein (rPvCS-2) and two other synthetic peptides based on the sequenceof the P. vivax CS protein. Seven of the individuals from malaria-endemic area displayed an antigen specific in vitro proliferative responseto the recombinant protein PvCS-2 and one out of 6, proliferative response to the peptide 308-320. In contrast, none of the individuals displayed a proliferative reponse when stimulated with the D/A peptide which represent some of the repeated units present in this CS protein. Our study, therefore, provides evidence for the presence, withinthe major surface antigen of P. vivax sporozoites, of epitopes capble to induce proliferation of human PBMC.

PGE2-Induced IDO1 Inhibits the Capacity of Fully Mature DCs to Elicit an In Vitro Antileukemic Immune Response.

In the last years, dendritic cells (DC) have been evaluated for antitumor vaccination. Although DC-based vaccines have raised great expectations, their clinical translation has been largely disappointing. For these results, several explanations have been proposed. In particular, the concomitant expression by DCs of tolerogenic pathways, such as the immunosuppressive agent indoleamine 2,3-dioxygenase-1 (IDO1), has been demonstrated. The aim of this study is to evaluate both the stimulatory and the tolerogenic feature of monocyte-derived DCs (Mo-DCs) after maturation with PGE2. In particular, the role of IDO1 expression in PGE2-matured Mo-DCs has been addressed. Here we show that PGE2, which is required for full maturation of DCs, is one mediator of DC tolerance by enhancing IDO1. PGE2-mediated expression of IDO1 results in the production of kynurenine, in the generation of Tregs, and in the inhibition of either the allogeneic or the autologous antigen-specific stimulatory capacity of DCs. When pulsed with leukemic lysates and matured with PGE2, DCs are impaired in the induction of IFN-γ secreting CD4(+) and CD8(+) T cells due to IDO1 upregulation. Moreover, the inhibition of IDO1 enhances the antileukemic response. Overall, these results point toward the use of IDO1 inhibitors to enhance the vaccination capacity of DCs, matured with PGE2.

Vaccination in murine schistosomiasis with adult worm derived antigens - II. Protective and immune response in inbred mice

Previous work in our laboratory, mainly foccused the prospects of achieving resistance against Schistosoma mansoni infection with adult worm-derived antigens in the form of a soluble extract (SE). This extract obtained by incubation of living adult schistosomes in saline, contains a large number of distinct molecules and was actually shown to be a significantly protective in different outbred animals models such as Swiss mice and rabbits. It thus appeared worthwile to investigate the potencial protective activity of SE in different inbred strains of mice, known to be highly susceptible to the infection. Herein we present data showing that DBA/2 mice, once immunized with SE acquire significant levels of resistance to a S. mansoni cercarial challenge. In addition, preliminary studies on the immune system of immunized animals reveled that, injection of SE caused no general inbalance of B or T cell responses.

Cytokines and dysregulation of the immune response in human malaria

The dysregulation of the immune response by malaria parasite has been considered as a possible constraint to the effectiveness of malaria vaccination. In spite of the important role interleukin-I (IL-1) in malaria are lacking. We found that only 2 out of 35 subjectswith acute malaria showed increased levels of serum IL-1 alpha by enzyme immunoassay. To assess whether IL-1 could interfere with T- lymphocyte responses, blood mononuclear cells from patients infected with Plasmodium falciparum, P. vivax, or healthy subjects were cultured with phytohemagglutinin, and lymphocyte proliferation measured 72h later by 3H-thymidine incorporation. Our data showed that T-lymphocyte responses are depressed both in P. falciparum (10,500 ñ 2,900) and P. vivax malaria (13,000 ñ 3,300), as compared to that of healthy individuals (27,000 ñ 3,000). Addition of IL-1 partially reserved depression of malaria lymphocytes, but had no effect on normal cells. On the other hand, T-lymphocytes from malaria infected-subjects presented a minimal decrease in proliferation, when cultured in the presence of exogenous PGE2. These data indicate the occurrence of two defects of immunoregulation in malaria: a deficiency of IL-1 production by monocytes/macrophages, and an increased resistance of lymphocytes to the antiproliferative effect of PGE2.

Study of humoral immune response in mammals immunized with Plasmodium falciparum antigenic preparations

Six Plasmodium falciparum protein fractions, isolated under reducing conditions, were used to immunize mice, rabbits and the squirrel monkey Saimiri sciureus. Five or seven subcutaneous injections of each antigenic preparation, in conjunction with Freund's complete or incomplete adjuvants, were administered. This led to the development of specific antibodies detected by IFAT, ELISA or immunobloting which inhibited merozoite reinvasion in in vitro P. falciparum cultures. This activity seems to be associated with rhoptry proteins contained in fractions Pf F2 and Pf F4.