Measuring the inflammasome.

Inflammasomes are multiprotein complexes whose activity has been implicated in physiological and pathological inflammation. The hallmarks of inflammasome activation are the secretion of the mature forms of Caspase-1 and IL-1β from cells of the innate immune system. This protocol covers the methods required to study inflammasome activation using mouse bone marrow-derived dendritic cells (BMDCs) as a model system. The protocol includes the generation and handling of BMDCs, the stimulation of BMDCs with established Nlrp3 inflammasome activators, and the measurement of activation by both ELISA and western blot. These methods can be useful for the study of potential inflammasome activators, and of the signaling pathways involved in inflammasome activation. General considerations are provided that may help in the design and optimization of modified methods for the study of other types of inflammasomes and in other cell types.

Hypomorphic mutation in the site-1 protease Mbtps1 endows resistance to persistent viral infection in a cell-specific manner.

The prototypic arenavirus lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV), which naturally persists in rodents, represents a model for HIV, HBV, and HCV. Cleavage of the viral glycoprotein precursor by membrane-bound transcription factor peptidase, site 1 (Mbtps1 or site-1 protease), is crucial for the life cycle of arenaviruses and therefore represents a potential target for therapy. Recently, we reported a viable hypomorphic allele of Mbtps1 (woodrat) encoding a protease with diminished enzymatic activity. Using the woodrat allele, we examine the role of Mbtps1 during persistent LCMV infection. Surprisingly, Mbtps1 inhibition limits persistent but not acute viral infection and is associated with an organ/cell type-specific decrease in viral titers. Analysis of bone marrow-derived dendritic cells from woodrat mice supports their specific role in resolving persistent viral infection. These results support in vivo targeting of Mbtps1 in the treatment of arenavirus infections and demonstrate a critical role for dendritic cells in persistent viral infections.

LRIG1 inhibits STAT3-dependent inflammation to maintain corneal homeostasis.

Corneal integrity and transparency are indispensable for good vision. Cornea homeostasis is entirely dependent upon corneal stem cells, which are required for complex wound-healing processes that restore corneal integrity following epithelial damage. Here, we found that leucine-rich repeats and immunoglobulin-like domains 1 (LRIG1) is highly expressed in the human holoclone-type corneal epithelial stem cell population and sporadically expressed in the basal cells of ocular-surface epithelium. In murine models, LRIG1 regulated corneal epithelial cell fate during wound repair. Deletion of Lrig1 resulted in impaired stem cell recruitment following injury and promoted a cell-fate switch from transparent epithelium to keratinized skin-like epidermis, which led to corneal blindness. In addition, we determined that LRIG1 is a negative regulator of the STAT3-dependent inflammatory pathway. Inhibition of STAT3 in corneas of Lrig1-/- mice rescued pathological phenotypes and prevented corneal opacity. Additionally, transgenic mice that expressed a constitutively active form of STAT3 in the corneal epithelium had abnormal features, including corneal plaques and neovascularization similar to that found in Lrig1-/- mice. Bone marrow chimera experiments indicated that LRIG1 also coordinates the function of bone marrow-derived inflammatory cells. Together, our data indicate that LRIG1 orchestrates corneal-tissue transparency and cell fate during repair, and identify LRIG1 as a key regulator of tissue homeostasis.

ErbB Ligands in Angiogenesis

The formation of new blood vessels, i.e. angiogenesis, is an important phenomenon during normal development and wound repair, as well as during various pathological processes, such as tumor growth and metastasis. Specific growth factors regulate angiogenesis by modulating the different cellular functions of endothelial cells (EC), and periendothelial cells, such as pericytes (PC) and smooth muscle cells (SMC), which interact with ECs in a paracrine manner. ErbB receptors form a subgroup of transmembrane receptor tyrosine kinases that interact with growth factors of the epidermal growth factor (EGF) family. ErbB receptors regulate behaviour of a variety of normal as well as tumor cell types. Cancer drugs that target epidermal growth factor receptor (EGFR, ErbB1) or ErbB2 receptor have been approved for clinical use. It has been speculated that part of the antitumor activity of ErbB inhibitor compounds result from an antiangiogenic mechanism. The results presented here indicate a role for endothelial-derived EGF-like growth factors heparin binding EGF-like growth factor (HB-EGF) and neuregulin-1 (NRG-1) in the paracrine regulation of angiogenesis. HB-EGF, EGFR and ErbB2 are shown to mediate interaction between ECs and SMCs in vitro, and gefitinib, an inhibitor of EGFR kinase activity, suppresses recruitment of PCs/SMCs in vivo. NRG-1 is shown to regulate EC functions in vitro and angiogenesis in vivo by indirect mechanisms involving vascular endothelial growth factor-A (VEGF-A) and VEGF receptor-2 (VEGFR-2). Furthermore, EGFR activity is demonstrated to regulate recruitment of bone marrow-derived perivascular cells during tumor neovascularization in vivo. These results indicate that ErbB signaling is involved in the cellular processes of new blood vessel formation. This study gives new information about the role of ErbB ligands and receptors in angiogenesis and vasculogenesis and about the mechanisms by which ErbB inhibitor drugs such as gefitinib affect tumor growth.

Thymic atrophy in cattle poisoned with Solanum glaucophyllum

Solanum glaucophyllum (Sg) [= S. malacoxylon] is a calcinogenic plant inducing "Enzootic Calcinosis" in cattle. The 1,25-dihydroxyvitamin D3, its main toxic principle, regulates bone and calcium metabolism and also exerts immunomodulatory effects. Thymocyte precursors from bone marrow-derived progenitor cells differentiate into mature T-cells. Differentiation of most T lymphocytes is characterized not only by the variable expression of CD4/CD8 receptor molecules and increased surface density of the T cell antigen receptor, but also by changes in the glycosylation pattern of cell surface glycolipids or glycoproteins. Thymocytes exert a feedback influence on thymic non-lymphoid cells. Sg-induced modifications on cattle thymus T-lymphocytes and on non-lymphoid cells were analysed. Heifers were divided into 5 groups (control, intoxicated with Sg during 15, 30 or 60 days, and probably recovered group). Histochemical, immunohistochemical, lectinhistochemical and morphometric techniques were used to characterize different cell populations of the experimental heifers. Sg-poisoned heifers showed a progressive cortical atrophy that was characterized using the peanut agglutinin (PNA) lectin that recognizes immature thymocytes. These animals also increased the amount of non-lymphoid cells per unit area detected with the Picrosirius technique, WGA and DBA lectins, and pancytokeratin and S-100 antibodies. The thymus atrophy found in intoxicated animals resembled that of the physiological aging process. A reversal effect on these changes was observed after suppression of the intoxication. These findings suggest that Sg-intoxication induces either directly, through the 1,25-dihydroxyvitamin D3 itself, or indirectly through the hypercalcemia, the observed alteration of the thymus.

Le 17B-Estradiol combiné à un biopolymère à base de chitosan accroît la biocompatibilité des cellules progénitrices dérivées de la moelle osseuse

Les cellules dérivées de la moelle osseuse, principalement les cellules endothéliales progénitrices, sont réduites chez les patients souffrant de maladies cardiovasculaires. Leur mobilisation et leur incorporation aux sites de lésion vasculaire sont des évènements prépondérants dans l’accélération des processus de réendothélialisation. Dans un modèle murin, le 17β-estradiol favorise les processus de guérison vasculaire par la mobilisation et le recrutement des cellules endothéliales progénitrices dérivées de la moelle osseuse. Il existe présentement plusieurs stratégies afin d’augmenter la mobilisation des cellules progénitrices ainsi que leur incorporation à la paroi vasculaire. Cependant, peu d’études privilégient la livraison locale d’un nombre élevé de cellules progénitrices fonctionnelles par un véhicule biodégradable et leur maintien au site de lésion afin de favoriser la réendothélialisation ciblée. Un polymère d’intérêt pour cette application s’avère être le chitosan. Ce biopolymère non toxique et biodégradable est couramment utilisé dans l’ingénierie tissulaire et, depuis peu, est utilisé dans la guérison vasculaire. Le chitosan complexé à la phosphorylcholine voit sa solubilité s’accroître dans les solutions aqueuses ainsi que sa biocompatibilité cellulaire en condition physiologique. Le projet de ce mémoire visait donc : 1) à étudier in vitro, la capacité d’un polymère de chitosan complexé à la phosphorylcholine à influencer l’adhésion, la survie, la différenciation et la fonctionnalité cellulaire dans un modèle murin de culture mixte de cellules dérivées de la moelle osseuse et 2) de déterminer l’impact de la présence du 17β-estradiol sur ces mêmes comportements cellulaires. Nos travaux démontrent que la matrice de chitosan-phosphorylcholine s’avère compatible avec notre modèle de culture cellulaire. En effet, ce polymère est capable de promouvoir l’organisation et le développement des cellules dérivées de la moelle osseuse de façon comparable à la matrice normalement utilisée dans la croissance in vitro des cellules endothéliales progénitrices, la fibronectine. De plus, ce polymère n’a nullement compromis l’activité migratoire des cellules, laissant supposer qu’il pourrait éventuellement être un véhicule approprié pour effectuer une livraison cellulaire à un site de lésion. Il s’avère que le 17β-estradiol, lorsqu’ajouté au milieu de culture ou complexé au polymère de chitosan phosphorylcholine, est capable de moduler le comportement cellulaire, et ce, de façon différente. Le 17β-estradiol complexé au polymère de chitosan-phosphorylcholine démontre, par rapport à sa forme soluble, une plus grande aptitude à accroître le nombre de cellules hématopoïétiques ainsi que des cellules endothéliales progénitrices dérivées de la moelle osseuse in vitro. De plus, le 17β-estradiol complexé au polymère de chitosan-phosphorylcholine permet une amplification marquée des cellules endothéliales progénitrices et leur offre un support adéquat afin de favoriser la guérison vasculaire. L’ensemble de nos travaux suggère que le polymère de chitosan complexé à la phosphorylcholine en présence ou non de 17β-estradiol est une matrice compatible avec les cellules progénitrices dérivées de la moelle osseuse in vitro. Le 17β-estradiol complexé au polymère est toutefois plus efficace que sa forme soluble à promouvoir l’amplification du nombre de cellules progénitrices. Ce polymère représente un outil thérapeutique attrayant et une matrice de livraison d’agent bioactif prometteuse pour le recrutement cellulaire dans l’accélération de la guérison vasculaire.

Cardiac function in dogs with chronic Chagas cardiomyopathy undergoing autologous stem cell transplantation into the coronary arteries

This study assessed the effects of a single intracoronary injection of autologous stem cells on the cardiac function of dogs with Chagas cardiomyopathy. Bone-marrow-derived stem cells were delivered into the right and left coronary arteries of 5 mature dogs with mildly compromised cardiac function due to chronic Chagas cardiomyopathy. Blood pressure and electrocardiographic and echocardiographic parameters were recorded at monthly intervals for 6 mo in the 3 dogs that survived. Although no changes were observed in the electrocardiogram and blood pressure, there was a significant increase in peak velocity of aortic flow 3 mo after stem cell transplantation. Pre-ejection period, isovolumic relaxation time, and the Tei index of myocardial performance were reduced significantly 4 mo after the procedure. All significant changes persisted to the end of the study. The results suggest that the transplantation of autologous bone-marrow-derived stem cells into the coronary arteries of dogs with Chagas cardiomyopathy may have a beneficial effect but the small number of dogs studied was a limitation.

The protein LJM 111 from Lutzomyia longipalpis Salivary Gland Extract (SGE) accounts for the SGE-inhibitory effects upon inflammatory parameters in experimental arthritis model

Several studies have pointed out the immunomodulatory properties of the Salivary Gland Extract (SGE) from Lutzomyia longipalpis. We aimed to identify the SGE component (s) responsible for its effect on ovalbumin (OVA)-induced neutrophil migration (NM) and to evaluate the effect of SGE and components in the antigen-induced arthritis (AIA) model. We tested the anti-arthritic activities of SGE and the recombinant LJM111 salivary protein (rLJM111) by measuring the mechanical hypernociception and the NM into synovial cavity. Furthermore, we measured IL-17, TNF-alpha and IFN-gamma released by lymph nodes cells stimulated with mBSA or anti-CD3 using enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Additionally, we tested the effect of SGE and rLJM111 on co-stimulatory molecules expression (MHC-II and CD-86) by flow cytometry. TNF-alpha and IL-10 production (ELISA) of bone marrow-derived dendritic cells (BMDCs) stimulated with LPS, chemotaxis and actin polymerization from neutrophils. Besides, the effect of SGE on CXCR2 and GRK-2 expression on neutrophils was investigated. We identified one plasmid expressing the protein LJM111 that prevented NM in OVA-challenged immunized mice. Furthermore, both SGE and rLJM111 inhibited NM and pain sensitivity in AIA and reduced IL-17, TNF-alpha and IFN-gamma. SGE and rLJM111 also reduced MHC-II and CD-86 expression and TNF-alpha whereas increased IL-10 release by LPS-stimulated BMDCs. SGE, but not LJM 111, inhibited neutrophils chemotaxis and actin polymerization. Additionally, SGE reduced neutrophil CXCR2 expression and increased GRK-2. Thus, rLJM111 is partially responsible for SGE mechanisms by diminishing DC function and maturation but not chemoattraction of neutrophils. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Peripheral arterial disease and diabetes: effects on endothelial progenitor cell differentiation and nitric oxide metabolism

In the recent years it is emerged that peripheral arterial disease (PAD) has become a growing health problem in Western countries. This is a progressive manifestation of atherothrombotic vascular disease, which results into the narrowing of the blood vessels of the lower limbs and, as final consequence, in critical leg ischemia. PAD often occurs along with other cardiovascular risk factors, including diabetes mellitus (DM), low-grade inflammation, hypertension, and lipid disorders. Patients with DM have an increased risk of developing PAD, and that risk increases with the duration of DM. Moreover, there is a growing population of patients identified with insulin resistance (IR), impaired glucose tolerance, and obesity, a pathological condition known as “metabolic syndrome”, which presents increased cardiovascular risk. Atherosclerosis is the earliest symptom of PAD and is a dynamic and progressive disease arising from the combination of endothelial dysfunction and inflammation. Endothelial dysfunction is a broad term that implies diminished production or availability of nitric oxide (NO) and/or an imbalance in the relative contribution of endothelium-derived relaxing factors. The secretion of these agents is considerably reduced in association with the major risks of atherosclerosis, especially hyperglycaemia and diabetes, and a reduced vascular repair has been observed in response to wound healing and to ischemia. Neovascularization does not only rely on the proliferation of local endothelial cells, but also involves bone marrow-derived stem cells, referred to as endothelial progenitor cells (EPCs), since they exhibit endothelial surface markers and properties. They can promote postnatal vasculogenesis by homing to, differentiating into an endothelial phenotype, proliferating and incorporating into new vessels. Consequently, EPCs are critical to endothelium maintenance and repair and their dysfunction contributes to vascular disease. The aim of this study has been the characterization of EPCs from healthy peripheral blood, in terms of proliferation, differentiation and function. Given the importance of NO in neovascularization and homing process, it has been investigated the expression of NO synthase (NOS) isoforms, eNOS, nNOS and iNOS, and the effects of their inhibition on EPC function. Moreover, it has been examined the expression of NADPH oxidase (Nox) isoforms which are the principal source of ROS in the cell. In fact, a number of evidences showed the correlation between ROS and NO metabolism, since oxidative stress causes NOS inactivation via enzyme uncoupling. In particular, it has been studied the expression of Nox2 and Nox4, constitutively expressed in endothelium, and Nox1. The second part of this research was focused on the study of EPCs under pathological conditions. Firstly, EPCs isolated from healthy subject were cultured in a hyperglycaemic medium, in order to evaluate the effects of high glucose concentration on EPCs. Secondly, EPCs were isolated from the peripheral blood of patients affected with PAD, both diabetic or not, and it was assessed their capacity to proliferate, differentiate, and to participate to neovasculogenesis. Furthermore, it was investigated the expression of NOS and Nox in these cells. Mononuclear cells isolated from peripheral blood of healthy patients, if cultured under differentiating conditions, differentiate into EPCs. These cells are not able to form capillary-like structures ex novo, but participate to vasculogenesis by incorporation into the new vessels formed by mature endothelial cells, such as HUVECs. With respect to NOS expression, these cells have high levels of iNOS, the inducible isoform of NOS, 3-4 fold higher than in HUVECs. While the endothelial isoform, eNOS, is poorly expressed in EPCs. The higher iNOS expression could be a form of compensation of lower eNOS levels. Under hyperglycaemic conditions, both iNOS and eNOS expression are enhanced compared to control EPCs, as resulted from experimental studies in animal models. In patients affected with PAD, the EPCs may act in different ways. Non-diabetic patients and diabetic patients with a higher vascular damage, evidenced by a higher number of circulating endothelial cells (CECs), show a reduced proliferation and ability to participate to vasculogenesis. On the other hand, diabetic patients with lower CEC number have proliferative and vasculogenic capacity more similar to healthy EPCs. eNOS levels in both patient types are equivalent to those of control, while iNOS expression is enhanced. Interestingly, nNOS is not detected in diabetic patients, analogously to other cell types in diabetics, which show a reduced or no nNOS expression. Concerning Nox expression, EPCs present higher levels of both Nox1 and Nox2, in comparison with HUVECs, while Nox4 is poorly expressed, probably because of uncompleted differentiation into an endothelial phenotype. Nox1 is more expressed in PAD patients, diabetic or not, than in controls, suggesting an increased ROS production. Nox2, instead, is lower in patients than in controls. Being Nox2 involved in cellular response to VEGF, its reduced expression can be referable to impaired vasculogenic potential of PAD patients.

Die Bedeutung von NFAT-Transkriptionsfaktoren für die Expression von Mastzell-Cytokinen

Zusammenfassung Die Rolle verschiedener Mitglieder der NFAT- Familie in der Entwicklung von T- Zellen und deren Funktion wird intensiv untersucht, wohingegen vergleichbare Untersuchungen in Mastzellen rar sind. Mastzellen exprimieren eine Vielzahl biologisch hochaktiver Mediatoren und sind auf diese Weise sowohl in angeborenen als auch adaptiven Immunantworten beteiligt. Die von Mastzellen produzierten Th2-Cytokine verstärken lokal Th2- Reaktionen und TNF-alpha ist ein wichtiger Initiator antimikrobieller Antworten. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass die Transkriptionsfaktoren NFATc1 und NFATc2 eine bedeutende Rolle in der Regulation der Expression von TNF-alpha und IL-13 einnehmen, wohingegen NFATc3 hierbei keine Funktion zukommt. Murine „Bone marrow derived mast cells“ (BMMC) aus NFATc2- defizienten Mäusen, aktiviert entweder durch Kreuzvernetzung des IgE- Rezeptors oder Ionomycin, zeigen eine drastisch reduzierte Expression dieser Cytokine verglichen mit Mastzellen aus Wildtyp- Mäusen. Genauere Untersuchungen zeigen, dass sowohl NFATc2 als auch NFATc1 an der Expression von IL-13 und TNF-alpha beteiligt sind, wohingegen sie auf die Degranulation und die Expression von IL-6 keinen Einfluss nehmen. Zusammenfassend scheint eine hohe Aktivität von NFAT- Faktoren für die Induktion des IL-13 und TNF-alpha Promoters in Mastzellen erforderlich zu sein, unabhängig davon, ob diese durch NFATc2 oder NFATc1 oder eine Kombination beider Transkriptionsfaktoren bewerkstelligt wird.

Die Rolle der Mastzelle bei der Entstehung einer allergischen Atemwegserkrankung

In der vorliegenden Arbeit wurde die Rolle der Mastzelle und deren Mediatoren für die Entstehung einer allergischen Atemwegsentzündung untersucht. Anhand von zwei mastzelldefizienten Mausstämmen (C57BL/6-KitWsh/Wsh und WBB6FI-KitW/Wv), konnte gezeigt werden, dass Mastzellen an der Entstehung einer allergischen Entzündung und Atemwegsüberempfindlichkeit beteiligt sind. Durch die Rekonstitution von mastzelldefizienten Tieren mit aus Knochenmark gewonnenen Mastzellen (BMMC) von Wildtyp-Spendern konnte die wichtige Funktion der Mastzelle in diesem Model bestätigt werden. Überdies konnte durch die Rekonstitution mit TNF-defizienten BMMC eine wichtige Rolle für diesen mastzellproduzierten Mediator im allergischen Modell demonstriert werden. Weiterhin konnte die Arbeit zeigen, dass Mastzellen wichtig für die Migration von antigenbeladenen Dendritischen Zellen aus der Lunge in die regionalen Lymphknoten sind. Dieses stellt einen wichtigen Schritt für die Ausbildung einer lokalen allergischen Antwort dar. Im Gegensatz dazu war die Entstehung einer allergischen Atemwegserkrankung nach Transfer von in vitro generierten DC und Allergenprovokation nicht mastzellabhängig. Diese Ergebnisse zeigen, dass es auf die Wahl des Sensibilisierungs- und Provokationsmodels ankommt, um mastzellspezifische Effekte zu demonstrieren. Die vorliegende Arbeit zeigt die wichtige Rolle der Mastzelle und von mastzellproduziertem TNF bei der Ausbildung einer allergischen Entzündung der Atemwege. Die Mastzelle und deren Mediatoren stellen somit mögliche Ziele für die therapeutische Behandlung der allergischen Entzündung der Atemwege dar.

Generierung und Charakterisierung tolerogener muriner dendritischer Zellen

Mechanismen der zentralen und der peripheren Toleranz schützen den Körper vor Immunreaktionen gegen körpereigenes Gewebe oder gegen harmlose Umweltantigene. An der Aufrechterhaltung der peripheren Toleranz sind tolerogene Dendritische Zellen (DC) beteiligt. Tolerogene DC können in vitro u.a. mit Hilfe von immunsuppressiven und antiinflammatorischen Substanzen, aber auch durch virale Transduktionen, die zur Denovo- oder Überexpression toleranzassoziierter Moleküle führen, generiert werden. rnDa die Wirkung einiger immunmodulatorischer Substanzen über den intrazellulären sekundären Botenstoff cAMP vermittelt wird, sollte getestet werden, welchen Einfluss eine direkte Erhöhung des intrazellulären cAMP-Niveaus mittels Dibutyryl-cyclo-Adenosin-3´,5´-Mono-Phoshat (db-cAMP) auf die phänotypischen und funktionellen Eigenschaften von BM-DC („bone marrow derived dendritic cells“) hat.rnIm Vergleich zu unbehandelten BM-DC wiesen db-cAMP-DC ein vermindertes T-Zell-Stimulierungs-potenzial auf. Dieses verminderte T-Zell-Stimulierungspotenzial wird teilweise über die Proteinkinase A, nicht aber über Cyclooxygenase-2 (Cox-2) vermittelt. rnAnhand der FACS-Analyse mit DC- und MDSC- („myeloid derived suppressor cells“) spezifischen Markern konnte gezeigt werden, dass es sich bei den db-cAMP-DC um CD11c-positive DC mit einer vergleichsweise niedrigen Expression von MHCII und kostimulatorischen Oberflächenmolekülen handelt. Des Weiteren zeigte sich, dass sie verglichen mit BM-DC eine vermehrte mRNA-Expression der koinhibitorischen Moleküle B7-H1 und LIGHT und der toleranzassoziierten Moleküle FcγRIIB, HO-1 und Cox-2 aufweisen. Mittels ELISA konnte eine gesteigerte Expression der HO-1- und eine moderat gesteigerte PGE2-Synthese beobachtet werden. PGE2 wird mit Hilfe der Cox-2 aus Arachidonsäure gebildet.rnIm Gegensatz zu BM-DC wiesen db-cAMP-DC in beiden Reifungsstadien ein verändertes Zytokinprofil auf: Auf mRNA-Ebene zeigte sich, dass db-cAMP-DC verglichen mit BM-DC vermehrt IL-1RA und IL-10 exprimieren. Dieser Unterschied konnte für IL-10 auch mittels ELISA bestätigt werden. In den Kulturüberständen der stimulierten db-cAMP-DC konnte, im Gegensatz zu denen stimulierter BM-DC, kaum bioaktives IL-12 nachgewiesen werden. rnDb-cAMP-DC induzierten des Weiteren in kokultivierten allogenen T-Zellen ein differenzielles Zytokinprofil: Sie förderten die INFγ- und IL-17-Sezernierung durch T-Zellen, während die IL-5-Sezernierung geringer war, wenn T-Zellen mit stimulierten db-cAMP-DC kokultiviert wurden. Db-cAMP-DC hatten hingegen keinen Einfluss auf die IL-10-Produktion. Außerdem führte eine Kokultur der db-cAMP-DC mit allogenen T-Zellen nicht zu einer gesteigerten Induktion von FoxP3+ Treg. rnIn einem zweiten Ansatz sollte getestet werden ob es möglich ist die murine DC-Linie SP37A3 lentiviral mit dem toleranzassoziierten Oberflächenprotein B7-H3 zu transduzieren. Dies ist von Interesse, da die SP37A3-Zellen einige Vorteile gegenüber BM-DC aufweisen, wie z.B. ihren homogeneren Phänotyp und die Möglichkeit sie in einer Expansionskultur zu halten.rnEs konnte gezeigt werden, dass SP37A3-Zellen als Modell für myeloide DC für die Transduktion mit lentiviralen Partikeln geeignet sind. Hierbei zeigte es sich aber, dass darauf geachtet werden muss, mit konzentriertem Virus zu arbeiten und dass die Reportergen-Expression der Zielzellen über mehr als 3 Tage (mindestens 7 Tage) untersucht werden muss. Nur so kann eine eventuell auftretende Pseudotransduktion erkannt und verhindert werden. Ab einer MOI („multiplicity of infection“) von 50 konnte in SP37A3-Zellen eine Transgen-Expression nachgewiesen werden.rn

Funktionelle HPMA-Copolymere zur möglichen Anwendung in der Tumor-Immuntherapie

Der Fokus dieser Arbeit lag in der Synthese von funktionellen HPMA-Copolymeren, sowohl für die Darstellung definierter Polymer-Antikörper Konjugate, als auch zum effizienten Transport von p-DNA in Polymer-DNA Komplexen (Polyplexe). Nach ausführlicher physikalischer und chemischer Charakterisierung wurden gezielt ihre Wechselwirkungen mit (Immun)-Zellen untersucht und so ihr Potential für die Verwendung in der Tumor-Immuntherapie aufgezeigt.rnFür das gezielte Ansprechen von bestimmten Immunzellen mit Schlüsselfunktionen besitzen monoklonale Antikörper ein großes Potential. Im Rahmen dieser Arbeit gelang die Darstellung definierter Polymer-Antikörper Konjugate über das gezielte Einführen von Thiol-Gruppen an Antikörper und die Synthese eng verteilter, Maleinimid funktionalisierter HPMA-Copolymere. Diese sehr gut definierten, funktionellen HPMA-Copolymere konnten über die Kombination der RAFT-Polymerisation und Reaktivester Polymeren gewonnen werden. Unterschiedliche Polymerstrukturen ermöglichten die Synthese verschiedener Arten von Polymer-Antikörper Konjugaten. Speziell die Untersuchung der verschiedenen Konjugate aus dem für dendritische Zellen spezifischen aDEC-205 Antikörper an Immunzellen aus dem Knochenmark von Mäusen lieferten wertvolle Erkenntnisse über Struktur-Wirkungsbeziehungen und zeigten die Möglichkeit der gezielten Adressierung von Immunzellen mit Schlüsselfunktionen bei der Aktivierung einer (Tumor)-Immunabwehr am Beispiel von dendritischen Zellen. Gleichzeitig erlaubt der Syntheseweg sowohl die gleichzeitige und kontrollierte Einführung auch komplexerer Stimuli am Polymerrückgrat als auch die Verwendung verschiedener Antikörper.rnÜber die Kombination der RAFT-Polymerisation und polymeren Reaktivestern wurde ebenso die Synthese von neuartigen kationisch-hydrophilen Polylysin-b-poly(HPMA) Blockcopolymeren als effiziente Transporter für den komplexen aber wirkungsvollen Wirkstoff p-DNA in Form von Polymer-DNA Komplexen (Polyplexe) realisiert. Da diese Polyplexe gleichzeitig eine Abschirmung der sensitiven p-DNA über eine poly(HPMA)-Korona vermitteln, stellen sie allgemein ein geeignetes Transportmittel für einen therapeutischen Transport von p-DNA dar. Diese Polyplexe sind in der Lage, humane Nierenkarzinomzellen (HEK-293T Zelllinie) zu transfizieren ohne signifikante Zytotoxizität zu zeigen. Darüber hinaus gelang eine große Steigerung der Transfektionseffizienz, ohne eine gleichzeitige Erhöhung der Zytotoxizität, durch die gezielte Einführung von Redox-stimuliresponsiven Disulfid-Gruppen zwischen den einzelnen Blöcken. Diese Polyplexe stellen einen polymeren Vektor zur transkriptionellen Regulierung von Zellen dar, zum Beispiel für die transkriptionelle Aktivierung von dendritischen Zellen, durch die Verwendung speziell dafür modifizierter p-DNA-Konstrukte. rnDurch die Verknüpfung einer ortsspezifischen enzymatischen Kopplung und kupferfreien Cyclooctin-Azid Kupplung gelang die kontrollierte und kovalente Modifizierung von polymeren Mizellen mit aDEC-205 Antikörpern an der hydrophilen poly(HPMA)-Korona. Diese Methode bietet die Möglichkeit der Anbindung der effektiven aber anspruchsvollen Erkennungsstruktur Antikörper an komplexere Polymerstrukturen und andere nano-partikulären Systeme, zum Beispiel an die zuvor genannten Polyplexe, um eine zellspezifische und verbesserte Aufnahme und Prozessierung zu erreichen.rnDiese Studien zeigen somit, sowohl die Möglichkeit der selektiven Addressierung von Immunzellen mit Schlüsselfunktionen wie dendritischer Zellen, als auch die Möglichkeit der transkriptionellen Regulation von Zellen durch Polyplexe. Sie stellen somit einen ersten Schritt zur Herstellung funktioneller, nanopartikulärer Systeme zur Verwendung in der Tumor-Immuntherapie dar. rn

Gerbu adjuvant modulates the immune response and thus the course of infection in C56BL/6 mice immunised with Echinococcus multilocularis rec14-3-3 protein

Vaccination with Echinococcus multilocularis 14-3-3 protein can protect mice against primary E. multilocularis infection. The present study investigated the efficacy and efficiency of the adjuvant muramyl dipeptide Gerbu, alone or together with recombinant 14-3-3 protein, to modulate the course of secondary E. multilocularis infection in C56BL/6 mice. The application of Gerbu alone already resulted in a parasite weight reduction when compared with infected control mice, while rec14-3-3 did not add to this effect. Immunological parameters were concurrently assessed with a mixed cell reaction including bone marrow-derived dendritic cells (BMDCs) together with lymph node cells from mice with or without immunisation and/or infection. While mice having received Gerbu adjuvant were found to highly proliferate in response to co-cultivation with 14-3-3-stimulated bone marrow dendritic cells, a sensitisation of BMDCs with vesicle fluid (VF) antigen lead to a striking decrease of the lymphoproliferative response in comparison to that of control mice, raising the hypothesis that immunosuppressive components may be part of this VF-antigen. Anti-14-3-3 antibody production was only found in those mice that had been previously 14-3-3-immunised, whereas all other only-infected mice failed to produce such antibodies. Conclusively, Gerbu adjuvant appears to directly generate a non-specific immune response that contributes to the control of the metacestode growth, putatively in association with a BMDC activity suppressed by components of the VF-antigen.

Adenosine mediated lung mast cell degranulation in the mouse

Adenosine has been implicated to play a role in inflammatory processes associated with asthma. Most notable is adenosine's ability to potentiate mediator release from mast cells. Mast cells are bone marrow derived inflammatory cells that can release mediators that have both immediate and chronic effects on airway constriction and inflammation. Most physiological roles of adenosine are mediated through adenosine receptors. Four subtypes of adenosine receptors have been identified, A1, A2A, A2B and A 3. The mechanisms by which adenosine can influence the release of mediators from lung tissue mast cells is not understood due to lack of in vivo models. Mice deficient in the enzyme adenosine deaminase (ADA) have been generated. ADA controls the levels of adenosine in tissues and cells, and consequently, adenosine accumulates in the lungs of ADA-deficient mice. ADA-deficient mice develop features seen in asthmatics, including lung eosinophilia and mucus hypersecretion. In addition, lung tissue mast cell degranulation was associated with elevated adenosine in ADA-deficient lungs and can be prevented by ADA enzyme therapy. We established primary murine lung mast cell cultures, and used real time RT-PCR and immunofluorescence to demonstrate that A 2A, A2B and A3 receptors are expressed on murine lung mast cells. Studies using selective adenosine receptor agonists and antagonists and A3 receptor deficient (A3−/−) mast cells suggested that activation of A3 receptors could induce mast cell mediator release in vitro. Furthermore, this mediator release was associated with increases in intracellular Ca++ that appeared to be mediated through a Gi and PI3K pathway. In addition, nebulized A3 receptor agonist directly induced lung mast cell degranulation in wild type mice while having no effect in A3−/− mice. These results demonstrate that the A3 receptor plays an important role in adenosine mediated murine lung mast cell degranulation. Therefore, the A3 adenosine receptor and its signaling pathways may represent novel therapeutic targets for the treatment and prevention of asthma. ^