Étude du rôle de la protéine Vpr du VIH-1 dans la modulation de la réponse immunitaire

L’infection par le VIH-1 est caractérisée par une activation chronique du système immunitaire et par une réduction graduelle du nombre de lymphocytes TCD4+, qui contribuent à une détérioration lente du système immunitaire menant à la phase SIDA. Paradoxalement, ce sont majoritairement des lymphocytes T CD4+ non infectés qui sont détruits et la cause de ce phénomène reste encore inconnue. Certaines protéines virales, dont la protéine accessoire Vpr, sont soupçonnées de jouer un rôle dans ce processus. Synthétisée tardivement, Vpr est incorporée à l’intérieur des virions, en plus d’être relâchée sous forme soluble dans le milieu extracellulaire. La principale fonction biologique de Vpr est l’induction d’un arrêt de cycle en phase G2/M, via le recrutement du complexe d’ubiquitine E3 ligase CUL4A-DDB1VprBP et l’activation de la voie de dommage à l’ADN contrôlée par la kinase ATR. Une étude démontre que l’activation des voies de dommages à l’ADN conduit à l’expression de ligands du récepteur activateur NKG2D, exprimés par les cellules NK, déclenchant leurs fonctions cytolytiques. Chose intéressante, plusieurs études suggèrent que le VIH-1 régule positivement l’expression des ligands de NKG2D à la surface des lymphocytes T CD4+ infectés. Cependant, le facteur viral impliqué dans ce processus reste encore indéfini. Le but de cette thèse était d’évaluer le rôle de Vpr dans la modulation des fonctions cytolytiques des cellules NK et son implication potentielle dans la destruction des lymphocytes T CD4+. Nos travaux ont permis de démontrer que l’expression de Vpr, seule ou dans le contexte de l’infection, est suffisante afin d’augmenter spécifiquement l’expression du ligand de NKG2D, ULBP2, au niveau de lymphocytes T CD4+ primaires. Conséquemment, Vpr augmente ainsi la susceptibilité de ces cellules à une lyse par des cellules NK autologues. Nous démontrons que cette régulation positive d’ULBP2 repose sur la capacité de Vpr de recruter le complexe d’ubiquitine E3 ligase DDB1-CUL4AVprBP et l’activation de la voie de dommage à l’ADN ATR. Plus important encore, nous apportons des preuves que Vpr augmente également l’expression d’ULBP2 au niveau des cellules non infectées lors d’une infection de lymphocytes TCD4+ par le VIH-1. À cet effet, nous montrons que l’acheminement de Vpr au niveau de lymphocytes T CD4+ non infectés via des particules virales défectives est suffisant afin de réguler positivement ULBP2 et d’augmenter leur lyse par des cellules NK autologues. De plus, nous décrivons pour la première fois que Vpr, sous forme soluble, a la capacité d’induire des dommages à l’ADN et de réguler positivement ULBP2 suite à la transduction de différents types cellulaires, incluant des cellules T. Globalement, nos résultats démontrent que Vpr est un facteur viral clé impliqué dans la régulation positive des ligands de NKG2D induite par le VIH-1. Cette régulation positive d’ULBP2 pourrait alors contribuer à la destruction des lymphocytes T CD4+ infectés et non infectés via l’activation des fonctions cytolytiques des cellules NK. Une meilleure compréhension de la contribution de cette activité de Vpr dans la pathogenèse du VIH-1 a le potentiel de permettre le développement de nouvelles cibles ou stratégies thérapeutiques contre le VIH-1.

Cholinergic enhancement of perceptual learning : behavioral, physiological, and neuro-pharmacological study in the rat primary visual cortex

Les cortices sensoriels sont des régions cérébrales essentielles pour la perception. En particulier, le cortex visuel traite l’information visuelle en provenance de la rétine qui transite par le thalamus. Les neurones sont les unités fonctionnelles qui transforment l'information sensorielle en signaux électriques, la transfèrent vers le cortex et l'intègrent. Les neurones du cortex visuel sont spécialisés et analysent différents aspects des stimuli visuels. La force des connections entre les neurones peut être modulée par la persistance de l'activité pré-synaptique et induit une augmentation ou une diminution du signal post-synaptique à long terme. Ces modifications de la connectivité synaptique peuvent induire la réorganisation de la carte corticale, c’est à dire la représentation de ce stimulus et la puissance de son traitement cortical. Cette réorganisation est connue sous le nom de plasticité corticale. Elle est particulièrement active durant la période de développement, mais elle s’observe aussi chez l’adulte, par exemple durant l’apprentissage. Le neurotransmetteur acétylcholine (ACh) est impliqué dans de nombreuses fonctions cognitives telles que l’apprentissage ou l’attention et il est important pour la plasticité corticale. En particulier, les récepteurs nicotiniques et muscariniques du sous-type M1 et M2 sont les récepteurs cholinergiques impliqués dans l’induction de la plasticité corticale. L’objectif principal de la présente thèse est de déterminer les mécanismes de plasticité corticale induits par la stimulation du système cholinergique au niveau du télencéphale basal et de définir les effets sur l’amélioration de la perception sensorielle. Afin d’induire la plasticité corticale, j’ai jumelé des stimulations visuelles à des injections intracorticales d’agoniste cholinergique (carbachol) ou à une stimulation du télencéphale basal (neurones cholinergiques qui innervent le cortex visuel primaire). J'ai analysé les potentiels évoqués visuels (PEVs) dans le cortex visuel primaire des rats pendant 4 à 8 heures après le couplage. Afin de préciser l’action de l’ACh sur l’activité des PEVs dans V1, j’ai injecté individuellement l’antagoniste des récepteurs muscariniques, nicotiniques, α7 ou NMDA avant l’infusion de carbachol. La stimulation du système cholinergique jumelée avec une stimulation visuelle augmente l’amplitude des PEVs durant plus de 8h. Le blocage des récepteurs muscarinique, nicotinique et NMDA abolit complètement cette amélioration, tandis que l’inhibition des récepteurs α7 a induit une augmentation instantanée des PEVs. Ces résultats suggèrent que l'ACh facilite à long terme la réponse aux stimuli visuels et que cette facilitation implique les récepteurs nicotiniques, muscariniques et une interaction avec les récepteur NMDA dans le cortex visuel. Ces mécanismes sont semblables à la potentiation à long-terme, évènement physiologique lié à l’apprentissage. L’étape suivante était d’évaluer si l’effet de l’amplification cholinergique de l’entrée de l’information visuelle résultait non seulement en une modification de l’activité corticale mais aussi de la perception visuelle. J’ai donc mesuré l’amélioration de l’acuité visuelle de rats adultes éveillés exposés durant 10 minutes par jour pendant deux semaines à un stimulus visuel de type «réseau sinusoïdal» couplé à une stimulation électrique du télencéphale basal. L’acuité visuelle a été mesurée avant et après le couplage des stimulations visuelle et cholinergique à l’aide d’une tâche de discrimination visuelle. L’acuité visuelle du rat pour le stimulus d’entrainement a été augmentée après la période d’entrainement. L’augmentation de l’acuité visuelle n’a pas été observée lorsque la stimulation visuelle seule ou celle du télencéphale basal seul, ni lorsque les fibres cholinergiques ont été lésées avant la stimulation visuelle. Une augmentation à long terme de la réactivité corticale du cortex visuel primaire des neurones pyramidaux et des interneurones GABAergiques a été montrée par l’immunoréactivité au c-Fos. Ainsi, lorsque couplé à un entrainement visuel, le système cholinergique améliore les performances visuelles pour l’orientation et ce probablement par l’optimisation du processus d’attention et de plasticité corticale dans l’aire V1. Afin d’étudier les mécanismes pharmacologiques impliqués dans l’amélioration de la perception visuelle, j’ai comparé les PEVs avant et après le couplage de la stimulation visuelle/cholinergique en présence d’agonistes/antagonistes sélectifs. Les injections intracorticales des différents agents pharmacologiques pendant le couplage ont montré que les récepteurs nicotiniques et M1 muscariniques amplifient la réponse corticale tandis que les récepteurs M2 muscariniques inhibent les neurones GABAergiques induisant un effet excitateur. L’infusion d’antagoniste du GABA corrobore l’hypothèse que le système inhibiteur est essentiel pour induire la plasticité corticale. Ces résultats démontrent que l’entrainement visuel jumelé avec la stimulation cholinergique améliore la plasticité corticale et qu’elle est contrôlée par les récepteurs nicotinique et muscariniques M1 et M2. Mes résultats suggèrent que le système cholinergique est un système neuromodulateur qui peut améliorer la perception sensorielle lors d’un apprentissage perceptuel. Les mécanismes d’amélioration perceptuelle induits par l’acétylcholine sont liés aux processus d’attention, de potentialisation à long-terme et de modulation de la balance d’influx excitateur/inhibiteur. En particulier, le couplage de l’activité cholinergique avec une stimulation visuelle augmente le ratio de signal / bruit et ainsi la détection de cibles. L’augmentation de la concentration cholinergique corticale potentialise l’afférence thalamocorticale, ce qui facilite le traitement d’un nouveau stimulus et diminue la signalisation cortico-corticale minimisant ainsi la modulation latérale. Ceci est contrôlé par différents sous-types de récepteurs cholinergiques situés sur les neurones GABAergiques ou glutamatergiques des différentes couches corticales. La présente thèse montre qu’une stimulation électrique dans le télencéphale basal a un effet similaire à l’infusion d’agoniste cholinergique et qu’un couplage de stimulations visuelle et cholinergique induit la plasticité corticale. Ce jumelage répété de stimulations visuelle/cholinergique augmente la capacité de discrimination visuelle et améliore la perception. Cette amélioration est corrélée à une amplification de l’activité neuronale démontrée par immunocytochimie du c-Fos. L’immunocytochimie montre aussi une différence entre l’activité des neurones glutamatergiques et GABAergiques dans les différentes couches corticales. L’injection pharmacologique pendant la stimulation visuelle/cholinergique suggère que les récepteurs nicotiniques, muscariniques M1 peuvent amplifier la réponse excitatrice tandis que les récepteurs M2 contrôlent l’activation GABAergique. Ainsi, le système cholinergique activé au cours du processus visuel induit des mécanismes de plasticité corticale et peut ainsi améliorer la capacité perceptive. De meilleures connaissances sur ces actions ouvrent la possibilité d’accélérer la restauration des fonctions visuelles lors d’un déficit ou d’amplifier la fonction cognitive.

Leptin modulation of locomotor and emotional behaviors : the role of STAT3 signaling in dopamine neurons

La leptine circule en proportion de la masse graisseuse du corps et la transduction de son signal à travers la forme longue de son récepteur via un certain nombre de voies neurales , y compris MAPK, PI3-K ,AMPK et JAK2 - STAT3 . Il faut noter que STAT3 constitue une voie clée au récepteur de la leptine par laquelle la leptine module l'expression des gènes impliqués dans la régulation du bilan énergétique. La plupart des recherches ont porté sur la fonction du récepteur de la leptine au sein de l' hypothalamus, en particulier la fonction du récepteur de la leptine dans le noyau arqué. Toutefois, les récepteurs de la leptine sont également exprimés sur les neurones dopaminergiques de l'aire tégmentale ventrale et la leptine agit sur cette région du cerveau pour influencer la prise alimentaire, la motivation, la locomotion, l'anxiété et la transmission de la dopamine. De plus, la leptine active la STAT3 dans les dopaminergiques et GABAergiques populations neuronales. Bien que ces résultats contribuent à notre compréhension des multiples actions de la leptine dans le système nerveux central, il reste à résoudre les cellules et la signalisation du récepteur de la leptine qui sont responsables des effets neurocomportementaux de la leptine dans le mésencéphale. Visant à déterminer la contribution de la voie de signalisation STAT3 dans les neurones dopaminergiques du mésencéphale, nous avons généré une lignée de souris knockout conditionnel dans lequel l'activation du gène de STAT3 sur son résidu tyrosine 705 ( Tyr 705 ) est absent spécifiquement dans les neurones dopaminergiques. Avec l'utilisation de ce modèle de souris génétique, nous avons évalué l'impact de l'ablation de la signalisation STAT3 dans les neurones dopaminergiques sur un certain nombre de fonctions liées à la dopamine, y compris l'alimentation, la locomotion, les comportements liés à la récompense, l'émotion et la libération de dopamine dans le noyau accumbens. Fait intéressant, nous avons observé un dimorphisme sexuel dans le phénotype des souris STAT3DAT-KO. L'activation de la voie de signalisation STAT3 dans les neurones dopaminergiques est responsable de l'action de la leptine dans la réduction de la locomotion, récompense liée à l'activité physique, et de l'augmentation de la libération et de la disponibilité de la dopamine chez les souris mâles. Cependant, il ne module pas le comportement émotionnel. D'autre part, les souris femelles STAT3DAT-KO augmentent les niveaux d'anxiété et les niveaux plasmatiques de corticostérone, sans provoquer de changements de la dépression. Cependant, la perte d'activation de STAT3 dans les neurones dopaminergiques ne module pas le comportement locomoteur chez les souris femelles. Notamment, les actions de la leptine dans le mésencéphale pour influencer le comportement alimentaire ne sont pas médiées par l'activation de STAT3 dans les neurones dopaminergiques, considérant que les souris mâles et femelles ont un comportement alimentaire normal. Nos résultats démontrent que la voie de signalisation STAT3 dans les neurones dopaminergiques est responsable des effets anxiolytiques de la leptine, et soutient l'hypothèse que la leptine communique l'état d'énergie du corps (i.e. la relation entre la dépense et les apports énergétiques) pour les régions mésolimbiques pour atténuer les effets de motivation et de récompense de plusieurs comportements qui servent à réhabiliter ou à épuiser les réserves d'énergie. En outre, ce travail souligne l'importance d'étudier la modulation de la signalisation de la leptine dans différente types de cellules, afin d'identifier les voies de signalisation et les mécanismes cellulaires impliqués dans les différentes fonctions neuro-comportementales de la leptine.

Rôle des cellules dendritiques dans la modulation de la réponse immunitaire de l'hôte contre Streptococcus suis

Streptococcus suis est un important pathogène porcin et agent zoonotique responsable de méningites et de septicémies. À ce jour, les mécanismes impliqués dans la réponse immunitaire de l’hôte lors de l’infection par S. suis sont peu connus; et il en est de même pour les stratégies utilisées par S. suis afin de déjouer cette réponse. L’augmentation de l’incidence et de la sévérité des cas humains souligne le besoin d’une meilleure compréhension des interactions entre S. suis et le système immunitaire afin de générer une réponse immunitaire efficace contre ce pathogène. Les cellules dendritiques (DCs) sont de puissantes cellules présentatrices d’antigènes qui stimulent les lymphocytes T et B, assurant la liaison entre l’immunité innée et l’immunité adaptative. L’objectif principal de ce projet était d’évaluer le rôle joué par différents facteurs de virulence de S. suis sur la modulation de la fonction des DCs et de la réponse T-dépendante. Nous avons examiné l’effet des facteurs clés pour la virulence de S. suis, dont la capsule polysaccharidique (CPS), les modifications de la paroi cellulaire (D-alanylation de l’acide lipotéichoïque et N-déacétylation du peptidoglycane) et la toxine suilysine, sur l’activation et la maturation de DCs murines dérivées de la moelle osseuse (bmDCs). Suite à l’infection par S. suis, les bmDCs sont activées et subissent un processus de maturation caractérisé par l’augmentation de l’expression de molécules de co-stimulation et la production de cytokines pro-inflammatoires. La CPS est le principal facteur interférant avec la production de cytokines, même si les modifications de la paroi cellulaire et la suilysine peuvent également moduler la production de certaines cytokines. Enfin, la CPS, les modifications de la paroi cellulaire et la suilysine interfèrent avec la déposition du complément à la surface des bactéries et, en conséquence, avec le « killing » dépendant du complément. Les résultats ont été confirmés à l’aide de bmDCs porcines. Nous avons aussi voulu identifier les récepteurs cellulaires impliqués dans la reconnaissance de S. suis par les DCs. Nous avons démontré que la production de cytokines et l’expression des molécules de co-stimulation par les DCs sont fortement dépendantes de la signalisation par MyD88, suggérant que les DCs reconnaissent S. suis et deviennent activées majoritairement via la signalisation par les récepteurs de type Toll (TLRs). En effet, on remarque une diminution de la production de plusieurs cytokines ainsi que de l’expression de certaines molécules de co-stimulation chez les DCs TLR2-/- ou TLR2-/- et TLR9-/- double négatives. Finalement, le récepteur NOD2 semblait jouer un rôle partiel dans l’activation des DCs suite à une infection par S. suis.Enfin, nous avons évalué les conséquences de la modulation des fonctions des DCs sur le développement de la réponse T-dépendante. Les splénocytes totaux produisent plusieurs cytokines en réponse à S. suis. Des analyses in vivo et ex vivo ont permis d’observer l’implication des cellules T CD4+ et le développement d’une réponse de type « T helper » 1 (TH1) bien que la quantité de cytokines TH1 produites lors de l’infection in vivo par S. suis demeure assez basse. La CPS de S. suis interfère avec la production de plusieurs cytokines par les cellules T in vitro. Expérimentalement, l’infection induite par S. suis résulte en de faibles niveaux de production d’anticorps anti-S. suis, mais aussi d’anticorps dirigés contre l’ovalbumine utilisée comme antigène rapporteur. Cette interférence est corrélée avec la sévérité des signes cliniques, suggérant que S. suis interfère avec le développement d’une réponse immunitaire adaptative appropriée qui serait requise pour contrôler la progression de l’infection. Les résultats de cette étude mèneront à une meilleure compréhension de la réponse immunitaire de l’hôte lors de l’infection par S. suis.

La modulation du métabolisme cellulaire par l'E3 Ubiquitine Ligase MARCH-1

La relocalisation et la dégradation médiée par ubiquitination sont utilisées par la cellule pour contrôler la localisation et l’expression de ses protéines. L’E3 ubiquitine ligase MARCH1 est impliqué dans la régulation post-traductionnelle de CMH-II et de CD86. Dans ce mémoire, on propose un rôle additionnel à MARCH1. Nos résultats expérimentaux nous portent à croire que MARCH1 pourrait moduler le métabolisme cellulaire en favorisant la relocalisation et la dégradation d’enzymes impliquées dans la glycolyse. La grande majorité des cellules utilise la phosphorylation oxydative pour générer de l’ATP en présence d’oxygène. Dans un environnement hypoxique, cette dernière est non fonctionnelle et la cellule doit utiliser la glycolyse anaérobique pour produire son ATP. Une cellule cancéreuse à des besoins énergétiques supérieurs en raison de l’augmentation de sa biomasse et de sa prolifération incontrôlée. Pour subvenir à ces besoins, elle maximise sa production d’énergie en modifiant son métabolisme; c’est l’effet Warburg. On retrouve dans les cellules immunitaires des modifications similaires au métabolisme cellulaire suite à un signal d’activation. Ici, nous montrons que la respiration mitochondriale maximale, la réserve respiratoire et la glycolyse maximale sont diminuées dans les cellules présentatrice d’antigènes qui expriment MARCH1. Nous avons montré que MARCH1 était localisable au niveau de la mitochondrie, ce qui lui permet d’interagir avec les enzymes de la glycolyse. Finalement, nous avons quantifié l’expression de Eno1 et de LDHB par Western Blot, pour montrer une augmentation de l’expression de ces enzymes en absence de MARCH1. À la lumière de ces résultats, nous discutons des avantages que procure la diminution de l’expression de MARCH1 dans un contexte inflammatoire, suite à l’activation des cellules présentatrices d’antigènes. Ce phénomène permettrait une présentation antigénique plus efficace, une augmentation de la production d’énergie et une meilleure résistance aux ROS produits lors de la réponse inflammatoire.

Lipids and the immune response: from molecular mechanisms to clinical applications

Purpose of review This review critically evaluates recent studies investigating the effects of fatty acids on immune and inflammatory responses in both healthy individuals and in patients with inflammatory diseases, with some reference to animal studies where relevant. It examines recent findings describing the cellular and molecular basis for the modulation of immune function by fatty acids. The newly emerging area of diet-genotype interactions will also be discussed, with specific reference to the anti-inflammatory effects of fish oil. Recent findings Fatty acids are participants in many intracellular signalling pathways. They act as ligands for nuclear receptors regulating a host of cell responses, they influence the stability of lipid rafts, and modulate eicosanoid metabolism in cells of the immune system. Recent findings suggest that some or all of these mechanisms may be involved in the modulation of immune function by fatty acids. Summary Human studies investigating the relationship between dietary fatty acids and some aspects of the immune response have been disappointingly inconsistent. This review presents the argument that most studies have not been adequately powered to take into account the influence of variation (genotypic or otherwise) on parameters of immune function. There is well-documented evidence that fatty acids modulate T lymphocyte activation, and recent findings describe a range of potential cellular and molecular mechanisms. However, there are still many questions remaining, particularly with respect to the roles of nuclear receptors, for which fatty acids act as ligands, and the modulation of eicosanoid synthesis, for which fatty acids act as precursors.

Neuroinflammation and its modulation by flavonoids

There is increasing evidence to suggest that neuroinflammatory processes contribute to the cascade of events that lead to the progressive neuronal damage observed in neurodegenerative disorders such as Parkinson’s disease and Alzheimer’s disease. Therefore, treatment regimes aimed at modulating neuroinflammatory processes may act to slow the progression of these debilitating brain disorders. Recently, a group of dietary polyphenols known as flavonoids have been shown to exert neuroprotective effects in vivo and in neuronal cell models. In this review we discuss the evidence relating to the modulation of neuroinflammation by flavonoids. We highlight the evidence which suggests their mechanism of action involves: 1) attenuation of the release of cytokines, such as interleukin-1β (IL-1β) and tumor necrosis factor-alpha (TNF-α); 2) an inhibitory action against inducible nitric oxide synthase (iNOS) induction and subsequent nitric oxide (NO•) production; 3) inhibition of the activation of NADPH oxidase and subsequent reactive oxygen species generation; 4) a capacity to down-regulate the activity of pro-inflammatory transcription factors such as nuclear factor-κB (NF-κB); and 5) the potential to modulate signalling pathways such as mitogen-activated protein kinase (MAPK) cascade. We also consider the potential of these dietary compounds to represent novel therapeutic agents by considering their metabolism in the body and their ability to access the brain via the blood brain barrier. Finally, we discuss future areas of study which are necessary before dietary flavonoids can be established as therapeutic agents against neuroinflammation.

Modulation of the human gut microflora towards improved health using prebiotics: assessment of efficacy

There is increasing awareness that the human gut microflora plays a critical role in maintaining host health, both within the gastrointestinal tract and, through the absorption of metabolites, systemically. An 'optimal' gut microflora establishes an efficient barrier to the invasion and colonisation of the gut by pathogenic bacteria, produces a range of metabolic substrates which in turn are utilized by the host (e.g. vitamins and short chain fatty acids) and stimulates the immune system in a non-inflammatory manner. Although little is known about the individual species of bacteria responsible for these beneficial activities, it is generally accepted that the bifidobacteria and lactobacilli constitute important components of the beneficial gut microflora. A number of diet-based microflora management tools have been developed and refined over recent decades including probiotic, prebiotic and synbiotic approaches. Each aims to stimulate numbers and/or activities of the bifidobacteria and lactobacilli within the gut microflora. The aim of this article is to examine how prebiotics are being applied to the improvement of human health and to review the scientific evidence supporting their use.

Modulation of cytokine secretion by pentacyclic triterpenes from olive pomace oil in human mononuclear cells

Olive pomace oil, also known as "orujo" olive oil, is a blend of refined-pomace oil and virgin olive oil, fit for human consumption. Maslinic acid, oleanolic acid, erythrodiol, and uvaol are pentacyclic triterpenes, found in the non-glyceride fraction of orujo oil, which have previously been reported to have anti-inflammatory properties. In the present work, we investigated the effect of these minor components on pro-inflammatory cytokine production by human peripheral blood mononuclear cells in six different samples. Uvaol, erythrodiol, and oleanolic acid significantly decreased IL-1 beta and IL-6 production in a dose-dependent manner. All three compounds significantly reduced TNF-alpha production at 100 mu M; however, at 10 mu M, uvaol and oleanolic acid enhanced the generation of TNF-alpha. In contrast, maslinic acid did not significantly alter the concentration of those cytokines, with the exception of a slight inhibitory effect at 100 mu M. All four triterpenes inhibited production of I-309, at 50 mu M and 100 mu M. However, uvaol enhanced I-309 production at 10 mu M. The triterpenic dialcohols had a similar effect on MIG production. In conclusion, this study demonstrates that pentacyclic triterpenes in orujo oil exhibit pro- and anti-inflammatory properties depending on chemical structure and dose, and may be useful in modulating the immune response. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Modulation of vaccine response by concomitant probiotic administration

Evidence suggests that probiotic bacteria modulate both innate and adaptive immunity in the host, and in some situations can result in reduced severity of common illnesses, such as acute rotavirus infection and respiratory infections. Responses to vaccination are increasingly being used to provide high quality information on the immunomodulatory effects of dietary components in humans. The present review focuses on the effect of probiotic administration upon vaccination response. The majority of studies investigating the impact of probiotics on responses to vaccination have been conducted in healthy adults, and at best they show modest effects of probiotics on serum or salivary IgA titres. Studies in infants and in elderly subjects are very limited, and it is too early to draw any firm conclusions regarding the potential for probiotics to act as adjuvants in vaccination. Although some studies are comparable in terms of duration of the intervention and age and characteristics of the subjects, most differ in terms of the probiotic selected. Further well designed, randomized, placebo-controlled studies are needed to fully understand the immunomodulatory properties of probiotics, whether the effects exerted are strain-dependent and age-dependent, and their clinical relevance in enhancing immune protection following vaccination.

The Immune-Pineal Axis Stress as a Modulator of Pineal Gland Function

The temporal organization of mammals presents a daily adjustment to the environmental light/dark cycle. The environmental light detected by the retina adjusts the central clock in the suprachiasmatic nuclei, which innervate the pineal gland through a polysynaptic pathway. During the night, this gland produces and releases the nocturnal hormone melatonin, which circulates throughout the whole body and adjusts several bodily functions according to the existence and duration of darkness. We have previously shown that during the time frame of an inflammatory response, pro-inflammatory cytokines, such as tumor necrosis factor-a, inhibit while anti-inflammatory mediators, such as glucocorticoids, enhance the synthesis of melatonin, interfering in the daily adjustment of the light/dark cycle. Therefore, injury disconnects the organism from environmental cycling, while recovery restores the light/dark information to the whole organism. Here, we extend these observations by evaluating the effect of a mild restraint stress, which did not induce macroscopic gastric lesions. After 2 h of restraint, there was an increase in circulating corticosterone, indicating activation of the hypothalamus-pituitary-adrenal (HPA) axis. In parallel, an increase in melatonin production was observed. Taking into account the data obtained with models of inflammation and stress, we reinforce the hypothesis that the activity of the pineal gland is modulated by the state of the immune system and the HPA axis, implicating the darkness hormone melatonin as a modulator of defense responses.

Cell activation state influences the modulation of HLA-DR surface expression on human monocytes/macrophages by parenteral fish oil lipid emulsion

Abnormal surface expression of HLA-DR by leukocytes is associated with a poor prognosis in critical care patients. Critical care patients often receive total parenteral nutrition with lipid emulsion (LE). In this study we evaluated the influence of fish oil LE (FO) on human monocyte/macrophage (M phi) expression of surface HLA-DR under distinct activation states. Mononuclear leukocytes from the peripheral blood of healthy volunteers (n = 18) were cultured for 24 hours without LE (control) or with 3 different concentrations (0.1, 0.25, and 0.5%) of the follow LE: a) pure FO b) FO in association (1:1 v/v) with LE composed of 50% medium-chain trygliceride and 50% soybean oil (MCTSO), and c) pure MCTSO. The leukocytes were also submitted to different cell activation states, as determinate by INF-gamma addition time: no INF-gamma addition, 18 hours before, or at the time of LE addition. HLA-DR expression on M phi surface was evaluated by flow cytometry using specific monoclonal antibodies. In relation to controls (for 0.1%, 0.25%, and 0.5%: 100) FO decreased the expression of HLA-DR when added alone [in simultaneously-activated M phi, for 0.1%: 70 (59 +/- 73); for 0.25%: 51 (48 +/- 56); and for 0.5%: 52.5(50 +/- 58)] or in association with MCTSO [in simultaneously-activated M phi, for 0.1%: 50.5 (47 +/- 61); for 25%: 49 (45 +/- 52); and for 05 %: 51 (44 +/- 54) and in previously-activated M phi, for 1.0 % : 63 (44 +/- 88); for 0.25%: 70 (41 +/- 88); and for 0.5%: 59.5 (39 +/- 79)] in culture medium (Friedman p<0.05). In relation to controls (for 0.1%, 0.25%, and 0.5%: 100), FO did not influence the expression of these molecules on non-activated M phi [for 0.1 % : 87.5 (75 +/- 93); for 0.25%: 111 (98 +/- 118); and for 0.5%: 101.5 (84 +/- 113)]. Results show that parenteral FO modulates the expression of HLA-DR on human M phi surface accordingly to leukocyte activation state. Further clinical studies evaluating the ideal moment of fish oil LE infusion to modulate leukocyte functions may contribute to a better understanding of its immune modulatory properties.

Involvement of proteinase-activated receptors 1 and 2 in spreading and phagocytosis by murine adherent peritoneal cells: Modulation by the C-terminal of S100A9 protein

Proteinase-activated receptors (PAR) are widely recognized for their modulatory properties in inflammatory and immune responses; however, their direct role on phagocyte effector functions remains unknown. S100A9, a protein secreted during inflammatory responses, deactivates activated peritoneal macrophages, and its C-terminal portion inhibits spreading and phagocytosis of adherent peritoneal cells. Herein, the effect of PAR1 and PAR2 agonists was investigated on spreading and phagocytosis by adherent peritoneal cells, as well as the ability of murine C-terminal of S100A9 peptide (mS100A9p) to modulate this effect. Adherent peritoneal cells obtained from mouse abdominal cavity were incubated with PAR1 and PAR2 agonists and spreading and phagocytosis of Candida albicans particles were evaluated. PAR1 agonists increased both the spreading and the phagocytic activity, but PAR2 agonists only increased the spreading index. mS100A9p reverted both the increased spreading and phagocytosis induced by PAR1 agonists, but no interference in the increased spreading induced by PAR2 agonists was noticed. The shorter homologue peptide to the C-terminal of mS100A9p, corresponding to the H(92)-E(97) region, also reverted the increased spreading and phagocytosis induced by PAR1 agonists. These findings show that proteinase-activated receptors have an important role for spreading and phagocytosis of adherent peritoneal cells, and that the pepticle corresponding to the C-terminal of S100A9 protein is a remarkable candidate for use as a novel compound to modulate PAR1 function. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Vitamin D: status, supplementation and immuno-modulation

Numerous studies have shown suboptimal vitamin D status in populations at high geographical latitudes, owing to a reduced capacity to synthesise vitamin D, especially during wintertime. Vitamin D supplementation has been shown to be effective at maintaining adequate vitamin D status throughout the year in these countries. Classically reported to play a central role in bone health, vitamin D has more recently been shown to modulate immune function by promoting an anti-inflammatory response, which may be related to onset or progression of autoimmune inflammatory disorders. One such condition is multiple sclerosis (MS). There is an increasing incidence of MS with increasing latitude, with higher prevalence reported in countries further away from the equator, where vitamin D synthesis is inadequate. Vitamin D has been shown to have positive effects on the animal model of MS, experimental autoimmune encephalomyelitis. However, there have been few human intervention studies to investigate the effect of vitamin D supplementation on symptoms of MS or indeed of other autoimmune disorders. Further research is required to examine the potential beneficial role of vitamin D in MS to ultimately determine the optimal vitamin D status required to alleviate symptoms and possibly prevent this and other chronic diseases.

Immune-mediated mechanisms of parasite tissue sequestration during experimental cerebral malaria

Cerebral malaria is a severe complication of malaria. Sequestration of parasitized RBCs in brain microvasculature is associated with disease pathogenesis, but our understanding of this process is incomplete. In this study, we examined parasite tissue sequestration in an experimental model of cerebral malaria (ECM). We show that a rapid increase in parasite biomass is strongly associated with the induction of ECM, mediated by IFN-γ and lymphotoxin α, whereas TNF and IL-10 limit this process. Crucially, we discovered that host CD4+ and CD8+ T cells promote parasite accumulation in vital organs, including the brain. Modulation of CD4+ T cell responses by helminth coinfection amplified CD4+ T cell-mediated parasite sequestration, whereas vaccination could generate CD4+ T cells that reduced parasite biomass and prevented ECM. These findings provide novel insights into immune-mediated mechanisms of ECM pathogenesis and highlight the potential of T cells to both prevent and promote infectious diseases.