Myeloid precursors, osteoclastogenesis, and Spondyloarthropathies

Spondyloarthropathies (or Spondyloarthritides; SpAs) are a group of heterogeneous but genetically related inflammatory disorders in which ankylosing spondylitis (AS) is considered the prototypic form. Among the genes associated with AS, HLA-B27 allele has the strongest association although the cause is still not clear. Rats transgenic for the human HLA-B27 gene (B27 rats) develop a systemic inflammation mirroring the human SpA symptoms and thus provide a useful model to study the contribution of this MHC class I molecule in the disease development. Of particular interest was the observation of absence of arthritis in B27 rats grown in germ-free conditions and a recent theory suggests that microbial dysbiosis and gut inflammation might play a key role in initiating the HLA-B27-associated diseases. Studies in our laboratory have previously demonstrated that HLA-B27 expression alters the development of the myeloid compartment within the bone marrow (BM) in B27 rat and causes loss of a specific dendritic cell (DC) population involved in self-tolerance mechanisms within the gut. The aim of this thesis was to further analyse the myeloid compartment in B27 rats with a particular focus on the osteoclast progenitors and the bone phenotype and to link this to the gut inflammation. In addition, translational studies analysed peripheral monocyte/pre-osteoclasts in AS patients and teased apart the role of cytokines in in vitro human osteoclast differentiation. To understand the dynamics of the myeloid/monocyte compartment within the B27-associated inflammation, monocytes within the bloodstream and BM of B27 rats were characterised via flow cytometry and their ability to differentiate into osteoclast was assessed in vitro. Moreover, an antibiotic regime was used to reduce the B27 ileitis and to evaluate whether this could affect the migration, the phenotype, and the osteoclastogenic potential of B27 monocytes. B27 animals display a systemic and central increase of “inflammatory” CD43low MOs, which are the main contributors to osteoclastogenesis in vitro. Antibiotic treatment reduced ileitis and also reverted the B27 monocyte phenotype. This was also associated with the reduction of the previous described TNFα-enhancement of osteoclast differentiation from B27 BM precursors. These evidences support the idea that in genetically susceptible individuals inflammation in the gut might influence the myeloid compartment within the BM; in other terms, pre-emptively educate precursor cells to acquire specific phenotype end functions after being recruited into the tissue. This might explain the enhanced differentiation of osteoclast from B27 BM progenitors and thus the HLA-B27-associated bone loss. The data shown in this thesis suggest a link between the immunity within the gut and BM haematopoiesis. This provides an attractive and novel research prospective that could help not only to increase the understanding of the HLA-B27-associated aetiopathogenesis but also to unravel the cellular crosstalk that allows the mucosal immunity to program central cell differentiation. Human translational studies on monocyte subsets, cytokines and cytokine network in AS osteoclastogenesis evidenced altered osteoclast differentiation in the presence of IL-22 although no differences in the phenotype and functions of circulating CD14+ monocytes were observed. In addition, studies on the role of TNFα and TNFRs showed a dual role of this inflammatory cytokine in the human OC differentiation. In particular, the activation of TNFR1 in monocytes in early osteoclastogenesis inhibits OC differentiation while TNFα-biasing for TNFR2 on osteoclast precursors mediates the osteoclastogenic effect. Whether similar mechanisms are involved in the TNFα-mediated joint destruction in human rheumatic diseases needs further investigations. This could contribute to the development of novel and more specific anti-TNFα agents for the treatment of bone erosion. In conclusion, taken together my studies support the idea of a crosstalk between the periphery and the central system during the inflammatory response and provide new insights to the mechanisms behind the enhancement of osteoclastogenesis in B27-associated disorders.

Estado nutricional e efeito da vitamina A na resposta imune frente à infecção por Leishmania Infantum

Nutritional status is an important determinant to the response against Leishmania infection, although few studies have characterized the molecular basis for the association found between malnutrition and the disease. Vitamin A supplementation has long been used in developing countries to prevent mortality by diarrheal and respiratory diseases, but there are no studies on the role of vitamin A in Leishmania infection, although we and others have found vitamin A deficiency in visceral Leishmaniasis (VL). Regulatory T cells are induced in vitro by vitamin A metabolites and are considered important cells implicated T CD4+ cell suppression in human VL. This work aimed to examine the correlation of nutritional status and the effect of vitamin A in the response against Leishmania infantum infection. A total of 179 children were studied: 31 had active VL, 33 VL history, 44 were DTH+ and 71 were DTH- and had negative antibody to Leishmania (DTH-/Ac-). Peripheral blood monuclear cells were isolated in a subgroup of 10 active VL and 16 DTH-/Ac- children and cultivated for 20h under 5 different conditions: 1) Medium, 2) Soluble promastigote L. infantum antigens (SLA), 3) All-trans retinoic acid (ATRA), 4) SLA + ATRA and 5) Concanavalin A. T CD4+CD25highFoxp3+, T CD4+CD25-Foxp3- and CD14+ monocytes were stained and studied by flow cytometry for IL-10, TGF-β and IL-17 production. Nutritional status was compromised in VL children, which presented lower BMI/Age and retinol concentrations when compared to healthy controls. We found a negative correlation between nutritional status (measured by BMI/Age and serum retinol) and anti-Leishmania antibodies and acute phase proteins. There was no correlation between nutritional status and parasite load. ATRA presented a dual effect in Treg cells and monocytes: In healthy children (DTH-/Ac-), it induced a regulatory response, increasing IL-10 and TGF-β production; in VL children it modulated the immune response, preventing increased IL-10 production after SLA stimulation. Furthermore, we found a positive correlation between BMI/Age and IL-17 production and negative correlation between serum retinol and IL-10 and TGF-β production in T CD4+CD25highFoxp3+ cells after SLA stimulus. Our results show a potential dual role of vitamin A in the immune system: improvement of regulatory profile during homeostasis and down modulation of IL-10 in Treg cells and monocytes during symptomatic VL. Therefore, the use of vitamin A concomitant to VL therapy might improve recovery from disease status in Leishmania infantum infection

Inmunoterapia autóloga con células dendríticas en modelos caninos con tumor venéreo transmisible

La inmunoterapia autóloga utiliza células del mismo cuerpo para estimular y restaurar las defensas naturales del sistema inmunológico. Algunas de las células que han sido utilizado en años recientes son: linfocitos infiltrantes de tumor, linfocitos T citotóxicos, células asesinas activadas por linfocinas y células dendríticas (CD). Las CD son células especializadas y su función es el capturar, procesar y presentar antígenos a los linfocitos para iniciar una respuesta inmune. El tumor venéreo transmisible (TVT), también conocido como sarcoma infeccioso o tumor de Sticker, es un cáncer transmisible en perros que afecta mayormente los genitales externos y se transmite durante el coito. En este trabajo se implementó por primera vez un modelo de TVT en el órgano genital (vagina) de los pacientes y se les administró la inmunoterapia autóloga con CD específicas contra el tumor. Para estudiar esta terapia se utilizaron tres grupos experimentales: el tumor sin tratamiento, el tumor tratado con sangre completa autóloga, y el tumor tratado con CD autólogas específicas para el TVT. Por último se evaluó la capacidad inmunológica del extracto tumoral total (ETT) del tumor como método de prevención in vivo. Para el tratamiento autólogo con las CD, se esperó que el tumor midiese 3cm, se realizó un cultivo primario de las células de TVT y se les extrajo el 4% de su peso corporal de sangre a los pacientes para realizar una diferenciación de los monocitos a CD. Para evaluar el efecto de la inmunoterapia autóloga con CD se observaron los efectos secundarios, el tamaño tumoral, las poblaciones de linfocitos, los niveles de IFN-γ en sangre y los linfocitos infiltrantes de tumor por histopatología. Los monocitos se diferenciaron a CD y se les realizó un análisis fenotípico mediante citometría de flujo. Los monocitos mostraron una expresión de CD14+ de 80.1%, CD80+ de 15.6%, CD83+ de 0.4% y un DLA II de1.8%. En las CD se obtuvo una expresión de 8.7% para CD14+, 80.3% para CD80+, 76.4% para CD83+ y 86.5% para DLA II y 62% en la prueba de fagocitosis. La terapia no mostró ningún efecto secundario en nuestro grupo experimental y hubo una regresión tumoral del 100% para la semana doce. Se encontró un aumento de expresión celular en sangre de CD4+ de 29%, de CD8+ de 34% y de IFN-γ de 120 pg/mL. Nuestros resultados demuestran que la inmunoterapia autóloga con CD específicas inducen una regresión del TVT en caninos.

Análisis del potencial epizoótico de cepas de Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis aisladas de diversos hospedadores empleando modelos de infección in vitro

299 p.

Identificación de subpoblaciones de macrófagos y linfocitos T en pulmones de pacientes fallecidos por influenza A H1N1

La infección por el virus de la influenza es un problema de salud pública por su rápida diseminación y alta morbilidad. Los casos graves de infección por éste virus presentan hipercitocinemia, la cual se ha asociado a una respuesta inmune adquirida desfavorable y un mal pronóstico para el paciente. Se han realizado hasta ahora experimentos en suero de pacientes o en tejido pulmonar en modelos de animales, sin embargo, no se tienen reportes del microambiente en el pulmón de pacientes fallecidos por el virus de la influenza. Objetivo: Determinar las subpoblaciones de macrófagos y linfocitos T y su correlación con el daño tisular en pulmón de pacientes fallecidos por influenza A H1N1 y otras enfermedades respiratorias. Material y Métodos: Se identificó y cuantificó el virus de influenza A H1N1 (pdm)09 e influenza A estacional por qRT-PCR, así como se determinó los niveles de citocinas y marcadores de macrófagos por qRT-PCR (IL-2, IL-4,IL-6, IL- 10, IL-12, IL-17, IL-23, IFN-, TGFβ, TNFα, Arg1, Retnlb e iNOS). Se realizaron tinciones de HyE para la determinación del daño tisular. Por otra parte, se realizaron tinciones de inmunohistoquímica para analizar las poblaciones celulares CD14+, CD206+, CD4+, CD8+, FOXP3+ y citocinas (IL-4, IL-10, IL-17 e IFN-) in situ. Resultados: Se determinó la presencia del virus de la influenza A en 10 muestras, de las cuales 4 fueron H1N1 (pdm)09. Además, se obtuvieron 5 muestras de neumonía por Coccidioides spp., y 6 de neumonías de origen bacteriano. No existe diferencia en el daño causado por el virus de la influenza A H1N1 (pdm)09 e influenza A estacional a nivel histopatológico. Las células CD14+ y CD4+ se encontraron aumentadas para todos los grupos de neumonías sin importar el agente etiológico, excepto CD4 para las neumonías bacterianas. Las células que expresaron Foxp3 solo se encontraron aumentadas en el grupo de coccidioidomicosis y neumonías bacterianas. No se encontró diferencia significativa entre los grupos de estudio para las células CD8+, excepto para las neumonías bacterianas. La expresión génica relativa de IL-6 se encontró aumentada 3000 veces la expresión génica en el grupo de influenza pandémica A H1N1 (pdm)09, mientras en influenza estacional se encontró una disminución de 0.08 veces de su expresión. INOS se encontró con expresión disminuida 0.5 veces para los grupos de influenza pandémica, influenza estacional y coccidioidomicosis. La expresión génica de IL-10 se encontró solamente para el grupo de influenza A H1N1 (pdm)09 (P=0.01). Resistin Like Beta se encontró con expresión disminuida solo para el grupo de influenza A H1N1 (pdm)09. Existe un aumento de células positivas para IL4 en todos los grupos, excepto neumonías bacterianas. No se encontró diferencia significativa de células positivas para IL-10 en los grupos de estudio. Existe un aumento de células positivas para IL-17 en influenza A H1N1p/2009, influenza A y neumonías bacterianas. IFN se encontró aumentado en los grupos de neumonía comparados con el control. Conclusiones: Ambos grupos de neumonías por influenza A se caracterizan por daño tisular y un exacerbado ambiente inflamatorio; solamente CD206 es capaz de diferenciar entre influenza A H1N1(pdm)09 e influenza estacional

Anomalies immunitaires chez les enfants exposés au VIH mais non infectés.

La thérapie antirétrovirale prévient la transmission mère-enfant du VIH dans plus de 98% des cas lorsqu’administrée pendant la grossesse, le travail et au nouveau-né. L’accessibilité à la thérapie antirétrovirale dans près de 70% des 1,5 millions cas de grossesses VIH+ dans le monde mène à la naissance de plus d’un million d’enfants exposés non infectés chaque année. Le nombre d’enfants exposés non infectés est à la hausse ainsi que les préoccupations concernant leur santé. En effet, plusieurs groupes ont signalé une augmentation de la morbidité et de la mortalité chez les enfants exposés non infectés. L’analyse des données rétrospectives de 705 enfants exposés non infectés de la cohorte mère-enfant du CMIS a révélé qu’à 2 mois d’âge, les enfants nés de mères ayant une charge virale supérieure à 1,000 copies d’ARN / ml avaient une fréquence de lymphocytes B significativement plus élevés par rapport aux enfants exposés non infectés nés de mères ayant une charge virale indétectable. L’objectif de cette étude est de caractériser ces anomalies. Les lymphocytes, provenant du sang de cordon ombilical et de sang veineux obtenu à 6 et 12 mois d’âge, ont été phénotypés par cytométrie en flux à l’aide des marqueurs CD3 / CD10 / CD14 / CD16 / CD19 / CD20 / CD21 / CD27 / IgM pour les lymphocytes B et CD4 / CD8 / CD3 / CCR7 / CD45RA pour les lymphocytes T. De plus, afin d’étudier les capacités fonctionnelles des lymphocytes B CD19+, la réponse antigène-spécifique au vaccin antitétanique a été mesurée par marquage avec des tétramères fluorescents de fragment C du toxoïde tétanique. Nos travaux ont mis en évidence des différences statistiquement significatives entre les enfants exposés non-infectés (ENI) nés de mères avec une charge virale détectable comparativement à ceux nés de mères avec une charge virale indétectable. À la naissance, les enfants ENI nés de mères avec une charge virale détectable avaient significativement moins de lymphocytes B totaux, plus de lymphocytes B mémoires classiques, activés, plasmablastes et lymphocytes T CD8+ mémoires centrales. À 6 mois, ils avaient significativement plus de lymphocytes B naïfs et significativement moins de lymphocytes T CD8+ effecteurs mémoires. À 12 mois d’âge, ils avaient significativement plus de lymphocytes B et T CD8+ totaux; significativement moins de lymphocytes T CD4+ totaux et leurs lymphocytes T affichaient un profil significativement plus activé (plus de cellules mémoires). L’analyse de la réponse antigène-spécifique a révélé une fréquence plus élevé de lymphocytes B mémoires IgM+ suggérant que les enfants nés de mères avec une virémie détectable ont plus de mal à établir une mémoire immunitaire efficace face au vaccin antitétanique. Nos données suggèrent qu’il y a exposition durant le premier trimestre de grossesse à la virémie maternelle et que cette exposition impacte le système immunitaire en développement du fœtus. Les mécanismes sous-jacents causant ces anomalies doivent encore être élucidés et l’épuisement du compartiment T à la naissance et à 6 mois reste à être investigué. Dans un pays industrialisé où l’accès aux soins est facilité, ces anomalies ont des conséquences modérées mais dans des pays à faible et moyen revenu, les conséquences peuvent être beaucoup plus tragiques voir fatales.

Anomalies immunitaires chez les enfants exposés au VIH mais non infectés

La thérapie antirétrovirale prévient la transmission mère-enfant du VIH dans plus de 98% des cas lorsqu’administrée pendant la grossesse, le travail et au nouveau-né. L’accessibilité à la thérapie antirétrovirale dans près de 70% des 1,5 millions cas de grossesses VIH+ dans le monde mène à la naissance de plus d’un million d’enfants exposés non infectés chaque année. Le nombre d’enfants exposés non infectés est à la hausse ainsi que les préoccupations concernant leur santé. En effet, plusieurs groupes ont signalé une augmentation de la morbidité et de la mortalité chez les enfants exposés non infectés. L’analyse des données rétrospectives de 705 enfants exposés non infectés de la cohorte mère-enfant du CMIS a révélé qu’à 2 mois d’âge, les enfants nés de mères ayant une charge virale supérieure à 1,000 copies d’ARN / ml avaient une fréquence de lymphocytes B significativement plus élevés par rapport aux enfants exposés non infectés nés de mères ayant une charge virale indétectable. L’objectif de cette étude est de caractériser ces anomalies. Les lymphocytes, provenant du sang de cordon ombilical et de sang veineux obtenu à 6 et 12 mois d’âge, ont été phénotypés par cytométrie en flux à l’aide des marqueurs CD3 / CD10 / CD14 / CD16 / CD19 / CD20 / CD21 / CD27 / IgM pour les lymphocytes B et CD4 / CD8 / CD3 / CCR7 / CD45RA pour les lymphocytes T. De plus, afin d’étudier les capacités fonctionnelles des lymphocytes B CD19+, la réponse antigène-spécifique au vaccin antitétanique a été mesurée par marquage avec des tétramères fluorescents de fragment C du toxoïde tétanique. Nos travaux ont mis en évidence des différences statistiquement significatives entre les enfants exposés non-infectés (ENI) nés de mères avec une charge virale détectable comparativement à ceux nés de mères avec une charge virale indétectable. À la naissance, les enfants ENI nés de mères avec une charge virale détectable avaient significativement moins de lymphocytes B totaux, plus de lymphocytes B mémoires classiques, activés, plasmablastes et lymphocytes T CD8+ mémoires centrales. À 6 mois, ils avaient significativement plus de lymphocytes B naïfs et significativement moins de lymphocytes T CD8+ effecteurs mémoires. À 12 mois d’âge, ils avaient significativement plus de lymphocytes B et T CD8+ totaux; significativement moins de lymphocytes T CD4+ totaux et leurs lymphocytes T affichaient un profil significativement plus activé (plus de cellules mémoires). L’analyse de la réponse antigène-spécifique a révélé une fréquence plus élevé de lymphocytes B mémoires IgM+ suggérant que les enfants nés de mères avec une virémie détectable ont plus de mal à établir une mémoire immunitaire efficace face au vaccin antitétanique. Nos données suggèrent qu’il y a exposition durant le premier trimestre de grossesse à la virémie maternelle et que cette exposition impacte le système immunitaire en développement du fœtus. Les mécanismes sous-jacents causant ces anomalies doivent encore être élucidés et l’épuisement du compartiment T à la naissance et à 6 mois reste à être investigué. Dans un pays industrialisé où l’accès aux soins est facilité, ces anomalies ont des conséquences modérées mais dans des pays à faible et moyen revenu, les conséquences peuvent être beaucoup plus tragiques voir fatales.

Characterization of the immune response induced by a commercially available inactivated bluetongue virus serotype 1 vaccine in sheep

The protective immune response generated by a commercial monovalent inactivated vaccine against bluetongue virus serotype 1 (BTV1) was studied. Five sheep were vaccinated, boost-vaccinated, and then challenged against BTV1 ALG/2006. RT-PCR did not detect viremia at any time during the experiment. Except a temperature increase observed after the initial and boost vaccinations, no clinical signs or lesions were observed. A specific and protective antibody response checked by ELISA was induced after vaccination and boost vaccination. This specific antibody response was associated with a significant increase in B lymphocytes confirmed by flow cytometry, while significant increases were not observed in T lymphocyte subpopulations (CD4(+), CD8(+), and WC1(+)), CD25(+) regulatory cells, or CD14(+) monocytes. After challenge with BTV1, the antibody response was much higher than during the boost vaccination period, and it was associated with a significant increase in B lymphocytes, CD14(+) monocytes, CD25(+) regulatory cells, and CD8(+) cytotoxic T lymphocytes.

Factores asociados a mortalidad en pacientes con enfermedades autoinmunes en cuidado intensivo, Hospital de la Samaritana 2007-2013

Introducción y objetivos: Las enfermedades autoinmunes en cuidado intensivo están relacionadas con tasas de mortalidad elevadas. El propósito del presente estudio fue buscar factores asociados a mortalidad en estos pacientes. Materiales y métodos: estudio observacional de casos incidentes, retrospectivo, en base a revisión de historias clínicas de los pacientes que ingresaron a la unidad de cuidado intensivo del Hospital Universitario de la Samaritana; se recolecto un total de 68 eventos con los que se evaluó la relación de las variables estudiadas con mortalidad. Resultados: Las enfermedades autoinmunes se presentan más frecuentemente en mujeres (66%), el lupus eritematoso sistémico fue la afección reumatológica más común (36%), el promedio de edad fue de 46 años, la media de días en ventilación mecánica fue de 10 (desviación estándar 13 días), el valor del APACHE promedio fue de 19 puntos, el sistema orgánico más afectado fue el renal (58,5%) y la mortalidad global fue de 40%. Se encontró asociación estadísticamente significativa con cinco variables: presencia de shock al ingreso a UCI OR: 7,368 (IC95% 1,886-28,794); nivel de procalcitonina mayor a 10 OR: 5,231 (IC95% 1,724-15,869); complemento C3 consumido OR: 4,014 (IC95% 1,223-13,173); serositis en la radiografía de tórax OR: 3,771 (IC95% 1,238-11,492); recuento de plaquetas menor a 100.000 OR: 3,33 (IC95%: 1,037-10,714). Conclusión: Existen factores que pueden estar asociados con mortalidad en pacientes con enfermedades autoinmunes en cuidado intensivo, su detección temprana y manejo oportuno podría mejorar el pronóstico de estos pacientes.

Long term performance evaluation of small-diameter vascular grafts based on polyvinyl alcohol hydrogel and dextran and MSCs-based therapies using the ovine pre-clinical animal model.

The functional and structural performance of a 5 cm synthetic small diameter vascular graft (SDVG) produced by the copolymerization of polyvinyl alcohol hydrogel with low molecular weight dextran (PVA/Dx graft) associated to mesenchymal stem cells (MSCs)-based therapies and anticoagulant treatment with heparin, clopidogrel and warfarin was tested using the ovine model during the healing period of 24 weeks. The results were compared to the ones obtained with standard expanded polyetetrafluoroethylene grafts (ePTFE graft). Blood flow, vessel and graft diameter measurements, graft appearance and patency rate (PR), thrombus, stenosis and collateral vessel formation were evaluated by B-mode ultrasound, audio and color flow Doppler. Graft and regenerated vessels morphologic evaluation was performed by scanning electronic microscopy (SEM), histopathological and immunohistochemical analysis. All PVA/Dx grafts could maintain a similar or higher PR and systolic / diastolic laminar blood flow velocities were similar to ePTFE grafts. CD14 (macrophages) and α-actin (smooth muscle) staining presented similar results in PVA/Dx/MSCs and ePTFE graft groups. Fibrosis layer was lower and endothelial cells were only detected at graft-artery transitions where it was added the MSCs. In conclusion, PVA/Dx graft can be an excellent scaffold candidate for vascular reconstruction, including clinic mechanically challenging applications, such as SDVGs, especially when associated to MSCs-based therapies to promote higher endothelialization and lower fibrosis of the vascular prosthesis, but also higher PR values.