Japanese encephalitis virus infection of mouse cell lines: ability to prime mice for generation of virus specific cytotoxic T lymphocytes and differences in CTL recognisable viral determinants

Ten different mouse cell lines were examined for Japanese encephalitis virus (JEV) infection in vitro and then tested for their ability to generate virus specific cytotoxic T lymphocytes (CTL). Among all cell lines examined, Neuro La (a neuroblastoma) was readily infected with JEV as examined by immunofluorescence and viral replication. Among other cells, P388D1, RAW 264.7 (Macrophage origin), Sp2/0 (B-cell Hybridoma), YAC-1 (T-cell lymphoma), and L929 (Fibroblast) were semipermissive to JEV infection. The cytopathic effects caused by progressive JEV infection varied from cell line to cell line. In the case of YAC-1 cells long-term viral antigen expression was observed without significant alterations in cell viability. Intermediate degrees of cytopathicity are seen in RAW 264.7 and L929 cells while infection of PS, Neuro 2a, P388D1 and Sp2/0 caused major viability losses. All infected cell lines were able to prime adult BALB/c (H-2(d)) mice for the generation of secondary JEV specific CTL. In contrast to YAC-1, the permissive neuroblastoma cell line Neuro 2a (H-2K(k)D(d)) was found to be least efficient in its ability to stimulate anti-viral CTL generation. Cold target competition studies demonstrated that both Neuro 2a and YAC-1 (H-2K(k)D(d)) cells expressed similar viral determinants that are recognised by CTL, suggesting that the reason for the lower ability of Neuro 2a to stimulate anti-viral CTL was not due to lack of viral CTL determinants. These findings demonstrate that a variety of mouse cell lines can be infected with Japanese encephalitis virus, and that these infected cells could be utilised to generate virus specific CTL in BALB/c mice.

In vivo clearance of Japanese encephalitis virus by adoptively transferred virus specific cytotoxic T lymphocytes

Japanese encephalitis virus (JEV) is a positive stranded RNA virus that belongs to the flavivirus group, JEV infection damages the central nervous system (CNS) and is one of the main causative agents of acute encephalitis, H-2 restricted virus-specific cytotoxic T lymphocytes (CTL) have been generated specifically against JEV in our laboratory and these CTL have been shown to protect mice against lethal challenge with JEV, Virus replication was found to be inhibited in the brains of animals that mere adoptively transferred with JEV specific CTL as revealed by immunohistological staining as,veil as viral plaque assays. We further show that virus specific CTL could be recovered from such protected mice as long as 45 days after adoptive transfer.

Design and Characterization of Stabilized Derivatives of Human CD4D12 and CD4D1

CD4 is present on the surface of T-lymphocytes and is the primary cellular receptor for HIV-1. CD4 consists of a cytoplasmic tail, one transmembrane region, and four extracellular domains, D1-D4. A construct consisting of the first two domains of CD4 (CD4D12) is folded and binds gp120 with similar affinity as soluble 4-domain CD4 (sCD4). However, the first domain alone (CD4D1) was previously shown to be largely unfolded and had 3-fold weaker affinity for gp120 when compared to sCD4 [Sharma, D.; et al. (2005) Biochemistry 44, 16192-16202]. We now report the design and characterization of three single-site mutants of CD4D12 (G6A, L51I, and V86L) and one multisite mutant of CD4D1 (G6A/L511/L5K/F98T). G6A, L51I, and V86L are cavity-filling mutations while L5K and F98T are surface mutations which were introduced to minimize the aggregation of CD4D1 upon removal of the second domain. Two mutations, G6A and V86L in CD4D12 increased the stability and yield of the protein relative to the wild-type protein. The mutant CD4D1 (CD4D1a) with the 4 mutations was folded and more stable compared to the original CD4D1, but both bound gp120 with comparable affinity. In in vitro neutralization assays, both CD4D1a and G6A-CD4D12 were able to neutralize diverse HIV-1 viruses with similar IC(50)s as 4-domain CD4. These stabilized derivatives of human CD4 can be useful starting points for the design of other more complex viral entry inhibitors.

Simulations reveal that the HIV-1 gp120-CD4 complex dissociates via complex pathways and is a potential target of the polyamidoamine (PAMAM) dendrimer

The polyamidoamine (PAMAM) dendrimer prevents HIV-1 entry into target cells in vitro. Its mechanism of action, however, remains unclear and precludes the design of potent dendrimers targeting HIV-1 entry. We employed steered molecular dynamics simulations to examine whether the HIV-1 gp120-CD4 complex is a target of PAMAM. Our simulations mimicked single molecule force spectroscopy studies of the unbinding of the gp120-CD4 complex under the influence of a controlled external force. We found that the complex dissociates via complex pathways and defies the standard classification of adhesion molecules as catch and slip bonds. When the force loading rate was large, the complex behaved as a slip bond, weakening gradually. When the loading rate was small, the complex initially strengthened, akin to a catch bond, but eventually dissociated over shorter separations than with large loading rates. PAMAM docked to gp120 and destabilized the gp120-CD4 complex. The rupture force of the complex was lowered by PAMAM. PAMAM disrupted salt bridges and hydrogen bonds across the gp120-CD4 interface and altered the hydration pattern of the hydrophobic cavity in the interface. In addition, intriguingly, PAMAM suppressed the distinction in the dissociation pathways of the complex between the small and large loading rate regimes. Taken together, our simulations reveal that PAMAM targets the gp120-CD4 complex at two levels: it weakens the complex and also alters its dissociation pathway, potentially inhibiting HIV-1 entry.

The SPL7013 dendrimer destabilizes the HIV-1 gp120-CD4 complex

The poly (l-lysine)-based SPL7013 dendrimer with naphthalene disulphonate surface groups blocks the entry of HIV-1 into target cells and is in clinical trials for development as a topical microbicide. Its mechanism of action against R5 HIV-1, the HIV-1 variant implicated in transmission across individuals, remains poorly understood. Using docking and fully atomistic MD simulations, we find that SPL7013 binds tightly to R5 gp120 in the gp120-CD4 complex but weakly to gp120 alone. Further, the binding, although to multiple regions of gp120, does not occlude the CD4 binding site on gp120, suggesting that SPL7013 does not prevent the binding of R5 gp120 to CD4. Using MD simulations to compute binding energies of several docked structures, we find that SPL7013 binding to gp120 significantly weakens the gp120-CD4 complex. Finally, we use steered molecular dynamics (SMD) to study the kinetics of the dissociation of the gp120-CD4 complex in the absence of the dendrimer and with the dendrimer bound in each of the several stable configurations to gp120. We find that SPL7013 significantly lowers the force required to rupture the gp120-CD4 complex and accelerates its dissociation. Taken together, our findings suggest that SPL7013 compromises the stability of the R5 gp120-CD4 complex, potentially preventing the accrual of the requisite number of gp120-CD4 complexes across the virus-cell interface, thereby blocking virus entry.

Efeito da Suplementação com L-arginina em subpopulações linfocitárias de ratos submetidos a esplenectomia total isolada ou combinada com autoimplante esplênico

A L-arginina é reconhecida como um nutriente de fundamental importância na resposta imune, apesar de seus efeitos serem, por vezes, considerados inconstantes. O autoimplante esplênico tem sido proposto como alternativa à esplenectomia total isolada, mas existem preocupações quanto à eficácia do restabelecimento da resposta imune, haja vista que o paciente pode permanecer com risco aumentado de desenvolvimento de infecção fulminante pós esplenectomia, mesmo após a regeneração morfológica do órgão. O objetivo deste estudo foi avaliar a participação da suplementação dietética com L-arginina em subpopulações linfocitárias no sangue, no baço e nos autoimplantes esplênicos de ratos submetidos a esplenectomia isolada ou combinada com autoimplante esplênico. Foram utilizados 42 ratos Sprague-Dawley machos, randomicamente distribuídos em seis grupos: 1 Controle operação simulada; 2 esplenectomia total; 3 esplenectomia total combinada com autoimplante esplênico; 4 Controle operação simulada, com suplementação de L-arginina; 5 esplenectomia total, com suplementação de L-arginina; e 6 esplenectomia total combinada com autoimplante esplênico, com suplementação de L-arginina. Os animais dos grupos 4, 5 e 6 receberam suplementação de L-arginina, uma vez ao dia, durante 15 dias anteriores a coleta sangüínea realizada imediatamente antes dos procedimentos operatórios (semanas 0 e 12). A dose utilizada foi de 1,0 g/kg/dia, administrada por via intragástrica em bolus. As avaliações foram realizadas por meio de hemograma e citometria de fluxo. A análise estatística utilizou testes paramétricos e nãoparamétricos, sendo p<0,05 considerado para a rejeição da hipótese nula. A suplementação com L-arginina acarretou elevação da contagem relativa e absoluta de neutrófilos periféricos, 12 semanas após a realização de esplenectomia total combinada com autoimplante esplênico. A esplenectomia total ocasionou diminuição da contagem relativa de linfócitos T totais, T CD4+ e T CD8β no sangue, mas a suplementação dietética com L-arginina evitou a diminuição do percentual de células T totais e T CD8β no sangue dos animais submetidos a autoimplante esplênico. Tanto a realização de autoimplante esplênico como a suplementação de L-arginina previnem a diminuição da subpopulação de linfócitos T CD4+ no sangue periférico, fato que usualmente ocorre após realização de esplenectomia total. Houve maior proliferação de células brancas / g de tecido nos autoimplante esplênico dos animais suplementados, porém a suplementação não influenciou a contagem de linfócitos T, T CD4+ e B de zona marginal de baço. A suplementação do aminoácido L-arginina após a realização de esplenectomia total combinada com autoimplante esplênico em ratos foi capaz de reverter alterações observadas em algumas das subpopulações linfocitárias, ocasionadas pela esplenectomia.

Avaliação da resposta imune a Staphylococcus aureus, Escherichia coli e Candida albicans em pacientes com neuromielite óptica e sua correlação com o grau de incapacidade neurológica

A Neuromielite Óptica (NMO), anteriormente considerada como um subtipo de Esclerose Múltipla, é uma doença autoimune, inflamatória do sistema nervoso central, na qual o sistema imune ataca a mielina dos neurônios localizados nos nervos ópticos e medula espinhal, produzindo, então, mielite e neurite óptica simultânea ou sequenciais. A patogênese da neuromielite óptica é influenciada pela combinação de fatores genéticos e ambientais, incluindo agentes infecciosos. Diferentes doenças infecciosas podem tanto desencadear como exacerbar a autoimunidade. Portanto, o objetivo do presente estudo foi de analisar a responsividade imune in vitro a Escherichia coli, Staphylococcus aureus e Candida albicans em pacientes com NMO recorrente-remitente, e a correlacionar ao nível de incapacidade neurológica. Nesse contexto, a extensão da linfoproliferação e perfil de citocinas em resposta a S. aureus e C. albicans, em culturas de células mononucleares do sangue periférico (CMSP) foram similares entre pacientes com NMO e indivíduos saudáveis. Entretanto, maior proliferação de células T associada à elevada liberação de IL-1β, IL-6 e IL-17 foi observada em culturas de células derivadas de pacientes com NMO quando estimuladas com E. coli. Ademais, nessas culturas, a produção de IL-10 foi significativamente menor quando comparada ao grupo controle. Ensaios conduzidos em culturas de CMSP depletadas de diferentes subtipos de linfócitos demonstraram que, enquanto células T CD4+ e T CD8+ produzem IL-6 em resposta a E. coli, a produção de IL-17 foi praticamente restrita às células T CD4+. Os níveis de IL-6 e IL-17 in vitro induzidos por E. coli foram correlacionados positivamente às incapacidades neurológicas. Essa maior tendência a produzir citocinas relacionadas ao perfil Th17 foi diretamente associada aos níveis de IL-23 produzidos por monócitos ativados com LPS. De modo interessante, níveis elevados de LPS foram quantificados no plasma de pacientes com NMO e estes foram correlacionados aos níveis plasmáticos de IL-6. Em conclusão, nossos resultados sugerem que uma maior responsividade a E. coli poderia estar envolvida na patogênese da NMO. Esse tipo de investigação é muito importante pois inibidores da ligação ou sinalização do TLR poderiam ser considerados terapias com grande potencial como adjuvantes no tratamento de pacientes com NMO.

A imunologia da infecção pelo HIV em pacientes com idade avançada: caracterização fenotípica e funcional da resposta imune mediada pela célula T CD4+

A proporção de idosos portadores da síndrome da imunodeficiência adquirida (aids) tem aumentado de maneira importante nos últimos anos e, até a presente data, existem poucos estudos que abordam a infecção nessa população especial. As particularidades imunológicas decorrentes do fenômeno da imunossenescência podem acarretar mudanças significativas na evolução da infecção pelo HIV, bem como na resposta ao tratamento. O objetivo maior desta Tese foi avaliar o impacto da idade na recuperação funcional do sistema imune de pacientes com aids acima de 55 anos, quando tratados adequadamente com terapia anti-retroviral, caracterizando a resultante imunológica da idade avançada e da infecção pelo HIV. Para tanto, foram estudados quatro grupos experimentais: indivíduos jovens saudáveis ou com aids, e indivíduos acima de 55 anos saudáveis ou com aids. Todos os pacientes com aids estavam recebendo terapia anti-retroviral, em sucesso terapêutico. No primeiro artigo apresentado, avaliamos resposta linfoproliferativa e produção de citocinas in vitro e resposta humoral in vivo mediante desafio antigênico com toxóide tetânico (TT) em indivíduos previamente vacinados contra o tétano. Os resultados mostraram deficiências imunológicas significativas relacionadas à idade avançada no que diz respeito a produção de IgG anti-TT, resposta linfoproliferativa e produção de IFN-. Em contrapartida, a produção de IL-10 foi significativamente maior nos indivíduos acima de 55 anos, infectados ou não pelo HIV. No segundo artigo, foram caracterizadas as subpopulações de células T mediante estímulo policlonal ou específico com antígenos do envelope do HIV (Env). Em culturas não-estimuladas de PBMC do grupo com aids e idade avançada, observamos frequência reduzida de células T naive e de memória central, associada a aumento de células T efetoras. Quando estimuladas policlonalmente, essas culturas apresentaram deficiência na produção de IFN- e hiperprodução de IL-10, como na resposta ao TT. Mediante estímulo específico com Env, a citometria de fluxo revelou frequência elevada de células T CD4+FoxP3-CD152+ com forte marcação intracelular para IL-10, indicando predomínio do fenótipo Tr-1, e não das células Treg clássicas. Interessantemente, em ambos os artigos, a replicação viral in vitro foi significativamente menor nos pacientes com aids acima de 55 anos, condizendo com a excelente resposta virológica desses pacientes ao tratamento antirretroviral. A neutralização da IL-10 com anticorpo anti-IL-10 nas culturas ativadas pelos peptídeos Env aumentou de forma significativa a replicação viral no sobrenadante. Tanto na resposta ao TT quanto aos peptídeos Env, o bloqueio da IL-10 aumentou os níveis de citocinas pró-inflamatórias, mas não melhorou a produção de IFN- dos pacientes acima de 55 anos com aids. Coletivamente, os achados dessa Tese revelam distúrbios em vários segmentos da resposta imune, particularmente no compartimento Th1, de pacientes acima 55 anos com aids e adequadamente tratados, sugerindo que, para esses pacientes, a reconstituição imune pós-tratamento não ocorre com a mesma eficácia que no jovem. Apesar do aumento da produção de IL-10 provavelmente contribuir, ao menos em parte, para o controle virológico, pode comprometer a resposta tanto ao próprio HIV, quanto a outros desafios antigênicos, a exemplo do toxóide tetânico. Sugere-se, portanto, a necessidade de recomendações específicas de manejo clínico para esse grupo de pacientes

Estudo imunológico e histopatológico da infecção experimental por Schistosoma mansoni em camundongos geneticamente selecionados para tolerância oral

A esquistossomose acomete 207 milhões de pessoas, com mais de 200 mil mortes anuais. Seu principal agente etiológico é o helminto Schistosoma e o principal modelo experimental, o camundongo. Linhagens de camundongos selecionadas geneticamente para susceptibilidade (TS) e resistência (TR) a tolerância imunológica constituem bons modelos para o estudo da resposta imunológica específica e inespecífica nas infecções. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a infecção experimental por S. mansoni nestes camundongos, evidenciando a imunopatologia por diversos parâmetros na fase aguda da infecção. TR e TS não diferiram quanto a penetração de cercárias, recuperação de vermes adultos, fecundidade/produtividade de ovos das fêmeas de S. mansoni, mas predominaram ovos mortos em TS. Quanto maior o número de casais, maior a probabilidade de troca de casais e regressão sexual da fêmea, além de pequena redução da produtividade de ovos. Análise ultraestrutural dos parasitos machos recuperados de TS apresentaram tubérculos edemaciados, espinhos encurtados e em menor densidade que os parasitos dos TR. O tegumento dos parasitos recuperados de TS apresentou-se desorganizado, intensamente vacuolizado e com tendência a se desprender da superfície e espinhos internalizados e células vitelínicas desorganizadas. TS desenvolveram granulomas hepáticos grandes, com fibras radiais e predomínio do estágio exsudativo-produtivo com características de fase produtiva (EP/P), enquanto camundongos TR desenvolveram granulomas menores, com fibras concêntricas e predomínio de granulomas exsudativo-produtivos. TS desenvolveu hepatomegalia mais acentuada na fase aguda da infecção e exacerbada esplenomegalia na fase crônica. A aspartato aminotransferase mais elevada nos TR foi coerente com a acentuada histólise nos granulomas iniciais dos TR. É possível que a histólise menor em TS tenha contribuído para sua intensa hepatomegalia na fase aguda. Leucócitos totais séricos aumentaram em TS, nas fases aguda e crônica, mas não em TR. TS apresentaram anemia durante a fase crônica da infecção, possivelmente devido ao desvio na hematopoiese medular para a produção de leucócitos ou apoptose das hemácias. A mieloperoxidase neutrofílica hepática e no íleo foi maior em TS e a peroxidase de eosinófilos foi mais elevada no íleo do TS. Ambas as linhagens produziram IFN-γ, mas os níveis funcionais de IFN-γ foram diferentes nas duas linhagens em cultura de células. É possível que a imunopatologia hepática grave na linhagem TS possa estar relacionada aos altos títulos IFN-γ. TS produziu IL-10 em maior quantidade, entretanto esta citocina não foi capaz de regular o crescimento exacerbado dos granulomas hepáticos. Altos títulos de IL-4 na linhagem TS também são coerentes com a exacerbação dos granulomas, pois, como a IL-13, a IL-4 induz síntese de colágeno e está relacionada ao desenvolvimento da fibrose no granuloma esquistossomótico. Observamos redução do percentual relativo de células T CD4+ hepáticas de animais infectados em ambas as linhagens e redução percentual nas subpopulações de linfócitos B na medula óssea (precursores, linfócitos B imaturos, maduros e plasmócitos) mais acentuada em TS que em TR, possivelmente devido a extensa mobilização de B imaturos induzida pela inflamação ou desvio da hematopoiese para síntese de granulócitos em TS. Quantitativamente, TR não alterou suas subpopulações de linfócitos B. TS e TR são bons modelos para estudo da resposta imunológica na infecção esquistossomótica experimental. Novos estudos são necessários para confirmar nossas propostas e compreender os mecanismos envolvidos na diferença da resposta imunológica dessas linhagens na relação schistosoma-hospedeiro.

Modulação por Sucupira (Pterodon polygalaeflorus, Benth) da distribuição de Linfócitos T ativados e T de memória em linfonodos (LN) de camundongos com Artrite Induzida por Colágeno tipo II (CIA) e da mielopoiese em baços de camundongos primados com Adjuvante Completo de Freund (AFC)

Sementes de árvores do gênero Pterodon, conhecidas principalmente pelo nome Sucupira, são utilizadas popularmente para o tratamento de doenças reumáticas. Na presente dissertação, temos como objetivo estudar a possível ação do extrato hidroalcoólico de sementes de Pterodon polygalaeflorus (EHPp) no tratamento de Artrite Induzida por Colágeno tipo II (CIA) em camundongos DBA/1J. Verificou-se a distribuição de Linfócitos T CD4+ com fenótipo de memória em linfonodos de animais com CIA; a possível interferência do tratamento no segundo aumento de células mielóides (Mac-1+) esplênicas gerado pela segunda injeção de colágeno tipo II (CII) para indução da CIA e confirmou-se o fenótipo granulocítico dessas células mielóides. Além disso, através de outro modelo experimental de 10 dias de duração, objetivou-se estudar as células mielóides Mac-1+: se o tratamento com EHPp interfere na mielopoese esplênica induzida somente pela injeção de Adjuvante de Freund Completo (AFC) em camundongos DBA1/J e avaliar uma eventual diferença entre o grau de ativação dessas células em animais primados com AFC tratados ou não com EHPp. A CIA foi induzida em camundongos DBA/1J machos, por injeção intradérmica (i.d.) de CII em AFC com reforço intraperitonial de CII três semanas após a primeira injeção. O tratamento oral, diário, com EHPp por cerca de 30 dias foi iniciado no dia do reforço com CII. No modelo de curta duração, com o intuito de verificar o possível aumento de células Mac-1+ no baço, os animais foram tratados oralmente com EHPp, por 9 dias, sendo o AFC injetado, i.d., no 5o dia do tratamento e os animais sacrificados no 10o. Os resultados obtidos foram: o tratamento com EHPp interfere na distribuição de Linfócitos T com fenótipo de memória em animais com indução de CIA; resultados preliminares sugerem que o tratamento com EHPp não interfere no segundo aumento de células mielóides no baço no modelo CIA; a maioria das células mielóides presentes no baço de animais sadios ou de animais com CIA apresenta fenótipo granulocítico (GR.1+); o tratamento com EHPp reduz significantemente a mielopoese esplênica induzida pela injeção de AFC; a fração significante de células Mac-1+ no baço de animais primados com AFC apresenta aumento de produção de Espécies Reativas de Oxigênio em relação aos animais sadios ou tratados com EHPp. Em conjunto, estes resultados permitem identificar uma possível ação anti-inflamatória do EHPp ao impedir o aumento de células inflamatórias no baço de animais primados com AFC, bem como uma atividade imunossupressora, evidenciada pela redução de Linfócitos com perfil de recém ativação e de Linfócitos com perfil de memória nos LNs em relação aos animais com CIA, sugerindo o seu envolvimento nos processos de ativação e de migração linfocitários.

Alpha-momorcharin inhibits HIV-1 replication in acutely but not chronically infected T-lymphocytes

AIM: To identify the anti-human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) activities of alpha-momorcharin ( alpha-MMC) from Momordica charantia in acutely and chronically infected lymphocytes. METHODS: The anti-HIV activities of alpha-MMC were examined by 1) the inhibition of syncytia formation induced by HIV-1 III B; 2) reduction of p24 core antigen expression level and decrease in numbers of HIV antigen positive cells in acutely and chronically infected cultures. The cytotoxic effects of alpha-MMC was tested by trypan blue dye exclusion or colorimetric MTT assay. RESULTS: alpha-MMC was found to obviously inhibit HIV-1 III B-inducing C8166 syncytia formation and markedly reduced both expression of p24 core antigen and the numbers of HIV antigen positive cells in acutely but not chronically HTV-1-infected culture. The median effective concentration (EC50) in these assays were 0.016, 0.07, and 0.32 mg.L-1, respectively. CONCLUSION: alpha-MMC is a unique component of momorcharin with anti-HIV activity, and markedly inhibited HIV-1 replication in acutely but not chronically HIV-1-infected T-lymphocytes.