Charakterisierung der Latenz des murinen Cytomegalovirus in vivo

Die primäre, produktive Cytomegalovirus (CMV)-Infektion wird im immunkompetenten Patienten effizient durch antivirale CD8+ T-Zellen kontrolliert. Das virale Genom besitzt jedoch die Fähigkeit, in einem nicht replikativen, Latenz genannten Zustand, in gewissen Zelltypen zu persistieren, ohne dass infektiöse Nachkommenviren produziert werden. Die molekularen Mechanismen, welche der Etablierung und Aufrechterhaltung der Latenz zugrundeliegen, sind noch weitestgehend unbekannt. Es gibt Hinweise darauf, dass zelluläre Verteidigungsmechanismen die Zirkularisierung und Chromatinisierung viraler Genome hervorrufen und dadurch die virale Genexpression größtenteils verhindert wird (Marks & Spector, 1984; Reeves et al., 2006).rnAllerdings liegen die Genome nicht in einem komplett inaktiven Zustand vor. Vielmehr konnte für das murine CMV (mCMV) bereits die sporadische Transkription der Gene ie1 und ie2 während der Latenz nachgewiesen werden (Kurz et al., 1999; Grzimek et al., 2001).rnIn der vorliegenden Arbeit wurde zum ersten Mal eine umfassende in vivo Latenz-Analyse zur Charakterisierung der viralen Transkription in einer Kinetik anhand der alle drei kinetischen Klassen repräsentierenden Transkripte IE1, IE3, E1, m164, M105 und M86 vorgenommen.rnNach Latenz-Etablierung, verifiziert durch Abwesenheit von infektiösem Virus, konnten alle getesteten Transkripte in der Lunge quantifiziert werden. Interessanterweise war die transkriptionelle Aktivität zu keinem Analyse-Zeitpunkt mit der klassischen IE-E-L-Kinetik der produktiven Infektion kompatibel. Stattdessen lag eine stochastische Transkript-Expression vor, deren Aktivität mit voranschreitender Zeit immer weiter abnahm.rnWährend der Latenz exprimierte Transkripte, die für antigene Peptide kodieren, können infizierte Zellen für das Immunsystem sichtbar machen, was zu einer fortwährenden Restimulation des memory T-Zell-pools führen würde. Durch zeitgleiche Analyse der Transkript-Expression, sowie der Frequenzen Epitop-spezifischer CD8+ T-Zellen während der Latenz (IE1, m164, M105), wurde eine möglicher Zusammenhang zwischen der transkriptionellen Aktivität und der Expansion des memory T-Zell-pools untersucht. Die weitere Charakterisierung von Subpopulationen der Epitop-spezifischen CD8+ T-Zellen identifizierte die SLECs (short-lived-effector cells; CD127low CD62Llow KLRG1high) als die dominante Population in Lunge und Milz während der mCMV-Latenz.rnIn einem weiteren Teil der Arbeit sollte untersucht werden, ob IE-Genexpression zur Etablierung von Latenz notwendig ist. Mit Hilfe der Rekombinanten mCMV-Δie2-DTR, die die Gensequenz des Diphtherietoxin-Rezeptors (DTR) anstelle des Gens ie2 trägt, konnten infizierte, DTR exprimierende Zellen durch eine DT-Applikation konditional depletiert werden.rnIm latent infizierbaren Zelltyp der Leber, den LSECs (liver sinusoidal endothelial cells) wurde die virale Load durch 90-stündige DT–Applikation nach mCMV-Δie2-DTR Infektion auf das Level latent infizierter LSECs reduziert. Diese Daten sprechen für die Hypothese eines von Beginn an inaktiven Genoms, das keine IE-Genexpression zur Latenz-Etablierung benötigt. Zusätzlich stellt dieser Ansatz ein neues Tier-Modell zur Latenz-Etablierung dar. Verringerte Wartezeiten bis zur vollständigen Latenz-Etablierung, im Vergleich zum bisherigen Knochenmarktransplantations-Modell, könnten anfallende Tierhaltungskosten erheblich reduzieren und das Voranschreiten der Forschung beschleunigen.

Einfluss subviraler Partikel des humanen Cytomegalovirus auf die Induktion der antiviralen Immunantwort

Das humane Cytomegalovirus (HCMV) ist ein opportunistischer Krankheitserreger, der insbesondere bei Patienten mit unreifem oder geschwächtem Immunsystem schwere, teilweise lebensbedrohliche Erkrankungen verursacht. Aufgrund der klinischen Relevanz wird die Entwicklung einer Impfung gegen HCMV mit großem Nachdruck verfolgt. Subvirale Partikel des HCMV, sogenannte Dense Bodies (DB), stellen eine vielversprechende Impfstoff-Grundlage dar. Die innere Struktur der Partikel besteht aus viralen Proteinen, die als dominante Antigene der zellulären Immunantwort gegen HCMV identifiziert wurden. Die äußere Hülle der Partikel entspricht der Virushülle, sie enthält die viralen Oberflächenproteine als Zielantigene der neutralisierenden Antikörper (NTAk)-Antwort in ihrer natürlichen Konformation. Die für ein Totantigen außergewöhnlich hohe Immunogenität der Partikel wurde bereits in Vorarbeiten dokumentiert. Ein Ziel dieser Arbeit war es, den molekularen Hintergrund für die herausragenden, immunogenen Eigenschaften von DB aufzuklären. Im ersten Teil der Arbeit wurde daher die Hypothese geprüft, dass DB geeignet sind, die Ausreifung und Aktivierung von dendritischen Zellen (DC) zu vermitteln und damit deren Fähigkeit zur Antigenpräsentation zu stimulieren. Derart aktivierten DC kommt eine wichtige Rolle beim Priming der T-lymphozytären Immunantwort zu. In der Tat konnte gezeigt werden, dass die Behandlung von unreifen dendritischen Zellen (iDC) mit DB zu verstärkter Expression von solchen Molekülen auf der DC-Oberfläche führt, die mit Ausreifung der Zellen verknüpft sind. Der Nachweis der verstärkten Freisetzung proinflammatorischer Zytokine belegte die Aktivierung der Zellen im Sinne einer entzündlichen Reaktion. Die erfolgreiche Stimulation von CD4 und CD8 T-Lymphozyten durch DB-behandelte DC belegte schließlich die funktionelle Relevanz der Ergebnisse. Zusammengefasst konnten in diesem Abschnitt der Arbeit die molekularen Grundlagen der adjuvanten Wirkung von DB aufgeklärt werden. rnIn einem zweiten Abschnitt wurde die NTAk-Antwort nach DB-Immunisierung näher untersucht. Der humoralen Immunantwort kommt eine entscheidende Bedeutung bei der Prävention der HCMV-Übertragung zu. Hier galt es zu prüfen, welchen Einfluss stammspezifische Unterschiede in der Expression viraler Oberflächenproteine auf die Induktion der NTAk-Antwort nach DB-Immunisierung nehmen. Im Fokus stand dabei die variable Expression des pentameren Proteinkomplexes aus den viralen Proteinen gH/gL/pUL128-UL131A. Dieser Komplex wird nur von kliniknahen HCMV-Stämmen (HCMVKlin) exprimiert und ist für deren breiten Zelltropismus verantwortlich. Der pentamere Komplex fehlte in allen bisherigen Analysen der DB-Immunogenität, die auf der Grundlage von Laborstämmen des HCMV (HCMVLab) durchgeführt worden waren. Ein erster Versuchsansatz zeigte, dass die NTAk-Antwort, die durch DB von HCMVLab (DBLab) induziert wird, auch gegen die Infektion mit HCMVKlin einen gewissen Schutz vermittelt. Dies war ein überraschender Befund, da Antikörpern gegen den pentameren Komplex eine entscheidende Rolle bei der Neutralisation von HCMVKlin zugeschrieben wurde. Die Ergebnisse zeigten jedoch, dass Antikörper gegen andere Zielstrukturen zur Neutralisation von HCMVKlin beitragen. Hieraus resultierte unmittelbar die Frage, inwieweit eine Aufnahme des pentameren Komplexes in einen DB-basierten Impfstoff überhaupt notwendig war. Um dies zu beantworten war es notwendig, DB herzustellen, die den pentameren Komplex enthielten. Hierzu wurde ein HCMVLab durch Mutagenese des 235 kpb Genoms so modifiziert, dass von dem resultierenden Stamm der pentamere Komplex exprimiert wurde. In gereinigten DB dieses Stammes konnten die Komponenten des pentameren Komplexes nachgewiesen werden. Die Seren von Tieren, die mit DB dieses neuen Stammes immunisiert wurden, zeigten in der Tat eine deutlich gesteigerte Kapazität zur Neutralisation von HCMVKlin auf verschiedenen Zielzellen. Diese Ergebnisse unterstreichen schlussendlich, dass die Expression des pentameren Komplexes einen Vorteil bei der Induktion der antiviralen NTAk-Antwort erbringt. Zusammengefasst liefern die Erkenntnisse aus dieser Arbeit einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der immunogenen Wirkung von DB. Auf dieser Grundlage war es nunmehr möglich, ein Projekt zur Austestung der DB-Vakzine in einer ersten klinischen Studie zu initiieren.

Einfluss Zelltod-inhibierender Proteine des murinen Cytomegalovirus auf die Initiation der antiviralen CD8 T-Zellantwort

Die Inhibition des programmierten Zelltods ist ein essentieller Faktor der viralen Replikationsfähigkeit. Das murine Cytomegalovirus kodiert deshalb für verschiedene Zelltod-inhibierende Gene, um dem programmierten Zelltod zu entgehen bis die Virusproduktion abgeschlossen ist. Da die Expression des viralen anti-apoptotischen Gens M36 infizierte Makrophagen vor der Apoptose schützt (Menard et al., 2003), wurde in der vorliegenden Arbeit unter Verwendung der Deletionsmutante mCMV-ΔM36 (ΔM36) der Einfluss von Apoptose auf das Priming Epitop-spezifischer CD8 T-Zellen untersucht.rnInteressanterweise waren die Frequenzen mCMV-spezifischer CD8 T-Zellen nach Infektion mit ΔM36 für alle getesteten Epitope sowohl im Haplotyp H-2d als auch im Haplotyp H-2b deutlich erhöht. Zusätzlich konnte mit Hilfe der mCMV-ORF-Library eine Verbreiterung des CD8 T-Zellepitop-Repertoire nach Infektion mit ΔM36 nachgewiesen werden, was neben der quantitativen auch eine qualitative Steigerung des CD8 T-Zell-Primings aufzeigt.rnIn der funktionellen Revertante ΔM36-FADDDN wird die anti-apoptotische Funktion durch eine dominant-negative Form des zellulären Adapterproteins FADD (FADDDN) substituiert (Cicin-Sain et al., 2008), die das Apoptose-Signaling verhindert. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Expression von FADDDN nicht nur den Apoptose-Phänotyp wieder revertiert, sondern auch die Verbesserung des CD8 T-Zell-Primings aufhebt. Diese Beobachtung belegt eindeutig, dass das verbesserte CD8 T-Zell-Priming auf einer verstärkten Apoptose-Induktion beruht.Bemerkenswerterweise konnte das verbesserte Priming auch nach Deletion des anti-nekroptotischen Gens M45 nachgewiesen werden. So konnte nach Infektion mit mCMV-M45-BamX (M45-BamX) (Brune et al., 2001) gezeigt werden, dass auch die Induktion der Nekroptose zu einem verbesserten CD8 T-Zell-Priming sowie zu einer Verbreiterung des CD8 T-Zellepitop-Repertoires führt.Nach Infektion von Cross-Priming-defizienten 3d-Mäusen (Tabeta et al., 2006) konnte eine Steigerung mCMV-spezifischer CD8 T-Zell-Frequenzen in Abwesenheit von M36 oder M45 nicht beobachtet werden. Dieser Befund lässt auf ein erhöhtes Cross-Priming von CD8 T-Zellen durch ΔM36 oder M45-BamX infolge einer verstärkten Induktion des programmierten Zelltods schließen.rnIn der vorliegenden Arbeit konnte erstmals gezeigt werden, dass die Inhibition des programmierten Zelltods durch die mCMV-Gene M36 und M45 das CD8 T-Zell-Priming limitiert. Somit fördern virale Zelltod-inhibierende Gene die virale Replikationsfähigkeit, indem sie die Virusproduktion per se in der individuellen Zelle steigern und zusätzlich die Immunkontrolle reduzieren, was wiederum eine verbesserte Dissemination in vivo ermöglicht.

Mechanismen der Antigenpräsentation bei der Induktion der CD8-T-Zellantwort gegen das murine Cytomegalovirus

Die Kontrolle der Cytomegalovirus(CMV)-Infektion durch CD8 T-Zellen ist abhängig von der effizienten MHC-Klasse-I-Präsentation viraler Peptide auf der Zelloberfläche. Um die Erkennung infizierter Zellen zu unterdrücken, interferieren während der Early (E)-Phase der murinen CMV (mCMV)-Infektion virale Immunevasine mit dem intrazellulären Transport von Peptid-MHC-I (pMHC-I) Komplexen. Den Immunevasinen gelingt es allerdings nicht, ein Priming mCMV-spezifischer CD8 T-Zellen zu verhindern. Daher wurde angenommen, dass die Initiation der antiviralen CD8 T-Zellantwort primär auf der Cross-Präsentation viraler Peptide auf nicht-infizierten, professionellen Antigen-präsentierenden Zellen (profAPC) beruht und damit unabhängig von viralen Immunevasionsmechanismen ist.rnIm Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde mittels BAC-Mutagenese eine mCMV-Rekombinante generiert, um die direkte Präsentation viraler Peptide durch die zusätzliche Expression des zentralen Immunevasins m152 bereits in der Immediate Early (IE)-Phase verstärkt zu unterdrücken. Wie erwartet reduzierte die verstärkte m152-Expression sowohl in der IE- als auch in der E-Phase die pMHC-I-Präsentation in vitro. Dies führte überraschenderweise nach Infektion immunkompetenter BALB/c-Mäuse (Haplotyp H-2d) zu einer verminderten CD8 T-Zellantwort und damit zur Verschlechterung der Kontrolle der Infektion im drainierenden Lymphknoten. Diese Beobachtungen weisen erstmals auf einen wichtigen Beitrag der direkten Antigenpräsentation bei der Initiation der mCMV-spezifischen CD8 T-Zellantwort im immunkompetenten Wirt hin. Zusätzlich konnte auch nach mCMV-Infektion von Cross-Präsentations-defizienten Mäusen (Haplotyp H-2b) eine antivirale CD8 T-Zellantwort initiiert werden. Diese Beobachtung bestätigt, dass durch direkte Antigenpräsentation auf infizierten profAPC trotz viraler Immunevasionsmechanismen eine CD8 T-Zellantwort induziert werden kann. Allerdings wurde weder die antivirale CD8 T-Zellantwort noch die Kontrolle der Infektion im Haplotyp H-2b durch die verstärkte m152-Expression moduliert.rnIn einem weiteren Teil der Arbeit konnte im klinisch relevanten Modellsystem der mCMV-Infektion von Knochenmarktransplantations (KMT)-Rezipienten (Haplotyp H-2d) gezeigt werden, dass die verstärkte m152-Expression die Rekrutierung IE1-spezifischer CD8 T-Zellen in die infizierte Lunge unterdrückt. Dies konnte sowohl früh nach Infektion, als auch während der viralen Latenz nachgewiesen werden. Zusätzlich war die Rekrutierung IE1-spezifischer CD8 T-Zellen in die Lunge deutlich vermindert in Ld--Rezipienten von Ld+-hämatopoetischen Zellen, die das IE1-präsentierende MHC-I-Molekül Ld nicht auf den nicht-hämatopoetischen Gewebszellen exprimieren. Diese Beobachtungen zeigen, dass die Rekrutierung antiviraler CD8 T-Zellen in ein peripheres Organ von der direkten Antigenpräsentation auf nicht-hämatopoetischen, infizierten Gewebszellen bestimmt wird.rnIn der vorliegenden Arbeit konnte somit erstmals gezeigt werden, dass trotz viraler Immunevasionsmechanismen nach mCMV-Infektion des immunkompetenten Wirtes und des KMT-Rezipienten die antivirale CD8 T-Zellantwort von der direkten Antigenpräsentation bestimmt wird.

Molekulare Grundlagen der Immunkontrolle des murinen Cytomegalovirus in Gegenwart viruskodierter Immunevasine

Die Kontrolle der Infektion mit dem humanen Cytomegalovirus (HCMV) wird primär durch antivirale CD8 T-Zellen vermittelt. Während der Koevolution zwischen Virus und Wirt wurden Immunevasionsmechanismen entwickelt, die direkt die Expression der Peptid-MHC-Klasse-I-Komplexe an der Zelloberfläche beeinflussen und es dem Virus ermöglichen, der Immunkontrolle des Wirtes zu entkommen. Da HCMV und das murine CMV (mCMV) zum Teil analoge Strategien zur Modulation des MHC-Klasse-I-Antigen-Präsentationswegs entwickelt haben, wurde in der vorliegenden Arbeit auf das experimentelle Modell mit mCMV zurückgegriffen. Die für die Immunevasion verantwortlichen Genprodukte m04/gp34, m06/gp48 und m152/gp40 werden aufgrund ihres regulatorischen Einflusses auf die Antigenpräsentation als vRAPs (viral regulators of antigen presentation) bezeichnet. Diese interferieren mit dem Transport Peptid-beladener MHC-Klasse-I-Moleküle und reduzieren in ihrer konzertierten Wirkung die Präsentation viraler Peptide an der Zelloberfläche.rnDie Transplantation hämatopoietischer Zellen nach Immunoablation stellt eine etablierte Therapieform bei malignen hämatologischen Erkrankungen dar. Zwischen Immunoablation und der Rekonstitution des Immunsystems sind die Empfänger der transferierten Zellen stark immunsupprimiert und anfällig für eine CMV-Erkrankung bei Reaktivierung des Virus. Neben der Gabe antiviraler Medikamente ist der adoptive Transfer antiviraler CD8 T-Zellen eine vielversprechende Therapiemöglichkeit, um reaktivierende CMV zu kontrollieren, bis das körpereigene Immunsystem wieder funktionsfähig ist. Obwohl im murinen Modell sehr wohl etabliert, stellen im humanen System die eingeschränkte Wirkung und die Notwendigkeit der konsequenten Gabe hoher Zellzahlen gewisse logistische Schwierigkeiten dar, welche die Methode bisher von der klinischen Routine ausschließen.rnDas murine Modell sagte eine Rolle von IFN-γ voraus, da Depletion dieses Zytokins zu einer verminderten Schutzwirkung gegen die mCMV-Infektion führt.rnIm ersten Teil dieser Arbeit sollte ein möglicher inhibitorischer Effekt von m04 auf m152 untersucht werden, der bei der Rekombinanten Δm06W beobachtet wurde. Mit neu generierten Viren (Δm06L1+2) konnte dieser Effekt allerdings nicht bestätigt werden. Bei Δm06W fehlte jedoch eine höher N-glykosylierte Isoform des m152-Proteins. Um zu untersuchen, ob die N-Glykosylierung von m152 für seine Funktion notwendig ist, wurde ein rekombinantes Virus generiert, das in Folge einer Deletion aller 3 N-Glykosylierungssequenzen nur eine nicht-glykosylierte Isoform des m152-Proteins bilden kann. In Übereinstimmung mit der zwischenzeitlich publizierten Kristallstruktur das Komplexes von m152 und dem Liganden RAE-1 des aktivierenden NK-Zellrezeptors NKG2D konnte erstmals gezeigt werden, dass die Funktionen von m152 in der adaptiven und in der angeborenen Immunität auch von der nicht N-glykosylierten Isoform wahrgenommen werden können.rnIm zweiten Teil der Arbeit sollte mit Hilfe eines Sets an vRAP Deletionsmutanten der Einfluss von IFN γ auf die einzeln oder in Kombination exprimierten vRAPs untersucht werden. Es zeigte sich, dass Vorbehandlung der Zellen mit IFN-γ die Antigenprozessierung nach Infektion stark erhöht und die vRAPs dann nicht mehr in der Lage sind, die Präsentation aller Peptid-beladener MHC-Klasse-I-Komplexe zu verhindern. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass vorher nicht-schützende CD8 T-Zellen Schutz vermitteln können, wenn das Gewebe der Rezipienten konstitutiv mit IFN-γ versorgt wird. Die zusätzliche Gabe von IFN-γ stellt daher eine vielversprechende Möglichkeit dar, den adoptiven Transfer als Therapie in der klinischen Routine einzusetzen.

Impact of Bone Harvesting Techniques on Cell Viability and the Release of Growth Factors of Autografts

Background: Autogenous bone grafts obtained by different harvesting techniques behave differently during the process of graft consolidation; the underlying reasons are however not fully understood. One theory is that harvesting techniques have an impact on the number and activity of the transplanted cells which contribute to the process of graft consolidation. Materials and Methods: To test this assumption, porcine bone grafts were harvested with four different surgical procedures: bone mill, piezosurgery, bone drilling (bone slurry), and bone scraper. After determining cell viability, the release of molecules affecting bone formation and resorption was assessed by reverse transcription polymerase chain reaction and immunoassay. The mitogenic and osteogenic activity of the conditioned media was evaluated in a bioassay with isolated bone cells. Results: Cell viability and the release of molecules affecting bone formation were higher in samples harvested by bone mill and bone scraper when compared with samples prepared by bone drilling and piezosurgery. The harvesting procedure also affected gene expression, for example, bone mill and bone scraper samples revealed significantly higher expression of growth factors such as bone morphogenetic protein-2 and vascular endothelial growth factor compared with the two other modalities. Receptor activator of nuclear factor kappa B ligand expression was lowest in bone scraper samples. Conclusion: These data can provide a scientific basis to better understand the impact of harvesting techniques on the number and activity of transplanted cells, which might contribute to the therapeutic outcome of the augmentation procedure.

Clinical relevance of cytomegalovirus viraemia(*,†)

Using new sensitive quantitative polymerase chain reaction (PCR) assays, cytomegalovirus (CMV) DNA is often detectable in the plasma of immunosuppressed patients. We investigated the prognostic value of a positive CMV DNA test for the development of CMV end-organ disease, other AIDS-defining events and mortality.

Stromal cell-associated expression of kallikrein-related peptidase 6 (KLK6) indicates poor prognosis of ovarian cancer patients

Several members of the human kallikrein-related peptidase family, including KLK6, are up-regulated in ovarian cancer. High KLK6 mRNA or protein expression, measured by quantitative polymerase chain reaction and enzyme-linked immunoassay, respectively, was previously found to be associated with a shortened overall and progression-free survival (OS and PFS, respectively). In the present study, we aimed at analyzing KLK6 protein expression in ovarian cancer tissue by immunohistochemistry. Using a newly developed monospecific polyclonal antibody, KLK6 immunoexpression was initially evaluated in normal tissues. We observed strong staining in the brain and moderate staining in the kidney, liver, and ovary, whereas the pancreas and the skeletal muscle were unreactive, which is in line with previously published results. Next, both tumor cell- and stromal cell-associated KLK6 immunoexpression were analyzed in tumor tissue specimens of 118 ovarian cancer patients. In multivariate Cox regression analysis, only stromal cell-associated expression, besides the established clinical parameters FIGO stage and residual tumor mass, was found to be statistically significant for OS and PFS [high vs. low KLK6 expression; hazard ratio (HR), 1.92; p=0.017; HR, 1.80; p=0.042, respectively]. These results indicate that KLK6 expressed by stromal cells may considerably contribute to the aggressiveness of ovarian cancer.

Intestinal bacterial translocation in rats with cirrhosis is related to compromised Paneth cell antimicrobial host defense

Liver cirrhosis is associated with bacterial translocation (BT) and endotoxemia. Most translocating bacteria belong to the common intestinal microbiota, suggesting a breakdown of intestinal barrier function. We hypothesized that diminished mucosal antimicrobial host defense could predispose to BT. Two rodent models of portal hypertension with increased BT were used, CCl(4)-induced ascitic cirrhosis and 2-day portal vein-ligated (PVL) animals. BT was assessed by standard microbiological techniques on mesenteric lymph nodes. Total RNA was isolated systematically throughout the intestinal tract, and expression of Paneth cell α-cryptdins and β-defensins was determined by real-time quantitative polymerase chain reaction (qPCR). To determine functional consequences, mucosal antimicrobial activity was assessed with a fluorescence-activated cell sorting assay. BT was detectable in 40% of rats with cirrhosis. Compared with the group without BT, these animals exhibited diminished intestinal Paneth cell α-cryptdin 5 and 7 expression. In contrast, PVL was associated with BT in all animals but did not affect antimicrobial peptides. The decrease in Paneth cell antimicrobials was most pronounced in the ileum and the coecum. Other antimicrobials showed no changes or even an induction in the case of BT at different sites. Antimicrobial activity toward different commensal strains was reduced, especially in the distal ileum and the cecum in experimental cirrhosis with BT (excluding PVL). Conclusion: Compromised Paneth cell antimicrobial host defense seems to predispose to BT in experimental cirrhosis. Understanding this liver-gut axis including the underlying mechanisms could help us to find new treatment avenues.

Annexins as cell-type-specific markers in the developing chicken chorionallantoic membrane

Between day E8 and E12 of embryonic development, the chicken chorioallantoic membrane (CAM) undergoes massive structural rearrangement enabling calcium-uptake from the eggshell to supply the growing embryo. However, the contribution of the various cell types of the chorionic epithelium including the capillary covering (CC) cells, villus cavity (VC) cells, endothelial-like cells, and basal cells to this developmental program is largely unknown. In order to obtain markers for the different cell types in the chorionic epithelium, we determined the expression patterns of various calcium-binding annexins in the developing chicken CAM. By reverse transcription/polymerase chain reaction with primers deduced from nucleotide sequences available in various databases, the presence of annexin (anx)-1, anx-2, anx-5, and anx-6 was demonstrated at days E8 and E12. Quantitative immunoblotting with novel antibodies raised against the recombinant proteins revealed that anx-1 and anx-5 were significantly up-regulated at day E12, whereas anx-2 and anx-6 expression remained almost unchanged in comparison to levels at day E8. Immunohistochemistry of paraffin-embedded sections of E12 CAM revealed anx-1 in CC cells and VC cells. Anx-2 was localized in capillaries in the chorionic epithelium and in basal cells of the allantoic epithelium, whereas anx-6 was detected in basal cells or endothelial-like cells of the chorionic epithelium and in the media of larger vessels in the mesenchyme. A 2-day exposure of the CAM to a tumor cell spheroid resulted in strong proliferation of anx-1-expressing CC cells suggesting that these cells participate in the embryonic response to experimental intervention. Thus, annexins exhibit complementary expression patterns and represent appropriate cell markers for the further characterization of CAM development and the interpretation of results obtained when using CAM as an experimental model.

Cyclin D1 (CCND1) A870G gene polymorphism modulates smoking-induced lung cancer risk and response to platinum-based chemotherapy in non-small cell lung cancer (NSCLC) patients

PURPOSE: The cyclin D1 (CCND1) A870G gene polymorphism is linked to the outcome in patients with resectable non-small cell lung cancer (NSCLC). Here, we investigated the impact of this polymorphism on smoking-induced cancer risk and clinical outcome in patients with NSCLC stages I-IV. METHODS: CCND1 A870G genotype was determined by polymerase chain reaction (PCR) and restriction fragment length polymorphism analysis (RFLP) of DNA extracted from blood. The study included 244 NSCLC patients and 187 healthy control subjects. RESULTS: Patient characteristics were: 70% male, 77% smokers, 43% adenocarcinoma, and 27% squamous cell carcinoma. Eighty-one percent of the patients had stages III-IV disease. Median age at diagnosis was 60 years and median survival was 13 months. Genotype frequencies of patients and controls both conformed to the Hardy Weinberg equilibrium. The GG genotype significantly correlated with a history of heavy smoking (>or=40 py, P=0.02), and patients with this genotype had a significantly higher cigarette consumption than patients with AA/AG genotypes (P=0.007). The GG genotype also significantly correlated with tumor response or stabilization after a platinum-based first-line chemotherapy (P=0.04). Survival analysis revealed no significant differences among the genotypes. CONCLUSION: Evidence was obtained that the CCND1 A870G gene polymorphism modulates smoking-induced lung cancer risk. Further studies are required to explore the underlying molecular mechanisms and to test the value of this gene polymorphism as a predictor for platinum-sensitivity in NSCLC patients.

Prostate specific antigen expression does not necessarily correlate with prostate cancer cell growth

PURPOSE: The antiproliferative effects of pharmacological agents used for androgen ablative therapy in prostate cancer, including goserelin, bicalutamide and cyproterone acetate (Fluka Chemie, Buchs, Switzerland), were tested in vitro. It was determined whether they affected prostate specific antigen mRNA and protein expression independent of growth inhibition. MATERIALS AND METHODS: Goserelin, bicalutamide (AstraZeneca, Zug, Switzerland) and cyproterone acetate were added to prostate specific antigen expressing, androgen dependent LNCaP and androgen independent C4-2 cell line (Urocor, Oklahoma City, Oklahoma) cultures. Proliferation was determined by the 3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]-2,5-diphenyltetrazoliumbromide assay (Roche, Mannheim, Germany). Prostate specific antigen mRNA expression was assessed by quantitative real-time polymerase chain reaction. Secreted prostate specific antigen protein levels were quantified by microparticle enzyme-immunoassay. RESULTS: Goserelin inhibited cell growth and prostate specific antigen protein secretion in LNCaP and C4-2 cells. Prostate specific antigen mRNA expression was not decreased. Bicalutamide did not affect cell growth or prostate specific antigen mRNA expression in LNCaP or C4-2 cells, although it significantly decreased prostate specific antigen protein secretion in LNCaP and to a lesser extent in C4-2 cells. Cyproterone acetate decreased the growth of C4-2 but not of LNCaP cells. It did not affect prostate specific antigen mRNA or protein expression in either cell line. CONCLUSIONS: Prostate specific antigen expression does not necessarily correlate with cell growth. Without a substantial effect on cell growth bicalutamide lowers prostate specific antigen synthesis, whereas cyproterone acetate decreases cell growth with no effect on prostate specific antigen secretion. Prostate specific antigen expression may be influenced by growth inhibition but also by altered mRNA and protein levels depending on the agent, its concentration and the cell line evaluated. For interpreting clinical trials prostate specific antigen is not necessarily a surrogate end point marker for a treatment effect on prostate cancer cell growth.

Hematopoietic and endothelial progenitor cell trafficking in patients with myeloproliferative diseases

BACKGROUND AND OBJECTIVES. The presence of circulating hematopoietic progenitor cells in patients with myeloproliferative diseases (MPD) has been described. However, the exact nature of such progenitor cells has not been specified until now. The aim of this work was to investigate the presence of endothelial precursor cells in the blood of patients with MPD and to assess the role of the endothelial cell lineage in the pathophysiology of this disease. DESIGN AND METHODS. Endothelial progenitor cell marker expression (CD34, prominin (CD133), kinase insert domain receptor (KDR) or vascular endothelial growth factor receptor 2 (VEGFR2), and von Willebrand factor) was assessed in the blood of 53 patients with MPD by quantitative polymerase chain reaction. Clonogenic stem cell assays were performed with progenitor cells and monocytes to assess differentiation towards the endothelial cell lineage. The patients' were divided according to whether they had essential thrombocythemia (ET, n=17), polycythemia vera (PV, n=21) or chronic idiopathic myelofibrosis (CIMF, n=15) and their data compared with data from normal controls (n=16) and patients with secondary thrombo- or erythrocytosis (n=17). RESULTS. Trafficking of CD34-positive cells was increased above the physiological level in 4/17 patients with ET, 5/21 patients with PV and 13/15 patients with CIMF. A subset of patients with CIMF co-expressed the markers CD34, prominin (CD133) and KDR, suggesting the presence of endothelial precursors among the circulating progenitor cells. Clonogenic stem cell assays confirmed differentiation towards both the hematopoietic and the endothelial cell lineage in 5/10 patients with CIMF. Furthermore, the molecular markers trisomy 8 and JAK2 V617F were found in the grown endothelial cells of patients positive for trisomy 8 or JAK2 V617F in the peripheral blood, confirming the common clonal origin of both hematopoietic and endothelial cell lineages. INTERPRETATION AND CONCLUSIONS. Endothelial precursor cells are increased in the blood of a subset of patients with CIMF, and peripheral endothelial cells bear the same molecular markers as hematopoietic cells, suggesting a primary role of pathological endothelial cells in this disease.

Galectin-3 modulates T cell activity and is reduced in the inflamed intestinal epithelium in IBD

BACKGROUND: Galectins are involved at different stages in inflammation. Galectin-3, although mostly described as proinflammatory, can also act as an immunomodulator by inducing apoptosis in T cells. The present study aims to determine galectin-3 expression in the normal and inflamed intestinal mucosa and to define its role in T cell activity. MATERIALS AND METHODS: Galectin-3 was detected by quantitative polymerase chain reaction with total RNA from endoscopic biopsies and by immunohistochemistry. Biopsies and peripheral blood mononuclear cells (PBMC) were stimulated in vitro and were used to assess the functional consequences of inhibition or exogenous addition of galectin-3. RESULTS: Galectin-3 is expressed at comparable levels in controls and inflammatory bowel disease (IBD) patients in remission. In the normal mucosa, galectin-3 protein was mainly observed in differentiated enterocytes, preferentially at the basolateral side. However, galectin-3 was significantly downregulated in inflamed biopsies from IBD patients. Ex vivo stimulation of uninflamed biopsies with tumor necrosis factor led to similar galectin-3 messenger RNA downregulation as in vivo. When peripheral blood mononuclear cells (PBMC) were analyzed, galectin-3 was mainly produced by monocytes. Upon mitogen stimulation, we observed increased proliferation and decreased activation-induced cell death of peripheral blood T cells in the presence of galectin-3-specific small interfering RNA. In contrast, exogenous addition of recombinant galectin-3 led to reduced proliferation of mitogen-stimulated peripheral blood T cells. CONCLUSIONS: Our results suggest that downregulation of epithelial galectin-3 in the inflamed mucosa reflects a normal immunological consequence, whereas under noninflammatory conditions, its constitutive expression may help to prevent inappropriate immune responses against commensal bacteria or food compounds. Therefore, galectin-3 may prove valuable for manipulating disease activity.

Placental growth factor-1 attenuates vascular endothelial growth factor-A-dependent tumor angiogenesis during beta cell carcinogenesis

Members of the vascular endothelial growth factor (VEGF) family are critical players in angiogenesis and lymphangiogenesis. Although VEGF-A has been shown to exert fundamental functions in physiologic and pathologic angiogenesis, the exact role of the VEGF family member placental growth factor (PlGF) in tumor angiogenesis has remained controversial. To gain insight into PlGF function during tumor angiogenesis, we have generated transgenic mouse lines expressing human PlGF-1 in the beta cells of the pancreatic islets of Langerhans (Rip1PlGF-1). In single-transgenic Rip1PlGF-1 mice, intra-insular blood vessels are found highly dilated, whereas islet physiology is unaffected. Upon crossing of these mice with the Rip1Tag2 transgenic mouse model of pancreatic beta cell carcinogenesis, tumors of double-transgenic Rip1Tag2;Rip1PlGF-1 mice display reduced growth due to attenuated tumor angiogenesis. The coexpression of transgenic PlGF-1 and endogenous VEGF-A in the beta tumor cells of double-transgenic animals causes the formation of low-angiogenic hPlGF-1/mVEGF-A heterodimers at the expense of highly angiogenic mVEGF-A homodimers resulting in diminished tumor angiogenesis and reduced tumor infiltration by neutrophils, known to contribute to the angiogenic switch in Rip1Tag2 mice. The results indicate that the ratio between the expression levels of two members of the VEGF family of angiogenic factors, PlGF-1 and VEGF-A, determines the overall angiogenic activity and, thus, the extent of tumor angiogenesis and tumor growth.