Indução diferencial das vias MyD88 e TRIF-dependentes em leucócitos totais de equinos estimulados com LPS de E. coli

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

The pattern recognition receptors expressed on neutrophils and the associated cytokine profile from different aged patients with Candida-related denture stomatitis

This study evaluated the expression of pattern recognition receptors (PRRs) and activation factors associated with salivary and blood neutrophils from different aged patients diagnosed with Candida-related denture stomatitis (DS). Expression of neutrophil PRRs was determined by flow cytometry and immunofluorescence, and the levels of selected cytokines that influence immune activation were determined by ELISA. The salivary (but not the serum derived) neutrophils of individuals with DS were found to have an increased expression of CD69 regardless of the age of the patient compared to patients without DS. However, these salivary neutrophils had a lower expression of CD66b and CD64. Expression of TLR2 was lower on the salivary-and serum-derived neutrophils from elderly individuals compared to the neutrophils of younger subjects, regardless of whether the individual had DS. Salivary interleukin (IL)-4 was elevated in both of the elderly subject groups (with or without DS). Only elderly DS patients were observed to have increased serum IL-4 levels and reduced salivary IL-12 levels. Younger DS patients showed an increase in salivary IL-10 levels, and both the saliva and the serum levels of IFN-gamma were increased in all of the younger subjects. Our data demonstrated that changes in both the oral immune cells and the protein components could be associated with DS. Furthermore, changes in the blood-derived factors were more associated with age than DS status. (C) 2012 Elsevier Inc. All rights reserved.

Recognition of enteroinvasive Escherichia coli and Shigella flexneri by dendritic cells: distinct dendritic cell activation states

The innate and adaptive immune responses of dendritic cells (DCs) to enteroinvasive Escherichia coli (EIEC) infection were compared with DC responses to Shigella flexneri infection. EIEC triggered DCs to produce interleukin (IL)-10, IL-12 and tumour necrosis factor (TNF)-alpha, whereas S. flexneri induced only the production of TNF-alpha. Unlike S. flexneri, EIEC strongly increased the expression of toll like receptor (TLR)-4 and TLR-5 in DCs and diminished the expression of co-stimulatory molecules that may cooperate to inhibit CD4(+) T-lymphocyte proliferation. The inflammation elicited by EIEC seems to be related to innate immunity both because of the aforementioned results and because only EIEC were able to stimulate DC transmigration across polarised Caco-2 cell monolayers, a mechanism likely to be associated with the secretion of CC chemokine ligands (CCL) 20 and TNF-alpha. Understanding intestinal DC biology is critical to unravelling the infection strategies of EIEC and may aid in the design of treatments for infectious diseases.

Trypanosoma cruzi Adjuvants Potentiate T Cell-Mediated Immunity Induced by a NY-ESO-1 Based Antitumor Vaccine

Immunological adjuvants that induce T cell-mediate immunity (TCMI) with the least side effects are needed for the development of human vaccines. Glycoinositolphospholipids (GIPL) and CpGs oligodeoxynucleotides (CpG ODNs) derived from the protozoa parasite Trypanosoma cruzi induce potent pro-inflammatory reaction through activation of Toll-Like Receptor (TLR) 4 and TLR9, respectively. Here, using mouse models, we tested the T. cruzi derived TLR agonists as immunological adjuvants in an antitumor vaccine. For comparison, we used well-established TLR agonists, such as the bacterial derived monophosphoryl lipid A (MPL), lipopeptide (Pam3Cys), and CpG ODN. All tested TLR agonists were comparable to induce antibody responses, whereas significant differences were noticed in their ability to elicit CD4(+) T and CD8(+) T cell responses. In particular, both GIPLs (GTH, and GY) and CpG ODNs (B344, B297 and B128) derived from T. cruzi elicited interferon-gamma (IFN-gamma) production by CD4(+) T cells. On the other hand, the parasite derived CpG ODNs, but not GIPLs, elicited a potent IFN-gamma response by CD8(+) T lymphocytes. The side effects were also evaluated by local pain (hypernociception). The intensity of hypernociception induced by vaccination was alleviated by administration of an analgesic drug without affecting protective immunity. Finally, the level of protective immunity against the NY-ESO-1 expressing melanoma was associated with the magnitude of both CD4+ T and CD8+ T cell responses elicited by a specific immunological adjuvant.

Both adiponectin and interleukin-10 inhibit LPS-induced activation of the NF-kappa B pathway in 3T3-L1 adipocytes

Adiponectin and interleukin 10 (IL-10) are adipokines that are predominantly secreted by differentiated adipocytes and are involved in energy homeostasis, insulin sensitivity, and the anti-inflammatory response. These two adipokines are reduced in obese subjects, which favors increased activation of nuclear factor kappa B (NF-kappa B) and leads to elevation of pro-inflammatory adipokines. However, the effects of adiponectin and IL-10 on NF-kappa B DNA binding activity (NF-kappa Bp50 and NF-kappa Bp65) and proteins involved with the toll-like receptor (TLR-2 and TLR-4) pathway, such as MYD88 and TRAF6 expression, in lipopolysaccharide-treated 3T3-L1 adipocytes are unknown. Stimulation of lipopolysaccharide-treated 3T3-L1 adipocytes for 24 h elevated IL-6 levels; activated the NF-kappa B pathway cascade; increased protein expression of IL-6R, TLR-4, MYD88, and TRAF6; and increased the nuclear activity of NF-kappa B (p50 and p65) DNA binding. Adiponectin and IL-10 inhibited the elevation of IL-6 levels and activated NF-kappa B (p50 and p65) DNA binding. Taken together, the present results provide evidence that adiponectin and IL-10 have an important role in the anti-inflammatory response in adipocytes. In addition, inhibition of NF-kappa B signaling pathways may be an excellent strategy for the treatment of inflammation in obese individuals. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Die Funktion der Rho GTPasen in den von Toll-Rezeptoren induzierten Signaltransduktionswegen

Die Funktion von Rho GTPasen in den von Toll-Rezeptoren induzierten Signaltransduktionswegen Der Toll-ähnliche Rezeptor 2 (hTLR2) ist wie der TNFa-Rezeptor und das bei Drosophila identifizierte Imd-Protein in der Lage, über einen bisher ungeklärten Mechanismus, sowohl die Aktivierung von NF-kB als auch Apoptose zu induzieren. Im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, daß die aktive Form der GTPase Rho in beiden Signaltransduktionswegen eine entscheidende Kontrollfunktion übernimmt. So führt die Stimulierung von TLR2 zu einer Aktivierung von RhoA in epithelialen und monozytischen Zellinien. Die aktivierte GTPase rekrutiert die Kinase PKCz und induziert so die IkB-unabhängige Aktivierung des p65/Rel-Transkriptionskomplexes. Aktives RhoA kontrolliert darüberhinaus einen weiteren Signaltransduktionsweg, der die TLR2-abhängigen, früh-apoptptischen Membranveränderungen unter der Beteiligung der Kinasen ROCK und MLCK herbeiführt. Die Rho-abhängige Regulation dieser gegensätzlichen Signalantworten wird durch die direkte Interaktion mit spezifischen Downstreamtargets, die jeweils nur Bestandteil eines Signalweges sind, ermöglicht. Die GTPase Rho stellt somit ein Schlüsselelement in der von TLR2 induzierten primären Immunantwort dar.

Charakterisierung der Apolipoprotein J-Genregulation in Fibroblasten und glatten Gefäßmuskelzellen durch nekrotische Zellen und Toll-like Rezeptoren

Apolipoprotein J (ApoJ) ist ein sezerniertes heterodimeres 80kDa Glykoprotein mit zytoprotektiven und antiinflammatorischen Eigenschaften, das ein nahezu ubiquitäres Expressionsmuster aufweist. Eine stark erhöhte ApoJ-Expression ist mit neurodegenerativen Erkrankungen, Atherosklerose, myokardialem Infarkt sowie einer Vielzahl anderer pathophysiologischer Bedingungen assoziiert. Die potentielle Bedeutung von ApoJ umfasst eine Funktion als extrazelluläres Chaperon, Komplementinhibitor, NF-kB-Inhibitor sowie eine Beteiligung an der Endozytose von nekrotischen Zellfragmenten. Unter Bedingungen, die zu einer massiven Akkumulation von absterbenden Zellen führen, ist eine vermehrte Expression von ApoJ auf die überlebenden Nachbarzellen in den betroffenen Geweben beschränkt. Die molekularen Mechanismen, die dieser gesteigerten ApoJ-Genexpression zugrunde liegen, sind jedoch unbekannt. Untersuchungen unserer Arbeitsgruppe konnten zeigen, dass eine Inkubation mit nekrotischem Zellmaterial in vitro eine Akkumulation von ApoJ-mRNA in Fibroblasten der Zelllinie Rat1 induziert, was darauf hindeutet, dass unter pathophysiologischen Bedingungen von nekrotischen Zellen exponierte bzw. freigesetzte Faktoren zu einer gesteigerten ApoJ-Genexpression in umliegenden vitalen Zellen beitragen können. Die im Rahmen der vorliegenden Arbeit durchgeführten Untersuchungen zeigen eine Korrelation zwischen der Expression von Toll-like Rezeptoren (TLRs) in Fibroblasten (Rat1), glatten Gefäßmuskelzellen (CRL2018) sowie embryonalen Dottersackzellen (10A) und einer durch nekrotische Zellen induzierten ApoJ-mRNA-Expression in diesen Zelllinien. Es wird angenommen, dass TLRs neben pathogenassoziierten Strukturen (PAMPs) auch durch körpereigene Agonisten wie Hitzeschockproteine und Nukleinsäuren aktiviert werden. In weiterführenden Experimenten stellte sich unter anderem heraus, dass neben nekrotischen Zellen auch der TLR3-spezifische Agonist Poly(I:C), eine synthetische doppelsträngige RNA, ausschließlich in den beiden TLR3-exprimierenden Zelllinien CRL2018 und Rat1, nicht jedoch in TLR3-defizienten 10A-Zellen, die ApoJ-mRNA-Expression induziert. Darüber hinaus führt auch die Inkubation mit eukaryotischer RNA (Gesamt-RNA, t-RNA) zu einer Akkumulation von ApoJ-mRNA in CRL2018-Zellen. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen erstmals, dass die Expression von ApoJ-mRNA durch extrazelluläre Ribonukleinsäuren in TLR3-abhängiger Weise induziert wird, was darauf hindeutet, dass in verletzten Geweben aus post-apoptotischen oder nekrotischen Zellen freigesetzte Ribonukleinsäuren zu einer vermehrten ApoJ-Genexpression in vitalen Nachbarzellen beitragen.

Phänotypische und funktionelle Eigenschaften humaner neonataler dentritischer Zellen

Humane Neugeborene leiden an einer erhöhten Anfälligkeit für Infektionskrankheiten. Die dendritischen Zellen (DC) werden für die beeinträchtigten neonatalen T-Helfer 1 (Th1) Immunantworten verantwortlich gemacht. Der Hauptaktivator der Differenzierung von Th1 Zellen ist Interleukin-12 (IL-12), ein Zytokin, welches in adulten, nicht aber in neonatalen DC vornehmlich nach Bindung der Toll-like Rezeptoren produziert wird. In der vorliegenden Arbeit wurde der potentielle Einfluss verschiedener TLR-Liganden auf die Initiierung neonataler Th1-Immunantworten untersucht. Einzelne TLR-Liganden induzierten die Reifung adulter DC, während die neonatalen DC erst nach simultaner Stimulierung von TLR3/TLR8 bzw. TLR4/TLR8 Reifungsmarker exprimierten. Der synergistische Effekt kombinierter TLR-Liganden zeigte sich sowohl in der adulten als auch der neonatalen Zytokinproduktion, wobei unterschiedliche Expressionsmuster für IL-1beta, IL-6, IL-8, IL-10, TNFalpha und vor allem IL-27 beobachtet wurden. Besonders IL-12p70 wurde von neonatalen DC ausschließlich nach kombinierter TLR-Stimulation produziert. Darüber hinaus wurde die Fähigkeit aktivierter DC analysiert, autologe T-Zellen zu polarisieren. Interessanterweise konnte beobachtet werden, dass die Überstände kombiniert stimulierter neonataler DC die Interferon-gamma Produktion in neonatalen naiven T-Zellen auslösten. Und somit konnte gezeigt werden, dass neonatale DC naive T-Zellen hinsichtlich einer Th1-Immunantwort polarisieren können. Letztendlich zeigen die Ergebnisse neue Möglichkeiten auf, potente Impfstrategien für Neugeborene zu entwickeln.

Analyse der Beteiligung von Toll-like-Rezeptoren an der DC-Aktivierung nach Parvovirus-H-1-Infektion

Ziel dieser Dissertation war es die funktionelle Rolle der Toll-like Rezeptoren (TLRs) und ihrer Signalwege bei der Aktivierung von dendritischen Zellen (DC) durch Parvovirus H-1- rn(H-1PV) induzierte Tumorzelllysate (TCL) zu untersuchen. rnDas angeborene Immunsystem bekämpft die Bildung und das Wachstum von Tumoren, insbesondere durch Interaktion von Effektor-Immunzellen mit Tumorzellen. Die Aktivierung dieser Immunreaktionen in der Antitumortherapie ist wünschenswert, aber in vielen Situationen nicht zufriedenstellend, da sie durch klassische systemische Therapie allein nicht immer erreicht werden kann. Die therapeutische Anwendung von onkolytischen Viren bei Patienten mit malignen Erkrankungen (Virotherapie) ist ein vielversprechendes Gebiet der Forschung. Die onkosuppressive und immunstimulierende Wirkung von H-1PV auf humane Tumor- und Immunzellen spricht für eine Verwendung in der Krebstherapie. Ein Aktivierung des Immunsystems durch H-1PV konnte bereits in unserer Arbeitsgruppe gezeigt werden.rnIn dieser Arbeit wurden wichtige Aspekte bezüglich der Aktivierung von Toll-like Rezeptoren bei einer H-1PV Infektion untersucht. Zunächst wurde die Rolle von TLRs nach der H-1PV Infektion untersucht. Humane embryonale Nierenzellen (HEK293) wurden stabil mit humanen TLRs transfiziert, um die Rolle spezifischer TLRs während der Aktivierung des Immunsystems zu untersuchen. TLR3 und TLR9 wurden durch eine H-1PV Infektion, die mit der NFκB-Translokation in den Zellkern korreliert, aktiviert. Mit Hilfe eines Reporterplasmides (pNiFty-Luc), wurde durch erhöhte Expression eines NFκB-induzierbaren Reportergens die NFκB-Aktivität im Anschluss an eine H-1PV Infektion nachgewiesen. Zudem wurde die immunologische Wirkung von H-1PV-induzierten Tumorzelllysaten (TCL) auf die humane antitumor-gerichtete Immunantworten analysiert. Ein humanes ex vivo-Modell, bestehend aus einer HLA-A2-positiven humanen Melanom-Zelllinie (SK29Mel) wurde verwendet, um Immunreaktionen mit entsprechenden HLA-restringierten humanen DCs zu untersuchen. DCs die mit H-1PV-infizierten SK29Mel Zellen koinkubiert wurden, zeigten eine erhöhte TLR3- und TLR9-Expression. Diese Daten deuten darauf hin, dass H-1PV-induzierte TCLs humane DCs stimulieren und dies zumindest teilweise durch TLR-abhängige Signalwege geschieht. Demnach wird eine DC-Reifung durch Kokultur mit H-1PV-induzierten TCLs über den TLR-Signalweg erreicht und führte u.a. zu einer NFκB-abhängigen Aktivierung des adaptiven Immunsystems. Die onkolytischen Virotherapie mit H-1PV erhöht so durch unterschiedliche Auswirkungen auf DCs die Immunreaktion und verstärkt die Anti-Tumor-Immunität. Diese Ergebnisse zeigen einen neuen potenziellen Ansatz für den Einsatz onkolytischer Viren für TLR-zielgerichtete Therapieoptionen und stellen eine ideale Möglichkeit zur Erweiterung der Krebsbehandlung dar.rn

Cellular actors, Toll-like receptors, and local cytokine profile in acute coronary syndromes

Inflammation plays a key role in acute coronary syndromes (ACS). Toll-like receptors (TLR) on leucocytes mediate inflammation and immune responses. We characterized leucocytes and TLR expression within coronary thrombi and compared cytokine levels from the site of coronary occlusion with aortic blood (AB) in ACS patients.

Effects of TLR agonists on the hypoxia-regulated transcription factor HIF-1alpha and dendritic cell maturation under normoxic conditions

Dendritic cells (DC) are professional antigen presenting cells that represent an important link between innate and adaptive immunity. Danger signals such as toll-like receptor (TLR) agonists induce maturation of DC leading to a T-cell mediated adaptive immune response. In this study, we show that exogenous as well as endogenous inflammatory stimuli for TLR4 and TLR2 induce the expression of HIF-1alpha in human monocyte-derived DC under normoxic conditions. On the functional level, inhibition of HIF-1alpha using chetomin (CTM), YC-1 and digoxin lead to no consistent effect on MoDC maturation, or cytokine secretion despite having the common effect of blocking HIF-1alpha stabilization or activity through different mechanisms. Stabilization of HIF-1alpha protein by hypoxia or CoCl(2) did not result in maturation of human DC. In addition, we could show that TLR stimulation resulted in an increase of HIF-1alpha controlled VEGF secretion. These results show that stimulation of human MoDC with exogenous as well as endogenous TLR agonists induces the expression of HIF-1alpha in a time-dependent manner. Hypoxia alone does not induce maturation of DC, but is able to augment maturation after TLR ligation. Current evidence suggests that different target genes may be affected by HIF-1alpha under normoxic conditions with physiological roles that differ from those induced by hypoxia.

CXC receptor-4 mRNA silencing abrogates CXCL12-induced migration of colorectal cancer cells

Background Interactions between CXCR4 and its ligand CXCL12 have been shown to be involved in cancer progression in colorectal cancer (CRC). We performed a comparative CXCL12/CXCR4 expression analysis and assessed the effect of external CXCL12 stimulation on migration of CRC cells without and with CXCR4 inhibition. Methods Expression of CXCL12/CXCR4 was assessed by quantitative real-time PCR, ELISA and immunohistochemistry in resection specimens of 50 CRC patients as well as in the corresponding normal tissues and in three human CRC cell lines with different metastatic potential (Caco-2, SW480 and HT-29). Migration assays were performed after stimulation with CXCL12 and CXCR4 was inhibited by siRNA and neutralizing antibodies. Results In CRC tissues CXCL12 was significantly down-regulated and CXCR4 was significantly up-regulated compared to the corresponding normal tissues. In cell lines CXCR4 was predominantly expressed in SW480 and less pronounced in HT-29 cells. CXCL12 was only detectable in Caco-2 cells. CXCL12 stimulation had no impact on Caco-2 cells but significantly increased migration of CXCR4 bearing SW480 and HT-29 cells. This effect was significantly abrogated by neutralizing anti-CXCR4 antibody as well as by CXCR4 siRNAs (P < 0.05). Conclusions CXCR4 expression was up-regulated in CRC and CXCL12 stimulation increased migration in CXCR4 bearing cell lines. Migration was inhibited by both neutralizing CXCR4 antibodies and CXCR4 siRNAs. Thus, the expression and functionality of CXCR4 might be associated with the metastatic potential of CRC cells and CXCL12/CXCR4 interactions might therefore constitute a promising target for specific treatment interventions.

Monocyte differentiation toward regulatory dendritic cells is not affected by respiratory syncytial virus-induced inflammatory mediators

Airway epithelial cells were shown to drive the differentiation of monocytes into dendritic cells (DCs) with a suppressive phenotype. In this study, we investigated the impact of virus-induced inflammatory mediator production on the development of DCs. Monocyte differentiation into functional DCs, as reflected by the expression of CD11c, CD123, BDCA-4, and DC-SIGN and the capacity to activate T cells, was similar for respiratory syncytial virus (RSV)-infected and mock-infected BEAS-2B and A549 cells. RSV-conditioned culture media resulted in a partially mature DC phenotype, but failed to up-regulate CD80, CD83, CD86, and CCR7, and failed to release proinflammatory mediators upon Toll-like receptor (TLR) triggering. Nevertheless, these DCs were able to maintain an antiviral response by the release of Type I IFN. Collectively, these data indicate that the airway epithelium maintains an important suppressive DC phenotype under the inflammatory conditions induced by infection with RSV.

Toll-like receptors in domestic animals

Toll-like receptors are pattern recognition receptors with which hosts recognize pathogen-associated molecular patterns (PAMP). This recognition process is translated rapidly into a meaningful defense reaction. This form of innate host defense is preserved in the animal kingdom: invertebrates heavily depend on it; higher vertebrates also have an adaptive immune system. Both adaptive and innate immune systems are intertwined in that the former also depends on an intact innate recognition and response system. Members of the TLR system cover recognition of parasitic, bacterial or viral germs. Due to the constraints imposed by the necessity to recognize PAMP and to interact with downstream signaling molecules, the TLR system is relatively conserved in evolution. Nevertheless, subtle species differences have been reported for several mammalian TLR members. Examples of this will be given. In all mammalian species investigated, part of the coding sequence is available for the most important TLR members, thus allowing study of expression of these TLR members in various tissues by reverse-transcription polymerase chain reaction in its classical (RT-PCR) and quantitative real time RT-PCR (qRT-PCR) form. In some species, the whole coding sequences of the most important or even all TLR members are known. This allows construction of cDNA and transfection of common host cells, thus permitting functional studies. Extensive investigations were devoted to the study of non-synonymous single nucleotide polymorphisms. In a few cases, expression of a given amino acid in the extracellular (ligand-binding) portion of TLR members could be associated with infectious diseases. This will be discussed below.