The effect of CpG-ODN on antigen presenting cells of the foal

Background: Cytosine-phosphate-guanosine oligodeoxynucleotide (CpG-ODN) has been used successfully to induce immune responses against viral and intracellular organisms in mammals. The main objective of this study was to test the effect of CpG-ODN on antigen presenting cells of young foals. Methods: Peripheral blood monocytes of foals (n = 7) were isolated in the first day of life and monthly thereafter up to 3 months of life. Adult horse (n = 7) monocytes were isolated and tested once for comparison. Isolated monocytes were stimulated with IL-4 and GM-CSF (to obtain dendritic cells, DC) or not stimulated (to obtain macrophages). Macrophages and DCs were stimulated for 14-16 hours with either CpG-ODN, LPS or not stimulated. The stimulated and non-stimulated cells were tested for cell surface markers (CD86 and MHC class II) using flow cytometry, mRNA expression of cytokines (IL-12, IFNα, IL-10) and TLR-9 using real time quantitative RT-PCR, and for the activation of the transcription factor NF-κB p65 using a chemiluminescence assay. Results: The median fluorescence of the MHC class II molecule in non-stimulated foal macrophages and DCs at birth were 12.5 times and 11.2 times inferior, respectively, than adult horse cells (p = 0.009). That difference subsided at 3 months of life (p = 0.3). The expression of the CD86 co-stimulatory molecule was comparable in adult horse and foal macrophages and DCs, independent of treatment. CpG-ODN stimulation induced IL-12p40 (53 times) and IFNα (23 times) mRNA expression in CpG-ODN-treated adult horse DCs (p = 0.078), but not macrophages, in comparison to non-stimulated cells. In contrast, foal APCs did not respond to CpG-ODN stimulation with increased cytokine mRNA expression up to 3 months of age. TLR-9 mRNA expression and NF-kB activation (NF-kB p65) in foal DCs and macrophages were comparable (p > 0.05) to adult horse cells. Conclusion: CpG-ODN treatment did not induce specific maturation and cytokine expression in foal macrophages and DCs. Nevertheless, adult horse DCs, but not macrophages, increased their expression of IL-12 and IFNα cytokines upon CpG-ODN stimulation. Importantly, foals presented an age-dependent limitation in the expression of MHC class II in macrophages and DCs, independent of treatment. © 2007 Flaminio et al; licensee BioMed Central Ltd.

Genetic and modifying factors that determine the risk of brain tumors

Some modifying factors may determine the risk of brain tumors. Until now, it could not be attempted to identify people at risk and also to improve significantly disease progression. Current therapy consists of surgical resection, followed by radiation therapy and chemotherapy. Despite of these treatments, the prognosis for patients is poor. In this review, we highlight general aspects concerning genetic alterations in brain tumors, namely astrocytomas, glioblastomas, oligodendrogliomas, medulloblastomas and ependymomas. The influence of these genetic alterations in patients' prognosis is discussed. Mutagen sensivity is associated with cancer risk. The convincing studies that linked DNA damages and DNA repair alterations with brain tumors are also described. Another important modifying factor is immunity. General immune response against cancer, tumor microenvironment and immune response, mechanisms of tumor escape, CNS tumor immunology, immune defects that impair anti-tumor systemic immunity in brain tumor patients and local immunosuppressive factors within CNS are also reviewed. New hope to treatment perspectives, as dendritic-cell-based vaccines is summarized too. Concluding, it seems well established that there is association between brain tumor risk and mutagen sensivity, which is highly heritable. Primary brain tumors cause depression in systemic host immunity; local immunosuppressive factors and immunological characteristics of tumor cells may explain the poor prognosis and DNA damages responses can alert immune system. However, it is necessary to clarify if individuals with both constitutional defects in immune functions and genetic instability have higher risk of developing brain tumors. Cytogenetic prospective studies and gene copy number variations analysis also must be performed in peripheral lymphocytes from brain tumor patients. © 2011 Bentham Science Publishers Ltd.

Antitumor properties of Ganoderma lucidum polysaccharides and terpenoids

Ganoderma lucidum is an edible medicinal mushroom with immunomodulatory and antitumor properties, which are mainly attributed to polysaccharides and triterpenes that can be isolated from mycelia, fruiting bodies and spores. G. lucidum has been us d in a powdered form, as a medicinal beverage and a nutraceutical food (usually dried). In the present review we report some historical facts and the experimental evidence that polysaccharides and triterpenes obtained from this mushroom present potential antitumor activity. Direct effects on tumor cells include induction of apoptosis and interference in the cell cycle, whereas indirect effects are based on the modulation of immune response, usually impaired by cancer cells. Data indicate that G. lucidum can be used as a complementary tool for treatment of cancer patients. © by São Paulo State University.

Influência da infecção por yersinia pseudotuberculosis sobre o comportamento de macrófagos e células dendríticas

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

Influência das células dendríticas das placas de peyer na modulação das repostas Th1/Th2 em camundongos infectados com Yersinia pseudotuberculosis

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

Glycolipid Sensing and Innate Immunity in Paracoccidioidomycosis

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

Plasmacytoma in the oral cavity: a case report

The plasma cell neoplasms may present in soft tissue as extramedullary plasmacytoma (EMP), in bone as a solitary plasmacytoma of bone (SPB), or as part of the multifocal disseminated disease multiple myeloma (MM). The EMP is rare, comprising around 3% of all plasma cell neoplasm. The majority (80%) occurs in the head and neck region. In this study we report a case of a man, 70 years old, melanoderm, with a lesion of the oral cavity. Upon physical examination, a lesion was found that extended throughout the posterior upper alveolar ridge, as far as the maxillary tuber on the left side, extending towards the palate. Radiographic examination, complementary laboratory exams were performed. Based on the conclusive symptoms of plasmacytoma, the patient was referred to the hematology service for treatment with local radiotherapy. The patient responded satisfactorily to the treatment, and after 15 months, all clinical symptoms of the lesion in the oral cavity had disappeared.

Expression of non-TLR pattern recognition receptors in the spleen of BALB/c mice infected with Plasmodium yoelii and Plasmodium chabaudi chabaudi AS

The spleen plays a crucial role in the development of immunity to malaria, but the role of pattern recognition receptors (PRRs) in splenic effector cells during malaria infection is poorly understood. In the present study, we analysed the expression of selected PRRs in splenic effector cells from BALB/c mice infected with the lethal and non-lethal Plasmodium yoelii strains 17XL and 17X, respectively, and the non-lethal Plasmodium chabaudi chabaudi AS strain. The results of these experiments showed fewer significant changes in the expression of PRRs in AS-infected mice than in 17X and 17XL-infected mice. Mannose receptor C type 2 (MRC2) expression increased with parasitemia, whereas Toll-like receptors and sialoadhesin (Sn) decreased in mice infected with P. chabaudi AS. In contrast, MRC type 1 (MRC1), MRC2 and EGF-like module containing mucin-like hormone receptor-like sequence 1 (F4/80) expression decreased with parasitemia in mice infected with 17X, whereas MRC1 an MRC2 increased and F4/80 decreased in mice infected with 17XL. Furthermore, macrophage receptor with collagenous structure and CD68 declined rapidly after initial parasitemia. SIGNR1 and Sn expression demonstrated minor variations in the spleens of mice infected with either strain. Notably, macrophage scavenger receptor (Msr1) and dendritic cell-associated C-type lectin 2 expression increased at both the transcript and protein levels in 17XL-infected mice with 50% parasitemia. Furthermore, the increased lethality of 17X infection in Msr1 -/- mice demonstrated a protective role for Msr1. Our results suggest a dual role for these receptors in parasite clearance and protection in 17X infection and lethality in 17XL infection.

Early skin immunological disturbance after Plasmodium-infected mosquito bites

Although the role of regulatory T cells (Tregs) during malaria infection has been studied extensively, such studies have focused exclusively on the role of Treg during the blood stage of infection; little is known about the detailed mechanisms of Tregs and sporozoite deposition in the dermis by mosquito bites. In this paper we show that sporozoites introduced into the skin by mosquito bites increase the mobility of skin Tregs and dendritic cells (DCs). We also show differences in MHC class II and/or C086 expression on skin-resident dendritic cell subtypes and macrophages. From the observed decrease of the number of APCs into draining lymph nodes, suppression of CD28 expression in conventional CD4 T cells, and a low homeostatic proliferation of skin-migrated CD4 T found in nude mice indicate that Tregs may play a fundamental role during the initial phase of malaria parasite inoculation into the mammalian host. (C) 2012 Elsevier Inc. All rights reserved.

Charakterisierung verschiedener Reifungsstadien humaner dendritischer Zellen und ihr Einfluss auf die T-Zelldifferenzierung

Diese Zusammenfassung der kumulativen Habilitationsschrift bezieht sich auf folgende Originalarbeiten:

Molekulare Reaktionsmuster in dendritischen Zellen nach Allergenexposition

Allergische Erkrankungen, wie zum Beispiel die allergische Rhinitis oder das allergische Asthma haben im Verlauf der letzten vier Jahrzehnte stark zugenommen. So leidet heute jeder vierte bis fünfte Mensch an einer Allergie. Ausgelöst wird diese IgE-vermittelte Hypersensibilitätsreaktion des Typs I (Allergie vom Soforttyp) von Allergenen und beruht auf der Aktivierung von Mastzellen durch die Interaktion eines Antigens mit dem an eine Mastzelle über die Fc-Rezeptoren gebundenen IgE-Moleküls. Die degranulierende Mastzelle sezerniert Mediatoren, was zu einem Auftreten von allergischen Symptomen führt. Die Bildung von IgE wird durch das von TH2-Zellen produzierte Zytokin IL-4 induziert. Das von TH1-Zellen produzierte Zytokin IFN- ist in der Lage die Sekretion von IL-4 zu inhibieren, wie auch IL-4 hemmend auf die Produktion von IFN- wirkt. Dieses TH1-/ TH2-Gleichgewicht ist bei allergischen Erkrankungen in Richtung TH2 verschoben. Allergene werden von antigenpräsentierenden Zellen aufgenommen, prozessiert und auf der Zelloberfläche präsentiert. Die potentesten antigenpräsentierenden Zellen sind die dendritischen Zellen, die nach Kontakt mit einem Allergen in die benachbarten Lymphknoten wandern, ausreifen und kostimulatorische Moleküle exprimieren. Sie sind so in der Lage T-Zellen zu aktivieren und entweder in TH1- oder in TH2-Zellen differenzieren zu lassen. Die zytokinabhängige TH1- beziehungsweise TH2-Differenzierung führt zur Aktivierung der Januskinasen. Im aktiven Zustand phosphorylieren sie STAT-Moleküle, die dimerisieren und in den Zellkern translozieren, wo sie unter anderem als Transkriptionsfaktoren für Zytokingene dienen. Unreife humane dendritische Zellen von Allergikern zeigen nach Stimulation mit Proteinallergenen eine schnelle Phosphorylierung des mit der TH2-Entwicklung assoziierten STAT6. Dahingegen sind TH1-Antwort hervorrufende Kontaktallergene nicht in der Lage STAT6 oder andere STAT-Moleküle in dendritischen Zellen zu induzieren. Die Transkriptionsfaktoren T-bet und GATA3 sind ebenfalls von Bedeutung für die TH1-/TH2-Entwicklung, da T-bet ausschließlich in TH1-Zellen, GATA3 nur in TH2-Zellen exprimiert wird. Die Regulation des JAK/STAT-Weg unterliegt den Molekülen der intrazellulär vorkommenden Familie der SOCS-Proteine. SOCS3 ist in TH2-Zellen höher exprimiert als SOCS1, wohingegen SOCS1 in TH1-Zellen eine erhöhte Expression gegenüber SOCS3 aufweist. In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss von Proteinallergenen auf humane dendritische Zellen untersucht. Zunächst konnte eine morphologische Veränderung der unreifen dendritischen Zellen nach Kontakt mit dem Allergenextrakt beobachtet werden. Die beginnende Ausreifung der Zellen konnte mittels Durchflußzytometrie anhand der kostimulatorischen Moleküle CD80 und CD86, insbesondere aber über den Marker für reife dendritische Zellen CD83, nachgewiesen werden. Die zu beobachtende beginnende Ausreifung scheint ein Effekt des bakteriellen Lipopolysaccharids (LPS) zu sein, das in dem Allergenextrakt vorkommt, da sich durch Zugabe des kationischen Antibiotikums Polymyxin B die beginnende Reifung verhindern ließ. Auf RNA-Ebene war es im Rahmen dieser Arbeit möglich, den Einfluss verschiedener Allergene auf unreifen humanen dendritischen Zellen näher zu charakterisieren. So weisen unreife humane dendritische Zellen nach Kontakt mit Proteinallergenextrakt ein TH2-assoziiertes Genexpressionprofil auf, was sich durch eine erhöhte relative Expression der Gene SOCS3 und GATA3 auszeichnet. Im Gegensatz hierzu zeigen unreife humane dendritische Zellen nach Inkubation mit dem Kontaktallergen MCI/MI eine erhöhte relative Expression des Gens T-bet, was mit einer TH1-Antwort assoziiert ist. Nach Zugabe des „TH1-/ TH2-neutralen“ Tetanustoxoids konnten erhöhte relative Expressionen der Gene GATA3, T-bet und SOCS3 gemessen werden. Die Ergebnisse in dem in dieser Arbeit benutzten humanen in vitro System geben Anlass zur Hypothese, dass die Art der Immunantwort (TH1 versus TH2) sich bereits auf Ebene der dendritischen Zellen anbahnt. GeneChip-Analysen mittels High Density Micro Arrays von unreifen humanen dendritischen Zellen, die entweder mit Proteinallergenextrakt oder mit LPS in Berührung kamen, zeigten statistisch signifikant regulierte Gene, die allerdings keine Gemeinsamkeiten aufwiesen. Es konnten für die mit Alllergenextrakt gepulsten dendritischen Zellen insgesamt 10 Gene identifiziert werden, jedoch gelang es nicht, diese näher zu deuten oder in einen Zusammenhang mit der allergischen Erkrankung oder der dendritischen Zelle zu bringen. Für die mit LPS, dem stärkeren Stimulus, gepulsten dendritischen Zellen konnten 40 Gene identifiziert werden, die unter anderem für die Maturierung der dendritischen Zelle verantwortlich sind. Zudem war es möglich, die Daten der Arrays auf Proteinebene exemplarisch anhand des Chemokins CXCL2 (Gro-β) zu verifizieren.

Untersuchung der Modulation adaptiver Immunantworten in Abhängigkeit der Reifung dendritischer Zellen

Im ersten Teil dieser Arbeit wurde die Bildung von DALIS während der Reifung von dendritischen Zellen untersucht. Dabei konnte festgestellt werden, dass die DALIS-Bildung mit dem Aktivierungszustand der Zelle eng verknüpft ist. Es konnten verschiedene Hitzeschockproteine in Zusammenhang mit der DaLIS-Bildung gebracht werden und ein Molekül der Siganlgebung identifiziert werden. Im zweiten Teil der Arbeit wurde die Veränderung von dendritischen Zellen in Anwesenheit von regulatorischen T-Zellen untersucht. Hierbei zeigte sich, dass zwischen den Zellen Gap Junctions entstehen, durch die cAMP von den regulatorischen T-Zellen auf die dendritischen Zellen übertragen werden kann. Weiter konnte gezeigt werden, dass regulatorische T-Zellen IL-10 sezernieren und so die dendritischen Zellen inhibieren.

Identifizierung und Überexpression immunregulatorischer Moleküle in dendritischen Zellen zur gezielten Modulation ihrer T-Zell-stimulierenden Eigenschaften

Die Modifizierung von dendritischen Zellen (DCs) in vitro erfolgt meist durch eine Behandlung mit Mediatoren, die den Aktivierungszustand sowie die T-Zell-polarisierenden DC-Eigenschaften verändern. In dieser Doktorarbeit sollten zunächst mediatorinduzierte tolerogene Schlüsselmoleküle identifiziert werden. Als Modell wurden murine Knochenmarkszellen unter DC-differenzierenden Bedingungen mit dem Glucocorticoid Dexamethason (DEX) behandelt. Die generierten DEX-APCs (antigenpräsentierende Zellen) zeigten einen protolerogenen, weitgehend maturierungsresistenten Phänotyp und eine gesteigerte Expression toleranzassoziierter Moleküle. DEX-APCs induzierten in vitro aus CD25+ depletierten allogenen T-Zellen de novo CD4+ und CD8+ regulatorische T-Zellen (Tregs). Basierend auf diesen Ergebnissen und Literaturstudien wurden protolerogene Moleküle für eine Überexpression in DCs selektiert. Da DCs non-viral kaum transfizierbar sind, wurde die lentivirale Transduktion von DCs optimiert, wodurch Effizienzen bis zu 95% erreicht werden konnten. Der mit der Transduktion assoziierte physikalische Stress resultierte in einer partiellen DC-Aktivierung. Trotzdessen zeigten DCs, die die Zytokine IL-10 oder IL-21 überexprimierten, einen protolerogenen Phänotyp und induzierten in vitro Tregs. Beide DC-Populationen reduzierten im therapeutischen Ansatz im murinen Krankheitsmodell der Kontaktallergie haptenspezifisch die Ohrschwellungsreaktion. Auch DCs, die andere Zytokine, intrazelluläre Proteine oder Oberflächenrezeptoren mit protolerogenen Eigenschaften überexprimierten, wiesen eine jeweils spezifische Genexpressionssignatur auf. Diese DC-Populationen waren zumeist durch eine verminderte allogene T-Zell-Aktivierungskapazität gekennzeichnet und veränderten die Th1-/Th2-Zytokinmuster in kokultivierten T-Zellen.

The role of B cells during acute and latent infections with murine cytomegalovirus and Leishmania major

This thesis focuses on the role of B cells in mCMV and Leishmania major infection. B cells are an essential component of the adaptive immune system and play a key role in the humoral immune response. In mCMV infection we analyzed the influence of B cells on the virus-specific CD8 T cell response, in detail the role of B cells as IL-10 secreting cells, as source of immunoglobulin (Ig) and as antigen presenting cells. In Leishmania major infection we investigated the role of Ig in Th1 and Th2 directed disease.rnWe found in mCMV infection that the B cell secreted IL-10 suppresses effectively the acute virus-specific CD8 T cell response, while the IL-10 secreted by dendritic cell has no obvious effect. Ig has no effect in the acute virus-specific CD8 T cell response, but in memory response Ig is essential. If Ig is missing the CD8 T cell population remains high in memory response 135 days post infection. The complete absence of B cells dramatically reduces the acute virus-specific CD8 T cell response, while B cell reconstitution just partially rescues this dramatic reduction. A comparison of this reduction in a B cell free organism to an organism with depleted dendritic cells gave a similar result. To exclude a malfunction of the CD8 T cells in the B cell deficient mice, the decreased virus-specific CD8 T cell population was confirmed in a B cell depletion model. Further, bone marrow chimeras with a B cell compartment deficient for CD40-/- showed a decrease of the virus-specific response and an involvement of CD40 on B cells. Taken together these results suggest a role for B cells in antigen presentation during mCMV infection.rnFurther we took advantage of the altered mCMV specific CD8 T cell memory response in mice without Ig to investigate the memory inflation of CD8 T cells specific for distinct mCMV specifc peptides. Using a SIINFEKL-presenting virus system, we were able to shorten the time until the memory inflation occurs and show that direct presentation stimulates the memory inflation. rnIn Leishmania major infection, Ig of Th2 balanced BALB/c mice has a central role in preventing a systemic infection, although the ear lesions are smaller in IgMi mice without specific Ig. Here the parasite loads of ears and spleen are elevated, and an IMS-reconstitution does not affect the parasite load. In contrast in Th1 balanced C57BL/6 mice, reconstitution of IgMi mice with serum of either untreated or immunized mice decreased the parasite load of spleen and ear, further IMS treatment reduces the size of the spleen and the cytokine-levels of IL-10, IL-4, IL-2 and IFN-γ to a level comparable to wt mice. rn

Untersuchungen zum Einfluss des malignen Melanoms auf die Frequenz und Funktion regulatorischer T-Zellen

Im Immunsystem spielen regulatorische T-Zellen (Treg) eine essentielle Rolle bei der Unterdrückung und Eindämmung von überschüssigen oder schädlichen Immunreaktionen. Ihre suppressiven Eigenschaften wirken aber auch bei Immune Escape Mechanismen von Tumoren mit und können den Erfolg von Tumorimmuntherapien deutlich mindern.rnIn dieser Arbeit konnte zum ersten Mal die Frequenz verschiedener Treg Subpopulationen im peripheren Blut von gesunden Spendern und Melanompatienten in verschiedenen Stadien der Erkrankung verglichen werden. Dabei wurden Treg-Subpopulationen mit den Markerkombinationen CD4+CD25++, CD4+CD25+CD127low, CD4+CD25+HLA DR+, CD4+Foxp3+, CD4+Foxp3+CD25+, CD4+Foxp3+CD127low und CD4+Foxp3+HLA DR+ untersucht. Insbesondere bei den Subpopulationen, die durch die Expression von Foxp3 charakterisiert sind, konnten in Patienten im Spätstadium IV der Melanomerkrankung, verglichen mit Patienten im Stadium I-II oder gesunden Spendern, erhöhte Treg Frequenzen im peripheren Blut festgestellt werden. Diese Funde korrelierten mit der Beobachtung einer verminderten antigenspezifischen T Zellreaktivität in solchen Melanompatienten. Des Weiteren zeigte sich, dass eine DC basierte Tumorantigen-spezifische Immuntherapie bei einem Teil der behandelten Stadium IV Melanompatienten eine Abnahme der Treg Frequenzen im peripheren Blut zur Folge hatte. Dies korrelierte mit Beobachtungen aus vorangegangenen Studien unserer Arbeitsgruppe, bei denen sich zeigte, dass eine solche Immuntherapie die zuvor supprimierten T Zellantworten zumindest vorübergehend wiederherstellen kann. Bei Untersuchungen zur Expression des IL 1-Rezeptors-1 konnte dieser auf Proteinebene als verstärkt exprimierter Aktivierungsmarker auf Treg bestätigt werden. In Anwesenheit von IL-1 wird die Suppressorfunktion der Treg inhibiert. Eine Konversion von humanen Treg zu nicht suppressorischen TH-17-Zellen durch die Kostimulation mit IL 1 konnte dabei nicht nachgewiesen werden. Vielmehr scheint die Induktion von IL 2 die entscheidende Wirkung von IL 1 auf humane Treg und Teff darzustellen.rn