Follicular helper T cell in immunity and autoimmunity

The traditional concept that effector T helper (Th) responses are mediated by Th1/Th2 cell subtypes has been broadened by the recent demonstration of two new effector T helper cells, the IL-17 producing cells (Th17) and the follicular helper T cells (Tfh). These new subsets have many features in common, such as the ability to produce IL-21 and to express the IL-23 receptor (IL23R), the inducible co-stimulatory molecule ICOS, and the transcription factor c-Maf, all of them essential for expansion and establishment of the final pool of both subsets. Tfh cells differ from Th17 by their ability to home to B cell areas in secondary lymphoid tissue through interactions mediated by the chemokine receptor CXCR5 and its ligand CXCL13. These CXCR5+ CD4+ T cells are considered an effector T cell type specialized in B cell help, with a transcriptional profile distinct from Th1 and Th2 cells. The role of Tfh cells and its primary product, IL-21, on B-cell activation and differentiation is essential for humoral immunity against infectious agents. However, when deregulated, Tfh cells could represent an important mechanism contributing to exacerbated humoral response and autoantibody production in autoimmune diseases. This review highlights the importance of Tfh cells by focusing on their biology and differentiation processes in the context of normal immune response to infectious microorganisms and their role in the pathogenesis of autoimmune diseases.

Interaction between stress and immunity during a week leading to competition in young athletes

This study examined changes in the salivary concentrations of immunoglobulin A (sIgA), cortisol (sC), testosterone (sT) and testosterone-to-cortisol ratio (T/C) in 23 competitive swimmers, 11-15 years old, during a week leading to competition as compared to a control (non-competitive) week. Results showed no effect of week or day, and no significant week-by-day interaction for sIgA, sC and T/C. In contrast, sT significantly decreased during the week of competition, along with a 7%, non-significant decrease in the weekly T/C. The latter suggests that the swimmers were in a catabolic state due to their training, but this did not have a negative effect on their performance Since sC did not change over the two weeks and according to the sport anxiety scale, competition stress was relatively low in these peri-pubertal athletes, it is concluded that in the absence of high cortisol levels mucosal immunity is unaffected in young athletes prior to competition.

Innate immunity genes as determinants of resistance/susceptibility to human disease : studies in leukemia patients

La leucémie lymphoblastique aiguë des cellules Pré-B (B-ALL) reste le type de cancer le plus souvent diagnostiqué chez les enfants. Des études ont montré que des déterminants génétiques jouent un rôle important dans la susceptibilité/résistance au développement de ce cancer. À cet égard, les gènes Killer-cell Immunoglobulin-like Receptor (KIR) sont d'une importance particulière. Ces gènes sont fortement polymorphiques et codent pour des récepteurs qui contrôlent l’activité fonctionnelle des cellules Natural Killer (NK). Notre hypothèse est que les gènes activateurs des KIR s’associent avec la résistance innée pour développer la B-ALL. Afin d'évaluer cette hypothèse, nous avons entrepris une étude de cas-contrôles chez des enfants canadiens-français dans laquelle nous avons utilisé l'ADN génomique de 100 patients atteints de B-ALL ainsi que l’ADN de 245 individus sains. La présence ou l'absence de chaque gène KIR a été détectée par PCR en utilisant des amorces de séquences spécifiques. Nous avons trouvé que la présence des gènes KIR activateurs est significativement diminuée chez les enfants leucémiques par rapport aux témoins. En outre, le nombre de ces gènes a aussi montré une association significative linéaire avec la résistance au développement d’une B-ALL. Cela suggère des effets additifs de ces gènes permettant de conférer une protection contre ce cancer. Ces résultats pourraient être utiles afin de déceler de façon précoce les enfants ayant un risque de développer cette leucémie. Enfin, des stratégies thérapeutiques basées sur les récepteurs KIR pourraient être envisagées et s'avérer utiles concernant le traitement de ce cancer chez les enfants.

Études sur la dérégulation des cytokines et des cellules Natural Killer chez les patients infectés par le VIH-1

La prolifération, la différenciation ainsi que les fonctions des cellules du système immunitaire sont contrôlées en partie par les cytokines. Lors de l’infection par le VIH-1, les défauts observés dans les fonctions, la maintenance, ainsi que la consistance des cellules du système immunitaire sont en large partie attribués à une production altérée des cytokines et à un manque d’efficacité au niveau de leurs effets biologiques. Durant ces études, nous nous sommes intéréssés à la régulation et aux fonctions de deux cytokines qui sont l’IL-18 et l’IL-21. Nous avons observé une corrélation inversée significative entre les concentrations sériques d’IL-18 et le nombre des cellules NK chez les patients infectés par le VIH-1. Nos expériences in vitro ont démontré que cette cytokine induit l’apoptose des cellules NK primaires et que cette mort peut être inhibée par des anticorps neutralisants spécifiques pour FasL et TNF-α. Cette mort cellulaire est due à l’expression de FasL sur les cellules NK et à la production de TNF-α par ces cellules. L’IL-18 augmente aussi la susceptibilité à la mort des cellules NK par un stimulus pro-apoptotique, en diminuant l’expression de la protéine anti-apoptotique Bcl-XL. Nous démontrons aussi que, contrairement à l’IL-18, les niveaux d’IL-18BP sont plus faibles dans les sérum de patients infectés. Ceci résulte sur une production non coordonnée de ces deux facteurs, aboutissant à des niveaux élevés d’IL-18 libre et biologiquement active chez les patients infectés. L’infection de macrophages in vitro induit la production d’IL-18 et réduit celle d’IL-18BP. De plus, l’IL-10 et le TGF-β, dont les concentrations sont élevées chez les patients infectés, réduisent la production d’IL-18BP par les macrophages in vitro. Finalement, nous démontrons que l’IL-18 augmente la réplication du VIH-1 dans les lymphocytes T CD4+ infectés. Les niveaux élevés d’IL-18 libres et biologiquement actives chez les patients infectés contribuent donc à l’immuno-pathogénèse induite par le VIH-1 en perturbant l’homéostasie des cellules NK ainsi qu’en augmentant la réplication du virus chez les patients. Ces études suggèrent donc la neutralisation des effets néfastes de l’IL-18 en utilisant son inhibiteur naturel soit de l’IL-18BP exogène. Ceci permettrait de moduler l’activité de l’IL-18 in vivo à des niveaux souhaitables. L’IL-21 joue un rôle clef dans le contrôle des infections virales chroniques. Lors de ces études, nous avons déterminé la dynamique de la production d’IL-21 lors de l’infection par le VIH-1 et sa conséquence sur la survie des cellules T CD4+ et la fréquence des cellules T CD8+ spécifiques au VIH-1. Nous avons démontré que sa production est compromise tôt au cours de l’infection et que les concentrations d’IL-21 corrèlent avec le compte de cellules T CD4+ chez les personnes infectées. Nos études ont démontré que le traitement antirétroviral restaure partiellement la production d’IL-21. De plus, l’infection par le VIH-1 de cellules T CD4+ humaines inhibe sa production en réduisant l’expression du facteur de transcription c-Maf. Nous avons aussi démontré que la fréquence des cellules T CD4+ spécifiques au VIH-1 qui produisent de l’IL-21 est réduite chez les patients virémiques. Selon nos résultats, l’IL-21 empêche l’apoptose spontanée des cellules T CD4+ de patients infectés et l’absence d’IL-21 réduit la fréquence des cellules T CD8+ spécifiques au VIH-1 chez ces patients. Nos résultats démontrent que l'IL-21R est exprimé de façon égale sur tous les sous-types de cellules NK chez les donneurs sains et chez les patients infectés. L’IL-21 active les protéines STAT-3, MAPK et Akt afin d'augmenter les fonctions effectrices des cellules NK. L'activation de STAT-3 joue un rôle clef dans ces fonctions avec ou sans un traitement avec de l'IL-21. L'IL-21 augmente l'expression des protéines anti-apoptotiques Bcl-2 et Bcl-XL, augmente la viabilité des cellules NK, mais ne possède aucun effet sur leur prolifération. Nous démontrons de plus que l'IL-21 augmente l'ADCC, les fonctions sécrétrices et cytotoxiques ainsi que la viabilité des cellules NK provenant de patients chroniquement infectés par le VIH-1. De plus, cette cytokine semble présenter ces effets sans augmenter en contrepartie la réplication du VIH-1. Elle permet donc d'inhiber la réplication virale lors de co-cultures autologues de cellules NK avec des cellules T CD4+ infectées d'une manière dépendante à l'expression de perforine et à l'utilisation de la protéine LFA-1. Les niveaux d’IL-21 pourraient donc servir de marqueurs biologiques pour accompagner les informations sur le taux de cellules T CD4+ circulantes en nous donnant des informations sur l’état de fonctionnalité de ce compartiment cellulaire. De plus, ces résultats suggèrent l’utilisation de cette cytokine en tant qu’agent immunothérapeutique pour restaurer les niveaux normaux d’IL-21 et augmenter la réponse antivirale chez les patients infectés par le VIH-1.

Rôles du stress du réticulum endoplasmique et de l'immunité innée dans l'inhibition de la transcription du gène de l'insuline : étude du facteur de transcription ATF6 et du récepteur TLR4

Le diabète de type 2 (DT2) est caractérisé par une résistance des tissus périphériques à l’action de l’insuline et par une insuffisance de la sécrétion d’insuline par les cellules β du pancréas. Différents facteurs tels que le stress du réticulum endoplasmique (RE) et l’immunité innée affectent la fonction de la cellule β-pancréatique. Toutefois, leur implication dans la régulation de la transcription du gène de l’insuline demeure imprécise. Le but de cette thèse était d’identifier et de caractériser le rôle du stress du RE et de l’immunité innée dans la régulation de la transcription du gène de l’insuline. Les cellules β-pancréatiques ont un RE très développé, conséquence de leur fonction spécialisée de biosynthèse et de sécrétion d’insuline. Cette particularité les rend très susceptible au stress du RE qui se met en place lors de l’accumulation de protéines mal repliées dans la lumière du RE. Nous avons montré qu’ATF6 (de l’anglais, activating transcription factor 6), un facteur de transcription impliqué dans la réponse au stress du RE, lie directement la boîte A5 de la région promotrice du gène de l’insuline dans les îlots de Langerhans isolés de rat. Nous avons également montré que la surexpression de la forme active d’ATF6α, mais pas ATF6β, réprime l’activité du promoteur de l’insuline. Toutefois, la mutation ou l’absence de la boîte A5 ne préviennent pas l’inhibition de l’activité promotrice du gène de l’insuline par ATF6. Ces résultats montrent qu’ATF6 se lie directement au promoteur du gène de l’insuline, mais que cette liaison ne semble pas contribuer à son activité répressive. Il a été suggéré que le microbiome intestinal joue un rôle dans le développement du DT2. Les patients diabétiques présentent des concentrations plasmatiques élevées de lipopolysaccharides (LPS) qui affectent la fonction de la cellule β-pancréatique. Nous avons montré que l’exposition aux LPS entraîne une réduction de la transcription du gène de l’insuline dans les îlots de Langerhans de rats, de souris et humains. Cette répression du gène de l’insuline par les LPS est associée à une diminution des niveaux d’ARNms de gènes clés de la cellule β-pancréatique, soit PDX-1 (de l’anglais, pancreatic duodenal homeobox 1) et MafA (de l’anglais, mammalian homologue of avian MafA/L-Maf). En utilisant un modèle de souris déficientes pour le récepteur TLR4 (de l’anglais, Toll-like receptor), nous avons montré que les effets délétères des LPS sur l’expression du gène de l’insuline sollicitent le récepteur de TLR4. Nous avons également montré que l’inhibition de la voie NF-kB entraîne une restauration des niveaux messagers de l’insuline en réponse à une exposition aux LPS dans les îlots de Langerhans de rat. Ainsi, nos résultats montrent que les LPS inhibent le gène de l’insuline dans les cellules β-pancréatiques via un mécanisme moléculaire dépendant du récepteur TLR4 et de la voie NF-kB. Ces observations suggèrent ainsi un rôle pour le microbiome intestinal dans la fonction de la cellule β du pancréas. Collectivement, ces résultats nous permettent de mieux comprendre les mécanismes moléculaires impliqués dans la répression du gène de l'insuline en réponse aux divers changements survenant de façon précoce dans l’évolution du diabète de type 2 et d'identifier des cibles thérapeutiques potentielles qui permettraient de prévenir ou ralentir la détérioration de l'homéostasie glycémique au cours de cette maladie, qui affecte plus de deux millions de Canadiens.

Correlates of protective immunity against hepatitis C virus

Le virus de l’hépatite C (VHC) infecte ~185 millions d’individus dans le monde. Malgré le développement des nouvelles thérapies dirigées contre le VHC, on compte deux millions de nouvelles infections chaque année, en particulier dans les pays sous-développés et les populations marginalisées. Comme pour la plupart des virus à infection chronique, le développement d’un vaccin prophylactique efficace est limité par le manque de caractérisation des déterminants de la mémoire immunitaire protectrice lors des épisodes de réinfection naturelle chez les êtres humains. Le VHC représente un modèle unique au sein des virus à infection chronique pour étudier l’immunité protectrice. En effet ~30% des patients infectés par le VHC peuvent être guéris suite à un premier épisode d’infection spontanément. Dans cette thèse, nous avons étudié l’immunité protectrice contre le VHC dans une cohorte d’utilisateurs de drogues par injection qui sont à risque d’être infectés ou réinfectés. Notre hypothèse est que la majorité des patients qui ont résolu une première infection par le VHC sont protégés contre le développement d’une infection chronique s’ils sont réexposés. Cette immunité protectrice est associée à la présence des cellules T CD4 et CD8 polyfonctionnelles qui possèdent des fréquences, magnitudes et avidités élevées. La capacité protectrice des cellules T mémoire contre les séquences variables du VHC est dépendante de la diversité et flexibilité du répertoire de leurs récepteurs de cellules T (TCR), qui reconnaissent les séquences variables des épitopes ciblés. Notre premier objectif était de définir et détailler les déterminants de l’immunité protectrice conférée par les cellules T spécifiques du VHC. Nos résultats ont montré que la protection pendant l’épisode de réinfection était associée à une augmentation de la magnitude et du spectre des réponses spécifiques par les cellules T CD4 et CD8 polyfonctionnelles, ainsi que par l’apparition d’une population de cellules T tétramère+ CD8+ effectrices qui expriment faiblement le marqueur CD127 (CD127lo) lors du pic de la réponse. Chez les patients qui ont développé une infection chronique pendant l’épisode de réinfection, nous avons observé une expansion très limitée des cellules T CD4 et CD8. Le séquençage des épitopes ciblés par les cellules T CD8 chez ces patients qui sont non-protégés a montré que les séquences de ces épitopes sont différentes des séquences de référence qui étaient utilisées pour tous les essais immunologiques de cette étude. Le deuxième objectif était d’analyser la dynamique du répertoire des TCRs des cellules T CD8 spécifiques chez les patients protégés versus les patients non-protégés. Nos résultats ont montré que le répertoire des cellules T CD8 spécifiques est plus focalisé que chez les patients protégés. En plus, nous avons observé que les clonotypes qui forment le répertoire chez les patients protégés sont distincts de ceux chez les patients non-protégés. Ces clonotypes chez les patients protégés ont montré de plus grandes avidité et polyfonctionnalité que leurs homologues chez les patients non-protégés. En conclusion, nos résultats suggèrent que la protection contre le développement d’une infection chronique pendant l’épisode de réinfection par le VHC est associée à une augmentation de la magnitude, du spectre et de la fonctionnalité des réponses des cellules T spécifiques, ainsi qu’à un répertoire des TCRs plus focalisé composé des clonotypes distincts qui possèdent de plus grandes avidité et polyfonctionnalité que chez les patients non-protégés. L’homologie des séquences des souches virales entre les différents épisodes de l’infection est un déterminant majeur de l’établissement d’une protection efficace. Ces résultats ont donc des implications très importantes pour le développement d’un vaccin prophylactique contre le VHC et d’autres virus à infection chronique.

The nuclear pore complex and its transporters : from virus-host interactors to subverting the innate antiviral immunity

Les virus ont besoin d’interagir avec des facteurs cellulaires pour se répliquer et se propager dans les cellules d’hôtes. Une étude de l'interactome des protéines du virus d'hépatite C (VHC) par Germain et al. (2014) a permis d'élucider de nouvelles interactions virus-hôte. L'étude a également démontré que la majorité des facteurs de l'hôte n'avaient pas d'effet sur la réplication du virus. Ces travaux suggèrent que la majorité des protéines ont un rôle dans d'autres processus cellulaires tel que la réponse innée antivirale et ciblées pas le virus dans des mécanismes d'évasion immune. Pour tester cette hypothèse, 132 interactant virus-hôtes ont été sélectionnés et évalués par silençage génique dans un criblage d'ARNi sur la production interferon-beta (IFNB1). Nous avons ainsi observé que les réductions de l'expression de 53 interactants virus-hôte modulent la réponse antivirale innée. Une étude dans les termes de gène d'ontologie (GO) démontre un enrichissement de ces protéines au transport nucléocytoplasmique et au complexe du pore nucléaire. De plus, les gènes associés avec ces termes (CSE1L, KPNB1, RAN, TNPO1 et XPO1) ont été caractérisé comme des interactant de la protéine NS3/4A par Germain et al. (2014), et comme des régulateurs positives de la réponse innée antivirale. Comme le VHC se réplique dans le cytoplasme, nous proposons que ces interactions à des protéines associées avec le noyau confèrent un avantage de réplication et bénéficient au virus en interférant avec des processus cellulaire tel que la réponse innée. Cette réponse innée antivirale requiert la translocation nucléaire des facteurs transcriptionnelles IRF3 et NF-κB p65 pour la production des IFNs de type I. Un essai de microscopie a été développé afin d'évaluer l’effet du silençage de 60 gènes exprimant des protéines associés au complexe du pore nucléaire et au transport nucléocytoplasmique sur la translocation d’IRF3 et NF-κB p65 par un criblage ARNi lors d’une cinétique d'infection virale. En conclusion, l’étude démontre qu’il y a plusieurs protéines qui sont impliqués dans le transport de ces facteurs transcriptionnelles pendant une infection virale et peut affecter la production IFNB1 à différents niveaux de la réponse d'immunité antivirale. L'étude aussi suggère que l'effet de ces facteurs de transport sur la réponse innée est peut être un mécanisme d'évasion par des virus comme VHC.

3D Analysis of the TCR/pMHCII Complex Formation in Monkeys Vaccinated with the First Peptide Inducing Sterilizing Immunity against Human Malaria

T-cell receptor gene rearrangements were studied in Aotus monkeys developing high antibody titers and sterilizing immunity against the Plasmodium falciparum malaria parasite upon vaccination with the modified synthetic peptide 24112, which was identified in the Merozoite Surface Protein 2 (MSP-2) and is known to bind to HLA-DR beta 1*0403 molecules with high capacity. Spectratyping analysis showed a preferential usage of V beta 12 and V beta 6 TCR gene families in 67% of HLA-DR beta 1*0403-like genotyped monkeys. Docking of peptide 24112 into the HLA-DR beta 1*0401-HA peptide-HA1.7TCR complex containing the VDJ rearrangements identified in fully protected monkeys showed a different structural signature compared to nonprotected monkeys. These striking results show the exquisite specificity of the TCR/pMHCII complex formation needed for inducing sterilizing immunity and provide important hints for a logical and rational methodology to develop multiepitopic, minimal subunit-based synthetic vaccines against infectious diseases, among them malaria.

The cell wall and secretory proteome of a tobacco cell line synthesising secondary wall

The utility of plant secondary cell wall biomass for industrial and biofuel purposes depends upon improving cellulose amount, availability and extractability. The possibility of engineering such biomass requires much more knowledge of the genes and proteins involved in the synthesis, modification and assembly of cellulose, lignin and xylans. Proteomic data are essential to aid gene annotation and understanding of polymer biosynthesis. Comparative proteomes were determined for secondary walls of stem xylem and transgenic xylogenic cells of tobacco and detected peroxidase, cellulase, chitinase, pectinesterase and a number of defence/cell death related proteins, but not marker proteins of primary walls such as xyloglucan endotransglycosidase and expansins. Only the corresponding detergent soluble proteome of secretory microsomes from the xylogenic cultured cells, subjected to ion-exchange chromatography, could be determined accurately since, xylem-specific membrane yields were of poor quality from stem tissue. Among the 109 proteins analysed, many of the protein markers of the ER such as BiP, HSP70, calreticulin and calnexin were identified, together with some of the biosynthetic enzymes and associated polypeptides involved in polymer synthesis. However 53% of these endomembrane proteins failed identification despite the use of two different MS methods, leaving considerable possibilities for future identification of novel proteins involved in secondary wall polymer synthesis once full genomic data are available.

Bacterial polysaccharides suppress induced innate immunity by calcium chelation

Bacterial pathogens and symbionts must suppress or negate host innate immunity. However, pathogens release conserved oligomeric and polymeric molecules or MAMPs (Microbial Associated Molecular Patterns), which elicit host defenses [1], [2] and [3]. Extracellular polysaccharides (EPSs) are key virulence factors in plant and animal pathogenesis, but their precise function in establishing basic compatibility remains unclear [4], [5], [6] and [7]. Here, we show that EPSs suppress MAMP-induced signaling in plants through their polyanionic nature [4] and consequent ability to chelate divalent calcium ions [8]. In plants, Ca2+ ion influx to the cytosol from the apoplast (where bacteria multiply [4], [5] and [9]) is a prerequisite for activation of myriad defenses by MAMPs [10]. We show that EPSs from diverse plant and animal pathogens and symbionts bind calcium. EPS-defective mutants or pure MAMPs, such as the flagellin peptide flg22, elicit calcium influx, expression of host defense genes, and downstream resistance. Furthermore, EPSs, produced by wild-type strains or purified, suppress induced responses but do not block flg22-receptor binding in Arabidopsis cells. EPS production was confirmed in planta, and the amounts in bacterial biofilms greatly exceed those required for binding of apoplastic calcium. These data reveal a novel, fundamental role for bacterial EPS in disease establishment, encouraging novel control strategies.

Identification of a novel mammalian post-translational modification, phosphocholine, on placental secretory polypeptides

Placental neurokinin B appears to be post-translationally modified by phosphocholine (PC) attached to the aspartyl side chain at residue 4 of the mature peptide. Corticotrophin releasing factor (CRF) was found to be expressed by the rat placenta with the main secreted forms being phosphocholinated proCRF+/- one or two polysaccharide moieties. A combination of high-pressure liquid chromatography (HPLC) and two-site immunometric analysis suggested that PC was also attached to the placental precursors of adrenocorticotrophin, hemokinin, activin and follistatin. However, the fully processed forms of rat placental activin and CRF were free of PC. Formerly, the parasitic filarial nematodes have used PC as a post-translational modification, attached via the polysaccharicle moiety of certain secretory glycoproteins to attenuate the host immune system allowing parasite survival, but it is the PC group itself which endows the carrier with the biological activity. The fact that treatment of proCRF peptides with phospholipase C but not endoglycosidase destroyed PC immunoreactivity suggested a simpler mode of attachment of PC to placental peptides than that used by nematodes. Thus, it is possible that by analogy the placenta uses its secreted phosphocholinated hormones to modulate the mother's immune system and help protect the placenta from rejection.

Resistance is costly: trade-offs between immunity, fecundity and survival in the pea aphid

Parasitoids are among the most important natural enemies of insects in many environments. Acyrthosiphon pisum, the pea aphid, is a common pest of the leguminous crops in temperate regions. Pea aphids are frequently attacked by a range of endoparasitic wasps, including the common aphidiine, Aphidius ervi. Immunity to parasitoid attack is thought to involve secondary symbiotic bacteria, the presence of which is associated with the death of the parasitoid egg. It has been suggested that there is a fecundity cost of resistance, as individuals carrying the secondary symbionts associated with parasitoid resistance have fewer offspring. Supporting this hypothesis, we find a positive relationship between fecundity and susceptibility to parasitoid attack. There is also a negative relationship between fecundity and off-plant survival time (which positively correlates with resistance to parasitoid attack). Taken together, these results suggest that the aphids can either invest in defence (parasitoid resistance, increased off-plant survival time) or reproduction, and speculate that this may be mediated by changes in the aphids' endosymbiont fauna. Furthermore, there is a positive relationship between aphid size and resistance, suggesting that successful resistance to parasitoid attack may involve physical, as well as physiological, defences.

The adrenal secretory serine protease AsP is a short secretory isoform of the transmembrane airway trypsin-like protease

To further elucidate the role of proteases capable of cleaving N-terminal proopiomelanocortin (N-POMC)-derived peptides, we have cloned two cDNAs encoding isoforms of the airway trypsin-like protease (AT) from mouse (MAT) and rat ( RAT), respectively. The open reading frames comprise 417 amino acids (aa) and 279 aa. The mouse AT gene was located at chromosome 5E1 and contains 10 exons. The longer isoform, which we designated MAT1 and RAT1, has a simple type II transmembrane protein structure, consisting of a short cytoplasmic domain, a transmembrane domain, a SEA (63-kDa sea urchin sperm protein, enteropeptidase, agrin) module, and a serine protease domain. The human homolog of MAT1 and RAT1 is the human AT ( HAT). The shorter isoform, designated MAT2 and RAT2, which contains an alternative N terminus, was formerly described in the rat as adrenal secretory serine protease (AsP) and has been shown to be involved in the processing of N-POMC-derived peptides. In contrast to the long isoform, neither MAT2 and RAT2 ( AsP) contain a transmembrane domain nor a SEA domain but an N-terminal signal peptide to direct the enzyme to the secretory pathway. The C terminus, covering the catalytic triad, is identical in both isoforms. Immunohistochemically, MAT/RAT was predominantly expressed in tissues of the upper gastrointestinal and the respiratory tract - but also in the adrenal gland. Moreover, isoform-specific RT-PCR and quantitative PCR analysis revealed a complex expression pattern of the two isoforms with differences between mice and rats. These findings indicate a multifunctional role of these proteases beyond adrenal proliferation.

Diet, immunity and functional foods

Functional foods (specific nutrient and/or food components) should beneficially affect one or more target functions in the body. The use of functional foods as a form of preventive medicine has been the subject of much research over the last two decades. It is well known that nutrition plays a vital role in chronic diseases, but it is only recently that data relating to the effects of specific nutrients or foods on the immune system have become available. This chapter aims to summarize the effects of some functional foods (e.g., prebiotics and micronutrients) on the immune system. It should be noted, however, that studies into the role of functional foods with regard to the human immune system are still in their infancy and a great deal of controversy surrounds the health claims attributed to some functional foods. Consequently, thorough studies are required in human and animal systems if we are to move towards developing a functional diet that provides maximal health benefits.

PASSCLAIM - gut health and immunity

Background The gut and immune system form a complex integrated structure that has evolved to provide effective digestion and defence against ingested toxins and pathogenic bacteria. However, great variation exists in what is considered normal healthy gut and immune function. Thus, whilst it is possible to measure many aspects of digestion and immunity, it is more difficult to interpret the benefits to individuals of variation within what is considered to be a normal range. Nevertheless, it is important to set standards for optimal function for use both by the consumer, industry and those concerned with the public health. The digestive tract is most frequently the object of functional and health claims and a large market already exists for gut-functional foods worldwide. Aim To define normal function of the gut and immune system and describe available methods of measuring it. Results We have defined normal bowel habit and transit time, identified their role as risk factors for disease and how they may be measured. Similarly, we have tried to define what is a healthy gut flora in terms of the dominant genera and their metabolism and listed the many, varied and novel methods for determining these parameters. It has proved less easy to provide boundaries for what constitutes optimal or improved gastric emptying, gut motility, nutrient and water absorption and the function of organs such as the liver, gallbladder and pancreas. The many tests of these functions are described. We have discussed gastrointestinal well being. Sensations arising from the gut can be both pleasant and unpleasant. However, the characteristics of well being are ill defined and merge imperceptibly from acceptable to unacceptable, a state that is subjective. Nevertheless, we feel this is an important area for future work and method development. The immune system is even more difficult to make quantitative judgements about. When it is defective, then clinical problems ensure, but this is an uncommon state. The innate and adaptive immune systems work synergistically together and comprise many cellular and humoral factors. The adaptive system is extremely sophisticated and between the two arms of immunity there is great redundancy, which provides robust defences. New aspects of immune function are discovered regularly. It is not clear whether immune function can be "improved". Measuring aspects of immune function is possible but there is no one test that will define either the status or functional capacity of the immune system. Human studies are often limited by the ability to sample only blood or secretions such as saliva but it should be remembered that only 2% of lymphocytes circulate at any given time, which limits interpretation of data. We recommend assessing the functional capacity of the immune system by: measuring specific cell functions ex vivo, measuring in vivo responses to challenge, e. g. change in antibody in blood or response to antigens, determining the incidence and severity of infection in target populations during naturally occurring episodes or in response to attenuated pathogens.