Formation of DNA complexes in aqueous and organic solvents

From a physical-chemical point of view, it is challenging to form complexes with polyelectrolytes, consisting of only molecule of the largest component, i.e. the component with the highest number of charges. In this study, complexes are formed with DNA because of its potential applications as an artificial vector for gene delivery. The aim of this work is to prepare complexes in aqueous solutions as well as in organic solvents containing only one DNA molecule. For this purpose, the topology, equilibrium and conformation of complexes between a supercoiled DNA pUC19 (2686 base pairs) and spermine containing hydrophilic and/or hydrophobic moieties or a polylysine with a hydrophilic block are determined by means of dynamic (DLS) and static light scattering (SLS), atomic force microscopy (AFM), and circular dichroism (CD) spectroscopy. It is demonstrated that all of these complexes consisted of only one molecule of the polyanion. Only the polylysine-b-polyethylene glycol copolymer satisfied the conditions: 1) 100% neutralization of DNA charges and with a small excess of the cation (lower than 30%) and 2) form stable complexes at every charge ratio. rnDNA complex formation is also investigated in organic solvents. Precipitation is induced by neutralizing the charge of the supercoiled DNA pUC19 with the surfactants dodecyltrimethylammonium bromide (DTAB) and tetradecyltrimethylammonium bromide (TTAB). After isolation and drying of the solids, the complexes are dissolved in organic solvents. DNA-TTA complexes are only soluble in methanol and DNA-DTA in DMF. The complexes again consisted of only one DNA molecule. The final topology of the complexes is different in methanol than in DMF. In the former case, DNA seems to be compacted whereas in the latter case, the DNA-DTA complexes seem to have an expanded conformation. Upon complex formation with polycations in organic solvents (with polyvilylpyridine brush (b-PVP) in methanol and with a protected polylysine in DMF), DNA aggregates and precipitates. rnDNA is linearized with an enzyme (SmaI) to investigate the influence of the initial topology of the polyanion on the final conformation of the complexes in organic solvents. Two main differences are evidenced: 1. Complexes in organic solvents formed with linear DNA have in general a more expanded conformation and a higher tendency to aggregate. 2. If a polycation, i.e. the b-PVP, is added to the linear DNA-TTA complexes in methanol, complexes with the polycation are formed at a higher charge ratio. In DMF, the addition of the same b-PVP and of b-PLL did not lead to the formation of complexes.rn

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.

Molekulare Charakterisierung der Il-9-Genexpression in T-Helfer-Typ-9-Zellen

CD4+ T-Zellen können in verschiedene T-Helferzellsubpopulationen differenzieren. Dabei hängt es von verschiedensten Milieubedingungen ab, welche Subpopulation sich ausprägt, damit die CD4+ T-Zelle durch die Sekretion verschiedenster Zytokine ihre Funktion im Immunsystem wahrnehmen kann.rnBei der Th9-Subpopulation handelt es sich um einen IL-9-produzierenden Phänotyp, welcher sich in der Anwesenheit von TGF-ß und IL-4 entwickelt39. Als treibender Transkriptionsfaktor für diese Subpopulation wurde das Protein IRF4 beschrieben45. Da dieser Transkriptionsfaktor auch für die Differenzierung weiterer Subpopulationen, wie Th2- und Th17-Zellen von Bedeutung ist30,121, stellte sich die Frage, welcher Interaktionspartner von IRF4 darüber entscheidet, welcher Subtyp sich entwickelt. Deshalb wurde in dieser Arbeit der Transkriptionsfaktor NFATc2 als möglicher Interaktionspartner für IRF4 am murinen Il9 Promotor untersucht. Allerdings zeigten Reportergen¬analysen, dass NFATc2 die IL-9-Produktion in Th9-Zellen inhibiert anstatt sie zu fördern. Th9-Zellen aus NFATc2-defizienten Tieren zeigen folglich im Vergleich zu wildtypischen Th9-Zellen sowohl nach Primär- als auch nach Restimulation eine verstärkte IL-9-Produktion. Der Faktor NFATc2 kann somit als transkriptioneller Aktivator für die IL-9-Expression in Th9-Zellen ausgeschlossen werden. In vivo wurden diese Beobachtungen dadurch untermauert, dass NFATc2-defiziente Tiere im Rahmen des Asthma bronchiale zu einer verstärkten pulmonalen Inflammation neigen und auch einen erhöhten Atemwegswiderstand nach Methacholin-Provokation aufweisen. Diese asthmatischen Symptome konnten durch Applikation eines neutralisierenden Antikörpers für IL-9 wesentlich gemildert werden. In einem B16F10-Melanommodell konnten NFATc2-defiziente Tiere gegenüber dem Wildtyp eine verbesserte anti-Tumorantwort ausprägen. Nach Gabe eines IL-9-neutralisierenden Antikörpers, wurde dieser Effekt wiederum gemildert.rnZusammenfassend lässt sich sagen, dass IRF4 nicht mit NFATc2 am murinen Il9 Promotor interagiert, um die IL-9-Expression in Th9-Zellen zu fördern. Eine NFATc2-Defizienz resultiert sogar in einer gesteigerten IL-9-Produktion, womit ein inhibitorischer Einfluss von NFATc2 in Bezug auf die IL-9-Expression in Th9-Zellen nachgewiesen werden konnte.rn

Morbus Hunter : Neutralisationskapazität von Antikörpern unter Enzymersatztherapie und deren klinischen Auswirkungen

Morbus Hunter, eine lysosomale Speicherkrankheit, ist eine seltene, progrediente, x-chromosomal vererbte Stoffwechselkrankheit, die durch ein Defizit an Iduronat-2-sulfatase (IDS) hervorgerufen wird. Als Folge daraus erfolgt kein Abbau von Heparan- und Dermatansulfat und die Glykosaminoglykane reichern sich in de Lysosomen der Zelle an. M. Hunter ist eine Multisystemerkrankung und weist ein breites klinisches Spektrum mit interindividuell unterschiedlichem Krankheitsbeginn, Ausprägungen und Progression der Symptome auf. Seit 2007 besteht die Therapieoption einer Enzymersatztherapie (ERT) mit Elaprase®. Einige Patienten entwickeln Antikörper gegen das substituierte Enzym, welche partiell neutralisierende Eigenschaften besitzen. Ziel dieser Untersuchung war es zu klären, ob die Neutralisationskapazität der gebildeten Antikörper mittels einer Bestimmung im Mischserum festgestellt werden kann und ob persistierende Antikörper mit Neutralisationskapazität zu einer Einschränkung der Wirksamkeit der Enzymersatztherapie führen. Es sollte weiterhin untersucht werden, ob sich mittels Messung der neuronenspezifischen Enolase (NSE) und S-100 Rückschlüsse auf eine neuropathische Beteiligung ziehen lassen, da bis jetzt noch keine klinische oder biochemische Messmethode existiert, die für M. Hunter-Patienten eine verlässliche Vorhersage für eine neuropathische Beteiligung bietet. 30 Patienten wurden in die retrospektive/prospektive Kohortenstudie eingeschlossen. Bei der Bestimmung der IDS-Aktivität im Mischserum mit einem gesunden Menschen zeigten fünf der Patienten (17%) in zwölf Mischseren eine um ≥ 40% reduzierte Aktivität. Zwei (7%) der 30 untersuchten Patienten wurden mit dieser Methode als positiv für persistierende neutralisierende Antikörper identifiziert. Zum gleichen Ergebnis bezüglich der persistierenden neutralisierenden Antikörper führten die Anti-Elaprase®-Immunglobulin-Bestimmungen unter Berücksichtigung des Bestimmungszeitpunkts, die bei Shire Pharmaceuticals durchgeführt wurden. Die Untersuchungsergebnisse lassen den Schluss zu, dass die gebildeten Antikörper auch intraindividuell unterschiedlich sind. Zudem interagieren sie mit den verschiedensten Epitopen des Enzyms der ERT und besitzen nicht alle neutralisierende Eigenschaften. Aufgrund der heterogenen Zusammensetzung folgt die Hemmung der Enzymaktivität vermutlich keiner eindeutigen Kinetik. Anti-Elaprase®-Immunglobulin G spielt für die Neutralisationskapazität jedoch eine wichtige Rolle. Die Auswertung und Beurteilung der Einschränkung der Wirksamkeit der Therapie hervorgerufen durch die Antikörper mit Neutralisationskapazität gestaltete sich kompliziert. Im Ergebnis zeigte sich, dass sich die beiden Patienten mit persistierenden neutralisierenden Antikörpern in der Entwicklung der klinischen Parameter interindividuell stark unterschieden. Um einen Zusammenhang zwischen klinischem Verlauf und Antikörperbildung gegen die ERT zu finden, müssen in einem größeren Patientenkollektiv mehr Patienten mit persistierenden neutralisierenden Antikörpern identifiziert werden und der Einfluss der Antikörper untersucht werden. Die Untersuchung der NSE und S-100 ergab, dass weder die Konzentration der NSE noch der S-100 Rückschlüsse auf die neuropathische Beteiligung des Patienten zulässt.

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.

Development of replication-defective lymphocytic choriomeningitis virus vectors for the induction of potent CD8+ T cell immunity

Lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV) exhibits natural tropism for dendritic cells and represents the prototypic infection that elicits protective CD8(+) T cell (cytotoxic T lymphocyte (CTL)) immunity. Here we have harnessed the immunobiology of this arenavirus for vaccine delivery. By using producer cells constitutively synthesizing the viral glycoprotein (GP), it was possible to replace the gene encoding LCMV GP with vaccine antigens to create replication-defective vaccine vectors. These rLCMV vaccines elicited CTL responses that were equivalent to or greater than those elicited by recombinant adenovirus 5 or recombinant vaccinia virus in their magnitude and cytokine profiles, and they exhibited more effective protection in several models. In contrast to recombinant adenovirus 5, rLCMV failed to elicit vector-specific antibody immunity, which facilitated re-administration of the same vector for booster vaccination. In addition, rLCMV elicited T helper type 1 CD4+ T cell responses and protective neutralizing antibodies to vaccine antigens. These features, together with low seroprevalence in humans, suggest that rLCMV may show utility as a vaccine platform against infectious diseases and cancer.

Destruction of lymphoid organ architecture and hepatitis caused by CD4+ T cells

Immune responses have the important function of host defense and protection against pathogens. However, the immune response also causes inflammation and host tissue injury, termed immunopathology. For example, hepatitis B and C virus infection in humans cause immunopathological sequel with destruction of liver cells by the host's own immune response. Similarly, after infection with lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV) in mice, the adaptive immune response causes liver cell damage, choriomeningitis and destruction of lymphoid organ architecture. The immunopathological sequel during LCMV infection has been attributed to cytotoxic CD8(+) T cells. However, we now show that during LCMV infection CD4(+) T cells selectively induced the destruction of splenic marginal zone and caused liver cell damage with elevated serum alanin-transferase (ALT) levels. The destruction of the splenic marginal zone by CD4(+) T cells included the reduction of marginal zone B cells, marginal zone macrophages and marginal zone metallophilic macrophages. Functionally, this resulted in an impaired production of neutralizing antibodies against LCMV. Furthermore, CD4(+) T cells reduced B cells with an IgM(high)IgD(low) phenotype (transitional stage 1 and 2, marginal zone B cells), whereas other B cell subtypes such as follicular type 1 and 2 and germinal center/memory B cells were not affected. Adoptive transfer of CD4(+) T cells lacking different important effector cytokines and cytolytic pathways such as IFNγ, TNFα, perforin and Fas-FasL interaction did reveal that these cytolytic pathways are redundant in the induction of immunopathological sequel in spleen. In conclusion, our results define an important role of CD4(+) T cells in the induction of immunopathology in liver and spleen. This includes the CD4(+) T cell mediated destruction of the splenic marginal zone with consecutively impaired protective neutralizing antibody responses.

Atorvastatin added to interferon beta for relapsing multiple sclerosis: a randomized controlled trial

Statins have anti-inflammatory and immunomodulatory properties in addition to lipid-lowering effects. The present study evaluated the effect of atorvastatin added to interferon beta-1b in multiple sclerosis (MS) in a multicenter, randomized, parallel-group, rater-blinded study performed in eight Swiss hospitals. Seventy-seven patients with relapsing-remitting MS started interferon beta-1b every other day. After 3 months, they were randomized 1:1 to receive atorvastatin 40 mg/day or not in addition to interferon beta-1b until month 15. The primary endpoint was the proportion of patients with new lesions on T2-weighted images at month 15 compared to baseline at month three. At study end, the proportion of patients with new lesions on T2-weighted images was equal in both groups (odds ratio 1.14; 95 % CI 0.36-3.56; p = 0.81). All predefined secondary endpoints including number of new lesions and total lesion volume on T2-weighted images, total number of new Gd-enhancing lesions on T1-weighted images, total brain volume, volume of grey matter, volume of white matter, EDSS, MSFC, relapse rate, time to first relapse, number of relapse-free patients and neutralizing antibodies did not show any significant differences (all p values >0.1). Transient elevations of liver enzymes were more frequent with atorvastatin (p = 0.02). In conclusion, atorvastatin 40 mg/day in addition to interferon beta-1b did not have a beneficial effect on relapsing-remitting MS compared to interferon beta-1b monotherapy over a 12-month period.

TET inducible expression of the α4β7-integrin ligand MAdCAM-1 on the blood-brain barrier does not influence the immunopathogenesis of experimental autoimmune encephalomyelitis

Inhibiting the α4 subunit of the integrin heterodimers α4β1 and α4β7 with the mab natalizumab is an effective treatment of multiple sclerosis (MS). Which of the two α4 heterodimers is involved in disease pathogenesis has, however, remained controversial. Whereas the development of experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), an animal model of MS, is ameliorated in β7-integrin-deficient C57BL/6 mice, neutralizing antibodies against the β7-integrin subunit or the α4β7-integrin heterodimer fail to interfere with EAE pathogenesis in the SJL mouse. To facilitate α4β7-integrin-mediated immune-cell trafficking across the blood-brain barrier (BBB), we established transgenic C57BL/6 mice with endothelial cell-specific, inducible expression of the α4β7-integrin ligand mucosal addressin cell adhesion molecule (MAdCAM)-1 using the tetracycline (TET)-OFF system. Although TET-regulated MAdCAM-1 induced α4β7-integrin mediated interaction of α4β7(+) /α4β1(-) T cells with the BBB in vitro and in vivo, it failed to influence EAE pathogenesis in C57BL/6 mice. TET-regulated MAdCAM-1 on the BBB neither changed the localization of central nervous system (CNS) perivascular inflammatory cuffs nor did it enhance the percentage of α4β7-integrin(+) inflammatory cells within the CNS during EAE. In conclusion, our study demonstrates that ectopic expression of MAdCAM-1 at the BBB does not increase α4β7-integrin-mediated immune cell trafficking into the CNS during MOG(aa35-55)-induced EAE.

New drug targets in atopic dermatitis

Atopic dermatitis (AD) is a chronic inflammatory skin disorder characterized by eczematous skin lesions, pruritus and typical histopathological features. T cells are thought to play a key role, but B cells might also participate in the pathogenesis of AD. In two investigator-initiated pilot studies, we studied the effects of B cell depletion by monoclonal anti-CD20 antibody therapy or a reduction of activated T cells by LFA3-IgG fusion protein on moderate-to-severe AD. All patients treated with either rituximab or alefacept showed an improvement of their skin symptoms with a sustained effect after treatment. In both studies, histological alterations, such as spongiosis, acanthosis and dermal infiltrate, including T and B cell numbers, dramatically improved and the expression of IL-5 and IL-13 was reduced after therapy. Upon rituximab therapy, allergen-specific IgE levels were not altered and total serum IgE levels only slightly decreased. According to recent studies, neutralizing B and T cells products such as IgE or IL-5 might be effective in subgroups of patients with AD.

Thought-Action Fusion and Neutralization Behavior

This study presents a new inventory to assess thought-action fusion (TAF). 160 college students ages 18 to 22 (M = 19.17, SD = 1.11) completed the new Modified Thought Action Scale (MTAFS). Results indicated high internal consistency in the MTAFS (Cronbach’s α = .95). A principal component analysis suggested a three factor solution of TAF-Moral (TAFM), TAFLikelihood (TAFL), and TAF-Harm avoidance-Positive (TAFHP) all with eigenvalues above 1, and factor loadings above .4. A second study examined the association between TAF, obsessivecompulsive and anxiety tendencies after the activation of TAF-like thought processes in a nonclinical sample (n=76). Subjects were randomly assigned to one of three treatment groups intended to provoke TAFL-self, TAFL-other, and TAF moral thought processes. Stepwise regression analyses revealed: 1) the Obsessive-Compulsive Inventory subscales Neutralizing and Ordering significantly predicted instructed neutralization behavior (INB) in non-clinical participants; 2) TAF-Likelihood contributed significant unique variance in INB. These findings suggest that the provocation of neutralization behavior may be mediated by specific subsets of TAF and obsessive-compulsive tendencies.

Targeting the insulin-like growth factor-1 receptor in human cancer

The insulin-like growth factor (IGF) signaling system plays a crucial role in human cancer and the IGF-1 receptor (IGF-1R) is an attractive drug target against which a variety of novel anti-tumor agents are being developed. Deregulation of the IGF signaling pathway frequently occurs in human cancer and involves the establishment of autocrine loops comprising IGF-1 or IGF-2 and/or IGF-1R over-expression. Epidemiologic studies have documented a link between elevated IGF levels and the development of solid tumors, such as breast, colon, and prostate cancer. Anti-cancer strategies targeting the IGF signaling system involve two main approaches, namely neutralizing antibodies and small molecule inhibitors of the IGF-1R kinase activity. There are numerous reports describing anti-tumor activity of these agents in pre-clinical models of major human cancers. In addition, multiple clinical trials have started to evaluate the safety and efficacy of selected IGF-1R inhibitors, in combination with standard chemotherapeutic regimens or other targeted agents in cancer patients. In this mini review, I will discuss the role of the IGF signaling system in human cancer and the main strategies which have been so far evaluated to target the IGF-1R.

Opioids trigger alpha 5 beta 1 integrin-mediated monocyte adhesion

Inflammatory reactions involve a network of chemical and molecular signals that initiate and maintain host response. In inflamed tissue, immune system cells generate opioid peptides that contribute to potent analgesia by acting on specific peripheral sensory neurons. In this study, we show that opioids also modulate immune cell function in vitro and in vivo. By binding to its specific receptor, the opioid receptor-specific ligand DPDPE triggers monocyte adhesion. Integrins have a key role in this process, as adhesion is abrogated in cells treated with specific neutralizing anti-alpha5beta1 integrin mAb. We found that DPDPE-triggered monocyte adhesion requires PI3Kgamma activation and involves Src kinases, the guanine nucleotide exchange factor Vav-1, and the small GTPase Rac1. DPDPE also induces adhesion of pertussis toxin-treated cells, indicating involvement of G proteins other than Gi. These data show that opioids have important implications in regulating leukocyte trafficking, adding a new function to their known effects as immune response modulators.

Intraperitoneal Echinococcus multilocularis infection in C57BL/6 mice affects CD40 and B7 costimulator expression on peritoneal macrophages and impairs peritoneal T cell activation

One of the most important immunopathological consequence of intraperitoneal alveolar echinococcosis (AE) in the mouse is suppression of T cell-mediated immune responses. We investigated whether and how intraperitoneal macrophages (MØs) are, respectively, implicated as antigen-presenting cells (APCs). In a first step we showed that peritoneal MØs from infected mice (AE-MØs) exhibited a reduced ability to present a conventional antigen (chicken ovalbumin, C-Ova) to specific responder lymph node T cells. In a subsequent step, AE-MØs as well as naïve MØs (positive control) proved their ability to uptake and process C-Ova fluorescein isthiocyanate (FITC). Furthermore, in comparison with naïve MØs, the surface expression of Ia molecules was up-regulated on AE-MØs at the early stage of infection, suggesting that AE-MØs provide the first signal via the antigen-Ia complex. To study the accessory activity of MØs, AE-MØs obtained at the early and late stages of infection were found to decrease Con A-induced proliferation of peritoneal naïve T cells as well as of AE-sensitized peritoneal T cells, in contrast to stimulation with naïve MØs. The status of accessory molecules was assessed by analysing the expression level of costimulatory molecules on AE-MØs, with naïve MØs as controls. It was found that B7-1 (CD80) and B7-2 (CD86) expression remained unchanged, whereas CD40 was down-regulated and CD54 (= ICAM-1) was slightly up-regulated. In a leucocyte reaction of AE-MØs with naïve or AE-T cells, both types of T cells increased their proliferative response when CD28 - the ligand of B7 receptors - was exposed to anti-CD28 in cultures. Conversely to naïve MØs, pulsing of AE-MØs with agonistic anti-CD40 did not even partially restore their costimulatory activity and failed to increase naïve or AE-T cell proliferation. Neutralizing anti-B7-1, in combination with anti-B7-2, reduced naïve and AE-T cell proliferation, whereas anti-CD40 treatment of naïve MØs increased their proliferative response to Con A. These results point at the key role of B7 receptors as accessory molecules and the necessity of the integrity of CD40-expression by naïve MØs to improve their accessory activity. Taken together, the obstructed presenting-activity of AE-MØs appeared to trigger an unresponsiveness of T cells, contributing to the suppression of their clonal expansion during the chronic phase of AE-infection.

Elimination of chronic viral infection by blocking CD27 signaling

Neutralizing antibody (nAb) responses to lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV) in mice and immunodeficiency virus and hepatitis C virus in humans are usually weak and slow to develop. This may be the result of structural properties of the surface glycoprotein, a low frequency of B cells with neutralizing specificity, and the necessity of prolonged affinity maturation of specific nAbs. In this study, we show that during LCMV infection, CD27 signaling on CD4+ T cells enhances the secretion of interferon-gamma and tumor necrosis factor-alpha. These inflammatory cytokines lead to the destruction of splenic architecture and immunodeficiency with reduced and delayed virus-specific nAb responses. Consequently, infection with the otherwise persistent LCMV strain Docile was eliminated after CD27 signaling was blocked. Our data provide a novel mechanism by which LCMV avoids nAb responses and suggest that blocking the CD27-CD70 interaction may be an attractive strategy to prevent chronic viral infection.