Immunoregulatory and anti-inflammatory effects of n-3 polyunsaturated fatty acids

1. Fish oils are rich in the long-chain n-3 polyunsaturated fatty acids (PUFAs), eicosapentaenoic (20:5n-3) and docosahexaenoic (22:6n-3) acids. Linseed oil and green plant tissues are rich in the precursor fatty acid, a-linolenic acid (18:3n-3). Most vegetable oils are rich in the n-6 PUFA linoleic acid (18:2n-6), the precursor of arachidonic acid (20:4n-6). 2. Arachidonic acid-derived eicosanoids such as prostaglandin E2 are pro-inflammatory and regulate the functions of cells of the immune system. Consumption of fish oils leads to replacement of arachidonic acid in cell membranes by eicosapentaenoic acid. This changes the amount and alters the balance of eicosanoids produced. 3. Consumption of fish oils diminishes lymphocyte proliferation, T-cell-mediated cytotoxicity, natural killer cell activity, macrophage-mediated cytotoxicity, monocyte and neutrophil chemotaxis, major histocompatibility class II expression and antigen presentation, production of pro-inflammatory cytokines (interleukins 1 and 6, tumour necrosis factor) and adhesion molecule expression. 4. Feeding laboratory animals fish oil reduces acute and chronic inflammatory responses, improves survival to endotoxin and in models of autoimmunity and prolongs the survival of grafted organs. 5. Feeding fish oil reduces cell-mediated immune responses. 6. Fish oil supplementation may be clinically useful in acute and chronic inflammatory conditions and following transplantation. 7. n-3 PUFAs may exert their effects by modulating signal transduction and/or gene expression within inflammatory and immune cells.

Études sur le rôle d’IL-18 dans l’immunopathogénèse du SIDA

Le virus de l’immunodéficience humaine ou VIH est l’agent qui cause le SIDA. Le VIH donne lieu à une dérégulation dans la production de certaines cytokines qui ont un rôle immunologique très important chez les patients infectés. L’IL-18, autrement nommé facteur inducteur d’IFN-γ, est une cytokine pro-inflammatoire qui affecte le système immunitaire de façon importante. Son activité est régulée par l’"IL-18 Binding Protein" (IL-18BP), une autre cytokine qui se lie avec l’IL-18 et inhibe son activité biologique. Des études ultérieures ont montré des niveaux élevés d’Il-18 chez les patients infectés par le VIH par rapport aux personnes saines. Cependant, aucune étude n’a été réalisée concernant la production d’IL-18BP chez ces patients. Due à sa relevance dans la régulation de l’IL-18, nous avons étudié l’effet de l’infection par le VIH sur l’équilibre entre ces deux facteurs et l’impact de cet équilibre sur l’homéostasie des cellules NK. Nous avons mesuré les taux de l’IL-18 et de l’IL-18BP circulantes dans les sérums des patients infectés par le VIH en les comparants avec le même nombre de personnes saines et séronégatives. Nous avons aussi déterminé le nombre total des différents sous-types de cellules NK et analysé l’activité des cellules NK (Natural Killer). Finalement nous avons cherché à déterminer si l’IL-18 pouvait induire l’apoptose des cellules NK en activant l’expression de Fas ligand. Nos résultats nous démontrent que les patients infectés par le VIH ont trois fois plus d’IL-18 que les donneurs sains. Cependant les niveaux d’IL-18BP sont plus bas chez les patients infectés comparés aux donneurs sains. Alors, le ratio IL-18/IL-18BP est augmenté chez les patients infectés, ce qui entraîne une grande quantité d’IL-18 libre et biologiquement active circulante dans leur organisme. Nos études démontrent que chez ces patients, les concentrations d’IL-18 sont en corrélation négative avec l’activité cytotoxique de leurs cellules NK. Nos études in vitro démontrent que le traitement des cellules NK par l’IL-18 induit de façon fratricide leur apoptose en augmentant l’expression de Fas ligand. Finalement, cette production non coordonnée de ces deux facteurs pourrait contribuer à une immunopathologie induite par l’IL-18 en entraînant une apoptose fratricide des cellules NK qui possèdent un rôle important dans la réponse antivirale. Le dérèglement de l’homéostasie des cellules NK pourrait donc contribuer à la pathogenèse induite par le VIH.

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.

Définition des interactions entre l’immunité innée et adaptative pendant l’infection aiguë par le virus de l’hépatite C (VHC)

La majorité des individus exposés au virus de l’hépatite C (VHC) développent une infection chronique. Une réponse immunitaire adaptative forte et soutenue est associée avec la guérison spontanée du VHC, mais les mécanismes sous-jacents demeurent mal définis. Le rôle des cellules NK et des cellules dendritiques (DC) dans la guérison spontanée du VHC est encore méconnu. Les cellules NK sont la population effectrice la plus importante de l’immunité innée car elles tuent les cellules infectées et sécrètent diverses cytokines. Les DC reconnaissent des agents infectieux et elles sont les premières à initier et réguler l’immunité adaptative. Les cellules NK et les DC interagissent également entre elles afin de réguler l’immunité innée et adaptative. L’hypothèse du projet de doctorat est que l'activité des cellules NK pendant la phase aiguë de l'infection par le VHC module la fonction des DC afin que ces dernières puissent générer une réponse immunitaire adaptative capable d'éliminer le VHC. Le premier objectif était d’établir une corrélation entre l'activité des cellules NK et l'évolution de l'infection au VHC. Nous avons observé une augmentation de la cytotoxicité, mais une diminution de la sécrétion de cytokines par les cellules NK chez les patients chroniques et qui ont résolu spontanément pendant la phase aiguë en comparaison aux contrôles non infectés, démontrant alors une dissociation entre ces deux fonctions. Nos résultats suggèrent que les cellules NK sont activées pendant la phase aiguë indépendamment de l’évolution de l’infection. Le deuxième objectif était d’établir une corrélation entre le phénotype et la fonction des DC, et l'évolution de l'infection. Nous avons d’abord observé que les DC plasmacytoïdes de tous les patients infectés ont un phénotype plus immature que les contrôles, et que ce phénotype est plus prononcé chez les patients ayant résolu spontanément. De plus, en réponse à des stimulations, nous avons observé que pendant la phase aiguë précoce, les DC myéloïdes (mDC) de tous les patients infectés indépendamment de l’évolution de l’infection produisent davantage de cytokines en comparaison aux contrôles. Cependant, cette hyperréactivité n’est pas soutenue au cours de l’évolution chronique. Le troisième objectif était d’établir une corrélation entre les interactions NK/DC et l’évolution de l’infection. Nous avons étudié la capacité des cellules NK à lyser les DC potentiellement tolérogéniques, ainsi que la capacité des DC matures à activer les cellules NK, et nous avons observé aucune différence entre les patients infectés et les contrôles. Finalement, nous avons démontré pour la première fois la capacité des DC immatures à inhiber la fonction des cellules NK. En conclusion, nous avons démontré que les cellules NK sont activées pendant la phase aiguë de l’infection par le VHC indépendamment de l’évolution de l’infection. De plus, la capacité des cellules NK à éliminer les DC potentiellement tolérogéniques est intacte. Finalement, les mDC sont hyperréactives pendant la phase aiguë de l’infection, mais cette hyperréactivité n’est pas soutenue avec la persistance de l’infection. Cette perte d’hyperréactivité des mDC ne semble pas affecter la capacité des DC à activer les cellules NK, mais elle pourrait jouer un rôle dans l’inefficacité de l’immunité adaptative à éliminer le VHC.

Nouvelle approche immunothérapeutique afin de traiter le neuroblastome réfractaire chez l’enfant

Malgré plusieurs chimiothérapies suivies d’une transplantation et d’une immunothérapie, 40% des patients avec un neuroblastome (NB) à haut risque subissent une progression de la maladie ou une rechute. L’échec de ces traitements est attribué à la présence de cellules initiatrices de tumeur (TIC) qui expriment le marqueur CD133 et qui sont souvent résistantes aux agents chimiothérapeutiques. Les cellules Natural Killer (NK), qui possèdent un effet anti-tumoral, peuvent être utilisées dans le cadre du développement de nouvelles approches immuno-thérapeutiques. Nous posons l’hypothèse que les cellules NK activées éliminent efficacement les TIC et contribuent à la réduction des risques de rechute. De plus, il est possible d’augmenter l’effet anti-tumoral des cellules NK contre le NB. L’activité cytotoxique des cellules NK est augmentée par des cellules dendritiques plasmacytoïdes (pDC) activées. A la suite de la stimulation de leurs récepteurs Toll-like les pDC produisent de grandes quantités d'interféron-alpha (IFN-α). Nous avons étudié les propriétés lytiques des cellules NK contre des lignées cellulaires de NB à la suite de leur activation par l’IFN-α ou des pDC activées. Nos résultats révèlent une augmentation de l’activité cytolytique des cellules NK contre ces lignées en réponse à une stimulation par les pDC activées. De plus, les cellules de NB CD133+ ou celles résistantes à l’immunothérapie dirigée contre le GD2 sont sensibles à la lyse médiée par les cellules NK stimulées par les pDC. Nous avons examiné les mécanismes cellulaires impliqués dans la lyse des cellules de NB. Nous montrons que cette cytotoxicité est médiée en partie par TRAIL induisant l'apoptose et en partie par la libération des granules cytotoxiques. Ainsi, ces résultats permettent de proposer une nouvelle approche immuno-thérapeutique complémentaire au traitement par l’anticorps anti-GD2 pour les patients atteints de NB à haut risque.

Antitumour activity of [1,2-di(cyclopentadienyl)-1,2-di(p-N,N-dimethylaminophenyl)-ethanediyl] titanium dichloride in xenografted Ehrlich's ascites tumour

The effects of a new titanocene compound with an ansa ligand in the cyclopentadienyl rings, the 1,2-di(cyclopentadienyl)-1,2-di(p-NNdimethylaminophenyl)-ethanediyl] titanium dichloride (TITANOCENE X), on the growth and differentiation of granulocyte-macrophage progenitor cells [colony-forming unit-granulocyte-macrophage (CFU-GM)] and Natural killer (NK) cell activity in Ehrlich's ascites tumour (EAT)-bearing mice were studied. Myelosuppression concomitant with increased numbers of spleen CFU-GM was observed in tumour-bearing mice. Treatment of these animals with TITANOCENE X (2.5-50mg/kg/day) produced an increase in myelopoicsis, in a dose-dependent manner, and reduced spleen colony formation. In addition, the treatment of EAT-bearing mice with 3 doses of 20 or 50 mg/kg TITANOCENE X restored to normal values the reduced Natural killer cell function observed during tumour growth. In parallel, TITANOCENE X prolonged, in a dose-dependent manner, the survival of mice inoculated with Ehrlich's ascites tumour. The highest dose of 50 mg/kg prolonged in 50% the survival time of EAT-bearing mice, compared to non-treated tumour-bearing controls. In comparison with previous results from our laboratory addressing the effects of titanocenes on haematopoiesis, we observed with TITANOCENE X a similar effective profile as for bis(cyclopentadienyl) dithiocyanate titanium(IV), being both less effective than di(cyclopentadienyl) dichloro titanium(IV), since the latter not only prolonged, but also increased the rate of survival. These differences in efficacy may be due to the nature of the ansa-cyclopentadienyl ligand used in TITANOCENE X, since the C, bridge between the two cyclopentadienyl groups will increase the hydrolytic stability by an organometallic chelate effect. Also, the introduction of two dimethylamino substituents increases the water solubility of TITANOCENE X when compared to titanocene dichloride itself (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

In vitro immunomodulatory activity of Lactobacillus fermentum CECT5716 and Lactobacillus salivarius CECT5713: two probiotic strains isolated from human breast milk

Commensal bacteria, including some species of lactobacilli commonly present in human breast milk, appear to colonize the neonatal gut and contribute to protection against infant infections, suggesting that lactobacilli could potentially modulate immunity. In this study, we evaluated the potential of two Lactobacillus strains isolated from human milk to modulate the activation and cytokine profile of peripheral blood mononuclear cell (PBMC) subsets in vitro. Moreover, these effects were compared to the same probiotic species of non-milk origin. Lactobacillus salivarius CECT5713 and Lactobacillus fermentum CECT5716 at 105, 106 and 107 bacteria/mL were co-cultured with PBMC (106/mL) from 8 healthy donors for 24 h. Activation status (CD69 and CD25 expressions) of natural killer (NK) cells (CD56+), total T cells (CD3+), cytotoxic T cells (CD8+) and CD4+ T cells was determined by flow cytometry. Regulatory T cells (Treg) were also quantified by intracellular Foxp3 evaluation. Regarding innate immunity, NK cells were activated by addition of both Lactobacillus strains, and in particular, the CD8+ NK subset was preferentially induced to highly express CD69 (90%, p<0.05). With respect to acquired immunity, approximately 9% of CD8+ T cells became activated after co-cultivation with L. fermentum or L salivarius. Although CD4+ T cells demonstrated a weaker response, there was a preferential activation of Treg cells (CD4+CD25+Foxp3+) after exposure to both milk probiotic bacteria (p<0.05). Both strains significantly induced the production of a number of cytokines and chemokines, including TNFα, IL-1β, IL-8, MIP-1α, MIP-1β, and GM-CSF, but some strain-specific effects were apparent. This work demonstrates that L salivarius CECT5713 and L. fermentum CECT5716 enhanced both natural and acquired immune responses, as evidenced by the activation of NK and T cell subsets and the expansion of Treg cells, as well as the induction of a broad array of cytokines.

Effect of olive oil on immune function in middle-aged men

Consumption of diets rich in monounsaturated fatty acids (MUFAs) has been linked with a low prevalence of atherosclerosis and there has been great interest in the effects of MUFAs on lipoprotein metabolism. Less attention has been paid to the effects of MUFAs on the immune system, yet cells of the immune system are an inherent part of the inflammatory events involved in atherosclerosis and several animal studies showed that olive oil has some potent immunomodulatory actions. We therefore considered it important to investigate the effects of chronic consumption of MUFAs on several immune cell functions in healthy humans. Healthy middle-aged males entered a doubleblind, randomized, controlled trial in which they consumed either a MUFA diet or a control diet for 2 mo. There was a significant decrease in the expression of intercellular adhesion molecule 1 by peripheral blood mononuclear cells from subjects consuming the MUFA diet. Consumption of the MUFA diet did not affect natural killer cell activity or proliferation of mitogen-stimulated leukocytes. The effects of a MUFA-rich diet on adhesion molecule expression may have implications for the influence of dietary fat on inflammatory diseases, including atherosclerosis.

Comparative effects of six probiotic strains on immune function in vitro

There is considerable interest in the strain specificity of immune modulation by probiotics. The present study compared the immunomodulatory properties of six probiotic strains of different species and two genera in a human peripheral blood mononuclear cell (PBMC) model in vitro. Live cells of lactobacilli (Lactobacillus casei Shirota, L. rhamnosus GG, L. plantarum NCIMB 8826 and L. reuteri NCIMB 11951) and bifidobacteria (Bifidobacterium longum SP 07/3 and B. bifidum MF 20/5) were individually incubated with PBMC from seven healthy subjects for 24 h. Probiotic strains increased the proportion of CD69+ on lymphocytes, T cells, T cell subsets and natural killer (NK) cells, and increased the proportion of CD25+, mainly on lymphocytes and NK cells. The effects on activation marker expression did not appear to be strain specific. NK cell activity was significantly increased by all six strains, without any significant difference between strains. Probiotic strains increased production of IL-1β, IL-6, IL-10, TNF-α, granulocyte-macrophage colony-stimulating factor and macrophage inflammatory protein 1α to different extents, but had no effect on the production of IL-2, IL-4, IL-5 or TNF-β. The cytokines that showed strain-specific modulation included IL-10, interferon-γ, TNF-α, IL-12p70, IL-6 and monocyte chemotactic protein-1. The Lactobacillus strains tended to promote T helper 1 cytokines, whereas bifidobacterial strains tended to produce a more anti-inflammatory profile. The results suggest that there was limited evidence of strain-specific effects of probiotics with respect to T cell and NK cell activation or NK cell activity, whereas production of some cytokines was differentially influenced by probiotic strains.

Immunomodulatory effects of a probiotic drink containing Lactobacillus casei Shirota in healthy older volunteers

PURPOSE: There is growing evidence that probiotics confer health benefits to the host by modulating immune function, especially in older people, where immunosenescence is a feature even of healthy ageing. The aim of this study was to investigate the effect of a probiotic drink containing Lactobacillus casei Shirota (LcS) on immune function in a healthy non-immunocompromised older population. METHODS: Thirty healthy old volunteers were recruited into a randomized placebo-controlled, single-blind crossover study. The volunteers were supplemented with the probiotic drink containing 1.3 × 10(10) CFU LcS or skimmed milk per day for 4 weeks, followed by 4 weeks of washout and were crossed over to the other treatment. Peripheral blood and saliva samples were collected at baseline and end of each treatment. RESULTS: Probiotic consumption was associated with a significant increase in natural killer (NK) cell activity relative to baseline and a significant decrease in the mean fluorescence intensity of CD25 expression in the resting T cells compared with placebo. Additionally, there was a trend towards an increased ratio of IL-10 to IL-12 relative to baseline after LcS intake. CONCLUSIONS: Consumption of a probiotic drink containing LcS improved NK cell activity and tended to produce a more anti-inflammatory cytokine profile in an older population.

Bacillus coagulans GBI-30, 6086 modulates Faecalibacterium prausnitzii in older men and women

Abstract Background: Advancing age is linked to a decrease in beneficial bacteria such as Bifidobacterium spp. and reduced aspects of innate immune function. Objectives: We investigated whether daily consumption of a probiotic [Bacillus coagulans GBI-30, 6086 (BC30); GanedenBC30] could improve immune function and gut function in men and women aged 65–80 y, using a double-blind, placebo-controlled crossover design. Method: Thirty-six volunteers were recruited and randomly assigned to receive either a placebo (microcrystalline cellulose) or the probiotic BC30 (1 3 109 colony-forming units/capsule). Volunteers consumed 1 treatment capsule per day for 28 d, followed by a 21-d washout period before switching to the other treatment. Blood and fecal samples were collected at the beginning and end of each treatment period. Fecal samples were used to enumerate bacterial groups and concentrations of calprotectin. Peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) were extracted from whole blood to assess natural killer cell activity and lipopolysaccharide (LPS)-stimulated cytokine production. C-reactive protein concentrations were measured in plasma. Results: Consumption of BC30 significantly increased populations of Faecalibacterium prausnitzii by 0.1 log10 cells/mL more than during consumption of the placebo (P = 0.03), whereas populations of Bacillus spp. increased significantly by 0.5 log10 cells/mL from baseline in volunteers who consumed BC30 (P = 0.007). LPS-stimulated PBMCs showed a 0.2 ng/mL increase in the anti-inflammatory cytokine IL-10 28 d after consumption of BC30 (P < 0.05), whereas the placebo did not affect IL-10, and no overall difference was found in the effect of the treatments. Conclusions: Daily consumption of BC30 by adults aged 65–80 y can increase beneficial groups of bacteria in the human gut and potentially increase production of anti-inflammatory cytokines. This study shows the potential benefits of a probiotic to improve dysbiosis via modulation of the microbiota in older persons. J Nutr doi: 10.3945/jn.114.199802.

Xylo-oligosaccharides alone or in synbiotic combination with Bifidobacterium animalis subsp. lactis induce bifidogenesis and modulate markers of immune function in healthy adults: a double-blind, placebo-controlled, randomised, factorial cross-over study.

Prebiotics, probiotics and synbiotics are dietary ingredients with the potential to influence health and mucosal and systemic immune function by altering the composition of the gut microbiota. In the present study, a candidate prebiotic (xylo-oligosaccharide, XOS, 8 g/d), probiotic (Bifidobacterium animalis subsp. lactis Bi-07, 109 colony-forming units (CFU)/d) or synbiotic (8 g XOS+109 CFU Bi-07/d) was given to healthy adults (25–65 years) for 21 d. The aim was to identify the effect of the supplements on bowel habits, self-reported mood, composition of the gut microbiota, blood lipid concentrations and immune function. XOS supplementation increased mean bowel movements per d (P= 0·009), but did not alter the symptoms of bloating, abdominal pain or flatulence or the incidence of any reported adverse events compared with maltodextrin supplementation. XOS supplementation significantly increased participant-reported vitality (P= 0·003) and happiness (P= 0·034). Lowest reported use of analgesics was observed during the XOS+Bi-07 supplementation period (P= 0·004). XOS supplementation significantly increased faecal bifidobacterial counts (P= 0·008) and fasting plasma HDL concentrations (P= 0·005). Bi-07 supplementation significantly increased faecal B. lactis content (P= 0·007), lowered lipopolysaccharide-stimulated IL-4 secretion in whole-blood cultures (P= 0·035) and salivary IgA content (P= 0·040) and increased IL-6 secretion (P= 0·009). XOS supplementation resulted in lower expression of CD16/56 on natural killer T cells (P= 0·027) and lower IL-10 secretion (P= 0·049), while XOS and Bi-07 supplementation reduced the expression of CD19 on B cells (XOS × Bi-07, P= 0·009). The present study demonstrates that XOS induce bifidogenesis, improve aspects of the plasma lipid profile and modulate the markers of immune function in healthy adults. The provision of XOS+Bi-07 as a synbiotic may confer further benefits due to the discrete effects of Bi-07 on the gut microbiota and markers of immune function.

The Impact of Vitamin A Supplementation on the Immune System of Vitamin A-deficient Children

Background & Aims: To investigate the effect of vitamin A supplementation on parameters of the immune system of vitamin A-deficient children. Methods: The study was carried out in four phases: 1) determination of serum retinol in 631 children from 36 to 83 months of age; 2) assessment of immunological markers [immunoglobulins and complement fractions, immunophenotyping of T and B lymphocytes, and natural killer (NK) cells], blood count, and serum ferritin of 52 vitamin A-deficient children (serum retinol <0.70 mu mol/L); 3) supplementation of the 52 deficient children with 200,000 IU of vitamin A; 4) determination of serum retinol and the immunological parameters 2 months after vitamin A supplementation. Results: Before vitamin A supplementation, 24.0% of the children were anemic and 4.3 %had reduced ferritin concentrations. There was no significant difference between mean values of retinol according to the presence/absence of anemia. The mean values of the humoral and cellular immunological parameters did not show a statistically significant difference before and after supplementation with vitamin A. Children with concomitant hypovitaminosis A and anemia presented a significant increase in absolute CD4 and CD8 T-cell counts after vitamin A supplementation (p < 0.05). Conclusion: Vitamin A had an effect on the recruitment of T and B lymphocytes to the circulation of children with hypovitaminosis A and anemia.

KIR genes and their human leukocyte antigen ligands in the progression to cirrhosis in patients with chronic hepatitis C

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Lack of Chemopreventive Activity of Agaricus blazei Mushroom on the Development of 1,2-Dimethylhydrazine-Induced Colonic Aberrant Crypt Foci in Rats

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