MULLER CELLS AND DIABETIC-RETINOPATHY

Muller cells provide nutrition for neural cells. We studied the structure and ultrastructure of Muller cells in the retina of thirty 3-month old Wistar rats; divided equally into 3 groups: normal rats, alloxan diabetic rats and treated alloxan diabetic rats. 1 and 12 months after induction of diabetes. We observed that the Muller cell nuclei under light microscope examination had hexagonal shape and higher density than the other nuclei. Differences between groups could be observed only by electron microscopy. In the diabetic rats, Muller cells presented dispersion of nuclear chromatin and electrondense nuclear granulations, with the presence of increased glycogen, dense bodies and lysosomes in the cytoplasm. The alterations were more frequent in the perivascular region and at 12 months. The treated diabetic rats exhibited some alterations we observed in diabetic rats. but these alterations were less intense. We conclude that, despite the treatment, the diabetic retinopathy continues to evolve.

Apoptosis in the epithelial cells of the rests of Malassez of the periodontium of rat molars

Background and Objectives: Epithelial rests of Malassez are clusters of cells derived from Hertwig's root sheath that remain in the periodontal ligament throughout life. Although it is known that the cells of Malassez proliferate, there are no studies showing that they undergo programmed cell death, i.e. apoptosis. In most tissues, proliferation is balanced by apoptosis. Thus we examined regions of the periodontium of young and adult rat molars in the hope of detecting apoptosis.Methods: Wistar rats aged 29, 45 and 120 days were killed with chloral hydrate (600 mg/kg). Fragments containing maxillary molars were removed and fixed in formaldehyde, decalcified, and embedded in paraffin and glycol methacrylate. Sections were stained with hematoxylin/eosin and the Terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated dUTP Nick End Labeling (TUNEL) method for detection of apoptosis. Specimens were also fixed in glutaraldehyde-formaldehyde, decalcified and processed for transmission electron microscopy.Results: Epithelial rests of Malassez containing round/ovoid basophilic dense bodies and TUNEL-positive structures were found in all specimens examined. Ultrastructural examination revealed that some cells of Malassez contained masses of condensed peripheral chromatin and a shrunken cytoplasm exhibiting intact organelles - images typical of apoptosis. Moreover, round/ovoid electron-opaque structures appeared to be in the process of being engulfed by neighboring epithelial cells of Malassez.Conclusions: Our results demonstrate that epithelial cells of Malassez's rests undergo apoptosis in the developing and adult periodontium. Apoptosis may, together with proliferation, be part of the mechanism of turnover/remodelling of the cells of Malassez.

Osteoblasts engulf apoptotic bodies during alveolar bone formation in the rat maxilla

During bone formation, as in other tissues and organs, intense cellular proliferation and differentiation are usually observed. It has been described that programmed cell death, i.e., apoptosis, takes place in the control of the cellular population by removing of the excessive and damaged cells. Although it is generally accepted that apoptotic bodies are engulfed by professional phagocytes, the neighboring cells can also take part in the removal of apoptotic bodies. In the present study, regions of initial alveolar bone formation of rat molars were examined with the aim to verify whether osteoblasts are capable of engulfing apoptotic bodies, such as professional phagocytes. Rats aged 11-19 days were sacrificed and the maxillary fragments containing the first molar were removed and immersed in the fixative solution. The specimens fixed in glutaraldehyde-formaldehyde were processed for light microscopy and transmission electron microscopy. For the detection of apoptosis, the specimens were fixed in formaldehyde, embedded in paraffin, and submitted to the TUNEL method. The results revealed round/ovoid structures containing dense bodies on the bone surface in close contact to osteoblasts and in conspicuous osteoblast vacuoles. These round/ovoid structures showed also positivity to the TUNEL method, indicating that bone cells on the bone surface are undergoing apoptosis. Ultrathin sections showed images of apoptotic bodies being engulfed by osteoblasts. Occasionally, the osteoblasts exhibited large vacuoles containing blocks of condensed chromatin and remnants of organelles. Thus, these images suggest that osteoblasts are able to engulf and degrade apoptotic bodies. (c) 2005 Wiley-Liss, Inc.

Müller cells and diabetic retinopathy.

Müller cells provide nutrition for neural cells. We studied the structure and ultrastructure of Müller cells in the retina of thirty 3-month old Wistar rats, divided equally into 3 groups: normal rats, alloxan diabetic rats and treated alloxan diabetic rats, 1 and 12 months after induction of diabetes. We observed that the Müller cell nuclei under light microscope examination had hexagonal shape and higher density than the other nuclei. Differences between groups could be observed only by electron microscopy. In the diabetic rats, Müller cells presented dispersion of nuclear chromatin and electrondense nuclear granulations, with the presence of increased glycogen, dense bodies and lysosomes in the cytoplasm. The alterations were more frequent in the perivascular region and at 12 months. The treated diabetic rats exhibited some alterations we observed in diabetic rats, but these alterations were less intense. We conclude that, despite the treatment, the diabetic retinopathy continues to evolve.

Choroidal vasculature in diabetic rats

This study aims to evaluate the diabetic influence on the choroidal vessels morphology. Twenty Wistar rats were divided into a control (CG) and a diabetic group (DG). The animals had the diabetes induced by an intra-venous injection of Alloxan (42 mg/kg). Transmission electron microscopy analysis focusing the choroidal vessels was done one (T2) and twelve (T3) months after the diabetes induction. The CG rats in T3 showed vesicles and dense bodies in the endothelial and pericytic cells; the same structures were observed in the DG at T2. The DG rats in T3 had even more and intense changes than the T2DG rats. The morphological evaluation indicates that the choroidal vessels are affected in diabetes and the disease accelerates degenerative processes in the rat choroidal vasculature.

Estudo das alterações estruturais e ultra-estruturais da camada de fotorreceptores da retina de ratos diabéticos aloxânicos

Pós-graduação em Bases Gerais da Cirurgia - FMB

Alterações morfológicas nos vasos da íris de ratos normais e diabéticos aloxânicos

Pós-graduação em Bases Gerais da Cirurgia - FMB

Avaliação ultra-estrutural do endotélio corneal de ratos normais e de diabéticos aloxânicos

Pós-graduação em Bases Gerais da Cirurgia - FMB

Avaliação ultra-estrutural dos vasos da íris, corpo ciliar e retina em ratos diabéticos aloxânicos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Morfologia testicular e estrutura da espermatogênese em peixes ornamentais Tetra Negro, Gymnocorymbus ternetzi; Tetra Amarelo, Hyphessobrycon bifasciatus e Mato Grosso, Hyphessobrycon eques (Teleostei, Characiformes)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Expressions- und Funktionsanalysen von "Tetraspan Vesicle Membrane Proteins" in Caenorhabditis elegans

Tetraspan vesicle membrane proteins (TVPs) sind ubiquitäre Komponenten von Transportvesikeln. Bei den Säugetieren unterscheidet man drei Familien, die Physine, Gyrine und SCAMPs (secretory carrier-associated membrane proteins). Ihre Funktion ist weitgehend unbekannt, es wird jedoch vermutet, dass sie eine Rolle bei der Vesikelbildung und der Vesikelrezirkulierung spielen. In Caenorhabditis elegans existiert von jeder Familie jeweils nur ein einziges Polypeptid: für die Physine Synaptophysin (SPH-1), für die Gyrine Synaptogyrin (SNG-1) und für die SCAMPs SCAMP (SCM-1). Ziel der Arbeit war es die Verteilung der C. elegans TVPs zu untersuchen und ihre Funktion unter besonderer Berücksichtigung der vesikelvermittelten synaptischen Kopplung zu bestimmen. Wenn die C. elegans TVPs in humanen Epithelzellen synthetisiert werden, lokalisieren sie in zytoplasmatischen Vesikeln. In Kotransfektionsexperimenten wurde gezeigt, dass sie größtenteils in den gleichen Strukturen enthalten sind. In C. elegans synthetisierte TVP-Reporterkonstrukte können in unterschiedlichen Geweben nachgewiesen werden. Dabei ist SNG-1 fast ausschließlich in Neuronen zu finden. SPH-1 und SCM-1 hingegen weisen komplexe und teilweise überlappende Verteilungsmuster auf. Während für SPH-1 eine starke Fluoreszenz im Pharynx, auf der apikalen Seite der Darmzellen oberhalb des sog. terminal webs und in adluminalen Regionen von exkretorischen Geweben gefunden wurde, war SCM-1 stark in der Muskulatur und den Coelomozyten vertreten. Die Expression von SCM-1 in Pharynx und Darm war deutlich schwächer. Die C. elegans TVPs werden früh in der Entwicklung ab der Gastrulation (SPH-1 und SCM-1) bzw. ab der Neurulation im sog. Komma-Stadium (SNG-1) produziert. Um die Funktion der TVPs in C. elegans zu untersuchen, wurden TVP-Mutanten analysiert. Durch Kombination aller drei TVP-Gen-Mutanten wurden TVP-Dreifachmutanten generiert. Diese wiesen keinen offensichtlichen Defekt im Bewegungsmuster auf, entwickelten sich normal und bildeten ein normales Nervensystem aus. Auch auf unterschiedliche chemische und physikalische Reize in sensorischen Tests reagierten die TVP-Dreifachmutanten in gleicher Weise wie Wildtyptiere. Ebenso zeigen die TVP-Dreifachmutanten elektrophysiologisch unter normalen Bedingungen keine anormalen Reaktionsmuster. In ultrastrukturellen Untersuchungen wurde lediglich eine signifikant erhöhte Anzahl Clathrin-ummantelter Vesikel in cholinergen Synapsen gefunden. Erst unter Stressbedingungen, hervorgerufen durch den GABA-Antagonisten Pentylentetrazol (PTZ), wiesen sowohl die TVP-Dreifach- als auch die TVP-Einzelmutanten eine deutlich erhöhte Krampfbereitschaft auf. Zusammengenommen zeigen die Analysen, dass TVPs zwar für grundlegende neuronale Prozesse nicht notwendig sind, dass sie aber auf der anderen Seite vermutlich an alternativen redundanten Wegen der Neurotransmitterfreisetzung beteiligt sind.

Alteration of the pulmonary surfactant system in full-term infants with hereditary ABCA3 deficiency

RATIONALE: ABCA3 mutations are known to cause fatal surfactant deficiency. OBJECTIVE: We studied ABCA3 protein expression in full-term newborns with unexplained respiratory distress syndrome (URDS) as well as the relevance of ABCA3 mutations for surfactant homeostasis. METHODS: Lung tissue of infants with URDS was analyzed for the expression of ABCA3 in type II pneumocytes. Coding exons of the ABCA3 gene were sequenced. Surfactant protein expression was studied by immunohistochemistry, immunoelectron microscopy, and Western blotting. RESULTS: ABCA3 protein expression was found to be greatly reduced or absent in 10 of 14 infants with URDS. Direct sequencing revealed distinct ABCA3 mutations clustering within vulnerable domains of the ABCA3 protein. A strong expression of precursors of surfactant protein B (pro-SP-B) but only low levels and aggregates of mature surfactant protein B (SP-B) within electron-dense bodies in type II pneumocytes were found. Within the matrix of electron-dense bodies, we detected precursors of SP-C (pro-SP-C) and cathepsin D. SP-A was localized in small intracellular vesicles, but not in electron-dense bodies. SP-A and pro-SP-B were shown to accumulate in the intraalveolar space, whereas mature SP-B and SP-C were reduced or absent, respectively. CONCLUSION: Our data provide evidence that ABCA3 mutations are associated not only with a deficiency of ABCA3 but also with an abnormal processing and routing of SP-B and SP-C, leading to severe alterations of surfactant homeostasis and respiratory distress syndrome. To identify infants with hereditary ABCA3 deficiency, we suggest a combined diagnostic approach including immunohistochemical, ultrastructural, and mutation analysis.

Vakzinierung gegen die murine kutane Leishmaniose mit TAT-LACK transduzierten dendritischen Zellen

In der murinen kutanen Leishmaniose ist die Ausheilung der Infektion mit dem Auftreten von schützenden CD4+ Th1- sowie CD8+ Tc1-Immunantworten assoziiert. Daher sollte eine wirksame Vakzine beide T-Zell-Populationen induzieren. Im Rahmen dieser Dissertation konnte gezeigt werden, daß mit TAT-LACK Fusionsproteinen effektiv gegen eine progressiv verlaufende Infektion mit Leishmania major in empfindlichen BALB/c sowie resistenten C57BL/6 Mäusen vakziniert werden kann. TAT-LACK konnte hierbei sowohl im DC- als auch im proteinbasierten Ansatz protektive Immunität verleihen. Das TAT-Peptid ist in der Lage, Proteine direkt in das Zytosol von DC zu schleusen und so den für die CD8+ T-Zell-Antworten erforderlichen MHC Klasse I Präsentationsweg einzuschlagen. Stammesspezifische Untersuchungen des inflammatorischen Infiltrates in Läsion und Lymphknoten bestätigten die physiologische Relevanz von DC und CD8+ T-Zellen im Verlauf einer etablierten Leishmania-Infektion in beiden Mausstämmen und rechtfertigten somit den Einsatz einer DC basierten Vakzine, die vermehrt CD8+ T-Zellen induzieren sollte. Tatsächlich konnte mit TAT-LACK transduzierten DC in beiden Mausstämmen effektiv gegen eine progressiv verlaufende Leishmania-Infektion vakziniert werden. Der Vakzinierungserfolg ließ sich anhand verringerter Läsionsvolumina, reduzierter Parasitenlasten und einer Verschiebung des Zytokinprofils in Richtung einer Th1 dominierten Immunantwort bestätigen. In allen Ansätzen war die i.d. Vakzinierung mit TAT-LACK transduzierten DC der Injektion von LACK gepulsten DC überlegen. Experimente mit DC aus IL-12p40 defizienten Mäusen belegten die IL-12 Abhängigkeit der Vakzine. Mit Hilfe von in vitro Restimulierungsexperimenten konnte nachgewiesen werden, daß nach Applikation TAT-LACK transduzierter DC in beiden Mausstämmen vermehrt CD8+ T-Zellen induziert werden. Des weiteren waren TAT-LACK transduzierte DC in Restimulationsexperimenten stärkere Aktivatoren der CD8+ T-Zell-Proliferation als LACK gepulste DC. Depletionsexperimente bestätigten die T-Zell-Abhängigkeit der Vakzine. Weitere in vivo Versuche belegten zudem die protektive Wirkung von TAT-LACK Fusionsproteinen im direkten, proteinbasierten Vakzinierungsansatz. Floreszenzmikroskopische Analysen der Epidermis bestätigten hierbei Aktivierung und Auswanderung von LC nach i.d. TAT-LACK Applikation.

Charakterisierung der Latenz des murinen Cytomegalovirus in vivo

Die primäre, produktive Cytomegalovirus (CMV)-Infektion wird im immunkompetenten Patienten effizient durch antivirale CD8+ T-Zellen kontrolliert. Das virale Genom besitzt jedoch die Fähigkeit, in einem nicht replikativen, Latenz genannten Zustand, in gewissen Zelltypen zu persistieren, ohne dass infektiöse Nachkommenviren produziert werden. Die molekularen Mechanismen, welche der Etablierung und Aufrechterhaltung der Latenz zugrundeliegen, sind noch weitestgehend unbekannt. Es gibt Hinweise darauf, dass zelluläre Verteidigungsmechanismen die Zirkularisierung und Chromatinisierung viraler Genome hervorrufen und dadurch die virale Genexpression größtenteils verhindert wird (Marks & Spector, 1984; Reeves et al., 2006).rnAllerdings liegen die Genome nicht in einem komplett inaktiven Zustand vor. Vielmehr konnte für das murine CMV (mCMV) bereits die sporadische Transkription der Gene ie1 und ie2 während der Latenz nachgewiesen werden (Kurz et al., 1999; Grzimek et al., 2001).rnIn der vorliegenden Arbeit wurde zum ersten Mal eine umfassende in vivo Latenz-Analyse zur Charakterisierung der viralen Transkription in einer Kinetik anhand der alle drei kinetischen Klassen repräsentierenden Transkripte IE1, IE3, E1, m164, M105 und M86 vorgenommen.rnNach Latenz-Etablierung, verifiziert durch Abwesenheit von infektiösem Virus, konnten alle getesteten Transkripte in der Lunge quantifiziert werden. Interessanterweise war die transkriptionelle Aktivität zu keinem Analyse-Zeitpunkt mit der klassischen IE-E-L-Kinetik der produktiven Infektion kompatibel. Stattdessen lag eine stochastische Transkript-Expression vor, deren Aktivität mit voranschreitender Zeit immer weiter abnahm.rnWährend der Latenz exprimierte Transkripte, die für antigene Peptide kodieren, können infizierte Zellen für das Immunsystem sichtbar machen, was zu einer fortwährenden Restimulation des memory T-Zell-pools führen würde. Durch zeitgleiche Analyse der Transkript-Expression, sowie der Frequenzen Epitop-spezifischer CD8+ T-Zellen während der Latenz (IE1, m164, M105), wurde eine möglicher Zusammenhang zwischen der transkriptionellen Aktivität und der Expansion des memory T-Zell-pools untersucht. Die weitere Charakterisierung von Subpopulationen der Epitop-spezifischen CD8+ T-Zellen identifizierte die SLECs (short-lived-effector cells; CD127low CD62Llow KLRG1high) als die dominante Population in Lunge und Milz während der mCMV-Latenz.rnIn einem weiteren Teil der Arbeit sollte untersucht werden, ob IE-Genexpression zur Etablierung von Latenz notwendig ist. Mit Hilfe der Rekombinanten mCMV-Δie2-DTR, die die Gensequenz des Diphtherietoxin-Rezeptors (DTR) anstelle des Gens ie2 trägt, konnten infizierte, DTR exprimierende Zellen durch eine DT-Applikation konditional depletiert werden.rnIm latent infizierbaren Zelltyp der Leber, den LSECs (liver sinusoidal endothelial cells) wurde die virale Load durch 90-stündige DT–Applikation nach mCMV-Δie2-DTR Infektion auf das Level latent infizierter LSECs reduziert. Diese Daten sprechen für die Hypothese eines von Beginn an inaktiven Genoms, das keine IE-Genexpression zur Latenz-Etablierung benötigt. Zusätzlich stellt dieser Ansatz ein neues Tier-Modell zur Latenz-Etablierung dar. Verringerte Wartezeiten bis zur vollständigen Latenz-Etablierung, im Vergleich zum bisherigen Knochenmarktransplantations-Modell, könnten anfallende Tierhaltungskosten erheblich reduzieren und das Voranschreiten der Forschung beschleunigen.

CD137-selektierte leukämiereaktive T-Zellen gesunder Spender zur adoptiven Immuntherapie stammzelltransplantierter Leukämiepatienten = CD137-selected leukaemia-reactive T Cells from healthy donors for adoptive immunotherapy in stem-cell-transplanted leukaemia-patients

Bei stammzelltransplantierten Patienten, die ein Rezidiv ihrer Leukämie erleiden, kann eine Donor-Lymphozyten-Infusion (DLI) dauerhafte vollständige Leukämieremissionen induzieren. T-Zellen in der DLI vermitteln sowohl den potentiell kurativen Graft-versus-Leukaemia (GVL) Effekt, als auch die potentiell lebensbedrohliche Graft-versus-Host Disease (GVHD). Hingegen könnte die Infusion von leukämiereaktiven T-Zellen einen selektiven GVL Effekt und einen Langzeitschutz vor Rezidiven durch eine spezifisch gegen die Leukämie gerichtete Immunantwort und Immunität vermitteln. Unsere Arbeitsgruppe hat Protokolle zur in vitro Generierung leukämiereaktiver T-Zellen entwickelt, die hohe zytotoxische Aktivität gegen akute myeloische Leukämie-Blasten (AML) bei minimaler Reaktion auf mögliche GVHD Zielstrukturen zeigen. Für die klinische Anwendung sind diese Protokolle jedoch zu aufwändig, wobei vor allem eine erhebliche Verkürzung der Kulturzeit auf wenige Wochen erforderlich ist. Diese Verkürzung der in vitro Kulturzeit könnte das Wachstum von T-Zellen vom central memory oder frühen effector memory Phänotyp fördern, für die eine bessere in vivo Effektorfunktion und längere Persistenz im Rezipienten verglichen mit T-Zellen aus Langzeitkultur gezeigt werden konnte. Der Aktivierungsmarker und Kostimulations-Rezeptor CD137 kann zur Erkennung und Isolation antigenspezifischer T-Zellen genutzt werden, ohne dass dafür das von den T-Zellen erkannte Peptidepitop bekannt sein muss. Eine CD137-vermittelte Anreicherung mit Hilfe von clinical grade Materialien könnte verwendet werden, um DLI-Produkte mit leukämiespezifischen T-Zellen herzustellen, die sich sowohl durch eine effizientere T-Zell Generierung durch in vitro Selektion und Kostimulation, als auch durch eine verbesserte Spezifität des T-Zell-Produkts auszeichnen. Lymphozyten-Leukämie Cokulturen (mixed lymphocyte leukaemia cultures) wurden mit CD8 T-Zellen gesunder Spender und HLA-identischen oder einzel-HLA-mismatch AML-Blasten angesetzt und wöchentlich restimuliert. Nach zwei Wochen wurden die T-Zellen 12 Stunden nach Restimulation über den Marker CD137 positiv isoliert und anschließend separat weiterkultiviert. Die isolierten Fraktionen und unseparierten Kontrollen wurden im ELISPOT-Assay und im Chrom-Freisetzungstest an Tag 5 nach der Restimulation getestet. Es wurden keine konsistent nachweisbaren Vorteile im Hinblick auf Wachstum und Funktion der isolierten CD137-positiv Fraktion im Vergleich zur unseparierten Kontrolle gefunden. Verschiedene Isolationsmethoden, Patient-Spender-Systeme, Methoden zur Restimulation, Temperaturbedingungen, Zytokinkombinationen und Methoden der Zytokinzugabe sowie zusätzliche Feeder-Zellen oder AML-Blasten konnten Wachstum, funktionelle Daten und die deutlichen Zellverluste während der Isolation nicht entscheidend beeinflussen. Vitalfärbungen zeigten, dass aktivierungsinduzierter Zelltod CD137-positiver Zellen zu diesen Ergebnissen beitragen könnte. Im Gegensatz zur Stimulation mit AML-Blasten wurden erfolgreiche CD137-Anreicherungen für peptidstimulierte T-Zellen publiziert. Unterschiedliche CD137-Expressionskinetiken, aktivierungsinduzierter Zelltod und regulatorische T-Zellen sind mögliche Faktoren aufgrund derer die CD137-Anreicherung in diesem spezifischen Kontext ungeeinet sein könnte. Der stimulatorische Effekt eines CD137-Signals auf AML-reaktive CD8 T-Zellen wurde mit Hilfe von CD3/CD28 und CD3/CD28/CD137 Antikörper-beschichteten magnetischen beads untersucht. Für Nierenzellkarzinom-reaktive T-Zellen war die Stimulation mit CD3/CD28/CD137 beads genauso effektiv wie mit Tumorzellen und effektiver als mit CD3/CD28 beads. Beide Arten von beads waren für eine Stimulation während der ersten Wochen der Zellkultur geeignet, sodass ein zusätzliches CD137-Signal für die länger anhaltende Expansion tumorreaktiver T-Zellen zur klinischen Anwendung nützlich sein könnte. Die bead-Expansion veränderte die IFN-Sekretion im ELISPOT nicht, aber verursachte eine mäßige Verschlechterung der Zytotoxizität im Chrom-Freisetzungstest. Im Gegensatz dazu zeigten bei AML-reaktiven T-Zellen beide Arten von beads einen nicht apoptosevermittelten, dosisabhängigen zellschädigenden Effekt, der zu einer raschen Abnahme der Zellzahl in Kulturen mit beads führte. Unerwünschte Effekte auf die T-Zell-Funktionalität durch bead-Stimulation sind in der Literatur beschrieben, dennoch gibt es aktuell keine Veröffentlichungen, die eine fundierte Erklärung für den Effekt auf AML-reaktive T-Zellen bieten könnten. Abgesehen von Literaturdaten, die darauf hindeuten, dass CD137 ein vielversprechendes Kandidatenmolekül für die Anreicherung und Expansion von AML-reaktiven T-Zellen sein könnte, zeigen die eigenen Daten sowohl zur CD137-Isolation als auch zur bead-Stimulation, dass für diese spezielle Anwendung CD137 ein ungeeigneter Aktivierungsmarker und Kostimulations-Ligand ist.