DNA vaccine containing the mycobacterial hsp65 gene prevented insulitis in MLD-STZ diabetes

Background: Our group previously demonstrated that a DNA plasmid encoding the mycobacterial 65-kDa heat shock protein (DNA-HSP65) displayed prophylactic and therapeutic effect in a mice model for tuberculosis. This protection was attributed to induction of a strong cellular immunity against HSP65. As specific immunity to HSP60 family has been detected in arthritis, multiple sclerosis and diabetes, the vaccination procedure with DNA-HSP65 could induce a cross-reactive immune response that could trigger or worsen these autoimmune diseases. Methods: In this investigation was evaluated the effect of a previous vaccination with DNA-HSP65 on diabetes development induced by Streptozotocin (STZ). C57BL/6 mice received three vaccine doses or the corresponding empty vector and were then injected with multiple low doses of STZ. Results: DNA-HSP65 vaccination protected mice from STZ induced insulitis and this was associated with higher production of IL-10 in spleen and also in the islets. This protective effect was also concomitant with the appearance of a regulatory cell population in the spleen and a decreased infiltration of the islets by T CD8+ lymphocytes. The vector (DNAv) also determined immunomodulation but its protective effect against insulitis was very discrete. Conclusion: The data presented in this study encourages a further investigation in the regulatory potential of the DNA-HSP65 construct. Our findings have important implications for the development of new immune therapy strategies to combat autoimmune diseases. © 2009 Santos et al; licensee BioMed Central Ltd.

Treatment with vitamin D/MOG association suppresses experimental autoimmune encephalomyelitis

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Experimental Autoimmune Encephalomyelitis Development Is Aggravated by Candida albicans Infection

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

Análise do polimorfismo da região 3’não traduzida (3’NT) do gene HLA-G de pacientes com esclerose múltipla e neuromielite óptica da região noroeste do estado de São Paulo

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Human Endometrial-Derived Mesenchymal Stem Cells Suppress Inflammation in the Central Nervous System of EAE Mice

FAPESP [2009/13109-5]

Cannabidiol protects oligodendrocyte progenitor cells from inflammation-induced apoptosis by attenuating endoplasmic reticulum stress

Cannabidiol (CBD) is the most abundant cannabinoid in Cannabis sativa that has no psychoactive properties. CBD has been approved to treat inflammation, pain and spasticity associated with multiple sclerosis (MS), of which demyelination and oligodendrocyte loss are hallmarks. Thus, we investigated the protective effects of CBD against the damage to oligodendrocyte progenitor cells (OPCs) mediated by the immune system. Doses of 1 mu M CBD protect OPCs from oxidative stress by decreasing the production of reactive oxygen species. CBD also protects OPCs from apoptosis induced by LPS/IFN gamma through the decrease of caspase 3 induction via mechanisms that do not involve CB1, CB2, TRPV1 or PPAR gamma receptors. Tunicamycin-induced OPC death was attenuated by CBD, suggesting a role of endoplasmic reticulum (ER) stress in the mode of action of CBD. This protection against ER stress-induced apoptosis was associated with reduced phosphorylation of eiF2 alpha, one of the initiators of the ER stress pathway. Indeed, CBD diminished the phosphorylation of PKR and eiF2 alpha induced by LPS/IFN gamma. The pro-survival effects of CBD in OPCs were accompanied by decreases in the expression of ER apoptotic effectors (CHOP, Bax and caspase 12), and increased expression of the anti-apoptotic Bcl-2. These findings suggest that attenuation of the ER stress pathway is involved in the 'oligoprotective' effects of CBD during inflammation. Cell Death and Disease (2012) 3, e331; doi:10.1038/cddis.2012.71; published online 28 June 2012

CD4+CD25highFoxp3+Cells Increased in the Peritoneal Fluid of Patients with Endometriosis

Problem To evaluate CD4+CD25highFoxp3+ cells and IL-6, IL-10, IL-17, and TGF-beta in the peritoneal fluid of women with endometriosis. Method of study A total of ninety-eight patients were studied: endometriosis (n = 70) and control (n = 28). First, peritoneal fluid lymphocytes were isolated, and CD4+CD25high cells were identified using flow cytometry. Then, RT-PCR was performed to verify Foxp3 expression in these cells. Also, IL-6, IL-10, IL-17, and TGF-beta concentration was determined. Results Of all the lymphocytes in the peritoneal fluid of women with endometriosis, 36.5% (median) were CD4+CD25high compared to only 1.15% (median) in the control group (P < 0.001). Foxp3 expression was similarly elevated in patients with the disease compared to those without (median, 50 versus 5; P < 0.001). IL-6 and TGF-beta were higher in endometriosis group (IL-6: 327.5 pg/mL versus 195.5 pg/mL; TGF-beta: 340 pg/mL versus 171.5 pg/mL; both P < 0.001). IL-10 and IL-17 showed no significant differences between the two groups. Conclusion The peritoneal fluid of patients with endometriosis had a higher percentage of CD4+CD25highFoxp3+ cells and also higher levels of IL-6 and TGF-beta compared to women without the disease. These findings suggest that CD4+CD25highFoxp3+ cells may play a role in the pathogenesis of endometriosis.

Immune Regulatory Properties of Allogeneic Adipose-Derived Mesenchymal Stem Cells in the Treatment of Experimental Autoimmune Diabetes

Adipose-derived mesenchymal stem cells (ADMSCs) display immunosuppressive properties, suggesting a promising therapeutic application in several autoimmune diseases, but their role in type 1 diabetes (T1D) remains largely unexplored. The aim of this study was to investigate the immune regulatory properties of allogeneic ADMSC therapy in T cell-mediated autoimmune diabetes in NOD mice. ADMSC treatment reversed the hyperglycemia of early-onset diabetes in 78% of diabetic NOD mice, and this effect was associated with higher serum insulin, amylin, and glucagon-like peptide 1 levels compared with untreated controls. This improved outcome was associated with downregulation of the CD4(+) Th1-biased immune response and expansion of regulatory T cells (Tregs) in the pancreatic lymph nodes. Within the pancreas, inflammatory cell infiltration and interferon-gamma levels were reduced, while insulin, pancreatic duodenal homeobox-1, and active transforming growth factor-beta 1 expression were increased. In vitro, ADMSCs induced the expansion/proliferation of Tregs in a cell contact-dependent manner mediated by programmed death ligand 1. In summary, ADMSC therapy efficiently ameliorates autoimmune diabetes pathogenesis in diabetic NOD mice by attenuating the Th1 immune response concomitant with the expansion/proliferation of Tregs, thereby contributing to the maintenance of functional beta-cells. Thus, this study may provide a new perspective for the development of ADMSC-based cellular therapies for T1D. Diabetes 61:2534-2545, 2012

Leptin as a link between the immune system and kidney-related diseases: leading actor or just a coadjuvant?

Food intake and nutritional status modify the physiological responses of the immune system to illness and infection and regulate the development of chronic inflammatory processes, such as kidney disease. Adipose tissue secretes immune-related proteins called adipokines that have pleiotropic effects on both the immune and neuroendocrine systems, linking metabolism and immune physiology. Leptin, an adipose tissue-derived adipokine, displays a variety of immune and physiological functions, and participates in several immune responses. Here, we review the current literature on the role of leptin in kidney diseases, linking adipose tissue and the immune system with kidney-related disorders. The modulation of this adipose hormone may have a major impact on the treatment of several immune- and metabolic-related kidney diseases.

DNA vaccine containing the mycobacterial hsp65 gene prevented insulitis in MLD-STZ diabetes

Abstract Background Our group previously demonstrated that a DNA plasmid encoding the mycobacterial 65-kDa heat shock protein (DNA-HSP65) displayed prophylactic and therapeutic effect in a mice model for tuberculosis. This protection was attributed to induction of a strong cellular immunity against HSP65. As specific immunity to HSP60 family has been detected in arthritis, multiple sclerosis and diabetes, the vaccination procedure with DNA-HSP65 could induce a cross-reactive immune response that could trigger or worsen these autoimmune diseases. Methods In this investigation was evaluated the effect of a previous vaccination with DNA-HSP65 on diabetes development induced by Streptozotocin (STZ). C57BL/6 mice received three vaccine doses or the corresponding empty vector and were then injected with multiple low doses of STZ. Results DNA-HSP65 vaccination protected mice from STZ induced insulitis and this was associated with higher production of IL-10 in spleen and also in the islets. This protective effect was also concomitant with the appearance of a regulatory cell population in the spleen and a decreased infiltration of the islets by T CD8+ lymphocytes. The vector (DNAv) also determined immunomodulation but its protective effect against insulitis was very discrete. Conclusion The data presented in this study encourages a further investigation in the regulatory potential of the DNA-HSP65 construct. Our findings have important implications for the development of new immune therapy strategies to combat autoimmune diseases.

Human Endogenous Retrovirus K(HML-2) Gag and Env specific T-cell responses are not detected in HTLV-I-infected subjects using standard peptide screening methods

Abstract Background An estimated 10–20 million individuals are infected with the retrovirus human T-cell leukemia virus type 1 (HTLV-1). While the majority of these individuals remain asymptomatic, 0.3-4% develop a neurodegenerative inflammatory disease, termed HTLV-1-associated myelopathy/tropical spastic paraparesis (HAM/TSP). HAM/TSP results in the progressive demyelination of the central nervous system and is a differential diagnosis of multiple sclerosis (MS). The etiology of HAM/TSP is unclear, but evidence points to a role for CNS-inflitrating T-cells in pathogenesis. Recently, the HTLV-1-Tax protein has been shown to induce transcription of the human endogenous retrovirus (HERV) families W, H and K. Intriguingly, numerous studies have implicated these same HERV families in MS, though this association remains controversial. Results Here, we explore the hypothesis that HTLV-1-infection results in the induction of HERV antigen expression and the elicitation of HERV-specific T-cells responses which, in turn, may be reactive against neurons and other tissues. PBMC from 15 HTLV-1-infected subjects, 5 of whom presented with HAM/TSP, were comprehensively screened for T-cell responses to overlapping peptides spanning HERV-K(HML-2) Gag and Env. In addition, we screened for responses to peptides derived from diverse HERV families, selected based on predicted binding to predicted optimal epitopes. We observed a lack of responses to each of these peptide sets. Conclusions Thus, although the limited scope of our screening prevents us from conclusively disproving our hypothesis, the current study does not provide data supporting a role for HERV-specific T-cell responses in HTLV-1 associated immunopathology.

Liver accumulation of Plasmodium chabaudi-infected red blood cells and modulation of regulatory T Cell and dendritic cell responses

It is postulated that accumulation of malaria-infected Red Blood Cells (iRBCs) in the liver could be a parasitic escape mechanism against full destruction by the host immune system. Therefore, we evaluated the in vivo mechanism of this accumulation and its potential immunological consequences. A massive liver accumulation of P. c. chabaudi AS-iRBCs (PciRBCs) was observed by intravital microscopy along with an over expression of ICAM-1 on day 7 of the infection, as measured by qRT-PCR. Phenotypic changes were also observed in regulatory T cells (Tregs) and dendritic cells (DCs) that were isolated from infected livers, which indicate a functional role for Tregs in the regulation of the liver inflammatory immune response. In fact, the suppressive function of liver-Tregs was in vitro tested, which demonstrated the capacity of these cells to suppress naive T cell activation to the same extent as that observed for spleen-Tregs. On the other hand, it is already known that CD4+ T cells isolated from spleens of protozoan parasite-infected mice are refractory to proliferate in vivo. In our experiments, we observed a similar lack of in vitro proliferative capacity in liver CD4+ T cells that were isolated on day 7 of infection. It is also known that nitric oxide and IL-10 are partially involved in acute phase immunosuppression; we found high expression levels of IL-10 and iNOS mRNA in day 7-infected livers, which indicates a possible role for these molecules in the observed immune suppression. Taken together, these results indicate that malaria parasite accumulation within the liver could be an escape mechanism to avoid sterile immunity sponsored by a tolerogenic environment.

Lentivirus-mediated knockdown of Galectin-10 and Foxp3 in human immune cells

Die Suppression von autoreaktiven T-Zellen ist eine Funktion von CD4+CD25+ regulatorischen T-Zellen (CD4+CD25+ Tregs). CD4+CD25+ Tregs unterdrücken autoaggressive Immunantworten. Galectin-10 und Foxp3 sind wichtige Proteine, die an dem supprimierenden Mechanismus der Tregs beteiligt sind. Galectin-10 ist eines der ältesten bekannten humanen Proteine, die nicht in anderen Spezies gefunden worden sind. Foxp3 ist ein Transkriptionsfaktor, der in menschlichen CD4+CD25+ Tregs und in CD4+CD25- T-Effektor-Zellen nach Aktivierung exprimiert wird. Ein siRNA-vermittelter Knockdown dieses intrazellulären löslichen Proteins hebt die supprimierende Funktion der humanen CD4+CD25+ Tregs auf.rnDiese Arbeit beinhaltet in vitro durchgeführte Untersuchungen zur Ermöglichung eines Knockdown von Galectin-10 und/oder Foxp3 in humanisierten Mäusen. Es war möglich, ein Verfahren für die Produktion von lentiviralen Partikeln zu etablierten, die sich als effizientes Vehikel für den Gentransfer in humane Stammzellen und verschiedene Tumor- und Immunzellen erwiesen. Nach der Transduktion von AML14.3D10 Tumorzellen mit GFP-codierenden lentiviralen Partikeln konnte eine langfristige Expression von GFP erreicht werden. Außerdem war es möglich lentivirale Partikel zu erzeugen, die mit shRNA gegen Galectin-10 codiert waren. Die erzeugten Partikel erwiesen sich als funktionell, indem sie eine deutliche Herunterregulation von Galectin-10 in konstitutiv Galectin-10 exprimierenden AML14.3D10 Tumorzellen bewirkten. Unsere Studie präsentierte außerdem eine erstmalige Untersuchung zum Nachweis von Galectin-10-Protein in Eosinophilen aus humanen CD34+ hämatopoetischen Stammzellen (HSC). Diese stabile in vitro Galectin-10-Expression bietet ein alternatives Untersuchungsmodell zu CD4+CD25+ Tregs, die nicht aus CD34+ HSC differenziert werden können. Der zusätzliche Einbau des GFP-Gens in die mit shRNA gegen Galectin-10 codierende lentivirale Partikel war ein wichtiger Schritt zur Markierung von Zellen, die einen Galectin-10-Knockdown aufwiesen. Die neuen bicistronischen lentiviralen Partikel erwiesen sich sowohl in aus CD34+ HSC differenzierten Eosinophilen als auch in AML14.3D10 Zellen, die einen eosinophilen Phänotyp aufweisen, als funktionell. Schließlich konnte mit den bicistronischen lentiviralen Partikeln, die mit GFP und shRNA gegen Foxp3 codiert waren, eine Herunterregulation von Foxp3 in CD4+CD25- T-Effektor-Zellen erreicht werden, was erneut die erfolgreiche Herstellung von funktionellen lentiviralen Partikeln bewies.rn

Etablierung eines humanisierten Mausmodells zur In-vivo-Analyse von DC-adressierenden Nanopartikeln

In dieser Arbeit wurde zunächst ein humanisiertes Mausmodell entwickelt für die Analyse von humanen DCs in vivo. Darüber hinaus wurden erste Versuche mit Nanopartikelbeladenen DCs durchgeführt, mit der Intention, durch diese Kombination humane DCs zu untersuchen. Es wurden immunsupprimierte NOD/LtSz-scid IL2R (NSG) Mäuse verwendet und mit humanen CD34+ PBSCs transplantiert. Es wurden insgesamt 14 Modelle getestet, mit einer durchschnittlichen Humanisierungsrate von 76 %. In allen Modellen konnten ab Woche sechs nach Transplantation humane CD45+ Zellen sowie humane Bund NK-Zellen und CD14+ Monozyten gefunden werden. Darüber hinaus waren myeloide DC-Vorläuferzellen, konventionelle HLA DR CD11c DCs (cDCs) und plasmazytoide DCs (pDCs) vorhanden. Humane T-Zellen konnten nicht vor Woche 18 nach Transplantation beobachtet werden. Neben der Rekonstitution humaner DCs in peripheren Organen, wurde ebenfalls nach gewebsständigen DCs, insbesondere den Langerhans Zellen (LCs) der Epidermis geschaut. Waren humane LC vorhanden, konnten diese ab Woche zwölf nach Transplantation in der murinen Epidermis detektiert werden. Diese waren konstant bis in Woche 30 nach Transplantation nachweisbar. In Hinblick auf die Etablierung der DCs in diesem humanisierten Mausmodells wurden verschiedene Einflussgrößen getestet. IL-7 führte zu keiner veränderten Hämatopoese, wohingegen Flt3L zu einer Zunahme von CD14+ Monozyten und cDCs führte. Darüber hinaus konnte eine drastische Abnahmernhumaner B-Zellen beobachtet werden. Es zeigte sich, dass der Zeitpunkt der Flt3LrnApplikation einen entscheidenen Faktor für den Effekt von Flt3L auf die Rekonstitution humaner Zellen darstellt. Für die in dieser Arbeit durchgeführten funktionellen in vivo Studien, wurden humanisierten Mäusen alloreaktive CD8+ T-Zellen appliziert. Somit sollte die Funktionalität der rekonstituierten humanen APCs getestet werden. Es wurde deutlich, dass Monozyten und DCs ihre Funktionalität erst ab Woche 14 nach Transplantation zu entwickeln schienen,rnwohingegen B-Zellen bereits zu früheren Zeitpunkten als Zielzellen für die alloreaktiven T-Zellen dienten. Dies wurde durch den Rückgang der jeweiligen Zellen nach Applikation der T-Zellen sichtbar. Zu erwähnen ist, dass das Anwachsen einer humanen Hämatopoese stark spenderabhängig ist und somit keine allgemeingültigen Aussagen hinsichtlich der in vivo Funktion getroffen werden können. Um im Gewebe verbliebende APCs zu manipulieren gibt es verschiedene Möglichkeiten. Im Rahmen dieser Arbeit wurden auf Polystyren-basierende Nanopartikel getestet. Die verwendeten Partikel hatten eine Größe von 80 bis 160 nm und waren unfunktionalisiert oder mit Amino- bzw. Carboxy-Gruppen versehen. Zusätzlich wurden die Partikel mit BODIPY (Durchflusszytometrie und kLSM-Messungen), einem Infrarotnahem Farbstoff IR 780 (BFI-Messungen) und Platin (in vivo Messungen) beladen. Der Carboxy-funktionalisierte Partikel zeigte den geringsten Einfluss auf die Vitalität von humanen DCs, wohingegen der Amino-funktionalisierte Partikel bei steigender Konzentration toxisch wirkte. Bei unfunktionalisierten Partikeln stieg die Toxizität bei zunehmender Konzentration. Hinsichtlich der Expression diverser DC spezifischer Oberflächenmoleküle nach Beladung mit Nanopartikeln zeigte sich, dass allein der unfunktionalisierte, mit Lutensol AT50 hergestellte Partikel zu einer leichten Hochregulation von MHC-Klasse-II Molekülen führte. Die Expression von CD86 wurde im Gegenzug nur durch die Beladung mit den Amino-, bzw. Carboxy funktionalisierten Partikeln und dem unfunktionalisierten, mit SDS hergestellten Partikel leicht gesteigert. Trotz der teilweise leicht veränderten Expression von Oberflächenmarkern, konnte mit Hilfe von IFN-g ELISpots keine Beeinflussungrnder Funktion als APCs von Nanopartikel-beladenen DCs beobachtet werden. In den in vivo Untersuchungen zeigten alle vier Partikel eine konstante Zirkulation imrnOrganismus und konnten bis 96 h nach Applikation nachgewiesen werden. Alle Partikel konnten primär in der Leber detektiert werden, wobei der unfunktionalisierte, mit Lutensol AT50 hergestelle Partikel das weiteste Verbreitungsmuster zeigte. Erste Versuche im humanisierten Mausmodell zeigten keine Beeinflussung der Verteilung und Kinetik von Nanopartikeln durch die humane Hämatopoese. Mit dem in dieser Arbeit etablierten humanisierten Mausmodell ist es möglich, die Entwicklung, Differenzierung, Aktivierung und Funktionalität humaner DCs in vivo zu untersuchen. Darüber hinaus kann das gezielte Adressieren von DCs in vivo analysiert werden, was sowohl die Möglichkeit der Manipulation von DCs zur Vermeidung einer akuten GvHD bietet als auch Verwendung in anderen DC-vermittelten Therapien (z.B.Vakzinationsstudien) findet.

Prozessierung des humanen GARP–Rezeptors und die physiologischen Auswirkungen

GARP (Glycoprotein A Repetitions Predominant) ist ein Oberflächenrezeptor auf regulatorischen T–Zellen (TRegs), der den latenten TGF–β (Transforming Growth Factor–β) bindet. Ein Funktionsverlust von T Regs hat gravierende Autoimmunerkrankungen wie das Immunodysregulation Polyendocrinopathy Enteropathy X–linked Syndrome (IPEX), Multiple Sklerose (MS) oder Rheumatoide Arthritis (RA) zur Folge. GARP stellt über eine Erhöhung der Aktivierbarkeit von TGF–β den regulatorischen Phänotyp von TRegs sicher und inhibiert die Ausbreitung von autoreaktiven TH17 Zellen.rn In dieser Arbeit stand die Regulation von GARP selbst im Mittelpunkt. Es konnte gezeigt werden, dass es sich innerhalb der kiefertragenden Vertebraten um ein strikt konserviertes Protein handelt. Datenbankanalysen machten deutlich, dass es zuerst in basalen Knochenfischen zusammen mit anderen Komponenten der adaptiven Immunantwort auftritt. Ein 3D–Modell, welches über Homologiemodellierung erstellt wurde, gab Aufschluss über die Struktur des Rezeptors und mögliche intramolekulare Disulfidbrücken. Für in vitro Versuche wurde eine lösliche Variante von GARP durch einen Austausch der Transmembrandomäne durch C–terminale Meprin α Domänen konstruiert. Diese Variante wurde in der eukaryotischen Zellkultur zuverlässig in den Überstand sezerniert und konnte chromatografisch gereinigt werden. Mit diesem rekombinanten GARP wurden Prozessierungsversuche mit Autoimmunpathogenese assoziierten Proteasen durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass die Serinproteasen Trypsin, Neutrophile Elastase und Plasmin, sowie die Metalloprotease MMP2 in der Lage sind, GARP vollständig zu degradieren. In TGF–β sensitiven Proliferationsuntersuchungen stellte sich heraus, dass die entstandenen Fragmente immer noch in der Lage waren die Aktivierbarkeit von TGF–β zu erhöhen. Neben der Degradierung durch die oben genannten Proteasen konnte ebenfalls beobachtet werden, dass MMP9 und Ovastacin in der Lage sind GARP spezifisch zu schneiden. Ovastacin mRNA wurde in dieser Arbeit das erste Mal außerhalb der Oocyte, in T–Zellen beschrieben. Mit GARP wurde zudem das zweite Proteinsubstrat, neben dem Zona Pellucida Protein 2 identifiziert. Das durch MMP9 erzeugte N–terminale Fragment besitzt zwar die Eigenschaft, an TGF–β zu binden, kann aber die Aktivierbarkeit von TGF–β nicht mehr wie das intakte GARP erleichtern. rnDiese Arbeit zeigte, dass GARP durch Proteolyse reguliert wird, wobei die entstehenden Fragmente unterschiedlichen Einfluss auf die Aktivierbarkeit von TGF–β haben. Dieses Wissen bildet die Grundlage für weitere Untersuchungen im translationalen Forschungsbereich, um die gewonnenen Erkenntnisse zur Immunmodulation in der Therapie verschiedener Krankheiten einsetzen zu können.rn