Effect of aging and oral tolerance on dendritic cell function

Oral tolerance can be induced in some mouse strains by gavage or spontaneous ingestion of dietary antigens. In the present study, we determined the influence of aging and oral tolerance on the secretion of co-stimulatory molecules by dendritic cells (DC), and on the ability of DC to induce proliferation and cytokine secretion by naive T cells from BALB/c and OVA transgenic (DO11.10) mice. We observed that oral tolerance could be induced in BALB/c mice (N = 5 in each group) of all ages (8, 20, 40, 60, and 80 weeks old), although a decline in specific antibody levels was observed in the sera of both tolerized and immunized mice with advancing age (40 to 80 weeks old). DC obtained from young, adult and middle-aged (8, 20, and 40 weeks old) tolerized mice were less efficient (65, 17 and 20%, respectively) than DC from immunized mice (P < 0.05) in inducing antigen-specific proliferation of naive T cells from both BALB/c and DO11.10 young mice, or in stimulating IFN-g, IL-4 and IL-10 production. However, TGF-β levels were significantly elevated in co-cultures carried out with DC from tolerant mice (P < 0.05). DC from both immunized and tolerized old and very old (60 and 80 weeks old) mice were equally ineffective in inducing T cell proliferation and cytokine production (P < 0.05). A marked reduction in CD86+ marker expression was observed in DC isolated from both old and tolerized mice (75 and 50%, respectively). The results indicate that the aging process does not interfere with the establishment of oral tolerance in BALB/c mice, but reduces DC functions, probably due to the decline of the expression of the CD86 surface marker.

Immunomodulatory effect of mesenchymal stem cells

Mesenchymal stem cells (MSC) are multipotential nonhematopoietic progenitor cells capable of differentiating into multiple mesenchymal tissues. MSC are able to reconstitute the functional human hematopoietic microenvironment and promote engraftment of hematopoietic stem cells. MSC constitutively express low levels of major histocompatibility complex-I molecules and do not express costimulatory molecules such as CD80, CD86 or CD40, thus lacking immunogenicity. Furthermore, they are able to suppress T- and B-lymphocyte activation and proliferation and may also affect dendritic cell maturation. Based on these properties, MSC are being used in regenerative medicine and also for the treatment of autoimmune diseases and graft-versus-host disease. On the other hand, MSC from patients diagnosed with myelodysplastic syndromes or multiple myeloma display abnormalities, which could play a role in the physiopathology of the disease. Finally, in patients with immune thrombocytopenic purpura, MSC have a reduced proliferative capacity and a lower inhibitory effect on T-cell proliferation compared with MSC from healthy donors.

Antigen-presenting cells transfected with Hsp65 messenger RNA fail to treat experimental tuberculosis

In the last several years, the use of dendritic cells has been studied as a therapeutic strategy against tumors. Dendritic cells can be pulsed with peptides or full-length protein, or they can be transfected with DNA or RNA. However, comparative studies suggest that transfecting dendritic cells with messenger RNA (mRNA) is superior to other antigen-loading techniques in generating immunocompetent dendritic cells. In the present study, we evaluated a new therapeutic strategy to fight tuberculosis using dendritic cells and macrophages transfected with Hsp65 mRNA. First, we demonstrated that antigen-presenting cells transfected with Hsp65 mRNA exhibit a higher level of expression of co-stimulatory molecules, suggesting that Hsp65 mRNA has immunostimulatory properties. We also demonstrated that spleen cells obtained from animals immunized with mock and Hsp65 mRNA-transfected dendritic cells were able to generate a mixed Th1/Th2 response with production not only of IFN-γ but also of IL-5 and IL-10. In contrast, cells recovered from mice immunized with Hsp65 mRNA-transfected macrophages were able to produce only IL-5. When mice were infected with Mycobacterium tuberculosis and treated with antigen-presenting cells transfected with Hsp65 mRNA (therapeutic immunization), we did not detect any decrease in the lung bacterial load or any preservation of the lung parenchyma, indicating the inability of transfected cells to confer curative effects against tuberculosis. In spite of the lack of therapeutic efficacy, this study reports for the first time the use of antigen-presenting cells transfected with mRNA in experimental tuberculosis.

The consensus sequence of FAMLF alternative splice variants is overexpressed in undifferentiated hematopoietic cells

The familial acute myeloid leukemia related factor gene (FAMLF) was previously identified from a familial AML subtractive cDNA library and shown to undergo alternative splicing. This study used real-time quantitative PCR to investigate the expression of the FAMLF alternative-splicing transcript consensus sequence (FAMLF-CS) in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) from 119 patients with de novo acute leukemia (AL) and 104 healthy controls, as well as in CD34+cells from 12 AL patients and 10 healthy donors. A 429-bp fragment from a novel splicing variant of FAMLF was obtained, and a 363-bp consensus sequence was targeted to quantify total FAMLF expression. Kruskal-Wallis, Nemenyi, Spearman's correlation, and Mann-Whitney U-tests were used to analyze the data. FAMLF-CS expression in PBMCs from AL patients and CD34+ cells from AL patients and controls was significantly higher than in control PBMCs (P<0.0001). Moreover,FAMLF-CS expression in PBMCs from the AML group was positively correlated with red blood cell count (rs=0.317, P=0.006), hemoglobin levels (rs=0.210, P=0.049), and percentage of peripheral blood blasts (rs=0.256, P=0.027), but inversely correlated with hemoglobin levels in the control group (rs=–0.391, P<0.0001). AML patients with high CD34+ expression showed significantly higherFAMLF-CS expression than those with low CD34+ expression (P=0.041). Our results showed thatFAMLF is highly expressed in both normal and malignant immature hematopoietic cells, but that expression is lower in normal mature PBMCs.

Association entre les dérégulations des cellules dendritiques et les altérations des lymphocytes B présentes chez les patients infectés par le VIH

La dérégulation du compartiment B est une conséquence importante de l’infection par le virus de l’immunodéficience humaine (VIH), qui peut mener à des manifestations autoimmunes et ultimement à des lymphomes B. Parmi les premières anomalies détectées, on dénote l’activation polyclonale, reflétée par la présence d’hyperglobulinémie (hyper-Ig) et des titres élevés d’autoanticorps chez les patients. On observe également une altération des dynamiques des populations, notamment une expansion de la population des cellules matures activées. De plus, les patients évoluent vers l’incapacité de générer une réponse humorale efficace, et sont sujets à une perte de la mémoire immunologique en phase chronique, caractérisée par une diminution de la population des cellules mémoires et par l’épuisement cellulaire. Toutefois, on connaît très peu les mécanismes impliqués dans de telles altérations. Les cellules dendritiques (DC) sont parmi les premières populations cellulaires à rencontrer et à propager le VIH lors d’une infection, et s’en trouvent affectées directement et indirectement, par le virus et ses composantes. On retrouve en effet une diminution des fréquences de DC dans le sang, les muqueuses et les organes lymphoïdes de patients infectés par le VIH, ainsi qu’un blocage au niveau de la maturation cellulaire. Toutefois, un débat perdure quant à l’apparition de ces altérations durant la phase aigüe de l’infection, et à la restauration des fréquences et des fonctions des DC chez les patients sous traitement. Cette controverse est due à la rareté des études longitudinales incluant des suivis qui s’échelonnent de la phase aigüe à la phase chronique de l’infection. Les DC jouent un rôle important dans le développement, la survie et l’activation des lymphocytes B, de façon T-dépendante et T-indépendante, notamment via des facteurs de croissance tel que BLyS (B lymphocyte stimulator). Par conséquent, nous formulons l’hypothèse que dans le cadre d’une infection VIH, les altérations observées au niveau des cellules B sont modulées par les DC. L’objectif majeur de cette étude est donc d’évaluer l’implication potentielle des DC dans les altérations des cellules B au cours de l’infection par le VIH. Pour ce faire, nous avons d’abord caractérisé de façon longitudinale le statut des populations de DC du sang périphérique de patients infectés au VIH et présentant différents types de progression de la maladie. Cela nous a permis d’évaluer la présence d’une corrélation entre les dynamiques de DC et le type de progression. Par la suite, nous avons évalué la capacité des DC à exprimer BLyS, puis mesuré sa concentration ainsi que celles d’autres facteurs de croissance des cellules B dans le plasma des patients. Enfin, nous avons caractérisé le statut des lymphocytes B, en fonction du stade de l’infection et du taux de progression clinique des patients. Cette étude démontre une diminution de la fréquence des populations de DC myéloïdes (mDC) dans le sang de patients infectés par le VIH sujets à une progression clinique. Cette diminution est observée dès le stade aigu de l’infection et au-delà du traitement antirétroviral (ART). Des concentrations élevées de MCP-1 (monocyte chemotactic protein), MIP (macrophage inflammatory protein) -3α et MIP-3β suggèrent la possibilité d’un drainage vers des sites périphériques. Nous observons également des niveaux supérieurs à la normale de précurseurs CD11c+CD14+CD16- en phase chronique, possiblement liés à une tendence de régénération des DC. Les patients en phase chronique présentent de hautes concentrations plasmatiques de BLyS, reflétée par un haut taux d’expression de cette cytokine par les mDC et leurs précurseurs. Parallèlement, nous observons une expansion des cellules B matures activées ainsi que des taux élevés d’IgG et IgA dans le sang de ces patients. De plus, nous constatons l’expansion d’une population de cellules B qui présente à la fois des caractéristiques de cellules B immatures transitionnelles (TI, transitional immature), et de cellules B recirculantes activées de la zone marginale (MZ, marginal zone), considérées ici comme des «précurseurs/activées de la MZ». Cette étude démontre aussi, chez les progresseurs lents, une meilleure préservation du compartiment des DC du sang périphérique, accompagnée d’une augmentation de précurseurs des DC de phénotype CD11c+CD14+CD16+, ainsi que des concentrations plasmatiques et niveaux d’expression normaux de BLyS. Conséquemment, nous n’avons pas observé d’augmentation des cellules B matures activées et des cellules B précurseurs/activées de la MZ. Toutefois, la fréquence des cellules B matures de la MZ est diminuée, reflétant possiblement leur recrutement vers des sites périphériques et leur contribution à un mécanisme actif de contrôle de la progression de la maladie. L’ensemble de ce travail suggère que dans le cadre d’une infection au VIH, les altérations observées au niveau des DC modulent les anomalies des cellules B. Par conséquent, le maintien de l’équilibre des fonctions DC, notamment les fonctions noninflammatoires, pourrait avoir un impact important dans la prévention de la progression de maladies associées aux altérations du compartiment des cellules B.

Enforcing dendritic cell vaccines by manipulating the MHC II antigen presentation pathway

Les vaccins à base de cellules dendritiques (DCs) constituent une avenue très populaire en immunothérapie du cancer. Alors que ces cellules peuvent présenter des peptides exogènes ajoutés au milieu, l’efficacité de chargement de ces peptides au le complexe majeur d'histocompatibilité (CMH) de classe II est limitée. En effet, la majorité des molécules du CMH II à la surface des DCs sont très stable et l’échange de peptide spontané est minime. Confinée aux vésicules endosomales, HLA-DM (DM) retire les peptides des molécules du CMH II en plus de leur accorder une conformation réceptive au chargement de peptides. Il est possible, cependant, de muter le signal de rétention de DM de façon à ce que la protéine s’accumule en surface. Nous avons émis l’hypothèse que ce mutant de DM (DMY) sera aussi fonctionnel à la surface que dans la voie endosomale et qu’il favorisera le chargement de peptides exogènes aux DCs. Nous avons utilisé un vecteur adénoviral pour exprimer DMY dans des DCs et avons montrer que la molécule augmente le chargement de peptides. L’augmentation du chargement peptidique par DMY est autant qualitatif que quantitatif. DMY améliore la réponse T auxiliaire (Th) du coté Th1, ce qui favorise l’immunité anti-cancer. Du côté qualitatif, le chargement de peptides résulte en des complexes peptide-CMHII (pCMH) d’une conformation supérieure (conformère). Ce conformère (Type A) est le préféré pour la vaccination et DMY édite avec succès les complexes pCMH à la surface en éliminant ceux de type B, lesquels sont indésirables. La fonction de DM est régulée par HLA-DO (DO). Ce dernier inhibe l’habilité de DM à échanger le peptide CLIP (peptide dérivée de la chaîne invariante) en fonction du pH, donc dans les endosomes tardifs. Mes résultats indiquent que la surexpression de DO influence la présentation des superantigènes (SAgs) dépendants de la nature du peptide. Il est probable que DO améliore indirectement la liaison de ces SAgs au pCMH dû à l’accumulation de complexe CLIP-CMH, d’autant plus qu’il neutralise la polarisation Th2 normalement observée par CLIP. Ensemble, ces résultats indiquent que DMY est un outil intéressant pour renforcer le chargement de peptides exogènes sur les DCs et ainsi générer des vaccins efficaces. Un effet inattendu de DO sur la présentation de certains SAgs a aussi été observé. Davantage de recherche est nécessaire afin de résoudre comment DMY et DO influence la polarisation des lymphocytes T auxiliaires. Cela conduira à une meilleure compréhension de la présentation antigénique et de son étroite collaboration avec le système immunitaire.

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.

The anti-inflammatory properties of intravenous immunoglobulin in a murine model of allergic airway disease ; effects on the development of regulatory T-cells

Les immunoglobulines intraveineuses (IVIg) constituent une préparation polyclonale d’IgG isolée et regroupée à partir du plasma sanguin de multiples donneurs. Initialement utilisé comme traitement de remplacement chez les patients souffrant d’immunodéficience primaire ou secondaire, les IVIg sont maintenant largement utilisées dans le traitement de plusieurs conditions auto-immunes, allergiques ou inflammatoires à une dose élevée, dite immunomodulatrice. Différents mécanismes d’action ont été postulés au fil des années pour expliquer l’effet thérapeutique des IVIg dans les maladies auto-immunes et inflammatoires. Entre autre, un nombre grandissant de données issues de modèles expérimentaux chez l’animal et l’humain suggère que les IVIg induisent l’expansion et augmentent l’action suppressive des cellules T régulatrices (Tregs), par un mécanisme qui demeure encore inconnu. Également, les patients atteints de maladies auto-immunes ou inflammatoires présentent souvent un nombre abaissé de Tregs par rapport aux individus sains. Ainsi, une meilleure compréhension des mécanismes par lesquels les IVIg modulent les cellules T régulatrices est requise afin de permettre un usage plus rationnel de ce produit sanguin en tant qu’alternative thérapeutique dans le traitement des maladies auto-immunes et inflammatoires. Par le biais d’un modèle expérimental d’allergie respiratoire induite par un allergène, nous avons démontré que les IVIg diminuaient significativement l’inflammation au niveau des voies aériennes ce, en association avec une différenciation des Tregs à partir des cellules T non régulatrices du tissu pulmonaire. Nous avons également démontré qu’au sein de notre modèle expérimental, l’effet anti-inflammatoire des IVIg était dépendant des cellules dendritiques CD11c+ (CDs) pulmonaires, puisque cet effet pouvait être complètement reproduit par le transfert adoptif de CDs provenant de souris préalablement traitées par les IVIg. À cet effet, il est déjà établi que les IVIg peuvent moduler l’activation et les propriétés des CDs pour favoriser la tolérance immunitaire et que ces cellules seraient cruciales pour l’induction périphérique des Tregs. C’est pourquoi, nous avons cherché à mieux comprendre comment les IVIg exercent leur effet sur ces cellules. Pour la première fois, nous avons démontré que la fraction d’IgG riche en acide sialique (SA-IVIg) (constituant 2-5% de l’ensemble des IgG des donneurs) interagit avec un récepteur dendritique inhibiteur de type lectine C (DCIR) et active une cascade de signalement intracellulaire initiée par la phosphorylation du motif ITIM qui est responsable des changements observés en faveur de la tolérance immunitaire auprès des cellules dendritiques et des Tregs. L’activité anti-inflammatoire de la composante SA-IVIg a déjà été décrite dans des études antérieures, mais encore une fois le mécanisme par lequel ce traitement modifie la fonction des CDs n’a pas été établi. Nous avons finalement démontré que le récepteur DCIR facilite l’internalisation des molécules d’IgG liées au récepteur et que cette étape est cruciale pour permettre l’induction périphérique des Tregs. En tant que produit sanguin, les IVIg constitue un traitement précieux qui existe en quantité limitée. La caractérisation des mécanismes d’action des IVIg permettra une meilleure utilisation de ce traitement dans un vaste éventail de pathologies auto-immunes et inflammatoires.

L'impact des cellules dendritiques dans la dérégulation des cellules B dans un contexte d'infection au virus d'immunodéficience humaine

Les cellules dendritiques (DC) sont parmi les premières cellules à rencontrer le virus d’immunodéficience humaine (VIH) au niveau des muqueuses. De plus, le fait que les DC sont, de manière directe ou indirecte par le virus et ses composantes, altérées tant par leur nombre, leur phénotype et leur fonction suggère leur implication dans les dérégulations des cellules B. Selon cette hypothèse, des études longitudinales impliquant des individus infectés au VIH-1 présentant différents profils de progression clinique menées dans notre laboratoire ont démontré que les altérations des cellules B sont concomitantes à une augmentation de l’expression de BLyS/BAFF dans le sang ainsi que par les DC myéloïdes (mDC) sanguines. De plus, lors de travaux antérieurs utilisant le modèle murin VIH-transgénique, les altérations des cellules B ont démontré une implication des DC et d’un excès de BLyS/BAFF, et ce, dépendamment du facteur négatif du VIH (Nef). Dans cette optique, nous investiguons dans cette présente étude l’implication de Nef dans la modulation du phénotype des DC ainsi que dans les dérégulations des cellules B. Chez tous les patients virémiques infectés au VIH-1, nous avons détecté la présence de Nef dans le plasma ainsi qu’au niveau des mDC et de leurs précurseurs d’origine monocytaire, tout au long du suivi de la progression clinique et au-delà de la thérapie antirétrovirale (ART). La surexpression de BLyS/BAFF est associée à la présence de Nef au niveau des mDC et de leur précurseur.. Des essais in vitro ont permis de démontrer l’induction d’un phénotype proinflammatoire par des mDC dérivés de monocytes lorsqu’en présence de Nef soluble, via l’augmentation de l’expression de BLyS/BAFF et de TNF-α, et où cet effet est bloqué par l’ajout de l’acide rétinoïque. Nos résultats suggèrent donc que Nef est impliquée dans le déclenchement et la persistance des dérégulations des cellules B retrouvées chez les individus infectés au VIH-1. Basé sur nos observations, une thérapie adjointe impliquant le blocage de BLyS/BAFF et/ou Nef pourrait contribuer au contrôle de l’inflammation et des altérations des cellules B. De plus, la quantification de Nef post-ART pourrait s’avérer utile dans l’évaluation du statut des réservoirs. Précédemment, nous avons démontré que les dérégulations des cellules B sanguines de ces mêmes individus présentant un profil de progression rapide et classique sont accompagnées par l’augmentation de la fréquence d’une population partageant des caractéristiques des cellules B transitionnelles immatures (TI) et des cellules B de la zone marginale (ZM), que nous avons nommé les cellules B précurseur de la ZM. Toutefois, cette population est préservée chez les contrôleurs élites, chez qui nous avons trouvé une diminution significative de la fréquence des cellules B de la ZM présentant des marqueurs phénotypiques plus matures. Récemment, ces cellules ont été associées à un potentiel de fonction régulatrice (Breg), motivant ainsi notre poursuite, dans cette étude, de la caractérisation de ces cellules B. Comme pour les individus non infectés au VIH-1, nous avons démontré que les cellules B matures de la ZM contrôlent leur capacité de production d’IL-10 chez les contrôleurs élites, contrairement à une augmentation chez les progresseurs rapides et classiques. Aussi, les cellules B précurseur de la ZM des contrôleurs élites fournissent une expression importante de LT-α lorsque comparés aux individus non infectés au VIH-1, alors que cet apport de LT-α est attribué aux cellules B TI chez les progresseurs. Le contrôle de la progression clinique semble associé à un ratio en faveur de LT-α vs IL-10 au niveau des cellules B précurseur de la ZM. Nos résultats suggèrent qu’un maintien de l’intégrité du potentiel régulateur ainsi qu’une expression augmentée de LT-α par les cellules B de première ligne, telles les populations de la ZM, sont impliqués dans le contrôle de la progression clinique du VIH-1, possiblement par leur contribution à la modulation et l’homéostasie immunitaire. De telles populations doivent être considérées lors de l’élaboration de vaccins, ces derniers cherchant à générer une réponse protectrice de première ligne et adaptative.

Probiotic modulation of dendritic cell function is influenced by ageing

Dendritic cells (DCs) are critical for the generation of T-cell responses. DC function may be modulated by probiotics, which confer health benefits in immunocompromised individuals, such as the elderly. This study investigated the effects of four probiotics, Bifidobacterium longum bv. infantis CCUG 52486, B. longum SP 07/3, L. rhamnosus GG (L.GG) and L. casei Shirota (LcS) on DC function in an allogeneic mixed leucocyte reaction (MLR) model, using DCs and T-cells from young and older donors in different combinations. All four probiotics enhanced expression of CD40, CD80 and CCR7 on both young and older DCs, but enhanced cytokine production (TGF-β, TNF-α) by old DCs only. LcS induced IL-12 and IFNγ production by DC to a greater degree than other strains, while Bifidobacterium longum bv. infantis CCUG 52486 favoured IL-10 production. Stimulation of young T cells in an allogeneic MLR with DC was enhanced by probiotic pretreatment of old DCs, which demonstrated greater activation (CD25) than untreated controls. However, pretreatment of young or old DCs with LPS or probiotics failed to enhance the proliferation of T-cells derived from older donors. In conclusion, this study demonstrates that ageing increases the responsiveness of DCs to probiotics, but this is not sufficient to overcome the impact of immunosenescence in the MLR.

Dysregulated circulating dendritic cell function in ulcerative colitis is partially restored by probiotic strain Lactobacillus casei Shirota

BACKGROUND: Dendritic cells regulate immune responses to microbial products and play a key role in ulcerative colitis (UC) pathology. We determined the immunomodulatory effects of probiotic strain Lactobacillus casei Shirota (LcS) on human DC from healthy controls and active UC patients. METHODS: Human blood DC from healthy controls (control-DC) and UC patients (UC-DC) were conditioned with heat-killed LcS and used to stimulate allogeneic T cells in a 5-day mixed leucocyte reaction. RESULTS: UC-DC displayed a reduced stimulatory capacity for T cells (P < 0.05) and enhanced expression of skin-homing markers CLA and CCR4 on stimulated T cells (P < 0.05) that were negative for gut-homing marker β7. LcS treatment restored the stimulatory capacity of UC-DC, reflecting that of control-DC. LcS treatment conditioned control-DC to induce CLA on T cells in conjunction with β7, generating a multihoming profile, but had no effects on UC-DC. Finally, LcS treatment enhanced DC ability to induce TGFβ production by T cells in controls but not UC patients. CONCLUSIONS: We demonstrate a systemic, dysregulated DC function in UC that may account for the propensity of UC patients to develop cutaneous manifestations. LcS has multifunctional immunoregulatory activities depending on the inflammatory state; therapeutic effects reported in UC may be due to promotion of homeostasis.

Microbial Recognition Via Toll-Like Receptor-Dependent and -Independent Pathways Determines the Cytokine Response of Murine Dendritic Cell Subsets to CD40 Triggering

Dendritic cells (DC) can produce Th-polarizing cytokines and direct the class of the adaptive immune response. Microbial stimuli, cytokines, chemokines, and T cell-derived signals all have been shown to trigger cytokine synthesis by DC, but it remains unclear whether these signals are functionally equivalent and whether they determine the nature of the cytokine produced or simply initiate a preprogrammed pattern of cytokine production, which may be DC subtype specific. Here, we demonstrate that microbial and T cell-derived stimuli can synergize to induce production of high levels of IL-12 p70 or IL-10 by individual murine DC subsets but that the choice of cytokine is dictated by the microbial pattern recognition receptor engaged. We show that bacterial components such as CpG-containing DNA or extracts from Mycobacterium tuberculosis predispose CD8alpha(+) and CD8alpha(-)CD4(-) DC to make IL-12 p70. In contrast, exposure of CD8alpha(+), CD4(+) and CD8alpha(-)CD4(-) DC to heat-killed yeasts leads to production of IL-10. In both cases, secretion of high levels of cytokine requires a second signal from T cells, which can be replaced by CD40 ligand. Consistent with their differential effects on cytokine production, extracts from M. tuberculosis promote IL-12 production primarily via Toll-like receptor 2 and an MyD88-dependent pathway, whereas heat-killed yeasts activate DC via a Toll-like receptor 2-, MyD88-, and Toll/IL-1R domain containing protein-independent pathway. These results show that T cell feedback amplifies innate signals for cytokine production by DC and suggest that pattern recognition rather than ontogeny determines the production of cytokines by individual DC subsets.

Relationships Among Murine CD11chigh Dendritic Cell Subsets as Revealed by Baseline Gene Expression Patterns

The functional relationships and properties of different subtypes of dendritic cells (DC) remain largely undefined. To better characterize these cells, we used global gene analysis to determine gene expression patterns among murine CD11c(high) DC subsets. CD4(+), CD8alpha(+), and CD8alpha(-) CD4(-) (double negative (DN)) DC were purified from spleens of normal C57/BL6 mice and analyzed using Affymetrix microarrays. The CD4(+) and CD8alpha(+) DC subsets showed distinct basal expression profiles differing by >200 individual genes. These included known DC subset markers as well as previously unrecognized, differentially expressed CD Ags such as CD1d, CD5, CD22, and CD72. Flow cytometric analysis confirmed differential expression in nine of nine cases, thereby validating the microarray analysis. Interestingly, the microarray expression profiles for DN cells strongly resembled those of CD4(+) DC, differing from them by <25 genes. This suggests that CD4(+) and DN DC are closely related phylogenetically, whereas CD8alpha(+) DC represent a more distant lineage, supporting the historical distinction between CD8alpha(+) and CD8alpha(-) DC. However, staining patterns revealed that in contrast to CD4(+) DC, the DN subset is heterogeneous and comprises at least two subpopulations. Gene Ontology and literature mining analyses of genes expressed differentially among DC subsets indicated strong associations with immune response parameters as well as cell differentiation and signaling. Such associations offer clues to possible unique functions of the CD11c(high) DC subsets that to date have been difficult to define as rigid distinctions.

Cramoll 1,4 lectin increases ROS production, calcium levels, and cytokine expression in treated spleen cells of rats

This study reports the in vivo stimulatory effects of Cramoll 1,4 on rat spleen lymphocytes as evidenced by an increase in intracellular reactive oxygen species (ROS) production, Ca(2+) levels, and interleukin (IL)-1 beta expression. Cramoll 1,4 extracted from seeds of the Leguminosae Cratylia mollis Mart., is a lectin with antitumor and lymphocyte mitogenic activities. Animals (Nine-week-old male albino Wistar rats, Rattus norvegicus) were treated with intraperitoneal injection of Cramoll 1,4 (235 mu g ml(-1) single dose) and, 7 days later, spleen lymphocytes were isolated and analyzed for intracellular ROS, cytosolic Ca(2+), and IL-6, IL-10, and IL-1 mRNAs. Cell viability was investigated by annexin V-FITC and 7-amino-actinomycin D staining. The data showed that in lymphocytes activated by Cramoll 1,4 the increase in cytosolic and mitochondrial ROS was related to higher cytosolic Ca(2+) levels. Apoptosis and necrosis were not detected in statistically significant values and thus the lectin effector activities did not induce lymphocyte death. In vivo Cramoll 1,4 treatment led to a significant increase in IL-1 beta but IL-6 and -10 levels did not change. Cramoll 1,4 had modulator activities on spleen lymphocytes and stimulated the Th2 response.

Toll-Like Receptor 4 Signaling Leads to Severe Fungal Infection Associated with Enhanced Proinflammatory Immunity and Impaired Expansion of Regulatory T Cells

Toll-like receptors (TLRs) present in innate immune cells recognize pathogen molecular patterns and influence immunity to control the host-parasite interaction. The objective of this study was to characterize the involvement of TLR4 in the innate and adaptive immunity to Paracoccidioides brasiliensis, the most important primary fungal pathogen of Latin America. We compared the responses of C3H/HeJ mice, which are naturally defective in TLR4 signaling, with those of C3H/HePas mice, which express functional receptors, after in vitro and in vivo infection with P. brasiliensis. Unexpectedly, we verified that TLR4-defective macrophages infected in vitro with P. brasiliensis presented decreased fungal loads associated with impaired synthesis of nitric oxide, interleukin-12 (IL-12), and macrophage chemotactic protein 1 (MCP-1). After intratracheal infection with 1 million yeasts, TLR4-defective mice developed reduced fungal burdens and decreased levels of pulmonary nitric oxide, proinflammatory cytokines, and antibodies. TLR4-competent mice produced elevated levels of IL-12 and tumor necrosis factor alpha (TNF-alpha), besides cytokines of the Th17 pattern, indicating a proinflammatory role for TLR4 signaling. The more severe infection of TLR4-normal mice resulted in increased influx of activated macrophages and T cells to the lungs and progressive control of fungal burdens but impaired expansion of regulatory T cells (Treg cells). In contrast, TLR4-defective mice were not able to clear their diminished fungal burdens totally, a defect associated with deficient activation of T-cell immunity and enhanced development of Treg cells. These divergent patterns of immunity, however, resulted in equivalent mortality rates, indicating that control of elevated fungal growth mediated by vigorous inflammatory reactions is as deleterious to the hosts as low fungal loads inefficiently controlled by limited inflammatory reactions.