Generation of reconstituted human plasma-derived secretory-like IgA and IgM and their protective effect on intestinal epithelium

Les muqueuses sont les membranes tapissant les cavités du corps, tel que le tube digestif, et sont en contact direct avec l'environnement extérieur. Ces surfaces subissent de nombreuses agressions pouvant être provoquées par des agents pathogènes (bactéries, toxines ou virus). Cela étant, les muqueuses sont munies de divers mécanismes de protection dont notamment deux protéines-clés permettant de neutraliser les agents pathogènes : les anticorps ou immunoglobulines sécrétoires A (SIgA) et M (SIgM). Ces anticorps sont, d'une part, fabriqués au niveau de la muqueuse sous forme d'IgA et IgM. Lorsqu'ils sont sécrétés dans l'intestin, ils se lient à une protéine appelée pièce sécrétoire et deviennent ainsi SIgA et SïgM. La présence de la pièce sécrétoire est essentielle pour que les anticorps puissent fonctionner au niveau de la muqueuse. D'autre part, ces anticorps sont également fabriqués dans d'autres parties du corps en général et se retrouvent dans le sang sous forme d'IgA et IgM Chez l'homme, des thérapies basées sur l'injection d'anticorps donnent de bons résultats depuis de nombreuses années notamment dans le traitement des infections. Bien qu'un certain nombre d'études ont montré le rôle protecteur des anticorps de type IgA et IgM, ceux-ci ne sont que rarement utilisés dans les thérapies actuelles. La principale raison de cette faible utilisation réside dans la production ou la purification des IgA/IgM ou SIgA/SIgM (la forme active au niveau des muqueuses) qui est difficile à réaliser à large échelle. Ainsi, le but de la thèse était (1) d'étudier la possibilité d'employer des IgA et des IgM provenant du sang humain pour générer des SIgA et SIgM et (2) de voir si ces anticorps reconstitués pouvaient neutraliser certains agents pathogènes au niveau des muqueuses. Tout d'abord, une analyse biochimique des IgA et des IgM issues du sang a été effectuée. Nous avons observé que ces anticorps avaient des caractéristiques similaires aux anticorps naturellement présents au niveau des muqueuses. De plus, nous avons confirmé que ces anticorps pouvaient être associés à une pièce sécrétoire produite en laboratoire pour ainsi donner des SIgA et SIgM reconstituées. Ensuite, la fonctionnalité des anticorps reconstitués a été testée grâce à un modèle de couche unique de cellules intestinales différenciées (monocouches) en laboratoire imitant la paroi de l'intestin. Ces monocouches ont été infectées par une bactérie pathogène, Shigella flexneri, responsable de la shigellose, une maladie qui provoque des diarrhées sanglantes chez l'homme. L'infection des monocouches par les bactéries seules ou combinées aux SIgA et SIgM reconstituées a été analysée. Nous avons observé que les dommages des cellules étaient moins importants lorsque les SIgA étaient présentes. Il apparaît que les SIgA neutralisent les bactéries en se fixant dessus, ce qui provoque leur agrégation, et diminuent l'inflammation des cellules. La protection s'est montrée encore plus efficace avec les SIgM. De plus, nous avons vu que les SIgA et SIgM pouvaient diminuer la sécrétion de facteurs nocifs produits par les bactéries. Utilisant le même modèle des monocouches, la fonctionnalité des IgA issues du sang humain a aussi été testée contre une toxine sécrétée par une bactérie appelée Clostridium diffìcile. Cette bactérie peut être présente naturellement dans l'intestin de personnes saines, cependant elle peut devenir pathogène dans certaines conditions et être à l'origine de diarrhées et d'inflammations de l'intestin via la sécrétion de toxines. Des préparations d'anticorps contenant une certaine proportion de SIgA reconstituées ont amené à une diminution des dommages et de l'inflammation des monocouches causés par la toxine. L'ensemble de ces résultats prometteurs, montrant que des SIgA et SIgM reconstituées peuvent protéger la paroi de l'intestin des infections bactériennes, nous conduisent à approfondir la recherche sur ces anticorps dans des modèles animaux. L'aboutissement de ce type de recherche permettrait de tester, par la suite, l'efficacité sur l'homme de traitements des infections des muqueuses par injection d'anticorps de type SIgA et SIgM reconstituées. Les muqueuses, telle que la muqueuse gastrointestinale, sont des surfaces constamment exposées à l'environnement et leur protection est garantie par une combinaison de barrières mécaniques, physicochimiques et immunologiques. Parmi les divers mécanismes de protection immunologiques, la réponse humorale spécifique joue un rôle prépondérant et est assurée par les immunoglobulines sécrétoires de type A (SIgA) et M (SIgM). Les thérapies basées sur l'administration d'IgG apportent d'importants bénéfices dans le domaine de la santé. Bien que des études sur les animaux aient montré que l'administration par voie muqueuse d'IgA polymérique (plgA) ou SIgA pouvaient protéger des infections, des IgA/SIgA n'ont été utilisées qu'occasionnellement dans les thérapies. De plus, des études précliniques et cliniques ont démontré que l'administration par voie systémique de préparations enrichies en IgM pouvait aussi protéger des infections. Cependant, l'administration par voie muqueuse d'IgM/SIgM purifiées n'a pas été examinée jusqu'à présent. La principale raison est que la purification ou là production des IgA/SIgA et IgM/SIgM est difficile à réaliser à large échelle. Le but de ce travail de thèse était d'examiner la possibilité d'associer des IgA et IgM polyclonals purifiées à partir du plasma humain avec une pièce sécrétoire recombinante humaine afin de générer des SIgA et SIgM reconstituées fonctionnelles. Tout d'abord, une analyse biochimique des IgA et IgM issues du plasma humain a été effectuée par buvardage de western et Chromatographie. Ces molécules avaient des caractéristiques biochimiques similaires à celles des immunoglobulines issues de la muqueuse. L'association entre plgA ou IgM issues du plasma humain et la pièce sécrétoire recombinante humaine a été confirmée, ainsi que la stoechiométrie 1:1 de l'association. Comme dans les conditions physiologiques, cette association permettait de retarder la dégradation des SIgA et SIgM reconstituées exposées à des protéases intestinales. Ensuite, la fonctionnalité et le mode d'action des IgA et IgM issues du plasma humain, ainsi que des SIgA et SIgM reconstituées, ont été explorés grâce à un modèle in vitro de monocouches de cellules intestinales épithéliales polarisées de type Caco-2, qui imite l'épithélium intestinal. Les monocouches ont été infectées par un pathogène entérique, Shigella flexneri, seul ou combiné aux immunoglobulines issues du plasma humain ou aux immunoglobulines sécrétoires reconstituées. Bien que les dommages des monocouches aient été retardés par les plgA et SIgA reconstituées, les IgM et SIgM reconstituées se sont montrées supérieures dans le maintien de l'intégrité des cellules. Une agrégation bactérienne et une diminution de l'inflammation des monocouches ont été observées avec les plgA et SIgA reconstituées. Ces effets étaient augmentés avec les IgM et SIgM reconstituées. De plus, il s'est révélé que les deux types d'immunoglobulines de type sécrétoire reconstituées agissaient directement sur la virulence des bactéries en réduisant leur sécrétion de facteurs de virulence. La fonctionnalité des IgA issues du plasma humain a aussi été testée contre la toxine A de Clostridium difficile grâce au même modèle de monocouches de cellules épithéliales. Nous avons démontré que des préparations enrichies en IgA provenant du plasma humain pouvaient diminuer les dommages et l'inflammation des monocouches induits par la toxine. L'ensemble de ces résultats démontrent que des IgA et IgM de type sécrétoire peuvent être générées à partir d'IgA et IgM issues du plasma humain en les associant à la pièce sécrétoire et que ces molécules protègent l'épithélium intestinal contre des bactéries pathogènes. Ces molécules pourraient dès lors être testées dans des modèles in vivo. Le but final serait de les utiliser chez l'homme à des fins d'immunisation passive dans le traitement de pathologies associées à la muqueuse telles que les infections. - Mucosal surfaces, such as gastrointestinal mucosa, are constantly exposed to the external environment and their protection is ensured by a combination of mechanical, physicochemical and immunological barriers. Among the various immunological defense mechanisms, specific humoral mucosal response plays a crucial role and is mediated by secretory immunoglobulins A (SIgA) and M (SIgM). Immunoglobulin therapy based on the administration of IgG molecules leads important health benefits. Even though animal studies have shown that mucosal application of polymeric IgA (plgA) or SIgA provided protection against infections, IgA/SIgA have been only used occasionally for therapeutic application. Moreover, preclinical and clinical studies have demonstrated that systemic administration of IgM-enriched preparations could also afford protection against infections. Nevertheless, mucosal application of purified IgM/SIgM has not been examined. The main reason is that the purification or production of IgA/SIgA and IgM/SIgM at large scale is difficult to achieve. The aim of this PhD project was to examine the possibility to associate polyclonal human plasma-derived IgA and IgM with recombinant human secretory component (SC) to generate functional secretoiy-like IgA and IgM. First, biochemical analysis of human plasma IgA and IgM was performed by western blotting and chromatography. These molecules exhibited the same biochemical features as mucosa-derived antibodies (Abs). The association between human plasma plgA or IgM and recombinant human SC was confirmed, as well as the 1:1 stoichiometry of association. Similarly to physiological conditions, this association delayed the degradation of secretory-like IgA or IgM by intestinal proteases. Secondly, the function activity and the mode of action of human plasma IgA and IgM, as well as secretory-like IgA and IgM were explored using an in vitro model of polarized intestinal epithelial Caco-2 cell monolayers mimicking intestinal epithelium. Cell monolayers were infected with an enteropathogen, Shigella flexneri, alone or in combination to plasma Abs or secretory-like Abs. Even though plasma plgA and secretoiy-like IgA resulted in a delay of bacteria-induced damages of cell monolayers, plasma IgM and secretory-like IgM were shown to be superior in maintenance of cell integrity. Polymeric IgA and secretory-like IgA induced bacterial aggregation and decreased cell monolayer inflammation, effects further amplified with IgM and secretory-like IgM. In addition, both secretory-like Abs directly impacted on bacterial virulence leading to a reduction in secretion of virulence factors by bacteria. The functionality of human plasma IgA was also tested against Clostridium difficile toxin A using Caco-2 cell monolayers. Human plasma IgA- enriched preparations led to a diminution of cell monolayer damages and a decrease of cellular inflammation induced by the toxin. The sum of these results demonstrates that secretory-like IgA and IgM can be generated from purified human plasma IgA and IgM associated to SC and that these molecules are functional to protect intestinal epithelium from bacterial infections. These molecules could be now tested using in vivo models. The final goal would be to use them by passive immunization in the treatment of mucosa-associated pathologies like infections in humans.

Generation of Simulated Daily Precipitation and Air and Soil Temperatures, January 2000

This paper describes a maximum likelihood method using historical weather data to estimate a parametric model of daily precipitation and maximum and minimum air temperatures. Parameter estimates are reported for Brookings, SD, and Boone, IA, to illustrate the procedure. The use of this parametric model to generate stochastic time series of daily weather is then summarized. A soil temperature model is described that determines daily average, maximum, and minimum soil temperatures based on air temperatures and precipitation, following a lagged process due to soil heat storage and other factors.

Generation and characterization of function-blocking anti-ectodysplasin A (EDA) monoclonal antibodies that induce ectodermal dysplasia.

Development of ectodermal appendages, such as hair, teeth, sweat glands, sebaceous glands, and mammary glands, requires the action of the TNF family ligand ectodysplasin A (EDA). Mutations of the X-linked EDA gene cause reduction or absence of many ectodermal appendages and have been identified as a cause of ectodermal dysplasia in humans, mice, dogs, and cattle. We have generated blocking antibodies, raised in Eda-deficient mice, against the conserved, receptor-binding domain of EDA. These antibodies recognize epitopes overlapping the receptor-binding site and prevent EDA from binding and activating EDAR at close to stoichiometric ratios in in vitro binding and activity assays. The antibodies block EDA1 and EDA2 of both mammalian and avian origin and, in vivo, suppress the ability of recombinant Fc-EDA1 to rescue ectodermal dysplasia in Eda-deficient Tabby mice. Moreover, administration of EDA blocking antibodies to pregnant wild type mice induced in developing wild type fetuses a marked and permanent ectodermal dysplasia. These function-blocking anti-EDA antibodies with wide cross-species reactivity will enable study of the developmental and postdevelopmental roles of EDA in a variety of organisms and open the route to therapeutic intervention in conditions in which EDA may be implicated.

MVD Quarterly Report on Building Project, 2nd Quarter, FY06

A quarterly report from the Iowa Department of Transportation regarding building project status.

Women of the beat generation : la traducción de una obra poética coral

Comentario a la traducción por encargo del libro WOTBG, centrado en las muestras de obra poética de las distintas autoras y la necesidad de conservar sus similitudes y sus diferéncias.

Controlled dynamic generation of standard 1,6-hexamethylene diisocyanate aerosols

A procedure for the dynamic generation of 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI) aerosol atmospheres of 70 micrograms m-3 (0.01 ppm) to 1.75 mg m-3 (0.25 ppm), based on the precise control of the evaporation of pure liquid HDI and subsequent dilution with air, was developed. The apparatus consisted of a home-made glass nebulizer coupled with a separation stage to exclude non-respirable droplets (greater than 10 microns). The aerosol concentrations were achieved by passing air through the nebulizer at 1.5-4.5 l. min-1 to generate dynamically 0.01-0.25 ppm of diisocyanate in an experimental chamber of 8.55 m3. The distribution of the liquid aerosol was established with an optical counter and the diisocyanate concentration was determined from samples collected in impingers by a high-pressure liquid chromatographic method. The atmospheres generated were suitable for the evaluation both of sampling procedures full scale, and of analytical methods: at 140 micrograms m-3 (0.02 ppm) they remained stable for 15-min provocation tests in clinical asthma, as verified by breath-zone sampling of exposed patients.

An Analysis of the Link between Ethanol, Energy, and Crop Markets, November 2006

This study analyzes the impact of price shocks in three input and output markets critical to ethanol: gasoline, corn, and sugar. We investigate the impact of these shocks on ethanol and related agricultural markets in the United States and Brazil. We find that the composition of a country’s vehicle fleet determines the direction of the response of ethanol consumption to changes in the gasoline price. We also find that a change in feedstock costs affects the profitability of ethanol producers and the domestic ethanol price. In Brazil, where two commodities compete for sugarcane, changes in the sugar market affect the competing ethanol market.

The Long-Run Impact of Corn-Based Ethanol on the Grain, Oilseed, and Livestock Sectors: A Preliminary Assessment, November 2006

The ongoing growth of corn-based ethanol production raises some fundamental questions about what impact continued growth will have on U.S. and world agriculture. Estimates of the long-run potential for ethanol production can be made by calculating the corn price at which the incentive to expand ethanol production disappears. Under current ethanol tax policy, if the prices of crude oil, natural gas, and distillers grains stay at current levels, then the break-even corn price is $4.05 per bushel. A multi-commodity, multi country system of integrated commodity models is used to estimate the impacts if we ever get to $4.05 corn. At this price, corn-based ethanol production would reach 31.5 billion gallons per year, or about 20% of projected U.S. fuel consumption in 2015. Supporting this level of production would require 95.6 million acres of corn to be planted. Total corn production would be approximately 15.6 billion bushels, compared to 11.0 billion bushels today. Most of the additional corn acres come from reduced soybean acreage. Wheat markets would adjust to fulfill increased demand for feed wheat. Corn exports and production of pork and poultry would all be reduced in response to higher corn prices and increased utilization of corn by ethanol plants. These results should not be viewed as a prediction of what will eventually materialize. Rather, they indicate a logical end point to the current incentives to invest in corn-based ethanol plants.

Violence against adolescents: an analysis based on the categories gender and generation

Exploratory and descriptive study based on quantitative and qualitative methods that analyze the phenomenon of violence against adolescents based on gender and generational categories. The data source was reports of violence from the Curitiba Protection Network from 2010 to 2012 and semi-structured interviews with 16 sheltered adolescents. Quantitative data were analyzed using SPSS software version 20.0 and the qualitative data were subjected to content analysis. The adolescents were victims of violence in the household and outside of the family environment, as victims or viewers of violence. The violence was experienced at home, mostly toward girls, with marked overtones of gender violence. More than indicating the magnitude of the issue, this study can give information to help qualify the assistance given to victimized people and address how to face this issue.

Enhanced generation of specific tumor-reactive CTL in vitro by selected Melan-A/MART-1 immunodominant peptide analogues.

The Melan-A/MART-1 gene, which is expressed by normal melanocytes as well as by most fresh melanoma samples and melanoma cell lines, codes for Ags recognized by tumor-reactive CTL. HLA-A*0201-restricted Melan-A-specific CTL recognize primarily the Melan-A(27-35) (AAGIGILTV) and the Melan-A(26-35) (EAAGIGILTV) peptides. The sequences of these two peptides are not necessarily optimal as far as binding to HLA-A*0201 is concerned, since both lack one of the dominant anchor amino acid residues (leucine or methionine) at position 2. In this study we introduced single amino acid substitutions in either one of the two natural peptide sequences with the aim of improving peptide binding to HLA-A*0201 and/or recognition by specific CTL. Surprisingly, analogues of the Melan-A(27-35) peptide, which bound more efficiently than the natural nonapeptide to HLA-A*0201, were poorly recognized by tumor-reactive CTL. In contrast, among the Melan-A(26-35) peptide analogues tested, the peptide ELAGIGILTV was not only able to display stable binding to HLA-A2.1 but was also recognized more efficiently than the natural peptide by two short-term cultured tumor-infiltrated lymph node cell cultures as well as by five of five tumor-reactive CTL clones. Moreover, in vitro generation of tumor-reactive CTL by stimulation of PBMC from HLA-A*0201 melanoma patients with this particular peptide analogue was much more efficient than that observed with either one of the two natural peptides. These results suggest that the Melan-A(26-35) peptide analogue ELAGIGILTV may be more immunogenic than the natural peptides in HLA-A*0201 melanoma patients and should thus be considered as a candidate for future peptide-based vaccine trials.

Iowa Biodiesel and Ethanol Processing Plants, January 2006

Maps of Iowa's Biodiesel and Ethanol Processing Plants.

Tabela de vida de fertilidade de Lysiphlebus testaceipes (Cresson, 1880) (Hymenoptera, Aphidiidae) em Schizaphis graminum (Rondani, 1852) (Hemipera, Aphididae)

Life table analyses have been developed to understanding the impact of various sources of intrinsic and extrinsic mortalities on the rate of population growth. The understanding of the population increase of the parasitoids related to their hosts is important in biological control programs. This work had as objective to evaluate the survival and fertility of the parasitoid Lysiphlebus testaceipes (Cresson, 1880) on Schizaphis graminum (Rondani, 1852) as a host under fertility life table. The experiment were carried out in a climatic chamber at 25 ± 1ºC, RH 60 ± 10% and 10h photophase. To determine the immature mortality, the development time and the sex ratio of the parasitoid, 12 females of the parasitoid (less than one day old) and 240 nymphs of S. graminum (3 days old) were used. To evaluate the longevity and fertility of L. testaceipes, 15 females (less than one day old) were used. Nymphs of S. graminum (3 days old) were offered for each parasitoid female daily, until the female died, being in the 1st day - 300 nymphs; 2nd day - 250 nymphs; 3rd day - 200 nymphs; 4th day - 150 and in the other days a number of 50 nymphs. L. testaceipes had an immature mortality of 22,2%, and a development time of males and females of 9.0 and 9.1 days, respectively. The females of L. testaceipes laid, in it first life day, 257.8 eggs, and they survived up until seven days. The net reproduction rate (Ro) and the intrinsic rate of increase (r m) were respectively, 301.9 and 0.513. The finite rate of increase (l) was 1.67 females per day, the mean length of a generation (T) was 11.13 days and the time to duplicate the population (TD) was 1.35 weeks. The parasitoid L. testaceipes have a high potential of population growth on S. graminum as a host under the analyzed conditions.