Allergen-specific antibody and cytokine responses, mast cell reactivity and intestinal permeability upon oral challenge of sensitized and tolerized mice.

BACKGROUND: Food allergy has reached an epidemic level in westernized countries and although central mechanisms have been described, the variability associated with genetic diversity underscores the still unresolved complexity of these disorders. OBJECTIVE: To develop models of food allergy and oral tolerance, both strictly induced by the intestinal route, and to compare antigen-specific responses. METHODS: BALB/c mice were mucosally sensitized to ovalbumin (OVA) in the presence of the mucosal adjuvant cholera toxin, or tolerized by intra-gastric administrations of OVA alone. Antibody titres and cytokines were determined by ELISA, and allergic status was determined through several physiologic parameters including decline in temperature, diarrhoea, mast cell degranulation and intestinal permeability. RESULTS: OVA-specific antibodies (IgE, IgGs and IgA in serum and feces) were produced in sensitized mice exclusively. Upon intra-gastric challenge with OVA, sensitized mice developed anaphylactic reactions associated with a decline of temperature, diarrhoea, degranulation of mast cells, which were only moderately recruited in the small intestine, and increased intestinal permeability. Cytokines produced by immune cells from sensitized mice included T-helper type 2 cytokines (IL-5, IL-13), but also IL-10, IFN-gamma and IL-17. In contrast, all markers of allergy were totally absent in tolerized animals, and yet the latter were protected from subsequent sensitization, demonstrating that oral tolerance took place efficiently. CONCLUSION: This work allows for the first time an appropriate comparison between sensitized and tolerized BALB/c mice towards OVA. It highlights important differences from other models of allergy, and thus questions some of the generally accepted notions of allergic reactions, such as the protective role of IFN-gamma, the importance of antigen-specific secretory IgA and the role of mucosal mast cells in intestinal anaphylaxis. In addition, it suggests that IL-17 might be an effector cytokine in food allergy. Finally, it demonstrates that intestinal permeability towards the allergen is increased during challenge.

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.

Allergen-specific antibody and cytokine responses, mast cell reactivity and intestinal permeability upon oral challenge of sensitized and tolerized mice.

BACKGROUND: Food allergy has reached an epidemic level in westernized countries and although central mechanisms have been described, the variability associated with genetic diversity underscores the still unresolved complexity of these disorders. OBJECTIVE: To develop models of food allergy and oral tolerance, both strictly induced by the intestinal route, and to compare antigen-specific responses. METHODS: BALB/c mice were mucosally sensitized to ovalbumin (OVA) in the presence of the mucosal adjuvant cholera toxin, or tolerized by intra-gastric administrations of OVA alone. Antibody titres and cytokines were determined by ELISA, and allergic status was determined through several physiologic parameters including decline in temperature, diarrhoea, mast cell degranulation and intestinal permeability. RESULTS: OVA-specific antibodies (IgE, IgGs and IgA in serum and feces) were produced in sensitized mice exclusively. Upon intra-gastric challenge with OVA, sensitized mice developed anaphylactic reactions associated with a decline of temperature, diarrhoea, degranulation of mast cells, which were only moderately recruited in the small intestine, and increased intestinal permeability. Cytokines produced by immune cells from sensitized mice included T-helper type 2 cytokines (IL-5, IL-13), but also IL-10, IFN-gamma and IL-17. In contrast, all markers of allergy were totally absent in tolerized animals, and yet the latter were protected from subsequent sensitization, demonstrating that oral tolerance took place efficiently. CONCLUSION: This work allows for the first time an appropriate comparison between sensitized and tolerized BALB/c mice towards OVA. It highlights important differences from other models of allergy, and thus questions some of the generally accepted notions of allergic reactions, such as the protective role of IFN-gamma, the importance of antigen-specific secretory IgA and the role of mucosal mast cells in intestinal anaphylaxis. In addition, it suggests that IL-17 might be an effector cytokine in food allergy. Finally, it demonstrates that intestinal permeability towards the allergen is increased during challenge.

Dectin-1 is essential for reverse transcytosis of glycosylated SIgA-antigen complexes by intestinal M cells.

Intestinal microfold (M) cells possess a high transcytosis capacity and are able to transport a broad range of materials including particulate antigens, soluble macromolecules, and pathogens from the intestinal lumen to inductive sites of the mucosal immune system. M cells are also the primary pathway for delivery of secretory IgA (SIgA) to the gut-associated lymphoid tissue. However, although the consequences of SIgA uptake by M cells are now well known and described, the mechanisms whereby SIgA is selectively bound and taken up remain poorly understood. Here we first demonstrate that both the Cα1 region and glycosylation, more particularly sialic acid residues, are involved in M cell-mediated reverse transcytosis. Second, we found that SIgA is taken up by M cells via the Dectin-1 receptor, with the possible involvement of Siglec-5 acting as a co-receptor. Third, we establish that transcytosed SIgA is taken up by mucosal CX3CR1S14; dendritic cells (DCs) via the DC-SIGN receptor. Fourth, we show that mucosal and systemic antibody responses against the HIV p24-SIgA complexes administered orally is strictly dependent on the expression of Dectin-1. Having deciphered the mechanisms leading to specific targeting of SIgA-based Ag complexes paves the way to the use of such a vehicle for mucosal vaccination against various infectious diseases.

Escherichia coli STb toxin induces apoptosis in intestinal epithelial cell lines

La toxine stable à la chaleur de type b (STb) est une des toxines produites par les souches Enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC) impliquée dans le développement de la diarrhée. Une étude antérieure par Goncalves et al. (2009) a démontré que les cellules ayant internalisé la toxine STb démontraient une morphologie qui rappelle l’apoptose. Le changement du potentiel membranaire observé par Goncalves et al. (2009) nous a incité à vérifier la capacité de la toxine STb à induire l’apoptose des cellules HRT-18 et IEC-18 par la voie intrinsèque. Les cellules HRT-18 et IEC-18 ont été traitées avec de la toxine purifiée pour une durée de 24 heures puis ells ont été récoltées et examinées pour des caratéristiques de l’apoptose. L’activation des caspases-9 et -3, mais pas de la caspase-8, a été observée dans les deux lignées cellulaires à l’aide des substrats fluorescents spécifiques pour chaque caspase. L’ADN extrait des cellules HRT-18 et IEC-18 a révélé une fragmentation lorsque migré sur gel d’agarose. La condensation et la fragmentation des noyaux ont été observées en microscopie à fluorescence suite à une coloration de l’ADN au Hoechst 33342. Les indices apoptotiques des cellules HRT-18 et IEC-18 traitées avec des quantités croissantes de STb montrent une dose-réponse pour les deux lignées. L’activation de la caspase-9 est une indication que la voie intrinsèque de l’apoptose est activée dans les cellules HRT-18 et IEC-18. L’absence de l’activation de la caspase-8 démontre que la voie extrinsèque n’est pas impliquée dans la mort cellulaire médiée par STb.

L’entérotoxine STb d’Escherichia coli déloge la claudine-1 des jonctions serrées

Escherichia coli produit diverses entérotoxines thermolabiles et thermostables. STb est une toxine de faible poids moléculaire résistant à la chaleur chargée de la diarrhée chez les animaux de la ferme. Une étude antérieure a montré que les cellules ayant internalisé la toxine STb provoquent un dysfonctionnement de la barrière épithéliale par des changements dans les protéines des jonctions serrées (TJ). Ces modifications contribuent probablement à la diarrhée observée. Pour mieux comprendre le mécanisme de l'augmentation de la perméabilité intestinale, nous avons traité les cellules du côlon humain (T84) avec la toxine purifiée STb une fois que les cellules ont été récoltées et les protéines extraites. Après l'utilisation d'une solution contenant 1% de Nonidet P-40 (un détergent non dénaturant, non ionique), nous avons étudié la distribution de la claudine -1, une protéine majeure des TJs, responsable de l'imperméabilité de l'épithélium, entre la membrane (NP40-insoluble) et le cytoplasme (NP40-soluble). En utilisant l’immunoblot et la microscopie confocale, nous avons observé que le traitement des monocouches de cellules T84 avec STb induit la redistribution de la claudine-1. Après 24h, les cellules cultivées en milieu faible en Ca+ (5 uM) et traitées par STb, ont montré qu’environ 40 % de plus de la claudine-1 se sont délogées dans le cytoplasme par comparaison au contrôle. En passant d’un milieu faible à un milieu contenant des quantités physiologiques de Ca++ (1,8 mM) nous avons observé une augmentation du taux de claudine- 1 délogé, comme la délocalisation comparable et ce, après 6h. Un milieu supplémenté avec la même concentration de Mg++ ou Zn++ n'a pas affecté le taux de délogement comparé au milieu contenant une faible teneur en Ca++. En utilisant des anticorps anti-phosphosérine et anti-phosphothréonine, nous avons observé que la perte des claudines-1 de la membrane a été accompagnée par une déphosphorylation de cette protéine des TJs. Dans l'ensemble, nos résultats ont montré une importante redistribution de la claudine-1 dans les cellules traitées par la toxine STb. La perte de la claudine-1 phosphorylée de la membrane est susceptible d'être impliquée dans la perméabilité accrue observée. Les mécanismes par lesquels ces changements sont provoqués restent à élucider.

The role of type 1 and curli fimbriae of Shiga toxin-producing Escherichia coli in adherence to abiotic surfaces

Biofilm formation on abiotic surfaces may provide a source of microbial contamination and may also enhance microbial environmental survival. The role of fimbrial expression by Shiga toxin-producing Escherichia coli (STEC) in biofilm formation is poorly understood. This study aimed to investigate the role of STEC type 1 and curli fimbriae in adhesion to and biofilm formation on abiotic surfaces. None of 13 O157:H7 isolates expressed either fimbrial type whereas 11 of 13 and 5 of 13 non-O157 STEC elaborated type 1 fimbriae and curli fimbriae, respectively. Mutants made by allelic exchange of a diarrhoeal non-O157 STEC isolate, O128:H2 (E41509), unable to elaborate type 1 and curli fimbriae were made for adherence and biofilm assays. Elaboration of type 1 fimbriae was necessary for the adhesion to abiotic surfaces whereas curliation was associated with both adherence and subsequent biofilm formation. STEC O157:H7 adhered to thermanox and glass but poorly to polystyrene. Additionally, STEC O157:H7 failed to form biofilms. These data indicate that certain STEC isolates are able to form biofilms and that the elaboration of curli fimbriae may enhance biofilm formation leading to possible long-term survival and a potential source of human infection.

Mutation of toxB and a truncated version of the efa-1 gene in Escherichia coli O157 : H7 influences the expression and secretion of locus of enterocyte effacement-encoded proteins but not intestinal colonization in calves or sheep

Enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) strains comprise a broad group of bacteria, some of which cause attaching and effacing (AE) lesions and enteritis in humans and animals. Non-O157:H7 EHEC strains contain the gene efa-1 (referred to in previous publications as efa1), which influences adherence to cultured epithelial cells. An almost identical gene in enteropathogenic E. coli (lifA) mediates the inhibition of lymphocyte proliferation and proinflammatory cytokine synthesis. We have shown previously that significantly lower numbers of EHEC 05 and 0111 efa-1 mutants are shed in feces following experimental infection in calves and that these mutants exhibit reduced adherence to intestinal epithelia compared with isogenic wild-type strains. E. coli O157:H7 strains lack efa-1 but encode a homolog on the pO157 plasmid (toxB/l7095) and contain a truncated version of the efa-1 gene (efa-1'/z4332 in O island 122 of the EDL933 chromosome). Here we report that E. coli O157:H7 toxB and efa-1' single and double mutants exhibit reduced adherence to cultured epithelial cells and show reduced expression and secretion of proteins encoded by the locus of enterocyte effacement (LEE), which plays a key role in the host-cell interactions of EHEC. The activity of LEE1, LEE4, and LEE5 promoters was not significantly altered in E. coli O157:H7 strains harboring toxB or efa-1' mutations, indicating that the effect on the expression of LEE-encoded secreted proteins occurs at a posttranscriptional level. Despite affecting type III secretion, mutation of toxB and efa-1' did not significantly affect the course of fecal shedding of E. coli O157:H7 following experimental inoculation of 10- to 14-day-old calves or 6-week-old sheep. Mutation of tir caused a significant reduction in fecal shedding of E. coli O157:H7 in calves, indicating that the formation of AE lesions is important for colonization of the bovine intestine.

Role of phospholipase A(2) and tyrosine kinase in Clostridium difficile toxin A-induced disruption of epithelial integrity, histologic inflammatory damage and intestinal secretion

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Intestinal microbiota and HIV-1 infection

The intestinal microbiota consists of a qualitatively and quantitatively diverse range of microorganisms dynamically interacting with the host. It is remarkably stable with regard to the presence of microorganisms and their roles which, however, can be altered due to pathological conditions, diet composition, gastrointestinal disturbances and/or drug ingestion. The present review aimed at contributing to the discussion about changes in the intestinal microbiota due to HIV-1 infection, focusing on the triad infection-microbiota-nutrition as factors that promote intestinal bacterial imbalance. Intestinal microbiota alterations can be due to the HIV-1 infection as a primary factor or the pharmacotherapy employed, or they can be one of the consequences of the disease.

Immune response of broiler chickens immunized orally with the recombinant proteins flagellin and the subunit B of cholera toxin associated with Lactobacillus spp.

Processo FAPESP: 09/53570-3

Deregulation of Annexin-A1 and Galectin-1 Expression in Precancerous Gastric Lesions: Intestinal Metaplasia and Gastric Ulcer

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

Functional and Topological Studies with Trp-Containing Analogs of the Peptide StII(1-30) Derived From the N-Terminus of the Pore Forming Toxin Sticholysin II: Contribution to Understand its Orientation in Membrane

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

B Lymphocyte-Induced Maturation Protein-1 Contributes to Intestinal Mucosa Homeostasis by Limiting the Number of IL-17-Producing CD4(+) T Cells

The transcription factor B lymphocyte induced maturation protein-1 (Blimp-1) plays important roles in embryonic development and immunity. Blimp-1 is required for the differentiation of plasma cells, and mice with T cell specific deletion of Blimp-1 (Blimp-1CKO mice) develop a fatal inflammatory response in the colon. Previous work demonstrated that lack of Blimp-1 in CD4(+) and CD8(+) T cells leads to intrinsic functional defects, but little is known about the functional role of Blimp-1 in regulating differentiation of Th cells in vivo and their contribution to the chronic intestinal inflammation observed in the Blimp1CKO mice. In this study, we show that Blimp-1 is required to restrain the production of the inflammatory cytokine IL-17 by Th cells in vivo. Blimp-1CKO mice have greater numbers of IL-17 producing TCR beta(+)CD4(+)cells in lymphoid organs and in the intestinal mucosa. The increase in IL-17 producing cells was not restored to normal levels in wild-type and Blimp-1CKO mixed bone marrow chimeric mice, suggesting an intrinsic role for Blimp-1 in constraining the production of IL-17 in vivo. The observation that Blimp-1 deficient CD4(+) T cells are more prone to differentiate into IL-17(+)/IFN-gamma(+) cells and cause severe colitis when transferred to Rag1-deficient mice provides further evidence that Blimp-1 represses IL-17 production. Analysis of Blimp-1 expression at the single cell level during Th differentiation reveals that Blimp-1 expression is induced in Th1 and Th2 but repressed by TGF-beta in Th17 cells. Collectively, the results described here establish a new role for Blimp-1 in regulating IL-17 production in vivo. The Journal of Immunology, 2012,189: 5682-5693.

TREM-1--expressing intestinal macrophages crucially amplify chronic inflammation in experimental colitis and inflammatory bowel diseases

Triggering receptor expressed on myeloid cells-1 (TREM-1) potently amplifies acute inflammatory responses by enhancing degranulation and secretion of proinflammatory mediators. Here we demonstrate that TREM-1 is also crucially involved in chronic inflammatory bowel diseases (IBD). Myeloid cells of the normal intestine generally lack TREM-1 expression. In experimental mouse models of colitis and in patients with IBD, however, TREM-1 expression in the intestine was upregulated and correlated with disease activity. TREM-1 significantly enhanced the secretion of relevant proinflammatory mediators in intestinal macrophages from IBD patients. Blocking TREM-1 by the administration of an antagonistic peptide substantially attenuated clinical course and histopathological alterations in experimental mouse models of colitis. This effect was also seen when the antagonistic peptide was administered only after the first appearance of clinical signs of colitis. Hence, TREM-1-mediated amplification of inflammation contributes not only to the exacerbation of acute inflammatory disorders but also to the perpetuation of chronic inflammatory disorders. Furthermore, interfering with TREM-1 engagement leads to the simultaneous reduction of production and secretion of a variety of pro-inflammatory mediators such as TNF, IL-6, IL-8 (CXCL8), MCP-1 (CCL2), and IL-1beta. Therefore, TREM-1 may also represent an attractive target for the treatment of chronic inflammatory disorders.