Innate Immune Sensing of Fusarium culmorum by Mouse Dendritic Cells.

Chronic inhalation of grain dust is associated with asthma and chronic bronchitis in grain worker populations. Exposure to fungal particles was postulated to be an important etiologic agent of these pathologies. Fusarium species frequently colonize grain and straw and produce a wide array of mycotoxins that impact human health, necessitating an evaluation of risk exposure by inhalation of Fusarium and its consequences on immune responses. Data showed that Fusarium culmorum is a frequent constituent of aerosols sampled during wheat harvesting in the Vaud region of Switzerland. The aim of this study was to examine cytokine/chemokine responses and innate immune sensing of F. culmorum in bone-marrow-derived dendritic cells and macrophages. Overall, dendritic cells and macrophages responded to F. culmorum spores but not to its secreted components (i.e., mycotoxins) by releasing large amounts of macrophage inflammatory protein (MIP)-1α, MIP-1β, MIP-2, monocyte chemoattractant protein (MCP)-1, RANTES, and interleukin (IL)-12p40, intermediate amounts of tumor necrosis factor (TNF), IL-6, IL-12p70, IL-33, granulocyte colony-stimulating factor (G-CSF), and interferon gamma-induced protein (IP-10), but no detectable amounts of IL-4 and IL-10, a pattern of mediators compatible with generation of Th1 or Th17 antifungal protective immune responses rather than with Th2-dependent allergic responses. The sensing of F. culmorum spores by dendritic cells required dectin-1, the main pattern recognition receptor involved in β-glucans detection, but likely not MyD88 and TRIF-dependent Toll-like receptors. Taken together, our results indicate that F. culmorum stimulates potently innate immune cells in a dectin-1-dependent manner, suggesting that inhalation of F. culmorum from grain dust may promote immune-related airway diseases in exposed worker populations.

Switch to etravirine for HIV-positive patients receiving statin treatment: a prospective study.

BACKGROUND: Lifestyle changes and statins are the cornerstones in management of dyslipidaemia in patients with HIV infection. Replacement of an antiretroviral therapy (ART) component is a proposed therapeutic strategy to reduce cardiovascular risk. In dyslipidaemic patients with HIV infection, we assessed the efficacy of replacing boosted protease inhibitor (bPI) or efavirenz (EFV) by etravirine (ETR) as an alternative to statin therapy. MATERIALS AND METHODS: A prospective, open-label, multicentre, 12-week study of patients with HIV infection on ART including bPI or EFV, and statin treatment. Four weeks after statin interruption, bPI or EFV was switched to ETR (400 mg, 8 weeks) if serum low-density lipoprotein cholesterol (LDL-C) was ≥ 3 mM. The primary endpoint was the proportion of patients on ETR with no indication for statin treatment at study completion. Serum levels of HIV RNA, lipids and biomarkers of cardiovascular disease were also measured. (ClinicalTrials.gov: NCT01543035). RESULTS: The 31 included patients had a HIV-1 RNA < 50 copies/mL (median age, 52 years; median CD4, 709 cell/mL; median LDL-C, 2·89 mM), 68% were on EFV, and 32% were on bPI. At week 4, 27 patients switched to ETR. At study completion, 15 patients (56%) on ETR did not qualify for statin treatment. After the ETR switch, serum levels of the cardiovascular biomarkers sICAM and MCP1/CCL2 decreased by 11·2% and 18·9%, respectively, and those of CCL5/RANTES and tissue inhibitor of metalloproteinase-1 increased by 14·3% and 13·4%, respectively, indicating reduced cardiovascular risk. There were no notable treatment-related adverse events. CONCLUSIONS: Replacing bPI or EFV by ETR is a viable strategy to obviate primary prevention statin treatment.

CCR5 genotype and plasma ß-chemokine concentration of Brazilian HIV-infected individuals

The 32-bp deletion in the HIV-1 co-receptor CCR5 confers a high degree of resistance to HIV-1 infection in homozygous individuals for the deleted allele and partial protection against HIV-1 during disease progression in heterozygotes. Natural ligands for CCR5, MIP-1alpha, MIP-1ß and RANTES, have been shown to inhibit HIV replication in CD4+ T cells. In the present study, we examined the CCR5 genotype by PCR and the plasma levels of RANTES and MIP-1alpha by ELISA among blood donors (N = 26) and among HIV-1-infected individuals (N = 129). The control group consisted of healthy adult volunteers and HIV-1-infected subjects were an asymptomatic and heterogeneous group of individuals with regard to immunologic and virologic markers of HIV-1 disease. The frequency of the CCR5 mutant allele (delta32ccr5) in this population was 0.032; however, no delta32ccr5 homozygote was detected. These results could be related to the intense ethnic admixture of the Brazilian population. There was no correlation between circulating ß-chemokines (MIP-1alpha, RANTES) and viral load in HIV-infected individuals. RANTES concentrations in plasma samples from HIV+ patients carrying the homozygous CCR5 allele (CCR5/CCR5) (28.23 ng/ml) were higher than in the control samples (16.07 ng/ml; P<0.05); however, this HIV+ patient group (mean 26.23 pg/ml) had significantly lower concentrations of MIP-1alpha than those observed in control samples (mean 31.20 pg/ml; P<0.05). Both HIV-1-infected and uninfected individuals heterozygous for the delta32ccr5 allele had significantly lower concentrations of circulating RANTES (mean 16.07 and 6.11 ng/ml, respectively) than CCR5/CCR5 individuals (mean 28.23 and 16.07 ng/ml, respectively; P<0.05). These findings suggest that the CCR5 allele and ß-chemokine production may affect the immunopathogenesis of HIV-1.

The blockade of cyclooxygenases-1 and -2 reduces the effects of hypoxia on endothelial cells

Hypoxia activates endothelial cells by the action of reactive oxygen species generated in part by cyclooxygenases (COX) production enhancing leukocyte transmigration. We investigated the effect of specific COX inhibition on the function of endothelial cells exposed to hypoxia. Mouse immortalized endothelial cells were subjected to 30 min of oxygen deprivation by gas exchange. Acridine orange/ethidium bromide dyes and lactate dehydrogenase activity were used to monitor cell viability. The mRNA of COX-1 and -2 was amplified and semi-quantified before and after hypoxia in cells treated or not with indomethacin, a non-selective COX inhibitor. Expression of RANTES (regulated upon activation, normal T cell expressed and secreted) protein and the protective role of heme oxygenase-1 (HO-1) were also investigated by PCR. Gas exchange decreased partial oxygen pressure (PaO2) by 45.12 ± 5.85% (from 162 ± 10 to 73 ± 7.4 mmHg). Thirty minutes of hypoxia decreased cell viability and enhanced lactate dehydrogenase levels compared to control (73.1 ± 2.7 vs 91.2 ± 0.9%, P < 0.02; 35.96 ± 11.64 vs 22.19 ± 9.65%, P = 0.002, respectively). COX-2 and HO-1 mRNA were up-regulated after hypoxia. Indomethacin (300 µM) decreased COX-2, HO-1, hypoxia-inducible factor-1alpha and RANTES mRNA and increased cell viability after hypoxia. We conclude that blockade of COX up-regulation can ameliorate endothelial injury, resulting in reduced production of chemokines.

Endothelin-1 receptors play a minor role in the protection against acute Trypanosoma cruzi infection in mice

Chagas' disease, caused by the protozoan Trypanosoma cruzi, is a major cause of cardiovascular disability in countries where it is endemic. Damage to the heart microvasculature has been proposed to be an important factor in the pathogenesis of heart dysfunction. Endothelin-1 (ET-1) is a potent vasoconstrictor and exerts its effects via specific ET A and ET B receptors. A few studies have suggested a role for ET-1 and its receptors in the pathogenesis of Chagas' disease. We investigated the effects of treatment with bosentan, an ET A/ET B receptor antagonist, on the course of T. cruzi infection (Y strain) in C57Bl/6 mice. Treatment with bosentan (100 mg kg-1 day-1) was given per os starting day 0 after infection until sacrifice. Bosentan significantly increased myocardial inflammation, with no effects on parasitemia. Although the total number of nests was similar, a lower number of intact amastigote nests was found in the heart of bosentan-treated animals. Bosentan failed to affect the infection-associated increase in the cardiac levels of the cytokines IFN-g and TNF-a and the chemokines CCL2/MCP-1, CCL3/MIP-1a and CCL5/RANTES. In vitro, pre-incubation with ET-1 (0.1 µM) 4 h before infection enhanced the uptake of the parasites by peritoneal macrophages, and this effect was abrogated when macrophages were pre-treated with bosentan (1 µM) 15 min before incubation with ET-1. However, ET-1 did not alter killing of intracellular parasites after 48 h of in vitro infection. Our data suggest that bosentan-treated mice have a delay in controlling parasitism which is compensated for exacerbated inflammation. Infection is eventually controlled in these animals and lethality is unchanged, demonstrating that ET-1 plays a minor role in the protection against acute murine T. cruzi infection.

Role of chemokines in promoting instability of coronary atherosclerotic plaques and the underlying molecular mechanism

Our aim was to investigate the role of chemokines in promoting instability of coronary atherosclerotic plaques and the underlying molecular mechanism. Coronary angiography and intravascular ultrasound (IVUS) were performed in 60 stable angina pectoris (SAP) patients and 60 unstable angina pectoris (UAP) patients. The chemotactic activity of monocytes in the 2 groups of patients was examined in Transwell chambers. High-sensitivity C-reactive protein (hs-CRP), monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1), regulated on activation in normal T-cell expressed and secreted (RANTES), and fractalkine in serum were examined with ELISA kits, and expression of MCP-1, RANTES, and fractalkine mRNA was examined with real-time PCR. In the SAP group, 92 plaques were detected with IVUS. In the UAP group, 96 plaques were detected with IVUS. The plaques in the UAP group were mainly lipid 51.04% (49/96) and the plaques in the SAP group were mainly fibrous 52.17% (48/92). Compared with the SAP group, the plaque burden and vascular remodeling index in the UAP group were significantly greater than in the SAP group (P<0.01). Chemotactic activity and the number of mobile monocytes in the UAP group were significantly greater than in the SAP group (P<0.01). Concentrations of hs-CRP, MCP-1, RANTES, and fractalkine in the serum of the UAP group were significantly higher than in the serum of the SAP group (P<0.05 or P<0.01), and expression of MCP-1, RANTES, and fractalkine mRNA was significantly higher than in the SAP group (P<0.05). MCP-1, RANTES, and fractalkine probably promote instability of coronary atherosclerotic plaque.

Studies on the exaggerated inflammatory response caused by streptococcus suis at systemic and central nervous system levels

Streptococcus suis de type 2 est un microorganisme pathogène d’importance chez le porc. Il est la cause de différentes pathologies ayant comme caractéristique commune la méningite. C’est également un agent émergeant de zoonose : des cas cliniques humains ont récemment été rapportés en Asie. Cependant, la pathogénèse de S. suis n’est pas encore complètement élucidée. Jusqu’à présent, la réponse pro-inflammatoire initiée par S. suis n’a été étudiée qu’in vitro. L’étude du choc septique et de la méningite requiert toujours des modèles expérimentaux appropriés. Au cours de cette étude, nous avons développé un modèle in vivo d’infection chez la souris qui utilise la voie d’inoculation intra-péritonéale. Ce modèle a servi à l’étude de la réponse pro-inflammatoire associée à ce pathogène, tant au niveau systémique qu’au niveau du système nerveux central (SNC). Il nous a également permis de déterminer si la sensibilité aux infections à S. suis pouvait être influencée par des prédispositions génétiques de l’hôte. Le modèle d’infection par S. suis a été mis au point sur des souris de lignée CD1. Les résultats ont démontré une bactériémie élevée pendant les trois jours suivant l’infection. Celle-ci était accompagnée d’une libération rapide et importante de différentes cytokines pro-inflammatoires (TNF-α, IL-6, IL-12p40/p70, IFN-ɣ) et de chémokines (KC, MCP-1 and RANTES), qui ont entraîné un choc septique et la mort de 20 % des animaux. Ensuite, pour confirmer le rôle de l’inflammation sur la mortalité et pour déterminer si les caractéristiques génétiques de l’hôte pouvaient influencer la réponse inflammatoire et l’issue de la maladie, le modèle d’infection a été étendu à deux lignées murines consanguines différentes considérées comme résistante : la lignée C57BL/6 (B6), et sensible : la lignée A/J. Les résultats ont démontré une importante différence de sensibilité entre les souris A/J et les souris B6, avec un taux de mortalité atteignant 100 % à 20 h post-infection (p.i.) pour la première lignée et de seulement 16 % à 36 h p.i. pour la seconde. La quantité de bactéries dans le sang et dans les organes internes était similaire pour les deux lignées. Donc, tout comme dans la lignée CD1, la bactériémie ne semblait pas être liée à la mort des souris. La différence entre les taux de mortalité a été attribuée à un choc septique non contrôlé chez les souris A/J infectées par S. suis. Les souris A/J présentaient des taux exceptionnellement élevés de TNF-α, IL-12p40/p70, IL-1β and IFN- γ, significativement supérieurs à ceux retrouvés dans la lignée B6. Par contre, les niveaux de chémokines étaient similaires entre les lignées, ce qui suggère que leur influence est limitée dans le développement du choc septique dû à S. suis. Les souris B6 avaient une production plus élevée d’IL-10, une cytokine anti-inflammatoire, ce qui suppose que la cascade cytokinaire pro-inflammatoire était mieux contrôlée, entraînant un meilleur taux de survie. Le rôle bénéfique potentiel de l’IL-10 chez les souris infectées par S. suis a été confirmé par deux approches : d’une part en bloquant chez les souris B6 le récepteur cellulaire à l’IL-10 (IL-10R) par un anticorps monoclonal anti-IL-10R de souris et d’autre part en complémentant les souris A/J avec de l’IL-10 de souris recombinante. Les souris B6 ayant reçu le anticorps monoclonal anti-IL-10R avant d’être infectées par S. suis ont développé des signes cliniques aigus similaires à ceux observés chez les souris A/J, avec une mortalité rapide et élevée et des taux de TNF-α plus élevés que les souris infectées non traitées. Chez les souris A/J infectées par S. suis, le traitement avec l’IL-10 de souris recombinante a significativement retardé l’apparition du choc septique. Ces résultats montrent que la survie au choc septique dû à S. suis implique un contrôle très précis des mécanismes pro- et anti-inflammatoires et que la réponse anti-inflammatoire doit être activée simultanément ou très rapidement après le début de la réponse pro-inflammatoire. Grâce à ces expériences, nous avons donc fait un premier pas dans l’identification de gènes associés à la résistance envers S. suis chez l’hôte. Une des réussites les plus importantes du modèle d’infection de la souris décrit dans ce projet est le fait que les souris CD1 ayant survécu à la septicémie présentaient dès 4 jours p.i. des signes cliniques neurologiques clairs et un syndrome vestibulaire relativement similaires à ceux observés lors de méningite à S. suis chez le porc et chez l’homme. L’analyse par hybridation in situ combinée à de l’immunohistochimie des cerveaux des souris CD1 infectées a montré que la réponse inflammatoire du SNC débutait avec une augmentation significative de la transcription du Toll-like receptor (TLR)2 et du CD14 dans les microvaisseaux cérébraux et dans les plexus choroïdes, ce qui suggère que S. suis pourrait se servir de ces structures comme portes d’entrée vers le cerveau. Aussi, le NF-κB (suivi par le système rapporteur de l’activation transcriptionnelle de IκBα), le TNF-α, l’IL-1β et le MCP-1 ont été activés, principalement dans des cellules identifiées comme de la microglie et dans une moindre mesure comme des astrocytes. Cette activation a également été observée dans différentes structures du cerveau, principalement le cortex cérébral, le corps calleux, l’hippocampe, les plexus choroïdes, le thalamus, l’hypothalamus et les méninges. Partout, cette réaction pro-inflammatoire était accompagnée de zones extensives d’inflammation et de nécrose, de démyélinisation sévère et de la présence d’antigènes de S. suis dans la microglie. Nous avons mené ensuite des études in vitro pour mieux comprendre l’interaction entre S. suis et la microglie. Pour cela, nous avons infecté des cellules microgliales de souris avec la souche sauvage virulente (WT) de S. suis, ainsi qu’avec deux mutants isogéniques, un pour la capsule (CPS) et un autre pour la production d’hémolysine (suilysine). Nos résultats ont montré que la capsule était un important mécanisme de résistance à la phagocytose pour S. suis et qu’elle modulait la réponse inflammatoire, en dissimulant les composants pro-inflammatoires de la paroi bactérienne. Par contre, l’absence d’hémolysine, qui est un facteur cytotoxique potentiel, n’a pas eu d’impact majeur sur l’interaction de S. suis avec la microglie. Ces études sur les cellules microgliales ont permis de confirmer les résultats obtenus précédemment in vivo. La souche WT a induit une régulation à la hausse du TLR2 ainsi que la production de plusieurs médiateurs pro-inflammatoires, dont le TNF-α et le MCP-1. S. suis a induit la translocation du NF-kB. Cet effet était plus rapide dans les cellules stimulées par le mutant déficient en CPS, ce qui suggère que les composants de la paroi cellulaire représentent de puissants inducteurs du NF-kB. De plus, la souche S. suis WT a stimulé l’expression de la phosphotyrosine, de la PKC et de différentes cascades liées à l’enzyme mitogen-activated protein kinase (MAPK). Cependant, les cellules microgliales infectées par le mutant déficient en CPS ont montré des profils de phosphorylation plus forts et plus soutenus que celles infectées par le WT. Finalement, la capsule a aussi modulé l’expression de l’oxyde nitrique synthétase inductible (iNOS) induite par S. suis et par la production subséquente d’oxyde nitrique par la microglie. Ceci pourrait être lié in vivo à la neurotoxicité et à la vasodilatation. Nous pensons que ces résultats contribueront à une meilleure compréhension des mécanismes sous-tendant l’induction de l’inflammation par S. suis, ce qui devrait permettre, d’établir éventuellement des stratégies plus efficaces de lutte contre la septicémie et la méningite. Enfin, nous pensons que ce modèle expérimental d’infection chez la souris pourra être utilisé dans l’étude de la pathogénèse d’autres bactéries ayant le SNC pour cible.

Rôles des kinases IKK et IKK-related dans les maladies inflammatoires chroniques : implications dans l’athérosclérose et la réponse hypoxique

L’inflammation est un procédé complexe qui vise l’élimination de l’agent causal de dommages tissulaires en vue de faciliter la réparation du tissu affecté. La persistance de l’agent causal ou l’incapacité à résoudre l’inflammation mène à un dérèglement homéostatique chronique qui peut avoir une incidence sur la morbidité et la mortalité. L’athérosclérose est une condition inflammatoire chronique des vaisseaux sanguins dont l’origine est multifactorielle. L’hypertension et l’état infectieux représentent respectivement des facteurs de risque classiques et émergents du développement de cette maladie. Les fondements initiaux de l’inflammation font intervenir l’immunité innée, la première ligne de défense dont disposent les cellules pour répondre à un signal de danger. Le but de cette thèse est d’examiner le rôle pro-inflammatoire d’une famille de kinases essentielles à l’immunité innée, soit celle des kinases de IkappaB (IKK) et des kinases IKK-related. Les kinases IKKalpha et IKKbeta forment le complexe IKK avec la molécule adaptatrice NEMO/IKKgamma. Ce complexe est chargé d’effectuer la phosphorylation de l’inhibiteur de NF-kappaB, IkappaBalpha, ce qui mène à sa dégradation et à la libération du facteur de transcription NF-kappaB. Nous montrons que le peptide vasoactif angiotensine II (AngII) induit l’activité phosphotransférase d’IKKbeta dans les VSMC par immunoprécipitation de NEMO puis essai kinase in vitro. Grâce à une approche ARN interférence (ARNi) dirigée contre IKK, nous montrons que cette kinase est responsable de la phosphorylation de p65/RelA. Nous montrons que le mécanisme d’induction de NF-kappaB par l’AngII est atypique, puisqu’il ne module pas IkappaBalpha, et montrons à l’aide d’inhibiteurs pharmacologiques que l’activation de p65 est indépendante des voies MEK-ERK-RSK, PI3K et de la transactivation du récepteur de l’EGF. Les kinases IKK-related Tank-binding kinase 1 (TBK1) et IKK-i sont quant à elles principalement activées suite à une infection bactérienne ou virale. Ces kinases phosphorylent directement le facteur de transcription interferon regulatory factor (IRF)-3. Nous montrons que le cytomégalovirus humain, un pathogène associé à l’athérosclérose, a la capacité d’induire l’activation de TBK1 dans les VSMC. L’usage d’ARNi dirigé contre TBK1 et IKKi montre que les 2 kinases sont impliquées dans l’activation d’IRF-3. De plus, nous montrons à l’aide d’une lignée de VSMC exprimant une version dominante négative d’IRF-3 que ce dernier est essentiel à la synthèse des chimiokines RANTES et IP-10, tel qu’analysé par RT-PCR. Par ailleurs, il a récemment été montré que les kinases IKK-related étaient étroitement liées à la transformation oncogénique, et que TBK1 était pro-angiogénique. Or, l’angiogenèse est le plus souvent modulée par la réponse hypoxique qui est d’ailleurs commune à la majorité des processus inflammatoires. Le facteur de transcription hypoxia inducible factor (HIF)-1 module l’angiogenèse, l’inflammation et la survie cellulaire. Nous montrons à l’aide de cellules Tbk1 et Ikbke -/- et d’une approche lentivirale que TBK1 est spécifiquement impliquée dans l’induction traductionnelle de HIF-1alpha en condition de stress hypoxique. L’expression de TBK1 est induite sous ces conditions, et cette kinase module la phosphorylation de ERK, RSK, Akt et TSC1. Les résultats originaux présentés dans cette thèse montrent donc que les kinases IKK et IKK-related exercent leurs actions pro-inflammatoires par des mécanismes distincts.

Immunopathogenèse de la cryptococcose chez la souris transgénique exprimant le génome du VIH-1

La cryptococcose chez les patients atteints du VIH-1 est principalement causée par Cryptococcus neoformans var. grubii tandis que Cryptococcus gattii infecte surtout les personnes immunocompétentes. Afin d’élucider les mécanismes causant la susceptibilité différentielle à l’égard de ces deux espèces de Cryptococcus dans le contexte de l’infection au VIH-1, nous avons utilisé un modèle novateur de la cryptococcose chez la souris transgénique CD4C/HIVMutA, qui exprime les gènes nef, env et rev du VIH-1. L’expression du transgène VIH-1 a augmenté le recrutement pulmonaire des macrophages alvéolaires mais a diminué celui des lymphocytes T CD4+ et CD8+ en réponse à l’infection par le C. neoformans ou le C. gattii. La production pulmonaire des chimiokines MCP-1 (CCL2) et RANTES (CCL5) était également réduite chez les souris transgéniques infectées par l’une ou l’autre de ces espèces de Cryptococcus. La production pulmonaire de MIP-1α, MIP-1β, TNF-α, TGF-β, IL-2, IL-4 et IL-13 était augmentée chez la souris infectée au C. neoformans comparativement à C. gattii. In vitro, les macrophages alvéolaires prélevés chez la souris Tg et stimulés par des agonistes ont produit davantage de MIP-1β, alors que les chimiokines MCP-1 et RANTES n’ont pas été détectées.

Diverse signalling by different chemokines through the chemokine receptor CCR5

We have investigated the signalling properties of the chemokine receptor, CCR5, using several assays for agonism: stimulation of changes in intracellular Ca2+ or CCR5 internalisation in CHO cells expressing CCR5 or stimulation of [S-35]GTP gamma S binding in membranes of CHO cells expressing CCR5. Four isoforms of the chemokine CCL3 with different amino termini (CCL3, CCL3(2-70), CCL3(5-70), CCL3L1) were tested in these assays in order to probe structure/activity relationships. Each isoform exhibited agonism. The pattern of agonism (potency, maximal effect) was different in the three assays, although the rank order was the same with CCL3L1 being the most potent and efficacious. The data show that the amino terminus of the chemokine is important for signalling. A proline at position 2 (CCL3L1) provides for high potency and efficacy but the isoform with a serine at position 2 (CCL3(2-70)) is as efficacious in some assays showing that the proline is not the only determinant of high efficacy. We also increased the sensitivity of CCR5 signalling by treating cells with sodium butyrate, thus increasing the receptor/G protein ratio. This allowed the detection of a change in intracellular Ca2+ after treatment with CCL7 and Met-RANTES showing that these ligands possess measurable but low efficacy. This study therefore shows that sodium butyrate treatment increases the sensitivity of signalling assays and enables the detection of efficacy in ligands previously considered as antagonists. The use of different assay systems, therefore, provides different estimates of efficacy for some ligands at this receptor. (c) 2006 Elsevier Inc. All rights reserved.

Diverse signalling by different chemokines through the chemokine receptor CCR5

We have investigated the signalling properties of the chemokine receptor, CCR5, using several assays for agonism: stimulation of changes in intracellular Ca(2+) or CCR5 internalisation in CHO cells expressing CCR5 or stimulation of [(35)S]GTPgammaS binding in membranes of CHO cells expressing CCR5. Four isoforms of the chemokine CCL3 with different amino termini (CCL3, CCL3(2-70), CCL3(5-70), CCL3L1) were tested in these assays in order to probe structure/activity relationships. Each isoform exhibited agonism. The pattern of agonism (potency, maximal effect) was different in the three assays, although the rank order was the same with CCL3L1 being the most potent and efficacious. The data show that the amino terminus of the chemokine is important for signalling. A proline at position 2 (CCL3L1) provides for high potency and efficacy but the isoform with a serine at position 2 (CCL3(2-70)) is as efficacious in some assays showing that the proline is not the only determinant of high efficacy. We also increased the sensitivity of CCR5 signalling by treating cells with sodium butyrate, thus increasing the receptor/G protein ratio. This allowed the detection of a change in intracellular Ca(2+) after treatment with CCL7 and Met-RANTES showing that these ligands possess measurable but low efficacy. This study therefore shows that sodium butyrate treatment increases the sensitivity of signalling assays and enables the detection of efficacy in ligands previously considered as antagonists. The use of different assay systems, therefore, provides different estimates of efficacy for some ligands at this receptor.

Analysis of second messenger pathways stimulated by different chemokines acting at the chemokine receptor

The chemokine receptor, CCR5, responds to several chemokines leading to changes in activity in several signalling pathways. Here, we investigated the ability of different chemokines to provide differential activation of pathways. The effects of five CC chemokines acting at CCR5 were investigated for their ability to inhibit forskolin- stimulated 3'-5'-cyclic adenosine monophosphate (cAMP) accumulation and to stimulate Ca2+ mobilisation. in Chinese hamster ovary (CHO) cells expressing CCR5. Macrophage inflammatory protein 1 alpha (D26A) (MIP-1 alpha (D26A), CCL3 (D26A)), regulated on activation, normal T-cell expressed and secreted (RANTES, CCLS), MIP-1 beta (CCL4) and monocyte chemoattractant protein 2 (MCP-2, CCL8) were able to inhibit forskolin -stimulated CAMP accumulation, whilst MCP-4 (CCL13) could not elicit a response. CCL3 (D26A), CCL4, CCLS, CCL8 and CCL13 were able to stimulate Ca2+ mobilisation. through CCRS, although CCL3 (D26A) and CCL5 exhibited biphasic concentration-response curves. The Ca2+ responses induced by CCL4, CCL5, CCL8 and CCL13 were abolished by pertussis toxin, whereas the response to CCL3 (D26A) was only partially inhibited by pertussis toxin, indicating G(i/o)-independent signalling induced by this chemokine. Although the rank order of potency of chemokines was similar between the two assays, certain chemokines displayed different pharmacological profiles in cAMP inhibition and Ca2+ mobilisation assays. For instance, whilst CCL13 could not inhibit forskolin-stimulated cAMP accumulation, this chemokine was able to induce Ca2+ mobilisation via CCR5. It is concluded that different chemokines acting at CCR5 can induce different pharmacological responses, which may account for the broad spectrum of chemokines that can act at CCRS. (C) 2007 Elsevier Inc. All rights reserved.

Allosteric effects of antagonists on signalling by the chemokine receptor CCR5

Antagonists of the chemokine receptor, CCRS, may provide important new drugs for the treatment of HIV-1. In this study we have examined the mechanism of action of two functional antagonists of the chemokine receptor CCRS (UK-396,794, UK-438,235) in signalling and internalisation assays using CHO cells expressing CCR5. Both compounds were potent inverse agonists versus agonist-independent [S-3]GTP gamma S binding to membranes of CHO cells expressing CCR5. Both compounds also acted as allosteric inhibitors of CCL5 (RANTES) and CCL8 (MCP-2) -stimulated [S-35]GTP gamma S binding to CHO-CCR5 membranes, reducing the potency and maximal effects of the two chemokines. The data are consistent with effects of the allosteric inhibitors on both the binding and signalling of the chemokines. Both compounds inhibited CCR5 internalisation triggered by chemokines. When CHO-CCR5 cells were treated with either of the two compounds for prolonged periods of time (24 h) an increase (similar to 15%) in cell surface CCRS was detected. (C) 2007 Elsevier Inc. All rights reserved

Evidences of the cooperative role of the chemokines CCL3, CCL4 and CCL5 and its receptors CCR1+and CCR5+in RANKL+ cell migration throughout experimental periodontitis in mice

Periodontal disease (PD) is characterized by the inflammatory bone resorption in response to the bacterial challenge, in a host response that involves a series of chemokines supposed to control cell influx into periodontal tissues and determine disease outcome. In this study, we investigated the role of chemokines and its receptors in the immunoregulation of experimental PD in mice. Aggregatibacter actinomycetemcomitans-infected C57BI/6 (WT) mice developed an intense inflammatory reaction and severe alveolar bone resorption, associated with a high expression of CCL3 and the migration of CCR5+, CCR1+ and RANKL+ cells to periodontal tissues. However, CCL3KO-infected mice developed a similar disease phenotype than WT strain, characterized by the similar expression of cytokines (TNF-alpha, IFN-gamma and IL-10), osteoclastogenic factors (RANKL and OPG) and MMPs (MMP-1, MMP-2, MMP-3, TIMP-1 and TIMP-3), and similar patterns of CCR1+, CCR5+ and RANKL+ cell migration. The apparent lack of function for CCL3 is possible due the relative redundancy of chemokine system, since chemokines such as CCL4 and CCL5, which share the receptors CCR1 and CCR5 with CCL3, present a similar kinetics of expression than CCL3. Accordingly, CCL4 and CCL5 kinetics of expression after experimental periodontal infection remain unaltered regardless the presence/absence of CCL3. Conversely, the individual absence of CCR1 and CCR5 resulted in a decrease of leukocyte infiltration and alveolar bone loss. When CCR1 and CCR5 were simultaneously inhibited by met-RANTES treatment a significantly more effective attenuation of periodontitis progression was verified, associated with lower values of bone loss and decreased counts of leukocytes in periodontal tissues. Our results suggest that the absence of CCL3 does not affect the development of experimental PD in mice, probably due to the presence of homologous chemokines CCL4 and CCL5 that overcome the absence of this chemokine. In addition, our data demonstrate that the absence of chemokine receptors CCR1+ and CCR5+ attenuate of inflammatory bone resorption. Finally, our data shows data the simultaneous blockade of CCR1 and CCR5 with MetRANTEs presents a more pronounced effect in the arrest of disease progression, demonstrating the cooperative role of such receptors in the inflammatory bone resorption process throughout experimental PD. (C) 2009 Elsevier Inc. All rights reserved.

CCR5 genotype and plasma ß-chemokine concentration of Brazilian HIV-infected individuals

The 32-bp deletion in the HIV-1 co-receptor CCR5 confers a high degree of resistance to HIV-1 infection in homozygous individuals for the deleted allele and partial protection against HIV-1 during disease progression in heterozygotes. Natural ligands for CCR5, MIP-1alpha, MIP-1ß and RANTES, have been shown to inhibit HIV replication in CD4+ T cells. In the present study, we examined the CCR5 genotype by PCR and the plasma levels of RANTES and MIP-1alpha by ELISA among blood donors (N = 26) and among HIV-1-infected individuals (N = 129). The control group consisted of healthy adult volunteers and HIV-1-infected subjects were an asymptomatic and heterogeneous group of individuals with regard to immunologic and virologic markers of HIV-1 disease. The frequency of the CCR5 mutant allele (delta32ccr5) in this population was 0.032; however, no delta32ccr5 homozygote was detected. These results could be related to the intense ethnic admixture of the Brazilian population. There was no correlation between circulating ß-chemokines (MIP-1alpha, RANTES) and viral load in HIV-infected individuals. RANTES concentrations in plasma samples from HIV+ patients carrying the homozygous CCR5 allele (CCR5/CCR5) (28.23 ng/ml) were higher than in the control samples (16.07 ng/ml; P<0.05); however, this HIV+ patient group (mean 26.23 pg/ml) had significantly lower concentrations of MIP-1alpha than those observed in control samples (mean 31.20 pg/ml; P<0.05). Both HIV-1-infected and uninfected individuals heterozygous for the delta32ccr5 allele had significantly lower concentrations of circulating RANTES (mean 16.07 and 6.11 ng/ml, respectively) than CCR5/CCR5 individuals (mean 28.23 and 16.07 ng/ml, respectively; P<0.05). These findings suggest that the CCR5 allele and ß-chemokine production may affect the immunopathogenesis of HIV-1.