Expression of chondromodulin-1 in the temporomandibular joint condylar cartilage and disc

BACKGROUND: The temporomandibular joint (TMJ) cartilage consists of condylar cartilage and disc and undergoes continuous remodeling throughout post-natal life. To maintain the integrity of the TMJ cartilage, anti-angiogenic factors play an important role during the remodeling process. In this study, we investigated the expression of the anti-angiogenic factor, chondromodulin- 1 (ChM-1), in TMJ cartilage and evaluate its potential role in TMJ remodeling. METHODS: Eight TMJ specimens were collected from six 4-month-old Japanese white rabbits. Safranin-O staining was performed to determine proteoglycan content. ChM-1 expression in TMJ condylar cartilage and disc was determined by immunohistochemistry. Three human perforated disc tissue samples were collected for investigation of ChM-1 and vascular endothelial growth factor (VEGF) distribution in perforated TMJ disc. RESULTS: Safranin-O stained weakly in TMJ compared with tibial articular and epiphyseal cartilage. In TMJ, ChM-1 was expressed in the proliferative and hypertrophic zone of condylar cartilage and chondrocyte-like cells in the disc. No expression of ChM-1 was observed in osteoblasts and subchondral bone. ChM-1 and VEGF were both similarly expressed in perforated disc tissues. CONCLUSIONS: ChM-1 may play a role in the regulation of TMJ remodeling by preventing blood vessel invasion of the cartilage, thereby maintaining condylar cartilage and disc integrity.

Microbe-induced activation of inflammatory cytokine response in human cells

Human body is in continuous contact with microbes. Although many microbes are harmless or beneficial for humans, pathogenic microbes possess a threat to wellbeing. Antimicrobial protection is provided by the immune system, which can be functionally divided into two parts, namely innate and adaptive immunity. The key players of the innate immunity are phagocytic white blood cells such as neutrophils, monocytes, macrophages and dendritic cells (DCs), which constantly monitor the blood and peripheral tissues. These cells are armed for rapid activation upon microbial contact since they express a variety of microbe-recognizing receptors. Macrophages and DCs also act as antigen presenting cells (APCs) and play an important role in the development of adaptive immunity. The development of adaptive immunity requires intimate cooperation between APCs and T lymphocytes and results in microbe-specific immune responses. Moreover, adaptive immunity generates immunological memory, which rapidly and efficiently protects the host from reinfection. Properly functioning immune system requires efficient communication between cells. Cytokines are proteins, which mediate intercellular communication together with direct cell-cell contacts. Immune cells produce inflammatory cytokines rapidly following microbial contact. Inflammatory cytokines modulate the development of local immune response by binding to cell surface receptors, which results in the activation of intracellular signalling and modulates target cell gene expression. One class of inflammatory cytokines chemokines has a major role in regulating cellular traffic. Locally produced inflammatory chemokines guide the recruitment of effector cells to the site of inflammation during microbial infection. In this study two key questions were addressed. First, the ability of pathogenic and non-pathogenic Gram-positive bacteria to activate inflammatory cytokine and chemokine production in different human APCs was compared. In these studies macrophages and DCs were stimulated with pathogenic Steptococcus pyogenes or non-pathogenic Lactobacillus rhamnosus. The second aim of this thesis work was to analyze the role of pro-inflammatory cytokines in the regulation of microbe-induced chemokine production. In these studies bacteria-stimulated macrophages and influenza A virus-infected lung epithelial cells were used as model systems. The results of this study show that although macrophages and DCs share several common antimicrobial functions, these cells have significantly distinct responses against pathogenic and non-pathogenic Gram-positive bacteria. Macrophages were activated in a nearly similar fashion by pathogenic S. pyogenes and non-pathogenic L. rhamnosus. Both bacteria induced the production of similar core set of inflammatory chemokines consisting of several CC-class chemokines and CXCL8. These chemokines attract monocytes, neutrophils, dendritic cells and T cells. Thus, the results suggest that bacteria-activated macrophages efficiently recruit other effector cells to the site of inflammation. Moreover, macrophages seem to be activated by all bacteria irrespective of their pathogenicity. DCs, in contrast, were efficiently activated only by pathogenic S. pyogenes, which induced DC maturation and production of several inflammatory cytokines and chemokines. In contrast, L. rhamnosus-stimulated DCs matured only partially and, most importantly, these cells did not produce inflammatory cytokines or chemokines. L. rhamnosus-stimulated DCs had a phenotype of "semi-mature" DCs and this type of DCs have been suggested to enhance tolerogenic adaptive immune responses. Since DCs have an essential role in the development of adaptive immune response the results suggest that, in contrast to macrophages, DCs may be able to discriminate between pathogenic and non-pathogenic bacteria and thus mount appropriate inflammatory or tolerogenic adaptive immune response depending on the microbe in question. The results of this study also show that pro-inflammatory cytokines can contribute to microbe-induced chemokine production at multiple levels. S. pyogenes-induced type I interferon (IFN) was found to enhance the production of certain inflammatory chemokines in macrophages during bacterial stimulation. Thus, bacteria-induced chemokine production is regulated by direct (microbe-induced) and indirect (pro-inflammatory cytokine-induced) mechanisms during inflammation. In epithelial cells IFN- and tumor necrosis factor- (TNF-) were found to enhance the expression of PRRs and components of cellular signal transduction machinery. Pre-treatment of epithelial cells with these cytokines prior to virus infection resulted in markedly enhanced chemokine response compared to untreated cells. In conclusion, the results obtained from this study show that pro-inflammatory cytokines can enhance microbe-induced chemokine production during microbial infection by providing a positive feedback loop. In addition, pro-inflammatory cytokines can render normally low-responding cells to high chemokine producers via enhancement of microbial detection and signal transduction.

Modulation des réactions alloimmunitaires par les cytokines maîtresses IFN-γ et TGF-β

L’injection de cellules immunologiquement compétentes à un hôte histo-incompatible amène une réaction qui peut se traduire par la maladie du greffon-contre-l’hôte (GVHD). La GVHD demeure une barrière importante à une utilisation plus répandue de la greffe allogénique de cellules hématopoïétiques (AHCT), pourtant un traitement efficace pour traiter de nombreuses maladies. Une meilleure compréhension des mécanismes qui sous-tendent cette pathologie pourrait en faciliter le traitement et la prévention. L’Interféron-gamma (IFN-γ) et le Transforming Growth Factor-béta (TGF-β) sont deux cytokines maîtresses de l’immunité impliquées dans la fonction et l’homéostasie des cellules greffées. Nous démontrons chez la souris que l’IFN-γ limite la reconstitution lympho-hématopoïétique de façon dose-dépendante en mobilisant des mécanismes d’apoptose et en inhibant la prolifération cellulaire. Le TGF-β est quant à lui généralement connu comme un immunosuppresseur qui contrôle l’immunité en utilisant plusieurs voies de signalisation. Le rôle relatif de ces voies en AHCT est inconnu. Nous avons étudié une de ces voies en greffant des cellules provenant de donneurs déficients pour le gène SMAD3 (SMAD3-KO), un médiateur central de la voie canonique du TGF-β, à des souris histo-incompatibles. Bien que l’absence de SMAD3 ne cause aucune maladie chez nos souris donneuses, l’injection de cellules SMAD3-KO amène une GVHD du colon sévère chez le receveur. Cette atteinte est caractérisée par une différenciation Th1 et une infiltration massive de granulocytes témoignant d’un rôle central de SMAD3 dans la physiologie des lymphocytes T CD4 et des cellules myéloïdes. Nous avons focalisé ensuite nos efforts sur le rôle de SMAD3 chez les lymphocytes T CD4 en sachant que SMAD3 était actif chez les lymphocytes T CD4 tolérants. Nous avons découvert que SMAD3 était rapidement inactivé après une activation des cellules T, suggérant que l’inactivation de SMAD3 était fonctionnellement importante pour briser l’état de tolérance. Des études de micro-puces d’ADNc nous ont montré que SMAD3 contrôlait en effet l’expression de nombreux transcrits de gènes connus comme étant reliés à la tolérance et/ou à des processus biologiques dont les rôles dans le maintien de la tolérance sont plausibles.

L'évolution du phagosome

La phagocytose est un processus cellulaire par lequel de larges particules sont internalisées dans une vésicule, le phagosome. Lorsque formé, le phagosome acquiert ses propriétés fonctionnelles à travers un processus complexe de maturation nommé la biogénèse du phagolysosome. Cette voie implique une série d’interactions rapides avec les organelles de l’appareil endocytaire permettant la transformation graduelle du phagosome nouvellement formé en phagolysosome à partir duquel la dégradation protéolytique s’effectue. Chez l’amibe Dictyostelium discoideum, la phagocytose est employée pour ingérer les bactéries de son environnement afin de se nourrir alors que les organismes multicellulaires utilisent la phagocytose dans un but immunitaire, où des cellules spécialisées nommées phagocytes internalisent, tuent et dégradent les pathogènes envahissant de l’organisme et constitue la base de l’immunité innée. Chez les vertébrés à mâchoire cependant, la transformation des mécanismes moléculaires du phagosome en une organelle perfectionnée pour l’apprêtement et la présentation de peptides antigéniques place cette organelle au centre de l’immunité innée et de l’immunité acquise. Malgré le rôle crucial auquel participe cette organelle dans la réponse immunitaire, il existe peu de détails sur la composition protéique et l’organisation fonctionnelles du phagosome. Afin d’approfondir notre compréhension des divers aspects qui relient l’immunité innée et l’immunité acquise, il devient essentiel d’élargir nos connaissances sur les fonctions moléculaire qui sont recrutées au phagosome. Le profilage par protéomique à haut débit de phagosomes isolés fut extrêmement utile dans la détermination de la composition moléculaire de cette organelle. Des études provenant de notre laboratoire ont révélé les premières listes protéiques identifiées à partir de phagosomes murins sans toutefois déterminer le ou les rôle(s) de ces protéines lors du processus de la phagocytose (Brunet et al, 2003; Garin et al, 2001). Au cours de la première étude de cette thèse (Stuart et al, 2007), nous avons entrepris la caractérisation fonctionnelle du protéome entier du phagosome de la drosophile en combinant diverses techniques d’analyses à haut débit (protéomique, réseaux d’intéractions protéique et ARN interférent). En utilisant cette stratégie, nous avons identifié 617 protéines phagosomales par spectrométrie de masse à partir desquelles nous avons accru cette liste en construisant des réseaux d’interactions protéine-protéine. La contribution de chaque protéine à l’internalisation de bactéries fut ensuite testée et validée par ARN interférent à haut débit et nous a amené à identifier un nouveau régulateur de la phagocytose, le complexe de l’exocyst. En appliquant ce modèle combinatoire de biologie systémique, nous démontrons la puissance et l’efficacité de cette approche dans l’étude de processus cellulaire complexe tout en créant un cadre à partir duquel il est possible d’approfondir nos connaissances sur les différents mécanismes de la phagocytose. Lors du 2e article de cette thèse (Boulais et al, 2010), nous avons entrepris la caractérisation moléculaire des étapes évolutives ayant contribué au remodelage des propriétés fonctionnelles de la phagocytose au cours de l’évolution. Pour ce faire, nous avons isolé des phagosomes à partir de trois organismes distants (l’amibe Dictyostelium discoideum, la mouche à fruit Drosophila melanogaster et la souris Mus musculus) qui utilisent la phagocytose à des fins différentes. En appliquant une approche protéomique à grande échelle pour identifier et comparer le protéome et phosphoprotéome des phagosomes de ces trois espèces, nous avons identifié un cœur protéique commun à partir duquel les fonctions immunitaires du phagosome se seraient développées. Au cours de ce développement fonctionnel, nos données indiquent que le protéome du phagosome fut largement remodelé lors de deux périodes de duplication de gènes coïncidant avec l’émergence de l’immunité innée et acquise. De plus, notre étude a aussi caractérisée en détail l’acquisition de nouvelles protéines ainsi que le remodelage significatif du phosphoprotéome du phagosome au niveau des constituants du cœur protéique ancien de cette organelle. Nous présentons donc la première étude approfondie des changements qui ont engendré la transformation d’un compartiment phagotrophe à une organelle entièrement apte pour la présentation antigénique.

Étude fonctionnelle et génétique d'une population de lymphocytes T CD4-CD8- impliquée dans la résistance au diabète auto-immun chez la souris

Le diabète auto-immun résulte de la destruction des cellules bêta pancréatiques sécrétrices d’insuline par les lymphocytes T du système immunitaire. Il s’ensuit une déficience hormonale qui peut être comblée par des injections quotidiennes d’insuline d’origine exogène, toutefois il demeure à ce jour impossible de guérir les patients atteints de la maladie. De façon générale, un système immunitaire sain reconnaît une multitude d’antigènes différents et assure ainsi notre défense à l’égard de différents pathogènes ou encore de cellules tumorales. Il arrive cependant que, pour des raisons génétiques et/ou environnementales, les lymphocytes T puissent s’activer de façon aberrante suite à la reconnaissance d’antigènes provenant du soi. C’est ce bris de tolérance qui mène au développement de pathologies auto-immunes telles que le diabète auto-immun. Afin de limiter l’auto-immunité, des mécanismes de sélection stricts permettent d’éliminer la majorité des lymphocytes T présentant une forte affinité envers des antigènes du soi lors de leur développement dans le thymus. Certains de ces lymphocytes réussissent toutefois à échapper à l’apoptose et migrent en périphérie afin d’y circuler en quête d’un antigène spécifiquement reconnu. Il est alors primordial que des mécanismes périphériques assurent le maintien de la tolérance immunitaire en faisant obstacle à l’activation et à la prolifération des lymphocytes T auto-réactifs. L’une des avenues afin d’inhiber le développement de réponses immunitaires aberrantes est la génération de lymphocytes T régulateurs. Ces cellules, d’origine thymique ou périphérique, peuvent arborer différents phénotypes et agissent via de multiples mécanismes afin d’inactiver et/ou éliminer les cellules impliquées dans l’apparition de pathologies auto-immunes. L’utilisation de modèles murins transgéniques a permis la mise en évidence d’une population peu caractérisée de lymphocytes T au potentiel régulateur. En effet, la proportion de ces cellules T n’exprimant pas les corécepteurs CD4 et CD8 (double négatives, DN) a été inversement corrélée à la prédisposition à l’auto-immunité chez ces ii souris. L’objectif principal de cette thèse est de démontrer la fonction immuno-régulatrice des lymphocytes T DN, tout en investiguant les facteurs génétiques responsables du maintien de cette population cellulaire. Nous avons observé que les lymphocytes T DN exercent une activité cytotoxique à l’égard des lymphocytes B de façon spécifique à l’antigène, via la libération de granules cytolytiques contenant du granzyme B et de la perforine. Par ailleurs, nous avons établi qu’un unique transfert adoptif de ces cellules est suffisant afin d’inhiber le développement du diabète auto-immun chez des hôtes transgéniques prédisposés à la maladie. Le recours à des souris déficientes pour l’expression du gène CD47 a permis de constater que la voie de signalisation CD47-Sirp est essentielle dans le maintien de la proportion des lymphocytes T DN. De plus, le locus murin de prédisposition au diabète auto-immun Idd13, qui contient le gène Sirp, a été identifié pour son rôle dans la régulation de la proportion de ces cellules. Finalement, une analyse génétique a révélé que d’autres intervalles génétiques sont impliqués dans le contrôle de la population des lymphocytes T DN. Parmi ceux-ci, un locus situé en région proximale du chromosome 12 a été validé grâce à la création de souris congéniques. Grâce aux résultats présentés dans cette thèse, notre compréhension de la biologie ainsi que de la régulation des lymphocytes T DN est approfondie. Ces connaissances constituent un pas important vers la création de thérapies cellulaires novatrices permettant de prévenir et de guérir diverses pathologies auto-immunes.

Genèse de l’immunopeptidome du CMH de classe I

La différentiation entre le « soi » et le « non-soi » est un processus biologique essentiel à la vie. Les peptides endogènes présentés par les complexes majeurs d’histocompatibilité de classe I (CMH I) représentent le fondement du « soi » pour les lymphocytes T CD8+. On donne le nom d’immunopeptidome à l’ensemble des peptides présentés à la surface cellulaire par les molécules du CMH I. Nos connaissances concernant l’origine, la composition et la plasticité de l’immunopeptidome restent très limitées. Dans le cadre de cette thèse, nous avons développé une nouvelle approche par spectrométrie de masse permettant de définir avec précision : la nature et l’abondance relative de l’ensemble des peptides composant l’immunopeptidome. Nous avons trouvé que l’immunopeptidome, et par conséquent la nature du « soi » immun, est surreprésenté en peptides provenant de transcrits fortement abondants en plus de dissimuler une signature tissu-spécifique. Nous avons par la suite démontré que l’immunopeptidome est plastique et modulé par l’activité métabolique de la cellule. Nous avons en effet constaté que les modifications du métabolisme cellulaire par l’inhibition de mTOR (de l’anglais mammalian Target Of Rapamycin) provoquent des changements dynamiques dans la composition de l’immunopeptidome. Nous fournissons également la première preuve dans l’étude des systèmes que l’immunopeptidome communique à la surface cellulaire l’activité de certains réseaux biochimiques ainsi que de multiples événements métaboliques régulés à plusieurs niveaux à l’intérieur de la cellule. Nos découvertes ouvrent de nouveaux horizons dans les domaines de la biologie des systèmes et de l’immunologie. En effet, notre travail de recherche suggère que la composition de l’immunopeptidome est modulée dans l’espace et le temps. Il est par conséquent très important de poursuivre le développement de méthodes quantitatives au niveau des systèmes qui nous permettront de modéliser la plasticité de l’immunopeptidome. La simulation et la prédiction des variations dans l’immunopeptidome en réponse à différents facteurs cellulaires intrinsèques et extrinsèques seraient hautement pertinentes pour la conception de traitements immunothérapeutiques.

Étude de l’expression de la molécule d’adhérence CD146 dans les lymphocytes T

Les tumeurs solides sont infiltrées par des cellules immunes (TIIC) dont la nature, la fonction et la composition varient d’un patient à l'autre. Ces cellules inflammatoires influencent l'invasion tumorale en contrôlant la croissance et le potentiel métastatique d’une tumeur. Ainsi, il est proposé d’utiliser cette infiltration comme outil diagnostic et pronostic de routine. Certaines cellules sont bien connues pour jouer un rôle important dans le contrôle de la progression tumorale, comme c’est le cas des lymphocytes T cytotoxiques CD8+ alors que d’autres possèdent un rôle contradictoire. Étant donné la dépendance des tumeurs sur l’équilibre entre ces différentes cellules, il est important d’identifier les fonctions précises des cellules immunes au sein de la tumeur. De nombreuses études sont réalisées afin d’identifier des marqueurs descriptifs du phénotype et la fonction des cellules immunes dans la tumeur. Ce projet de doctorat se divise en deux parties : 1- Identifier la méthode de désagrégation des tissus tumoraux altérant le moins la biologie des TIIC pour leur caractérisation. 2- Caractériser l’expression de la molécule d’adhérence CD146 dans les TIIC et en identifier l’origine. L’identification de marqueurs pour la caractérisation phénotypique et fonctionnelle des TIIC a été réalisée, entre autres, par la détection de protéines exprimées par la cellule. Dans la première partie de ce projet, nous avons démontré que les méthodes utilisées pour désagréger les tissus tumoraux dans le but d’isoler les TIIC induisent des changements dans la biologie de ces cellules ce qui peut fausser les conclusions qui en dérivent. Nous avons donc comparé l'impact de trois méthodes de désagrégation : une dissociation mécanique utilisant la MédimachineTM et deux digestions enzymatiques utilisant une collagénase de type I seule ou combinée à de la collagénase de type IV et de la DNase I de type II. Nous nous sommes intéressés à l'effet de ces méthodes sur des paramètres tels que la viabilité cellulaire, l’altération des protéines de surface et la capacité des cellules à proliférer. Nous avons démontré que ces méthodes affectent la viabilité des cellules de manière comparable, alors que la détection de certaines protéines de surface et la capacité de proliférer est réduite/inhibée par les traitements enzymatiques. Nous concluons qu’une méthode mécanique utilisant la MédimachineTM est mieux adaptée à la caractérisation des TIIC afin de conserver leurs propriétés. Dans la deuxième partie de notre projet, nous avons adapté cette méthode à la caractérisation des TIIC. Nous avons porté une attention particulière à la molécule d’adhérence CD146 dont l’implication dans la migration des cellules immunes à travers l’endothélium vers les sites d’inflammation est de plus en plus étudiée dans les maladies autoimmunes. Nous avons mis en évidence une augmentation des proportions de cellules immunes exprimant CD146 dans les tumeurs comparativement au sang de patients de cancers. Cette expression est induite par les cellules tumorales tout en étant accrue par la nécrose de celles-ci. Nous démontrons que ces cellules sont majoritairement des lymphocytes T CD4+ présentant un profil immunosuppressif. En conclusion, nos résultats suggèrent que CD146 participe à la mise en place du contexte immunitaire dans la tumeur et augmente la capacité de migration des lymphocytes T CD4+. L’induction par les cellules tumorales de cette molécule d’adhérence dans les cellules suppressives pourrait contribuer aux mécanismes immunorégulateurs mis en place par la tumeur. CD146 pourrait être un marqueur d’intérêt pour l’identification des cellules immunosuppressives et pour le développement de nouvelles thérapies.

‘Studies on Bacterial Indicators and Pathogen Vibrio parahaemolyticus in Cochin Backwater

Microbiological studies on the incidence, behaviour, activity and ecological implications of marine micro~organisms, particularly microbial pathogens in coastal waters and estuaries exhibit the increasing concern and awareness of environmental impacts on health and wealth. Marine microbiologists have been active in investigating on the distribution, kinds of organisms and their activity in the environment. However, informations on the effect of environment on the ecology or on the distribution (spatial/temporal) of microbial comunity and competition among groups inhabiting the ecosystem are sparE§L Estuarine environment are complex with respect to diversity of habitats, variation in physicochemical parameters and contamination by terrestrial bacterial species. Being the organisms of‘public health significance, ecological studies on total coliforms, faecal coliforms, faecal streptococci, §. ggli and X. parahaemolyticus have great relevance as studies of these types would provide a wealth of information to environmentalists and to fishery industry. In order to evalé%e the status, role and significance of potentially hazardous bacterial species in natural environment it is necessary to monitor the ecology of such organisms systematically in relation to physico-chemical parameters

Morphology and fracture of enamel

This study examines the inter-relation between enamel morphology and crack resistance by sectioning extracted human molars after loading to fracture. Cracks appear to initiate from tufts, hypocalcified defects at the enamel–dentin junction, and grow longitudinally around the enamel coat to produce failure. Microindentation corner cracks placed next to the tufts in the sections deflect along the tuft interfaces and occasionally penetrate into the adjacent enamel. Although they constitute weak interfaces, the tufts are nevertheless filled with organic matter, and appear to be stabilized against easy extension by self-healing, as well as by mutual stress-shielding and decussation, accounting at least in part for the capacity of tooth enamel to survive high functional forces.

Quantitation of C4a and C4b in systemic lupus erythematosus patients

The fourth component of human complement (C4) exists in blood as two major forms or isotypes which differ in their biochemical and functional properties. Because C4A preferentially transacylates onto amino groups, it has been postulated that this isotype is more important in the clearance of immune complexes. Patients having systemic lupus erythematosus (SLE), an autoimmune disease, have an increased incidence of C4A null genes and presumably decreased levels of C4A. Currently accepted methods for the detection of C4, however, cannot accurately quantitate C4A and C4B. Thus, their role in disease susceptibility and activity has not been studied. A novel immunoassay, which utilized heat-aggregated IgG to activate and capture C4, was developed for accurate quantitation of total C4, C4A and C4B by monoclonal antibody conjugates. Higher mean total C4 values were found in a healthy Black control population when compared to White controls. This appeared to be due to an increase in C4B. In SLE patients, mean total C4 levels were significantly lower than controls regardless of disease activity. Serial patient studies showed that the ratio of C4A:C4B remained relatively constant. When the patient group was compared to controls based on C4 null gene status, the mean levels of C4A were identical while C4B was decreased in the patients. This suggests that the common HLA-B8, Dr3 C4A*Q0 gene deletion found in SLE patients may also adversely affect genetic control of the C4B genes. Furthermore, low levels of C4A cannot fully account for disease development in SLE patients having C4A null genes. ^

Molecular events associated with trisomy of chromosome 7 in mouse skin chemical carcinogenesis

The primary objective of this study has been to investigate the effects at the molecular level of trisomy of mouse chromosome 7 in chemically induced skin tumors. It was previously proposed that the initiation event in the mouse skin carcinogenesis model is a heterozygous mutation of the Ha-ras-1 gene, mapped to chromosome 7. Previous studies in this laboratory identified trisomy 7 as one of the primary nonrandom cytogenetic abnormalities found in the majority of severely dysplastic papillomas and squamous cell carcinomas induced in SENCAR mice by an initiation-promotion protocol. Therefore, the first hypothesis tested was that trisomy 7 occurs by specific duplication of the chromosome carrying a mutated Ha-ras-1 allele. Results of a quantitative analysis of normal/mutated allelic ratios of the Ha-ras-1 gene confirmed this hypothesis, showing that most of the tumors exhibited overrepresentation of the mutated allele in the form of 1/2, 0/3, and 0/2 (normal/mutated) ratios. In addition, histopathological analysis of the tumors showed an apparent association between the degree of malignancy and the dosage of the mutated Ha-ras-1 allele. To determine the mechanism for loss of the normal Ha-ras-1 allele, found in 30% of the tumors, a comparison of constitutional and tumor genotypes was performed at different informative loci of chromosome 7. By combining Southern blot and polymerase chain reaction fragment length polymorphism analyses of DNAs extracted from squamous cell carcinomas, complete loss of heterozygosity was detected in 15 of 20 tumors at the Hbb locus, and in 5 of 5 tumors at the int-2 locus, both distal to Ha-ras-1. In addition, polymerase chain reaction analysis of DNA extracted from papillomas indicated that loss of heterozygosity occurs in late-stage lesions exhibiting a high degree of dysplasia and areas of microinvasion, suggesting that this event may be associated to the acquisition of the malignant phenotype. Allelic dosage analysis of tumors that had become homozygous at Hbb but retained heterozygosis at Ha-ras-1, indicated that loss of heterozygosity on mouse chromosome 7 occurs by a mitotic recombination mechanism. Overall, these findings suggest the presence of a putative tumor suppressor locus on the 7F1-ter region of mouse chromosome 7. Thus, loss of function by homozygosis at this putative suppressor locus may complement activation of the Ha-ras-1 gene during tumor progression, and might be associated with the malignant conversion stage of mouse skin carcinogenesis. ^

Tumor cell-associated epitopes recognized by lymphokine-activated killers (LAK)

Interleukin-2 activated lymphocytes, designated lymphokine-activated killers (LAK), acquire the unique capacity to express potent cytologic activity against a broad spectrum of abnormal and/or transformed NK-sensitive and NK-resistant target cells while sparing normal cell types. Investigations into the target spectra exhibited by cloned effector cells indicate that LAK cells express a polyspecific recognition mechanism that identifies an undefined class of cell surface-associated molecules expressed on susceptible targets. This report extends our previous investigations into the biochemical nature of these molecules by characterizing the functional role of two tumor cell-surface-associated epitopes implicated in conferring target cells with susceptibility to LAK-mediated cytotoxicity. The first moiety is implicated in the formation of effector/target cell conjugates. This binding ligand is preferentially expressed on tumor cells relative to LAK-resistant PBL target cells, sensitive to trypsin treatment, resistant to functional inactivation by heat- and detergent-induced conformational changes, and does not require N-linked glycosylation to maintain binding activity. In contrast, a carbohydrate-associated epitope represents the second tumor-associated molecule required for target cell susceptibility to LAK cells. Specifically, N-linked glyoprotein synthesis represents an absolute requirement for post-trypsin recovery of target cell susceptibility. The minimal N-linked oligosaccharide residue capable of restoring this second signal has been identified as a high mannose structure. Although ultimately required for tumor cell susceptibility, as measured in $\sp{51}$Cr-release assays, this N-glycan-associated molecule is not required for the differential tumor cell binding expressed by LAK cells. Furthermore, N-glycan expression is not adequate in itself to confer target cell susceptibility. Additional categories of cell surface components have been investigated, including O-linked oligosaccharides, and glycosaminoglycans, without identifying additional moieties relevant to target cell recognition. Collectively, these data suggest that tumor cell recognition by LAK cells is dependent on cell surface presentation of two epitopes: a trypsin-sensitive molecule that participates in the initial conjugate formation and an N-glycan-associated moiety that is involved in a post-binding event required for target cell killing. ^

The effect of ultraviolet radiation on the pathogenesis of {\it Candida albicans} in mice

Ultraviolet (UV) radiation produces immunological alterations in both humans and animals that include a decrease in the delayed type hypersensitivity (DTH) response to complex antigens, and to the induction of the suppressor T cell pathway. Cell-mediated immunity of the type that is altered by UV radiation has been shown to be important in host resistance against microorganisms. My dissertation addresses questions concerning the effects of UV radiation on the pathogenesis of opportunistic fungal pathogens such as Candida albicans.^ The (DTH) response of C3H mice exposed to ultraviolet (UV) radiation before (afferent arm of DTH) or after (efferent arm of DTH) infection with Candida albicans was markedly and systemically suppressed. Although suppression of both the afferent and efferent phases of DTH were caused by similar wavebands within the ultraviolet region, the dose of UV radiation that suppressed the efferent arm of DTH was 10-fold higher than the dose that suppressed the afferent arm of the DTH reaction.^ The DTH response of C57BL/6 mice was also suppressed by UV radiation; however the suppression was accomplished by exposure to significantly lower doses UV radiation compared to C3H mice. In C57BL/6 mice, the dose of UV radiation that suppressed the afferent phase of DTH was 5-fold higher than the dose that suppressed the efferent phase.^ Exposure of C3H mice to UV radiation before sensitization induced splenic suppressor T cells that upon transfer to normal recipients, impaired the induction of DTH to Candida. In contrast, the suppression caused by UV irradiation of mice after sensitization was not transferable. Spleen cells from sensitized mice exhibited altered homing patterns in animals that were exposed to UV radiation shortly before receiving cells, suggesting that UV-induced suppression of the efferent arm of DTH could result from an alteration in the distribution of effector cells.^ UV radiation decreased the survival of Candida-infected mice; however, no correlation was found between suppression of the DTH response and the course of lethal infection. This suggested that DTH was not protective against lethal disease with this organism. UV radiation also changed the persistence of the organism in the internal organs. UV-irradiated, infected animals had increased numbers of Candida in their kidneys compared to non-irradiated mice. Sensitization prior to UV irradiation aided clearance of the organism from the kidneys of UV-irradiated mice.^ These data show that UV radiation suppresses cell-mediated immunity to Candida albicans in mice and increases mortality of Candida-infected mice. Moreover, the data suggest that an increase in environmental UV radiation could increase the severity of pathogenic infections. ^

Type I hypersensitivity and its pharmacological modulation in {\it Trichinella\/}-induced intestinal fluid secretion and rapid rejection of the parasite in immunized rats

Studies were performed to test the hypothesis that type I hypersensitivity underlies worm induced intestinal fluid secretion and the rapid rejection of Trichinella spiralis from immunized rats, and the two events may be related in a cause-effect manner.^ Two approaches were taken. One was to determine whether inhibition of anaphylaxis-mediated Cl$\sp{-}$ and fluid secretion accompanying a secondary infection impedes worm rejection from immune hosts. The other was to determine whether induction of intestinal fluid secretion in nonimmune hosts interfered with worm establishment. In both studies, fluid secretion was measured volumetrically 30 min after a challenge infection and worms were counted.^ In immunized rats indomethacin did not affect the worm-induced fluid secretion when used alone, despite inhibiting mucosal prostaglandin synthesis. Fluid secretion was reduced by treatment with diphenhydramine and further reduced by the combination of diphenhydramine and indomethacin. The paradoxical effects of indomethacin when used alone compared with its coadministration with diphenhydramine is explained by the enhancing effect of indomethacin on histamine release. Abolishing net fluid secretion in these studies had no effect on rapid worm rejection in immune hosts.^ Worm establishment was reduced in recipients of immune serum containing IgE antibodies. Net intestinal fluid secretion induced in normal rats by PGE$\sb2$, cholera toxin, or hypertonic mannitol solution had no effect on worm establishment compared with untreated controls.^ In a related experiment, worm-induced intestinal fluid secretion and worm rejection in immune rats were partially blocked by concurrent injection with 5-HT$\sb2$ and 5-HT$\sb3$ blockers (Ketanserin and MDL-72222), suggesting that 5-HT is involved. This possible involvement was supported in that treatment of nonimmune rats with 5-HT significantly inhibited worm establishment in the intestine.^ Results indicate that anaphylaxis is the basis for both worm-induced intestinal fluid secretion and rapid rejection of T. spiralis in immune rats, but these events are independent of one another. 5-HT is a possible mediator of worm rejection, however, its mechanism of action is related to something other than fluid secretion. ^