Role of secretory immunoglobulin A and secretory component in the protection of mucosal surfaces.

The contribution of secretory immunoglobulin A (SIgA) antibodies in the defense of mucosal epithelia plays an important role in preventing pathogen adhesion to host cells, therefore blocking dissemination and further infection. This mechanism, referred to as immune exclusion, represents the dominant mode of action of the antibody. However, SIgA antibodies combine multiple facets, which together confer properties extending from intracellular and serosal neutralization of antigens, activation of non-inflammatory pathways and homeostatic control of the endogenous microbiota. The sum of these features suggests that future opportunities for translational application from research-based knowledge to clinics include the mucosal delivery of bioactive antibodies capable of preserving immunoreactivity in the lung, gastrointestinal tract, the genito-urinary tract for the treatment of infections. This article covers topics dealing with the structure of SIgA, the dissection of its mode of action in epithelia lining different mucosal surfaces and its potential in immunotherapy against infectious pathogens.

Biocompatibilité des microcapsules d'alginate : purification d'alginate, réaction immunitaire de l'hôte et protection du receveur

L’immuno-isolation des îlots de Langerhans est proposée comme moyen d’effectuer des transplantations sans prise d’immunosuppresseurs par le patient. Cette immuno-isolation, par l’entremise d’une microcapsule composée d’alginate et de poly-L-lysine (microcapsule APA), protège le greffon d’une éventuelle attaque du système immunitaire du receveur grâce à sa membrane semi-perméable. Cette membrane empêche le système immunitaire du receveur de pénétrer la microcapsule tout en laissant diffuser librement les nutriments, le glucose et l’insuline. Avant l’application de cette technique chez l’humain, quelques défis doivent encore être relevés, dont la biocompatibilité de ce système. La biocompatibilité fait ici référence à la biocompatibilité du biomatériau utilisé pour la fabrication des microcapsules, l’alginate, mais aussi la biocompatibilité des microcapsules reliée à leur stabilité. En effet, il a été remarqué que, lors d’implantation in vivo de microcapsules fabriquées avec de l’alginate non purifiée, ceci induisait un phénomène nommé Réaction de l’Hôte contre la Microcapsule (RHM). De plus, il est connu que la stabilité des microcapsules APA peut influencer leur biocompatibilité puisqu’une microcapsule endommagée ou brisée pourrait laisser s’échapper les cellules du greffon chez le receveur. Nous croyons qu’une compréhension des processus d’initiation de la RHM en fonction de l’efficacité des procédés de purification d’alginate (et donc des quantités de contaminants présents dans l’alginate) ainsi que l’augmentation de la stabilité des microcapsules APA pourront améliorer la biocompatibilité de ce dispositif, ce que tente de démontrer les résultats présentés dans cette thèse. En effet, les résultats obtenus suggèrent que les protéines qui contaminent l’alginate jouent un rôle clé dans l’initiation de la RHM et qu’en diminuant ces quantités de protéines par l’amélioration des procédés de purification d’alginate, on améliore la biocompatibilité de l’alginate. Afin d’augmenter la stabilité des microcapsules APA, nous décrivons une nouvelle technique de fabrication des microcapsules qui implique la présence de liaisons covalentes. Ces nouvelles microcapsules APA réticulées sont très résistantes, n’affectent pas de façon négative la survie des cellules encapsulées et confinent les cellules du greffon à l’intérieur des microcapsules. Cette dernière caractéristique nous permet donc d’augmenter la biocompatibilité des microcapsules APA en protégeant le receveur contre les cellules du greffon.

Étude de l’efficacité de la vaccination à Salmonella Enteritidis chez la poule pondeuse et de la protection contre l’infection

Les infections à Salmonella Enteritidis chez les humains sont associées à la consommation d’œufs ou d’ovoproduits contaminés. La vaccination est un outil utilisé pour diminuer les risques d’infection à SE chez la volaille, mais avec des résultats variables. Au Canada deux bactérines, MBL SE4C et Layermune, sont couramment utilisées pour lutter contre SE. Cependant, leur efficacité n’a pas été complètement déterminée chez les poules pondeuses plus âgées. Par ailleurs, la capacité de ces vaccins à prévenir la transmission verticale et horizontale n’a pas encore été étudiée. L’objectif principal de cette étude était d’évaluer l’effet des deux bactérines sur la réponse immunitaire chez les poules pondeuses, de vérifier la protection conférée par ces vaccins contre l’infection expérimentale à SE, et d’identifier des protéines immunogènes afin de développer un vaccin sous-unitaire. Les oiseaux ont été vaccinés avec deux protocoles d’immunisation en cours d’élevage (soit à 12 et 18, ou à 16 semaines d’âge). Le groupe contrôle a été injecté avec la solution saline. Les oiseaux ont été inoculés per os avec 2 x 109 CFU de la souche SE lysotype 4 à 55 ou à 65 semaines d’âge. Les anticorps (IgG et IgA) ont été mesurés à différents temps avec un ELISA maison en utilisant l’antigène entier de SE. La phagocytose, flambée oxydative, les populations des splénocytes B et T ont été analysées en utilisant la cytométrie en flux. Les signes cliniques, l’excrétion fécale, la contamination des jaunes d’œufs et l’invasion des salmonelles dans les organes ont été étudiés pour évaluer l’efficacité de protection. La transmission horizontale a aussi été étudiée en évaluant l’infection à SE chez les oiseaux mis en contact avec les oiseaux inoculés. Les protéines immunogènes ont été identifiées par SDS-PAGE et Western blot à l’aide d’antisérums prélevés suite à la vaccination et/ou à l’infection expérimentale/naturelle, puis caractérisées par la spectrométrie de masse. Le protocole de vaccination avec deux immunisations a généré un niveau élevé de séroconversion à partir de 3 jusqu’à 32-34 semaines post-vaccination par rapport à celui avec une seule immunisation (p < 0.02), mais il n’y avait plus de différence entre les groupes à 54 et 64 semaines d’âge. Il n’y a pas eu de corrélation entre les niveaux d’IgG et les taux d’isolement des salmonelles dans les organes et des jaunes d’œuf. La production des IgA n’a été observée que chez les oiseaux vaccinés avec 2 injections de MBL SE4C (p ≤ 0.04). Après l’infection expérimentale, la production des IgA a été significativement plus élevée aux jours 1 et 7 p.i dans l’oviducte des oiseaux vaccinés (sauf pour le groupe vacciné avec 2 injections de Layermune) par comparaison avec le groupe contrôle (p ≤ 0.03). Seule la bactérine MBL SE4C a eu un effet protecteur contre la contamination des jaunes d’œuf chez les oiseaux infectés. Ce vaccin réduit partiellement en utilisant deux immunisations, le taux d’excrétion fécale des salmonelles chez les oiseaux inoculés et les oiseaux horizontalement infectés (p ≤ 0.02). Cinq des protéines identifiées par la spectrométrie de masse sont considérées comme des protéines potentiellement candidates pour une étude plus approfondie de leur immonogénicité: Lipoamide dehydrogenase, Enolase (2-phosphoglycerate dehydratase) (2-phospho-D-glycerate hydro-lyase), Elongation factor Tu (EF-Tu), Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) et DNA protection during starvation protein. En général, les bactérines ont induit une immunité humorale (IgG et IgA) chez les poules pondeuses. Cette réponse immunitaire a protégé partiellement les oiseaux quant à l’élimination des salmonelles, la contamination des jaunes d’œuf, ainsi que la transmission horizontale. Dans cette étude, la bactérine MBL SE4C (avec deux immunisations) s’est montrée plus efficace pour protéger les oiseaux que la bactérine Layermune. Nos résultats apportent des informations objectives et complémentaires sur le potentiel de deux bactérines pour lutter contre SE chez les poules pondeuses. Étant donné la protection partielle obtenue en utilisant ces vaccins, l’identification des antigènes immunogènes a permis de sélectionner des protéines spécifiques pour l’élaboration éventuelle d’un vaccin plus efficace contre SE chez les volailles.

Contribution des protéines issues du liquide synovial dans la protection et la survie des PMN humains : chimioprotection : étude comparative des mécanismes d’action impliqués par rapport au GM-CSF

Les polymorphonucléaires neutrophiles (PMNs) représentent une arme primordiale dans la défense contre divers agents pathogènes; notamment les bactéries, les champignons, les cellules tumorales de même que les cellules infectées par des virus. Cependant, certaines pathologies reliées à l’inflammation chronique soulèvent l’implication des neutrophiles notamment dans l’arthrite rhumatoïde. La réponse inflammatoire persistante générée par l’activation et la survie des neutrophiles engendre une destruction des tissus environnants suite à la sécrétion non contrôlée de leurs produits cytotoxiques. Même si l’activation chronique des neutrophiles est néfaste dans plusieurs pathologies, elle pourrait s’avérer un bon outil en cas de neutropénie, comme c’est souvent le cas les patients ayant reçu des traitements de chimiothérapie. Ce projet fait suite aux travaux doctoraux de Lagraoui (1999). Il vise à identifier le(s) facteur(s) du liquide synovial qui augmente la survie des neutrophiles ainsi que le mécanisme d’action impliqué dans ce processus. Similairement au facteur semi-pur isolés par Lagraoui (1999), le milieu conditionné concentré (MCC) augmente la survie des PMNs de 75% (39% ± 9.5 vs 68% ± 2.5, p<0.01). Suivant le séquençage du MCC parallèlement au facteur semi-pur actif, deux protéines ont été identifiées à la fois dans le MCC et dans le facteur semi-pur soient : l’albumine et la fétuine. Notre projet vise donc à comparer les effets de l’albumine et de la fétuine à ceux du GM-CSF dans l’optique d’une thérapie alternative au GM-CSF en tant qu’adjuvant de chimiothérapie. La présence d’albumine, de fétuine ou de GM-CSF chez les PMNs incubés 24 heures avec la Mutamycin® induit une diminution du nombre de cellules en apoptose par rapport à la Mutamycin® (Ctrl : 43% ± 10; A : 74% ± 3; F : (82% ± 6 et GM : 74% ± 7; p<0.01). L’effet de l’albumine dépend de la voie de la kinase PI3 mais également celle la kinase ERK, alors que celle de la fétuine dépend de la kinase PI3. Similairement l’EPO, l’albumine et la fétuine supporte la différentiation des HSCs en précurseurs érythrocytaires de type BFU-E. Dans un modèle murin de chiomioprotection, l’albumine augmente la concentration cellulaire rapport au groupe contrôle des leukocytes de la rate (66 ±8 x106c/ml vs 81 ±16 x106c/ml) et du sang (3.6 ±0.4 x106c/ml vs 5.7 ±2.3 x106c/ml). Donc, in vitro, l’albumine et la fétuine sont comparables au GM-CSF au niveau fonctionalité et mécansimes d’action. Cependant, vu leur manque de spécificité, l’application thérapeutique en tant qu’adjuvant de chiomiothérapie de l’albumine et la fétuine est peu prometteuse. Par contre, les maladies dégénératives et les évènements ischémiques pourraient s’avérer de bonnes cibles thérapeutiques, principalement pour l’albumine.

Macrophage antioxidant protection within atherosclerotic plaques

Macrophage cells within inflammatory lesions are exposed to a wide range of degrading and cytotoxic molecules including reactive oxygen species. Unlike neutrophils, macrophages do not normally die in this environment but continue to generate oxidants, phagocytose cellular remains, and release a range of cytoactive agents which modulate the immune response. It is this potential of the macrophage cell to survive in an oxidative environment that allows the growth and complexity of advanced atherosclerotic plaques. This review will examine the oxidants encountered by macrophages within an atherosclerotic plaque and describe some of the potential antioxidant mechanisms which enable macrophages to function within inflammatory lesions. Ascorbate, alpha-tocopherol, and glutathione appear to be central to the protection of macrophages yet additional antioxidant mechanisms appear to be involved. gamma-Interferon causes macrophages to generate 7,8dihydroneopterin/neopterin and 3-hydroxyanthranilic acid both of which have antioxidant properties. Manganese superoxide dismutase is also upregulated in macrophages. The evidence that these antioxidants provide further protection, so allowing the macrophage cells to survive within sites of chronic inflammation such as atherosclerotic plaques, will be described.

Relation of pretreatment sequence diversity in NS5A region of HCV genotype 1 with immune response between pegylated-INF/ribavirin therapy outcomes

Hepatitis C virus (HCV) infection frequently persists despite substantial virus-specific immune responses and the combination of pegylated interferon (INF)-alpha and ribavirin therapy. Major histocompatibility complex class I restricted CD8+ T cells are responsible for the control of viraemia in HCV infection, and several studies suggest protection against viral infection associated with specific HLAs. The reason for low rates of sustained viral response (SVR) in HCV patients remains unknown. Escape mutations in response to cytotoxic T lymphocyte are widely described; however, its influence in the treatment outcome is ill understood. Here, we investigate the differences in CD8 epitopes frequencies from the Los Alamos database between groups of patients that showed distinct response to pegylated alpha-INF with ribavirin therapy and test evidence of natural selection on the virus in those who failed treatment, using five maximum likelihood evolutionary models from PAML package. The group of sustained virological responders showed three epitopes with frequencies higher than Non-responders group, all had statistical support, and we observed evidence of selection pressure in the last group. No escape mutation was observed. Interestingly, the epitope VLSDFKTWL was 100% conserved in SVR group. These results suggest that the response to treatment can be explained by the increase in immune pressure, induced by interferon therapy, and the presence of those epitopes may represent an important factor in determining the outcome of therapy.

Poly(lactic acid-glycolic acid) nanoparticles markedly improve immunological protection provided by peptide P10 against murine paracoccidioidomycosis

Background and purpose: The present study reports on the preparation and testing of a sustained delivery system for the immunomodulatory peptide P10 aimed at reducing the in vivo degradation of the peptide and the amount required to elicit a protective immune response against paracoccidioidomycosis. Experimental approach: BALB/c mice were infected with the yeast Paracoccidioides brasiliensis to mimic the chronic form of paracoccidioidomycosis. The animals were treated daily with sulfamethoxazole/trimethoprim alone or combined with peptide P10, either emulsified in Freund`s adjuvant or entrapped in poly(lactic acid-glycolic acid) (PLGA) nanoparticles at different concentrations (1 mu g, 5 mu g, 10 mu g, 20 mu g or 40 mu g center dot 50 mu L-1). Therapeutic efficacy was assessed as fungal burden in tissues and the immune response by quantitative determination of cytokines. Key results: Animals given combined chemotherapy and P10 nanotherapy presented a marked reduction of fungal load in the lungs, compared with the non-treated animals. After 30 days of treatment, P10 entrapped within PLGA (1 mu g center dot 50 mu L-1) was more effective than `free` P10 emulsified in Freund`s adjuvant (20 mu g center dot 50 mu L-1), as an adjuvant to chemotherapy. After treatment for 90 days, the higher doses of P10 entrapped within PLGA (5 or 10 mu g center dot 50 mu L-1) were most effective. Treatment with P10 emulsified in Freund`s adjuvant (20 mu g center dot 50 mu L-1) or P10 entrapped within PLGA (1 mu g center dot 50 mu L-1) were accompanied by high levels of interferon-gamma in lung. Conclusions and implications: Combination of sulfamethoxazole/trimethoprim with the P10 peptide entrapped within PLGA demonstrated increased therapeutic efficacy against paracoccidioidomycosis. P10 incorporation into PLGA nanoparticles dramatically reduced the peptide amount necessary to elicit a protective effect.

Nasal immunization of mice with Lactobacillus casei expressing the Pneumococcal Surface Protein A: induction of antibodies, complement deposition and partial protection against Streptococcus pneumoniae challenge

Strategies for the development of new vaccines against Streptococcus pneumoniae infections try to overcome problems such as serotype coverage and high costs, present in currently available vaccines. Formulations based on protein candidates that can induce protection in animal models have been pointed as good alternatives. Among them, the Pneumococcal Surface Protein A (PspA) plays an important role during systemic infection at least in part through the inhibition of complement deposition on the pneumococcal surface, a mechanism of evasion from the immune system. Antigen delivery systems based on live recombinant lactic acid bacteria (LAB) represents a promising strategy for mucosal vaccination, since they are generally regarded as safe bacteria able to elicit both systemic and mucosal immune responses. In this work, the N-terminal region of clade I PspA was constitutively expressed in Lactobacillus casei and the recombinant bacteria was tested as a mucosal vaccine in mice. Nasal immunization with L. casei-PspA 1 induced anti-PspA antibodies that were able to bind to pneumococcal strains carrying both clade 1 and clade 2 PspAs and to induce complement deposition on the surface of the bacteria. In addition, an increase in survival of immunized mice after a systemic challenge with a virulent pneumococcal strain was observed. (C) 2008 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.

The importance of human FcyRI in mediating protection to malaria

The success of passive immunization suggests that antibody-based therapies will be effective at controlling malaria. We describe the development of fully human antibodies specific for Plasmodium falciparum by antibody repertoire cloning from phage display libraries generated from immune Gambian adults. Although these novel reagents bind with strong affinity to malaria parasites, it remains unclear if in vitro assays are predictive of functional immunity in humans, due to the lack of suitable animal models permissive for P. falciparum. A potentially useful solution described herein allows the antimalarial efficacy of human antibodies to be determined using rodent malaria parasites transgenic for P. falciparum antigens in mice also transgenic for human Fc-receptors. These human IgG1s cured animals of an otherwise lethal malaria infection, and protection was crucially dependent on human FcγRI. This important finding documents the capacity of FcγRI to mediate potent antimalaria immunity and supports the development of FcγRI-directed therapy for human malaria.

The release and induced immune responses of a plant-made and delivered antigen in the mouse gut

This study investigated the site of release of a model vaccine antigen from plant cells and the corresponding induced immune response. Three plant tissues (leaf, fruit and hairy root) and two formulations (aqueous and lipid) were compared in two mouse trials. A developed technique that enabled detection of antigen release by plant cells determined that antigen release occurred at early sites of the gastrointestinal tract when delivered in leaf material and at later sites when delivered in hairy roots. Lipid formulations delayed antigen release from all plant materials tested. While encapsulation in the plant cell provided some protection of the antigen in the gastrointestinal tract and influenced antigen release, formulation medium was also an important consideration with regard to vaccine delivery and immunogenicity. Systemic immune responses induced from the orally delivered vaccine benefited from late release of antigen in the mouse gastrointestinal tract. The influences to the mucosal immune response induced by these vaccines were too complex to be determined by studies performed here with no clear trend regarding plant tissue site of release or formulation medium. Expression and delivery of the model antigen in plant material prepared in an aqueous formulation provided the optimal systemic and mucosal, antigen-specific immune responses.

Leishmania (Viannia) shawi purified antigens confer protection against murine cutaneous leishmaniasis

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

Humoral and cellular immune response generated by different vaccine programs before and after Salmonella Enteritidis challenge in chickens

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

Immune Response Against Sporothrix schenckii in TLR-4-Deficient Mice

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

Fault section estimation in electric power systems using an optimization immune algorithm

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

Immunodominant Antigens of Leishmania chagasi Associated with Protection against Human Visceral Leishmaniasis

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)