Mouse mesenchymal stem cells inhibit high endothelial cell activation and lymphocyte homing to lymph nodes by releasing TIMP-1.

Mesenchymal stem cells (MSC) represent a promising therapeutic approach in many diseases in view of their potent immunomodulatory properties, which are only partially understood. Here, we show that the endothelium is a specific and key target of MSC during immunity and inflammation. In mice, MSC inhibit activation and proliferation of endothelial cells in remote inflamed lymph nodes (LNs), affect elongation and arborization of high endothelial venules (HEVs) and inhibit T-cell homing. The proteomic analysis of the MSC secretome identified the tissue inhibitor of metalloproteinase-1 (TIMP-1) as a potential effector molecule responsible for the anti-angiogenic properties of MSC. Both in vitro and in vivo, TIMP-1 activity is responsible for the anti-angiogenic effects of MSC, and increasing TIMP-1 concentrations delivered by an Adeno Associated Virus (AAV) vector recapitulates the effects of MSC transplantation on draining LNs. Thus, this study discovers a new and highly efficient general mechanism through which MSC tune down immunity and inflammation, identifies TIMP-1 as a novel biomarker of MSC-based therapy and opens the gate to new therapeutic approaches of inflammatory diseases.

Mechanisms of B and T lymphocyte accumulation in tumor-draining lymph nodes

Thesis (Master's)--University of Washington, 2016-06

Structural and cellular characterization of Idiopathic Pulmonary Fibrosis

La Fibrosi Polmonare Idiopatica (IPF) è una malattia polmonare cronica, irreversibile la cui eziologia risulta essere ignota, caratterizzata da un processo fibrotico progressivo che inizia nel tratto respiratorio inferiore. Le persone affette da IPF presentano età media compresa tra 55 e 77 anni. L’incidenza annuale di IPF è stata recentemente stimata tra 14 e 42,7 casi per 100.000 persone e tale dato risulta essere in aumento. IPF fa parte delle malattie Polmonari Idiopatiche Interstiziali (IIP) che comprendono patologie con quadri istologici e clinici differenti. Le affezioni su cui si concentrerà questo studio sono: UIP (Usual Interstitial Pneumonia) caratterizzata da fibrosi interstiziale e dalla presenza di foci fibrotici connessi alla pleura e corrispondente al quadro anatomopatologico della maggior parte dei casi di IPF; NSIP (Non Specific Interstitial Pneumonia) simile alla UIP ma con maggiore uniformità temporale e spaziale delle manifestazioni; Sarcoidosi, malattia granulomatosa ad eziologia ignota. Attualmente la gravità della IPF, che implica una mortalità del 50% dei pazienti a 5 anni dall’esordio, e la scarsa efficacia farmacologica nel rallentarne la progressione vedono il trapianto polmonare come unica possibilità di sopravvivenza nelle forme più severe. Al momento non è chiaro il meccanismo patogenetico di insorgenza e progressione della IPF anche se sono stati individuati alcuni fattori scatenanti quali fumo di sigaretta, infezioni respiratorie e inquinanti atmosferici; tuttavia nessuno di tali elementi può da solo determinare un così esteso e progressivo rimodellamento del parenchima polmonare. Numerose sono le evidenze di come il substrato genetico, le alterazioni del rapporto morte/proliferazione cellulare e le citochine svolgano un ruolo nella genesi e nella progressione della malattia, ma non sono ancora chiari i fenomeni biologico-cellulari che la sostengono e, quindi, quali siano i punti di attacco per poter incidere terapeuticamente nel modificare l’evoluzione della IPF. Poiché il nostro laboratorio ha partecipato alla scoperta dell’esistenza di cellule staminali nel polmone umano normale, uno degli obiettivi finali di questo progetto si basa sull’ipotesi che un’alterazione del compartimento staminale svolga un ruolo cruciale nella eziopatogenesi di IPF. Per questo in precedenti esperienze abbiamo cercato di identificare nella IPF cellule che esprimessero antigeni associati a staminalità quali c-kit, CD34 e CD133. Questo lavoro di tesi si è proposto di condurre un’indagine morfometrica ed immunoistochimica su biopsie polmonari provenienti da 9 pazienti affetti da UIP, 3 da NSIP e 5 da Sarcoidosi al fine di valutare le alterazioni strutturali principali imputabili alle patologie. Preparati istologici di 8 polmoni di controllo sono stati usati come confronto. Come atteso, è stato osservato nelle tre patologie esaminate (UIP, NSIP e Sarcoidosi) un significativo incremento nella sostituzione del parenchima polmonare con tessuto fibrotico ed un ispessimento dei setti alveolari rispetto ai campioni di controllo. L’analisi dei diversi pattern di fibrosi presenti fa emergere come vi sia una netta differenza tra le patologie con una maggiore presenza di fibrosi di tipo riparativo e quindi altamente cellulata nei casi di UIP, e NSIP mentre nelle Sarcoidosi il pattern maggiormente rappresentato è risultato essere quello della fibrosi replacement o sostitutiva. La quantificazione delle strutture vascolari è stata effettuata tenendo separate le aree di polmone alveolare rispetto a quelle occupate da focolai sostitutivi di danno (componente fibrotica). Nei campioni patologici analizzati era presente un significativo riarrangiamento di capillari, arteriole e venule rispetto al polmone di controllo, fenomeno principalmente riscontrato nel parenchima fibrotico. Tali modifiche erano maggiormente presenti nei casi di NSIP da noi analizzati. Inoltre le arteriole subivano una diminuzione di calibro ed un aumento dello spessore in special modo nei polmoni ottenuti da pazienti affetti da Sarcoidosi. Rispetto ai controlli, nella UIP e nella Sarcoidosi i vasi linfatici risultavano inalterati nell’area alveolare mentre aumentavano nelle aree di estesa fibrosi; quadro differente si osservava nella NSIP dove le strutture linfatiche aumentavano in entrambe le componenti strutturali. Mediante indagini immunoistochimiche è stata documentata la presenza e distribuzione dei miofibroblasti, positivi per actina muscolare liscia e vimentina, che rappresentano un importante componente del danno tissutale nella IPF. La quantificazione di questo particolare fenotipo è attualmente in corso. Abbiamo inoltre analizzato tramite immunoistochimica la componente immunitaria presente nei campioni polmonari attraverso la documentazione dei linfociti T totali che esprimono CD3, andando poi a identificare la sottopopolazione di T citotossici esprimenti la glicoproteina CD8. La popolazione linfocitaria CD3pos risultava notevolmente aumentata nelle tre patologie analizzate soprattutto nei casi di UIP e Sarcoidosi sebbene l`analisi della loro distribuzione tra i vari distretti tissutali risultasse differente. Risultati simili si sono ottenuti per l`analisi dei linfociti CD8pos. La componente monocito-macrofagica è stata invece identificata tramite la glicoproteina CD68 che ha messo in evidenza una maggiore presenza di cellule positive nella Sarcoidosi e nella UIP rispetto ai casi di NSIP. I dati preliminari di questo studio indicano che il rimodellamento strutturale emo-linfatico e cellulare infiammatorio nella UIP si differenziano rispetto alle altre malattie interstiziali del polmone, avanzando l’ipotesi che il microambiente vascolare ed immunitario giochino un ruolo importante nella patogenesi della malattia

The impact of flash intensity on retinal vessel oxygen saturation measurements using dual wavelength oximetry

PURPOSE. To establish the optimal flash settings for retinal vessel oxygen saturation parameters using dual-wavelength imaging in a multiethnic group. METHODS. Twelve healthy young subjects (mean age 32 years [SD 7]; three Mediterranean, two South Asian, and seven Caucasian individuals) underwent retinal vessel oxygen saturation measurements using dual-wavelength oximetry, noncontact tonometry, and manual sphygmomanometry. In order to evaluate the impact of flash intensity, we obtained three images (fundus camera angle 30°, ONH centered) per flash setting. Flash settings of the fundus camera were increased in steps of 2 (initial setting of 6 and the final of 22), which reflect logarithmic increasing intensities from 13.5 to 214 Watt seconds (Ws). RESULTS. Flash settings below 27 Ws were too low to obtain saturation measurements, whereas flash settings of more than 214 Ws resulted in overexposed images. Retinal arteriolar and venular oxygen saturation was comparable at flash settings of 27 to 76 Ws (arterioles' range: 85%-92%; venules' range: 45%-53%). Higher flash settings lead to increased saturation measurements in both retinal arterioles (up to 110%) and venules (up to 92%), with a more pronounced increase in venules. CONCLUSIONS. Flash intensity has a significant impact on retinal vessel oxygen saturation measurements using dual-wavelength retinal oximetry. High flash intensities lead to supranormal oxygen saturation measurements with a magnified effect in retinal venules compared with arteries. In addition to even retinal illumination, the correct flash setting is of paramount importance for clinical acquisition of images in retinal oximetry. We recommend flash settings between 27 to 76 Ws. © 2013 The Association for Research in Vision and Ophthalmology, Inc.

Comparison of two formulas used to calculate summarized retinal vessel calibers

PURPOSE: To compare the Parr-Hubbard and Knudtson formulas to calculate retinal vessel calibers and to examine the effect of omitting vessels on the overall result. METHODS: We calculated the central retinal arterial equivalent (CRAE) and central retinal venular equivalent (CRVE) according to the formulas described by Parr-Hubbard and Knudtson including the six largest retinal arterioles and venules crossing through a concentric ring segment (measurement zone) around the optic nerve head. Once calculated, we removed one arbitrarily selected artery and one arbitrarily selected vein and recalculated all outcome parameters again for (1) omitting one artery only, (2) omitting one vein only, and (3) omitting one artery and one vein. All parameters were compared against each other. RESULTS: Both methods showed good correlation (r for CRAE = 0.58; r for CRVE = 0.84), but absolute values for CRAE and CRVE were significantly different from each other when comparing both methods (p < 0.000001): CRAE had higher values for the Parr-Hubbard (165 [±16] μm) method compared with the Knudtson method (148 [±15] μm). In addition, CRAE and CRVE values dropped for both methods when omitting one arbitrarily selected vessel each (all p < 0.000001). Arteriovenous ratio (AVR) calculations showed a similar change for both methods when omitting one vessel each: AVR decreased when omitting one arteriole whereas it increased when omitting one venule. No change, however, was observed for AVR calculated with six or five vessel pairs each. CONCLUSIONS: Although the absolute value for CRAE and CRVE is changing significantly depending on the number of vessels included, AVR appears to be comparable as long as the same number of arterioles and venules is included.