Regulación de la actividad funcional tiroidea e interacción con mediadores de la respuesta inmune. Regulation of thyroid functional activity and interaction with mediators of immune response.

TEMA I. MECANISMOS NO CLÁSICOS EN EL CONTROL DE LA BIOSÍNTESIS DE HORMONAS TIROIDEAS. El objetivo general de este aspecto del proyecto es el estudio de los mecanismos bioquímicos y moleculares que regulan la hormonogénesis tiroidea en diferentes condiciones funcionales. En proyectos anteriores hemos demostrado que la endotoxina bacteriana lipopolisacárido (LPS) y el oxido nítrico (NO) inducen modificaciones en la biosíntesis de hormonas tiroideas. En base a estos resultados se propone investigar el mecanismo responsable de la estimulación de la captación de ioduro y la expresión de NIS ejercida por LPS y los factores que regulan la producción de NO en la célula tiroidea. Por otra parte se investigarán posibles factores hormonales reguladores de la absorción de ioduro a nivel intestinal y su relación con el eje hipófiso-tiroideo, así como los mecanismos involucrados en la expresión de NIS en enterocitos. Como extensión con aplicación clínica y en base a la experiencia del grupo en el estudio de proteínas que participan en la biosíntesis hormonal tiroidea, se realizará una pesquisa de posibles mutaciones en el transportador de ioduro en pacientes con Hipotiroidismo congénito.TEMA II. ESTUDIO DEL EFECTO DE LAS HORMONAS TIROIDEAS EN LA INICIACIÓN DE LA RESPUESTA INMUNE EN RATÓN. INTERACCIÓN CON GLUCOCORTICOIDES. En nuestro grupo demostramos recientemente un efecto novel de las hormonas tiroideas sobre la maduración/función de células presentadoras de antígenos especializadas: células dendríticas (DC), derivadas de médula ósea de ratón. En este proyecto se propone: 1) profundizar el mecanismo molecular involucrado en el efecto de triiodotironina (T3) sobre DC: rol del receptor de T3-señalamiento intracelular; capacidad de DC tratadas con T3 de estimular la citotoxicidad antígeno-específica; estrategia de vacunación en el tratamiento antitumoral. Por su parte, también previamente demostramos la característica de los glucocorticoides (GC) de interaccionar con el mecanismo de acción de las hormonas tiroideas en la expresión final de los efectos T3-específicos. Considerando el uso terapéutico de los GC en diversos estados clínico-patológicos inmunes, se propone: 2) Estudio del efecto de dexametasona (GC de síntesis) sobre el mecanismo de acción de T3 a nivel de DC.

Estudio de los mecanismos moleculares involucrados en la inmunosupresión observada durante la infección con Trypanosoma cruzi: Rol de la vía PD-1/PD1-L y E3 ubiquitina ligasas. Molecular mechanismns involved in the immunosupression during Tryapanosoma cruzi infection. Role of PD1-PD1-L pathway and E3 ubiquitin ligases.

Trypanosoma cruzi es el agente causal de la enfermedad de Chagas, un problema de salud importante en América Latina, así como también en América Central, ya que causa infección crónica afectando a millones de personas [1]. Durante esta enfermedad se han descripto varias alteraciones de la respuesta inmune, entre ellas una severa inmunosupresión durante la etapa aguda de la infección, tanto en humanos como en ratones. Células T provenientes de ratones infectados activadas in vitro, muestran reducción en la respuesta proliferativa a mitógenos, característica de un estado de inmunosupresión [2-4]. La falla del sistema inmune durante estadios tempranos de la infección probablemente colabore con la diseminación y el establecimiento del parásito. Un gran número de estudios se han focalizado en la identificación de mecanismos moleculares responsables del fenómeno de inmunosupresión, entre los mecanismos citados se ha demostrado presencia de células supresoras [5-9], factores inmunosupresores presentes en el parásito [2, 3, 10-13], producción excesiva de óxido nítrico [14], disminuida producción de IL-2 y reducida expresión del receptor de IL2 en células de bazo de animales infectados [9, 15-17]. Muchos de estos mecanismos han sido exhaustivamente investigados, sin embargo no está del todo claro si existen mecanismos adicionales involucrados en la inmunosupresión de la célula T. Adicionalmente, en los últimos años nuevas moléculas que median la regulación negativa de la célula T, entre las cuales están PD-1/PD1-L [18], arginasa [19] y E3 ubiquitina ligasas [20-22], han sido reportadas durante inmunosupresión en diversas infecciones. Trypanosoma cruzi, the etiological agent of Chagas’ disease, is parasite causing chronic infections in human and other mammalian species. There is an important immunosupresion during the acute phase of the infection that contribute to the dissemination and installation of the parasite. Several studies have been focused on identifying the mechanisms involved in the immunosupresion; however it is not clear if there are additional mechanisms implicated. In addition, during the last years new molecules involved in the negative T cell regulation such as PD-1/PD1-L pathway and E3 ubiquitin ligases (E3-Ub-Lig) have been reported. It has been demonstrated, that E3-Ub-Lig control the amount and localization of intracellular signal mediators, limiting T cell activation. Moreover, these mechanisms mediate the immunosupresion observed during several infections leading to the persistence of the pathogen in the host. In this project the role of E3-Ub-Lig on the T cell immunosupresion and hipo-response mechanisms observed during T. cruzi infection will be studied. On the other hand, it has been reported that some pathogens release proteins with E3-Ub-Lig activity modifying the ubiquitination process to promote their survival and replication in the host. Recently, a protein with E3-Ub-Lig activity was identified in T. cruzi, however its target molecule has not been discovered yet. Therefore, one of the aims of this project consists on studying different potential target molecules for this novel E3-Ub-Lig. In addition, during the last years, important progress has been done about the biological rol of PD-1/PD1-L pathway on the regulation of the immune response in several infections. However, it is not well known how PD-1/PD1-L pathway transduces signals at intracelular level to block T cell response. Because of this, it is interesting to study if there is any relation between the PD-1/PD1-L pathway and E3-Ub-Lig on the mechanism of T cell immunosupression during T. cruzi infection.

Modulación de la activación de células dendríticas por antígenos de Fasciola hepatica y ligandos para receptores Toll: Potencial terapéutico en respuestas anti-inflamatorias. Fasciola hepatica antigens and TLR ligands modulate dendritic cells activation: therapeutic potential in anti-inflammatory responses.

Antecedentes: En nuestro laboratorio hemos demostrado que antígenos (Ags) de Fasciola hepatica inducen en células dendríticas murinas (CD), diferentes propiedades tolerogénicas como la incapacidad por si mismos de inducir la maduración de las células, la resistencia a la maduración por ligandos de TLR, el incremento en la producción de IDO y también la capacidad de esta estas células de dirigir la respuesta inmune hacia un perfil Th2 y T reg. Por otra parte ha sido bien documentado que CD con características tolerogénicas, ya sea inmaduras o semimaduras, son útiles para reducir respuestas inflamatorias excesivas tales como las que ocurren en enfermedades autoinmunes. Además hemos demostrado que CD tratadas con Ags del parásito en conjunto con un ligando Toll (CpG-ODN) producen altos niveles de citoquinas anti-inflamatorias (IL-10 y TGF-) bajos de citoquinas proinflamatorias (TNF, IL-6, IL-12). Hipótesis: El fenotipo semimaduro alcanzado en las CDpodría ser utilizado para reducir la inflamación en un modelo de enfermedad autoinmune en donde existe una exacerbada respuesta Th1 y Th17, ya que la producción elevada de IL-10 y TGF- podría inhibir o controlar estas respuestas de manera directa o a través de la inducción de células T regulatorias. Objetivos: En este proyecto nosotros proponemos la inmunización de animales susceptibles (ratones DBA1/j), al desarrollo de artritis inducida por colágeno (AIC) con CD tratadas con Ags de F. hepatica en conjunto con CpG-ODN para reducir los síntomas clínicos de la enfermedad. Materiales a utilizar: En nuestro laboratorio hemos desarrollado un modelo de artritis inducida por colágeno (AIC) mediante dos inmunizaciones de ratones DBA1/j con colágeno tipo II bovino y adyuvante de Freund. El modelo permitió establecer un índice clínico mediante la hinchazón en las patas de los animales. Doce días posteriores a la primera inmunización los animales serán inyectados con CD tratadas con: 1. PBS, 2.Extracto total de F.hepatica (TE) + CII, 3. CpG + CII, 4. TE+CpG+CII Se realizará la observación macroscópica diaria, a partir de los 7 días de la 2a inmunización Luego del sacrificio las articulaciones de las patas se prepararán para realizar un análisis histológico. Se detectará en suero los niveles de anticuerpos IgG1 (perfil Th2) y de IgG2a (perfil Th1) mediante la técnica de ELISA. Se detectará también el perfil de citoquinas en los nódulos drenantes por la técnica de ELISA y adicionalmente la poblaciónes celulares de células T regulatorias (Treg) CD4+CD25+Foxp3 o células Tr1. Resultados esperados: Pensamos que el tratamiento de los animales que desarrollan AIC con CD semimaduras (por el tratamiento con TE y CpG), serán capaces de migrar a los órganos linfaticos y secretar TGF-be(inductora de células T reg), IL-10 (inductoras de células Tr1), IDO inhibitoria de la respuesta de Li T y promotor de células T reg, también podría generarse una respuesta Th2 (por la presencia de antígenos del parásito), y estas respuestas aisladas o en forma sinérgica podrían inhibir las respuestas de tipo Th17 y Th1 asociadas a la patología en esta enfermedad. Importancia del proyecto: En el desarrollo de la artritis existe un aumento de la inmunidad mediada por células, asi como de la respuesta inmune humoral hacia componentes de la matriz del cartílago. El tratamiento convencional de la artritis recae en general en el uso de inmunosupresores no-específicos, los cuales poseen una variedad de efectos adversos y la inhibición de la respuesta inflamatoria no es específica. En este proyecto proponemos el uso de CD tratadas con antígenos del helminto F. hepatica y CpG ligando Tol que capacita a estas células para generar una respuesta adaptativa de tipo regulatoria, útil en la inhibición de las respuestas inflamatorias como la que ocurre durante la progresión de artritis reumatoidea en un modelo experimental en ratones. We have shown that F. hepatica Ags-treated dendritic cells (DC) together with a TLRl ligand (CpG-ODN) produce high levels of anti-inflammatory cytokines (IL-10 and TGF-Beta) and low of proinflammatory cytokines (TNF, IL-6, IL -12). Hypothesis: The semimature phenotype achieved by DC, could be used to reduce inflammation in a model of autoimmune disease. The high production of IL-10 and TGF-Beta by these cells could directly or through the induction of T reg cells inhibit the inflammatory response. Objective: In this project we propose the immunization of DBA1 / j mice, susceptible to the development of collagen-induced arthritis (CIA) with F. hepatica-treated DC in conjunction with CpG-ODN to reduce clinical signs of disease. Materials: In our laboratory, we developed the CIA model by two immunizations of DBA1 / j mice with bovine type II collagen and Freund's adjuvant. The model allowed to stablish a clinical index by swelling in the legs of animals. Twelve days after the first immunization the animals are injected with DC treated with: 1. PBS 2. F.hepatica Extract (TE) + CII, 3. CpG + CII, 4. TE + CpG + CII Macroscopic observation will take place daily from 7 days of the 2nd immunization. After sacrifice the joints of the legs will be prepared for histological analysis. Serum levels of IgG1 antibodies (Th2 profile) and IgG2a (Th1 profile) will be detected by ELISA. It will also detected the cytokine profile in draining lymph nodes by ELISA and additionally the cell populations of regulatory T cells (Treg) CD4 + CD25 + Foxp3 or Tr1 cells. Expected results: We believe that the treatment of animals that had developed CIA with DC will be able to migrate to lymphatic organs and secrete TGF-B (T reg cell-inducing), IL-10 (inducing Tr1 cells), IDO (inhibitory of T cells and inducing of T reg cells) could alone or in synergy inhibit Th17-type responses and Th1 associated with the pathology in this disease.

Participación de las células supresoras mieloides (CSM) y T regulatorias (Treg) en el control de la infección con Trypanosoma cruzi y el desarrollo de la patología inflamatoria asociada a la infeccion. Role of Myeloid-Derived Suppressor Cells and regulatory T cells in the control of T. cruzi infection and the infection-associated pathology.

La infección de mamíferos con el T. cruzi resulta en diferentes alteraciones inmunológicas que permiten la persistencia crónica del parásito y destrucción inflamatoria progresiva del tejido cardiaco, nervioso y hepático. Los mecanismos responsables de la patología de la enfermedad de Chagas han sido materia de intensa investigación habiéndose propuesto que el daño producido en esta enfermedad puede ser consecuencia de la respuesta inflamatoria del individuo infectado y/o de una acción directa del parásito sobre los tejidos del hospedador. El propósito del presente proyecto es estudiar comparativamente, en dos cepas de ratones con diferente susceptibilidad a la infección y desarrollo de patología, la participación y los mecanismos efectores de las células supresoras mieloides (CSM) y las celulas T regulatorias inducidas por la infección experimental con Trypanosoma cruzi en el control de la infección con este protozoario y en el desarrollo de la patología hepática siendo los objetivos especificos desarrolar: - Investigar la generación y/o reclutamiento de células de CSM en bazo e hígado de ratones infectados con Trypanosoma cruzi y su contribución a la desigual susceptibilidad a la infección y respuesta inmune desarrollada en las cepas de ratones BALB/c y C57BL/6; - Investigar la capacidad de las CSM inducidas por la infección con T. cruzi en bazo e hígado de ratones de ambas cepas para suprimir la respuesta de células T in vitro e indagar sobre los mecanismos de supresión utilizados; - Investigar la generación y/o reclutamiento de células Treg durante la infección experimental con Trypanosoma cruzi, su participación en la desigual susceptibilidad a la infección y respuesta inmune desarrollada en ambas cepas de ratones y los mecanismos de supresión utilizados. - Analizar en tejido hepático o leucocitos infiltrantes la presencia de COX2, PGE2, MMP2 y 9, IL1b, IL6, IDO, IL10 y GM-CSF capaces de inducir la expansión de las CSM; - Dilucidar si la administración del ligando para TLR2 (Pam3CyS) previo a la infección de ratones C57BL/6 (en los cuales se detecta un menor número de CSM) es capaz de modular la respuesta inflamatoria y el daño hepático a través de la inducción de CSM y/o T reg en hígado y bazo. La comprension de los eventos celulares y moleculares que regulan la producción de citoquinas pro- y anti-inflamatorias y otros mediadores, así como el papel de los receptores de la inmunidad innata durante la infección con T. cruzi contribuirá a responder interrogantes que son claves para el diseño de nuevas estrategias de intervención inmune tendientes a preservar los mecanismos de defensa del huésped. Two nonexclusive mechanisms have been proposed to explain the Chagas’s disease pathology: 1) The pathology of the disease seems to be consequence of the inflammatory response triggered for the parasite; or 2) The damage is produced by the parasite direct effect. Recently, we reported that TLR2, TLR4 and TLR9 (innate immune response receptors) are differentially modulated in injured livers from BALB/c (lesser liver pathology) and C57BL/6 (elevated liver pathology) mice during Trypanosoma cruzi infection. The aim of our proposal is the study of role of Myeloid-Derived Suppressor Cells (MDSC) and regulatory T cells in the control of T. cruzi infection and the infection-associated pathology. Our specific aims are: -To study the induction or recruitment of MDSC in splenn and liver of BALB/c and C57BL/6 mice and their relationship with the differential susceptibility and immune response observed in these both mice strains; - To determine the ability and the mechanisms used by the T. cruzi-induced MDSC to suppress the T cell proliferative response; -To study the induction or recruitment of Treg in liver of BALB/c and C57BL/6 mice and their relationship with the differential susceptibility and immune response observed in these both mice strains; -To analize in liver tissue or tissue infiltrating lymphocytes the activation of COX2, PGE2, MMP2 y 9, IL1b, IL6, IDO, IL10 y GM-CSF known to promote the development of MDSC; -To determine whether the treatment with Pam3CyS (TLR2 ligand) is able to modulate the liver inflammatory respose and damage througth the induction of MDSC or Treg.

Regulation of lymphocyte development and activation

Magdeburg, Univ., Med. Fak., Habil.-Schr., 2012

Early life stress-induced histone acetylations correlate with activation of the synaptic plasticity genes Arc and Egr1 in the mouse brain

Magdeburg, Univ., Fak. für Naturwiss., Diss., 2013

role of reactive oxygen species and mitochondria in T-cell activation

Otto-von-Guericke-Universität, Fakultät für Naturwissenschaften, Dissertation, 2016

Estudi de la resposta immune enfront de Neospora caninum

S’investiga la resposta immune que té lloc en la infecció experimental de les vedelles gestants amb Neospora caninum a les 3, 6 i 9 setmanes postinfecció, amb especial interès en els teixits placentaris. Donada la importancia que tenen les citoquines en la resposta immune a la infecció, s’ha posat a punt les tècniques de RT-PCR a temps real per a l’estudi de l’expressió génica de citoquines del boví. En una fase posterior s’ha estudiat la dinàmica dels anticossos durant l’experiment, la transmissió transplacentària mitjançant l’anàlisi de la presència de DNA parasitari en teixits, la relació entre la producció de IFN-gamma en fluids fetals i, els avortaments i la trasmissió transplacentària i, finalment, el patró de citoquines, amb èmfasi en la interfase materno-fetal.

Chagas' disease: selective affinity and cytotoxicity of Trypanosoma cruzi-immune lymphocytes to parasympathetic ganglion cells

The megaesophagus and megacolon endemic in South America are related , to Chagas' disease. These mega conditions are found in patients with chronic Chagas's infection, when the parasite is not demonstrable in the lesions. These are characterized by depopulation of parasympathetic ganglion cells, dilation and hypertrophy of the viscera. In the experiments described here we deminstrate a selective affinity and adherence of Trypanosoma cruzi-immune lymphocytes to myenteric, parasympathetic ganglion cells, leading to neuronolysis. None of these features are observed when non-immune lymphocytes from control rabbits are used, or when the immune lymphocytes are allowed to react with CNS neurons. This demonstration is an indication of the high degree of specificity of the destruction of parasympathetic neurons in Chagas' disease. We postulate that the T. cruzi-immune lymphocyte rejection of parasympathetic neurons, but not of CNS neurons, might be related to recognition of a cross-reacting antigenic determinant secreted only by the target neurons. In favor of this interpretation is the observation of lymphocytic infiltrates and parasympathetic ganglion cell destruction in chronic Chagas' infection in the absence of encephalitis.

Cross-suppression of specific immune responses after oral tolerance

Adult normal inbred mice rendered tolerant to OVA by previous oral exposure do not respond to intraperitonela immunization with DNP-OVA in adjuvant. These tolerant mice also form less DNP-specific antibodies to DNP-KLH when immunized with mixtures of DNP-KLH and DNP-OVA, or less HGG-specific antibodies when immunized with cross-linked conjugates of OVA and HGG. These same procedures increased DNP-specific or HGG-specific responses in non-tolerant control mice. The cross-supperssion was ineffective, however, to inhibit already ongoing antibody responses.

Loss of Cutaneous TSLP-Dependent Immune Responses Skews the Balance of Inflammation from Tumor Protective to Tumor Promoting.

Inflammation can promote or inhibit cancer progression. In this study we have addressed the role of the proinflammatory cytokine thymic stromal lymphopoietin (TSLP) during skin carcinogenesis. Using conditional loss- and gain-of-function mouse models for Notch and Wnt signaling, respectively, we demonstrate that TSLP-mediated inflammation protects against cutaneous carcinogenesis by acting directly on CD4 and CD8 T cells. Genetic ablation of TSLP receptor (TSLPR) perturbs T-cell-mediated protection and results in the accumulation of CD11b(+)Gr1(+) myeloid cells. These promote tumor growth by secreting Wnt ligands and augmenting β-catenin signaling in the neighboring epithelium. Epithelial specific ablation of β-catenin prevents both carcinogenesis and the accumulation of CD11b(+)Gr1(+) myeloid cells, suggesting tumor cells initiate a feed-forward loop that induces protumorigenic inflammation.

Mutational analysis of the highly conserved arginine within the Glu/Asp-Arg-Tyr motif of the alpha(1b)-adrenergic receptor: effects on receptor isomerization and activation.

We have suggested previously that both the negatively and positively charged residues of the highly conserved Glu/Asp-Arg-Tyr (E/DRY) motif play an important role in the activation process of the alpha(1b)-adreneric receptor (AR). In this study, R143 of the E/DRY sequence in the alpha(1b)-AR was mutated into several amino acids (Lys, His, Glu, Asp, Ala, Asn, and Ile). The charge-conserving mutation of R143 into lysine not only preserved the maximal agonist-induced response of the alpha(1b)-AR, but it also conferred high degree of constitutive activity to the receptor. Both basal and agonist-induced phosphorylation levels were significantly increased for the R143K mutant compared with those of the wild-type receptor. Other substitutions of R143 resulted in receptor mutants with either a small increase in constitutive activity (R143H and R143D), impairment (R143H, R143D), or complete loss of receptor-mediated response (R143E, R143A, R143N, R143I). The R413E mutant displayed a small, but significant increase in basal phosphorylation despite being severely impaired in receptor-mediated response. Interestingly, all the arginine mutants displayed increased affinity for agonist binding compared with the wild-type alpha(1b)-AR. A correlation was found between the extent of the affinity shift and the intrinsic activity of the agonists. The analysis of the receptor mutants using the allosteric ternary complex model in conjunction with the results of molecular dynamics simulations on the receptor models support the hypothesis that mutations of R143 can drive the isomerization of the alpha(1b)-AR into different states, highlighting the crucial role of this residue in the activation process of the receptor.