STAT3 activation in circulating monocytes contributes to neovascular age-related macular degeneration

<p>Infiltrating macrophages are critically involved in pathogenic angiogenesis such as neovascular age-related macular degeneration (nAMD). Macrophages originate from circulating monocytes and three subtypes of monocyte exist in humans: classical (CD14+CD16-), non-classical (CD14-CD16+) and intermediate (CD14+CD16+) monocytes. The aim of this study was to investigate the role of circulating monocyte in neovascular age-related macular degeneration (nAMD). Flow cytometry analysis showed that the intermediate monocytes from nAMD patients expressed higher levels of CX3CR1 and HLA-DR compared to those from controls. Monocytes from nAMD patients expressed higher levels of phosphorylated Signal Transducer and Activator of Transcription 3 (pSTAT3), and produced higher amount of VEGF. In the mouse model of choroidal neovascularization (CNV), pSTAT3 expression was increased in the retina and RPE/choroid, and 49.24% of infiltrating macrophages express pSTAT3. Genetic deletion of the Suppressor of Cytokine Signalling 3 (SOCS3) in myeloid cells in the LysM-Cre+/-:SOCS3fl/fl mice resulted in spontaneous STAT3 activation and accelerated CNV formation. Inhibition of STAT3 activation using a small peptide LLL12 suppressed laser-induced CNV. Our results suggest that monocytes, in particular the intermediate subset of monocytes are activated in nAMD patients. STAT3 activation in circulating monocytes may contribute to the development of choroidal neovascularisation in AMD.</p>

Screening for biological activities with application in aquaculture in halophytes from the Algarve coastline

Infectious diseases often hamper the production of aquatic organisms in aquaculture systems, causing economical losses, environmental problems and consumer safety issues. The conventional way aquaculture producers had to control pathogens was by means of synthetic antibiotics and chemicals. This procedure had consequences in the emergence of more resilient pathogens, drug contamination of seafood products and local ecosystems. To avoid the repercussions of antibiotic use, vaccination has greatly replaced human drugs in western fish farms. However there is still massive unregulated antibiotic use in third world fish farms, so less expensive therapeutic alternatives for drugs are desperately needed. An alternative way to achieve disease control in aquaculture is by using natural bioactive organic compounds with antibiotic, antioxidant and/or immunostimulant properties. Such diverse biomolecules occur in bacteria, algae, fungi, higher plants and other organisms. Fatty acids, nucleotides, monosaccharides, polysaccharides, peptides, polyphenols and terpenoids, are examples of these substances. One promising source of bioactive compounds are salt tolerant plants. Halophytes have more molecular resources and defence mechanisms, when compared with other tracheophytes, to deal with the oxidative stresses of their habitat. Many halophytes have been used as a traditional food and medical supply, especially by African and Asian cultures. This scientific work evaluated the antibiotic, antioxidant, immunostimulant and metal chelating properties of Atriplex halimus L., Arthrocnemum macrostachyum Moric., Carpobrotus edulis L., Juncus acutus L. and Plantago coronopus L., from the Algarve coast. The antibiotic properties were tested against Listonella anguillarum, Photobacterium damselae piscicida and Vibrio fischeri. The immunostimulant properties were tested with cytochrome c and Griess assays on Sparus aurata head-kidney phagocytes. J. acutus ether extract inhibited the growth of P. damselae piscicida. A. macrostachyum, A. halimus, C. edulis, Juncus acutus and P. coronopus displayed antioxidant, copper chelating and iron chelating properties. These plants show potential as sources of bioactive compounds with application in aquaculture and in other fields.

Mise au point de nanoparticules polymères pour l'administration parentérale d'agents anticancéreux hydrophobes

Plusieurs agents anticancéreux très puissants sont caractérisés par une solubilité aqueuse limitée et une toxicité systémique importante. Cette dernière serait liée d’une part à la solubilisation des agents anticancéreux à l’aide de surfactifs de bas poids moléculaire, connus pour leur toxicité intrinsèque, et d’autre part, par le manque de spécificité tissulaire des anticancéreux. Les vecteurs colloïdaux à base de polymères permettraient de résoudre certains défis liés à la formulation d’agents anticancéreux hydrophobes. D’abord, les polymères peuvent être sélectionnés afin de répondre à des critères précis de compatibilité, de dégradation et d’affinité pour le médicament à formuler. Ensuite, le fait d’encapsuler l’agent anticancéreux dans un vecteur peut améliorer son efficacité thérapeutique en favorisant son accumulation au niveau du tissu cible, i.e. la tumeur, et ainsi limiter sa distribution au niveau des tissus sains. Des travaux antérieurs menés au sein de notre laboratoire ont mené à la mise au point de micelles à base de poly(N-vinyl-pyrrolidone)-bloc-poly(D,L-lactide) (PVP-b-PDLLA) capables de solubiliser des agents anticancéreux faiblement hydrosolubles dont le PTX. Ce dernier est commercialisé sous le nom de Taxol® et formulé à l’aide du Crémophor EL (CrEL), un surfactif de bas poids moléculaire pouvant provoquer, entre autres, des réactions d’hypersensibilité sévères. Bien que les micelles de PVP-b-PDLLA chargées de PTX aient démontré une meilleure tolérance comparée au Taxol®, leur potentiel de ciblage tumoral et leur efficacité thérapeutique étaient similaires à la forme commerciale à doses égales. Ceci était possiblement dû au fait que les micelles étaient rapidement déstabilisées et ne pouvaient retenir leur cargo suite à leur administration intraveineuse. Nous avons donc décidé de poursuivre les travaux avec un autre type de vecteur, soit des nanoparticules, qui possèdent une stabilité intrinsèque supérieure aux micelles. L’objectif principal de cette thèse de doctorat était donc de mettre au point des nanoparticules polymères pour l’administration parentérale d’agents anticancéreux faiblement solubles dans l’eau. Les nanoparticules devaient permettre d’encapsuler des agents anticancéreux hydrophobes et de les libérer de manière contrôlée sur plusieurs jours. De plus, elles devaient démontrer un temps de circulation plasmatique prolongée afin de favoriser l’accumulation passive du médicament encapsulé au niveau de la tumeur. La première partie du travail visait à employer pour la première fois le copolymère amphiphile PVP-b-PDLLA comme émulsifiant dans la préparation de nanoparticules polymères. Ainsi, une méthode de fabrication des nanoparticules par émulsion huile-dans-eau a été appliquée afin de produire des nanoparticules à base de PDLLA de taille inférieure à 250 nm. Grâce aux propriétés lyoprotectrices de la couronne de PVP présente à la surface des nanoparticules, celles-ci pouvaient retrouver leur distribution de taille initiale après lyophilisation et redispersion en milieu aqueux. Deux anticancéreux hydrophobes, soit le PTX et l’étoposide (ETO), ont été encapsulés dans les nanoparticules et libérés de ces dernières de façon contrôlée sur plusieurs jours in vitro. Une procédure de « salting-out » a été appliquée afin d’améliorer le taux d’incorporation de l’ETO initialement faible étant donnée sa solubilité aqueuse légèrement supérieure à celle du PTX. Le second volet des travaux visait à comparer le PVP comme polymère de surface des nanoparticules au PEG, le polymère le plus fréquemment employé à cette fin en vectorisation. Par le biais d’études d’adsorption de protéines, de capture par les macrophages et de biodistribution chez le rat, nous avons établi une corrélation in vitro/in vivo démontrant que le PVP n’était pas un agent de surface aussi efficace que le PEG. Ainsi, malgré la présence du PVP à la surface des nanoparticules de PDLLA, ces dernières étaient rapidement éliminées de la circulation sanguine suite à leur capture par le système des phagocytes mononucléés. Par conséquent, dans le troisième volet de cette thèse, le PEG a été retenu comme agent de surface, tandis que différents polymères biodégradables de la famille des polyesters, certains synthétiques (PDLLA et copolymères d’acide lactique/acide glycolique), d’autres de source naturelle (poly(hydroxyalkanoates)(PHAs)), ont été investiguées comme matériaux formant le cœur des nanoparticules. Il en est ressorti que les propriétés physicochimiques des polyesters avaient un impact majeur sur l’efficacité d’encapsulation du PTX et son profil de libération des nanoparticules in vitro. Contrairement aux PHAs, les polymères synthétiques ont démontré des taux d’incorporation élevés ainsi qu’une libération contrôlée de leur cargo. Des études de pharmacocinétique et de biodistribution ont démontré que les nanoparticules de PDLLA dotées d’une couronne de PEG conféraient un temps de circulation plasmatique prolongé au PTX et favorisaient son accumulation tumorale. Les nanoparticules polymères représentent donc une alternative intéressante au Taxol®.

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.

Le récepteur CD36 : implication dans le développement de l'athérosclérose et dans le recrutement des leucocytes aux sites inflammatoires

Le CD36 est un récepteur éboueur de classe B exprimé par plusieurs types cellulaires dont les macrophages et les cellules endothéliales de la microvasculature. Le CD36 présente une haute affinité de liaison pour les ligands lipidiques tels que les lipoprotéines oxydées de basse densité (LDLox). De part sa capacité à internaliser les LDLox au niveau des macrophages et de son implication dans la formation des cellules spumeuses, le CD36 joue un rôle critique dans le développement des lésions athérosclérotiques. Nous avons testé l'hypothèse selon laquelle le EP 80317, un ligand synthétique sélectif du CD36, exerce des effets anti-athérosclérotiques chez les souris déficientes en apolipoprotéine E. Un traitement prolongé (12 semaines) avec le EP 80317 réduit fortement (de 51%) la surface des lésions athérosclérotiques par comparaison aux souris témoins. L'effet anti-athérosclérotique est associé à une diminution des taux de cholestérol plasmatique, à une réduction de l’internalisation des LDLox au niveau des macrophages et à une augmentation de l’expression des protéines impliquées dans le transport inverse du cholestérol. De plus, un traitement par le EP 80317 est également associé une diminution de l’expression aortique et plasmatique de protéines pro-inflammatoires. Nos études ont aussi montré un rôle pour le CD36 dans le recrutement des phagocytes mononucléés au niveau des lésions athérosclérotiques, tel que démontré par une réduction de l’accumulation des phagocytes mononucléés radiomarqués CD36–/– par rapport aux cellules CD36+/+. À l’échelle moléculaire, nous avons montré que les phospholipides oxydés induisent la phosphorylation de la kinase Pyk2 des podosomes des monocytes/macrophages de manière dépendante de l’expression du CD36 et de Src. Cette phosphorylation est atténuée par un traitement par le EP80317. Nos résultats appuient le rôle important du CD36 dans l’athérosclérose et suggèrent que les ligands synthétiques qui modulent la fonction du CD36 représentent potentiellement une nouvelle classe d'agents anti-athérosclérotiques. Le CD36 exprimé par les cellules endothéliales de la microvasculature est un récepteur de l’hétérodimère protéique S100A8/A9. Ces protéines s’associent à l’acide arachidonique intracellulaire (AA) des neutrophiles polymorphonucléaires (PMN) et le complexe S100A8/A9/AA peut être sécrété par les PMN activés au contact de l’endothélium. Nous avons vérifié l’hypothèse selon laquelle le CD36 exprimé par la microvasculature est impliqué dans le métabolisme transcellulaire de l’AA par la liaison du complexe S100A8/A9/AA et la réponse inflammatoire. Chez deux modèles murins d'inflammation aiguë (ischémie/reperfusion des membres inférieurs et poche d’air dorsale), nous avons observé que la réponse inflammatoire, notamment l’accumulation des PMN au niveau des sites inflammatoires, est diminuée en moyenne de 63% chez les souris CD36-/-. De même, un traitement par le EP 80317 ou par les anticorps anti-S100A8/A9 diminue chacun de 60% en moyenne l’extravasation des PMN vers les tissus inflammatoires. L’administration simultanée des deux traitements n’a aucun effet supplémentaire, et ces traitements n’exercent aucun effet chez les souris CD36-/-. Nos résultats appuient le rôle du récepteur CD36 de la microvasculature dans la régulation de la réponse inflammatoire. L’utilisation des ligands synthétiques du CD36 pourrait représenter une nouvelle avenue thérapeutique dans le traitement des réponses inflammatoires aiguës.

Intranuclear crystalloids of Antarctic sea urchins as a biomarker for oil contamination

Because of human actions, biomarkers have become important to detect and mitigate pollution. This study showed that crystalloids can be a biomarker for analyses of low levels of water-soluble fractions of oil (WSF). Antarctic sea urchins (Sterechinus neumayeri) from regions free of pollution were exposed for 2, 5, 10 and 15 days at different levels of WSF (0.4, 0.8 and 1.2 ppm). No significant differences were observed in the phagocytic rates or the germicide capacity for the yeast Saccharomyces cerevisiae; however, there was a significant increase in the quantity of intranuclear iron crystalloids in phagocytic amoebocytes of urchins exposed to higher levels of WSF. This study characterizes histological alterations in crystalloids of S. neumayeri that could be used as a biomarker for oil contaminants, with a simple and inexpensive protocol.

Trophoblast phagocytic program: roles in different placental systems

Although not belonging to the class of professional phagocytes, in many species trophoblast cells exhibit intense phagocytic activity. The complete range of physiological functions of trophoblast phagocytosis has not yet been fully characterized. Close association between the trophoblast and nutrition was determined many years ago. Hubrecht (1889) when proposing for the first time the name trophoblast to the external layer of the blastocyst, directly established the nutritive significance of this embryonic layer. Indeed, histotrophic phagocytosis, i.e. the internalization of maternal cells and secreted materials, is considered an important function of the trophoblast before the completion of the placenta. Recently, however, unexpected characteristics of the trophoblast have significantly enhanced our understanding of this process. Roles in acquisition of space for embryo development, in tissue remodeling during implantation and placentation and in defense mechanisms are highlighting how this cellular activity may be relevant for the maternal-fetal relationship beyond its nutritional function.

Germline CYBB mutations that selectively affect macrophages in kindreds with X-linked predisposition to tuberculous mycobacterial disease

Germline mutations in CYBB, the human gene encoding the gp91(phox) subunit of the phagocyte NADPH oxidase, impair the respiratory burst of all types of phagocytes and result in X-linked chronic granulomatous disease (CGD). We report here two kindreds in which otherwise healthy male adults developed X-linked recessive Mendelian susceptibility to mycobacterial disease (MSMD) syndromes. These patients had previously unknown mutations in CYBB that resulted in an impaired respiratory burst in monocyte-derived macrophages but not in monocytes or granulocytes. The macrophage-specific functional consequences of the germline mutation resulted from cell-specific impairment in the assembly of the NADPH oxidase. This `experiment of nature` indicates that CYBB is associated with MSMD and demonstrates that the respiratory burst in human macrophages is a crucial mechanism for protective immunity to tuberculous mycobacteria.

Diapocynin versus apocynin as pretranscriptional inhibitors of NADPH oxidase and cytokine production by peripheral blood mononuclear cells

Apocynin has been extensively used as an inhibitor of NADPH oxidase (NOX) in many experimental models using phagocytic and non-phagocytic cells. Currently, there is some controversy about the efficacy of apocynin in non-phagocytic cells, but in phagocytes the reported results are consistent, which could be due to the presence of myeloperoxidase in these cells. This enzyme has been proposed as responsible for activating apocynin by generating its dimer, diapocynin, which is supposed to be the active compound that prevents NADPH oxidase complex assembly and activation. Here, we synthesized diapocynin and studied its effect on inhibition of gp91(phox) RNA expression. We found that diapocynin strongly inhibited the expression of gp91(phox)mRNA in peripheral blood mononuclear cells (PBMC). Only at a higher concentration, apocynin was able to exert the same effect. We also compared the apocynin and diapocynin efficacy as inhibitors of tumor necrosis factor-alpha (TNF-alpha) and interleukin-10 (IL-10) production in response to lipopolysaccharide (LPS)-activated PBMC. Although apocynin did inhibit TNF-alpha production, diapocynin had a much more pronounced effect, on both TNF-alpha and IL-10 production. In conclusion, these findings suggest that the bioconversion of apocynin to diapocynin is an important issue not limited to enzymatic activity inhibition, but also for other biological effects as gp91(phox) mRNA expression and cytokine production. Hence, as diapocynin can be easily prepared from apocynin, a one-step synthesis, we recommend its use in studies where the biological effects of apocynin are searched. (C) 2010 Elsevier Inc. All rights reserved.

Endurance training induces depot-specific changes in IL-10/TNF-alpha ratio in rat adipose tissue

White adipose tissue (WAT) is the source of pro- and anti-inflammatory cytokines and recently, it has been recognized as an important source of interleukin 10 (IL-10). Acute physical exercise is known to induce an anti-inflammatory cytokine profile, however, the effect of chronic physical exercise on the production of IL-10 by WAT has never been examined. We assessed IL-10 and TNF-alpha concentration in WAT of rats engaged in endurance training. Animals were randomly assigned to either a sedentary control group (S, n = 7) or an endurance trained group (T, n = 8). Trained rats ran on a treadmill 5 days/wk for 8 wk (55-65% VO(2max). Detection of IL-10 and TNF-alpha protein and mRNA expression, as well as the gene expression of PPAR-gamma, and immunocytochemistry to detect mononuclear phagocytes were carried out. A reduction in absolute retroperitoneal adipose tissue (RPAT) weight in T (44%; p < 0.01), when compared with S was observed. IL-10 concentration was increased (1.5-fold, p < 0.05), to a higher extent than that of TNF-alpha (66%. p < 0.05) in the mesenteric adipose tissue (MEAT) of the trained group, while no change related to training was observed in RPAT. In MEAT, IL-10/TNF-alpha ratio was increased in T, when compared with S (30%; p < 0.05). PPAR-gamma gene expression was increased in T (1.1-fold; p < 0.01), when compared with S in the same adipose depot. No monocyte infiltration was found. In conclusion, exercise training induced increased IL-10 expression in the mesenteric depot, resulting in a modified IL-10/TNF-alpha ratio. We also conclude that WAT presents a depot-specific response to endurance training regarding the studied aspects. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Innate immunity to Paracoccidioides brasiliensis infection

Innate immunity is based in pre-existing elements of the immune system that directly interact with all types of microbes leading to their destruction or growth inhibition. Several elements of this early defense mechanism act in concert to control initial pathogen growth and have profound effect on the adaptative immune response that further develops. Although most studies in paracoccidioidomycosis have been dedicated to understand cellular and humoral immune responses, innate immunity remains poorly defined. Hence, the main purpose of this review is to present and discuss some mechanisms of innate immunity developed by resistant and susceptible mice to Paracoccidioides brasiliensis infection, trying to understand how this initial host-pathogen interface interferes with the protective or deleterious adaptative immune response that will dictate disease outcome. An analysis of some mechanisms and mediators of innate immunity such as the activation of complement proteins, the microbicidal activity of natural killer cells and phagocytes, the production of inflammatory eicosanoids, cytokines, and chemokines among others, is presented trying to show the important role played by innate immunity in the host response to P. brasiliensis infection.

Macrophage suppression following phagocytosis of apoptotic neutrophils is mediated by the S100A9 calcium-binding protein

The clearance of apoptotic cells by phagocytes is a fundamental process during tissue remodeling and resolution of inflammation. In turn, the phagocytosis of apoptotic cells generates signals that suppress pro-inflammatory activation of macrophages. These events occur during the resolution phase of inflammation and therefore the malfunctioning of this process may lead to inflammation-related tissue damage. Here, we demonstrate that the calcium-binding protein S100A9, normally abundant in the cytoplasm of neutrophils and also released by apoptotic neutrophils, is involved in the suppression of macrophages after the uptake of apoptotic neutrophils. Both, spontaneous and induced production of inflammatory species (nitric oxide, hydrogen peroxide and TNF-alpha) as well as the phagocytic activity were inhibited when macrophages were in presence of apoptotic neutrophils, conditioned medium from neutrophil cultures or a peptide corresponding to the C-terminal region of S100A9 protein. On the other hand, macrophages kept in the conditioned medium of neutrophils that was previously depleted of S100A9 were shown to resume the activated status. Finally, we demonstrate that the calcium-binding property of S100A9 might play a role in the suppression process, since the stimulation of intracellular calcium release with ionomycin significantly reversed the effects of the uptake of apoptotic neutrophils in macrophages. In conclusion, we propose that S100A9 is a novel component of the regulatory mechanisms of inflammation, acting side-by-side with other suppressor factors generated upon ingestion of apoptotic cells. (C) 2009 Elsevier GmbH. All rights reserved.

Membrane nanotubes in myeloid cells in the adult mouse cornea represent a novel mode of immune cell interaction

Membrane nanotubes (MNTs) are newly discovered cellular extensions that are either blind-ended or can connect widely separated cells. They have predominantly been investigated in cultured isolated cells, however, previously we were the first group to demonstrate the existence of these structures in vivo in intact mammalian tissues. We previously demonstrated the frequency of both cell&ndash;cell or bridging MNTs and blind-ended MNTs was greatest between major histocompatibility complex (MHC) class II+ cells during corneal injury or TLR ligand-mediated inflammation. The present study aimed to further explore the dynamics of MNT formation and their size, presence in another tissue, the dura mater, and response to stress factors and an active local viral infection of the murine cornea. Confocal live cell imaging of myeloid-derived cells in inflamed corneal explants from Cx3cr1GFP and CD11ceYFP transgenic mice revealed that MNTs form de novo at a rate of 15.5&thinsp;&mu;m/min. This observation contrasts with previous studies that demonstrated that in vitro these structures originate from cell&ndash;cell contacts. Conditions that promote formation of MNTs include inflammation in vivo and cell stress due to serum starvation ex vivo. Herpes simplex virus-1 infection did not cause a significant increase in MNT numbers in myeloid cells in the cornea above that observed in injury controls, confirming that corneal epithelium injury alone elicits MNT formation in vivo. These novel observations extend the currently limited understanding of MNTs in live mammalian tissues.

Novel characterization of monocyte-derived cell populations in the meninges and choroid plexus and their rates of replenishment in bone marrow chimeric mice

The mouse dura mater, pia mater, and choroid plexus contain resident macrophages and dendritic cells (DCs). These cells participate in immune surveillance, phagocytosis of cellular debris, uptake of antigens from the surrounding cerebrospinal fluid and immune regulation in many pathologic processes. We used Cx3cr1 knock-in, CD11c-eYFP transgenic and bone marrow chimeric mice to characterize the phenotype, density and replenishment rate of monocyte-derived cells in the meninges and choroid plexus and to assess the role of the chemokine receptor CX3CR1 on their number and tissue distribution. Iba-1 major histocompatibility complex (MHC) Class II CD169 CD68 macrophages and CD11c putative DCs were identified in meningeal and choroid plexus whole mounts. Comparison of homozygous and heterozygous Cx3cr1 mice did not reveal CX3CR1-dependancy on density, distribution or phenotype of monocyte-derived cells. In turnover studies, wild type lethally irradiated mice were reconstituted with Cx3cr1/-positive bone marrow and were analyzed at 3 days, 1, 2, 4 and 8 weeks after transplantation. There was a rapid replenishment of CX3CR1-positive cells in the dura mater (at 4 weeks) and the choroid plexus was fully reconstituted by 8 weeks. These data provide the foundation for future studies on the role of resident macrophages and DCs in conditions such as meningitis, autoimmune inflammatory disease and in therapies involving irradiation and hematopoietic or stem cell transplantation.

Turnover of bone marrow-derived cells in the irradiated mouse cornea

In light of an increasing awareness of the presence of bone marrow (BM)-derived macrophages in the normal cornea and their uncertain role in corneal diseases, it is important that the turnover rate of these resident immune cells be established. The baseline density and distribution of macrophages in the corneal stroma was investigated in Cx3cr1gfp transgenic mice in which all monocyte-derived cells express enhanced green fluorescent protein (eGFP). To quantify turnover, BM-derived cells from transgenic eGFP mice were transplanted into whole-body irradiated wild-type recipients. Additionally, wild-type BM-derived cells were injected into irradiated Cx3cr1+/gfp recipients, creating reverse chimeras. At 2, 4 and 8 weeks post-reconstitution, the number of eGFP+ cells in each corneal whole mount was calculated using epifluorescence microscopy, immunofluorescence staining and confocal microscopy. The total density of myeloid-derived cells in the normal Cx3cr1+/gfp cornea was 366 cells/mm2. In BM chimeras 2 weeks post-reconstitution, 24% of the myeloid-derived cells had been replenished and were predominantly located in the anterior stroma. By 8 weeks post-reconstitution 75% of the myeloid-derived cells had been replaced and these cells were distributed uniformly throughout the stroma. All donor eGFP+ cells expressed low to moderate levels of CD45 and CD11b, with approximately 25% coexpressing major histocompatibility complex class II, a phenotype characteristic of previous descriptions of corneal stromal macrophages. In conclusion, 75% of the myeloid-derived cells in the mouse corneal stroma are replenished after 8 weeks. These data provide a strong basis for functional investigations of the role of resident stromal macrophages versus non-haematopoietic cells using BM chimeric mice in models of corneal inflammation.