Pretreatment of mice with streptomycin provides a Salmonella enterica serovar Typhimurium colitis model that allows analysis of both pathogen and host.

Salmonella enterica subspecies 1 serovar Typhimurium is a principal cause of human enterocolitis. For unknown reasons, in mice serovar Typhimurium does not provoke intestinal inflammation but rather targets the gut-associated lymphatic tissues and causes a systemic typhoid-like infection. The lack of a suitable murine model has limited the analysis of the pathogenetic mechanisms of intestinal salmonellosis. We describe here how streptomycin-pretreated mice provide a mouse model for serovar Typhimurium colitis. Serovar Typhimurium colitis in streptomycin-pretreated mice resembles many aspects of the human infection, including epithelial ulceration, edema, induction of intercellular adhesion molecule 1, and massive infiltration of PMN/CD18(+) cells. This pathology is strongly dependent on protein translocation via the serovar Typhimurium SPI1 type III secretion system. Using a lymphotoxin beta-receptor knockout mouse strain that lacks all lymph nodes and organized gut-associated lymphatic tissues, we demonstrate that Peyer's patches and mesenteric lymph nodes are dispensable for the initiation of murine serovar Typhimurium colitis. Our results demonstrate that streptomycin-pretreated mice offer a unique infection model that allows for the first time to use mutants of both the pathogen and the host to study the molecular mechanisms of enteric salmonellosis.

Epithelial-intrinsic IKKα expression regulates group 3 innate lymphoid cell responses and antibacterial immunity

Innate lymphoid cells (ILCs) are critical for maintaining epithelial barrier integrity at mucosal surfaces; however, the tissue-specific factors that regulate ILC responses remain poorly characterized. Using mice with intestinal epithelial cell (IEC)-specific deletions in either inhibitor of κB kinase (IKK)α or IKKβ, two critical regulators of NFκB activation, we demonstrate that IEC-intrinsic IKKα expression selectively regulates group 3 ILC (ILC3)-dependent antibacterial immunity in the intestine. Although IKKβ(ΔIEC) mice efficiently controlled Citrobacter rodentium infection, IKKα(ΔIEC) mice exhibited severe intestinal inflammation, increased bacterial dissemination to peripheral organs, and increased host mortality. Consistent with weakened innate immunity to C. rodentium, IKKα(ΔIEC) mice displayed impaired IL-22 production by RORγt(+) ILC3s, and therapeutic delivery of rIL-22 or transfer of sort-purified IL-22-competent ILCs from control mice could protect IKKα(ΔIEC) mice from C. rodentium-induced morbidity. Defective ILC3 responses in IKKα(ΔIEC) mice were associated with overproduction of thymic stromal lymphopoietin (TSLP) by IECs, which negatively regulated IL-22 production by ILC3s and impaired innate immunity to C. rodentium. IEC-intrinsic IKKα expression was similarly critical for regulation of intestinal inflammation after chemically induced intestinal damage and colitis. Collectively, these data identify a previously unrecognized role for epithelial cell-intrinsic IKKα expression and TSLP in regulating ILC3 responses required to maintain intestinal barrier immunity.

Risk factors and inflammatory markers in pouchitis

Individuals who do not respond to medical therapy for ulcerative colitis (UC) often undergo proctocolectomy followed by ileal-pouch anal anastomosis (IPAA) in hopes of resolving symptoms associated with UC. Inflammation of the ileal pouch, better known as pouchitis, is the most common complication of the IPAA procedure. The causes and development of pouchitis is not well understood. To better understand pathogenesis of pouchitis, pouch aspirates of patients having undergone IPAA were quantitatively analyzed for fecal IL-8, IL-17, and IL-23 levels. According to published literature IL-8 has been linked to pouchitis whereas IL-17 and IL-23 are associated with intestinal inflammation. The study had 80 participants, 33 patients diagnosed with Crohn's Disease (CD) of the pouch, 19 patients diagnosed with pouchitis, and 28 diagnosed with having normal pouches. Patient characteristics and histopathological findings for all patients were noted and statistically compared in addition to fecal cytokine levels. This study supported previous literature that IL-8 production was associated with pouch inflammation. However, IL-17 and IL-23 levels in both CD of the pouch and pouchitis were not significantly different to the levels noted in normal pouch.^

Recent insights into the mucosal reactions associated with Giardia lamblia infections.

Giardia lamblia is an intestinal protozoan parasite infecting humans and various other mammalian hosts. The most important clinical signs of giardiasis are diarrhoea and malabsorption. Giardia lamblia is able to undergo continuous antigenic variation of its major surface antigen, named VSP (variant surface protein). While intestinal antibodies, and more specifically anti-VSP IgA antibodies, were proven to be involved in modulating antigenic variation of the parasite the participation of the local antibody response in control of the parasite infection is still controversial. Conversely, previous studies based on experimental infections in mice showed that cellular immune mechanisms are essential for elimination of the parasite from its intestinal habitat. Furthermore, recent data indicated that inflammatory mast cells have a potential to directly, or indirectly, interfere in duodenal growth of G. lamblia trophozoites. However, this finding was challenged by other reports, which did not find a correlation between intestinal inflammation and resistance to infection. Since intestinal infiltration of inflammatory cells and/or CD8+T-cells were demonstrated to coincide with villus-shortening and crypt hyperplasia immunological reactions were considered to be a potential factor of pathogenesis in giardiasis. The contribution of physiological factors to pathogenesis was essentially assessed in vitro by co-cultivation of G. lamblia trophozoites with epithelial cell lines. By using this in vitro model, molecular (through surface lectins) and mechanical (through ventral disk) adhesion of trophozoites to the epithelium was shown to be crucial for increased epithelial permeability. This phenomenon as well as other Giardia-induced intestinal abnormalities such as loss of intestinal brush border surface area, villus flattening, inhibition of disaccharidase activities, and eventually also overgrowth of the enteric bacterial flora seem to be involved in the pathophysiology of giardiasis. However, it remains to be elucidated whether at least part of these pathological effects are causatively linked to the clinical manifestation of the disease.

Effets préventifs et thérapeutiques des polyphénols dans un modèle in vitro et in vivo de maladie inflammatoire de l’intestin : caractérisation des polyphénols de la pelure de pomme et de la canneberge par spectrométrie de masse

La muqueuse intestinale est exposée à des agents oxydants provenant de l’ingestion d’aliments modifiés, de cellules immuno-inflammatoires et de la flore intestinale. Une diète élevée en fruits et légumes peut diminuer le stress oxydant (SOx) ainsi que l’inflammation via plusieurs mécanismes. Ces effets bénéfiques peuvent être attribuables à leur contenu élevé en polyphénols. La première étude de mon doctorat consistait à tester l’hypothèse que les polyphénols extraits de pelures de pomme (DAPP) pouvaient diminuer le stress oxydant et l'inflammation impliqués dans les maladies inflammatoires de l'intestin (MII). Nous avons caractérisé les polyphénols des DAPP par spectrométrie de masse (LC-MS) et examiné leur potentiel antioxydant et anti-inflammatoire au niveau des cellules intestinales. L’identification des structures chimiques des polyphénols a été effectuée par LC-MS. Le SOx a été induit par l’ajout du complexe fer/ascorbate (Fe/Asc, 200 µM/2 mM) et l’inflammation par la lipopolysaccharide (LPS, 200µg/mL) à des cellules intestinales Caco-2/15 pré-incubées avec les DAPP (250 µg/mL). L’effet du SOx est déterminé par le dosage du malondialdéhyde (MDA), de la composition des acides gras polyinsaturés et de l’activité des enzymes antioxydantes endogènes (SOD et GPx). L’impact des DAPP sur l’inflammation a été testé par l’analyse de l’expression des marqueurs inflammatoires: cyclooxygénase-2 (COX-2), le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-a et l’interleukine-6 (IL-6) et les facteurs de transcription NF-KB, Nrf-2 et PGC1α par immunobuvardage. Nos données ont montré que les flavonols et les flavan-3-ols constituent les composés polyphénoliques majoritaires des DAPP. L’ajout de Fer2+/Asc a provoqué une augmentation de la peroxidation lipidique comparativement aux cellules contrôles, un appauvrissement des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, et une modulation des enzymes antioxydantes, se traduisant par une augmentation de l’activité de la SOD et une diminution de la GPx. En contrepartie, les DAPP ont exhibé leur potentiel à corriger la plupart des perturbations, y compris l’expression protéique anormalement élevée du COX-2 et la production de la prostaglandine E2 (PGE2), ainsi que l’inflammation telle que réflétée par les facteurs NF-κB, TNF-α et IL-6. Par ailleurs, les mécanismes sous-jacents à ces changements bénéfiques des DAPP ont fait intervenir les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Vraisemblablement, cette première étude a permis de démontrer la capacité des DAPP à amoindrir le SOx et à réduire l’inflammation, deux processus étroitement impliqués dans les MII. Dans la deuxième étape de mon doctorat, nous avons voulu comparer les résultats de DAPP à ceux des polyphénols dérivant de la canneberge qui est considérée par la communauté scientifique comme le fruit ayant le plus fort potentiel antioxydant. À cette fin, nous avons caractérisé l’effet des composés polyphénoliques de la canneberge (CPC) sur le SOx, la défense antioxydante et l’inflammation au niveau intestinal tout en définissant leur métabolisme intraluminal. Les différents CPC ont été séparés selon leur poids moléculaire par chromatographie et leurs structures chimiques ont été identifiées par LC-MS. Suite à une pré-incubation des cellules Caco-2/15 avec les extraits CPC (250 µg/mL), le Fe/Asc et la LPS ont été administrés comme inducteurs du SOx et de l’inflammation, respectivement. La caractérisation globale des CPC a révélé que les acides phénoliques composaient majoritairement l’extrait de canneberge de petit poids moléculaire (LC) alors que les flavonoïdes et les procyanidines dimériques/trimériques représentaient l’extrait de poids moléculaire moyen (MC) tout en laissant les procyanidines oligo et polymériques à l’extrait de haut poids moléculaire (HC). Les CPC ont permis de restaurer la plupart des perturbations engendrées dans les Caco-2/15 par le Fe/Asc et le LPS. Les CPC exhibaient le potentiel d’abaisser les niveaux de MDA, de corriger la composition des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, d’augmenter l’activité des enzymes antioxydantes (SOD, GPx et CAT) et d’élever l’expression de Nrf2 et PGC1α. En outre, les CPC pouvaient aussi réduire les niveaux élevés des protéines inflammatoires COX-2, TNF-α et IL-6 ainsi que la production des PGE2 par un mécanisme impliquant le NF-κB. Au niveau mitochondrial, les procyanidines oligomériques ont réussi à corriger les dysfonctions reliées à la production d’énergie (ATP), l’apoptose (Bcl-2, Cyt C et AIF) et le statut des facteurs de transcription mitochondriaux (mtTFA, mtTFB1, mtTFB2). Dans le but de bien comprendre les mécanismes d’action des CPC, nous avons défini par LC-MS les composés polyphénoliques qui ont été transportés ou absorbés par l’entérocyte. Nos analyses soulignent le transport (i) des acides cinnamiques et benzoïques (LC); (ii) la quercétine glycosylée et conjuguée et les procyanidines dimériques de type A (MC); et (iii) l’épicatéchine et les procyanidines oligomériques (HC). Les processus de métabolisation (méthylation, glucuronidation et sulfatation) au niveau de l’entérocyte ont probablement permis le transport de ces CPC surtout sous leur forme conjuguée. Les procyanidines oligomériques ayant un degré de polymérisation supérieur à 2 (HC) ont semblé adhérer aux cellules Caco-2/15. L’épicatéchine suivi par les procyanidines dimériques de type A ont été trouvés majoritaires au niveau des mitochondries. Même si nous ignorons encore l’action biologique de chaque composé polyphénolique, nous pouvons suggérer que leurs effets combinatoires exercent des fonctions antioxydantes, anti-inflammatoires et mitochondriales dans le modèle intestinal Caco-2/15. Dans une troisième étape, nous avons procédé à l’évaluation des aspects préventifs et thérapeutique des DAPP tout en sondant les mécanismes sous-jacents dans une étude préclinique. À cette fin, nous avons exploité le modèle de souris avec colite expérimentale provoquée par le Dextran Sulfate de Sodium (DSS). L’induction de l’inflammation intestinale chez la souris C57BL6 a été effectuée par l’administration orale de DSS à 2.5% pendant 10 jours. Des doses physiologiques et supra-physiologiques de DAPP (200 et 400 mg/kg/j, respectivement) ont été administrées par gavage pendant 10 jours pré- et post-DSS. L’inflammation par le DSS a provoqué une perte de poids, un raccourcissement du côlon, le décollement dystrophique de l’épithélium, l’exulcération et les infiltrations de cellules mono et polynucléaires au niveau du côlon. De plus, le DSS a induit une augmentation de la peroxidation lipidique, une régulation à la baisse des enzymes antioxydantes, une expression protéique à la hausse de la myéloperoxidase (MPO), du COX-2 et de la production des PGE2. Par ailleurs, les DAPP ont permis de corriger ou du moins d’alléger la plupart de ces anomalies en situation préventive ou thérapeutique, en plus d’abaisser l’expression protéique de NF-κB et des cytokines inflammatoires (TNF-a et l’IL-6) tout en stimulant les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Conséquemment, les polyphénols des DAPP ont exhibé leur puissant pouvoir antioxydant et anti-inflammatoire au niveau intestinal dans un modèle in vivo. Leurs actions sont associées à la régulation des voies de signalisation cellulaire et des changements dans la composition du microbiote. Ces trois projets de recherche permettent d’envisager l’évaluation des effets préventifs et thérapeutiques des DAPP cliniquement chez les patients avec des désordres inflammatoires de l’intestin.

Evaluation of Select Food Additive Exposures in Children with Crohn's Disease

Thesis (Master's)--University of Washington, 2016-09

Effets préventifs et thérapeutiques des polyphénols dans un modèle in vitro et in vivo de maladie inflammatoire de l’intestin : caractérisation des polyphénols de la pelure de pomme et de la canneberge par spectrométrie de masse

La muqueuse intestinale est exposée à des agents oxydants provenant de l’ingestion d’aliments modifiés, de cellules immuno-inflammatoires et de la flore intestinale. Une diète élevée en fruits et légumes peut diminuer le stress oxydant (SOx) ainsi que l’inflammation via plusieurs mécanismes. Ces effets bénéfiques peuvent être attribuables à leur contenu élevé en polyphénols. La première étude de mon doctorat consistait à tester l’hypothèse que les polyphénols extraits de pelures de pomme (DAPP) pouvaient diminuer le stress oxydant et l'inflammation impliqués dans les maladies inflammatoires de l'intestin (MII). Nous avons caractérisé les polyphénols des DAPP par spectrométrie de masse (LC-MS) et examiné leur potentiel antioxydant et anti-inflammatoire au niveau des cellules intestinales. L’identification des structures chimiques des polyphénols a été effectuée par LC-MS. Le SOx a été induit par l’ajout du complexe fer/ascorbate (Fe/Asc, 200 µM/2 mM) et l’inflammation par la lipopolysaccharide (LPS, 200µg/mL) à des cellules intestinales Caco-2/15 pré-incubées avec les DAPP (250 µg/mL). L’effet du SOx est déterminé par le dosage du malondialdéhyde (MDA), de la composition des acides gras polyinsaturés et de l’activité des enzymes antioxydantes endogènes (SOD et GPx). L’impact des DAPP sur l’inflammation a été testé par l’analyse de l’expression des marqueurs inflammatoires: cyclooxygénase-2 (COX-2), le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-a et l’interleukine-6 (IL-6) et les facteurs de transcription NF-KB, Nrf-2 et PGC1α par immunobuvardage. Nos données ont montré que les flavonols et les flavan-3-ols constituent les composés polyphénoliques majoritaires des DAPP. L’ajout de Fer2+/Asc a provoqué une augmentation de la peroxidation lipidique comparativement aux cellules contrôles, un appauvrissement des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, et une modulation des enzymes antioxydantes, se traduisant par une augmentation de l’activité de la SOD et une diminution de la GPx. En contrepartie, les DAPP ont exhibé leur potentiel à corriger la plupart des perturbations, y compris l’expression protéique anormalement élevée du COX-2 et la production de la prostaglandine E2 (PGE2), ainsi que l’inflammation telle que réflétée par les facteurs NF-κB, TNF-α et IL-6. Par ailleurs, les mécanismes sous-jacents à ces changements bénéfiques des DAPP ont fait intervenir les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Vraisemblablement, cette première étude a permis de démontrer la capacité des DAPP à amoindrir le SOx et à réduire l’inflammation, deux processus étroitement impliqués dans les MII. Dans la deuxième étape de mon doctorat, nous avons voulu comparer les résultats de DAPP à ceux des polyphénols dérivant de la canneberge qui est considérée par la communauté scientifique comme le fruit ayant le plus fort potentiel antioxydant. À cette fin, nous avons caractérisé l’effet des composés polyphénoliques de la canneberge (CPC) sur le SOx, la défense antioxydante et l’inflammation au niveau intestinal tout en définissant leur métabolisme intraluminal. Les différents CPC ont été séparés selon leur poids moléculaire par chromatographie et leurs structures chimiques ont été identifiées par LC-MS. Suite à une pré-incubation des cellules Caco-2/15 avec les extraits CPC (250 µg/mL), le Fe/Asc et la LPS ont été administrés comme inducteurs du SOx et de l’inflammation, respectivement. La caractérisation globale des CPC a révélé que les acides phénoliques composaient majoritairement l’extrait de canneberge de petit poids moléculaire (LC) alors que les flavonoïdes et les procyanidines dimériques/trimériques représentaient l’extrait de poids moléculaire moyen (MC) tout en laissant les procyanidines oligo et polymériques à l’extrait de haut poids moléculaire (HC). Les CPC ont permis de restaurer la plupart des perturbations engendrées dans les Caco-2/15 par le Fe/Asc et le LPS. Les CPC exhibaient le potentiel d’abaisser les niveaux de MDA, de corriger la composition des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, d’augmenter l’activité des enzymes antioxydantes (SOD, GPx et CAT) et d’élever l’expression de Nrf2 et PGC1α. En outre, les CPC pouvaient aussi réduire les niveaux élevés des protéines inflammatoires COX-2, TNF-α et IL-6 ainsi que la production des PGE2 par un mécanisme impliquant le NF-κB. Au niveau mitochondrial, les procyanidines oligomériques ont réussi à corriger les dysfonctions reliées à la production d’énergie (ATP), l’apoptose (Bcl-2, Cyt C et AIF) et le statut des facteurs de transcription mitochondriaux (mtTFA, mtTFB1, mtTFB2). Dans le but de bien comprendre les mécanismes d’action des CPC, nous avons défini par LC-MS les composés polyphénoliques qui ont été transportés ou absorbés par l’entérocyte. Nos analyses soulignent le transport (i) des acides cinnamiques et benzoïques (LC); (ii) la quercétine glycosylée et conjuguée et les procyanidines dimériques de type A (MC); et (iii) l’épicatéchine et les procyanidines oligomériques (HC). Les processus de métabolisation (méthylation, glucuronidation et sulfatation) au niveau de l’entérocyte ont probablement permis le transport de ces CPC surtout sous leur forme conjuguée. Les procyanidines oligomériques ayant un degré de polymérisation supérieur à 2 (HC) ont semblé adhérer aux cellules Caco-2/15. L’épicatéchine suivi par les procyanidines dimériques de type A ont été trouvés majoritaires au niveau des mitochondries. Même si nous ignorons encore l’action biologique de chaque composé polyphénolique, nous pouvons suggérer que leurs effets combinatoires exercent des fonctions antioxydantes, anti-inflammatoires et mitochondriales dans le modèle intestinal Caco-2/15. Dans une troisième étape, nous avons procédé à l’évaluation des aspects préventifs et thérapeutique des DAPP tout en sondant les mécanismes sous-jacents dans une étude préclinique. À cette fin, nous avons exploité le modèle de souris avec colite expérimentale provoquée par le Dextran Sulfate de Sodium (DSS). L’induction de l’inflammation intestinale chez la souris C57BL6 a été effectuée par l’administration orale de DSS à 2.5% pendant 10 jours. Des doses physiologiques et supra-physiologiques de DAPP (200 et 400 mg/kg/j, respectivement) ont été administrées par gavage pendant 10 jours pré- et post-DSS. L’inflammation par le DSS a provoqué une perte de poids, un raccourcissement du côlon, le décollement dystrophique de l’épithélium, l’exulcération et les infiltrations de cellules mono et polynucléaires au niveau du côlon. De plus, le DSS a induit une augmentation de la peroxidation lipidique, une régulation à la baisse des enzymes antioxydantes, une expression protéique à la hausse de la myéloperoxidase (MPO), du COX-2 et de la production des PGE2. Par ailleurs, les DAPP ont permis de corriger ou du moins d’alléger la plupart de ces anomalies en situation préventive ou thérapeutique, en plus d’abaisser l’expression protéique de NF-κB et des cytokines inflammatoires (TNF-a et l’IL-6) tout en stimulant les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Conséquemment, les polyphénols des DAPP ont exhibé leur puissant pouvoir antioxydant et anti-inflammatoire au niveau intestinal dans un modèle in vivo. Leurs actions sont associées à la régulation des voies de signalisation cellulaire et des changements dans la composition du microbiote. Ces trois projets de recherche permettent d’envisager l’évaluation des effets préventifs et thérapeutiques des DAPP cliniquement chez les patients avec des désordres inflammatoires de l’intestin.

Oral chondroitin sulfate and prebiotics for the treatment of canine Inflammatory Bowel Disease: a randomized, controlled clinical trial

BACKGROUND Canine inflammatory bowel disease (IBD) is a chronic enteropathy of unknown etiology, although microbiome dysbiosis, genetic susceptibility, and dietary and/or environmental factors are hypothesized to be involved in its pathogenesis. Since some of the current therapies are associated with severe side effects, novel therapeutic modalities are needed. A new oral supplement for long-term management of canine IBD containing chondroitin sulfate (CS) and prebiotics (resistant starch, β-glucans and mannaoligosaccharides) was developed to target intestinal inflammation and oxidative stress, and restore normobiosis, without exhibiting any side effects. This double-blinded, randomized, placebo-controlled trial in dogs with IBD aims to evaluate the effects of 180 days administration of this supplement together with a hydrolyzed diet on clinical signs, intestinal histology, gut microbiota, and serum biomarkers of inflammation and oxidative stress. RESULTS Twenty-seven client-owned biopsy-confirmed IBD dogs were included in the study, switched to the same hydrolyzed diet and classified into one of two groups: supplement and placebo. Initially, there were no significant differences between groups (p > 0.05) for any of the studied parameters. Final data analysis (supplement: n = 9; placebo: n = 10) showed a significant decrease in canine IBD activity index (CIBDAI) score in both groups after treatment (p < 0.001). After treatment, a significant decrease (1.53-fold; p < 0.01) in histologic score was seen only in the supplement group. When groups were compared, the supplement group showed significantly higher serum cholesterol (p < 0.05) and paraoxonase-1 (PON1) levels after 60 days of treatment (p < 0.01), and the placebo group showed significantly reduced serum total antioxidant capacity (TAC) levels after 120 days (p < 0.05). No significant differences were found between groups at any time point for CIBDAI, WSAVA histologic score and fecal microbiota evaluated by PCR-restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP). No side effects were reported in any group. CONCLUSIONS The combined administration of the supplement with hydrolyzed diet over 180 days was safe and induced improvements in selected serum biomarkers, possibly suggesting a reduction in disease activity. This study was likely underpowered, therefore larger studies are warranted in order to demonstrate a supplemental effect to dietary treatment of this supplement on intestinal histology and CIBDAI.

TUMOR NECROSIS FACTOR IS NOT ASSOCIATED WITH INTESTINAL ISCHEMIA/REPERFUSION-INDUCED LUNG INFLAMMATION

Intestinal ischemia-reperfusion (I/R) injury may cause acute systemic and lung inflammation. Here, we revisited the role of TNF-alpha in an intestinal I/R model in mice, showing that this cytokine is not required for the local and remote inflammatory response upon intestinal I/R injury using neutralizing TNF-alpha antibodies and TNF ligand-deficient mice. We demonstrate increased neutrophil recruitment in the lung as assessed by myeloperoxidase activity and augmented IL-6, granulocyte colony-stimulating factor, and KC levels, whereas TNF-alpha levels in serum were not increased and only minimally elevated in intestine and lung upon intestinal I/R injury. Importantly, TNF-alpha antibody neutralization neither diminished neutrophil recruitment nor any of the cytokines and chemokines evaluated. In addition, the inflammatory response was not abrogated in TNF and TNF receptors 1 and 2-deficient mice. However, in view of the damage on the intestinal barrier upon intestinal I/R with systemic bacterial translocation, we asked whether Toll-like receptor (TLR) activation is driving the inflammatory response. In fact, the inflammatory lung response is dramatically reduced in TLR2/4-deficient mice, confirming an important role of TLR receptor signaling causing the inflammatory lung response. In conclusion, endogenous TNF-alpha is not or minimally elevated and plays no role as a mediator for the inflammatory response upon ischemic tissue injury. By contrast, TLR2/4 signaling induces an orchestrated cytokine/chemokine response leading to local and remote pulmonary inflammation, and therefore disruption of TLR signaling may represent an alternative therapeutic target.

Suppressive effect of low-level laser therapy on tracheal hyperresponsiveness and lung inflammation in rat subjected to intestinal ischemia and reperfusion

Intestinal ischemia and reperfusion (i-I/R) is an insult associated with acute respiratory distress syndrome (ARDS). It is not known if pro- and anti-inflammatory mediators in ARDS induced by i-I/R can be controlled by low-level laser therapy (LLLT). This study was designed to evaluate the effect of LLLT on tracheal cholinergic reactivity dysfunction and the release of inflammatory mediators from the lung after i-I/R. Anesthetized rats were subjected to superior mesenteric artery occlusion (45 min) and killed after clamp release and preestablished periods of intestinal reperfusion (30 min, 2 or 4 h). The LLLT (660 nm, 7.5 J/cm(2)) was carried out by irradiating the rats on the skin over the right upper bronchus for 15 and 30 min after initiating reperfusion and then euthanizing them 30 min, 2, or 4 h later. Lung edema was measured by the Evans blue extravasation technique, and pulmonary neutrophils were determined by myeloperoxidase (MPO) activity. Pulmonary tumor necrosis factor-α (TNF-α), interleukin-10 (IL-10), intercellular adhesion molecule-1 (ICAM-1), and isoform of NO synthase (iNOS) mRNA expression were analyzed by real-time PCR. TNF-α, IL-10, and iNOS proteins in the lung were measured by the enzyme-linked immunoassay technique. LLLT (660 nm, 7.5 J/cm(2)) restored the tracheal hyperresponsiveness and hyporesponsiveness in all the periods after intestinal reperfusion. Although LLLT reduced edema and MPO activity, it did not do so in all the postreperfusion periods. It was also observed with the ICAM-1 expression. In addition to reducing both TNF-α and iNOS, LLLT increased IL-10 in the lungs of animals subjected to i-I/R. The results indicate that LLLT can control the lung's inflammatory response and the airway reactivity dysfunction by simultaneously reducing both TNF-α and iNOS.

TREM-1--expressing intestinal macrophages crucially amplify chronic inflammation in experimental colitis and inflammatory bowel diseases

Triggering receptor expressed on myeloid cells-1 (TREM-1) potently amplifies acute inflammatory responses by enhancing degranulation and secretion of proinflammatory mediators. Here we demonstrate that TREM-1 is also crucially involved in chronic inflammatory bowel diseases (IBD). Myeloid cells of the normal intestine generally lack TREM-1 expression. In experimental mouse models of colitis and in patients with IBD, however, TREM-1 expression in the intestine was upregulated and correlated with disease activity. TREM-1 significantly enhanced the secretion of relevant proinflammatory mediators in intestinal macrophages from IBD patients. Blocking TREM-1 by the administration of an antagonistic peptide substantially attenuated clinical course and histopathological alterations in experimental mouse models of colitis. This effect was also seen when the antagonistic peptide was administered only after the first appearance of clinical signs of colitis. Hence, TREM-1-mediated amplification of inflammation contributes not only to the exacerbation of acute inflammatory disorders but also to the perpetuation of chronic inflammatory disorders. Furthermore, interfering with TREM-1 engagement leads to the simultaneous reduction of production and secretion of a variety of pro-inflammatory mediators such as TNF, IL-6, IL-8 (CXCL8), MCP-1 (CCL2), and IL-1beta. Therefore, TREM-1 may also represent an attractive target for the treatment of chronic inflammatory disorders.

The Intestinal Microbiota Contributes to the Ability of Helminths to Modulate Allergic Inflammation.

Intestinal helminths are potent regulators of their host's immune system and can ameliorate inflammatory diseases such as allergic asthma. In the present study we have assessed whether this anti-inflammatory activity was purely intrinsic to helminths, or whether it also involved crosstalk with the local microbiota. We report that chronic infection with the murine helminth Heligmosomoides polygyrus bakeri (Hpb) altered the intestinal habitat, allowing increased short chain fatty acid (SCFA) production. Transfer of the Hpb-modified microbiota alone was sufficient to mediate protection against allergic asthma. The helminth-induced anti-inflammatory cytokine secretion and regulatory T cell suppressor activity that mediated the protection required the G protein-coupled receptor (GPR)-41. A similar alteration in the metabolic potential of intestinal bacterial communities was observed with diverse parasitic and host species, suggesting that this represents an evolutionary conserved mechanism of host-microbe-helminth interactions.

Salmonella enterica Serovar Typhimurium Exploits Inflammation to Modify Swine Intestinal Microbiota

Salmonella enterica serovar Typhimurium is an important zoonotic gastrointestinal pathogen responsible for foodborne disease worldwide. It is a successful enteric pathogen because it has developed virulence strategies allowing it to survive in a highly inflamed intestinal environment exploiting inflammation to overcome colonization resistance provided by intestinal microbiota. In this study, we used piglets featuring an intact microbiota, which naturally develop gastroenteritis, as model for salmonellosis. We compared the effects on the intestinal microbiota induced by a wild type and an attenuated S. Typhimurium in order to evaluate whether the modifications are correlated with the virulence of the strain. This study showed that Salmonella alters microbiota in a virulence-dependent manner. We found that the wild type S. Typhimurium induced inflammation and a reduction of specific protecting microbiota species (SCFA-producing bacteria) normally involved in providing a barrier against pathogens. Both these effects could contribute to impair colonization resistance, increasing the host susceptibility to wild type S. Typhimurium colonization. In contrast, the attenuated S. Typhimurium, which is characterized by a reduced ability to colonize the intestine, and by a very mild inflammatory response, was unable to successfully sustain competition with the microbiota.