Estrogen protects the blood–brain barrier from inflammation-induced disruption and increased lymphocyte trafficking

Sex differences have been widely reported in neuroinflammatory disorders, focusing on the contributory role of estrogen. The microvascular endothelium of the brain is a critical component of the blood–brain barrier (BBB) and it is recognized as a major interface for communication between the periphery and the brain. As such, the cerebral capillary endothelium represents an important target for the peripheral estrogen neuroprotective functions, leading us to hypothesize that estrogen can limit BBB breakdown following the onset of peripheral inflammation. Comparison of male and female murine responses to peripheral LPS challenge revealed a short-term inflammation-induced deficit in BBB integrity in males that was not apparent in young females, but was notable in older, reproductively senescent females. Importantly, ovariectomy and hence estrogen loss recapitulated an aged phenotype in young females, which was reversible upon estradiol replacement. Using a well-established model of human cerebrovascular endothelial cells we investigated the effects of estradiol upon key barrier features, namely paracellular permeability, transendothelial electrical resistance, tight junction integrity and lymphocyte transmigration under basal and inflammatory conditions, modeled by treatment with TNFα and IFNγ. In all cases estradiol prevented inflammation-induced defects in barrier function, action mediated in large part through up-regulation of the central coordinator of tight junction integrity, annexin A1. The key role of this protein was then further confirmed in studies of human or murine annexin A1 genetic ablation models. Together, our data provide novel mechanisms for the protective effects of estrogen, and enhance our understanding of the beneficial role it plays in neurovascular/neuroimmune disease.

Differential effects of two anti-apo-cytochrome c-specific monoclonal antibodies on the function of apo-cytochrome c-specific murine T cell clones.

A murine monoclonal antibody (SJL 2-4) specific for the antigen apo-cytochrome c was shown to inhibit both antigen-induced proliferation and lymphokine secretion by an apo-cytochrome c-specific BALB/c helper T cell clone. The inhibition was specific because additional apo-cytochrome c-specific T cell clones were not inhibited by the same monoclonal antibody. Time course studies of the inhibition indicated that the initial 8 hr of contact between T cell clones and antigen-presenting cells were critical for activation of the T cell clones. Inhibition of T cell functions by antigen-specific antibodies appeared to correlate with the antibody-antigen binding constant because a second monoclonal antibody (Cyt-1-59), with identical specificity but with a lower affinity constant for apo-cytochrome c, had very little inhibitory effect on the proliferation or lymphokine secretion of apo-cytochrome c-specific T cell clones.

B and T lymphocyte attenuator regulates CD8+ T cell-intrinsic homeostasis and memory cell generation.

B and T lymphocyte attenuator (BTLA) is a negative regulator of T cell activation, but its function in vivo is not well characterized. Here we show that mice deficient in full-length BTLA or its ligand, herpesvirus entry mediator, had increased number of memory CD8(+) T cells. The memory CD8(+) T cell phenotype resulted from a T cell-intrinsic perturbation of the CD8(+) T cell pool. Naive BTLA-deficient CD8(+) T cells were more efficient than wild-type cells at generating memory in a competitive antigen-specific system. This effect was independent of the initial expansion of the responding antigen-specific T cell population. In addition, BTLA negatively regulated antigen-independent homeostatic expansion of CD4(+) and CD8(+) T cells. These results emphasize two central functions of BTLA in limiting T cell activity in vivo.

Overexpression of GPC6 and TMEM132D in Early Stage Ovarian Cancer Correlates with CD8+ T-Lymphocyte Infiltration and Increased Patient Survival.

Infiltration of cytotoxic T-lymphocytes in ovarian cancer is a favorable prognostic factor. Employing a differential expression approach, we have recently identified a number of genes associated with CD8+ T-cell infiltration in early stage ovarian tumors. In the present study, we validated by qPCR the expression of two genes encoding the transmembrane proteins GPC6 and TMEM132D in a cohort of early stage ovarian cancer patients. The expression of both genes correlated positively with the mRNA levels of CD8A, a marker of T-lymphocyte infiltration [Pearson coefficient: 0.427 (p = 0.0067) and 0.861 (p < 0.0001), resp.]. GPC6 and TMEM132D expression was also documented in a variety of ovarian cancer cell lines. Importantly, Kaplan-Meier survival analysis revealed that high mRNA levels of GPC6 and/or TMEM132D correlated significantly with increased overall survival of early stage ovarian cancer patients (p = 0.032). Thus, GPC6 and TMEM132D may serve as predictors of CD8+ T-lymphocyte infiltration and as favorable prognostic markers in early stage ovarian cancer with important consequences for diagnosis, prognosis, and tumor immunobattling.

CD40-stimulated B Lymphocytes Pulsed with Tumor Antigens Are Effective Antigen-presenting Cells That Can Generate Specific T Cells

Although they are considered as antigen presenting cells (APC), the role of antigen-unspecific B-lymphocytes in antigen presentation and T lymphocyte stimulation remains controversial. In this paper, we tested the capacity of normal human peripheral activated B cells to stimulate T cells using melanoma antigens or melanoma cell lysates. B lymphocytes activated through CD40 ligation and then pulsed with tumor antigens efficiently processed and presented MHC class II restricted peptides to specific CD4+ T cell clones. This suggests that CD40-activated B cells have the functional and molecular competence to present MHC class II epitopes when pulsed with exogenous antigens, thereby making them a relevant source of APC to generate T cells. To test this hypothesis, CD40-activated B cells were pulsed with a lysate prepared from melanoma cells and used to stimulate peripheral autologous T cells. Interestingly, T cells specific to melanoma antigens were generated. Further analysis of these T cell clones revealed that they recognized MHC class II restricted epitopes from tyrosinase, a known melanoma tumor antigen. The efficient antigen presentation by antigen-unspecific activated B cells was correlated with a down-regulation in the expression of HLA-DO, a B cell specific protein known to interfere with HLA-DM function. Because HLA-DM is important in MHC class II peptide loading, the observed decrease in HLA-DO may partially explain the enhanced antigen presentation following B-cell activation. Results globally suggest that when they are properly activated, antigen-unspecific B-lymphocytes can present exogenous antigens by MHC class II molecules and stimulate peripheral antigen-specific T cells. Antigen presentation by activated B cells could be exploited for immunotherapy by allowing the in vitro generation of T cells specific against antigens expressed by tumors or viruses.

Epitopes inmunodominantes en la subunidad VP8* de la proteínaVP4 de cepas humanas de rotavirus con genotipo P [8].

Tesis (Doctor en Ciencias con Especialidad en Microbiología) UANL, 2013.

Rôle de la molécule CD47 sur le lymphocyte T dans la régulation de la réponse immunitaire

L’importance respective des lymphocytes T régulateurs naturels générés dans le thymus ou induits en périphérie dans la régulation immunitaire et la résolution de l’inflammation est désormais bien établie. Nous avons contribué à mettre en évidence une nouvelle voie d’induction de lymphocytes T régulateurs périphériques à partir de cellules T humaines CD4+CD25- naïves et mémoires. Nous avons montré que l’engagement de la molécule ubiquitaire transmembranaire CD47 sur la cellule T par un anticorps monoclonal ou par le peptide 4N1K (peptide dérivé du domaine carboxy-terminal de la thrombospondine-1 et spécifique du site de liaison à CD47) induisait des lymphocytes T CD4+ régulateurs exerçant une fonction suppressive sur les lymphocytes T effecteurs. Les propriétés suppressives induites par la thrombospondine-1 confortent les fonctions anti-inflammatoires de cette protéine de la matrice extracellulaire. L’inhibition exercée par les lymphocytes T régulateurs induits dépend du contact intercellulaire entre les cellules T régulatrices et leurs cibles, et est indépendante du TGF-. Nos résultats démontrent également le rôle de CD47 sur le lymphocyte T CD4+ dans la réponse immunitaire spécifique de l’antigène in vivo. En effet, les souris BALB/c déficientes pour CD47 présentent un biais de la sécrétion d’anticorps et de cytokines de type Th1, alors que les souris BALB/c sont décrites comme exprimant un profil de production de cytokines de type Th2. Nos travaux mettent en évidence le rôle de CD47 dans l’inhibition du développement d’une réponse cellulaire et humorale de type Th1 in vivo, confirmant de précédentes études in vitro réalisées avec des cellules T CD4+ humaines. Nous présentons également le rôle inhibiteur de l’engagement de CD28 in vitro sur la différenciation en cellules Th17 des lymphocytes T CD4+ naïfs isolés de souris BALB/c. Le mécanisme proposé est dépendant de la production de l’IL-2 et de l’IFN- et indépendant de la présence de lymphocytes T régulateurs. Notre étude du rôle de deux molécules transmembranaires CD47 et CD28 exprimées sur la cellule T CD4+, contribue à une meilleure connaissance des mécanismes impliqués dans la tolérance immunologique, la résolution de l’inflammation et la différenciation des cellules T "helper" CD4+.

Réponse cellulaire pan-spécifique : analyse de la présentation d’antigènes conservés du virus de l’influenza

Les méthodes de vaccination actuelles contre l’influenza, axées sur la réponse à anticorps dirigée contre des antigènes hautement variables, nécessitent la production d’un vaccin pour chaque nouvelle souche. Le défi est maintenant de stimuler simultanément une réponse cellulaire pan-spécifique ciblant des antigènes conservés du virus, tel que la protéine de la matrice (M1) ou la nucléoprotéine (NP). Or, la présentation antigénique de ces protéines est peu définie chez l’humain. Nous avons analysé la présentation endogène par les complexes majeurs d’histocompatibilité de classes (CMH)-I et -II de M1 et de NP. Ainsi, les protéines M1 et NP ont été exprimées dans des cellules présentatrices d’antigènes (CPAs). Notamment, des épitopes de M1 et de NP endogènes peuvent être présentées par CMH-I et -II, ce qui résulte en une activation respectivement de lymphocytes T CD8+ et CD4+ précédemment isolés. Étant donné l’importance des lymphocytes T CD4+ dans la réponse cellulaire, nous avons cloné M1 ou NP en fusion avec des séquences de la protéine gp100 permettant la mobilisation vers les compartiments du CMH-II sans affecter la présentation par CMH-I. Des CPAs exprimant de façon endogène ces constructions modifiées ou sauvages ont ensuite été utilisées pour stimuler in vitro des lymphocytes T humains dont la qualité a été évaluée selon la production de cytokines et la présence de molécules de surface (ELISA ou marquage de cytokines intracellulaire). Nous avons observé une expansion de lymphocytes T CD8+ et CD4+ effecteurs spécifiques sécrétant diverses cytokines pro-inflammatoires (IFN-γ, TNF, MIP-1β) dans des proportions comparables avec une présentation par CMH-II basale ou améliorée. Cette qualité indépendante du niveau de présentation endogène par CMH-II de M1 et de NP des lymphocytes T CD4+ et CD8+ suggère que cette présentation est suffisante à court terme. En outre, la présentation endogène de M1 et NP a permis de stimuler des lymphocytes T spécifiques à des épitopes conservés du virus, tel qu’identifié à l’aide une méthode d’identification originale basée sur des segments d’ARNm, « mRNA PCR-based epitope chase (mPEC) ». Ensemble, ces nouvelles connaissances sur la présentation antigénique de M1 et de NP pourraient servir à établir de nouvelles stratégies vaccinales pan-spécifiques contre l’influenza.

Correlates of protective immunity against hepatitis C virus

Le virus de l’hépatite C (VHC) infecte ~185 millions d’individus dans le monde. Malgré le développement des nouvelles thérapies dirigées contre le VHC, on compte deux millions de nouvelles infections chaque année, en particulier dans les pays sous-développés et les populations marginalisées. Comme pour la plupart des virus à infection chronique, le développement d’un vaccin prophylactique efficace est limité par le manque de caractérisation des déterminants de la mémoire immunitaire protectrice lors des épisodes de réinfection naturelle chez les êtres humains. Le VHC représente un modèle unique au sein des virus à infection chronique pour étudier l’immunité protectrice. En effet ~30% des patients infectés par le VHC peuvent être guéris suite à un premier épisode d’infection spontanément. Dans cette thèse, nous avons étudié l’immunité protectrice contre le VHC dans une cohorte d’utilisateurs de drogues par injection qui sont à risque d’être infectés ou réinfectés. Notre hypothèse est que la majorité des patients qui ont résolu une première infection par le VHC sont protégés contre le développement d’une infection chronique s’ils sont réexposés. Cette immunité protectrice est associée à la présence des cellules T CD4 et CD8 polyfonctionnelles qui possèdent des fréquences, magnitudes et avidités élevées. La capacité protectrice des cellules T mémoire contre les séquences variables du VHC est dépendante de la diversité et flexibilité du répertoire de leurs récepteurs de cellules T (TCR), qui reconnaissent les séquences variables des épitopes ciblés. Notre premier objectif était de définir et détailler les déterminants de l’immunité protectrice conférée par les cellules T spécifiques du VHC. Nos résultats ont montré que la protection pendant l’épisode de réinfection était associée à une augmentation de la magnitude et du spectre des réponses spécifiques par les cellules T CD4 et CD8 polyfonctionnelles, ainsi que par l’apparition d’une population de cellules T tétramère+ CD8+ effectrices qui expriment faiblement le marqueur CD127 (CD127lo) lors du pic de la réponse. Chez les patients qui ont développé une infection chronique pendant l’épisode de réinfection, nous avons observé une expansion très limitée des cellules T CD4 et CD8. Le séquençage des épitopes ciblés par les cellules T CD8 chez ces patients qui sont non-protégés a montré que les séquences de ces épitopes sont différentes des séquences de référence qui étaient utilisées pour tous les essais immunologiques de cette étude. Le deuxième objectif était d’analyser la dynamique du répertoire des TCRs des cellules T CD8 spécifiques chez les patients protégés versus les patients non-protégés. Nos résultats ont montré que le répertoire des cellules T CD8 spécifiques est plus focalisé que chez les patients protégés. En plus, nous avons observé que les clonotypes qui forment le répertoire chez les patients protégés sont distincts de ceux chez les patients non-protégés. Ces clonotypes chez les patients protégés ont montré de plus grandes avidité et polyfonctionnalité que leurs homologues chez les patients non-protégés. En conclusion, nos résultats suggèrent que la protection contre le développement d’une infection chronique pendant l’épisode de réinfection par le VHC est associée à une augmentation de la magnitude, du spectre et de la fonctionnalité des réponses des cellules T spécifiques, ainsi qu’à un répertoire des TCRs plus focalisé composé des clonotypes distincts qui possèdent de plus grandes avidité et polyfonctionnalité que chez les patients non-protégés. L’homologie des séquences des souches virales entre les différents épisodes de l’infection est un déterminant majeur de l’établissement d’une protection efficace. Ces résultats ont donc des implications très importantes pour le développement d’un vaccin prophylactique contre le VHC et d’autres virus à infection chronique.

Plasmodium falciparum Rosetting Epitopes Converge in the SD3-Loop of PfEMP1-DBL1α

The ability of Plasmodium falciparum parasitized RBC (pRBC) to form rosettes with normal RBC is linked to the virulence of the parasite and RBC polymorphisms that weaken rosetting confer protection against severe malaria. The adhesin PfEMP1 mediates the binding and specific antibodies prevent sequestration in the micro-vasculature, as seen in animal models. Here we demonstrate that epitopes targeted by rosette disrupting antibodies converge in the loop of subdomain 3 (SD3) which connects the h6 and h7 α-helices of PfEMP1-DBL1α. Both monoclonal antibodies and polyclonal IgG, that bound to epitopes in the SD3-loop, stained the surface of pRBC, disrupted rosettes and blocked direct binding of recombinant NTS-DBL1α to RBC. Depletion of polyclonal IgG raised to NTS-DBL1α on a SD3 loop-peptide removed the anti-rosetting activity. Immunizations with recombinant subdomain 1 (SD1), subdomain 2 (SD2) or SD3 all generated antibodies reacting with the pRBC-surface but only the sera of animals immunized with SD3 disrupted rosettes. SD3-sequences were found to segregate phylogenetically into two groups (A/B). Group A included rosetting sequences that were associated with two cysteine-residues present in the SD2-domain while group B included those with three or more cysteines. Our results suggest that the SD3 loop of PfEMP1-DBL1α is an important target of anti-rosetting activity, clarifying the molecular basis of the development of variant-specific rosette disrupting antibodies.

Cigarette smokers have decreased lymphocyte and platelet alpha-tocopherol levels and increased excretion of the gamma-tocopherol metabolite gamma-carboxyethyl-hydroxychroman (gamma-CEHC)

Cigarette smoking is associated with increased oxidative stress and increased risk of degenerative disease. As the major lipophilic antioxidant, requirements for vitamin E may be higher in smokers due to increased utilisation. In this observational study we have compared vitamin E status in smokers and non-smokers using a holistic approach by measuring plasma, erythrocyte, lymphocyte and platelet alpha- and gamma-tocopherol, as well as the specific urinary vitamin E metabolites alpha- and gamma-carboxyethylhydroxychroman (CEHC). Fifteen smokers (average age 27 years, smoking time 7.5 years) and non-smokers of comparable age, gender and body mass index (BMI) were recruited. Subjects completed a 7-day food diary and on the final day they provided a 24 h urine collection and a 20 ml blood sample for measurement of urinary vitamin E metabolites and total vitamin E in blood components, respectively. No significant differences were found between plasma and erythrocyte alpha- and gamma-tocopherol in smokers and non-smokers. However, smokers had significantly lower ce-tocopherol (mean +/-SD, 1.34+/-0.31 mumol/g protein compared with 1.94+/-0.54, P = 0.001) and gamma-tocopherol (0.19 +/- 0.04 mumol/g protein compared with 0.26 +/- 0.08, P = 0.026) levels in their lymphocytes, as well as significantly lower (alpha-tocopherol levels in platelets (1.09 +/- 0.49 mumol/g protein compared with 1.60 +/- 0.55, P = 0.014; gamma-tocopherol levels were similar). Interestingly smokers also had significantly higher excretion of the urinary gamma-tocopherol metabolite, gamma-CEHC (0.49 +/- 0.25 mg/g creatinine compared with 0.32 +/- 0.16, P = 0.036) compared to non-smokers, while their (alpha-CEHC (metabolite of a-tocopherol) levels were similar. There was no significant difference between plasma ascorbate, urate and F-2-isoprostane levels. Therefore in this population of cigarette smokers (mean age 27 years, mean smoking duration 7.5 years), alterations to vitamin E status can be observed even without the more characteristic changes to ascorbate and F-2-isoprostanes. We suggest that the measurement of lymphocyte and platelet vitamin E may represent a valuable biomarker of vitamin E status in relation to oxidative stress conditions.

Watercress supplementation in diet reduces lymphocyte DNA damage and alters blood antioxidant status in healthy adults

Background: Cruciferous vegetable (CV) consumption is associated with a reduced risk of several cancers in epidemiologic studies. Objective: The aim of this study was to determine the effects of watercress (a CV) supplementation on biomarkers related to cancer risk in healthy adults. Design: A single-blind, randomized, crossover study was conducted in 30 men and 30 women (30 smokers and 30 nonsmokers) with a mean age of 33 y (range: 19-55 y). The subjects were fed 85 g raw watercress daily for 8 wk in addition to their habitual diet. The effect of supplementation was measured on a range of endpoints, including DNA damage in lymphocytes (with the comet assay), activity of detoxifying enzymes (glutathione peroxidase and superoxide dismutase) in erythrocytes, plasma antioxidants (retinol, ascorbic acid, a-tocopherol, lutein, and beta-carotene), plasma total antioxidant status with the use of the ferric reducing ability of plasma assay, and plasma lipid profile. Results: Watercress supplementation (active compared with control phase) was associated with reductions in basal DNA damage (by 17%; P = 0.03), in basal plus oxidative purine DNA damage (by 23.9%; P = 0.002), and in basal DNA damage in response to ex vivo hydrogen peroxide challenge (by 9.4%; P = 0.07). Beneficial changes seen after watercress intervention were greater and more significant in smokers than in nonsmokers. Plasma lutein and P-carotene increased significantly by 100% and 33% (P < 0.001), respectively, after watercress supplementation. Conclusion: The results support the theory that consumption of watercress can be linked to a reduced risk of cancer via decreased damage to DNA and possible modulation of antioxidant status by increasing carotenoid concentrations.