Die Rolle regulatorischer T-Zellen im experimentellen allergischen Asthma

Im ersten Teil der Dissertation wurde in einem experimentellen Asthmamodell demonstriert, dass die Signaltransduktion über IL-6 das Gleichgewicht zwischen Effektorzellen und regulatorischen T-Zellen durch verschiedene Rezeptorkomponenten kontrolliert. Hierbei zeigte sich, dass speziell das IL-6 Trans-Signaling über den sIL-6R die TH2 Cytokinproduktion steuert. Dagegen führt die Blockade des mIL-6R zur Expansion regulatorischer T-Zellen mit suppressiven Eigenschaften. Diese CD4+CD25+ Tregs induzieren außerdem IFN gamma produzierende CD4+ T-Zellen in der Lunge und verbessern daneben die AHR. Im Überblick konnte in der vorliegenden Dissertation demonstriert werden, dass IL-6 die Balance zwischen der Funktion von Effektorzellen und regulatorischen T-Zellen in der Lunge über unterschiedliche Wege kontrolliert, dem sIL-6R und dem mIL-6R. Im zweiten Teil der Arbeit wurde die lokale Blockade der IL-2R alpha- und IL-2R beta-Kette untersucht. Hier konnte gezeigt werden, dass die Blockade der IL-2R beta-Kette zur Verbesserung der AHR als auch der Rekrutierung eosinophiler Granulozyten in den Atemwegen führt. Beide Blockaden führen zur Reduktion der TH2 Cytokine IL-4 und IL-5, wohingegen IL-13 nur nach Blockade der IL-2R beta-Kette vermindert sezerniert wird. In diesem Zusammenhang wurde auch die Rolle CD4+CD25+ regulatorischer T-Zellen untersucht, wobei eine Induktion dieser Population in den Lymphknoten nach Blockade der IL-2R beta-Kette nachgewiesen werden konnte. Die Blockade der IL-2R beta-Kette wirkt sich positiv auf experimentelle Asthmastudien aus und stellt somit ein mögliches therapeutisches Potential dar, erfordert aber teilweise noch weitere Untersuchungen.

Rolle von NFATc2 in einem murinen Asthmamodell

Nuclear factor of activated T cells (NFAT) ist eine Familie der Transkriptionsfaktoren, welche eine wichtige Rolle bei der Regulation der T-Zellvermittelten Signalkaskade in der Lymphozytenpopulation spielt. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass Nuclear Factor of Activated T cells-2 (NFATc2) defiziente Mäuse einen erhöhten Atemwegswiderstand, einen pathologische Veränderung der Lunge und einen erhöhten IgE Spiegel im Vergleich zu den Wildtypen vorweisen. Die NFATc2 Defizienz konnte ebenfalls sowohl mit einer erhöhten Anzahl an Th2 und Th17 Zellen, die eine erhöhte Proliferation vorweisen, als auch einer erniedrigten Anzahl an CD8+ CD122- T-Zellen, die geringere Mengen an IFN-g produzieren, in Verbindung gebracht werden. Die aus den NFATc2(-/-) Mäusen isolierten CD4+ T-Zellen zeigen im Vergleich zu denen der Wildtypen neben der erhöhten Proliferation einen vermehrte Aktivierung (CD4higCD44highCD69high). Weiterhin konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass in Anwesenheit eines Allergens, die NFATc2(-/-) Mäuse eine erhöhte Anzahl an regulatorischen T-Zellen (CD4+CD25+Foxp3+GITR++) in der Lunge vorweisen, die wiederum die Effektorzellen in diesen hemmen. Ein Grund für die geringere Freisetzung an IFN-g durch die CD8+ T-Zellen in den NFATc2 defizienten Mäusen ist eine erhöhte Subpopulation von CD8+CD122+ (IL-2Rb Kette) CD127hi (IL-7Ra Kette) „long-lived memory Zellen“ in den NFATc2(-/-) Mäusen. Diese besitzen einen regulatorischen Effekt, so dass immundefiziente SCID Mäuse, die in einem adoptiven Transfer mit OVA-spezifischen CD8+ und CD4+ T-Zellen, welchen aus NFATc2(-/-) Mäuse isoliert werden, behandelt wurden, eine erhöhten Atemwegswiderstand, eine erhöhte IL-17 und eine erniedrigte IFN-g Produktion vorweisen. Eine Depletion der memory CD8+CD122+IL-7Rhigh T-Zellen hebt dagegen die verringerte IFN-g Produktion der CD8+CD122- T-Zellen auf und führt zu einer Erniedrigung des Atemwegswiderstandes in einem SCID Model Zusammenfassend zeigen unsere Untersuchungen, dass sowohl die IFN-g Produktion der CD8+ Effektor T-Zellen als auch die Anzahl an CD4+CD25+Foxp3+GITR++ regulatorischen T-Zellen die Entwicklung der Th2 und Th17 als auch die Höhe des Atemwegswiderstandes unterdrückt.

Suppression des allergischen Asthmas durch regulatorische T-Zellen: Mechanismen und potenzielle therapeutische Ansätze

Das allergische Asthma ist eine weit verbreitete, immunologische Erkrankung, deren Prävalenz in den vergangenen 20 Jahren vor allem in industrialisierten Regionen drastisch zugenommen hat. Trotz intensiver Forschung und Entwicklung medikamentöser Therapien steigt die Zahl der Patienten stetig an. Charakteristisch für diese Erkrankung sind entzündliche Veränderungen in der Lunge, erhöhte Atemwegsüberempfindlichkeit (AHR), Mukusproduktion und in chronischen Fällen auch Atemwegsobstruktion. Bei der Entstehung des allergischen Asthmas wird ein anfälliges Individuum durch die Inhalation eines normalerweise unschädlichen, in der Umwelt vorkommenden Antigens (Allergen) sensibilisiert, wodurch im Körper eine eigentlich unangebrachte Immunreaktion in Gang gesetzt wird. CD4+ T-Lymphozyten und ganz besonders die Subpopulationen der T-Helfer 1 (Th1) und Th2 Zellen spielen in dem Prozess eine zentrale Rolle. Obwohl ein Großteil der Asthmatiker mit einer Atemwegseosinophilie und erhöhter Expression der Th2-typischen Zytokine IL-4 und IL-13 ein Th2-typisches Krankheitsbild aufweisen, wurden weitere Asthmaphänotypen identifiziert. Vornehmlich in Patienten, die an schwerem Asthma leiden, sind dominierende Neutrophilie und erhöhte Mengen IFN-γ in den Atemwegen nachweisbar, was auf eine Th1-gesteuerte Immunreaktion hindeutet. Eine effektive, heilende Therapie des Asthmas wurde bislang nicht entwickelt. Die Inhibition der T-Zellantwort etwa durch Applikation allergenspezifischer, regulatorischer T-Zellen (Tregs) gilt als ein vielversprechender, aber nicht vollständig erforschter Ansatz zur Kontrolle der Krankheitssymptome. In diesem Zusammenhang wurden in der vorliegenden Arbeit die Mechanismen und Effekte natürlich vorkommender CD4+CD25+Foxp3+ regulatorischer T-Zellen (nTregs) auf eine Th1 bzw. Th2-induzierte allergische Atemwegserkrankung untersucht. Anhand eines adoptiven Zelltransfermodells unter Einsatz lymphozytendefizienter Rag2-/- Mäuse konnte gezeigt werden, dass sowohl Th1 als auch Th2 Zellen, kombiniert mit mehrfacher, inhalativer Allergenprovokation, eine erhöhte AHR induzieren. Während der Transfer allergenspezifischer Th2 Zellen eine Eosinophilie in der bronchoalveolären Lavage (BAL) und vermehrte Mukusproduktion in den Atemwegen hervorrief, war in Th1-transferierten Tieren zwar eine massive Infiltration neutrophiler Granulozyten zu beobachten, eine Becherzellmetaplasie mit vermehrten, mukusproduzierenden Atemwegsepithelzellen blieb allerdings aus. In vitro und in vivo waren voraktivierte nTregs (preTregs) nur eingeschränkt in der Lage, die Th2-gesteuerte Atemwegserkrankung zu inhibieren. Im Gegensatz dazu konnten die Th1-Effektorfunktionen in vitro und die Th1-induzierte AHR und Atemwegsentzündung in vivo durch preTregs effektiv gehemmt werden, was auf eine unterschiedliche Empfindlichkeit der Th-Subpopulationen weist. Innerhalb der nTreg-vermittelten Suppression wird der sekundäre Botenstoff cAMP auf die zu supprimierende Zelle übertragen und führt zur Hemmung von Proliferation und Zytokinproduktion. Dass dieser Mechanismus nicht nur in vitro, sondern auch in der Suppression der Th2-gesteuerten allergischen Atemwegserkrankung eine Rolle spielt, konnte durch die Störung des intrazellulären cAMP-Abbaus mittels PDE4-Inhibitoren verdeutlicht werden. Sowohl die prophylaktische, als auch die therapeutische Applikation der PDE4-Inhibitoren verstärkte den regulativen Effekt der nTregs auf AHR und Entzündung, korrelierend mit erhöhten, zytosolischen cAMP-Konzentrationen in den Th2 Zellen der Lunge. Trotz des Fortschritts in der Isolation und In vitro-Expansion humaner nTregs ist die Ausbeute an Zellen äußerst limitiert und die Übertragbarkeit größerer Zellmengen nicht zuletzt aufgrund von hohem Kontaminationsrisiko während mehrtägiger In vitro-Expansion fragwürdig. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen, dass eine Behandlung mit dem PDE4-Inhibitor die suppressive Kapazität der allergenspezifischen nTregs deutlich erhöhte. Den nTreg-vermittelten Suppressionsmechanismus durch den Einsatz von Pharmazeutika zu unterstützen bietet einen viel versprechenden und realistischen Ansatz zur Therapie des allergischen Asthmas.

Signaltransduktion von IgG-Antiphospholipid-Antikörpern in plasmazytoiden Dendriten und Monomac1 Zellen

Das Antiphospholipid-Syndrom (APS) ist eine Autoimmunerkrankung die sich durch venöse und arterielle Thrombosen und/oder Spontanaborte bei gleichzeitigem Nachweis von persistierenden, erhöhten Antiphospholipid-Antikörper (aPL)-Titern charakterisieren lässt. Die zugrunde liegenden Mechanismen, über die aPL Pathogenität vermitteln, sind bislang wenig verstanden. Im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass drei humane monoklonale IgG aPL sowie IgG Fraktionen von APS Patienten eine Überexpression von TLR7 und TLR8 in plasmazytoiden dendritischen Zellen bzw. monozytären Zellen induzieren. Gleichzeitig erfolgt die Induktion der TLR7/8 Translokation vom endoplasmatischen Retikulum (ER) ins Endosom. Diese Effekte werden durch die Internalisierung der aPL und die nachfolgende Aktivierung einer NADPH Oxidase sowie durch endosomale Superoxid Produktion vermittelt. Als Folge dessen werden die Zellen extrem für TLR7/8 Liganden sensibilisiert. Diese Beobachtungen beschreiben einen neuen Signalmechanismus der innaten Immunität, der seinen Ursprung im Endosom nimmt. Da die Überexpression von TLR7 auch in pDCs von APS Patienten detektiert werden konnte, bieten unsere Ergebnisse eine Erklärung für die proinflammatorischen und prokoagulanten Effekte von aPL. rnWeiterhin führte die kombinierte Stimulation mit aPL und TLR7 Liganden in pDCs zu einem signifikant verstärkten Potential zur CD4+ Th2 Zell Aktivierung bzw. zur Regulation der B-Zell Differenzierung und Immunglobulin Produktion. Die Anwesenheit der pDCs erhöhte dabei synergistisch die CD40/86 Expression, die Proliferation sowie die Plasmazell-Differenzierung von isolierten peripheren B-Zellen, die mit aPL und TLR Liganden stimuliert wurden. Dieser Stimulationsansatz war außerdem ausreichend um naive B-Zellen zur IgM/IgG Produktion anzuregen und die Synthese neuer IgG aPL durch Gedächtnis-B-Zellen einzuleiten. Die Beteiligung der pDCs an diesem Prozess erfolgte durch Zytokin Sekretion sowie direktem Zell-Zell-Kontakt. Die Anwesenheit von Th2-Helferzellen war dabei nicht obligatorisch, konnte jedoch die B-Zell Aktivierung zusätzlich fördern. Eine Hochregulierung von TLR7 oder TLR9 innerhalb der B-Zell Population war nicht involviert. rnrnDiese Ergebnisse zeigen erstmalig die Relevanz einer pDC Aktivierung im Hinblick auf die Aufrechterhaltung der pathogenen Aktivität im Rahmen des APS. Da eine Dysregulierung von TLR7 bereits als ursächlich für die Ausbildung einer systemischen Autoimmunität erachtet wird, sollten unsere Ergebnisse für das generelle Verständnis von Autoimmunität von großer Relevanz sein.rn

Zur Rolle der Antigendosis in IgE-vermittelten Immunantworten und der allergischen Atemwegsentzündung

Die Verabreichung von hohen Antigendosen im Rahmen der allergenspezifischen Immuntherapie (SIT) resultiert in der Induktion einer allergenspezifischen Toleranz in sensibilisierten Patienten. Vorangegangene Studien der Klinischen Forschergruppe Allergie identifizierten CD4-CD8- doppelt-negative T-Zellen (dnTZ), welche nach wiederholter intraperitonealer Injektion von hohen Dosen (HD) des an das Adjuvans Aluminiumhydroxid adsorbierten Antigens Keyhole Limpet Hemocyanin in Mäusen induziert wurden, als potente Suppressorzellen für die IgE-Produktion. Mäuse, die hingegen mit niedrigen Dosen (LD) desselben Antigens behandelt wurden, entwickelten eine starke, persistierende IgE-Immunantwort. rnIm Fokus meiner Doktorarbeit stand die phänotypische Charakterisierung der dnTZ aus HD-Mäusen sowie die Aufklärung möglicher inhibitorischer Wirkmechanismen. In Erweiterung der bisherigen Arbeiten und in Anlehnung an die klinische Praxis bei der Durchführung der SIT habe ich bei meinen Untersuchungen die subkutane Injektion ohne Adjuvans als alternative Applikationsroute verwendet. In meinen Studien konnte ich durch die zusätzliche Verwendung des klinisch relevanten Allergens Ovalbumin die Allgemeingültigkeit des Konzepts der antigendosisabhängigen Regulation der IgE- Produktion durch dnTZ verifizieren. Die Vakzinierung mit hohen Antigendosen verhinderte die Ausbildung einer IgE-Produktion in antigenspezifischer Weise. HD- Mäuse wiesen in vitro eine geringere Aktivierung von TH2-Zellen als LD-Mäuse auf. Im Mausmodell der allergischen Atemwegsentzündung wiesen HD-Mäuse eine reduzierte Atemwegsreaktivität sowie eine geringere pulmonale TH2-Zytokin- produktion auf. rnIch konnte zudem tendenziell eine leicht erhöhte Anzahl von dnTZ in HD-Mäusen messen. Die in HD-Mäusen induzierten dnTZ habe ich durchflusszytometrisch charakterisiert, konnte jedoch keinen eindeutigen Marker für suppressive dnTZ identifizieren. In einem adoptiven Transferexperiment war eine T-Zellpopulation von HD-Mäusen aus der γδ-T-Zell-Rezeptor-tragende T-Zellen depletiert worden waren, ähnlich wie die Ausgangs-T-Zellpopulation in der Lage die IgE-Produktion in den Rezipienten zu inhibieren, was darauf schließen lässt, dass die untersuchten regulatorischen dnTZ einen αβ-T-Zell-Rezeptor exprimieren. rn

Distinct reactivities of interleukin-4-specific antibodies with recombinant and native canine interleukin-4 in various assays

Interleukin 4 (IL-4) plays a central role in immune responses to parasites and allergens. IL-4 drives the differentiation of naive T cells into Th2 cells and regulates immunoglobulin class switching to IgE.Little is known about the role of IL-4 in canine allergies and parasite infections. Most of the information derives from measurement of IL-4 mRNA expression in dog tissues, but detection of IL-4 protein has been difficult so far, probably due to low sensitivity of available methods. Antibodies (Ab) specific for canine IL-4 are available from various sources, but these Ab have been produced against recombinant Escherichia coli-expressed canine IL-4 and there is only limited information on their reactivities with native canine IL-4. Therefore, in the present study, we tested six available canine IL-4-specific Ab for their reactivities with recombinant canine IL-4 expressed in E. coli (rec.IL-4) or in mammalian cells (mam.IL-4), and with supernatants from stimulated canine peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) using several detection methods, including Western blotting, ELISA, cytokine bead assay, and intracellular IL-4 staining. Additionally, we tested a bovine IL-4-specific antibody that has been previously shown to cross-react with canine IL-4. All tested Ab except anti-bovine IL-4 reacted with rec.IL-4, and most of them reacted with mam.IL-4. However, only the cytokine bead assay was sensitive enough to allow the detection of IL-4 in supernatants of canine PBMCs.

The Effects Of Farnesyltransferase Inhibitor Abt-100 On Murine Helper T-Cell Differentiation And Cytokine Secretion

Farnesyltransferase Inhibitors (FTIs) are a class of drugs known to prevent the farnesylation and subsequent membrane attachment of a number of intracellular proteins. In various studies, the administration of FTIs has been found to play a role in the activation and development of T-cells in the immune system. FTIs have also been found to act as immunomodulators in delaying MHC-II mismatched skin allografts in mice. This study focuses on the effect of the FTI, ABT-100, on the differentiation and cytokine secretion of Th1 and Th2 helper T-cells in BALB/C mice to better understand which immune responses are targeted by FTIs. Splenocytes were isolated from BALB/C mice, skewed towards either a Th1 or a Th2 phenotype with the addition of cytokines, and treated with various concentrations of ABT-100. Splenocytes were also isolated and immediately cultured in the presence of ABT-100 to observe differentiation trends of helper T-cells. Cytokine production was measured using intracytoplasmic flow cytometry analysis. I found that ABT-100 treatment does not block Th1 or Th2 cell differentiation. Instead, ABT-100 treatment appears to affect cytokine production from effector T-cells. I found that ABT-100 causes a decrease in IFN-¿ production in mature Th1 cells yet does not affect IL-4 production in mature Th2 cells. This decrease in cytokine production as a result of ABT-100 treatments provides a potential mechanism for how ABT-100 works to delay MHC-II mismatched allograft rejection.

Reduced incidence of insect-bite hypersensitivity in Icelandic horses is associated with a down-regulation of interleukin-4 by interleukin-10 and transforming growth factor-beta1

Insect bite hypersensitivity (IBH) is an allergic dermatitis of horses caused by IgE-mediated reactions to bites of insects of the genus Culicoides. IBH does not occur in Iceland due to the absence of Culicoides. However, Icelandic horses exported to mainland Europe as adults (1st generation) have a >/=50% incidence of developing IBH. In contrast, their progeny (2nd generation) has a <10% incidence of IBH. Here we show that peripheral blood mononuclear cells (PBMC) from Icelandic horses born in mainland Europe and belonging either to the IBH or healthy subgroup produce less interleukin (IL)-4 after polyclonal or allergen-specific stimulation when compared with counterparts from horses born in Iceland. We examined a role of IL-10 and transforming growth factor (TGF)-beta1 in down-regulation of IL-4 in healthy 2nd generation Icelandic horses. Supernatants of PBMC from 2nd generation healthy horses down-regulated the proportion of IL-4-producing cells and IL-4 production in stimulated cultures of PBMC from 1st generation IBH. This inhibition was mimicked by a combination of IL-10 and TGF-beta1 but not by the single cytokines. Cultures of stimulated PBMC of healthy 2nd generation horses produced a low level of IL-4, but IL-4 production was increased by anti-equine IL-10 and anti-human TGF-beta1. This shows for the first time that in horses, IL-10 and TGF-beta1 combined regulate IL-4 production in vitro. It is suggested that in this naturally occurring IgE-mediated allergy, IL-10 and TGF-beta1 have a role in the down-regulation of IL-4-induced allergen-specific Th2 cells, thereby reducing the incidence of IBH.

Human basophils and eosinophils are the direct target leukocytes of the novel IL-1 family member IL-33

In mice, interleukin-18 (IL-18) regulates Th1- or Th2-type immune responses depending on the cytokine environment and effector cells involved, and the ST2-ligand, IL-33, primarily promotes an allergic phenotype. Human basophils, major players in allergic inflammation, constitutively express IL-18 receptors, while ST2 surface expression is inducible by IL-3. Unexpectedly, freshly isolated basophils are strongly activated by IL-33, but, in contrast to mouse basophils, do not respond to IL-18. IL-33 promotes IL-4, IL-13 and IL-8 secretion in synergy with IL-3 and/or FcepsilonRI-activation, and enhances FcepsilonRI-induced mediator release. These effects are similar to that of IL-3, but the signaling pathways engaged are distinct because IL-33 strongly activates NF-kappaB and shows a preference for p38 MAP-kinase, while IL-3 acts through Jak/Stat and preferentially activates ERK. Eosinophils are the only other leukocyte-type directly activated by IL-33, as evidenced by screening of p38-activation in peripheral blood cells. Only upon CD3/CD28-ligation, IL-33 weakly enhances Th2 cytokine expression by in vivo polarized Th2 cells. This study on primary human cells demonstrates that basophils and eosinophils are the only direct target leukocytes for IL-33, suggesting that IL-33 promotes allergic inflammation and Th2 polarization mainly by the selective activation of these specialized cells of the innate immune system.

Anti-eosinophil activity and clinical efficacy of the CRTH2 antagonist OC000459 in eosinophilic esophagitis

BACKGROUND: Eosinophilic esophagitis (EoE) is a chronic, Th2-type inflammatory disease. Chemoattractant receptor-homologous molecule on Th2 cells (CRTH2) is a prostaglandin D(2) (PGD(2)) receptor, expressed by Th2 cells and other inflammatory cells, including eosinophils and basophils, that mediates chemotaxis and activation. OC000459 is a selective CRTH2 antagonist and would be expected to suppress eosinophilic tissue inflammation. The purpose of this study was to evaluate the efficacy and safety of an OC000459 monotherapy in adult patients with active, corticosteroid-dependent or corticosteroid-refractory EoE. METHODS: In this randomized, double-blind, placebo-controlled trial, 26 adult patients (m/f = 22/4; mean age 41 years, range 22-69 years) with active EoE, dependent or resistant to corticosteroids, were treated either with 100 mg OC000459 (n = 14) or placebo (n = 12) twice daily. Pre- and post-treatment disease activity was assessed clinically, endoscopically, histologically, and via biomarkers. The primary end point was the reduction in esophageal eosinophil infiltration. RESULTS: After an 8-week OC000459 treatment, the esophageal eosinophil load decreased significantly, from 114.83 to 73.26 eosinophils per high-power field [(eos/hpf), P = 0.0256], whereas no reduction was observed with placebo (102.80-99.47 eos/hpf, P = 0.870). With OC000459, the physician's global assessment of disease activity improved from 7.13 to 5.18 (P = 0.035). OC000459 likewise reduced extracellular deposits of eosinophil peroxidase and tenascin C, the effects not seen with placebo. No serious adverse events were observed. CONCLUSIONS: An 8-week treatment with the CRTH2-antagonist, OC000459, exerts modest, but significant, anti-eosinophil and beneficial clinical effects in adult patients with active, corticosteroid-dependent or corticosteroid-refractory EoE and is well tolerated.

Humoral immunity in tuberculin skin test anergy and its role in high-risk persons exposed to active tuberculosis.

The most common test to identify latent tuberculosis is the tuberculin skin test that detects T cell responses of delayed type hypersensitivity type IV. Since it produces false negative reactions in active tuberculosis or in high-risk persons exposed to tuberculosis patients as shown in this report, we studied antibody profiles to explain the anergy of such responses in high-risk individuals without active infection. Our results showed that humoral immunity against tuberculin, regardless of the result of the tuberculin skin test is important for protection from active tuberculosis and that the presence of high antibody titers is a more reliable indicator of infection latency suggesting that latency can be based on the levels of antibodies together with in vitro proliferation of peripheral blood mononuclear cells in the presence of the purified protein derivative. Importantly, anti-tuberculin IgG antibody levels mediate the anergy described herein, which could also prevent reactivation of disease in high-risk individuals with high antibody titers. Such anti-tuberculin IgG antibodies were also found associated with blocking and/or stimulation of in vitro cultures of PBMC with tuberculin. In this regard, future studies need to establish if immune responses to Mycobacterium tuberculosis can generate a broad spectrum of reactions either toward Th1 responses favoring stimulation by cytokines or by antibodies and those toward diminished responses by Th2 cytokines or blocking by antibodies; possibly involving mechanisms of antibody dependent protection from Mtb by different subclasses of IgG.

Proteomic identification of in vivo substrates for matrix metalloproteinases 2 and 9 reveals a mechanism for resolution of inflammation.

Clearance of allergic inflammatory cells from the lung through matrix metalloproteinases (MMPs) is necessary to prevent lethal asphyxiation, but mechanistic insight into this essential homeostatic process is lacking. In this study, we have used a proteomics approach to determine how MMPs promote egression of lung inflammatory cells through the airway. MMP2- and MMP9-dependent cleavage of individual Th2 chemokines modulated their chemotactic activity; however, the net effect of complementing bronchoalveolar lavage fluid of allergen-challenged MMP2(-/-)/MMP9(-/-) mice with active MMP2 and MMP9 was to markedly enhance its overall chemotactic activity. In the bronchoalveolar fluid of MMP2(-/-)/MMP9(-/-) allergic mice, we identified several chemotactic molecules that possessed putative MMP2 and MMP9 cleavage sites and were present as higher molecular mass species. In vitro cleavage assays and mass spectroscopy confirmed that three of the identified proteins, Ym1, S100A8, and S100A9, were substrates of MMP2, MMP9, or both. Function-blocking Abs to S100 proteins significantly altered allergic inflammatory cell migration into the alveolar space. Thus, an important effect of MMPs is to differentially modify chemotactic bioactivity through proteolytic processing of proteins present in the airway. These findings provide a molecular mechanism to explain the enhanced clearance of lung inflammatory cells through the airway and reveal a novel approach to target new therapies for asthma.

Mechanisms of UV induced systemic immunosuppression: An essential role for interleukin-10

The recognition of the skin as an immunocompetent organ has focused attention on the complex interaction between ultraviolet radiation and the immune system. How UV-radiation, which hardly penetrates past the epidermis, induces systemic immune suppression is not entirely clear. We propose that suppressive cytokines, released by UV-irradiated keratinocytes, play a role in the induction of immune suppression. Injecting supernatants from UV-exposed murine keratinocytes into mice impairs their ability to mount a delayed-type hypersensitivity response against allogeneic histocompatibility antigens. We tested the hypothesis that the down regulation of the immune response by UV is precipitated by the release of IL-10 after keratinocytes are UV-irradiated. After UV exposure IL-10 mRNA was upregulated. Western analysis indicated immunoreactive IL-10 was secreted by UV-exposed keratinocytes. The addition of supernatants from UV-irradiated keratinocytes to Th1 clones diminished their IFN production, whereas the addition of supernatants from normal keratinocytes had no suppressive effect on IFN production. Furthermore, treating supernatants from UV-irradiated keratinocytes with anti-IL-10 antibodies blocked the induction of immune suppression. To determine if IL-10 was responsible for the immunosuppression seen after total-body UV irradiation, UV-exposed mice were treated with anti-IL-10 antibodies. Treating UV-irradiated mice with anti-IL-10 reversed the induction of immune suppression. These findings suggest that keratinocyte-derived IL-10 was mediating UV-induced suppression in vivo. We also tested the hypothesis that UV-induced suppressor cells are Th2 cells. Mice were injected with spleen cells from either normal or UV-exposed donor mice immunized with alloantigen. At the time of spleen cell infusion, the recipient mice were then resensitized. Spleen cells from UV-exposed mice suppressed DTH. Mice treated identically and injected with anti-IL-10 antibodies were able to generate a DTH response. Taken together these data suggest that the suppressor cells that are induced by UV radiation are Th2 cells which mediate their suppressive effect by release of IL-10. ^

IL-9 and its receptor are predominantly involved in the pathogenesis of UC.

OBJECTIVE Several pathogenic roles attributed over the past two decades to either T helper (Th)1 or Th2 cells are increasingly becoming associated with interleukin (IL)-17 and most recently IL-9 signalling. However, the implication of IL-9 in IBD has not been addressed so far. DESIGN We investigated the expression of IL-9 and IL-9R by using peripheral blood, biopsies and surgical samples. We addressed the functional role of IL-9 signalling by analysis of downstream effector proteins. Using Caco-2 cell monolayers we followed the effect of IL-9 on wound healing. RESULTS IL-9 mRNA expression was significantly increased in inflamed samples from patients with UC as compared with controls. CD3(+) T cells were major IL-9-expressing cells and some polymorphonuclear leucocytes (PMN) also expressed IL-9. IL-9 was co-localised with the key Th9 transcription factors interferon regulatory factor 4 and PU.1. Systemically, IL-9 was abundantly produced by activated peripheral blood lymphocytes, whereas its receptor was overexpressed on gut resident and circulating PMN. IL-9 stimulation of the latter induced IL-8 production in a dose-dependent manner and rendered PMN resistant to apoptosis suggesting a functional role for IL-9R signalling in the propagation of gut inflammation. Furthermore, IL-9R was overexpressed on gut epithelial cells and IL-9 induced STAT5 activation in these cells. Moreover, IL-9 inhibited the growth of Caco-2 epithelial cell monolayers in wound healing experiments. CONCLUSIONS Our results provide evidence that IL-9 is predominantly involved in the pathogenesis of UC suggesting that targeting IL-9 might become a therapeutic option for patients with UC.

Regulation of T cell function by complement C5A in mice during mycobacterial infection

Tuberculosis is the leading cause of death in the world due to a single infectious agent, making it critical to investigate all aspects of the immune response mounted against the causative agent, Mycobacterium tuberculosis , in order to better treat and prevent disease. Previous observations show a disparity in the ability to control mycobacterial growth between mouse strains sufficient in C5, such as C57BL/6 and B10.D2/nSnJ, and those naturally deficient in C5, such as A/J and B10.D2/nSnJ, with C5 deficient mice being more susceptible. It has been shown that during M. tuberculosis infection, C5 deficient macrophages have a defect in production of interleukin (IL)-12, a cytokine involved in the cyclical activation between infected macrophages and effector T cells. T cells stimulated by IL-12 produce interferon (IFN)-γ, the signature cytokine of T helper type 1 (Th1) cells. It is known that a cell-mediated Th1 response is crucial for control of M. tuberculosis in the lungs of humans and mice. This study demonstrates that murine T cells express detectable levels of CD88, a receptor for C5a (C5aR), following antigen presentation by macrophages infected with mycobacteria. T cells from C5 deficient mice infected with M. tuberculosis were found to secrete less IFN-γ and had a reduced Th1 phenotype associated with fewer cells expressing the transcription factor, T-box expressed in T cells (T-bet). The altered Th1 phenotype in M. tuberculosis infected C5 deficient mice coincided with a rise in IL-4 and IL-10 secretion from Th2 cells and inducible regulatory T cells, respectively. It was found that the ineffective T cell response to mycobacteria in C5 deficient mice was due indirectly to a lack of C5a via poor priming by infected macrophages and possibly by a direct interaction between T cells and C5a peptide. Therefore, these studies show a link between the cells of the innate and adaptive arms of the immune system, macrophages and T cells respectively, that was mediated by C5a using a mouse model of M. tuberculosis infection. ^