Untersuchung der Modulation adaptiver Immunantworten in Abhängigkeit der Reifung dendritischer Zellen

Im ersten Teil dieser Arbeit wurde die Bildung von DALIS während der Reifung von dendritischen Zellen untersucht. Dabei konnte festgestellt werden, dass die DALIS-Bildung mit dem Aktivierungszustand der Zelle eng verknüpft ist. Es konnten verschiedene Hitzeschockproteine in Zusammenhang mit der DaLIS-Bildung gebracht werden und ein Molekül der Siganlgebung identifiziert werden. Im zweiten Teil der Arbeit wurde die Veränderung von dendritischen Zellen in Anwesenheit von regulatorischen T-Zellen untersucht. Hierbei zeigte sich, dass zwischen den Zellen Gap Junctions entstehen, durch die cAMP von den regulatorischen T-Zellen auf die dendritischen Zellen übertragen werden kann. Weiter konnte gezeigt werden, dass regulatorische T-Zellen IL-10 sezernieren und so die dendritischen Zellen inhibieren.

Die Rolle des IL-2-Signalweges in einem murinen Adenokarzinom-Modell

Die Ursachen für die Entstehung von Lungentumoren sind vielseitig. Aus geschädigtem Drüsengewebe der Lunge kann sich die Tumorart des Adenokarzinoms entwickeln, welches zu den malignen Krebserkrankungen gehört und somit nach Etablierung eines Primärtumors metastasieren kann. Es wurde vielfach gezeigt, daß das Immunsystem bei der Bekämpfung eines mutierten Gewebes im fortschreitenden Verlauf des Tumorwachstums an Effektivität verliert. Die dahinter stehenden Mechanismen sind noch nicht ganz verstanden. Eine mögliche Ursache könnte eine fehlerhafte Regulation der Immunabwehr sein. Das Zytokin, welches bei dieser Regulation eine wichtige Rolle spielt, ist das Interleukin-2 (IL-2). Dieses aktiviert immunkompetente Zellen und gewährleistet deren Fortbestand während der Immunreaktion. In der vorliegenden Arbeit ist in einem murinen Modell von Bronchioadenokarzinom die Regulation von CD4+ T-Zellen durch IL-2 untersucht worden, beziehungsweise inwieweit eine Einflußnahme auf diese Regulation zur Verbesserung der Tumorabwehr beitragen kann. Die alpha-Kette des IL-2 Rezeptorkomplexes (CD25) ist neben dem Transkriptionsfaktor Foxp3 ein gängiger Marker für die Population der so genannten regulatorischen T-Zellen. Regulatorische T-Zellen treten im Tumorgewebe in erhöhtem Maße auf und inhibieren die gegen den Tumor gerichtete Effektorfunktion anderer Immunzellen. Durch intranasale Applikation eines anti-CD25 Antikörpers sollte, im speziellen bei den regulatorischen T-Zellen, das CD25 Molekül blockiert werden, um auf diese Weise die hochaffine Signalgebung zu unterbinden und die regulatorischen T-Zellen intratumoral zu depletieren. Es konnte gezeigt werden, daß die Blockade des IL-2 Rezeptors nicht zur Reduktion des Tumorwachstums beitrug. Trotz Applikation des Antikörpers waren die regulatorischen T-Zellen signifikant erhöht. Lediglich die Produktion des Zytokins Tumornekrosisfaktor-alpha (TNF-alpha) wurde durch die Zugabe des Antikörpers gesteigert, was aber keine Verbesserung der Tumorabwehr bewirkte. Als Alternative zur Blockade des IL-2 Rezeptors wurden verschiedene Dosen von rekombinantem IL-2 ebenfalls intranasal appliziert, um die T-Zell Populationen zusätzlich zu stimulieren. In diesem Fall war bei hohen Dosierungen eine Regression des Tumors zu erreichen. Die Regression ist auf eine erhöhte, durch das IL-2 aktivierte Produktion des Zytokins Interferon-gamma (IFN-gamma) zurückzuführen. Jedoch wurde sowohl bei der Blockade des IL-2 Rezeptors, als auch bei der Stimulation durch IL-2 ersichtlich, daß im Zusammenhang mit Adenokarzinom dem Zytokin TNF-alpha eine besondere Position zugedacht werden muß. Es ist bekannt, daß TNF-alpha in verschiedenen experimentellen Tumor-Modellen unterschiedliche Funktionen besitzt. Die Deletion des TNFs, hier dargestellt mittels TNF-knockout Mäusen, hatte eine kurative Wirkung. Die TNF-knockout Mäuse wiesen fast kein Tumorwachstum auf, die CD4+ T-Zellen aus den knockout Mäusen zeigten eine im Vergleich zum Wildtyp mehrfach höhere Produktion von IFN-gamma, bei gleichzeitiger Reduktion der regulatorischen T-Zellen. Es kann vermutet werden, daß TNF-alpha in dem verwendeten Adenokarzinom-Modell eine tumorunterstützende Wirkung hat. Dahingehend wäre die Neutralisierung der TNF-Signalgebung bei zusätzlicher Stimulation mit IL-2 als wirksamer Therapieansatz in Betracht zu ziehen.

Molecular basis of Osteoarthritis and aspects of cellular senescence in disease

The aim of this study is to investigate on some molecular mechanisms contributing to the pathogenesis of osteoarthritis (OA) and in particular to the senescence of articular chondrocytes. It is focused on understanding molecular events downstream GSK3β inactivation or dependent on the activity of IKKα, a kinase that does not belong to the phenotype of healthy articular chondrocytes. Moreover, the potential of some nutraceuticals on scavenging ROS thus reducing oxidative stress, DNA damage, and chondrocyte senescence has been evaluated in vitro. The in vitro LiCl-mediated GSK3β inactivation resulted in increased mitochondrial ROS production, that impacted on cellular proliferation, with S-phase transient arrest, increased SA-β gal and PAS staining, cell size and granularity. ROS are also responsible for the of increased expression of two major oxidative lesions, i.e. 1) double strand breaks, tagged by γH2AX, that associates with activation of GADD45β and p21, and 2) 8-oxo-dG adducts, that associate with increased IKKα and MMP-10 expression. The pattern observed in vitro was confirmed on cartilage from OA patients. IKKa dramatically affects the intensity of the DNA damage response induced by oxidative stress (H2O2 exposure) in chondrocytes, as evidenced by silencing strategies. At early time point an higher percentage of γH2AX positive cells and more foci in IKKa-KD cells are observed, but IKKa KD cells proved to almost completely recover after 24 hours respect to their controls. Telomere attrition is also reduced in IKKaKD. Finally MSH6 and MLH1 genes are up-regulated in IKKαKD cells but not in control cells. Hydroxytyrosol and Spermidine have a great ROS scavenging capacity in vitro. Both treatments revert the H2O2 dependent increase of cell death and γH2AX-foci formation and senescence, suggesting the ability of increasing cell homeostasis. These data indicate that nutraceuticals represent a great challenge in OA management, for both therapeutical and preventive purposes.

Untersuchungen zum Einfluss des malignen Melanoms auf die Frequenz und Funktion regulatorischer T-Zellen

Im Immunsystem spielen regulatorische T-Zellen (Treg) eine essentielle Rolle bei der Unterdrückung und Eindämmung von überschüssigen oder schädlichen Immunreaktionen. Ihre suppressiven Eigenschaften wirken aber auch bei Immune Escape Mechanismen von Tumoren mit und können den Erfolg von Tumorimmuntherapien deutlich mindern.rnIn dieser Arbeit konnte zum ersten Mal die Frequenz verschiedener Treg Subpopulationen im peripheren Blut von gesunden Spendern und Melanompatienten in verschiedenen Stadien der Erkrankung verglichen werden. Dabei wurden Treg-Subpopulationen mit den Markerkombinationen CD4+CD25++, CD4+CD25+CD127low, CD4+CD25+HLA DR+, CD4+Foxp3+, CD4+Foxp3+CD25+, CD4+Foxp3+CD127low und CD4+Foxp3+HLA DR+ untersucht. Insbesondere bei den Subpopulationen, die durch die Expression von Foxp3 charakterisiert sind, konnten in Patienten im Spätstadium IV der Melanomerkrankung, verglichen mit Patienten im Stadium I-II oder gesunden Spendern, erhöhte Treg Frequenzen im peripheren Blut festgestellt werden. Diese Funde korrelierten mit der Beobachtung einer verminderten antigenspezifischen T Zellreaktivität in solchen Melanompatienten. Des Weiteren zeigte sich, dass eine DC basierte Tumorantigen-spezifische Immuntherapie bei einem Teil der behandelten Stadium IV Melanompatienten eine Abnahme der Treg Frequenzen im peripheren Blut zur Folge hatte. Dies korrelierte mit Beobachtungen aus vorangegangenen Studien unserer Arbeitsgruppe, bei denen sich zeigte, dass eine solche Immuntherapie die zuvor supprimierten T Zellantworten zumindest vorübergehend wiederherstellen kann. Bei Untersuchungen zur Expression des IL 1-Rezeptors-1 konnte dieser auf Proteinebene als verstärkt exprimierter Aktivierungsmarker auf Treg bestätigt werden. In Anwesenheit von IL-1 wird die Suppressorfunktion der Treg inhibiert. Eine Konversion von humanen Treg zu nicht suppressorischen TH-17-Zellen durch die Kostimulation mit IL 1 konnte dabei nicht nachgewiesen werden. Vielmehr scheint die Induktion von IL 2 die entscheidende Wirkung von IL 1 auf humane Treg und Teff darzustellen.rn

Analyse humaner regulatorischer T-Zellen im humanisierten Mausmodell

Regulatorische T-Zellen sind essentiell für die Aufrechterhaltung der peripheren Toleranz. Hierbei sorgen diese hocheffektiven Suppressorzellen für ein immunologisches Gleichgewicht, indem sie Immunantworten gegen Autoantigene sowie harmlose Nahrungs- und Umweltantigene verhindern. Andererseits können diese bei chronischen Infekten Immunantworten reduzieren sowie effektive Antitumor-Immunantworten hemmen. Aufgrund ethischer Erwägungen ist die Erforschung regulatorischer T-Zellen und deren Rolle bei der Tumorentwicklung weitestgehend auf Mausmodelle oder humane in vitro oder ex vivo Analysen beschränkt. Um diese Limitationen zu überwinden und translationale immunologische Experimente zu ermöglichen, wurde hier ein humanisiertes Mausmodell verwendet. T- und B-Zell-defiziente NOD-scid IL2Rgammanull (NSG) Mäuse wurden mit humanen CD34+ hämatopoetischen Stammzellen aus Nabelschnurblut rekonstituiert. Aus diesen Stammzellen entstanden in den Tieren vielfältige humane Immunzellen. Im murinen Thymus der NSG Tiere entwickelten sich CD4+ und CD8+ einzelpositive T-Zellen, welche als funktionelle Effektorpopulationen in die Peripherie auswanderten. Humane regulatorische T-Zellen (CD4+ CD25+ Foxp3+ CD127-) entwickelten sich ebenfalls im murinen Thymus der Tiere und machten ca. 10% der humanen peripheren CD4+ T-Zellen in den Mäusen aus. Diese humanen regulatorischen T-Zellen zeigten vorwiegend einen HLA-DR+ Phänotyp, welcher mit höchster Suppressivität assoziiert ist. Weiter verhielten sich die regualtorischen T-Zellen anergisch und bewiesen ihre Funktionalität unter anderem durch die Inhibition der Proliferation von Effektor-T-Zellen in vitro. rnSubkutan injizierte Tumorzellen eines humanen undifferenzierten pleomorphen Sarkoms wurden in den humanisierten Mäusen nicht abgestoßen und der Tumor konnte, trotz Infiltration humaner Immunzellen, ungehindert wachsen. Als mögliche Ursache hierfür zeigte sich die selektive Akkumulation regulatorischer T-Zellen im Tumor. Zusammen mit dem erhöhten Anteil humaner regulatorischer T-Zellen in der Peripherie, weisen diese Beobachtungen deutliche Parallelen mit Befunden aus humanen Patienten auf. Dies bietet somit erstmalig die Option in vivo die Rolle humaner regulatorischer T-Zellen im undifferenzierten pleomorphen Sarkom zu analysieren. Die hier gezeigten Daten machen deutlich, dass es das humanisierte Mausmodell ermöglicht, die Entstehung und Funktion humaner regulatorischer T-Zellen in vivo zu analysieren, deren Bedeutung in klinisch relevanten Modellen zu charakterisieren und somit innovative Therapien zu etablieren.

Evaluation zellulärer Mechanismen der allergen-spezifischen Immuntherapie in einem chronischen Modell der allergischen Atemwegsentzündung

Klinische Studien haben gezeigt, dass die allergenspezifische Immuntherapie (SIT) eine effektive Therapieoption für allergische Erkrankungen ist. Obwohl dieses Therapieverfahren seit über 100 Jahren existiert, sind die zugrunde liegenden Suppressionsmechanismen jedoch nicht vollständig verstanden. Bisher wird angenommen, dass der Behandlungserfolg der SIT auf einer Blockade durch allergenspezifische Antikörper, einer Verschiebung des Th1-Th2-Gleichgewichtes und/oder auf einer Suppression durch regulatorische T-Zellen (Tregs) basiert. Um die Effekte der SIT in einer chronischen Erkrankung in vivo untersuchen zu können, wurde in dieser Doktorarbeit ein Mausmodell für chronisches Asthma entwickelt, das die Situation im Menschen nach einer SIT nachahmt. rnDurch eine SIT war es möglich, allergeninduzierte Asthmasymptome wie Atemwegshyperreagibilität (AHR), Eosinophilie in der Lunge, IgE-Produktion und Atemwegsentzündung im Modell zu unterdrücken. Bemerkenswert ist, dass durch OVA-spezifische Immuntherapie (OVA-IT) ebenfalls eine Verringerung der strukturellen Veränderungen im Lungengewebe im chronischen Krankheitsverlauf erreicht wurde.rnDes Weiteren wurde in diesem Modell nach den Prozessen gesucht, die für die toleranzinduzierende Wirkung der SIT verantwortlich sein können. Dabei wurde im Vergleich zur Placebo-behandelten Gruppe eine erhöhte Antwort spezifischer IgG1-Antikörper, eine verstärkte Th1-Antwort, sowie eine erhöhte Frequenz von FoxP3+ Tregs und von IL-10-produzierenden T-Zellen (Tr1-Zellen) nach OVA-IT festge-stellt. Zur weiteren Untersuchung der von SIT-induzierten T-Zellantworten wurden Mausmodelle des allergischen Asthmas mit einem akuten Verlauf gewählt.rnDie Bedeutung der Th1-Zellen für die SIT wurde in T-bet-/- Mäusen untersucht, welche aufgrund des Fehlens des Transkriptionsfaktors T-bet keine stabile Th1-Antwort induzieren können. Durch SIT war es möglich, allergeninduzierte Asthmasymptome wie AHR, eosinophile Granulozyten in der Lunge, IgE-Produktion und Atemwegsentzündung in den T-bet-/- Tieren im gleichen Maße wie in den Wildtyptieren zu unterdrücken. Diese Untersuchung zeigte, dass die SIT auch ohne funktionelle Th1-Zellen die allergische Entzündung unterdrücken kann. rnDie Rolle der Tregs für die SIT wurde in DO11.10 Mäusen und DO11.10 RAG-/- Mäusen untersucht. In beiden Stämmen konnte nach SIT eine Induktion OVA-spezifischer Tregs nachgewiesen werden. In DO11.10 RAG-/- Mäusen können durch den Knockout im rag2-Gen keine natürlichen, d.h. im Thymus gereiften, Tregs entstehen. Im Blut von DO11.10 RAG-/- Mäusen war direkt nach Durchführung der OVA-IT eine FoxP3+ Treg-Population detektierbar. Demnach wird durch die OVA-IT eine de-novo-Induktion von FoxP3+ Tregs in Gang gesetzt. In Abwesenheit der natürlichen Tregs zeigte sich weiterhin, dass diese Zellen zur Produktion von IL-10 in T-Zellen und somit zum Erfolg der SIT beitragen.rnDie Rolle der FoxP3+ Tregs bei der SIT wurde in DEREG Mäusen untersucht. Eine Depletion der FoxP3+ Tregs in DEREG Mäusen während der Durchführung der OVA-IT hob die protektiven Effekte der Therapie jedoch nur teilweise auf. rnUm die Rolle des regulatorischen Zytokins IL-10 bei der SIT zu untersuchen, wurde ein blockierender Antikörper gegen den IL-10-Rezeptor (anti-IL-10R) im chronischen Modell des allergischen Asthmas mit SIT angewendet. Anti-IL-10R hob die protektive Wirkung der SIT auf die AHR, die Atemwegsentzündung und die strukturellen Veränderungen im Lungengewebe auf. Somit ist die protektive Wirkung der SIT abhängig vom IL-10-Signalweg.rnZusammenfassend stellt diese Arbeit die Bedeutung der SIT für allergische Erkrankungen heraus. SIT kann durch die positive Beeinflussung der allergiebedingten, strukturellen Veränderungen in der Lunge auch für Asthmapatienten große Vorteile bringen. Die aus Studien bekannten Mechanismen konnten im Modell bestätigt werden und wurden im weiteren Verlauf untersucht. Die Arbeit stellt im Besonderen die Bedeutung der IL-10-produzierenden und FoxP3+ Tregs für die Effektivität der SIT in den Vordergrund. Zudem ist durch die Etablierung eines neuen Mausmodells der SIT für chronisches allergisches Asthma ein Mittel zur weiteren Erforschung der zugrunde liegenden Prozesse dieser erfolgreichen Therapie geschaffen worden. rn

Optical projection tomography reveals dynamics of HEV growth after immunization with protein plus CFA and features shared with HEVs in acute autoinflammatory lymphadenopathy

The vascular-stromal compartment of lymph nodes is important for lymph node function, and high endothelial venules (HEVs) play a critical role in controlling the entry of recirculating lymphocytes. In autoimmune and autoinflammatory diseases, lymph node swelling is often accompanied by apparent HEV expansion and, potentially, targeting HEV expansion could be used therapeutically to limit autoimmunity. In previous studies using mostly flow cytometry analysis, we defined three differentially regulated phases of lymph node vascular-stromal growth: initiation, expansion, and the re-establishment of vascular quiescence and stabilization. In this study, we use optical projection tomography to better understand the morphologic aspects of HEV growth upon immunization with ovalbumin/CFA (OVA/CFA). We find HEV elongation as well as modest arborization during the initiation phase, increased arborization during the expansion phase, and, finally, vessel narrowing during the re-establishment of vascular quiescence and stabilization. We also examine acutely enlarged autoinflammatory lymph nodes induced by regulatory T cell depletion and show that HEVs are expanded and morphologically similar to the expanded HEVs in OVA/CFA-stimulated lymph nodes. These results reinforce the idea of differentially regulated, distinct phases of vascular-stromal growth after immunization and suggest that insights gained from studying immunization-induced lymph node vascular growth may help to understand how the lymph node vascular-stromal compartment could be therapeutically targeted in autoimmune and autoinflammatory diseases.

De novo ceramide biosynthesis is associated with resveratrol-induced inhibition of ornithine decarboxylase activity

Previous studies could demonstrate, that the naturally occuring polyphenol resveratrol inhibits cell growth of colon carcinoma cells at least in part by inhibition of protooncogene ornithine decarboxylase (ODC). The objective of this study was to provide several lines of evidence suggesting that the induction of ceramide synthesis is involved in this regulatory mechanisms. Cell growth was determined by BrdU incorporation and crystal violet staining. Ceramide concentrations were detected by HPLC-coupled mass-spectrometry. Protein levels were examined by Western blot analysis. ODC activity was assayed radiometrically measuring [(14)CO(2)]-liberation. A dominant-negative PPARgamma mutant was transfected in Caco-2 cells to suppress PPARgamma-mediated functions. Antiproliferative effects of resveratrol closely correlate with a dose-dependent increase of endogenous ceramides (p<0.001). Compared to controls the cell-permeable ceramide analogues C2- and C6-ceramide significantly inhibit ODC-activity (p<0.001) in colorectal cancer cells. C6-ceramide further diminished protein levels of protooncogenes c-myc (p<0.05) and ODC (p<0.01), which is strictly related to the ability of ceramides to inhibit cell growth in a time- and dose-dependent manner. These results were further confirmed using inhibitors of sphingolipid metabolism, where only co-incubation with a serine palmitoyltransferase (SPT) inhibitor could significantly counteract resveratrol-mediated actions. These data suggest that the induction of ceramide de novo biosynthesis but not hydrolysis of sphingomyelin is involved in resveratrol-mediated inhibition of ODC. In contrast to the regulation of catabolic spermidine/spermine acetyltransferase by resveratrol, inhibitory effects on ODC occur PPARgamma-independently, indicating independent pathways of resveratrol-action. Due to our findings resveratrol could show great chemopreventive and therapeutic potential in the treatment of colorectal cancers.

A novel 2D-based approach to the discovery of candidate substrates for the metalloendopeptidase meprin

In the past, protease-substrate finding proved to be rather haphazard and was executed by in vitro cleavage assays using singly selected targets. In the present study, we report the first protease proteomic approach applied to meprin, an astacin-like metalloendopeptidase, to determine physiological substrates in a cell-based system of Madin-Darby canine kidney epithelial cells. A simple 2D IEF/SDS/PAGE-based image analysis procedure was designed to find candidate substrates in conditioned media of Madin-Darby canine kidney cells expressing meprin in zymogen or in active form. The method enabled the discovery of hitherto unknown meprin substrates with shortened (non-trypsin-generated) N- and C-terminally truncated cleavage products in peptide fragments upon LC-MS/MS analysis. Of 22 (17 nonredundant) candidate substrates identified, the proteolytic processing of vinculin, lysyl oxidase, collagen type V and annexin A1 was analysed by means of immunoblotting validation experiments. The classification of substrates into functional groups may propose new functions for meprins in the regulation of cell homeostasis and the extracellular environment, and in innate immunity, respectively.

Autophagy in cells of the blood

Autophagy is a conserved proteolytic mechanism that degrades cytoplasmic material including cell organelles. The importance of autophagy for cell homeostasis and survival has long been appreciated. Recent data suggest that autophagy is also involved in non-metabolic functions that particularly concern blood cells. Here, we review these findings, which point to an important role of autophagy in several cellular functions related to host defense.

High expression of FOXP3 in primary melanoma is associated with tumour progression.

BACKGROUND The antitumour immune response plays an important role in the prognosis of melanoma. High numbers of circulating regulatory T cells have been associated with rapid disease progression. OBJECTIVES To assess the influence of forkhead box protein (FOXP)3, CD1a and langerin expression on the prognosis of primary melanoma. METHODS We analysed 185 primary melanomas by immunohistochemical staining for expression of the regulatory T-cell marker FOXP3 and the dendritic cell markers langerin and CD1a, and correlated marker expression with clinical outcome. RESULTS Disease-free survival and overall survival were significantly longer in patients expressing low levels of FOXP3 in the primary melanoma, whereas they were associated with high expression of CD1a. The negative prognostic value of FOXP3 expression was independent of the Breslow tumour thickness. Langerin expression did not correlate with the clinical outcome. CONCLUSIONS High expression of FOXP3 in the primary melanoma may be used as an additional independent prognostic marker for early tumour progression in patients with melanoma.

The kinases NDR1/2 act downstream of the Hippo homolog MST1 to mediate both egress of thymocytes from the thymus and lymphocyte motility

The serine and threonine kinase MST1 is the mammalian homolog of Hippo. MST1 is a critical mediator of the migration, adhesion, and survival of T cells; however, these functions of MST1 are independent of signaling by its typical effectors, the kinase LATS and the transcriptional coactivator YAP. The kinase NDR1, a member of the same family of kinases as LATS, functions as a tumor suppressor by preventing T cell lymphomagenesis, which suggests that it may play a role in T cell homeostasis. We generated and characterized mice with a T cell-specific double knockout of Ndr1 and Ndr2 (Ndr DKO). Compared with control mice, Ndr DKO mice exhibited a substantial reduction in the number of naïve T cells in their secondary lymphoid organs. Mature single-positive thymocytes accumulated in the thymus in Ndr DKO mice. We also found that NDRs acted downstream of MST1 to mediate the egress of mature thymocytes from the thymus, as well as the interstitial migration of naïve T cells within popliteal lymph nodes. Together, our findings indicate that the kinases NDR1 and NDR2 function as downstream effectors of MST1 to mediate thymocyte egress and T cell migration.

Homeostatic expansion and phenotypic conversion of naïve T cells in response to self peptide/MHC ligands

Recent data suggest that survival of resting, naïve T cells requires an interaction with self MHC molecules. From analysis of the class I MHC-restricted T cell receptor transgenic strain OT-I, we report a different response. Rather than merely surviving, these T cells proliferated slowly after transfer into T-depleted syngeneic hosts. This expansion required both T cell “space” and expression of normal levels of self class I MHC molecules. Furthermore, we demonstrate that during homeostatic expansion in a suitable environment, naïve phenotype (CD44low) OT-I T cells converted to memory phenotype (CD44med/high), despite the absence of foreign antigenic stimulation. On the other hand, cells undergoing homeostatic expansion did not acquire cytolytic effector function. The significance of these data for reactivity of T cells with self peptide/MHC ligands and the implications for normal and abnormal T cell homeostasis are discussed.

Increased rates of CD4+ and CD8+ T lymphocyte turnover in simian immunodeficiency virus-infected macaques

Defining the rate at which T cells turn over has important implications for our understanding of T lymphocyte homeostasis and AIDS pathogenesis, yet little information on T cell turnover is available. We used the nucleoside analogue bromodeoxyuridine (BrdUrd) in combination with five-color flow cytometric analysis to evaluate T lymphocyte turnover rates in normal and simian immunodeficiency virus (SIV)-infected rhesus macaques. T cells in normal animals turned over at relatively rapid rates, with memory cells turning over more quickly than naive cells. In SIV-infected animals, the labeling and elimination rates of both CD4+ and CD8+ BrdUrd-labeled cells were increased by 2- to 3-fold as compared with normal controls. In normal and SIV-infected animals, the rates of CD4+ T cell BrdUrd-labeling and decay were closely correlated with those of CD8+ T cells. The elimination rate of BrdUrd-labeled cells was accelerated in both naive and memory T lymphocytes in SIV-infected animals. Our results provide direct evidence for increased rates of both CD4+ and CD8+ T cell turnover in AIDS virus infection and have important implications for our understanding of T cell homeostasis and the mechanisms responsible for CD4+ T cell depletion in AIDS.

Gap junctional coupling in lenses lacking α3 connexin

Fiber cells of the lens are interconnected by an extensive network of gap junctions containing α3 (Cx46) and α8 (Cx50) connexins. A specific role for these connexins in lens homeostasis is not known. To determine the contribution of these connexins to lens function, we used impedance techniques to study cell-to-cell coupling in lenses from homozygous α3 knockout (−/−), heterozygous (+/−), and wild-type (+/+) mice. Western blots and immunofluorescence data indicated that α8 remained at similar levels in the three classes of lenses, whereas α3 was approximately 50% of the normal level in the +/− lenses, and it was absent from the −/− lenses. Moreover, the data from +/+ lenses suggest that a cleavage of connexins occurs abruptly between the peripheral shell of differentiating fibers (DF) and the inner core of mature fibers (MF). The appearance of the cleaved connexins was correlated to a change in the coupling conductance. In −/− lenses the coupling conductance of MF was zero, and these fibers were depolarized by about 30 mV from normal (≈−65 mV). The DF remained coupled, but the conductance was reduced to 30–35% of normal. However, the gap junctions in the DF of α3 −/− lenses remained sensitive to pH. We conclude that α3 connexin is necessary for the coupling of central fibers to peripheral cells, and that this coupling is essential for fiber cell homeostasis because uncoupled MF depolarize and subsequently become opaque.