Mesenchymal stromal cells up-regulate CD39 and increase adenosine production to suppress activated T-lymphocytes

Mesenchymal stromal cells (MSCs) suppress T cell responses through mechanisms not completely understood. Adenosine is a strong immunosuppressant that acts mainly through its receptor A(2a) (ADORA2A). Extracellular adenosine levels are a net result of its production (mediated by CD39 and CD73), and of its conversion into inosine by Adenosine Deaminase (ADA). Here we investigated the involvement of ADO in the immunomodulation promoted by MSCs. Human T lymphocytes were activated and cultured with or without MSCs. Compared to lymphocytes cultured without MSCs, co-cultured lymphocytes were suppressed and expressed higher levels of ADORA2A and lower levels of ADA. In co-cultures, the percentage of MSCs expressing CD39, and of T lymphocytes expressing CD73, increased significantly and adenosine levels were higher. Incubation of MSCs with media conditioned by activated T lymphocytes induced the production of adenosine to levels similar to those observed in co-cultures, indicating that adenosine production was mainly derived from MSCs. Finally, blocking ADORA2A signaling raised lymphocyte proliferation significantly. Our results suggest that some of the immunomodulatory properties of MSCs may, in part, be mediated through the modulation of components related to adenosine signaling. These findings may open new avenues for the development of new treatments for GVHD and other inflammatory diseases. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Activated peripheral lymphocytes with increased expression of cell adhesion molecules and cytotoxic markers are associated with dengue fever disease

The immune mechanisms involved in dengue fever and dengue hemorrhagic/dengue shock syndrome are not well understood. The ex vivo activation status of immune cells during the dengue disease in patients was examined. CD4and CD8 T cells were reduced during the acute phase. Interestingly, CD8 T cells co-expressing activation marker HLA-DR, Q, P, and cytolytic granule protein-Tia-1 were significantly higher in dengue patients than in controls. Detection of adhesion molecules indicated that in dengue patients the majority of T cells (CD4 and CD8) express the activation/memory phenotype, characterized as CD44HIGH and lack the expression of the naïve cell marker, CD62L LOW. Also, the levels of T cells co-expressing ICAM-1 (CD54), VLA-4, and LFA-1 (CD11a) were significantly increased. CD8 T lymphocytes expressed predominantly low levels of anti-apoptotic molecule Bcl-2 in the acute phase, possibly leading to the exhibition of a phenotype of activated/effector cells. Circulating levels of IL-18, TGF-b1 and sICAM-1 were significantly elevated in dengue patients. Early activation events occur during acute dengue infection which might contribute to viral clearance. Differences in expression of adhesion molecules among CD4 and CD8 T cells might underlie the selective extravasation of these subsets from blood circulation into lymphoid organs and/or tissues. In addition, activated CD8 T cells would be more susceptible to apoptosis as shown by the alteration in Bcl-2 expression. Cytokines such as IL-18, TGF-b1, and sICAM-1 may be contributing by either stimulating or suppressing the adaptative immune response, during dengue infection, thereby perhaps establishing a relationship with disease severity.

Down-regulation of NF-kappa B protein levels in activated human lymphocytes by 1,25-dihydroxyvitamin D3.

The effect of 1,25-dihydroxyvitamin D3 [1,25(OH)2)D3], a steroid hormone with immunomodulating properties, on nuclear factor kappa B (NF-kappa B) proteins was examined in in vitro activated normal human lymphocytes by Western blot analysis. Over a 72-hr period of activation, the expression of the 50-kDa NF-kappa B, p50, and its precursor, p105, was increased progressively. When cells were activated in the presence of 1,25(OH)2D3, the levels of the mature protein as well as its precursor were decreased. The effect of the hormone on the levels of p50 was demonstrable in the cytosolic and nuclear compartments; it required between 4 and 8 hr and was specific, as 25-hydroxyvitamin D3 and 24,25-dihydroxyvitamin D3 were ineffective. Besides p50, 1,25(OH)2D3 decreased the levels of another NF-kappa B protein, namely c-rel. In addition, 1,25(OH)2D3 decreased the abundance of a specific DNA-protein complex formed upon incubation of nuclear extracts from activated lymphocytes with a labeled NF-kappa B DNA binding motif. Further, 1,25(OH)2D3 inhibited the transcriptional activity of NF-kappa B in Jurkat cells transiently transfected with a construct containing four tandem repeats of the NF-kappa B binding sequence of the immunoglobulin kappa light chain gene linked to the chloramphenicol acetyltransferase reporter gene. These observations demonstrate directly that there is de novo synthesis of NF-kappa B during human lymphocyte activation and suggest that this process is hormonally regulated.

Reduction of β-Endorphin-Containing Immune Cells in Inflamed Paw Tissue Corresponds with a Reduction in Immune-Derived Antinociception: Reversible by Donor Activated Lymphocytes

The functional integrity of the immune system is essential for peripheral antinociception. Previous studies have demonstrated that immune cells elicit potent antinociception in inflamed tissues and that corticotropin-releasing factor-induced antinociception is significantly inhibited in animals that have undergone cyclosporin A (CsA)-induced immunosuppression. In this study, we examined the effect of a single bolus of CsA on inflammatory nociception. CsA-treated rats had substantially increased nociception compared with nonimmunosuppressed rats, consistent with a reduction in circulating and infiltrating lymphocytes. Furthermore, CsA-treated rats had inhibition of corticotropin-releasing factor-induced immune-derived antinociception, which was dose-dependently reversed by IV injection of concanavalin A-activated donor lymphocytes (1.0-7.0 X 10(6) cells/0.1 mL). In conclusion, our findings provided further evidence that opioid-containing immune cells are essential for peripheral analgesia. It is evident from these findings that control of inflammatory pain relies heavily on a functioning immune system.

Activated B cells express functional Fas ligand.

Fas ligand (FasL, Apo-1L) is a member of the tumor necrosis factor protein family and binding to its receptor (Fas, Apo-1, CD95) triggers cell death through apoptosis. Ligand expression is restricted to cells with known cytolytic activity and found on hematopoietic cells of the T cell and natural killer lineage. Here we provide evidence that B lymphocytes can express FasL. Flow cytometric analysis revealed that FasL is expressed on the surface of B cells upon stimulation with either lipopolysaccharide or phorbol 12-myristate 13-acetate/ionomycin. FasL expression on activated B cells was confirmed by western blot and reverse transcriptase polymerase chain reaction analysis. FasL on B cells is functional since lipopolysaccharide-activated B lymphocytes derived from wild type, but not from gld mutant mice, were able to kill Fas-sensitive target cells. Our data suggest that the Fas system may contribute to the control of B cell homeostasis.

Activation/division of lymphocytes results in increased levels of cytoplasmic activation/proliferation-associated protein-1: prototype of a new family of proteins.

We purified from activated T lymphocytes a novel, highly conserved, 116-kDa, intracellular protein that occurred at high levels in the large, dividing cells of the thymus, was up-regulated when resting T or B lymphocytes or hemopoietic progenitors were activated, and was down-regulated when a monocytic leukemia, M1, was induced to differentiate. Expression of the protein was highest in the thymus and spleen and lowest in tissues with a low proportion of dividing cells such as kidney or muscle, although expression was high in the brain. The protein was localized to the cytosol and was phosphorylated, which is consistent with a previous report that the Xenopus laevis ortholog was phosphorylated by a mitotically activated kinase (1 ). The cDNA was previously mischaracterized as encoding p137, a 137-kDa GPI-linked membrane protein (2 ). We propose that the authentic protein encoded by this cDNA be called cytoplasmic activation/proliferation-associated protein-1 (caprin-1), and show that it is the prototype of a novel family of proteins characterized by two novel protein domains, termed homology regions-1 and -2 (HR-1, HR-2). Although we have found evidence for caprins only in urochordates and vertebrates, two insect proteins exhibit well-conserved HR-1 domains. The HR-1 and HR-2 domains have no known function, although the HR-1 of caprin-1 appeared necessary for formation of multimeric complexes of caprin-1. Overexpression of a fusion protein of enhanced green fluorescent protein and caprin-1 induced a specific, dose-dependent suppression of the proliferation of NIH-3T3 cells, consistent with the notion that caprin-1 plays a role in cellular activation or proliferation.

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.

Contrôle de la réponse immunitaire par l’indoleamine 2,3-dioxygénase : étude de la régulation d’une molécule immuno-suppressive dans les cellules cancéreuses et les lymphocytes B chez l’humain

Le système immunitaire se doit d’être étroitement régulé afin d’éviter que des réponses immunologiques inappropriées ou de trop forte intensité ne surviennent. Ainsi, différents mécanismes permettent de maintenir une tolérance périphérique, mais aussi d’atténuer la réponse lorsque celle-ci n’est plus nécessaire. De tels mécanismes sont cependant aussi exploités par les tumeurs, qui peuvent ainsi échapper à une attaque par le système immunitaire et donc poursuivre leur progression. Ces mécanismes immunosuppresseurs nuisent non seulement à la réponse naturelle contre les cellules tumorales, mais font aussi obstacle aux tentatives de manipulation clinique de l’immunité visant à générer une réponse anti-tumorale par l’immunothérapie. L’un des mécanismes par lesquels les tumeurs s’évadent du système immunitaire est l’expression d’enzymes responsables du métabolisme des acides aminés dont l’une des principales est l’indoleamine 2,3-dioxygénase (IDO). Cette dernière dégrade le tryptophane et diminue ainsi sa disponibilité dans le microenvironnement tumoral, ce qui engendre des effets négatifs sur la prolifération, les fonctions et la survie des lymphocytes T qui y sont présents. Bien que la régulation de l’expression de cette enzyme ait été largement étudiée chez certaines cellules présentatrices d’antigènes, dont les macrophages et les cellules dendritiques, peu est encore connu sur sa régulation dans les cellules tumorales humaines. Nous avons posé l’hypothèse que différents facteurs produits par les cellules immunitaires infiltrant les tumeurs (TIIC) régulent l’expression de l’IDO dans les cellules tumorales. Nous avons effectivement démontré qu’une expression de l’IDO est induite chez les cellules tumorales humaines, suite à une interaction avec des TIIC. Cette induction indépendante du contact cellulaire résulte principalement de l’interféron-gamma (IFN-g) produit par les lymphocytes T activés, mais est régulée à la baisse par l’interleukine (IL)-13. De plus, la fludarabine utilisée comme agent chimiothérapeutique inhibe l’induction de l’IDO chez les cellules tumorales en réponse aux lymphocytes T activés. Cette observation pourrait avoir des conséquences importantes en clinique sachant qu’une forte proportion d’échantillons cliniques provenant de tumeurs humaines exprime l’IDO. Enfin, les lymphocytes B, qui sont retrouvés également dans certaines tumeurs et qui interagissent étroitement avec les lymphocytes T, sont aussi susceptibles à une induction transcriptionnelle et traductionnelle de l’IDO. Cette enzyme est cependant produite sous une forme inactive dans les lymphocytes B, ce qui rend peu probable l’utilisation de l’IDO par les lymphocytes B comme mécanisme pour freiner la réponse immunitaire. Nos travaux apportent des informations importantes quant à la régulation de l’expression de la molécule immunosuppressive IDO dans les cellules cancéreuses. Ils démontrent que l’expression de l’IDO est influencée par la nature des cytokines présentes dans le microenvironnement tumoral. De plus son expression est inhibée par la fludarabine, un agent utilisé pour le traitement de certains cancers. Ces données devraient être prises en considération dans la planification de futurs essais immunothérapeutiques, et pourraient avoir un impact sur les réponses cliniques anti-tumorales.

L'expression de la protéine de l'hémochromatose HFE est modulée par les lymphocytes T activés et inhibe la présentation antigénique par MHC I

La présentation antigénique par le complexe majeur d’histocompatibilité (MHC) I est un processus ubiquitaire permettant la présentation de protéines endogènes qui reflètent l'état de la cellule à la surface cellulaire aux lymphocytes T CD8+ dans le contexte de la surveillance et la réponse immunitaires. Ainsi, l'expression des molécules du MHC I classiques est induite en réponse aux stimuli inflammatoires afin de favoriser la reconnaissance immunitaire et l'élimination des pathogènes. HFE est une molécule du MHC Ib non-classique qui sert de régulateur négatif de l'absorption du fer. HFE est associé au développement de l'hémochromatose héréditaire (HH), maladie associée au métabolisme du fer mais souvent accompagnée de défauts immunitaires. Ainsi, nous avons en premier lieu étudié l'impact de HFE sur la présentation antigénique par MHC I, afin d'expliquer en partie les défauts immunitaires liés à l'HH associée à HFEC282Y. Puis, compte tenu de l'impact de l'inflammation sur l'expression des molécules du MHC I classiques, nous avons étudié la régulation de l'expression de HFE en réponse aux stimuli inflammatoires induits par les cellules du sang périphérique mononucléées (PBMC). Nous avons mis au point un système d’expression antigénique dans lequel nous contrôlons l’expression de MHC I, de HFE et d’un antigène pour lequel nous avons généré des lymphocytes T CD8+ spécifiques. Nos résultats démontrent que la forme sauvage de HFE (HFEWT), contrairement à sa forme mutée (HFEC282Y), inhibe la reconnaissance de complexes MHC I/peptide (pMHC). Nous avons également démontré que l'inhibition de la reconnaissance est maintenue, indépendamment des niveaux d'expression de MHC I à la surface, d'une compétition pour la β2-microglobuline, de la capacité de HFE d'interagir avec le récepteur de la transferrine, de l'origine de l'antigène ou de l'affinité de celui-ci. Par ailleurs, nous avons identifié les domaines α1-2 de HFEWT comme étant responsables de l'inhibition de la reconnaissance antigénique. Par contre, la reconnaissance de peptides chargés de manière externe sur les molécules du MHC I présentes à la surface n'a démontré aucune inhibition en présence de HFEWT, suggérant que HFEWT pourrait affecter la reconnaissance en interférant avec le processus d'apprêtement antigénique intracellulaire. À l’inverse, nous avons souhaité déterminer si les lymphocytes T activés pouvaient influencer les niveaux d'expression de HFE. En termes de régulation de l'expression de HFE, nous avons établi que HFE est exprimé dans les tissus sains chez l'humain et induit chez les lignées de cancers du colon, du sein, du poumon, du rein et du mélanome. Par ailleurs, en co-cultivant des lymphocytes T activés avec ces lignées tumorales, nous avons démontré que l'expression de HFE est fortement inhibée dans toutes ces lignées tumorales lorsqu'exposées à des lymphocytes T activés. Finalement, la modulation de l'expression de HFE est indépendante du contact cellulaire et semble médiée en partie par le GM-CSF, l'IFN-γ et le TNF. En somme, ces résultats suggèrent que les lymphocytes T de l'hôte modulent l'expression de HFE dans le microenvironnement inflammatoire, ce qui pourrait promouvoir la reconnaissance des antigènes présentés sur les molécules du MHC I présentées aux lymphocytes T CD8+ antigène-spécifiques. De plus, ces études soulèvent la possibilité d'un nouveau rôle physiologique de HFEWT dans la voie de présentation antigénique par MHC I, qui pourrait moduler l'immunogénicité des antigènes et la réponse immunitaire cellulaire chez l'hôte.

Étude de la différenciation des lymphocytes T CD8+ effecteurs et mémoires : rôle de la cellule présentatrice d’antigène et de la voie de signalisation Notch

Lors d’une infection par un pathogène, des lymphocytes T CD8+ naïfs (LTn) spécifiques de l’antigène sont activés, prolifèrent et se différencient en LT effecteurs (LTe). Les LTe produisent différentes cytokines et acquièrent une activité cytotoxique menant à l’élimination du pathogène. Seulement 5 à 10 % des LTe survivront et se différencieront en LT mémoires (LTm), qui sont capables de répondre plus rapidement lors d’une seconde infection par le même pathogène, contribuant au succès de la vaccination. Toutefois, la compréhension de l’ensemble des mécanismes régulant le développement des LTe et des LTm demeure incomplète. Afin de mieux comprendre les signaux requis pour la différenciation des LT CD8+ lors de la réponse immune, nous avons posé deux hypothèses. Nous avons d’abord proposé que différentes cellules présentatrices d’antigène (CPA) fournissent différents signaux au moment de la reconnaissance antigénique influençant ainsi le devenir des LT CD8+. Vu leur potentiel d’utilisation en immunothérapie, nous avons comparé la capacité d’activation des LT CD8+ par les lymphocytes B activés via le CD40 (CD40-B) et les cellules dendritiques (CD). Nous avons montré que l’immunisation avec des CD40-B induit une réponse effectrice mais, contrairement à l’immunisation avec des CD, pratiquement aucun LTm n’est généré. Les LTe générés sont fonctionnels puisqu’ils sécrètent des cytokines, ont une activité cytotoxique et contrôlent une infection avec Listeria monocytogenes (Lm). Nous proposons qu’une sécrétion plus faible de cytokines par les CD40 B ainsi qu’une interaction plus courte et moins intime avec les LT CD8+ comparativement aux CD contribuent au défaut de différenciation des LTm observé lors de la vaccination avec les CD40-B. Ensuite, nous posé l’hypothèse que, parmi les signaux fournis par les CPA au moment de la reconnaissance antigénique, la voie de signalisation Notch influence le développement des LTe, mais aussi des LTm CD8+ en instaurant un programme génétique particulier. D’abord, grâce à un système in vitro, le rôle de la signalisation Notch dans les moments précoces suivant l’activation du LT CD8+ a été étudié. Ce système nous a permis de démontrer que la voie de signalisation Notch régule directement l’expression de la molécule PD-1. Ensuite, grâce à des souris où il y a délétion des récepteurs Notch1 et Notch2 seulement chez les LT CD8+ matures, un rôle de la voie de signalisation Notch dans la réponse immune des LT CD8+ a été démontré. Nos résultats démontrent que suite à une infection avec Lm ou à une immunisation avec des CD, la signalisation Notch favorise le développement de LTe, exprimant fortement KLRG1 et faiblement CD127, destinés à mourir par apoptose. Toutefois, la signalisation Notch n’a pas influencé la génération de LTm. De façon très intéressante, l’expression des récepteurs Notch influence la production d’IFN- en fonction du contexte d’activation. En effet, suite à une infection avec Lm, l’absence des récepteurs Notch n’affecte pas la production d’IFN- par les LTe, alors qu’elle est diminuée suite à une immunisation avec des CD suggérant un rôle dépendant du contexte pour la voie de signalisation Notch. Nos résultats permettent une meilleure compréhension des signaux fournis par les différentes CPA et de la voie de signalisation Notch, donc des mécanismes moléculaires régulant la différenciation des LT CD8+ lors de la réponse immunitaire, ce qui pourrait ultimement permettre d’améliorer les stratégies de vaccination.

T lymphocytes from human atherosclerotic plaques recognize oxidized low density lipoprotein.

Atherosclerosis, an underlying cause of myocardial infarction, stroke, and other cardiovascular diseases, consists of focal plaques characterized by cholesterol deposition, fibrosis, and inflammation. The presence of activated T lymphocytes and macrophages and high expression of HLA class II molecules are indicative of a local immunologic activation in the atherosclerotic plaque, but the antigen(s) involved has not yet been identified. We established T-cell clones from human atherosclerotic plaques using polyclonal mitogens as stimuli and exposed the clones to potential antigens in the presence of autologous monocytes as antigen-presenting cells. Four of the 27 CD4+ clones responded to oxidized low density lipoprotein (oxLDL) by proliferation and cytokine secretion; this response was dependent on autologous antigen-presenting cells and restricted by HLA-DR. All clones that responded to oxLDL secreted interferon gamma upon activation, but only one produced interleukin 4, suggesting that the response to oxLDL results in immune activation and inflammation but may not be a strong stimulus to antibody production. No significant response to oxLDL could be detected in CD4+ T-cell clones derived from the peripheral blood of the same individuals. Together, the present data suggest that the inflammatory infiltrate in the atherosclerotic plaque is involved in a T-cell-dependent, autoimmune response to oxLDL.

High levels of T lymphocyte activation in Leishmania-HIV-1 co-infected individuals despite low HIV viral load

Background: Concomitant infections may influence HIV progression by causing chronic activation leading to decline in T-cell function. In the Americas, visceral (AVL) and tegumentary leishmaniasis (ATL) have emerged as important opportunistic infections in HIV-AIDS patients and both of those diseases have been implicated as potentially important co-factors in disease progression. We investigated whether leishmaniasis increases lymphocyte activation in HIV-1 co-infected patients. This might contribute to impaired cellular immune function. Methods: To address this issue we analyzed CD4(+) T absolute counts and the proportion of CD8(+) T cells expressing CD38 in Leishmania/HIV co-infected patients that recovered after anti-leishmanial therapy. Results: We found that, despite clinical remission of leishmaniasis, AVL co-infected patients presented a more severe immunossupression as suggested by CD4(+) T cell counts under 200 cells/mm(3), differing from ATL/HIV-AIDS cases that tends to show higher lymphocytes levels (over 350 cells/mm(3)). Furthermore, five out of nine, AVL/HIV-AIDS presented low CD4(+) T cell counts in spite of low or undetectable viral load. Expression of CD38 on CD8(+) T lymphocytes was significantly higher in AVL or ATL/HIV-AIDS cases compared to HIV/AIDS patients without leishmaniasis or healthy subjects. Conclusions: Leishmania infection can increase the degree of immune system activation in individuals concomitantly infected with HIV. In addition, AVL/HIV-AIDS patients can present low CD4(+) T cell counts and higher proportion of activated T lymphocytes even when HIV viral load is suppressed under HAART. This fact can cause a misinterpretation of these laboratorial markers in co-infected patients.

IL-5 and IL-5 receptor in asthma

Eosinophils, along with mast cells are key cells involved in the innate immune response against parasitic infection whereas the adaptive immune response is largely dependent on lymphocytes. In chronic parasitic disease and in chronic allergic disease, IL-5 is predominantly a T cell derived cytokine which is particularly important for the terminal differentiation, activation and survival of committed eosinophil precursors. The human IL-5 gene is located on chromosome 5 in a gene cluster that contains the evolutionary related IL-4 family of cytokine genes. The human IL-5 receptor complex is a heterodimer consisting of a unique a subunit (predominantly expressed on eosinophils) and a beta subunit which is shared between the receptors for IL-3 & GM-CSF (more widely expressed). The a subunit is required for ligand-specific binding whereas association with the beta subunit results in increased binding affinity. The alternative splicing of the alphaIL-5R gene which contains 14 exons can yield several alphaIL-5R isoforms including a membrane-anchored isoform (alphaIL-5Rm) and a soluble isoform (alphaIL-5Rs). Cytokines such as IL-5 produce specific and non-specific cellular responses through specific cell membrane receptor mediated activation of intracellular signal transduction pathways which, to a large part, regulate gene expression. The major intracellular signal transduction mechanism is activation of non-receptor associated tyrosine kinases including JAK and MAP kinases which can then transduce signals via a novel family of transcriptional factors named signal transducers and activators of transcription (STATS). JAK2, STAT1 and STAT 5 appear to be particularly important in IL-5 mediated eosinophil responses. Asthma is characterized by episodic airways obstruction, increased bronchial responsiveness, and airway inflammation. Several studies have shown an association between the number of activated T cells and eosinophils in the airways and abnormalities in FEV1, airway reactivity and clinical severity in asthma. It has now been well documented that IL-5 is highly expressed in the bronchial mucosa of atopic and intrinsic asthmatics and that the increased IL-5 mRNA present in airway tissues is predominantly T cell derived. Immunocytochemical staining of bronchial biopsy sections has confirmed that IL-5 mRNA transcripts are translated into protein in asthmatic subjects. Furthermore, the number of activated CD 4 + T cells and IL-5 mRNA positive cells are increased in asthmatic airways following antigen challenge and studies that have examined IL-5 expression in asthmatic subjects before and after steroids have shown significantly decreased expression following oral corticosteroid treatment in steroid-sensitive asthma but not in steroid resistant and chronic severe steroid dependent asthma. The link between T cell derived IL-5 and eosinophil activation in asthmatic airways is further strengthened by the demonstration that there is an increased number of alphaIL-5R mRNA positive cells in the bronchial biopsies of atopic and non-atopic asthmatic subjects and that the eosinophil is the predominant site of this increased alphaIL-5R mRNA expression. We have also shown that the subset of activated eosinophils that expressed mRNA for membrane bound alpha IL5r inversely correlated with FEV1, whereas the subset of activated eosinophils that expressed mRNA for soluble alphaIL5r directly correlated with FEV1. Hence, not only does this data suggest that the presence of eosinophils expressing alphaIL-5R mRNA contribute towards the pathogenesis of bronchial asthma, but also that the eosinophil phenotype with respect to alphaIL-5R isoform expression is of central importance. Finally, there are several animal, and more recently in vitro lung explant, models of allergen induced eosinophilia, late airway responses(LARS), and bronchial hyperresponsiveness(BHR) - all of which support a link between IL-5 and airway eosinophila and bronchial hyperresponsiveness. The most direct demonstration of T cell involvement in LARS is the finding that these physiological responses can be transferred by CD4+ but not CD8+ T cells in rats. The importance of IL-5 in animal models of allergen induced bronchial hyperresponsiveness has been further demonstrated by a number of studies which have indicated that IL-5 administration is able to induce late phase responses and BHR and that anti-IL-5 antibody can block allergen induced late phase responses and BHR. In summary, activated T lymphocytes, IL5 production and eosinophil activation are particularly important in the asthmatic response. Human studies in asthma and studies in allergic animal models have clearly emphasised the unique role of IL-5 in linking T lymphocytes and adaptive immunity, the eosinophil effector cell, and the asthma phenotype. The central role of activated lymphocytes and eosinophils in asthma would argue for the likely therapeutic success of strategies to block T cell and eosinophil activation (eg steroids). Importantly, more targeted therapies may avoid the complications associated with steroids. Such therapies could target key T cell activation proteins and cytokines by various means including blocking antibodies (eg anti-CD4, anti-CD40, anti-IL-5 etc), antisense oligonucleotides to their specific mRNAs, and/or selective inhibition of the promoter sites for these genes. Another option would be to target key eosinophil activation mechanisms including the aIL5r. As always, the risk to benefit ratio of such strategies await the results of well conducted clinical trials.

Modulation of the airway allergic response : characterization of the cellular and molecular mechanisms

ABSTRACT Allergic asthma is a major complication of atopy. Its severity correlates with the presence of activated T lymphocytes and eosinophils in the bronchoalveolar lavage fluid (BALF). Mechanisms that protect against asthma are poorly understood. Based on oral models of mucosal tolerance induction, models using the nasal route showed that uptake of important amounts of antigen can induce tolerance and reverse the allergic phenotype. 1L-10 producing regulatory T cells were proposed as key players in tolerance induction, but other players, e.g. dendritic cells (DC), B cells and epithelial cells may have to be taken into consideration. The objective of the present study is to characterize the effects of a therapeutic intranasal treatment (INT) in a murine model of asthma and to determine, in this model, the cellular and molecular mechanisms leading to protection against asthma. First, we established an asthma model by sensitizing the BALB/c mouse to ovalbumin (OVA) by two intraperitoneal injections of alum-adsorbed OVA and three inhalations of aerosolized OVA. Then OVA was applied to the nasal mucosa of OVA- sensitized mice. Mice were later re-exposed to OVA aerosols to assess the protection induced by OVA INT. OVA sensitization induced strong eosinophil recruitment, OVA-specific T cell proliferation and IgE production. Three intranasal treatments at 24-hour intervals with 1.5 mg OVA drastically reduced inflammatory cell recruitment into the BALF and inhibited OVA-specific IgE production upon allergen re-exposure. T cell proliferation in ex vivo bronchial lymph node (BLN) cells was inhibited, as well as TH2 cytokine production. Protection against OVA-induced bronchial inflammation was effective for an extended period of time and treated mice resisted a second re-exposure. Transfer of CD4+ cells from BLN and lungs of OVA-treated mice protected asthmatic recipient mice from subsequent aerosol challenge indicating an involvement of CD4+ T regulatory cells in this protection. RESUME L'asthme allergique est une manifestation clinique majeure de l'atopie. La sévérité de l'asthme est liée à la présence de lymphocytes T activés ainsi que d'éosinophiles dans le lavage broncho-alvéolaire (LBA). Les mécanismes permettant de se prémunir contre l'asthme sont mal connus. Basés sur des modèles muqueux d'induction de tolérance par la voie orale, des modèles utilisant la voie nasale ont montré que d'importantes quantités d'antigène peuvent induire une tolérance et ainsi reverser le phénotype allergique. Des cellules régulatrices produisant de l'IL-10 pourraient jouer un rôle clé dans l'induction de la tolérance mais d'autres acteurs tels que les cellules dendritiques, les cellules B et les cellules épithéliales doivent aussi être prises en compte. L'objectif de la présente étude est de caractériser les effets d'un traitement intranasal thérapeutique dans un modèle murin d'asthme et de déterminer dans ce modèle les mécanismes cellulaires et moléculaires conférant une protection contre l'asthme. En premier lieu, un modèle d'asthme allergique a été établi en sensibilisant des souris BALB/c à l'ovalbumine (OVA) par deux injections intraperitonéales d'OVA adsorbé sur de l'alum et trois séances d'OVA en aérosol. Dans un second temps, de l'OVA a été administrée sur la muqueuse nasale des souris sensibilisées à l'OVA. Les souris furent ensuite challengées par des aérosols d'OVA afin d'évaluer la protection conférée par le traitement intranasal à l'OVA. La sensibilisation à l'OVA a induit un fort recrutement d'éosinophiles, une réponse proliférative des cellules T à l'OVA ainsi qu'une production d'lgE spécifiques. Trois traitements intranasaux à 24 heures d'intervalle avec 1.5 mg d'OVA ont permis de réduire drastiquement le recrutement des cellules inflammatoires dans le LBA ainsi que d'inhiber la production d'lgE spécifiques à l'OVA produits lors d'une ré-exposition à l'OVA. La prolifération en réponse à l'OVA de cellules extraites ex vivo de ganglions bronchiques a, elle aussi, été inhibée de même que la production de cytokines TH2. La protection contre l'inflammation provoquée par l'aérosol est efficace pour une longue période et les souris traitées résistent à une seconde ré- exposition. Le transfert de cellules CD4+ issues de ganglions bronchiques et de poumons de souris traitées à l'OVA protège les souris asthmatiques receveuses contre les effets inflammatoires d'un aérosol, indiquant que des cellules T CD4+ régulatrices pourraient être impliquées dans cette protection. RESUME DESTINE A UN LARGE PUBLIC L'asthme est une affection des voies respiratoires qui se caractérise par une contraction de la musculature des voies aériennes, une production de mucus et d'anticorps de l'allergie (IgE). On parle d'asthme allergique lorsque les facteurs déclenchant l'asthme sont des allergènes inhalés tels que acariens, pollens ou poils d'animaux. Le système immunitaire des patients asthmatiques a un défaut de programmation qui le rend réactif à des substances qui sont normalement inoffensives. Le traitement actuel de l'asthme repose sur le soulagement des symptômes grâce à des produits à base de stéroïdes. Les techniques permettant de reprogrammer le système immunitaire (immunothérapie) ne sont pas efficaces pour tous les antigènes et prennent beaucoup de temps. En conséquence, il est nécessaire de mieux comprendre les mécanismes sous-tendant une telle reprogrammation afin d'en améliorer le rendement et l'efficacité. Dans ce but, des modèles d'immunothérapie ont été mis au point chez la souris. Ils permettent une plus grande liberté d'investigation. Dans cette étude, un modèle d'asthme allergique dans la souris a été établi par une sensibilisation à un antigène particulier : l'ovalbumine (OVA). Ce modèle présente les caractéristiques principales de l'asthme humain : recrutement de cellules inflammatoires dans les poumons, augmentation de la production d'anticorps et de la résistance des bronches aux flux respiratoires. Cette souris asthmatique a ensuite été traitée par application nasale d'OVA. Comparées aux souris non traitées, les souris traitées à l'OVA ont moins de cellules inflammatoires dans leurs poumons et produisent moins d'anticorps IgE. D'autres marqueurs inflammatoires sont aussi fortement diminués. Des cellules de poumons ou de ganglions bronchiques prélevées sur des souris traitées injectées dans des souris asthmatiques améliorent les symptômes de l'asthme. Ces cellules pourraient donc avoir un rôle régulateur dans l'asthme. Les caractériser et les étudier afin d'être capable de les générer est crucial pour les futures thérapies de l'asthme.

Lymphocyte populations in liver biopsy specimens from patients with chronic liver disease

The characterisation of lymphocytes from liver biopsies indicates that 'activated' T lymphocytes are present in the liver in alcohol induced hepatitis, chronic active hepatitis (HBS+ve and -ve), and in primary biliary cirrhosis but not in inactive cirrhosis, chronic persistent hepatitis, extrahepatic and drug induced cholestasis. A greater percentage of lymphocytes bear Fc-receptors in chronic active hepatitis than in alcohol induced hepatitis or cholestatic liver disease. The concentration of 'activated' T cells in the peripheral blood in all groups studied was within the normal range, suggesting that the 'activated' T cells found in the liver were reacting to either native or foreign antigens within the liver. The data on Fc-receptor bearing cells are consistent with the involvement of antibody assisted K cell mediated cytotoxicity in chronic active hepatitis.