Three-dimensional organization of fenestrae labyrinths in liver sinusoidal endothelial cells

- Background/Aims Liver sinusoidal endothelial cell (LSEC) fenestrae are membrane-bound pores that are grouped in sieve plates and act as a bidirectional guardian in regulating transendothelial liver transport. The high permeability of the endothelial lining is explained by the presence of fenestrae and by various membrane-bound transport vesicles. The question as to whether fenestrae relate to other transport compartments remains unclear and has been debated since their discovery almost 40 years ago. - Methods In this study, novel insights concerning the three-dimensional (3D) organization of the fenestrated cytoplasm were built on transmission electron tomographical observations on isolated and cultured whole-mount LSECs. Classical transmission electron microscopy and atomic force microscopy imaging was performed to accumulate cross-correlative structural evidence. - Results and Conclusions The data presented here indicate that different arrangements of fenestrae have to be considered: i.e. open fenestrae that lack any structural obstruction mainly located in the thin peripheral cytoplasm and complexes of multifolded fenestrae organized as labyrinth-like structures that are found in the proximity of the perinuclear area. Fenestrae in labyrinths constitute about one-third of the total LSEC porosity. The 3D reconstructions also revealed that coated pits and small membrane-bound vesicles are exclusively interspersed in the non-fenestrated cytoplasmic arms.

TRAIL enhances paracetamol-induced liver sinusoidal endothelial cell death in a Bim- and Bid-dependent manner

Paracetamol (acetaminophen, APAP) is a universally used analgesic and antipyretic agent. Considered safe at therapeutic doses, overdoses cause acute liver damage characterized by centrilobular hepatic necrosis. One of the major clinical problems of paracetamol-induced liver disease is the development of hemorrhagic alterations. Although hepatocytes represent the main target of the cytotoxic effect of paracetamol overdose, perturbations within the endothelium involving morphological changes of liver sinusoidal endothelial cells (LSECs) have also been described in paracetamol-induced liver disease. Recently, we have shown that paracetamol-induced liver damage is synergistically enhanced by the TRAIL signaling pathway. As LSECs are constantly exposed to activated immune cells expressing death ligands, including TRAIL, we investigated the effect of TRAIL on paracetamol-induced LSEC death. We here demonstrate for the first time that TRAIL strongly enhances paracetamol-mediated LSEC death with typical features of apoptosis. Inhibition of caspases using specific inhibitors resulted in a strong reduction of cell death. TRAIL appears to enhance paracetamol-induced LSEC death via the activation of the pro-apoptotic BH3-only proteins Bid and Bim, which initiate the mitochondrial apoptotic pathway. Taken together this study shows that the liver endothelial layer, mainly LSECs, represent a direct target of the cytotoxic effect of paracetamol and that activation of TRAIL receptor synergistically enhances paracetamol-induced LSEC death via the mitochondrial apoptotic pathway. TRAIL-mediated acceleration of paracetamol-induced cell death may thus contribute to the pathogenesis of paracetamol-induced liver damage.

The vascular ectonucleotidase CD39 is permissive for sinusoidal endothelial cell proliferation during liver regeneration: evidence for synergism between growth factors and extracellular nucleotides

Crosstalk between elements of the sinusoidal vasculature, platelets and hepatic parenchymal cells influences regenerative responses to liver injury and/or resection. Such paracrine interactions include hepatocyte growth factor (HGF), vascular endothelial growth factor (VEGF), IL-6 and small molecules such as serotonin and nucleotides. CD39 (nucleoside triphosphate diphosphohydrolase-1) is the dominant vascular ectonucleotidase expressed on the luminal surface of endothelial cells and modulates extracellular nucleotide signaling. We have previously shown that integrity of P2-receptors, as maintained by CD39, is required for angiogenesis in Matrigel plugs in vivo and that there is synergism between nucleotide P2-receptor- and growth factor-mediated cell proliferation in vitro. We have now explored effects of CD39 on liver regeneration and vascular endothelial growth factor responses in a standard small animal model of partial hepatectomy. The expression of CD39 on liver sinusoidal endothelial cells (LSEC) is substantially boosted during liver regeneration. This transcriptional upregulation precedes maximal sinusoidal endothelial cell proliferation, noted at day 5-8 in C57BL6 wild type mice. In matched mutant mice null for CD39 (n=14), overall survival is decreased to 71% by day 10. Increased lethality occurs as a consequence of extensive LSEC apoptosis, decreased endothelial proliferation and failure of angiogenesis leading to hepatic infarcts and regenerative failure in mutant mice. This aberrant vascular remodeling is associated with biochemical liver injury, elevated serum levels of VEGF (113.9 vs. 65.5pg/ml, p=0.013), and decreased circulating HGF (0.89 vs. 1.43 ng/ml, p=0.001) in mice null for CD39. In agreement with these observations, wild type LSEC but not CD39 null cultures upregulate HGF expression and secretion in response to exogenous VEGF in vitro. CD39 null LSEC cultures show poor proliferation responses and heightened levels of apoptosis when contrasted to wild type LSEC where agonists of P2Y receptors augment cell proliferation in the presence of growth factors. These observations are associated with features of P2Y-desensitization, normal levels of the receptor tyrosine kinase VEGFR-1 (Flt-1) and decreased expression of VEGFR-2 (FLK/KDR) in CD39 null LSEC cultures. We provide evidence that CD39 and extracellular nucleotides impact upon growth factor responses and tyrosine receptor kinases during LSEC proliferation. We propose that CD39 expression by LSEC might co-ordinate angiogenesis-independent liver protection by facilitating VEGF-induced paracrine release of HGF to promote vascular remodeling in liver regeneration.

Enhanced T cell transmigration across the murine liver sinusoidal endothelium is mediated by transcytosis and surface presentation of chemokines

Transmigration through the liver endothelium is a prerequisite for the homeostatic balance of intrahepatic T cells and a key regulator of inflammatory processes within the liver. Extravasation into the liver parenchyma is regulated by the distinct expression patterns of adhesion molecules and chemokines and their receptors on the lymphocyte and endothelial cell surface. In the present study, we investigated whether liver sinusoidal endothelial cells (LSEC) inhibit or support the chemokine-driven transmigration and differentially influence the transmigration of pro-inflammatory or anti-inflammatory CD4(+) T cells, indicating a mechanism of hepatic immunoregulation. Finally, the results shed light on the molecular mechanisms by which LSEC modulate chemokine-dependent transmigration. LSEC significantly enhanced the chemotactic effect of CXC-motif chemokine ligand 12 (CXCL12) and CXCL9, but not of CXCL16 or CCL20, on naive and memory CD4(+) T cells of a T helper 1, T helper 2, or interleukin-10-producing phenotype. In contrast, brain and lymphatic endothelioma cells and ex vivo isolated lung endothelia inhibited chemokine-driven transmigration. As for the molecular mechanisms, chemokine-induced activation of LSEC was excluded by blockage of G(i)-protein-coupled signaling and the use of knockout mice. After preincubation of CXCL12 to the basal side, LSEC took up CXCL12 and enhanced transmigration as efficiently as in the presence of the soluble chemokine. Blockage of transcytosis in LSEC significantly inhibited this effect, and this suggested that chemokines taken up from the basolateral side and presented on the luminal side of endothelial cells trigger T cell transmigration. CONCLUSION: Our findings demonstrate a unique capacity of LSEC to present chemokines to circulating lymphocytes and highlight the importance of endothelial cells for the in vivo effects of chemokines. Chemokine presentation by LSEC could provide a future therapeutic target for inhibiting lymphocyte immigration and suppressing hepatic inflammation.

DC-SIGNR, a DC-SIGN homologue expressed in endothelial cells, binds to human and simian immunodeficiency viruses and activates infection in trans

DC-SIGN, a C-type lectin expressed on the surface of dendritic cells (DCs), efficiently binds and transmits HIVs and simian immunodeficiency viruses to susceptible cells in trans. A DC-SIGN homologue, termed DC-SIGNR, has recently been described. Herein we show that DC-SIGNR, like DC-SIGN, can bind to multiple strains of HIV-1, HIV-2, and simian immunodeficiency virus and transmit these viruses to both T cell lines and human peripheral blood mononuclear cells. Binding of virus to DC-SIGNR was dependent on carbohydrate recognition. Immunostaining with a DC-SIGNR-specific antiserum showed that DC-SIGNR was expressed on sinusoidal endothelial cells in the liver and on endothelial cells in lymph node sinuses and placental villi. The presence of this efficient virus attachment factor on multiple endothelial cell types indicates that DC-SIGNR could play a role in the vertical transmission of primate lentiviruses, in the enabling of HIV to traverse the capillary endothelium in some organs, and in the presentation of virus to CD4-positive cells in multiple locations including lymph nodes.

Porcine extrahepatic vascular endothelial asialoglycoprotein receptor 1 mediates xenogeneic platelet phagocytosis in vitro and in human-to-pig ex vivo xenoperfusion.

BACKGROUND Asialoglycoprotein receptor-1 (ASGR1) mediates capture and phagocytosis of platelets in pig-to-primate liver xenotransplantation. However, thrombocytopenia is also observed in xenotransplantation or xenoperfusion of other porcine organs than liver. We therefore assessed ASGR1 expression as well as ASGR1-mediated xenogeneic platelet phagocytosis in vitro and ex vivo on porcine aortic, femoral arterial, and liver sinusoidal endothelial cells (PAEC/PFAEC/PLSEC). METHODS Porcine forelimbs were perfused with whole, heparinized human or autologous pig blood. Platelets were counted at regular intervals. Pig limb muscle and liver, as well as PAEC/PFAEC/PLSEC, were characterized for ASGR1 expression. In vitro, PAEC cultured on microcarrier beads and incubated with non-anticoagulated human blood were used to study binding of human platelets and platelet-white blood cell aggregation. Carboxyfluorescein diacetate succinimidyl ester-labeled human platelets were exposed to PAEC/PFAEC/PLSEC and analyzed for ASGR1-mediated phagocytosis. RESULTS Human platelet numbers decreased from 102 ± 33 at beginning to 13 ± 6 × 10/μL (P < 0.0001) after 10 minutes of perfusion, whereas no significant decrease of platelets was seen during autologous perfusions (171 ± 26 to 122 ± 95 × 10/μL). The PAEC, PFAEC, and PLSEC all showed similar ASGR1 expression. In vitro, no correlation was found between reduction in platelet count and platelet-white blood cell aggregation. Phagocytosis of human carboxyfluorescein diacetate succinimidyl ester-labeled platelets by PAEC/PFAEC/PLSEC peaked at 15 minutes and was inhibited (P < 0.05 to P < 0.0001) by rabbit anti-ASGR1 antibody and asialofetuin. CONCLUSIONS The ASGR1 expressed on aortic and limb arterial pig vascular endothelium plays a role in binding and phagocytosis of human platelets. Therefore, ASGR1 may represent a novel therapeutic target to overcome thrombocytopenia associated with vascularized pig-to-primate xenotransplantation.

Impact of MET targeting on tumor-associated angiogenesis and growth of MET mutations-driven models of liver cancer

Deregulated expression of the MET receptor tyrosine kinase has been reported in up to 50% of patients with hepatocellular carcinoma, the most abundant form of liver cancers, and is associated with decreased survival. Consequently, MET is considered as a molecular target in this malignancy, whose progression is highly dependent on extensive angiogenesis. Here we studied the impact of MET small molecule inhibitors on angiogenesis-associated parameters and growth of xenograft liver models consisting of cells expressing MET-mutated variants M1268T and Y1248H, which exhibit constitutive kinase activity. We demonstrate that MET mutations expression is associated with significantly increased production of vascular endothelial growth factor, which is blocked by MET targeting only in cells expressing the M1268T inhibitor-sensitive but not in the Y1248H inhibitor-resistant variant. Decrease in vascular endothelial growth factor production is also associated with reduction of tyrosine phopshorylation of the vascular endothelial growth factor receptor 2 expressed on primary liver sinusoidal endothelial cells and with inhibition of vessel formation. Furthermore, MET inhibition demonstrated an efficient anti-tumor activity and considerable reduction in microvessel density only against the M1268T-derived intrahepatic tumors. Collectively, our data support the role of targeting MET-associated angiogenesis as a major biological determinant for liver tumor growth control.

Mécanismes de défense immunitaire innée impliqués dans l’hépatite aiguë induite par le virus de l’hépatite murine de type 3

Le virus de l’hépatite murine de type 3 (MHV3) est un excellent modèle animal pour l’étude des différents désordres immunologiques lors d’infections virales. L’hépatite aiguë fulminante induite par ce virus chez la souris susceptible C57BL/6 se caractérise par la présence de plusieurs foyers nécrotiques et inflammatoires dans le foie associée à une immunodéficience en lymphocytes B et T, tuant les souris entre 3 et 5 jours post-infection. L’évolution rapide de cette maladie virale suggère un débalancement dans les mécanismes de l’immunité naturelle sous le contrôle des cellules NK et NK-T et un bris de l’équilibre entre la tolérance hépatique et la réponse inflammatoire. Afin d’élucider les rôles respectifs des différents mécanismes de la défense innée impliqués dans le développement de l’hépatite aiguë, des infections in vivo ont été réalisées chez des souris C57BL/6 avec la souche pathogène L2-MHV3 ou avec des variants du virus MHV3. Ces derniers possèdent des tropismes différents pour les cellules endothéliales sinusoïdales hépatiques et les cellules de Kupffer, tels que les virus faiblement atténué 51.6-MHV3, fortement atténué CL12-MHV3 et non pathogène YAC-MHV3. Ces études in vivo ont montré une diminution des cellules NK spléniques et myéloïdes suite à une infection avec le virus MHV3. Cette chute en cellules NK spléniques reflète un recrutement de ces cellules au niveau du foie. Par contre, les cellules NK se sont avérées permissives à la réplication virale entraînant un processus d’apoptose suite à la formation de syncétia induits par le virus. Les niveaux de recrutement et d’apoptose des cellules NK et NK-T dans le foie reflètent la pathogénicité des variants MHV3 durant les trois premiers jours de l’infection virale bien que les cellules NK recrutées au niveau du foie maintiennent leur activité cytotoxique. L’ajout des IL-12 et IL-18, qui sont normalement diminués lors de l’hépatite aiguë, provoque une production synergique d’IFN-g par les cellules NK, résultant d’une interaction entre l’activation de la voie p38 MAPK et la réplication virale. Par ailleurs, le récepteur viral CEACAM1a (carcinoembryonic antigen cell adhesion molecule 1a) serait essentiel à cette synergie, mais exercerait aussi une action inhibitrice dans la production de l’IFN-g. D’autre part, les niveaux de production des cytokines immunosuppressives IL-10, TGF-b et PGE2, impliquées dans la tolérance hépatique et particulièrement produites par les cellules de Kupffer et les cellules endothéliales sinusoïdales, sont en relation inverse avec le degré de pathogénicité des variants du virus MHV3. Finalement, le virus pathogène L2-MHV3 déclenche la production de cytokines inflammatoires par les macrophages, tels que l’IL-6 et le TNF-a. L’induction de ces cytokines par les macrophages serait indépendante de la présence de la molécule CEACAM1a. Cette stimulation est plutôt reliée à la fixation des particules virales sur des récepteurs TLR2, en association avec les régions riches en héparanes sulfates. Tous ces résultats mettent en évidence de nouveaux mécanismes par lesquels le virus MHV3 peut diminuer l’efficacité des mécanismes de l’immunité naturelle sous le contrôle des cellules NK et NK-T intrahépatiques, suite à une stimulation de l’inflammation résultant du bris de la tolérance hépatique.

Rôle des cellules endothéliales dans l’immunité innée précoce induite lors d’infections par des coronavirus murins

Les cellules endothéliales (EC) constituent une première barrière physique à la dissémination de virus pléiotropiques circulant par voie hématogène mais leur contribution à la défense innée anti-virale est peu connue. Des dysfonctions des EC de la barrière hémato-encéphalique (BMEC) et des sinusoïdes hépatiques (LSEC) ont été rapportées dans des neuropathologies et des hépatites aiguës ou chroniques d’origine virale, suggérant que des atteintes à leur intégrité contribuent à la pathogenèse. Les sérotypes de coronavirus de l’hépatite murine (MHV), se différenciant par leur capacité à induire des hépatites et des maladies neurologiques de sévérité variable et/ou leur tropisme pour les EC, représentent des modèles viraux privilégiés pour déterminer les conséquences de l’infection des EC sur la pathogenèse virale. Lors d’infection par voie hématogène, le sérotype MHV3, le plus virulent des MHV, induit une hépatite fulminante, caractérisée par une réponse inflammatoire sévère, et des lésions neurologiques secondaires alors que le sérotype moins virulent, MHV-A59, induit une hépatite modérée sans atteintes secondaires du système nerveux central (SNC). Par ailleurs, le sérotype MHV3, à la différence du MHV-A59, démontre une capacité à stimuler la production de cytokines par la voie TLR2. Les variants atténués du MHV3, les virus 51.6-MHV3 et YAC-MHV3, sont caractérisés par un faible tropisme pour les LSEC et induisent respectivement une hépatite modérée et subclinique. Compte tenu de l’importance des LSEC dans le maintien de la tolérance hépatique et de l’élimination des pathogènes circulants, il a été postulé que la sévérité de l’hépatite et de la réponse inflammatoire lors d’infections par les MHV est associée à la réplication virale et à l’altération des propriétés tolérogéniques et vasculaires des LSEC. Les désordres inflammatoires hépatiques pourraient résulter d’une activation différentielle du TLR2, plutôt que des autres TLR et des hélicases, selon les sérotypes. D’autre part, compte tenu du rôle des BMEC dans la prévention des infections du SNC, il a été postulé que l’invasion cérébrale secondaire par les coronavirus est reliée à l’infection des BMEC et le bris subséquent de la barrière hémato-encéphalique (BHE). À l’aide d’infections in vivo et in vitro par les différents sérotypes MHV, chez des souris ou des cultures de BMEC et de LSEC, nous avons démontré, d’une part, que l’infection in vitro des LSEC par le sétotype MHV3, à la différence des variants 51.6- et YAC-MHV3, altérait la production du facteur vasodilatant NO et renversait leur phénotype tolérogénique en favorisant la production de cytokines et de chimiokines inflammatoires. Ces dysfonctions se traduisaient in vivo par une réponse inflammatoire incontrôlée et une dérégulation du recrutement intrahépatique de leucocytes, favorisant la réplication virale et les dommages hépatiques. Nous avons aussi démontré, à l’aide de souris TLR2 KO et de LSEC dont l’expression du TLR2 a été abrogée par des siRNA, que la sévérité de l’hépatite et de la réponse inflammatoire induite par le sérotype MHV3, dépendait en partie de l’induction et de l’activation préférentielle du TLR2 par le virus dans le foie. D’autre part, la sévérité de la réplication virale au foie et des désordres dans le recrutement leucocytaire intrahépatique induits par le MHV3, et non par le MHV-A59 et le 51.6-MHV3, corrélaient avec une invasion virale subséquente du SNC, au niveau de la BHE. Nous avons démontré que l’invasion cérébrale du MHV3 était associée à une infection productive des BMEC et l’altération subséquente des protéines de jonctions serrées occludine, VE-cadhérine et ZO-1 se traduisant par une augmentation de la perméabilité de la BHE et l’entrée consécutive du virus dans le cerveau. Dans l’ensemble, les résultats de cette étude mettent en lumière l’importance du maintien de l’intégrité structurale et fonctionnelle des LSEC et des BMEC lors d’infections virales aigües par des MHV afin de limiter les dommages hépatiques associés à l’induction d’une réponse inflammatoire exagérée et de prévenir le passage des virus au cerveau suite à une dissémination par voie hématogène. Ils révèlent en outre un nouveau rôle aggravant pour le TLR2 dans l’évolution de l’hépatite virale aigüe ouvrant la voie à de nouvelles avenues thérapeutiques visant à moduler l’activité inflammatoire du TLR2.

Die Leber als Latenzort des murinen Cytomegalovirus: Identifizierung und Charakterisierung des latent infizierten Zelltyps

Die Untersuchungen der murinen Cytomegalovirus (mCMV) Infektion im BALB/c Mausmodell konzentrierten sich bislang auf die Lunge, da diese einen Hauptort der mCMV Latenz darstellt. Da latentes CMV auch häufig durch Lebertransplantationen übertragen wird, wurde in dieser Arbeit die Leber als ein weiteres medizinisch relevantes Organ der CMV Latenz und Reaktivierung untersucht. Um zunächst die zellulären Orte der mCMV Latenz in der Leber zu ermitteln, wurden verschiedengeschlechtliche Knochenmarktransplantationen (KMT) mit männlichen tdy-positiven Spendern und weiblichen, tdy-negativen Empfängern, mit anschließender mCMV Infektion durchgeführt, um latent infizierte Mäuse mit geschlechtschromosomalem Chimärismus zu generieren. Diese Chimären erlaubten eine Unterscheidung zwischen tdy-positiven Zellen hämatopoetischen Ursprungs und tdy-negativen stromalen und parenchymalen Gewebszellen. Die Separation von Leberzellen der Chimären mittels zentrifugaler Elutriation und anschließender DNA Quantifizierung viraler und zellulärer Genome durch eine quantitative real-time PCR ergab einen ersten Hinweis, dass Endothelzellen ein zellulärer Ort der mCMV Latenz sind. Die darauf folgende immunomagnetische Zelltrennung lokalisierte latente virale DNA in der CD31-positiven Zellfraktion. Die Koexpression von CD31 mit dem endothelzellspezifischen Oberflächenmarker ME-9F1 identifizierte die sinusoidalen Endothelzellen der Leber (LSEC) als die Zellen, die latente virale DNA beherbergen. In den zytofluorometrisch aufgereinigten CD31+/ME-9F1+ LSEC waren bei gleichzeitigem Rückgang der männlichen tdy Markergene virale Genome angereichert, was darauf hinwies, dass Zellen, die virale DNA enthalten, vom Knochenmark-Empfänger stammen. Durch zytofluorometrische Analysen isolierter LSEC konnte eine vom Spender abstammende Subpopulation MHCII+/CD11b+ LSEC identifiziert werden. Anschließende Quantifizierungen viraler DNA aus latent infizierten Mäusen detektierten eine Abnahme viraler Genome mit zunehmender Menge an tdy-positiven Zellen, was beweist, dass MHCII+/CD11b+ LSEC keinen Ort der mCMV Latenz darstellen. Die limiting dilution Untersuchungen der isolierten latent infizierten LSEC ergaben eine Frequenz von einer latent infizierten Zelle unter ~1,9x104 LSEC und eine Anzahl von 7 bis 19 viralen Genomen pro latent infizierter Zelle. Nach 24 Stunden Kultivierung der LSEC konnte mittels quantitativer real-time RT-PCR mit Gesamt-RNA aus LSEC ein Anstieg der Genexpression der immediate early Gene ie1 und ie3 sowie eine Induktion des early Gens e1 gezeigt werden. Eine Erhöhung der transkriptionellen Reaktivierung durch die Inkubation der LSEC mit unterschiedlichen HDAC Inhibitoren konnte allerdings nicht erzielt werden, da sowohl die Menge der isolierten RNA aus behandelten Kulturen, als auch die Anzahl viraler Transkripte im Vergleich zu den unbehandelten Kulturen erniedrigt war. Aufgrund der kurzen Lebensdauer isolierter LSEC in vitro konnte durch Kokultivierungen latent infizierter LSEC zusammen mit murinen embryonalen Fibroblasten keine Virusreaktivierung induziert werden. Im Gegensatz dazu wurden durch den Transfer gereinigter ME-9F1+/CD31+ LSEC aus latent infizierten Spendern in immunsupprimierte Empfänger virale Rekurrenzen in Lungenexplantatkulturen des Rezipienten detektiert. Damit konnten LSEC eindeutig als zellulärer Ort von mCMV Latenz und Reaktivierung in der Leber identifiziert werden.

Charakterisierung der Latenz des murinen Cytomegalovirus in vivo

Die primäre, produktive Cytomegalovirus (CMV)-Infektion wird im immunkompetenten Patienten effizient durch antivirale CD8+ T-Zellen kontrolliert. Das virale Genom besitzt jedoch die Fähigkeit, in einem nicht replikativen, Latenz genannten Zustand, in gewissen Zelltypen zu persistieren, ohne dass infektiöse Nachkommenviren produziert werden. Die molekularen Mechanismen, welche der Etablierung und Aufrechterhaltung der Latenz zugrundeliegen, sind noch weitestgehend unbekannt. Es gibt Hinweise darauf, dass zelluläre Verteidigungsmechanismen die Zirkularisierung und Chromatinisierung viraler Genome hervorrufen und dadurch die virale Genexpression größtenteils verhindert wird (Marks & Spector, 1984; Reeves et al., 2006).rnAllerdings liegen die Genome nicht in einem komplett inaktiven Zustand vor. Vielmehr konnte für das murine CMV (mCMV) bereits die sporadische Transkription der Gene ie1 und ie2 während der Latenz nachgewiesen werden (Kurz et al., 1999; Grzimek et al., 2001).rnIn der vorliegenden Arbeit wurde zum ersten Mal eine umfassende in vivo Latenz-Analyse zur Charakterisierung der viralen Transkription in einer Kinetik anhand der alle drei kinetischen Klassen repräsentierenden Transkripte IE1, IE3, E1, m164, M105 und M86 vorgenommen.rnNach Latenz-Etablierung, verifiziert durch Abwesenheit von infektiösem Virus, konnten alle getesteten Transkripte in der Lunge quantifiziert werden. Interessanterweise war die transkriptionelle Aktivität zu keinem Analyse-Zeitpunkt mit der klassischen IE-E-L-Kinetik der produktiven Infektion kompatibel. Stattdessen lag eine stochastische Transkript-Expression vor, deren Aktivität mit voranschreitender Zeit immer weiter abnahm.rnWährend der Latenz exprimierte Transkripte, die für antigene Peptide kodieren, können infizierte Zellen für das Immunsystem sichtbar machen, was zu einer fortwährenden Restimulation des memory T-Zell-pools führen würde. Durch zeitgleiche Analyse der Transkript-Expression, sowie der Frequenzen Epitop-spezifischer CD8+ T-Zellen während der Latenz (IE1, m164, M105), wurde eine möglicher Zusammenhang zwischen der transkriptionellen Aktivität und der Expansion des memory T-Zell-pools untersucht. Die weitere Charakterisierung von Subpopulationen der Epitop-spezifischen CD8+ T-Zellen identifizierte die SLECs (short-lived-effector cells; CD127low CD62Llow KLRG1high) als die dominante Population in Lunge und Milz während der mCMV-Latenz.rnIn einem weiteren Teil der Arbeit sollte untersucht werden, ob IE-Genexpression zur Etablierung von Latenz notwendig ist. Mit Hilfe der Rekombinanten mCMV-Δie2-DTR, die die Gensequenz des Diphtherietoxin-Rezeptors (DTR) anstelle des Gens ie2 trägt, konnten infizierte, DTR exprimierende Zellen durch eine DT-Applikation konditional depletiert werden.rnIm latent infizierbaren Zelltyp der Leber, den LSECs (liver sinusoidal endothelial cells) wurde die virale Load durch 90-stündige DT–Applikation nach mCMV-Δie2-DTR Infektion auf das Level latent infizierter LSECs reduziert. Diese Daten sprechen für die Hypothese eines von Beginn an inaktiven Genoms, das keine IE-Genexpression zur Latenz-Etablierung benötigt. Zusätzlich stellt dieser Ansatz ein neues Tier-Modell zur Latenz-Etablierung dar. Verringerte Wartezeiten bis zur vollständigen Latenz-Etablierung, im Vergleich zum bisherigen Knochenmarktransplantations-Modell, könnten anfallende Tierhaltungskosten erheblich reduzieren und das Voranschreiten der Forschung beschleunigen.

Disruption of Notch1 induces vascular remodeling, intussusceptive angiogenesis, and angiosarcomas in livers of mice

Notch signaling mediates embryonic vascular development and normal vascular remodeling; Notch1 knockout mice develop nodular regenerative hyperplasia (NRH). The pathogenesis of NRH is unclear, but has been associated with vascular injury in the liver sinusoids in clinical studies. We investigated the role of Notch1 signaling in liver sinusoidal endothelial cells (LSECs).

Everolimus is a potent inhibitor of activated hepatic stellate cell functions in vitro and in vivo , while demonstrating anti-angiogenic activities

Progression of liver fibrosis to HCC (hepatocellular carcinoma) is a very complex process which involves several pathological phenomena, including hepatic stellate cell activation, inflammation, fibrosis and angiogenesis. Therefore inhibiting multiple pathological processes using a single drug can be an effective choice to curb the progression of HCC. In the present study, we used the mTOR inhibitor everolimus to observe its effect on the in vitro activation of hepatic stellate cells and angiogenesis. The results of the present study demonstrated that everolimus treatment blocked the functions of the immortalized human activated hepatic stellate cell line LX-2 without affecting the viability and migration of primary human stellate cells. We also observed that treatment with everolimus (20 nM) inhibited collagen production by activated stellate cells, as well as cell contraction. Everolimus treatment was also able to attenuate the activation of primary stellate cells to their activated form. Angiogenesis studies showed that everolimus blocked angiogenesis in a rat aortic ring assay and inhibited the tube formation and migration of liver sinusoidal endothelial cells. Finally, everolimus treatment reduced the load of tumoral myofibroblasts in a rat model of HCC. These data suggest that everolimus targets multiple mechanisms, making it a potent blocker of the progression of HCC from liver fibrosis.

Rôle des cellules endothéliales dans l’immunité innée précoce induite lors d’infections par des coronavirus murins

Les cellules endothéliales (EC) constituent une première barrière physique à la dissémination de virus pléiotropiques circulant par voie hématogène mais leur contribution à la défense innée anti-virale est peu connue. Des dysfonctions des EC de la barrière hémato-encéphalique (BMEC) et des sinusoïdes hépatiques (LSEC) ont été rapportées dans des neuropathologies et des hépatites aiguës ou chroniques d’origine virale, suggérant que des atteintes à leur intégrité contribuent à la pathogenèse. Les sérotypes de coronavirus de l’hépatite murine (MHV), se différenciant par leur capacité à induire des hépatites et des maladies neurologiques de sévérité variable et/ou leur tropisme pour les EC, représentent des modèles viraux privilégiés pour déterminer les conséquences de l’infection des EC sur la pathogenèse virale. Lors d’infection par voie hématogène, le sérotype MHV3, le plus virulent des MHV, induit une hépatite fulminante, caractérisée par une réponse inflammatoire sévère, et des lésions neurologiques secondaires alors que le sérotype moins virulent, MHV-A59, induit une hépatite modérée sans atteintes secondaires du système nerveux central (SNC). Par ailleurs, le sérotype MHV3, à la différence du MHV-A59, démontre une capacité à stimuler la production de cytokines par la voie TLR2. Les variants atténués du MHV3, les virus 51.6-MHV3 et YAC-MHV3, sont caractérisés par un faible tropisme pour les LSEC et induisent respectivement une hépatite modérée et subclinique. Compte tenu de l’importance des LSEC dans le maintien de la tolérance hépatique et de l’élimination des pathogènes circulants, il a été postulé que la sévérité de l’hépatite et de la réponse inflammatoire lors d’infections par les MHV est associée à la réplication virale et à l’altération des propriétés tolérogéniques et vasculaires des LSEC. Les désordres inflammatoires hépatiques pourraient résulter d’une activation différentielle du TLR2, plutôt que des autres TLR et des hélicases, selon les sérotypes. D’autre part, compte tenu du rôle des BMEC dans la prévention des infections du SNC, il a été postulé que l’invasion cérébrale secondaire par les coronavirus est reliée à l’infection des BMEC et le bris subséquent de la barrière hémato-encéphalique (BHE). À l’aide d’infections in vivo et in vitro par les différents sérotypes MHV, chez des souris ou des cultures de BMEC et de LSEC, nous avons démontré, d’une part, que l’infection in vitro des LSEC par le sétotype MHV3, à la différence des variants 51.6- et YAC-MHV3, altérait la production du facteur vasodilatant NO et renversait leur phénotype tolérogénique en favorisant la production de cytokines et de chimiokines inflammatoires. Ces dysfonctions se traduisaient in vivo par une réponse inflammatoire incontrôlée et une dérégulation du recrutement intrahépatique de leucocytes, favorisant la réplication virale et les dommages hépatiques. Nous avons aussi démontré, à l’aide de souris TLR2 KO et de LSEC dont l’expression du TLR2 a été abrogée par des siRNA, que la sévérité de l’hépatite et de la réponse inflammatoire induite par le sérotype MHV3, dépendait en partie de l’induction et de l’activation préférentielle du TLR2 par le virus dans le foie. D’autre part, la sévérité de la réplication virale au foie et des désordres dans le recrutement leucocytaire intrahépatique induits par le MHV3, et non par le MHV-A59 et le 51.6-MHV3, corrélaient avec une invasion virale subséquente du SNC, au niveau de la BHE. Nous avons démontré que l’invasion cérébrale du MHV3 était associée à une infection productive des BMEC et l’altération subséquente des protéines de jonctions serrées occludine, VE-cadhérine et ZO-1 se traduisant par une augmentation de la perméabilité de la BHE et l’entrée consécutive du virus dans le cerveau. Dans l’ensemble, les résultats de cette étude mettent en lumière l’importance du maintien de l’intégrité structurale et fonctionnelle des LSEC et des BMEC lors d’infections virales aigües par des MHV afin de limiter les dommages hépatiques associés à l’induction d’une réponse inflammatoire exagérée et de prévenir le passage des virus au cerveau suite à une dissémination par voie hématogène. Ils révèlent en outre un nouveau rôle aggravant pour le TLR2 dans l’évolution de l’hépatite virale aigüe ouvrant la voie à de nouvelles avenues thérapeutiques visant à moduler l’activité inflammatoire du TLR2.