O hidrogênio molecular (H2) exerce efeito antioxidante, anti-apoptótico e antiinflamatório. Nesse estudo testamos a hipótese que o H2 modula as mudanças cardiovasculares, inflamatórias e termorregulatórias na inflamação sistêmica (IS) induzida por lipopolissacarídeo (LPS) em diferentes doses (0,1 ou 1,5 mg/kg, intravenoso, induzindo IS moderada ou severa) em ratos machos Wistar (250-300 g). LPS ou salina foi injetada imediatamente antes do início dos 360 minutos de inalação do H2 (2% H2, 21% O2, balanceado com nitrogênio) ou ar ambiente (21% O2, balanceado com nitrogênio). A temperatura corporal (Tc) foi mensurada por datalogger pré-implantados na cavidade peritoneal. O H2 não causou mudança nos parâmetros cardiovasculares, inflamatórios e na Tc dos ratos controle (tratados com salina). Durante a IS moderada o H2 reduziu o surgimento das citocinas pró-inflamatórias no plasma (TNF-? e IL-6) enquanto causou um aumento da IL-10 plasmática (citocina anti-inflamatória) e preveniu a febre. Durante a IS severa o H2 potencializou a hipotermia e preveniu a febre e a hipotensão. Além disso, o H2 causou uma redução no surgimento das citocinas pró-inflamatórias (TNF-? e IL-1? do plasma) e prostaglandina E2 [(PGE2), no plasma e no hipotálamo], e um aumento da IL-10 plasmática. Esses dados são consistentes com o entendimento que o H2 atenua a febre na IS moderada e durante a IS severa potencializa a hipotermia, previne a hipotensão e exerce um efeito antiinflamatório forte o suficiente para prevenir a febre alterando a sinalização febrigênica e alterando a produção hipotalâmica de PGE2 / Molecular hydrogen (H2) exerts anti-oxidative, anti-apoptotic, and anti-inflammatory effects. Here we tested the hypothesis that H2 modulates cardiovascular, inflammatory, and thermoregulatory changes in systemic inflammation (SI) induced by lipopolysaccharide (LPS) at different doses (0.1 or 1.5 mg/kg, intravenously, to induce mild or severe SI) in male Wistar rats (250-300 g). LPS or saline was injected immediately before the beginning of 360- minute inhalation of H2 (2% H2, 21% O2, balanced with nitrogen) or room air (21% O2, balanced with nitrogen). Deep body temperature (Tb) was measured by dataloggers preimplanted in the peritoneal cavity. H2 caused no change in cardiovascular, inflammatory parameters, and Tb of control rats (treated with saline). During mild SI, H2 reduced plasma surges of proinflammatory cytokines (TNF-? and IL-6) while caused an increase in plasma IL-10 (anti-inflammatory cytokine) and prevented fever. During severe SI, H2 potentiated hypothermia, and prevented fever and hypotension. Moreover, H2 caused a reduction in surges of proinflammatory cytokines (plasma TNF-? and IL-1?) and prostaglandin E2 [(PGE2), in plasma and hypothalamus], and an increase in plasma IL-10. These data are consistent with the notion that H2 blunts fever in mild SI, and during severe SI potentiates hypothermia, prevents hypotension and exerts anti-inflammatory effects strong enough to prevent fever by altering febrigenic signaling and ultimately down-modulating hypothalamic PGE2 production

La pandémie de tuberculose (TB) causée par Mycobactérium tuberculosis (Mtb) n’est pas contrôlée par le vaccin vivant BCG. Mtb induit la formation de granulomes qui évoluent vers une réaction inflammatoire exacerbée détruisant le poumon lors de la TB active. Les rôles des polynucléaires neutrophiles (PNN) et de la cytokine inflammatoire IL-17A dans cette évolution sont à clarifier. Nous montrons, chez la souris, que les PNN sont recrutés dans le poumon en deux vagues après infection par Mtb ou BCG. La deuxième vague dépend du récepteur IL-17RA exprimé par les cellules non-hématopoïétiques. Les chimiokines CXCL-1 et 5 attirant les PNN semblent impliquées. Dans le poumon, ces PNN produisent la cytokine immunosuppressive IL-10 qui diminue la production d’IL-17A. Les cellules dendritiques infectées, présentes dans le granulome, sécrètent aussi CXCL-1. Elles attirent les PNN qui produisent de l’IL-10 bloquant la production d’IL-17A mais pas d’IFN-γ. En effet, seuls les lymphocytes CD4+ Th17 expriment le récepteur à l’IL-10. Nos travaux apportent un éclairage nouveau sur les PNN régulateurs dans le contrôle de inflammation due à l’IL-17A lors de la TB. / Tuberculosis (TB) pandemic, caused by Mycobacterium tuberculosis (Mtb), is not controlled by the live vaccine BCG. Mtb induces granuloma formation developing to exacerbated inflammation that destroys the lung during active TB. Roles played by polymorphonuclear neutrophils (PMN) and inflammatory cytokine IL-17A remain ill defined. We show, in the mouse model, that PMN reach the lung in two waves following lung infection with BCG or Mtb. Only the second wave depends on receptor IL-17A expression by non hematopoietic cells. PMN chemoattractants CXCL-1 and 5 seem involved in this late recruitment. In the lung PMN produce immunosuppressive IL-10 that dampens IL-17A production. Mycobacteria infected dendritic cells, present inside granuloma, also secrete CXCL-1. Neutrophils attracted towards infected dendritic cells secrete IL-10 that inhibits IL-17A but not IFN-g production. Indeed, CD4+ Th17 and not Th1 express the IL-10 receptor. Our data shed new light on regulatory PMN in IL-17A-driven lung inflammation during TB.

A indução de tolerância ao enxerto através da administração de células do doador, em períodos que antecedem o transplante, tem se demonstrado eficiente, mesmo em receptores não imunosuprimidos. Os dados da literatura científica são conflitantes quanto ao vínculo entre o microquimerismo e a tolerância aos aloantígenos. No presente estudo, observou-se que a infusão da mistura de células do baço com as da medula óssea, provenientes do doador (BALB/c x C57BI/6)F1, vinte e um dias antes do transplante, resultou em aumento do tempo de sobrevivência dos enxertos de pele e cardíaco, em parentais BALB/c, principalmente quando comparado ao grupo de animais que receberam somente as células do baço do mesmo doador. Assim, procurou-se investigar o estabelecimento do microquimerismo, sua relação com o aumento do tempo de sobrevivência do enxerto e possíveis mecanismos envolvidos. Observou-se um aumento de IL-10 no sobrenadante de cultura das células esplênicas provenientes de animais inoculados com a suspensão mista de células. Em contrapartida, os camundongos que receberam apenas as células do baço apresentaram um aumento da população de linfócitos B. Verificou-se, ainda, que o desenvolvimento de microquimerismo estável não se correlacionou com a tolerância ao enxerto cardíaco, apesar do tempo de sobrevivência do órgão. Esses resultados sugerem que a IL-10 participa no aumento da sobrevida do mesmo quando células do baço com as da medula óssea do doador são administradas antes do transplante. / Tolerance induction to allografts by the administration of donor cells before transplantation has been shown to be efficient, even in non immunosuppressed hosts. There are conflicting reports in the literature regarding the role of microchimerism and tolerance to alloantigens. In the present work, augmentation of skin and cardiac survival time was observed after the infusion of a mixture of donor (BALB/c x C57BI/6)F1 spleen and bone marrow cells twenty-one days before transplantation, specially when compared to donor spleen cell receptors. The establishment of microchimerism, correlation with graft survival time and possible mechanisms involved in this strategy were investigated. An overproduction of IL-10 in the supernatants from spleen cell cultures of mice inoculated with semi-allogeneic cells was observed. Mice that received donor spleen cells only showed increased number of B lymphocytes. Moreover, the establishment of microchimerism did not correlate to tolerance to cardiac allografts despite the augmentation of graft survival time. These results suggest that the development of microchimerism does not prevent graft rejection and that there is a role for IL-10 in graft survival when donor spleen and bone marrow cells are infused before transplantation.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-09-14T12:27:00Z No. of bitstreams: 1 patriciapaivacorsetti.pdf: 2969873 bytes, checksum: f90d3d721f56a1166b3f3bbc78e327a9 (MD5) / Approved for entry into archive by Diamantino Mayra (mayra.diamantino@ufjf.edu.br) on 2016-09-26T20:17:54Z (GMT) No. of bitstreams: 1 patriciapaivacorsetti.pdf: 2969873 bytes, checksum: f90d3d721f56a1166b3f3bbc78e327a9 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-26T20:17:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 patriciapaivacorsetti.pdf: 2969873 bytes, checksum: f90d3d721f56a1166b3f3bbc78e327a9 (MD5) Previous issue date: 2011-10-07 / Brucella abortus é uma bactéria patogênica Gram-negativa, que causa uma doença crônica em bovinos, humanos e outras espécies denominada brucelose. A habilidade do hospedeiro em montar uma resposta tipo Th1/pró-inflamatória contra a bactéria é crucial para o controle e resolução da infecção. Evidências sugerem que a citocina IFN-γ produzida pelo perfil Th1 é crucial para o controle da infecção em camundongos. A interleucina-10 (IL-10) é conhecida por diminuir a produção de IFNγ in vitro interferindo diretamente no processo da eliminação do patógeno. Durante a infecção pela B. abortus, a IL-10 pode atuar limitando a resposta inflamatória e favorecendo o estabelecimento da infecção persistente em camundongos. O objetivo deste estudo foi avaliar o papel da IL-10 endógena na infecção pela B. abortus. Para acessar o papel da IL-10, camundongos deficientes para IL-10 (IL-10 KO) ou 129 Sv/Ev foram infectados com a cepa S2308 de B. abortus e foram avaliados os númerso de bactérias viáveis recuperadas no baço desses animais. Uma, 2, 3, 6 e 14 semanas após infecção, camundongos IL-10 KO apresentaram menor número de bactérias recuperadas quando comparadas com o grupo controle em todos os tempos de infecção, principalmente em 14 semanas. Adicionalmente, constatou-se por análise de curva de sobrevivência em um período de 14 semanas após infecção que aproximadamente 35% dos camundongos IL-10 KO morrem somente na 2ª ou 3ª semana. Ademais, a produção de IFN-γ, IL-10, IL-17 e TNF-α foi avaliada em esplenócitos dos camundongos infectados quando estimulados in vitro com a B. abortus viva (S2308), morta pelo calor (HKBA), LPS de E. coli ou ConA. Os animais IL-10 KO apresentaram uma maior quantidade de IFN-γ e TNF-α no sobrenadante das células estimuladas com Brucella quando comparada a produção destas citocinas pelas células provenientes dos camundongos 129 Sv/Ev. A citocina IL-17 somente foi produzida pelas células dos animais IL-10 KO em todos os tempos analisados. Adicionalmente, a produção de TNF-α, IL-6, IL-12-p40, NO e IL-10 foram avaliados em macrófagos derivados da medula óssea, dos animais IL-10 KO e 129 Sv/Ev. TNF-α, NO, IL-6 e IL-12 apresentaram aumento nos animais IL-10 KO apenas quando estimulados com HKBA. Entretanto, nos animais 129 Sv/Ev a bactéria viva e morta estimularam a produção de IL-10. Estas mesmas citocinas foram avaliadas em sobrenadante de cultura de células dendríticas derivadas da medula óssea. Níveis mais elevados de TNF-α e IL-12-p40 foram obtidos no sobrenadante de células de animais IL-10 KO quando comparados ao grupo controle, em todos os tempos e estímulos da cinética de infecção. A expressão de TGF-β foi avaliada por PCR em tempo real em células esplênicas nos tempos 0 (não infectado), 1, 2 e 6 semanas de infecção estimulados com a bactéria viva. Na 2ª semana após infecção os animais IL-10 KO expressaram níveis mais elevados de TGF-β em relação ao grupo controle, porém na 6ª semana este perfil é invertido. Adicionalmente, o nível de células CD4+CD25+Foxp3+ (Treg) presente no baço dos animais infectados foi analisado por citometria de fluxo. Esta população encontrouse aumentada nos animais IL-10 KO a partir da 3ª e 6ª semanas após a infecção. Análises histopatológicas descritiva dos fígados destes animais durante toda a cinética de infecção demonstraram a diminuição gradativa dos granulomas nos dois grupos estudados, porém essa redução foi mais eficiente nos camundongos IL-10 KO principalmente na 6ª semana após a infecção considerando-se a área do granuloma, analisada por morfemetria digital, e a recuperação do parênquima hepático. Em conjunto, os dados obtidos neste trabalho suportam que a ausência da produção da IL-10 está associada a uma maior resistência à infecção pela bactéria B. abortus em modelo murino, através do aumento da produção de citocinas próinflamatórias culminando com uma maior eliminação da bactéria e uma resolução mais rápida da patologia tecidual do hospedeiro levando, assim, a um controle efetivo da infecção. / Brucella abortus is a Gram-negative pathogenic bacterium which causes a chronic disease in bovine, humans and others species called brucellosis. The host ability to mount a Th1/pro-inflammatory response against the bacteria is crucial to control and to solve the infection. It is suggested that IFN-γ produced by Th1cells is crucial to control the infection in mice. The interleukin IL-10 is considered to be responsible to decrease the IFN-γ production in vitro interfering directly in the pathogen elimination. During B. abortus infection, IL-10 acts limiting inflammatory response favoring the establishment persistence infection in mice. The goal of this study was evaluated the role of endogenous IL-10 during B. abortus infection. To assess the role of IL-10 in vivo, IL-10 knockout (IL-10 KO) mice or 129 Sv/Ev mice were infected with B. abortus strain S2308 and the number of viable bacteria recovery from the spleen were evaluated. One, 2, 3, 6 and 14 weeks post infection, IL-10 KO mice showed lower number of bacteria in the spleen when compared to wild type mice during all the time points. It was observed the increase of the difference at 14th week post infection. Additionally, it was demonstrated by survival curve in a period of 14 weeks post infection that approximately 35% of IL-10 KO mice died only at 2 or 3 weeks. Furthermore, the IFN-γ, IL-10, IL-17 and TNF-α production were measured in the supernatant from spleen cell culture in vitro when the cells were stimulated with alive B. abortus (S2308), heat killed B. abortus (HKBa), E. coli LPS or ConA. IL-10 KO cells showed greater increase in IFN-γ and TNF-α level in the supernatant from these cells when they were stimulated with Brucella when compared to wild type cells production. IL-17 was only detected in the supernatant from IL-10 KO cells in all time points analyzed. In addition, the TNF-α, IL-6, IL-12-p40, NO and IL-10 levels were evaluated in bone-marrow macrophage derived cell supernatant. TNF-α, NO, IL-6 and IL-12 showed augmented in IL-10 KO cells when stimulated with HKBa. However, only in supernatant from 129 Sv/Ev mice it was observed IL-10 production. In bone-marrow dendritic cell supernatant greater levels of TNF-α and IL-12-p40 were observed in IL-10 KO cells when compared to wild type mice cells during all time points analyzed when the cells were stimulated with all stimulus. The TGF-β expression was evaluated by real time PCR in splenic cells culture at 0 (non-infected cells), 1, 2 and 6 weeks after infection with S2308. At 2 weeks post infection the IL-10 KO cells demonstrated greater increased of TGF-β expression when compared to wild type cells. At 6 weeks post infection the TGF-β expression profile showed inverted. Additionally, the level of CD4+CD25+Foxp3+ (Treg) cells was assessed at spleen of infected mice by flow cytometry during the infection process. This population was increased at 3th and 6th weeks post infection in IL-10 KO mice. Descriptive histopathology analyses were done at liver level demonstrating a gradual diminishment of granuloma in both kinds of analyzed animals. However, the decrease pathology was more effective at IL-10 KO livers considering the granuloma area, measured by digital morphometry, and the hepatic parenchyma recovery. Taken together, the data provided by this work support that the lack of IL-10 is related to higher resistance to B. abortus infection in murine infection throughout the increase production of pro-inflammatory cytokines culminating with better bacteria elimination and a quicker tissue pathological resolution leading to a more effective control of this infection.

A rinossinusite crônica (RSC) é uma doença inflamatória da mucosa nasal, e pouco tem sido relacionada à exposição no ambiente de trabalho, em especial ao algodão. Atualmente, uma série de citocinas e quimiocinas tem sido estudada para elucidação das características imunológicas que levam ao desenvolvimento da doença. Objetivos: Caracterizar a exposição ao algodão como indutora de RSC e determinar o padrão de resposta inflamatória imuno-histoquímica da mucosa nasal de indivíduos expostos ou não ao algodão e que desenvolveram RSC. Casuística e Metodos: Por meio de questionário baseado no EPOS e SNOT-22 foi realizado diagnóstico clínico de RSC em indivíduos expostos ao algodão no ambiente de trabalho. Após a confirmação diagnóstica com tomografia computadorizada e nasofibroscopia flexível foi realizada biópsia na mucosa de concha média de pacientes com diagnóstico clínico de RSC para análise da expressão de IL-4, IL-5, IL-10, IL-17 e IL-33. A análise foi realizada também em grupo com RSC sem exposição ao algodão e controle sem RSC. Resultados: Todos os indivíduos expostos ao algodão com sintomatologia sugestiva de RSC apresentaram padrão histológico com aumento da expressão de IL-4, IL-5, IL-10, IL-17 e IL-33. Conclusões: O presente estudo comprovou a estreita relação entre a exposição ao algodão no ambiente de trabalho e o surgimento de uma resposta inflamatória com aumento da expressão das interleucinas estudadas. A possível instituição de terapias/medicamentos que inibissem a expressão dessas citocinas poderia auxiliar na diminuição do processo inflamatório presente na RSC e/ou no desencadeamento da doença / The chronic rhinusinusitis (CRS) is an inflammatory disease of the nasal mucosa, and has been little related to exposure in the work environment, especially to cotton. Currently, a number of cytokines and chemokines have been studied to elucidate the immunological characteristics that lead to the development of the disease. Objectives: To characterize exposure to cotton as an inducer of CRS and to determine the pattern of inflammatory immune-histochemical response of the nasal mucosa of individuals exposed or not to cotton and who developed CRS. Casuistic and Methods: Using a questionnaire based on EPOS and SNOT-22, a clinical diagnosis of CRS was performed in individuals exposed to cotton in the work environment. After diagnostic confirmation with computed tomography and flexible nasofibroscopy, biopsy was performed on the middle concha mucosa of patients with clinical diagnosis of CRS to analyze the expression of IL-4, IL-5, IL-10, IL-17 and IL- 33. The analysis was also performed in a group with CRS without exposure to cotton and control without CRS. Results: All individuals exposed to cotton with symptoms suggestive of CRS had a histological pattern with increased expression of IL-4, IL-5, IL-10, IL-17 and IL-33. Conclusions: This study confirms the close relationship between exposure to cotton in the workplace and the appearance of an inflammatory response with increased expression of interleukins studied. The possible institution of therapies / drugs that inhibit the expression of these cytokines could help in the reduction of the inflammatory process present in CRS and in the onset of the disease

A ulceração aftosa recorrente (UAR) é considerada a doença ulcerativa mais frequente da cavidade bucal. Sua etiopatogenia ainda não está plenamente esclarecida, embora inúmeros fatores locais e sistêmicos já tenham sido a ela associados. Recentemente, a resposta imune anormal do tipo celular tem sido considerada a responsável pela lesão bucal na UAR, favorecendo uma resposta imunológica pró-inflamatória do tipo Th1, em conjunto com alterações em linfócitos T regulatórios. Sendo assim, o objetivo do presente estudo foi realizar análise da expressão gênica da FOXP3, MIP-3? e Interleucinas 2, 10 e 35 em pacientes com ulceração aftosa recorrente, por meio de estudo caso-controle. Os pacientes do grupo caso apresentavam quadros frequentes de UAR com pelo menos um ano de manifestação de surtos ulcerativos e história negativa de condições sistêmicas ou locais interferentes com a expressão das UAR. Estes foram submetidos a biópsia de lesão ulcerativa recente para a análise molecular. Os pacientes do grupo controle apresentavam história negativa de UAR, mucosa clinicamente saudável, e doaram voluntariamente fragmento de mucosa saudável para análise molecular, quando submetidos a procedimentos cirúrgicos como exodontia de terceiros molares ou biópsias ósseas. Todos os pacientes foram incluídos no grupo de pesquisa apenas após anuência com termo de consentimento livre e esclarecido. Submeteram-se a exame clínico, realizaram exames complementares para controle da saúde geral e suporte diagnóstico. Onze pacientes UAR e três controles voluntários compuseram a casuística estudada, sendo submetidos a biópsia de lesões de UAR ou de mucosa de revestimento sadia. As amostras de tecido bucal foram submetidas aos procedimentos laboratoriais de extração do RNA e análise da expressão gênica da FOXP3, MIP-3? e Interleucinas 2, 10 e 35 por meio da técnica de RT-PCR em tempo real. Não houve diferença significativa na expressão dos genes estudados entre as amostras de portadores de UAR e controles sadios. Concluímos que os genes aqui avaliados não parecem desempenhar papel distintivo na fase ulcerativa inicial das UAR, entretanto estudos adicionais são recomendados a fim de se verificar a real participação desses agentes da inflamação na expressão da doença. / Recurrent aphthous ulcers (RAU) is the most common ulcerative disease of the oral cavity. Its pathogenesis is poorly understood yet, although numerous local and systemic factors have been associated with it. Recently, abnormal immune response of cellular type has been considered responsible for the RAU oral lesions, promoting a pro-inflammatory immune response Th1-type, in conjunction with changes in regulatory T cells. Thus, the aim of this study was to analyze the gene expression of FOXP3, MIP-3? and interleukins 2, 10 and 35 in patients with recurrent aphthous ulceration through a case-control study. The case group of patients presented frequent RAU bouts with at least one year of manifestation of ulcerative outbreaks and negative history of local or systemic conditions interfering with the RAU expression. These patients were submitted to a biopsy procedure of a recent ulcerative lesion for molecular analysis. Patients in the control group presented no history of RAU, and agreed with a donation of a healthy mucosa fragment for molecular analysis when undergoing surgical procedures such as extraction of third molars or bone biopsies. All patients were included in the research group only after agreement with an informed consent. All subjects underwent clinical examination and were submitted to additional lab tests to check overall health and support diagnosis. Eleven RAU patients and three control volunteers composed the sample size and undergone biopsy of RAU lesions or healthy mucosal lining. The oral tissue samples were submitted to the laboratory procedures of RNA extraction and analysis of gene expression of FOXP3, MIP-3? and interleukins 2, 10, 35 by real time RT-PCR. There was no significant difference in gene expression between the studied samples of patients with RAU and healthy controls. It was concluded that the genes evaluated do not seem to play distinctive role in the initial ulcerative phase of RAU, however further studies are recommended in order to verify the actual participation of these inflammation agents in RAU expression.

Além das células T reguladoras clássicas (Treg), fenotipicamente definidas como CD4+CD25highCD127-FOXP3+, outros subtipos celulares que expressam moléculas reguladoras e produzem IL-10 podem desempenhar papel imunomodulador na malária humana. Caracterizamos subpopulações celulares que expressam marcadores de ativação celular e de atividade reguladora em indivíduos infectados por P. falciparum, P. vivax ou co-infectados com ambas as espécies, bem como em controles saudáveis de uma área endêmica de malária na Amazônia Brasileira. Mostramos que a malária induz duas subpopulações principais de células T reguladoras, uma expressando CTLA-4 (uma molécula de superfície que inibe a ativação de células T) e outra expressando OX40, uma molécula co-estimulatória que pode suprimir a atividade supressora da Treg. Mostramos que diferentes populações de PBMCs, provenientes de pacientes com malária e controles saudáveis, produzem IL-10 após a estimulação ex vivo com phorbol-12-myristate-13-acetate (PMA) e ionomicina em comparação com o estímulo com lipopolissacarídeo (LPS). / Besides classical regulatory T cells (Treg), which are phenotypically defined as CD4+CD25highCD127-FOXP3+, other cell subtypes expressing regulatory molecules and producing IL-10 may play an immunomodulatory role in human malaria. We characterized cell subpopulations that express markers of cell activation and regulatory activity in individuals infected with P. falciparum, P. vivax, or co-infected with both species, as well as in healthy controls from a malária-endemic area in the Brazilian Amazon. We show that malaria induces two major subpopulations of regulatory T cells, expressing CTLA-4 (a surface molecule that inhibits the activation of T cells) and another expressing OX40 (a co-stimulatory molecule that can suppress the suppressive activity of Treg). We showed that different populations of PBMCs from malaria patients and healthy controls, produce IL-10 after ex-vivo stimulation with phorbol-12-myristate-13-acetate (PMA) and ionomycin, compared to stimulation with lipopolysaccharide (LPS).

Helminthen besitzen effektive Strategien um das Immunsytem ihrer Wirte zu modulieren. Sie sekretieren Moleküle mit deren Hilfe Immunzellen unterdrückt werden und verhindern dadurch Immunantworten, die ihnen schaden. AvCystatin ist ein Cystein-Protease-Inhibitor der Filarie Acanthocheilonema viteae. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass dieses Molekül in Makrophagen MAPK (p38, ERK) sowie Transkriptionsfaktoren (CREB, STAT3) anspricht und zur Expression von spezifischen Markergenen führt, die eine M2a/M2b Makrophagen-Aktivierung repräsentieren. Ein intravenöser Transfer solcher Zellen 18-20 Stunden nach Stimulation mit AvCystatin führte in Mäusen zu einer signifikanten Reduktion von wichtigen Merkmalen der Ovalbumin-induzierten Atemwegshyperreaktivität wie Schleimproduktion, Th2 Zytokinen, IgE und Eosinophilen. Die Linderung von Krankheitsparametern war mit einem lokalen und systemischen Anstieg von IL-10 assoziiert. Unter Verwendung eines in vitro Systems zeigte sich, dass AvCystatin induzierte Makrophagen einen löslichen Faktor sekretieren, der eine IL-10-Produktion durch CD4+ T-Zellen induziert und parallel die Produktion von IL-13, IL-2 und IFN-gamma unterdrückt. Um zu untersuchen, ob die suppressive Aktivität der AvCystatin-Makrophagen auf Entzündungsprozesse der Atemwege beschränkt ist, wurde ein Makrophagen-Transfer in Tiere durchgeführt, die unter DSS-induzierter Kolitis litten. Eine einmalige Gabe von Zellen verhinderte den Verlust von Körpergewicht, eine Verkürzung des Kolons und verminderte die Migration entzündungsvermittelnder Zellen in die Lamina Propria. Im Gegensatz zum Krankheitsmodell der Ovalbumin-induzierten Atemwegshyperaktivität korrelierten die Effekte nicht mit erhöhten Mengen an IL-10. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse, dass AvCystatin Makrophagen adressiert und eine immunsuppressive Population generiert, welche Mäuse im Kontext von Atemwegsentzündung und Kolitis gegen überschießende Immunantworten schützen kann. / Helminth parasites possess effective strategies to modulate the immune system of their hosts. They release molecules which target immune cells and prevent reactions directed against them. AvCystatin is a cysteine protease inhibitor secreted by the nematode Acanthocheilonema viteae. The present thesis shows that this molecule modulates signaling pathways in murine macrophages through activation of MAPK (p38, ERK) and transcription factors (CREB, STAT3). Such macrophages express specific marker genes reflecting M2a/M2b activation. A single intravenious transfer of macrophages 18-20 hours after treatment with AvCystatin significantly reduced major parameters of ovalbumin-induced airway hyperreactivity in mice such as mucus production, Th2 cytokines, IgE and recruitment of eosinophils to the airways. The amelioration of inflammation was associated with significantly increased levels of local and systemic IL-10. By using an in vitro co-culture assay AvCystatin-induced macrophages were shown to secrete a soluble factor which induces IL-10 in CD4+ T cells and in parallel to suppress production of IL-13, IL-2 and IFN-gamma. To evaluate whether the suppressive potential of AvCystatin-macrophages is restricted to airway inflammation, macrophages were administered to animals suffering from DSS-induced colitis. A single application of cells into the tail vein sufficiently prevented body weight loss, colon shortening and suppressed the influx of inflammatory cells to the lamina propria. In contrast to the model of ovalbumin-induced airway inflammation the effects were not associated with increased levels of IL-10. On the whole these findings show that the helminth immunomodulator AvCystatin targets macrophages thereby inducing a distinct immunosuppressive population which protects mice against overshooting immune responses in disease models for airway and intestinal inflammation.

Der parasitische Nematode Acanthocheilonema viteae kann die Immunantwort seines Wirtes abschwächen, indem er in diesem die Produktion immun-regulatorischer Cytokine Interleukin-10 (IL10) induziert. In dieser Arbeit entwickelte ich spezifische mathematische Modelle um die Mechanismen der IL10 Regulation zu erforschen. Die Annahmen des Modells waren: 1) Av17, ein immun-modulatorisches Protein von A. viteae, zur Phosphorylierung der MAP-Kinasen ERK und p38 führt; 2) Av17 induzierte IL10 ist ERK und p38 abhängig. Beide Annahmen waren in Übereinstimmung mit experimentellen Ergebnissen zur Aktivierung von ERK and p38. Weiter habe ich mehrere Signalregulationsmodelle getestet und eine Methode entwickelt, die theoretische und experimentelle Ansätze kombiniert. Von hier aus konnte ich ein Modell auswählen, dass unabhängige experimentelle Daten korrekt vorhersagt. Modelle selection identifizierten die Duale-Spezifizität Kinasen (DUSP) als integrale Rückkopplungsregulatoren dieses Systems. Eine Sensitivitätsanalyse zeigte, dass p38 durch DUSP, ERK beeinflusst, das Gegenteil aber nicht. Dieser Befund legt eine autokrine Rückkopplung der Signalkomponenten nahe, die auch experimentell bestätigt werden konnte. Allgemein müssen die immunoregulatorischen Mechanismen im Wirt robust gegen Störungen, z.B. durch Parasiten wie A. viteae, sein. Dies veranlasste mich mit Hilfe eines Monte-Carlo Ansatzes die Robustheit der ausgewählten Modelle gegenüber Variationen zu testen. Ich verglich das zuvor ausgewählte Modell und ein Modell mit transienter Rückkopplung. Das Resultat ließ darauf schließen, dass in diesem Fall die integrale Rückkopplung robuster gegenüber Variationen ist als eine transiente Rückkopplung. Insgesamt verbindet der systembiologische Ansatz meiner Arbeit erfolgreich theoretisches Wissen mit experimenteller Expertise um einen Mechanismus vorzuschlagen, der beschreibt, wie der Parasit A. viteae mit Makrophagen seines Wirtes interagiert, um IL10 Exprimierung zu induzieren. / The parasitic nematode Acanthocheilonema viteae can downregulate the immune response of its host by inducing immunoregulatory cytokines such as interleukin-10 (IL10). In this thesis, I developed specific mathematical models to investigate IL10 regulation mechanisms. These models assumed that Av17, an immunomodulatory protein secreted by A.viteae, leads to the Mitogen Activated Protein Kinases (MAPK) ERK and p38 phosphorylation and that IL10 transient expression was dependent on the activation of both MAP kinases. These assumptions were validated with experimental data on ERK and p38 activation. Further, I tested alternative ways of signalling regulation and developed a method of model selection that combines the theoretical predictions with experimental evidences. Model selection identified dual specificity phosphatase (DUSP) as integral feedback regulators in this system. Dedicated experiments showed that DUSP1 was responsible for regulation of ERK and p38 phosphorylation and controlled IL10 expression in this system. Furthermore, a sensitivity analysis suggested that p38 affects ERK via DUSP, but ERK does not affect p38, revealing a negative feedback between the components. This model prediction was validated experimentally. Generally, host immune regulation mechanisms should be robust against variations, e.g., by parasites like A. viteae. This prompted me to test the robustness of the selected model against noise, by comparing it with a transient feedback model. The results suggest that the integral feedback model is more robust against noise than the transient feedback model, in the case under study. In summary, based on a systems biology approach that successfully combines theoretical and experimental expertise, this thesis proposes a mechanism that describes how the parasite A. viteae interacts with its host macrophages to induce IL10 expression.

Aggregatibacter actinomycetemcomitans está associado à periodontite agressiva e produz CDT. Visando contribuir no entendimento do papel da CDT na regulação da resposta imune, foi determinada sua atividade sobre macrófagos e a resposta humoral contra a toxina. CDT inibiu a proliferação de células epiteliais OBA-9 e macrófagos Raw 264.7 e também a produção de NO por células Raw 264.7 e macrófagos peritoneais de camundongos C3H/HePas e C3H/HeJ, mas estimulou a produção de IL-12. Na imunidade humoral, 75% dos soros de indivíduos com PAgL e 81,8% dos PAgG foram reativos para A. actinomycetemcomitans. Não houve diferença na resposta contra CDTA e CDTB entre o soro de pacientes com diferentes condições periodontais. Todos os pacientes PAgG foram soropositivos para a CDTC, porém apenas 8,3% dos indivíduos com PAgL, nenhum dos PC e 25% dos saudáveis foram positivos. CDT tem atividade imunomodulatória e a resposta humoral difere entre indivíduos infectados pela bactéria. / Aggregatibacter actinomycetemcomitans is associated with aggressive periodontitis and produces CDT. Aiming to contribute in the understanding the CDT activity in the immune response regulation, its action on macrophages was determined and the response against the toxin analyzed. CDT inhibited the proliferation of OBA-9 epithelial cells and Raw 264.7 macrophages and also inhibited the NO production by Raw 264.7 cells and peritoneal macrophages of C3H/HePas and C3H/HeJ mice, however, stimulated the IL-12 production. In the humoral immunity, 75% of sera from LAgP subjects and 81.8% were reactive to A. actinomycetemcomitans. There was not difference in the response against CDTA and CDTB among sera of patients with different periodontal conditions. All GAgP subjects were sera-reactivity to CDTC, however only 8.3% LAgP subjects, none in CP and 25% of healthy subjects were positive. CDT has immunomodulatory activity and the humoral response differ among bacteria infected subjects.