Gallic acid is a known antioxidant and has anti-inflammatory activity in addition to other biological activities, but GA efficiency is restricted due to low permeability and low oral bioavailability. This study was designed to investigate the solubility, permeability, oral bioavailability, enzymatic stability with cytochrome CYP2D6, antioxidant and anti-inflammatory activity of novel gallic acid sulfonamide derivatives; TMBS, and THBS. In addition, a novel in silico permeability model was designed to predict the permeability and bioavailability of eighty derivatives of GA. In sillico prediction of intestinal permeability of GA derivative indicated an increase in permeability with increased lipophilicity and decreased aqueous solubility, replacing the carboxylic group with sulfonamide group has increased intestinal permeability. A significant (P <0.01) increase was observed in the permeability of TMBS and THBS over GA, in both gastric fluids and HIEC cells. TMBS was O-demethylated by CYP2D6. TMBS had greater ROS scavenging activity than GA in HIEC-6 cells. There was a significant (P< 0.05) increase in anti-inflammatory activity of THBS, and TMBS compared to ibuprofen. TMBS, and THBS had better oral bioavailability than GA. This data suggests that the in silico permeability model can be used in the future to study new candidate of gallic acid, and further in vivo and clinical investigations are required to introduce TMBS and THBS as a new antioxidant and anti-inflammatory drugs.

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In der vorliegenden Arbeit wurde in einem in vitro-Modell mit porcinen intestinalen Epithelzellen (IPEC-J2) der Einfluss des probiotischen E. coli Nissle 1917 (EcN) auf die Infektion mit atypischen EPEC (aEPEC) untersucht. EcN reduzierte bei Vorinkubation auf IPEC-J2 die aEPEC-Infektion drastisch. Konfokale Laserscanning- und Elektronenmikroskopie zeigten, dass EcN die Adhäsion und Mikrokoloniebildung inhibierte, jedoch nicht die Ausbildung von Attaching and Effacing-Läsionen adhärenter aEPEC. Der inhibierende Effekt von EcN wurde durch dessen sehr gute Adhäsionsfähigkeit an IPEC-J2 vermittelt. Die F1C-Fimbrien wurden als wichtigster Adhäsionsfaktor von EcN identifiziert. Darüber hinaus waren auch H1-Flagellen durch Ausbildung interbakterieller Verbindungen maßgeblich an der Adhäsion des Stammes beteiligt. In gleichem Maß wie die Vorinkubation von EcN reduzierte die Koinkubation seines Kulturüberstandes die aEPEC-Infektion, was auf die Abgabe eines inhibierenden Faktors in den Kulturüberstand schließen lässt. Dieser Faktor wurde auch von anderen pathogenen sowie nicht pathogenen E. coli-Stämmen in Schüttelkultur gebildet und scheint deshalb nicht spezifisch für EcN zu sein. Jedoch ermöglichte erst die gute Adhäsionsfähigkeit von EcN auf der Epithelzelloberfläche die Abgabe ausreichender Mengen des Inhibitors und eine Beeinflussung der aEPEC-Infektion. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass durch EcN die initiale Anheftung von aEPEC an die Wirtszelle unterbunden wird. Der inhibierende Effekt von EcN auf die aEPEC-Infektion war zeitabhängig. Im Gegensatz zur Vorinkubation erhöhten Ko- und Nachinkubation von EcN die Adhäsion von aEPEC und hatten einen geringeren inhibierenden Effekt auf die Mikrokoloniebildung. Dieser gegensätzliche Effekt auf die Adhäsion von aEPEC wird möglicherweise von einem zweiten Faktor hervorgerufen. Dieser scheint nur dann wirksam zu sein, wenn der inhibierende Faktor in zu geringer Konzentration oder erst nach Adhäsion von aEPEC vorliegt. / In this study, the effects of the probiotic E. coli strain Nissle 1917 (EcN) on host cell infection with atypical enteropathogenic E. coli (aEPEC) were investigated in an in vitro porcine intestinal epithelial cell model (IPEC-J2). In pre-incubation experiments, EcN drastically reduced the infection efficiencies of aEPEC. Using confocal laser scanning microscopy and scanning electron microscopy, it was shown that EcN inhibited the attachment and formation of microcolonies, but not the formation of attaching and effacing lesions by adherent aEPEC. The inhibitory effect was mediated by the adherent properties of EcN to epithelial cells. The F1C fimbriae were identified as the most important adhesion factor of EcN in vitro. Furthermore, the H1 flagellae were also shown to be involved in the adhesion of EcN, serving as bridges between bacterial cells. Co-incubation of culture supernatants of EcN reduced the infection efficiencies of aEPEC to the same extent as in pre-incubation with EcN bacteria, indicating the secretion of an inhibitory factor by EcN. This factor was also secreted by other pathogenic and non-pathogenic E. coli strains in shaking culture and therefore does not appear to be specific for EcN. However, the outstanding ability of EcN to adhere to epithelial cells largely contributes to the secretion of sufficient concentrations of this inhibitory factor und to the influence on the aEPEC infection. The results suggest that EcN interferes with the initial adhesion of aEPEC to host cells. The inhibitory effect of EcN was found to be time-dependent. In contrast to pre-incubation experiments, co- and post-incubation of EcN actually increased the adhesion efficiencies of aEPEC and showed only minor effects on microcolony formation. This second effect of EcN on aEPEC adhesion, possibly due to a second factor, appears only to be effective when the putative inhibitory factor is either present at low concentrations or after aEPEC is already adherent to host cells.

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Le virus de l'immunodéficience humaine de type 1 (VIH-1) a causé la mort d'environ 40,4 millions de personnes à travers le monde. Malgré les progrès de la thérapie antirétrovirale, qui a transformé le panorama de l'épidémiologie du VIH, le virus continue de représenter un défi sanitaire significatif à l'échelle mondiale, tel que démontré par les 1,3 million de nouveaux cas à la fin de 2022, augmentant le nombre à 39 millions de personnes vivant avec le VIH à ce jour. Les effets nuisibles du VIH-1 vont au-delà du développement du syndrome d'immunodéficience acquise, exacerbant notamment l'inflammation chronique et augmentant le risque de maladies cardiovasculaires chez les personnes infectées. Bien que la thérapie antirétrovirale ait joué un rôle significatif dans la gestion du virus mondialement, l’absence persistante d’un remède définitif et les problèmes liés à l’inflammation chronique et à la dérégulation du système immunitaire soulignent la nécessité cruciale de poursuivre la recherche. Cette thèse a étudié la relation entre l'infection par le VIH-1, la dérégulation immunitaire de la muqueuse intestinale, l'expression des cytokines, et l'inflammation systémique, avec un focus sur le risque de développement des maladies cardiovasculaires chez les personnes âgées recevant la thérapie antirétrovirale. Plus précisément, les dynamiques immunitaires complexes impliquant les cellules épithéliales intestinales, les cellules Th17, la cytokine pro-inflammatoire interleukine (IL)-32 au sein des tissus lymphoïdes associés au tube digestif, et l'existence de cellules intestinales dans la périphérie ont été évaluées. Nous avions pour objectif de comprendre comment le VIH-1 perpétue l'inflammation chronique et d’identifier de nouvelles cibles potentielles pour des interventions afin d'atténuer les conséquences à long terme pour les personnes avec VIH. Le premier projet s'est concentré sur le suivi de l'expression des isoformes de l'IL-32 dans le côlon des personnes avec VIH traités par thérapie antirétrovirale par rapport aux individus non infectés. Nous avons associé l'IL-32β à une diminution de l'expression de la cytokine caractéristique des Th17, l'IL-17A. Ce déséquilibre est proposé comme un facteur important contribuant à l'inflammation et à la compromission potentielle de l'intégrité de la barrière intestinale. La recherche met en évidence le rôle de l'IL-32 dans la promotion de l'inflammation par son interaction avec d'autres cytokines pro-inflammatoires, ce qui pourrait conduire à des dommages tissulaires et augmenter le risque de maladies cardiovasculaires. Le deuxième projet a été inspiré par les preuves dans la littérature que l'IL-32 présente des effets antiviraux. Nous avons exploré d'autres cytokines et facteurs qui modulent l'expression de l'IL-32 dans les cellules épithéliales intestinales et leur impact sur la remontée du VIH dans les cellules T CD4+ des personnes avec VIH traités par thérapie antirétrovirale. Nos résultats indiquent que l'IL-22 et le récepteur nucléaire PPARγ peuvent réguler à la hausse l'expression de l'IL-32 et réduire la réplication du VIH. Cependant, l'IL-26 a montré des effets antiviraux sans affecter la capacité des IEC à exprimer l'IL-32. Enfin, l'inactivation de l'IL-32 dans les cellules épithéliales intestinales par CRISPR/Cas9 n'a pas affecté leur capacité à promouvoir la réactivation du réservoir de VIH. Ainsi, nos résultats soutiennent un modèle dans lequel l'IL-32 exprimé par les cellules épithéliales intestinales contribue à la dérégulation immunitaire et à l'inflammation, plutôt qu'à des réponses antivirales au niveau de la barrière muqueuse. Le troisième projet a examiné les implications systémiques de l'inflammation chronique et de la dérégulation immunitaire chez les personnes avec VIH traités par thérapie antirétrovirale, reliant ces conditions au risque des maladies cardiovasculaires. Nos résultats révèlent la présence atypique de cellules épithéliales CD326+ à des fréquences relativement élevées dans le sang périphérique des personnes avec VIH, la recirculation dérégulée des cellules intestinales exhibant un phénotype de cellules résidentes tissulaires, ainsi qu’une sous-population de cellules T CD4+ exprimant le marqueur de cellules épithéliales CD326. De plus, nous avons observé que la fréquence d'un sous-groupe de cellules T CD4+, exprimant le marqueur Th17 CCR6 et démunis de la molécule de homing intestinal Itgβ7, était fortement associée à un risque accru de maladie cardiovasculaire, suggérant un lien direct entre les altérations immunitaires et les maladies cardiovasculaires dans l'infection par le VIH traitée par thérapie antirétrovirale. Cette dernière partie de ma thèse souligne la nécessité de mener des études plus ciblées sur des traitements qui vont au-delà de la suppression virale efficace pour aborder la dérégulation immunitaire et réduire l'incidence des maladies cardiovasculaires, améliorant ainsi la qualité de vie d'une communauté vieillissante de personnes avec VIH. / Human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) has claimed around 40.4 million lives worldwide. Despite advancements in antiretroviral therapy (ART), which have transformed the landscape of HIV epidemiology, the virus continues to pose a significant health challenge worldwide, evidenced by approximately 1.3 million new cases by the end of 2022, bringing the total to 39 million people with HIV (PWH) nowadays. HIV-1's harmful effects extend beyond the development of AIDS, notably exacerbating chronic inflammation and elevating the risk of cardiovascular diseases (CVD) among infected individuals. While ART has been significant in managing the virus on a global scale, the ongoing absence of a definitive cure and the persistent issues related to immune system dysregulation and inflammation highlight the critical need for continued research. This dissertation investigated the relationship between HIV-1 infection, gut mucosal immune dysregulation, cytokine expression, and systemic inflammation, with a focus on CVD risk in aging individuals receiving ART. Specifically, the complex immune dynamics involving intestinal epithelial cells (IEC), Th17 cells, the pro-inflammatory cytokine Interleukin (IL)-32 within the gut-associated lymphoid tissues (GALT), and the existence of circulating gut cells were evaluated. We aimed to address how HIV-1 perpetuates chronic inflammation and identify new targets for potential interventions to mitigate the long-term health consequences for PWH. The first project focused on monitoring the expression of IL-32 isoforms in the colon of ART-treated PWH compared to uninfected individuals and associated IL-32β with a decrease in Th17 hallmark cytokine IL-17A expression. This imbalance is proposed as a significant factor contributing to inflammation and potential compromise of gut barrier integrity. The research highlights the role of IL-32 in promoting inflammation through its interaction with other pro-inflammatory cytokines, which could lead to tissue damage and elevate CVD risk. The second project was inspired by the evidence in the literature that IL-32 exhibit antiviral effects and explored additional cytokines and factors that modulate IL-32 expression within IECs and their impact on HIV outgrowth in CD4+ T-cells of ART-treated PWH. Our findings indicate that IL-22 and the nuclear receptor PPARγ can upregulate IL-32 expression and reduce HIV outgrowth. However, IL-26 exhibited antiviral effects without affecting the capacity of IEC to express IL-32. Finally, CRISPR/Cas9-mediated IL-32 knockout in IEC did not affect IEC’s capacity to promote HIV reservoir reactivation. Thus, our results support a model in which IL-32 expressed by IEC contributes to immune dysregulation and inflammation, rather than antiviral responses at mucosal barrier level. The third project delved into the systemic implications of chronic inflammation and immune dysregulation in PWH, linking these conditions to CVD risk. Our results reveal the atypical presence at relatively high frequencies in the peripheral blood of ART-treated PWH of CD326+ EC, together with dysregulated gut-homing, or resident immune cell phenotypes, as well as a subpopulation of CD4+ T-cells expressing the IEC marker CD326. Also, we observed that the frequency of a subset of CD4+ T-cells, expressing the Th17 marker CCR6 and lacking the gut-homing molecule Itg7, was strongly associated with a higher CVD risk, suggesting a direct connection between immune alterations and CVD in ART-treated HIV infection. This final part of my thesis stresses the need for more focused studies of treatments that extend beyond effective viral suppression to address immune dysregulation and reduce CVD incidence, thereby improving the quality of life of an aging community of PWH.