Background: Airways diseases comprise mainly of COPD and asthma. There is a need to develop both new models and improve methodologies of existing models these diseases. LPS challenges in smokers would be an excellent model to study the drugs directed against TLR4 mediated inflammation in COPD. In asthma allergen challenges are established models of disease and extensively used in clinical trials. Back to back reproducibility of two bolus dose allergen challenges has not been studied; this would provide intra subject standard deviations which are useful for accurate power calculations for bolus allergen challenge studies. Aims: 1. To investigate Inhaled LPS Challenges in healthy smokers as a model of inflammation in COPD; study systemic and sputum biomarkers for use in such studies and use LPS challenge as a model to study corticosteroid insensitivity 2. Investigate LPS Challenges in HNS as a model to study neutrophil chemotaxis mechanisms 3. Study Reproducibility of bolus dose allergen challengeMethods 1. HNS and HS were recruited and underwent inhaled LPS challenges. Safety, airway and systemic inflammation was studied. 2. Mild atopic asthmatics underwent two bolus allergen challenges, reproducibility of EAR and LAR was studied and intrasubject SD was used for power calculationsResult LPS Challenges were safe in both HNS and HS and led to increase in sputum neutrophil% in both these populations with maximum effect at 6hours post 30µg LPS inhalation. The resulting airway neutrophilic inflammation was reproducible in HS. LPS challenge in HS also leads to increase in systemic biomarkers and upregulation of NFĸB pathways in induced sputum. There was moderate corticosteroid insensitivity in airway inflammation in HS which didnot increase post LPS challenge. In HNS sputum supernatants post LPS challenge increase chemotaxis of blood neutrophils which is related to CXCL8 levels and mediated by both CXCR1 and 2 receptors. Bolus allergen challenges in mild asthmatics show good reproducibility for both EAR and LAR; I have also presented intrasubject SD which maybe used for accurate power calculations for future studies.Conclusions LPS Challenges lead to neutrophilic airway inflammation in HS which is reproducible and mediated by upregulation of TLR4 signalling making this a good model to study anti-inflammatory drugs for COPD in clinical trials. Additionally, LPS challenges in HNS provide a model to study neutrophil chemotaxis mechanisms. Bolus allergen challenges show good reproducibility and accurate power calculations are presented in this thesis.

Tanto a luteína quanto o ácido linoleico conjugado (CLA) são nutrientes que já demonstraram efeitos benéficos na modulação do sistema imune em diferentes modelos experimentais, porém o uso de ambos em conjunto ainda não foi explorado. O CLA é incorporado nas membranas celulares e hipotetiza-se que a luteína, com seu potencial antioxidante, possa proteger a estrutura do CLA em situações de estresse oxidativo. Outra razão para se pensar na interação entre estes nutrientes é que já foram observados de forma individual, efeitos modulatórios do CLA e da luteína sobre receptores celulares que atuam em conjunto e possuem papel chave na regulação da resposta imune (receptores PPAR e RXR). Objetivou-se com o presente estudo avaliar o efeito da suplementação dietética de CLA e luteína no desempenho e na resposta imune de frangos de corte de 1 a 22 dias de idade. Foram testados 3 níveis de inclusão de CLA (0, 1 e 2%) em conjunto com luteína (0 e 50 mg/kg) na presença ou ausência de desafio imunológico com LPS. O CLA e a luteína apresentaram efeitos imunomodulatórios positivos, porém, não foi observada interação entre ambos os nutrientes para as avaliações relacionadas ao sistema imune. O CLA, adicionado em 2% na dieta, elevou a produção de IgY em resposta ao estímulo com albumina de soro bovino (BSA) e também foi capaz de aumentar a expressão de RXRα no fígado. A luteína diminuiu o óxido nítrico plasmático e também a expressão de TLR-4 no baço e de IL-1β e IL-12 no fígado apesar de ter aumentado a expressão de TLR-4 hepática. O desafio com LPS estimulou a resposta inflamatória aguda, evidenciado pela queda no ganho de peso, pelo aumento da relação fígado:peso corporal, pelo aumento na expressão de IL-1β e IL-12 hepáticos e diminuição na expressão de PPARα no duodeno e fígado e de PPARγ e RXRα no baço. Entretanto, nem a luteína e nem o CLA foram capazes de reverter ou atenuar os efeitos causados pelo desafio com LPS. Para desempenho, uma forte interação entre CLA e luteína foi observada, de forma que a suplementação com 1 ou 2% de CLA pioraram o peso corporal, o ganho de peso e a eficiência alimentar de 1 a 20 dias de idade, mas estes efeitos foram revertidos quando a luteína foi incluída na dieta com 1% de CLA. Concluiu-se que o CLA teve efeito benéfico sobre a resposta imune humoral, na dependência da sua dose. A luteína se mostrou como nutriente anti- inflamatório e também capaz de reverter o efeito negativo da inclusão dietética de 1% de CLA sobre o desempenho de frangos de corte. / Both lutein and conjugated linoleic acid (CLA) have beneficial effects on the modulation of the immune system. However, the simultaneous supplementation of both lutein and CLA has not yet been examined. CLA is incorporated into cell membranes, and it is hypothesized that lutein, as an antioxidant, protects CLA structure during oxidative stress. Additionally, an examination of the interaction of lutein and CLA is vital because individual effects of CLA and lutein on nuclear receptors that work together and have important roles in the immune response have been observed (PPAR and RXR receptors). The objective of this study was to evaluate the effects of dietary CLA and lutein supplementation on the performance and immune response of 1- to 22-d-old broiler chickens. Three CLA inclusion levels (0, 1 and 2%) and two lutein levels (0 and 50 mg/kg) were tested in the presence and absence of LPS immune challenge. Lutein and CLA showed positive immunomodulatory effects, but no interaction between these nutrients on the immune system was observed. A 2% CLA supplementation increased plasmatic IgY anti-BSA production and hepatic RXRα expression. Lutein decreased plasmatic nitric oxide and TLR-4 in the spleen and IL-1β and IL-12 in the liver in addition to increasing hepatic TLR-4. LPS challenge effectively promoted an acute inflammatory response, as illustrated by decreased body weight gain, increased liver:body weight ratio, increased expression of hepatic IL-1β and IL-12, decreased expression of PPARα in the duodenum and liver and decreased expression of PPARγ and RXRα in the spleen. However, neither lutein nor CLA reversed or attenuated the effects of the LPS challenge. A strong interaction between CLA and lutein was observed on performance: CLA supplementation at 1 or 2% decreased body weight, body weight gain and feed efficiency from 1 to 20 d old. However, these negative effects were reversed when lutein was included in the 1% CLA diet. In conclusion, CLA improved the humoral immune response (depending on CLA dose). Lutein was anti-inflammatory and could reverse the negative effects of dietary 1% CLA supplementation on broiler chicken performance.

Tanto a luteína quanto o ácido linoleico conjugado (CLA) são nutrientes que já demonstraram efeitos benéficos na modulação do sistema imune em diferentes modelos experimentais, porém o uso de ambos em conjunto ainda não foi explorado. O CLA é incorporado nas membranas celulares e hipotetiza-se que a luteína, com seu potencial antioxidante, possa proteger a estrutura do CLA em situações de estresse oxidativo. Outra razão para se pensar na interação entre estes nutrientes é que já foram observados de forma individual, efeitos modulatórios do CLA e da luteína sobre receptores celulares que atuam em conjunto e possuem papel chave na regulação da resposta imune (receptores PPAR e RXR). Objetivou-se com o presente estudo avaliar o efeito da suplementação dietética de CLA e luteína no desempenho e na resposta imune de frangos de corte de 1 a 22 dias de idade. Foram testados 3 níveis de inclusão de CLA (0, 1 e 2%) em conjunto com luteína (0 e 50 mg/kg) na presença ou ausência de desafio imunológico com LPS. O CLA e a luteína apresentaram efeitos imunomodulatórios positivos, porém, não foi observada interação entre ambos os nutrientes para as avaliações relacionadas ao sistema imune. O CLA, adicionado em 2% na dieta, elevou a produção de IgY em resposta ao estímulo com albumina de soro bovino (BSA) e também foi capaz de aumentar a expressão de RXRα no fígado. A luteína diminuiu o óxido nítrico plasmático e também a expressão de TLR-4 no baço e de IL-1β e IL-12 no fígado apesar de ter aumentado a expressão de TLR-4 hepática. O desafio com LPS estimulou a resposta inflamatória aguda, evidenciado pela queda no ganho de peso, pelo aumento da relação fígado:peso corporal, pelo aumento na expressão de IL-1β e IL-12 hepáticos e diminuição na expressão de PPARα no duodeno e fígado e de PPARγ e RXRα no baço. Entretanto, nem a luteína e nem o CLA foram capazes de reverter ou atenuar os efeitos causados pelo desafio com LPS. Para desempenho, uma forte interação entre CLA e luteína foi observada, de forma que a suplementação com 1 ou 2% de CLA pioraram o peso corporal, o ganho de peso e a eficiência alimentar de 1 a 20 dias de idade, mas estes efeitos foram revertidos quando a luteína foi incluída na dieta com 1% de CLA. Concluiu-se que o CLA teve efeito benéfico sobre a resposta imune humoral, na dependência da sua dose. A luteína se mostrou como nutriente anti- inflamatório e também capaz de reverter o efeito negativo da inclusão dietética de 1% de CLA sobre o desempenho de frangos de corte. / Both lutein and conjugated linoleic acid (CLA) have beneficial effects on the modulation of the immune system. However, the simultaneous supplementation of both lutein and CLA has not yet been examined. CLA is incorporated into cell membranes, and it is hypothesized that lutein, as an antioxidant, protects CLA structure during oxidative stress. Additionally, an examination of the interaction of lutein and CLA is vital because individual effects of CLA and lutein on nuclear receptors that work together and have important roles in the immune response have been observed (PPAR and RXR receptors). The objective of this study was to evaluate the effects of dietary CLA and lutein supplementation on the performance and immune response of 1- to 22-d-old broiler chickens. Three CLA inclusion levels (0, 1 and 2%) and two lutein levels (0 and 50 mg/kg) were tested in the presence and absence of LPS immune challenge. Lutein and CLA showed positive immunomodulatory effects, but no interaction between these nutrients on the immune system was observed. A 2% CLA supplementation increased plasmatic IgY anti-BSA production and hepatic RXRα expression. Lutein decreased plasmatic nitric oxide and TLR-4 in the spleen and IL-1β and IL-12 in the liver in addition to increasing hepatic TLR-4. LPS challenge effectively promoted an acute inflammatory response, as illustrated by decreased body weight gain, increased liver:body weight ratio, increased expression of hepatic IL-1β and IL-12, decreased expression of PPARα in the duodenum and liver and decreased expression of PPARγ and RXRα in the spleen. However, neither lutein nor CLA reversed or attenuated the effects of the LPS challenge. A strong interaction between CLA and lutein was observed on performance: CLA supplementation at 1 or 2% decreased body weight, body weight gain and feed efficiency from 1 to 20 d old. However, these negative effects were reversed when lutein was included in the 1% CLA diet. In conclusion, CLA improved the humoral immune response (depending on CLA dose). Lutein was anti-inflammatory and could reverse the negative effects of dietary 1% CLA supplementation on broiler chicken performance.

Tanto a luteína quanto o ácido linoleico conjugado (CLA) são nutrientes que já demonstraram efeitos benéficos na modulação do sistema imune em diferentes modelos experimentais, porém o uso de ambos em conjunto ainda não foi explorado. O CLA é incorporado nas membranas celulares e hipotetiza-se que a luteína, com seu potencial antioxidante, possa proteger a estrutura do CLA em situações de estresse oxidativo. Outra razão para se pensar na interação entre estes nutrientes é que já foram observados de forma individual, efeitos modulatórios do CLA e da luteína sobre receptores celulares que atuam em conjunto e possuem papel chave na regulação da resposta imune (receptores PPAR e RXR). Objetivou-se com o presente estudo avaliar o efeito da suplementação dietética de CLA e luteína no desempenho e na resposta imune de frangos de corte de 1 a 22 dias de idade. Foram testados 3 níveis de inclusão de CLA (0, 1 e 2%) em conjunto com luteína (0 e 50 mg/kg) na presença ou ausência de desafio imunológico com LPS. O CLA e a luteína apresentaram efeitos imunomodulatórios positivos, porém, não foi observada interação entre ambos os nutrientes para as avaliações relacionadas ao sistema imune. O CLA, adicionado em 2% na dieta, elevou a produção de IgY em resposta ao estímulo com albumina de soro bovino (BSA) e também foi capaz de aumentar a expressão de RXRα no fígado. A luteína diminuiu o óxido nítrico plasmático e também a expressão de TLR-4 no baço e de IL-1β e IL-12 no fígado apesar de ter aumentado a expressão de TLR-4 hepática. O desafio com LPS estimulou a resposta inflamatória aguda, evidenciado pela queda no ganho de peso, pelo aumento da relação fígado:peso corporal, pelo aumento na expressão de IL-1β e IL-12 hepáticos e diminuição na expressão de PPARα no duodeno e fígado e de PPARγ e RXRα no baço. Entretanto, nem a luteína e nem o CLA foram capazes de reverter ou atenuar os efeitos causados pelo desafio com LPS. Para desempenho, uma forte interação entre CLA e luteína foi observada, de forma que a suplementação com 1 ou 2% de CLA pioraram o peso corporal, o ganho de peso e a eficiência alimentar de 1 a 20 dias de idade, mas estes efeitos foram revertidos quando a luteína foi incluída na dieta com 1% de CLA. Concluiu-se que o CLA teve efeito benéfico sobre a resposta imune humoral, na dependência da sua dose. A luteína se mostrou como nutriente anti- inflamatório e também capaz de reverter o efeito negativo da inclusão dietética de 1% de CLA sobre o desempenho de frangos de corte. / Both lutein and conjugated linoleic acid (CLA) have beneficial effects on the modulation of the immune system. However, the simultaneous supplementation of both lutein and CLA has not yet been examined. CLA is incorporated into cell membranes, and it is hypothesized that lutein, as an antioxidant, protects CLA structure during oxidative stress. Additionally, an examination of the interaction of lutein and CLA is vital because individual effects of CLA and lutein on nuclear receptors that work together and have important roles in the immune response have been observed (PPAR and RXR receptors). The objective of this study was to evaluate the effects of dietary CLA and lutein supplementation on the performance and immune response of 1- to 22-d-old broiler chickens. Three CLA inclusion levels (0, 1 and 2%) and two lutein levels (0 and 50 mg/kg) were tested in the presence and absence of LPS immune challenge. Lutein and CLA showed positive immunomodulatory effects, but no interaction between these nutrients on the immune system was observed. A 2% CLA supplementation increased plasmatic IgY anti-BSA production and hepatic RXRα expression. Lutein decreased plasmatic nitric oxide and TLR-4 in the spleen and IL-1β and IL-12 in the liver in addition to increasing hepatic TLR-4. LPS challenge effectively promoted an acute inflammatory response, as illustrated by decreased body weight gain, increased liver:body weight ratio, increased expression of hepatic IL-1β and IL-12, decreased expression of PPARα in the duodenum and liver and decreased expression of PPARγ and RXRα in the spleen. However, neither lutein nor CLA reversed or attenuated the effects of the LPS challenge. A strong interaction between CLA and lutein was observed on performance: CLA supplementation at 1 or 2% decreased body weight, body weight gain and feed efficiency from 1 to 20 d old. However, these negative effects were reversed when lutein was included in the 1% CLA diet. In conclusion, CLA improved the humoral immune response (depending on CLA dose). Lutein was anti-inflammatory and could reverse the negative effects of dietary 1% CLA supplementation on broiler chicken performance.