Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Current Mycobacterium tuberculosis (Mtb) treatments suffer from an increase in antibiotic resistance strains and the lack of efficacy against latent state tuberculosis, thus novel approaches targeting different mechanisms of action are needed. One strategy to target Mtb is to target protein homeostasis pathways by inhibiting molecular chaperones, in particular, GroEL/ES (HSP60/10) chaperonin systems. Mtb has two homologs of GroEL, of which GroEL1 is not essential, but is important for cytokine-dependent granuloma formation, and GroEL2 is essential for survival and the likely canonical housekeeping chaperonin. Another strategy to target Mtb is to target the protein tyrosine phosphatase B (PtpB) virulence factor that Mtb secretes into host cells to help evade immune responses. Thus, we envisioned that this analog series might also be capable of inhibiting Mtb PtpB along with GroEL. By developing compound 1 inhibitors that could act on all of GroEL1, GroEL2, and PtpB, we could have an antibiotic candidate that targets all stages of tuberculosis: actively replicating bacteria, bacteria evading host cell immune response, and granuloma formation in latent disease. In the Johnson lab, previous studies explored GroEL/ES inhibitors, with compound 1 being one of the most potent inhibitors, inhibiting both Trypanosoma brucei and Staphylococcus aureus proliferation. In the present study, we have screened previously developed compound 1 analogs, as well as a series of newly synthesized analogs that we term “half-molecules”. In this study, our results indicated two potential avenues to explore for future research. The first is a series of carboxyl-bearing compound 1 inhibitors, compounds 2m-o, 2m-m, and 2m-p, which act solely on Mtb PtpB phosphatase activity without inhibiting GroEL. The second is a series of compound 1 inhibitors (e.g. 20R and 20L) that are able to inhibit both the PtpB phosphatase and GroEL/ES chaperonin system. Thus, this exploratory study showed the possibility of pursuing such a polypharmacological antibiotic strategy against Mtb infections and with further optimization, such dual-targeting GroEL/ES and PtpB inhibitors could be effective against all stages of tuberculosis.

<p> Full length P1 eDNA clones have been obtained from human and CHO sources (Jindal et al., 1989; Picketts et al., 1989) which contain sequences that show extensive sequence and structural similarity to the chaperonin family of proteins, including the mitochondrial hsp60 protein. In the studies described here human genomic DNA libraries were screened with human P1 (hsp60) eDNA probes and those clones containing P1 related sequences were isolated. One clone, pGem1b, was found to be completely homologous to the human P1 cDNA in both coding and non-coding regions, devoid of intervening sequences, and terminates at a point 24 base pairs upstream of the translation initiation signal (ATG). The other human clones analyzed were all found to be pseudogenes containing numerous additions, deletions and base substitutions, but no introns. A total of six different classes of pseudogenes were identified. Four of these were sequenced completely across the translated region of the functional P1 gene. Sequence homologues of 86.1, 87.4 89.7 and 90.2% were observed. </p> <p> In addition, rat kidney and mouse JTJ cell eDNA libraries were screened similarly for P1 sequences. The rat P1 eDNA sequence was obtained by combining the sequence information from three different clones. The clones obtained lacked the 5'- leader sequence as well as the mitochondrial targeting sequence. However, the entire coding sequence for a mature P1 protein of 547 amino acids could be deduced. The mouse P1 DNA sequence was also obtained from three different clones. These clones contained a portion of the mitochondrial targeting sequence and the entire sequence for the mature P1 protein. The protein sequences of the rat and mouse P1 clones were highly homologous (98-99%) to those obtained from human and CHO sources. The calculated molecular weights of the mature rat and mouse P1 proteins are 57,916 and 57,940 daltons, respectively, which are in close agreement with those predicted for the human (57, 939 daltons) and CHO (57, 949) proteins (Jindal et al. 1 1989; Picketts et al., 1989). </p> / Thesis / Master of Science (MSc)

Submitted by Flávia Ferreira (flaviaccf@yahoo.com.br) on 2014-12-17T15:40:58Z No. of bitstreams: 1 Pimentel, Ana_Carla_Montino_Dissertacao.pdf: 1057017 bytes, checksum: b6fc7da60527a037ac084372d1858a4b (MD5) / Approved for entry into archive by Flávia Ferreira (flaviaccf@yahoo.com.br) on 2014-12-18T15:55:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Pimentel, Ana_Carla_Montino_Dissertacao.pdf: 1057017 bytes, checksum: b6fc7da60527a037ac084372d1858a4b (MD5) / Made available in DSpace on 2014-12-18T15:55:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pimentel, Ana_Carla_Montino_Dissertacao.pdf: 1057017 bytes, checksum: b6fc7da60527a037ac084372d1858a4b (MD5) / A periodontite crônica apresenta etiologia multifatorial, tendo como um dos principais agentes etiológicos Porphyromonas gingivalis, um microrganismo que possui uma ampla gama de fatores de virulência, com potencial antigênico, tais como a proteína HmuY. O objetivo deste estudo piloto foi avaliar os níveis da proteína de choque térmico (HSP) 60 autóloga em células mononucleares de sangue periférico (CMSP) de pacientes com periodontite crônica sob estímulo da proteína recombinante HmuY de Porphyromonas gingivalis. As células de 27 voluntários (16 sem periodontite (SP) e 11 com periodontite crônica (PC)) foram cultivadas sob estímulos de mitógeno Pokeweed e proteína rHmuY e sem estímulo por 48 horas. Após este período foi realizado o ensaio imunoenzimático ELISA no sobrenadante das culturas para avaliar os níveis de HSP60 em CMSP. Não foram observadas diferenças estatisticamente significantes entre os grupos PC e SP, submetidos aos diferentes estímulos ou não, embora as células de indivíduos SP cultivadas sem estímulo tenham apresentado níveis mais elevados que as células dos portadores de periodontite. No entanto, quando foram agrupadas as amostras de todos os participantes do estudo para avaliar as diferenças entre as três formas de cultivo, as células cultivadas em presença do mitógeno Pokeweed apresentaram níveis superiores de HSP60 quando comparadas aos níveis daquelas cultivadas em presença de rHmuY (p=0,03). Não foram observadas diferenças nos níveis de HSP60 entre as células cultivadas com o mitógeno Pokeweed e as células cultivadas sem estímulo, nem entre estas últimas e as células cultivadas com rHmuY. Os achados preliminares sugerem que o HmuY de Porphyromonas gingivalis não altera os níveis de HSP60 em CMSP humanas, porém é possível que a expressão de HSP60 na célula humana exerça um papel protetor contra a periodontite.

A paracoccidioidomicose (PCM) é uma doença sistêmica de caráter granulomatoso, causada pelo fungo termodimórfico Paracoccidioides brasiliensis. A PCM é endêmica nas Américas do Sul e Central. Vacina de DNA é uma abordagem promissora e atual na imunoterapia. O peptídeo P10 contem um epítopo da gp43 reconhecido por linfócitos T-CD4+ e é protetor contra a PCM experimental. No presente trabalho analizamos o uso de vacinas de DNA usando vetores de expressão de P10, IL-12 e HSP60 em camundongos infectados intratraquealmente (i.t.) com P. brasiliensis. Esquema Profilático: camundongos BALB/c foram imunizados com pCDNA3 com sequências codificadoras de P10, HSP60 ou IL-12 e foram infectados i.t com 3x105 leveduras do isolado Pb18. Esquema Terapêutico: Camundongos BALB/c e B10.A foram infectados i.t. e após 30 dias foram submetidos à imunização por 4 semanas, ou 5 meses somente para B10.A, com pCDNA3 codificando P10 e/ou IL-12. Níveis de anticorpos, unidades formadoras de colônias (UFC) e produção de citocinas foram analizados. Foi observada redução significativa de UFC nos pulmões dos camundongos imunizados com vetor contendo P10/IL-12. A histopatologia dos pulmões mostrou áreas preservadas e redução de inflamação nestes animais. O nível de citocinas nos pulmões mostrou aumento de IFN-g e IL-12 caracterizando uma resposta Th1. Tratamento de animais B10. A com pP10 até 5 meses, reduziu o número de leveduras infectantes perto de esterilização. / Paracoccidiodomycosis (PCM) is a systemic granulomatous disease caused by the thermo-dimorphic fungus Paracoccidioides brasiliensis. It is widespread in South and Central America. Gene therapy is a promising approach to Ag-specific immunotherapy. Peptide 10 contains the T-cell epitope of gp43 and is protective against experimental infection in mice. Presently, we analyzed the used of DNA-based vaccine encoding P10, IL-12 and HSP60 in mice intratracheally infected with P. brasiliensis. Prophylactic protocol: BALB/c mice were immunized with pCDNA3 encoding P10, HSP60 or IL-12 prior to intratracheal infection with 3x105 yeast cells of isolate Pb18. Therapeutic protocol: BALB/c and B10. A mice were infected and after 30 days, they were immunized for 4 weeks, or 5 months for B10.A only, with pCDNA3 encoding P10 and/or IL-12. Antibody titers in sera, colony forming units (CFU) and cytokine production were measured. A significant reduction of CFU in the lungs of mice immunized with plasmid encoding P10/IL-12 was observed. The lung histopathology confirmed the results showing preserved areas and reduction of inflammation in vaccinated animals. The cytokine levels in lungs showed enhanced levels of IFN-g and IL-12 characterizing a Th1 response. Further treatment of B10.A mice up to 5 months with pP10 reduced the number of infective yeasts close to sterilization.

A indução de tolerância ao alotransplante, sem auxílio de drogas imunossupressoras é um dos maiores desafios da Imunologia. Considerando o potencial tolerogênico das células dendríticas e a atividade imunorreguladora da Hsp60, objetivamos determinar a capacidade das células dendríticas (DCs) na interação com a Hsp60, de induzir imunorregulação, in vitro, e tolerância ao aloenxerto de pele, no sistema murino. Para tal, geramos três tipos de DCs derivadas de células da medula óssea de camundongos Balb/c: DCs imaturas (iDCs e iDCs IL-10 tratadas com IL-10) e DCs maduras (mDCs). As DCs foram caracterizadas quanto à sua: (i) morfologia, (ii) imunofenótipo, (iii) estabilidade do fenótipo imaturo; (iv) produção espontânea de citocinas; (v) resposta linfocitária alogenéica. Os três tipos de DCs gerados, neste trabalho, (mDCs, iDCs e iDCs IL- 10) apresentaram diferenças imunofenotípicas e funcionais em relação à estimulação de uma resposta proliferativa alogenéica. As mDCs tiveram maior expressão de moléculas coestimuladoras e maior indução de proliferação de linfócitos T (LT) alogenéicos. As iDCs IL-10 apresentaram estabilidade do fenótipo imaturo, após desafio com LPS e mostraram baixa capacidade de induzir proliferação de LT alogenéicos. Não observamos um perfil diferencial em relação à produção espontânea de citocinas pelos três tipos de DCs, no tempo analisado. No entanto, TNF- foi a citocina mais freqüentemente detectada nos 3 tipos de DCs, principalmente nas mDCs, enquanto que a IL-6 foi produzida em maiores quantidades pelas mDCs e a IL-10 pelas iDCs IL-10. Após a caracterização das diferentes DCs, estas células foram tratadas com os fragmentos da Hsp60, por 24 horas. Avaliamos se esses fragmentos tiveram a capacidade de modificar nas DCs: (i) a expressão de moléculas coestimuladoras; (ii) a produção de citocinas; (iii) a capacidade de induzir e inibir proliferação e citocinas em coculturas autólogas; (iv) a capacidade de inibir proliferação e a produção de citocinas em resposta ao estímulo de CD3; (v) a capacidade de induzir tolerância ao transplante de pele em camundongos via injeção de DCs tratadas com fragmentos da Hsp60 ou com a injeção do anticorpo DEC205-N3. A interação dos fragmentos da Hsp60 com as diferentes DCs induziu modificação na expressão de moléculas coestimuladoras e na produção de citocinas. Alguns peptídeos se destacaram como predominantemente indutores de citocinas imunorreguladoras, (IL-10 e TGF-; peptídeos p277 e N7), e outros como predominantemente indutores de citocinas pró-inflamatórias (TNF-, IFN- e IL-12; peptídeos I8 e I2). Além disso, o peptídeo N7 foi o maior inibidor da expressão de moléculas coestimuladoras, enquanto a proteína C-Hsp60 ora aumentou ora inibiu essa expressão. O peptídeo N7 teve um efeito dominante na inibição da auto-reatividade de LT dirigida às DCs, tanto proliferativa como na produção de citocinas, principalmente inflamatórias. Alguns fragmentos da Hsp60 (C-Hsp60, p277 e principalmente o peptídeo N7) foram capazes de, em alguns experimentos, inibir a proliferação e a produção de citocinas inflamatórias das coculturas de LT com DCs estimuladas com o anticorpo CD3. Apesar da dupla atividade funcional da Hsp60 na interação com as DCs observada, in vitro, nesse trabalho, houve um predomínio de imunorregulação. Destacamos que o peptídeo N7 teve o perfil mais imunorregulador. Nossos dados sugerem o envolvimento de múltiplos mecanismos de ação para a atividade imunorreguladora da Hsp60, na interação com as DCs. Apesar dos nossos protocolos não terem induzido tolerância ao aloenxerto de pele em camundongos, observamos que os animais injetados com as iDCs IL-10 tratadas com p277 ou N7, tiveram uma maior sobrevida do enxerto (16 e 17 dias versus 14 dias). Assim, acreditamos que esses protocolos de indução de tolerância possam ser otimizados para o uso em modelos murinos, visando futuras aplicações na clínica em transplantes e doenças auto-imunes. / The induction of tolerance to allotransplant without the help of immunosupressive drugs is one of the major challenges in immunology. Considering the tolerogenic potential of dendritic cells and the immunoregulatory activity of Hsp60, our objective was to determine the capacity of dendritic cells (DCs) of inducing immunoregulation through the interaction with Hsp60, in vitro, and tolerance to the skin allograft, in the murine system. For this, we have generated three types of DCs derived from bone marrow of Balb/c mice: immature DCs (iDCs and IL-10 iDCs treated with IL-10) and mature DCs (mDCs). The DCs were characterized as to their: (i) morphology, (ii) immunophenotype, (iii) immature phenotype stability; (iv) spontaneous cytokine production; (v) induction of allogeneic LT proliferation. The three types of DCs generated in this work (mDCs, iDCs and IL-10 iDCs) have presented immunophenotypic and functional differences in relation to the stimulation of allogeneic proliferative response. The mDCs presented the highest expression of coestimulatory molecules and the strongest induction of allogeneic T lymphocyte proliferation. The IL-10 iDCs presented stability of the immature phenotype after LPS challenge and showed low capacity of inducting allogeneic TL proliferation. We did not observe a differential profile in relation to the spontaneous cytokine production by all three types of DCs in the period analyzed. However, TNF- was the most frequent cytokine detected in the three types of DCs, especially in the mDCs, while IL-6 was mostly produced by mDCs, and IL-10 by IL-10 iDCs. After the characterization of the different DCs, these cells were treated with the fragments of Hsp60 for 24 hours. We evaluated if these fragments had the capacity of modifying in the DCs: (i) the expression of coestimulatory molecules; (ii) the production of cytokines; (iii) the capacity of inducing and inhibiting proliferation and cytokine in autologous cocultures; (iv) the capacity of inhibiting proliferation and cytokine production in response to CD3 stimulation; (v) the capacity of inducing tolerance to skin allotransplantation in mice by the injection of DCs treated with fragments of Hsp60 or by the injection of the antibody DEC205-N3. The interaction of Hsp60 fragments with the different DCs induced a modification in the expression of coestimulatory molecules and in the production of cytokines. Some peptides stood out as predominately inductors of immunoregulatory cytokines (IL-10 and TGF-; peptides p277 and N7), and others as predominately inductors of pro-inflammatory cytokines (TNF-, IFN- and IL-12; peptides I8 and I2). In addition, the peptide N7 was the greatest inhibitor of the expression of coestimulatory molecules, while the protein CHsp60 at times increased, and at times decreased this expression. The peptide N7 presented a dominant effect in the inhibition of autoreactivity of TLs directed to the DCs, both in proliferative response and in the production of cytokines, especially inflammatory ones. Some fragments of Hsp60 (C-Hsp60, p277 and especially the peptide N7) were capable of inhibiting proliferation and production of inflammatory cytokines in cocultures of TLs with DCs stimulated with CD3 antibody. Despite the dual functional activity of Hsp60 in the interaction with DCs, in vitro, in this work we observed a predominance of immunoregulation. We highlight that the peptide N7 presented the most immunoregulatory profile. Our data suggest the involvement of multiple mechanisms of action for the immunoregulatory activity of Hsp60 in the interaction with DCs. Although our protocols have not induced tolerance to the skin allograft in mice, we have observed that the animals injected with the IL-10 iDCS treated either with p277 or N7 presented increased allograft survival (16 and 17 days versus 14 days). Therefore, we believe that these protocols for tolerance induction can be optimized for the use in murine models, aiming future applications in the clinic in transplants and auto-immune diseases

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Streptococcus equi is the etiological agent of strangles. Opportunistic agents from the same group are frequently isolated from horses with strangles and may induce mistake diagnostic. Among the subspecies of S. equi the phenotypic characteristics are almost undistinguishable; however the pathogenic potential is widely differentiated. The objective of this study was to determine the phenotypic and molecular characteristics of S. equi isolates obtained from samples of clinical cases of strangles by sequencing the hsp60 gene. By phenotypical assays 26 strains of Streptococcus sp. were identified, 18 were characterized as S. equi subsp. equi, five as S. equi subsp. zooepidemicus, two as S. dysgalactiae subsp., equisimilis, and one as Streptococcus sp.; However using molecular characterization, 21 isolates were identified as S. equi subsp. equi and five as S. equi subsp. zooepidemicus. The analysis of the hsp60 sequence is a good discriminatory tool and can be useful as a method of differentiation, principally for the characterization of atypical isolates / Streptococcus equi subesp. equi é o agente etiológico da adenite eqüina. Outros agentes pertencentes ao mesmo grupo, como S. equi subesp. zooepidemicus são freqüentemente isolados de animais com sinais de adenite, podendo originar diagnósticos equivocados. As diferenças bioquímicas são pequenas para as subespécies de S. equi, enquanto o potencial virulento é muito diferenciado, havendo, portanto, necessidade de uma correta diferenciação entre os isolados. O presente trabalho teve como objetivo realizar a comparação fenotípica e molecular de isolados de S. equi, obtidos de casos de adenite eqüina, pela análise de seqüências parciais do gene hsp60. De 26 amostras de Streptococcus sp. analisadas, 18 foram bioquimicamente identificadas como S. equi subesp. equi, cinco como S. equi subesp. zooepidemicus, dois isolados S. dysgalactiae subesp. equisimilis e para um isolado não foi possível determinar a espécie. Pela análise das seqüências, 21 isolados foram identificados como S. equi subesp. equi e cinco como S. equi subesp. zooepidemicus. Dentre os isolados utilizados, quatro apresentaram divergência entre os métodos utilizados. A análise de seqüências do gene hsp60 possui um bom poder discriminatório e pode ser um importante método auxiliar na diferenciação de isolados de Streptococcus equi, especialmente para isolados com padrão atípico de fermentação de açucares

A paracoccidioidomicose (PCM) é uma doença sistêmica de caráter granulomatoso, causada pelo fungo termodimórfico Paracoccidioides brasiliensis. A PCM é endêmica nas Américas do Sul e Central. Vacina de DNA é uma abordagem promissora e atual na imunoterapia. O peptídeo P10 contem um epítopo da gp43 reconhecido por linfócitos T-CD4+ e é protetor contra a PCM experimental. No presente trabalho analizamos o uso de vacinas de DNA usando vetores de expressão de P10, IL-12 e HSP60 em camundongos infectados intratraquealmente (i.t.) com P. brasiliensis. Esquema Profilático: camundongos BALB/c foram imunizados com pCDNA3 com sequências codificadoras de P10, HSP60 ou IL-12 e foram infectados i.t com 3x105 leveduras do isolado Pb18. Esquema Terapêutico: Camundongos BALB/c e B10.A foram infectados i.t. e após 30 dias foram submetidos à imunização por 4 semanas, ou 5 meses somente para B10.A, com pCDNA3 codificando P10 e/ou IL-12. Níveis de anticorpos, unidades formadoras de colônias (UFC) e produção de citocinas foram analizados. Foi observada redução significativa de UFC nos pulmões dos camundongos imunizados com vetor contendo P10/IL-12. A histopatologia dos pulmões mostrou áreas preservadas e redução de inflamação nestes animais. O nível de citocinas nos pulmões mostrou aumento de IFN-g e IL-12 caracterizando uma resposta Th1. Tratamento de animais B10. A com pP10 até 5 meses, reduziu o número de leveduras infectantes perto de esterilização. / Paracoccidiodomycosis (PCM) is a systemic granulomatous disease caused by the thermo-dimorphic fungus Paracoccidioides brasiliensis. It is widespread in South and Central America. Gene therapy is a promising approach to Ag-specific immunotherapy. Peptide 10 contains the T-cell epitope of gp43 and is protective against experimental infection in mice. Presently, we analyzed the used of DNA-based vaccine encoding P10, IL-12 and HSP60 in mice intratracheally infected with P. brasiliensis. Prophylactic protocol: BALB/c mice were immunized with pCDNA3 encoding P10, HSP60 or IL-12 prior to intratracheal infection with 3x105 yeast cells of isolate Pb18. Therapeutic protocol: BALB/c and B10. A mice were infected and after 30 days, they were immunized for 4 weeks, or 5 months for B10.A only, with pCDNA3 encoding P10 and/or IL-12. Antibody titers in sera, colony forming units (CFU) and cytokine production were measured. A significant reduction of CFU in the lungs of mice immunized with plasmid encoding P10/IL-12 was observed. The lung histopathology confirmed the results showing preserved areas and reduction of inflammation in vaccinated animals. The cytokine levels in lungs showed enhanced levels of IFN-g and IL-12 characterizing a Th1 response. Further treatment of B10.A mice up to 5 months with pP10 reduced the number of infective yeasts close to sterilization.

A indução de tolerância ao alotransplante, sem auxílio de drogas imunossupressoras é um dos maiores desafios da Imunologia. Considerando o potencial tolerogênico das células dendríticas e a atividade imunorreguladora da Hsp60, objetivamos determinar a capacidade das células dendríticas (DCs) na interação com a Hsp60, de induzir imunorregulação, in vitro, e tolerância ao aloenxerto de pele, no sistema murino. Para tal, geramos três tipos de DCs derivadas de células da medula óssea de camundongos Balb/c: DCs imaturas (iDCs e iDCs IL-10 tratadas com IL-10) e DCs maduras (mDCs). As DCs foram caracterizadas quanto à sua: (i) morfologia, (ii) imunofenótipo, (iii) estabilidade do fenótipo imaturo; (iv) produção espontânea de citocinas; (v) resposta linfocitária alogenéica. Os três tipos de DCs gerados, neste trabalho, (mDCs, iDCs e iDCs IL- 10) apresentaram diferenças imunofenotípicas e funcionais em relação à estimulação de uma resposta proliferativa alogenéica. As mDCs tiveram maior expressão de moléculas coestimuladoras e maior indução de proliferação de linfócitos T (LT) alogenéicos. As iDCs IL-10 apresentaram estabilidade do fenótipo imaturo, após desafio com LPS e mostraram baixa capacidade de induzir proliferação de LT alogenéicos. Não observamos um perfil diferencial em relação à produção espontânea de citocinas pelos três tipos de DCs, no tempo analisado. No entanto, TNF- foi a citocina mais freqüentemente detectada nos 3 tipos de DCs, principalmente nas mDCs, enquanto que a IL-6 foi produzida em maiores quantidades pelas mDCs e a IL-10 pelas iDCs IL-10. Após a caracterização das diferentes DCs, estas células foram tratadas com os fragmentos da Hsp60, por 24 horas. Avaliamos se esses fragmentos tiveram a capacidade de modificar nas DCs: (i) a expressão de moléculas coestimuladoras; (ii) a produção de citocinas; (iii) a capacidade de induzir e inibir proliferação e citocinas em coculturas autólogas; (iv) a capacidade de inibir proliferação e a produção de citocinas em resposta ao estímulo de CD3; (v) a capacidade de induzir tolerância ao transplante de pele em camundongos via injeção de DCs tratadas com fragmentos da Hsp60 ou com a injeção do anticorpo DEC205-N3. A interação dos fragmentos da Hsp60 com as diferentes DCs induziu modificação na expressão de moléculas coestimuladoras e na produção de citocinas. Alguns peptídeos se destacaram como predominantemente indutores de citocinas imunorreguladoras, (IL-10 e TGF-; peptídeos p277 e N7), e outros como predominantemente indutores de citocinas pró-inflamatórias (TNF-, IFN- e IL-12; peptídeos I8 e I2). Além disso, o peptídeo N7 foi o maior inibidor da expressão de moléculas coestimuladoras, enquanto a proteína C-Hsp60 ora aumentou ora inibiu essa expressão. O peptídeo N7 teve um efeito dominante na inibição da auto-reatividade de LT dirigida às DCs, tanto proliferativa como na produção de citocinas, principalmente inflamatórias. Alguns fragmentos da Hsp60 (C-Hsp60, p277 e principalmente o peptídeo N7) foram capazes de, em alguns experimentos, inibir a proliferação e a produção de citocinas inflamatórias das coculturas de LT com DCs estimuladas com o anticorpo CD3. Apesar da dupla atividade funcional da Hsp60 na interação com as DCs observada, in vitro, nesse trabalho, houve um predomínio de imunorregulação. Destacamos que o peptídeo N7 teve o perfil mais imunorregulador. Nossos dados sugerem o envolvimento de múltiplos mecanismos de ação para a atividade imunorreguladora da Hsp60, na interação com as DCs. Apesar dos nossos protocolos não terem induzido tolerância ao aloenxerto de pele em camundongos, observamos que os animais injetados com as iDCs IL-10 tratadas com p277 ou N7, tiveram uma maior sobrevida do enxerto (16 e 17 dias versus 14 dias). Assim, acreditamos que esses protocolos de indução de tolerância possam ser otimizados para o uso em modelos murinos, visando futuras aplicações na clínica em transplantes e doenças auto-imunes. / The induction of tolerance to allotransplant without the help of immunosupressive drugs is one of the major challenges in immunology. Considering the tolerogenic potential of dendritic cells and the immunoregulatory activity of Hsp60, our objective was to determine the capacity of dendritic cells (DCs) of inducing immunoregulation through the interaction with Hsp60, in vitro, and tolerance to the skin allograft, in the murine system. For this, we have generated three types of DCs derived from bone marrow of Balb/c mice: immature DCs (iDCs and IL-10 iDCs treated with IL-10) and mature DCs (mDCs). The DCs were characterized as to their: (i) morphology, (ii) immunophenotype, (iii) immature phenotype stability; (iv) spontaneous cytokine production; (v) induction of allogeneic LT proliferation. The three types of DCs generated in this work (mDCs, iDCs and IL-10 iDCs) have presented immunophenotypic and functional differences in relation to the stimulation of allogeneic proliferative response. The mDCs presented the highest expression of coestimulatory molecules and the strongest induction of allogeneic T lymphocyte proliferation. The IL-10 iDCs presented stability of the immature phenotype after LPS challenge and showed low capacity of inducting allogeneic TL proliferation. We did not observe a differential profile in relation to the spontaneous cytokine production by all three types of DCs in the period analyzed. However, TNF- was the most frequent cytokine detected in the three types of DCs, especially in the mDCs, while IL-6 was mostly produced by mDCs, and IL-10 by IL-10 iDCs. After the characterization of the different DCs, these cells were treated with the fragments of Hsp60 for 24 hours. We evaluated if these fragments had the capacity of modifying in the DCs: (i) the expression of coestimulatory molecules; (ii) the production of cytokines; (iii) the capacity of inducing and inhibiting proliferation and cytokine in autologous cocultures; (iv) the capacity of inhibiting proliferation and cytokine production in response to CD3 stimulation; (v) the capacity of inducing tolerance to skin allotransplantation in mice by the injection of DCs treated with fragments of Hsp60 or by the injection of the antibody DEC205-N3. The interaction of Hsp60 fragments with the different DCs induced a modification in the expression of coestimulatory molecules and in the production of cytokines. Some peptides stood out as predominately inductors of immunoregulatory cytokines (IL-10 and TGF-; peptides p277 and N7), and others as predominately inductors of pro-inflammatory cytokines (TNF-, IFN- and IL-12; peptides I8 and I2). In addition, the peptide N7 was the greatest inhibitor of the expression of coestimulatory molecules, while the protein CHsp60 at times increased, and at times decreased this expression. The peptide N7 presented a dominant effect in the inhibition of autoreactivity of TLs directed to the DCs, both in proliferative response and in the production of cytokines, especially inflammatory ones. Some fragments of Hsp60 (C-Hsp60, p277 and especially the peptide N7) were capable of inhibiting proliferation and production of inflammatory cytokines in cocultures of TLs with DCs stimulated with CD3 antibody. Despite the dual functional activity of Hsp60 in the interaction with DCs, in vitro, in this work we observed a predominance of immunoregulation. We highlight that the peptide N7 presented the most immunoregulatory profile. Our data suggest the involvement of multiple mechanisms of action for the immunoregulatory activity of Hsp60 in the interaction with DCs. Although our protocols have not induced tolerance to the skin allograft in mice, we have observed that the animals injected with the IL-10 iDCS treated either with p277 or N7 presented increased allograft survival (16 and 17 days versus 14 days). Therefore, we believe that these protocols for tolerance induction can be optimized for the use in murine models, aiming future applications in the clinic in transplants and auto-immune diseases

Submitted by Hiolanda Rêgo (hiolandarego@gmail.com) on 2015-03-27T13:56:13Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_ICS_ Ana Carla Montino Pimentel.pdf: 1002682 bytes, checksum: 89513f3043ac780e0e45470e88455c50 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-27T13:56:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação_ICS_ Ana Carla Montino Pimentel.pdf: 1002682 bytes, checksum: 89513f3043ac780e0e45470e88455c50 (MD5) / A periodontite crônica apresenta etiologia multifatorial, tendo como um dos principais agentes etiológicos Porphyromonas gingivalis, um microrganismo que possui uma ampla gama de fatores de virulência, com potencial antigênico, tais como a proteína HmuY. O objetivo deste estudo piloto foi avaliar os níveis da proteína de choque térmico (HSP) 60 autóloga em células mononucleares de sangue periférico (CMSP) de pacientes com periodontite crônica sob estímulo da proteína recombinante HmuY de Porphyromonas gingivalis. As células de 27 voluntários (16 sem periodontite (SP) e 11 com periodontite crônica (PC)) foram cultivadas sob estímulos de mitógeno Pokeweed e proteína rHmuY e sem estímulo por 48 horas. Após este período foi realizado o ensaio imunoenzimático ELISA no sobrenadante das culturas para avaliar os níveis de HSP60 em CMSP. Não foram observadas diferenças estatisticamente significantes entre os grupos PC e SP, submetidos aos diferentes estímulos ou não, embora as células de indivíduos SP cultivadas sem estímulo tenham apresentado níveis mais elevados que as células dos portadores de periodontite. No entanto, quando foram agrupadas as amostras de todos os participantes do estudo para avaliar as diferenças entre as três formas de cultivo, as células cultivadas em presença do mitógeno Pokeweed apresentaram níveis superiores de HSP60 quando comparadas aos níveis daquelas cultivadas em presença de rHmuY (p=0,03). Não foram observadas diferenças nos níveis de HSP60 entre as células cultivadas com o mitógeno Pokeweed e as células cultivadas sem estímulo, nem entre estas últimas e as células cultivadas com rHmuY. Os achados preliminares sugerem que o HmuY de Porphyromonas gingivalis não altera os níveis de HSP60 em CMSP humanas, porém é possível que a expressão de HSP60 na célula humana exerça um papel protetor contra a periodontite.

INTRODUÇÃO: As proteínas de choque térmico (HSPs) são proteínas presentes em todos os seres vivos. Elas possuem dupla atividade imunológica, induzindo tanto respostas proinflamatórias quanto imunorreguladoras. Em nosso grupo, estudamos os efeitos imunológicos dos peptídeos da HSP60 nos sistemas humano e murino. OBJETIVOS: Identificar peptídeos da HSP60 potencialmente imunorreguladores no sistema murino, visando a indução de tolerância no contexto do alotransplante. MÉTODOS: Analisamos a capacidade dos diferentes peptídeos de modificar, in vitro a expressão de genes predominantemente imunorreguladores (Foxp3, Gata-3, IDO, IL-4, IL-10, TGF?) ou inflamatórios (T-bet, IL-12p35, IL-12p40, IL-17) por PCR de tempo real, em esplenócitos murinos de animais naive. Consideramos as modificações induzidas pelos peptídeos como REGULA (?expressão de genes imunorreguladores ou ?expressão de genes inflamatórios) ou INFLAMA (?expressão de genes imunorreguladores ou ? expressão de genes inflamatórios). Selecionamos peptídeos que induziram predomínio de modificação da expressão gênica do tipo REGULA, mais promissores como imunorreguladores para ensaios in vivo de indução de tolerância ao aloenxerto de pele murino. RESULTADOS: Os peptídeos mais promissores foram N7, C4, N6, I8, N2 e N3. O peptídeo N7(n=9) induziu uma razão REGULA/INFLAMA=2,71 e induziu a redução da expressão gênica relativa de IL-17 e IL-12p40. O peptídeo C4 (n=6) induziu razão REGULA/INFLAMA=1,63 e induziu redução da expressão gênica relativa de IL-17 e IL-12p40. O peptídeo N6 (n=8) induziu uma razão REGULA/INFLAMA=1,60, induziu a redução da expressão gênica relativa de T-bet e IL-12p40 e aumentou a expressão de IL-10. O peptídeo I8 (n=5) induziu razão REGULA/INFLAMA=1,57 e induziu aumento da expressão gênica relativa de IL-17. O peptídeo N2 (n=8) induziu razão REGULA/INFLAMA=1,32 e induziu redução da expressão gênica relativa de IL-17 e aumento da expressão de IL-10, IL-4 e T-bet. O peptídeo N3 (n=7) induziu razão REGULA/INFLAMA=1,25 e não teve destaques na modificação gênica induzida. O peptídeo N7 foi testado em protocolos para indução de tolerância do alotransplante de pele murino. Não houve diferença estatística entre os diferentes grupos, a despeito do aumento de sobrevida do aloenxerto de 7 dias no protocolo em combinação com o anticorpo ?CD3 (p=0,38, n=5). DISCUSSÃO E CONCLUSÃO: O forte impacto imunorregulador de alguns peptídeos da HSP60 na expressão gênica de moléculas imunológicas indica que eles podem ser explorados em imunoterapias. Apesar da existência de variabilidade individual, o peptídeo N7 da HSP60 parece ser um promissor peptídeo imunorregulador. O discreto aumento da sobrevida do aloenxerto de pele induzida pelo peptídeo N7 sugere que a sua combinação com imunossupressores em outros protocolos de indução de tolerância, pode ser uma estratégia útil para aumentar a sobrevida do aloenxerto / INTRODUCTION: Heat shock proteins (HSPs) are proteins present in all living beings. They have dual immunologic functional activity inducing both proinflammatory and regulatory responses. In our group, we study the immunological effects of HSP60 peptides in human and mice. OBJECTIVES: To identify potentially immunoregulatory HSP60 peptides in mice, aiming at tolerance induction in the context of alotransplantation. METHOD: We analyzed the capacity of different HSP60 peptides to modify in vitro the expression of predominantly immunoregulatory genes (Foxp3, Gata-3, IDO, IL-4, IL-10, TGF?) or inflammatory (T-bet, IL-12p35, IL-12p40, IL-17) by Real Time PCR, in naive mice splenocytes. We considered gene modifications induced by the peptides as REG (?expression of immunoregulatory genes or ?expression of inflammatory genes) or INFLAMMA (?expression of immunoregulatory genes or ? expression of inflammatory genes). We selected some promising peptides that induced predominantly REG gene expression modifications as immunoregulatory peptides, to perform in vivo assays of tolerance induction to murine skin allograft. RESULTS: More promising peptides were N7, C4, N6, I8, N2 and N3. The N7 peptide (n=9) induced a REG/INFLAMMA ratio=2,71 and induced gene expression reduction of IL-17 and IL-12p40. The C4 peptide (n=6) induced a REG/INFLAMMA ratio =1,63 and induced gene expression reduction of IL-17 and IL-12p40. The N6 peptide (n=8) induced a REG/INFLAMMA ratio =1,60, induced gene expression reduction of T-bet and IL-12p40, and increased expression of IL-10. The I8 peptide (n=5) induced a REG/INFLAMMA ratio =1,57 and induced increased gene expression of IL-17. The N2 peptide (n=8) induced a REG/INFLAMMA ratio =1,32 and induced gene expression reduction of IL-17 and increase expression of IL-10, IL-4 and T-bet. The N3 peptide (n=7) induced a REG/INFLAMMA ratio =1,25 and induced no gene expression modification highlights. The N7 peptide was tested in tolerance mice allograft induction protocols. There was no statistical difference between different groups, despite the 7-day increase in allograft survival with the protocol in combination with the ?CD3 antibody (p=0,38, n=5). DISCUSSION AND CONCLUSION: The strong immunoregulatory impact of some HSP60 peptides in the gene expression of immune molecules indicate that they may be explored for immune therapy. Despite the existence of some interindividual variability, the N7 HSP60 peptide seems to be a promising imunorregulatory peptide. The slight increase in graft survival with the N7 peptide suggests that the combination of HSP60 peptides with other immunosupressors and different tolerance induction protocols may be a way to improve graft survival.