Kawasaki disease (KD) is the most common cause of paediatric acquired heart disease which may be attributed to the combined effects of infection, immunological response, and genetic susceptibility. Acute coronary artery lesions (CALs) develop in 20-48 % KD children. In addition, chronic CALs develop in approximately 20-30% of untreated KD children. Although KD children treated with IVIG, 2-6% still develop chronic CALs. According to recent epidemiological studies, Asian populations have a much higher incidence of KD. Taiwan has the third highest annual incidence in the world (69 per 100,000 children < 5 years of age between 2003 and 2006). Several studies have shown that KD patients spontaneously produce high levels of IL- 10. Plasma or serum IL-10 levels of KD children in acute phase were nearly 8-33 fold and 4-5 fold higher than those of healthy controls and those of the acute febrile children, respectively. The elevated IL-10 levels during the acute phase of KD not only decreased during subacute and convalescent phase, but also decreased immediately after IVIG administration, coincidently rapid improvement of inflammatory symptoms. The above studies show a correlation of high IL-10 levels with inflammatory features of KD, but do not answer the question of whether high levels of IL-10 may be simply a byproduct of acute KD, or whether it may play a role in the pathogenesis of KD. Therefore, a family-based linkage study of 134 case-parents trios, a case-control study of 247 KD children and 129 normal controls, and a matched case-control study of 76 KD cases with acute coronary artery lesions (CALs) and 76 KD controls without acute CALs were carried out to evaluate the association of genetic single nucleotide polymorphisms (SNP) in IL-10 promoter (-1082, -819, and -592) with the risk of KD and acute CALs. Based on the Transmission Disequilibrium test (TDT) results, significant undertransmission of haplotype ATA and overtransmission of haplotype (ACC+GCC) were found for KD (p = 0.023 and 0.011, respectively), even after 1,000 times permutation (p = 0.026 and 0.010, respectively). In addition, the TC and CC genotype of IL-10-819T>C were significantly associated with the decreased risk of acute CALs (AOR, 0.93; 95% CI, 0.47-1.81 and AOR, 0.07; 95% CI, 0.01-0.62, respectively), as compared to TT genotype. The carries of AC and CC genotype in IL-10-592A>C were with significantly decreased risk of acute CALs (AOR, 0.90; 95%CI, 0.46-1.75 and AOR, 0.17; 95%CI, 0.03-0.87, respectively), as compared to those with AA genotype. Furthermore, as compared with ATA/ATA diplotype, GCC+ACC/GCC+ACC diplotype of IL10 was associated with the decreased risk of acute CALs (AOR, 0.18; 95% CI, 0.04-0.72). In conclusion, the haplotype and diplotype of IL10-1082/-819/-592 were significant differences in the transmission in KD families and that the IL10-819 and -592 SNPs played important role for the sequelae of acute CALs.

Thesis (Ph. D.)--Cornell University, January, 2007. / Vita. Includes bibliographical references (leaves 204-240).

Diss. (sammanfattning) Göteborg : Göteborgs universitet, 2009. / Härtill 4 uppsatser.

Thesis (Ph. D.)--University of Missouri--Columbia, 2001. / "May 2001." Typescript. Vita. Includes bibliographical references (leaves 180-198). Also available on the Internet.

Zugl.: Berlin, Humboldt-Univ., Diss., 2009

Thesis (Ph. D.) in Biochemistry and Molecular Biology--University of Maine, 2001. / Includes vita. Includes bibliographical references (leaves 143-156).

Thesis (Ph. D.)--University of Florida, 2002. / Typescript. Vita. Includes bibliographical references (leaves 98-110).

published_or_final_version / Medicine / Master / Master of Research in Medicine

The autonomic nervous system serves to maintain a constant inner environment, a process termed homeostasis. Thus, in response to the homeostatic challenge posed by infectious agents, the autonomic nervous system answers to signals from the immune system and elicits adaptive physiological and behavioral reactions. These so called sickness responses include fever, anorexia, hyperalgesia, social avoidance, and the release of stress hormones. Neuropeptides, used in the communication between neurons, are because of their release properties and sustained actions likely mediators of homeostatic responses. The enkephalinergic system constitutes one of the largest neuropeptidergic systems in the brain, but its involvement in inflammatory conditions has been little studied. We first examined the immune-induced activation of the parabrachial nucleus (paper I), an enkephalinergic autonomic relay center in the brain stem. We found that intravenous injection of bacterial endotoxin, lipopolysaccharide (LPS), activated the external lateral parabrachial subnucleus, as measured in terms of Fos expression, but that the enkephalinergic cell population in this subnucleus was largely separated from the LPS-activated neurons. Because Fos may not always be a reliable activity marker, we next examined by in situ hybridization the immune-induced expression of newly transcribed preproenkephalin (ppENK) heteronuclear RNA (hnRNA), which gives a direct indication of the utilization of enkephalin in a particular neuron (paper II). We detected induced expression of ppENK hnRNA in several autonomic structures in the brain, including the paraventricular hypothalamic nucleus (PVH) but not the parabrachial nucleus, indicating increased enkephalinergic signaling activity in the positively labeled structures during inflammatory condition. We then examined the projections of the immune-induced ppENK transcribing PVH neurons by injecting rats intraperitoneally with the retrograde tracer substance Fluoro-Gold, hence labeling neurons with axonal projections outside the blood-brain barrier, followed by systemic injection of LPS (paper III). Dual-labeling histochemical and hybridization techniques showed that the vast majority of the ppENK hnRNA expressing cells were hypophysiotropic cells, hence being involved in neuroendocrine regulation. These findings suggest that centrally produced enkephalin is involved in the coordination of the sickness responses during systemic immune challenge, including the modulation of the release of stress hormones or other hypothalamic hormones during inflammatory conditions. We next turned to the role of prostaglandins in the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis response to inflammation. We injected mice deficient for the terminal prostaglandin (PG) E2 synthesizing enzyme mPGES-1 with LPS and studied their stress hormone release (paper IV). The genetically modified mice displayed attenuated plasma levels of adrenocorticotropic hormone (ACTH) and corticosterone during the later phases of the HPA-axis response compared with wild type mice, and this impairment did not depend on a changed activation pattern in the brain, but instead correlated to an early decrease in corticotropin-releasing hormone mRNA expression in the PVH, hence being the likely cause of the blunted ACTH and corticosterone responses at later time-points. Based on these findings we suggest that a neural, mPGES-1-independent pathway, and a humoral, mPGES-1-dependent pathway act in concert but in distinct temporal patterns to initiate and maintain the HPA-axis response during immune challenge. In addition to activating the central limb of the HPA-axis, inflammatory mediators have been suggested to act directly on the adrenal gland to induce the release of corticosterone, but little is known about the underlying mechanisms. We examined adrenal tissue isolated from rats injected with LPS or interleukin-1β (IL-1β) (paper V), and found that immune stimulation resulted in dynamic changes in the adrenal immune cell population, implying a rapid depletion of dendritic cells in the inner cortical layer and the recruitment of immature cells to the outer layers. These changes were accompanied by an induced production of IL-1β and IL-1 receptor type 1, as well as of cyclo-oxygenase-2 and mPGES-1 in these cells, implying local cytokine-mediated PGE2 production in the adrenals, which also displayed EP1 and EP3 receptors in the cortex and medulla. Additional mechanistic studies using an IL-1 receptor antagonist showed that IL-1β acts locally to affect its own synthesis, as well as that of cyclooxygenase-2. Taken together these data demonstrate a mechanism by which systemic inflammatory agents activate an intrinsically regulated local signaling circuit that may influence the adrenals’ response to immune stress and may help explain the dissociation between plasma levels of ACTH and corticosteroids during chronic immune perturbations.

Η πρωτεΐνη Tip60 (Tat-interactive protein, 60 kDa) είναι μέλος της οικογένειας πρωτεϊνών MYST και αρχικά προσδιορίστηκε ως αλληλεπιδρώσα πρωτεΐνη με την HIV-1 ΤΑΤ πρωτεΐνη. Πολλά από τα μέλη της οικογένειας MYST μεταξύ αυτών και η Tip60, δρουν ως ακετυλοτρανσφεράσες ιστονών, γεγονός που υποδηλώνει πιθανούς ρόλους στην αναδιαμόρφωση της χρωματίνης και στην γονιδιακή ρύθμιση. Στη παρούσα διπλωματική, στόχος ήταν η μελέτη του προφίλ έκφρασης της ακετυλοτρανσφεράσης Τip60 σε πληθυσμούς Τ βοηθητικών παρθενικών (CD3+CD4+CD45RA+) και Τ βοηθητικών μνημονικών (CD3+CD4+CD45RO+) λεμφοκυττάρων καθώς και η δράση της στην μεταγραφή του HIV-1 και της IL-2. Οι λόγοι που μας οδήγησαν στην μελέτη της Τip60 προκύπτουν από πρόσφατα αποτελέσματα του εργαστηρίου μας, που δείχνουν ότι υπάρχει μια πιθανή αλληλεπίδραση της Tip60 με τον παράγοντα Εts-2, ο οποίος συμμετέχει στη ρύθμιση της μεταγραφής τόσο του γονιδίου της IL-2 όσο και του HIV-1. Επιπλέον η IL-2 και ο HIV-1 παρουσιάζουν κοινή μεταγραφική ρύθμιση που ελέγχεται από την πρόσδεση μεταγραφικών παραγόντων σε κοινά cis στοιχεία. Επίσης, η Tip60 είναι μια Τat-αλληλεπιδρώσα πρωτεΐνη που κωδικοποιείται από το γονίδιο Tat του HIV-1. Τέλος το γεγονός ότι ο HIV-1 παραμένει σε λανθάνουσα κατάσταση στα εν ηρεμία Τ βοηθητικά λεμφοκύτταρα καθώς και ότι ο παράγοντας Εts-2, που πιθανόν αλληλεπιδρά με την Tip60, συμμετέχει στη καταστολή της έκφρασης του ιού, υποδηλώνει μια πιθανή συμμετοχή της Tip60 σε αυτή τη διαδικασία. Αρχικά ελέγξαμε την έκφραση της Tip60 σε υποπληθυσμούς μονοπύρηνων κυττάρων περιφερικού αίματος (PBMCs). Η υψηλότερη έκφραση παρατηρήθηκε στα Τ βοηθητικά λεμφοκύτταρα (CD4+). Για να εξακριβώσουμε το αν και πώς εκφράζεται στους υποπληθυσμούς των Τ λεμφοκυττάρων, απομονώσαμε Τ βοηθητικά μνημονικά λεμφοκύτταρα (CD3+CD4+CD45RO+) από ολικό αίμα ενηλίκων και Τ βοηθητικά παρθενικά λεμφοκύτταρα (CD3+CD4+CD45RA+) από αίμα νεογνών (ομφαλίου λώρου). Τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι σε συνθήκες μη ενεργοποίησης η Τip60 εκφράζεται περισσότερο στα μνημονικά Τh λεμφοκύτταρα σε σχέση με τα παρθενικά Τh λεμφοκύτταρα (στα οποία η έκφραση του παράγοντα παραμένει ουσιαστικά αμετάβλητη). Μετά από την ενεργοποίηση των κυττάρων με PMA/IONO (P/I) η έκφραση της Tip60 αυξάνεται σημαντικά στα μνημονικά Th λεμφοκύτταρα ενώ στα παρθενικά Th παραμένει ουσιαστικά αμετάβλητη. Για να εντοπίσουμε μια λευχαιμική κυτταρική σειρά κατάλληλη για να χρησιμοποιηθεί για πειράματα διαμολύνσεων και ανοσοφθορισμού, ελέγξαμε την έκφραση της Tip60 σε εννέα λευχαιμικές κυτταρικές σειρές και είδαμε ότι η Τ λεμφοκυτταρική λευχαιμική σειρά Jurkat παρουσίαζε την υψηλότερη έκφραση της Τip60. Η κυτταρική σειρά Jurkat παρουσιάζει επίσης παρόμοιο μοτίβο έκφρασης σε επίπεδο mRNA με τα Τ βοηθητικά παρθενικά λεμφοκύτταρα. Την έκφραση της Tip60 την ελέγξαμε και σε πρωτεϊνικό επίπεδο με τη μέθοδο Western blot σε ολικά πρωτεϊνικά εκχυλίσματα που απομονώσαμε από κύτταρα Jurkat. Για να ελέγξουμε τον εντοπισμό της Τip60 στα Jurkat, προχωρήσαμε σε πειράματα ανοσοφθορισμού. Τα αποτελέσματα έδειξαν, ότι σε συνθήκες μη ενεργοποίησης (CM) και ύστερα από ενεργοποίηση των κυττάρων (P/I) η Τip60 εντοπίζεται στον πυρήνα των κυττάρων Jurkat. Επίσης η ποσότητα της πρωτεΐνης Τip60 δεν αλλάζει ύστερα από την ενεργοποίηση των κυττάρων με μιτογόνα, αποτέλεσμα που συμφωνεί με τα πειράματα Western blot. Προκειμένου να ελέγξουμε τη δράση της Τip60 στη μεταγραφική δραστηριότητα του HIV-1 και της IL-2 προχωρήσαμε σε πειράματα διαμόλυνσης Jurkat κυττάρων. Αρχικά διαμολύναμε τα κύτταρα με αυξανόμενες ποσότητες πλασμιδίου υπερέκφρασης της Τip60 (pCMX-tip60) και ελέγξαμε την έκφραση της IL-2 σε μεταγραφικό επίπεδο. Παρατηρήθηκε ότι αυξανομένης της ποσότητας του pCMX-tip60, αυξανόταν και η έκφραση του IL-2 mRNA. Μέσω πειραμάτων CAT-assays σε κύτταρα Jurkat, τα οποία συνδιαμολύναμε με αυξανόμενες ποσότητες πλασμιδίου pCMX-tip60 και πλασμιδίου αναφοράς CAT, που βρίσκεται κάτω από τον έλεγχο του HIV-1-LTR, διαπιστώσαμε ότι η υπερέκφραση της Τip60 αυξάνει και τη μεταγραφική ενεργότητα του υποκινητή του HIV-1. Προκειμένου να διαπιστώσουμε εάν η Tip60 δρα απευθείας στον υποκινητή του HIV-1 και της IL-2 μέσω της πρόσδεσής της σε αυτόν είτε άμεσα, είτε έμμεσα μέσω συμπλόκου με άλλες πρωτεΐνες, προχωρήσαμε σε πειράματα ανοσοκρατακρήμνισης χρωματίνης (ChIP assays) του υποκινητή της IL-2. Παράλληλα επειδή δεν υπάρχει γνωστή θέση πρόσδεσης της Tip60 απευθείας στην LTR αλληλουχία του HIV-1 και στον υποκινητή της IL-2 αναζητήσαμε την πρωτεΐνη με την οποία θα μπορούσε να αλληλεπιδρά προκειμένου να προσδεθεί στα παραπάνω. Με πειράματα συνανοσοκατακρήμνισης διαπιστώσαμε ότι υπάρχει αλληλεπίδραση ανάμεσα στην Tip60 και στον παράγοντα Ets-2, ο οποίος προσδένεται άμεσα στην LTR αλληλουχία του HIV-1 και στον υποκινητή της IL-2 και έτσι επαληθεύσαμε τις αρχικές υποθέσεις για την αλληλεπίδραση τους. Τα πειράματα που πραγματοποιήσαμε μας οδήγησαν στα παρακάτω συμπεράσματα: Υπάρχει διαφορική έκφραση της Tip60 ανάμεσα στα Τ βοηθητικά παρθενικά και μνημονικά λεμφοκύτταρα, αφού σε συνθήκες μη ενεργοποίησης (CM) η έκφραση της Tip60 είναι μεγαλύτερη στα μνημονικά σε σχέση με τα παρθενικά Τh λεμφοκύτταρα. Η ενεργοποίηση των κυττάρων με μιτογόνα προκαλεί επαγωγή της έκφρασης της Tip60 στα μνημονικά Τh λεμφοκύτταρα, ενώ στα παρθενικά δεν προκαλεί καμία ουσιαστική αλλαγή. Η πρωτεΐνη Tip60 δρα σαν συνενεργοποιητής της μεταγραφής του ιού HIV-1 και της IL-2 μιας και προκαλεί επαγωγή στην μεταγραφική τους δραστηριότητα. Η πρωτεΐνη Tip60 αλληλεπιδρά in vivo με τον παράγοντα Εts-2 και παρουσιάζει το ίδιο πρότυπο πρόσδεσης με αυτόν, στον υποκινητή της IL-2 στην κυτταρική σειρά Jurkat. / Tip60 (Tat-interactive protein, 60 kDa) is a member of the MYST protein family and was initially identified as an interacting protein with the HIV-1 TAT protein. Several members of MYST family, Tip60 among them, act as histone acetyltransferases, suggesting their possible roles in chromatin remodeling and gene regulation. We chose to study Tip60 because it is a Tat-interactive protein and Tat is encoded by the Tat gene of HIV-1. Recent results from our laboratory suggest that there is a possible interaction between Tip60 and Εts-2 proteins, which is involved in the regulation of the transcription of both IL-2 and HIV-1. In addition, the transcription of IL-2 and HIV-1 is regulated by common transcription factors that act through binding to common cis-trans elements. We also know that the HIV-1 virus is transcriptionally active in activated CD4 T cells, and inactive in naïve CD4 T cells and that HIV-1 expression is blocked in naive Th cells by the transcriptional factor Ets-2. So the possible interaction between Tip60 and Εts-2 protein led us to study the Tip60 protein. The main purpose of this study was to determine the expression profile of Tip60 acetyltransferase in naive T helper (CD3+CD4+CD45RA+) and memory T helper (CD3+CD4+CD45RO+) lymphocytes and its effect on the transcription of HIV-1 and IL-2 (due to their common transcriptional regulation in T helper cells). The expression of Tip60 mRNA was measured in subpopulations of peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) and the highest levels were observed in Th lymphocytes. We therefore isolated from human peripheral blood and cord blood, CD3+CD4+CD45RO+ and CD3+CD4+CD45RA+ Th lymphocytes and we examined the expression of Tip60 at the transcriptional level by RT-PCR. The results showed that Tip60 mRNA expression levels were higher in CD3+CD4+CD45RO+ compared to CD3+CD4+CD45RA+ Th cells. Following cell activation with PMA/IONO (P/I), the transcriptional expression of Tip60 was increased in memory Th cells, whereas it remained unchanged in naive Th cells. To identify a suitable cell line for transfection and immunofluorescence experiments, we measured Tip60 expression in nine cell lines and we observed that the T lymphocytic leukemia Jurkat presented the highest expression of Tip60 mRNA. Jurkat cells also presented a similar pattern of Tip60 mRNA expression levels with naïve Th lymphocytes. In addition to determine the localization of Tip60 into the cells, we proceeded in immunofluorescence experiments. As a result, we observed that when cells were cultured in CM media +/- P/I, Tip60 was identified in the nucleus of Jurkat cells. The amount of Tip60 protein remained unchanged after cell activation (which was also determined by Western blot experiments). To study the effect of Tip60 in transcription of HIV-1 and IL-2 we transfected Jurkat cells with increasing amounts of a Tip60 overexpressing vector (pCMX-tip60) and measured the expression of IL-2 and HIV-1 at the transcriptional level. Overexpression of Tip60, induced the transcription of IL-2 and also increased the transcriptional activity of HIV-1. Co-transfection experiments in Jurkat cells with increasing amounts of PCMX-tip60, led to a gradual increase of HIV1-LTR-CAT Finally, we studied if Tip60 acts directly on the promoter of HIV-1 and IL-2 exercising its effect directly or through complexing with other proteins. According to the literature there is no Tip60 binding site in the promoter of HIV-1 and IL-2, so we searched for a protein that could interact with Tip60. We performed co-immunoprecipitation experiments that showed that there was an interaction between Tip60 and Ets-2, a factor that binds directly both on the LTR of HIV-1 and the IL-2 promoter. In this work we suggest that Tip60 is expressed differentially in naïve and memory helper T cells and participates in the transcriptional activation of both HIV-1 LTR and IL-2. Also Tip60 protein interacts in vivo with Ets-2 protein and Tip60 binding activity is similar with Ets-2 binding activity to the ARRE-2 element of the IL-2 promoter in Jurkat cell line.