Cerebral ischaemia is a leading cause of disability and death world-wide. The only effective treatments are thrombolytic therapy (plasminogen activator; tPA) and hypothermia (33?C). However, tPA has limited clinical application due to its short therapeutic time window and its specific application in thrombo-embolic stroke. Moderate hypothermia (33?C) is only being used following cardiac arrest in comatose survivors. Hence more treatments are urgently required. The first step in developing new treatments is the identification and characterisation of a potential therapeutic target. Since brain damage following cerebral ischaemia is associated with disturbances in intracellular calcium homeostasis, the sodium-calcium exchanger (NCX) is a potential therapeutic target due to its ability to regulate intracellular calcium. Currently, however there is uncertainty as to whether the plasma membrane NCX has a neuroprotective or neurodamaging role following cerebral ischemia. To address this issue I compared hippocampal neuronal injury in NCX3 knockout mice (Ncx3-/-) and wild-type mice (Ncx3+/+) following global cerebral ischaemia. In order to perform this study I first established a bilateral common carotid occlusion (BCCAO) model of global ischaemia in wild-type C57/BlHsnD mice using controlled ventilation. After trials of several ischaemic time points, 17 minutes was established as the optimum duration of ischaemia to produce selective hippocampal CA1 neuronal loss in the wild-type mice. I then subjected NCX3 knockout and wild-type mice to 17 minutes of ischaemia. Following the 17 minute period of ischaemia, wild-type mice exhibited 80% CA1 neuronal loss and 40% CA2 neuronal loss. In contrast, NCX3 knockout mice displayed > 95% CA1 neuronal loss and 95% CA2 neuronal loss. Following experiments using a 17 minute duration of global ischaemia, a 15 minute duration of ischaemia was also evaluated. Wild-type mice exposed to a 15 minute period of ischaemia, did not exhibit any significant hippocampal neuronal loss. In contrast, NCX3 knockout mice displayed 45% CA1 neuronal loss and 25% CA2 neuronal loss. The results clearly demonstrate that mice deficient for the NCX3 protein are more susceptible to global cerebral ischaemia than wild-type mice. My findings showing a neuroprotective role for NCX3 following ischaemia, suggest that the exchanger has a positive role in maintaining neuronal intracellular calcium homeostasis. When this function is disrupted, neurons are more susceptible to calcium deregulation, with resultant cell death via calcium mediated pathways. Therefore, improving NCX activity following cerebral ischaemia may provide a therapeutic strategy to reduce neuronal death.

<p>IgG, IgM and IgE in complex with antigen have the capacity to regulate specific immune responses. In this investigation, the role of Fc receptors for IgG (FcγRI, FcγRII and FcγRIII) and complement receptors 1 and 2 (CR1/2) for antibody-mediated enhancement of antibody responses are investigated.</p><p>IgM is known to efficiently activate complement and thereby enhance specific antibody responses but it is not known if this involves binding to CR1/2. Using CR1/2 deficient mice, immunized with sheep erythrocytes alone or together with specific IgM, we present evidence that IgM-mediated enhancement is completely dependent on CR1/2 expression, whereas IgG or IgE in complex with bovine serum albumin (BSA) induce strong antibody responses in CR1/2-deficient mice. Enhancement by IgE is mediated via the low affinity receptor for IgE (FcεRII, CD23). However, the receptors which are involved in IgG-mediated enhancement are not known. We find that γ-chain-deficient mice (lacking FcγRI and FcγRIII) have impaired antibody responses to IgG/BSA complexes. In contrast, FcγRIII deficient mice have normal responses, suggesting that FcγRI mediates the effect. Furthermore, IgG/BSA complexes induce up to 189-fold stronger antibody responses in FcγRIIB-deficient mice than in wild-type mice. The threshold dose of IgG/BSA required was lower, the response was sustained for longer and initiated earlier in FcγRIIB-deficient than in wild-type animals. The findings suggest that FcγRIIB acts as a "safety-valve" preventing excessive antibody production during an immune response. We show for the first time that IgG3/BSA complexes can mediate enhancement of specific antibody responses. Their effect does not involve known Fcγ receptors.</p>

IgG, IgM and IgE in complex with antigen have the capacity to regulate specific immune responses. In this investigation, the role of Fc receptors for IgG (FcγRI, FcγRII and FcγRIII) and complement receptors 1 and 2 (CR1/2) for antibody-mediated enhancement of antibody responses are investigated. IgM is known to efficiently activate complement and thereby enhance specific antibody responses but it is not known if this involves binding to CR1/2. Using CR1/2 deficient mice, immunized with sheep erythrocytes alone or together with specific IgM, we present evidence that IgM-mediated enhancement is completely dependent on CR1/2 expression, whereas IgG or IgE in complex with bovine serum albumin (BSA) induce strong antibody responses in CR1/2-deficient mice. Enhancement by IgE is mediated via the low affinity receptor for IgE (FcεRII, CD23). However, the receptors which are involved in IgG-mediated enhancement are not known. We find that γ-chain-deficient mice (lacking FcγRI and FcγRIII) have impaired antibody responses to IgG/BSA complexes. In contrast, FcγRIII deficient mice have normal responses, suggesting that FcγRI mediates the effect. Furthermore, IgG/BSA complexes induce up to 189-fold stronger antibody responses in FcγRIIB-deficient mice than in wild-type mice. The threshold dose of IgG/BSA required was lower, the response was sustained for longer and initiated earlier in FcγRIIB-deficient than in wild-type animals. The findings suggest that FcγRIIB acts as a "safety-valve" preventing excessive antibody production during an immune response. We show for the first time that IgG3/BSA complexes can mediate enhancement of specific antibody responses. Their effect does not involve known Fcγ receptors.

Dissertation (Ph.D.)--University of South Florida, 2008. / Includes vita. Includes bibliographical references (leaves 102-128).

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L’athérosclérose est caractérisée par l’accumulation de lipoprotéines de basse densité (LDL) liées aux protéoglycanes de la paroi artérielle. Des anticorps chimériques (ch) qui se lient aux glycosaminoglycanes (GAG) ont été générés. L'hypothèse est que la vaccination avec le chP3R99, un anticorps chimérique mutant de l'hybridome P3, pouvait interférer avec la rétention des LDL par l’induction d’une cascade d’anticorps anti-idiotypiques dirigés contre les GAG. Des souris mâles déficientes en apolipoprotéine E ont été soumises à une diète hypercholestérolémique et ont reçu 5 injections sous-cutanées de 50 μg de vaccin chP3R99 ou de vaccin chP3S98 (un mutant de faible réactivité). Les injections ont été effectuées à chaque semaine ou aux 2 semaines. Au moment du sacrifice, l'aorte perfusée avec du PBS a été excisée et analysée après coloration au Oil Red-O. Les résultats ont été exprimés en pourcentage de lésions sur la superficie totale de l'aorte. La réactivité contre le chP3R99, chP3S98, l’héparine, le sulfate de dermatane et de chondroïtine des sérums de souris immunisées a été mesurée par ELISA. De plus, la liaison de l'anticorps chP3R99 aux GAG dans la lésion d'athérosclérose a été observée par un appareil de visualisation in vivo.Nos résultats montrent que l’immunogénicité des anticorps chP3R99 est supérieure à celle des anticorps chP3S98 et que le sérum des souris immunisées avec le chP3R99 présente des anticorps anti-idiotypiques dirigés contre les GAG. Cet effet est associé à une réduction de 42 % (p < 0.01) du pourcentage de lésions athérosclérotiques chez les souris vaccinées. L'utilisation d’une immunisation active avec l’anticorps chP3R99 pourrait constituer une approche thérapeutique pour le traitement de l'athérosclérose. / Atherosclerosis is characterized by the accumulation of low density lipoprotein (LDL) associated with the proteoglycans of the arterial wall. Chimeric (ch) antibodies that react against glycosaminoglycans (GAG) were generated. We tested the hypothesis that vaccination with chP3R99, a mutant chimeric antibody of the P3 hybridoma, could interfere with the retention of LDL by inducing a cascade of anti-idiotypic antibodies directed against the GAG.Male mice deficient in apolipoprotein E fed with a hypercholesterolemic diet were given five subcutaneous injections of 50 μg of chP3R99 or chP3S98 (a mutant with low reactivity) vaccine. The injections were performed every week or every two weeks. After sacrifice, the aorta was perfused with PBS, excised and analyzed after staining with Oil Red-O. The results were expressed as a percentage of lesions areas on the total area of the aorta. The reactivity of the sera obtained was tested against the chP3R99, chP3S98, heparin, dermatan and chondroïtin sulfate from obtained immunized mice by ELISA. The anti-idiotypic response was measured by blocking the anti-isotypic reactivity by a nonspecific IgG, hR3. In addition, the antibody chP3R99 binding to GAG in the atherosclerotic lesion was shown by an in vivo molecular imaging device. Our results show that the immunogenicity of the antibodies chP3R99 is higher than chP3S98 and that sera from mice immunized with chP3R99 present anti-idiotypic antibodies directed against the GAG. This effect is associated with a 42 % reduction (p <0.01) of atherosclerotic lesions in vaccinated mice. The use of active immunization with antibodies chP3R99 may constitute a new therapeutic approach for the treatment of atherosclerosis.

Le testicule assure la production des spermatozoïdes et la sécrétion de la testostérone. Chaque fonction est assumée par un compartiment cellulaire distinct: l’épithélium séminifère et le tissu interstitiel. Le cholestérol, présent dans les deux compartiments, est un composé indispensable aux membranes cellulaires et un précurseur essentiel de la testostérone. Dans le compartiment interstitiel, environ 40 % du cholestérol utilisé pour la production hormonale est importé du sang à partir des lipoprotéines HDL et/ou LDL. Dans l’épithélium séminifère, la cellule de Sertoli assure le contrôle et le maintien de la spermatogenèse. Elle a la capacité de synthétiser du cholestérol à partir de l’acétate in vitro, néanmoins, il n’y a pas d’évidence qu’elle le fait in vivo. De plus il existe, au niveau des tubules séminifères, une barrière hémato-testiculaire qui empêche le libre passage de plusieurs composés sanguins, y compris le cholestérol. Nous avons testé l’hypothèse qu’il existe des moyens d’importation du cholestérol sanguin, mais aussi l’exportation du cholestérol intra-tissulaire, qui contourneraient cette barrière et qui contribueraient au maintien du taux intratubulaire du cholestérol compatible avec le bon déroulement de la spermatogenèse. Nous avons comparé les taux de variation de l’expression de l’ARNm et de la protéine des transporteurs sélectifs de cholestérol SR-BI, SR-BII, CD36 et ABCA1 aux taux de variation du cholestérol libre et estérifié au cours de la spermatogenèse chez les souris normales durant le développement postnatal. Afin de mieux apprécier le niveau d’implication de chacun de ces récepteurs, nous avons examiné comment la suppression du gène d’une enzyme comme la lypase hormono-sensible (HSL) ou de celui d’un transporteur de cholestérol comme SR-BI, CD36 ou NPC1 était compensée et comment cette suppression affectait le taux de cholestérol libre et estérifié dans chacun des deux compartiments cellulaires du testicule. Nous avons dans un premier temps mis au point une nouvelle technique d’isolation des testicules en fraction enrichie en tissu interstitiel (ITf) et en tubules séminifères (STf) qui a l’avantage de mieux préserver l’intégrité des formes phosphorylées et glycosylées des protéines comparée aux techniques préexistantes. Les résultats de nos analyses ont montré que l’expression de SR-BI et CD36 étaient maximales dans les ITf au moment où les souris ont complété leur maturité sexuelle et où le niveau de synthèse de la testostérone était maximal. Dans les tubules séminifères, l’expression maximale de SR-BI et le taux le plus élevé de cholestérol estérifié étaient mesurés de façon concomitante à 35 jours après la naissance, au moment où la première vague de l’activité spermatogénétique était complétée. L’expression de l’ABCA1 était maximale au moment où le taux de cholestérol était élevé et minimale au moment où le taux de cholestérol était le plus bas, alors que le niveau d’expression de CD36 était maximal chez l’adulte au moment où le taux de spermiation était le plus élevé. L’expression de SR-BII variait peu dans les deux compartiments cellulaires durant le développement. La suppression génétique de la HSL et de NPC1, qui cause une infertilité chez les souris mâles, était accompagnée d’une accumulation de cholestérol libre et estérifié dans les tubules séminifères. Par contre, la suppression génétique de SR-BI et CD36, qui ne causent pas d’infertilité chez les souris mâles était sans impact significatif sur le taux de cholestérol intratubulaire. Nous avons montré que l’invalidation génétique d’un transporteur sélectif ou d’une enzyme du métabolisme du cholestérol était accompagnée d’un ensemble de mécanismes de compensation visant à maintenir le taux de cholestérol libre aux niveaux semblables à ceux mesurés dans les fractions tissulaires de souris normales. Ensemble, nos résultats ont montré que l’expression des transporteurs sélectifs de cholestérol SR-BI, SR-BII, CD36 et ABCA1 variait en fonction de la spermatogenèse et du taux intratesticulaire du cholestérol suggérant leur contribution au maintien de l’homéostasie du cholestérol intratesticulaire. / The testis is made up of loops of convoluted seminiferous tubules surrounded by interstitial tissue composed of loose connective tissue containing Leydig cells that secrete testosterone into the bloodstream. The seminiferous tubules are lined with a stratified epithelium containing germ cells at various stages of development and the supporting Sertoli cells. Cholesterol is present in both compartments and is crucial for the development of germ cells, the fertility of spermatozoa as well as for testosterone production. In the interstitial compartment, approximately 40 % of the cholesterol used for the hormonal production is imported from blood lipoproteins HDL and LDL. In the seminiferous epithelium, Sertoli cells plays key role in the development and maintenance of spermatogenesis. Sertoli cells have the capacity to synthesize cholesterol from acetate in vitro, however, there is no evidence that they do so in vivo. In addition, there is a blood-testis barrier within the seminiferous tubules that prevents the free passage of several blood compounds including cholesterol. We tested the hypothesis that there are ways of blood cholesterol uptake, but also the intratubular cholesterol efflux that by-pass this barrier and contribute to the cholesterol homeostasis within the tubules. We compared expression patterns of the mRNA and proteins for selective cholesterol transporters SR-BI, SR-BII, CD36 and ABCA1 with those of free and esterified cholesterol during the spermatogenesis in normal mice during the postnatal development. To better appreciate the level of involvement of each receptor, we examined the effect of the deletion of the genes for an enzyme (HSL) or for cholesterol transporters (SR-BI, CD36 or NPC1) on the rate of free and esterified cholesterol in both compartments of the testis. At first, we worked out a new technique to separate the testes into interstitial tissue- (ITf) and seminiferous tubule-enriched fractions (STf) that has the advantage of allowing a more faithful detection of the phosphorylated and glycosylated forms of the proteins compared to existing techniques. Our results showed that the expression of SR-BI and CD36 was maximum in the ITf when mice completed their sexual maturity and reached the peak level of testosterone synthesis. In the seminiferous tubule-enriched fractions, the maximum level of SR-BI expression coincided with the highest level of esterified cholesterol during the development at 35 days, as the first wave of the spermatogenetic activity was completed. ABCA1 reached the highest expression level when cholesterol was high and reached the lowest when cholesterol was at its minimum, while the level of CD36 expression was maximal in the adult tubules as the rate of spermiation was the highest. The knockout of the HSL and NPC1, which renders the male mice infertile, was accompanied by the accumulation of free and esterified cholesterol in the seminiferous tubules. On the other hand, the knockout of SR-BI and CD36, linkes to infertility, did not affect the rate of intratubular cholesterol. Here we showed that genetic withdrawal of a cholesterol transporter or of an enzyme involved in cholesterol metabolism was compensated by other transporters or enzymes in order to maintain the level of free cholesterol similar to those measured in the tissue-enriched fractions of wild-type mice. Together, our results showed that the expression of the selective cholesterol transporters SR-BI, SR-BII, CD36 and ABCA1 varied according to the spermatogenesis and intratesticular cholesterol rate, thus suggesting their contribution to the preservation of the intratesticular cholesterol homeostasis.

L’insuffisance rénale chronique (IRC) est associée à une diminution de la clairance métabolique des médicaments résultant en partie de l’inhibition des cytochromes P450 (CYP450) et des enzymes de phase II, notamment la N-acétyltransférase 2 (NAT2), tel que démontré chez le rat. Nous avons précédemment démontré le rôle de l'hormone parathyroïdienne (PTH) dans la diminution des CYP450 hépatiques chez le rat souffrant d’IRC. Toutefois, l’étude des mécanismes sous-jacents pouvant être facilitée par l’utilisation de souris transgéniques, l’objectif de cette étude consiste à confirmer ces résultats dans un modèle murin. D’abord, afin de valider ce modèle expérimental, une IRC a été induite par néphrectomie subtotale 3/4 chez des souris C57BL/6, puis l’expression protéique et génique des CYP450 et de la Nat2 hépatiques a été étudiée. Les résultats indiquent que l’IRC induit effectivement une diminution d’expression de ces enzymes dans un modèle murin. Ensuite, des souris mutantes pour le gène codant la PTH (PTH-/-) et les souris correspondantes de type sauvage (PTH+/+) ont été néphrectomisées, puis l’expression protéique et génique des CYP450 hépatiques a été analysée. Si la PTH est responsable de la diminution du CYP450 en situation d’IRC, les souris PTH-/- atteintes d’IRC ne devraient présenter aucune baisse d’expression. Les résultats obtenus pour les souris PTH-/- ne peuvent être interprétés, puisque chez les souris PTH+/+ atteintes d'IRC, le CYP450 hépatique est inchangé par rapport aux souris PTH+/+ témoins. Des expériences supplémentaires seront requises afin de déterminer si la régulation à la baisse du CYP450 précédemment observée est contrecarrée par l’absence de PTH. / Chronic renal failure (CRF) is associated with a decrease in the metabolic clearance of drugs, which is partly due to a reduced expression of cytochrome P450 (CYP450) and phase II enzymes, namely N-acetyltransferase 2 (NAT2). This phenomenon has been shown in the rat. We have previously demonstrated the role of parathyroid hormone (PTH) in CYP450 down-regulation in rats with CRF. However, the study of mechanisms underlying the down-regulation of CYP450 by PTH should be confirmed with the use of knockout mice. The aim of this study was, therefore, to confirm these results in a murine model. Firstly, to validate this experimental model, CRF was produced in C57BL/6 mice using the 3/4 subtotal nephrectomy. Protein and mRNA levels of hepatic CYP450 and Nat2 were then analyzed. The results showed that CRF down-regulates these enzymes, as previously observed in the rat. Finally, PTH-null mice (PTH-/-) and their corresponding wild type (PTH+/+) were nephrectomized in order to analyze protein and mRNA expression of hepatic CYP450. If PTH is responsible for the decrease of CYP450 in the presence of CRF, then PTH-/- mice with CRF should not show any reduction in CYP450 expression compared to controls. The results concerning the PTH-/- mice could not be interpreted because PTH+/+ mice with CRF did not show any significant difference of CYP450 expression when compared to PTH+/+ controls. Thus, additional experiments must be conducted in order to determine the role of PTH in CYP450 down-regulation in CRF mice.

Le cartilage est un tissu conjonctif composé d’une seule sorte de cellule nommée chondrocytes. Ce tissu offre une fondation pour la formation des os. Les os longs se développent par l'ossification endochondral. Ce processus implique la coordination entre la prolifération, la différenciation et l'apoptose des chondrocytes, et résulte au remplacement du cartilage par l'os. Des anomalies au niveau du squelette et des défauts liés à l’âge tels que l’arthrose (OA) apparaissent lorsqu’il y a une perturbation dans l’équilibre du processus de développement. À ce jour, les mécanismes exacts contrôlant la fonction et le comportement des chondrocytes pendant la croissance et le développement du cartilage sont inconnus. Le récepteur activateur de la prolifération des peroxysomes (PPAR) gamma est un facteur de transcription impliqué dans l'homéostasie des lipides. Plus récemment, son implication a aussi été suggérée dans l'homéostasie osseuse. Cependant, le rôle de PPARγ in vivo dans la croissance et le développement du cartilage est inconnu. Donc, pour la première fois, cette étude examine le rôle spécifique de PPARγ in vivo dans la croissance et le développement du cartilage. Les souris utilisées pour l’étude avaient une délétion conditionnelle au cartilage du gène PPARγ. Ces dernières ont été générées en employant le système LoxP/Cre. Les analyses des souris ayant une délétion au PPARγ aux stades embryonnaire et adulte démontrent une réduction de la croissance des os longs, une diminution des dépôts de calcium dans l’os, de la densité osseuse et de la vascularisation, un délai dans l’ossification primaire et secondaire, une diminution cellulaire, une perte d’organisation colonnaire et une diminution des zones hypertrophiques, une désorganisation des plaques de croissance et des chondrocytes déformés. De plus, la prolifération et la différenciation des chondrocytes sont anormales. Les chondrocytes et les explants isolés du cartilage mutant démontrent une expression réduite du facteur de croissance endothélial vasculaire (VEGF)-A et des éléments de production de la matrice extracellulaire. Une augmentation de l’expression de la métalloprotéinase matricielle (MMP)-13 est aussi observée. Dans les souris âgées ayant une délétion au PPARγ, y est aussi noté des phénotypes qui ressemblent à ceux de l’OA tel que la dégradation du cartilage et l'inflammation de la membrane synoviale, ainsi qu’une augmentation de l’expression de MMP-13 et des néoépitopes générés par les MMPs. Nos résultats démontrent que le PPARγ est nécessaire pour le développement et l’homéostasie du squelette. PPARγ est un régulateur essentiel pour la physiologie du cartilage durant les stades de croissance, de développement et de vieillissement. / Cartilage, a connective tissue composed of chondrocytes, provides an intermediate template on which bones are formed. Long bones develop through endochondral ossification, involving coordination between chondrocyte proliferation, differentiation and apoptosis, resulting in bone replacing cartilage. Disturbances in this balance results in skeletal abnormalities, and age-related defects including osteoarthritis (OA). The exact mechanisms that control chondrocyte function and behaviour during growth and development are unknown. Peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) gamma, a transcription factor involved in lipid homeostasis, has recently been suggested to be involved in bone homeostasis. However, PPARγ’s role in cartilage growth and development in vivo is unknown. Therefore, for the first time, this study examines PPARγ’s specific in vivo role in cartilage growth and development using cartilage-specific PPARγ knockout (KO) mice. Conditional KO mice were generated using LoxP/Cre system. Histomorphometric analyses of embryonic and adult mutant mice demonstrate reduced long bone growth, calcium deposition, bone density, vascularity, and delayed primary and secondary ossification. Mutant growth plates are disorganized with abnormal chondrocyte shape, proliferation and differentiation, reduced cellularity, loss of columnar organization, and shorter hypertrophic zones. Isolated mutant chondrocytes and cartilage explants show decreased vascular endothelial growth factor (VEGF)-A and extracellular matrix (ECM) production product expression, and increased matrix metalloproteinase (MMP)-13 expression. Aged mutant mice exhibit accelerated OA-like phenotypes, and enhanced cartilage degradation, synovial inflammation, MMP-13 and MMP-generated neoepitope expression. Our data demonstrate that PPARγ is required for normal skeletal development and homeostasis, and is a critical regulator of cartilage health and physiology in early growth and development and aging.