University of Macau / Institute of Chinese Medical Sciences

Inflammatory myeloid dendritic cells (DCs) are critical in the pathogenesis and maintenance of psoriasis vulgaris, a chronic inflammatory skin disease of unknown etiology. New ways to define these cells, and their precursors, may allow us to better understand their role in inflammation. Immunohistochemistry was performed on frozen tissue sections of normal and psoriasis biopsies to examine the dermal expression of potential markers of inflammatory DCs, namely CLEC9A, CD103, SlanDC, and TREM-1. The allostimulatory capacity of DC subsets (of SlanDC+ and CD1c+) was compared in a mixed leukocyte assay (MLR). Potential precursors of inflammatory DCs were FACS-sorted for transcriptomic profiling and functional assays. CLEC9A, CD103, and SlanDC did not prove useful in uniquely identifying myeloid dendritic cells in normal skin, and inflammatory dendritic cells in inflammation. TREM-1 was highly upregulated in psoriasis lesional skin as compared to non-lesional, and its activation may be critical in the maintenance of inflammation. Contrary to published findings, CD1c+ DCs possessed a higher allo-stimulatory capacity than SlanDCs, and induced greater IL-17 in T cells. TREM-1 may provide a novel therapeutic target for psoriasis treatment. The six circulating monocyte and dendritic cell populations in human peripheral blood were obtained via FACS sorting, and their genomic profiles will be examined. By comparing the genomic profiles of the six circulating monocyte and dendritic cell populations in human blood, and examining their allo- and autostimulatory capacities in a peptidoglycan (PGN) stimulated in vitro model of inflammation, the source of these inflammatory dendritic cells can be identified, and provide future targets of therapy for this psoriasis.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2010-2011 / La méthode d'auto-assemblage permet la production de substituts cutanés sans matériel exogène. L'objectif principal de notre travail a été de modifier cette méthode originale afin de produire un nouveau modèle de substituts cutanés pathologiques fabriqués à partir de cellules psoriasiques. Dans un premier temps, des substituts sains ont été cultivés en présence et en absence de sérum de veau foetal dans le but d'optimiser les conditions de culture. Puis, des analyses histologiques, immunohistochimiques, de perméabilité et des propriétés physico-chimiques ont été réalisées. Les résultats obtenus ont permis de conclure que le retrait du sérum à partir de la culture à l'interface air-liquide ne cause aucun problème majeur au niveau de la différenciation épidermique, de la jonction dermo-épidermique, du derme et de la perméabilité des substituts. De plus, des analyses par spectroscopic infrarouge à transformée de Fourier ont permis d'observer que le retrait du sérum améliore même l'organisation lipidique pour trois des cinq populations cellulaires testées. Parallèlement à cette étude, des substituts psoriasiques ont été produits à partir de cellules psoriasiques dans le but de vérifier si ces derniers allaient permettre la conservation de ce phénotype en culture. Des analyses histologiques et immunohistochimiques ont été effectuées et ont permis d'observer que le phénotype psoriasique (hyperprolifération et différenciation anormale des kératinocytes) est en partie conservé dans les substituts pathologiques. De plus, lors d'un traitement à l'acide rétinoïque, ceux-ci réagissent de façon similaire à ce qui est observé dans les peaux psoriasiques in vivo. Finalement, des substituts produits à partir de cellules non lésionnelles ont été reconstruits pour vérifier s'il existait une différence entre les cellules lésionnelles et non lésionnelles d'un même patient. Les résultats ont permis d'observer que les cellules non lésionnelles ne sont pas totalement «normales» et qu'elles conservent en partie les caractéristiques du psoriasis. En conclusion, ce nouveau modèle de substituts cutanés pathologiques pourrait devenir un puissant outil dermopharmaceutique permettant de tester de nouveaux traitements pour vaincre le psoriasis.

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Il est présentement difficile de tester les médicaments anti-psoriasiques sur de nombreux échantillons de peaux pathologiques en raison de problèmes éthiques, de disponibilité et de variations interindividuelles. Ainsi, les formulations de médicaments proposées à la population atteinte de psoriasis ne sont pas bien adaptées à leur situation réelle. La pénétration cutanée de drogues est une méthode qui offre un grand potentiel et qui plus est particulièrement attrayante comparativement aux méthodes conventionnelles d'injection ou d'administration orale. Le principal objectif de notre étude est de présenter un nouveau modèle de substituts cutanés pathologiques faits à partir de cellules de patients psoriasiques et selon la méthode d'auto-assemblage, afin de tester la pénétration de différentes molécules et de vérifier si le substitut est similaire au tissu pathologique in vivo. En comparaison à la peau normale humaine et à la peau de souris, une fonction barrière efficiente a été observée pour les substituts de peau faits à partir de cellules de patients sains lorsque les molécules suivantes ont été appliquées: l'acide benzoïque, la caféine et l'hydrocortisone. Il est connu dans la littérature que les peaux de patients psoriasiques sont plus perméables. Cette même caractéristique a été observée pour les substituts cutanés préparés à partir de cellules de patients psoriasiques. Ces tests de pénétration cutanée sont un premier pas vers la validation d'un modèle de substituts cutanés pathologiques, précisément psoriasiques, en vue de pouvoir le considérer en tant qu'outil efficace pour des études dermopharmacologiques d'agents anti-psoriasiques.

Le psoriasis est une maladie cutanée multifactorielle qui est caractérisée, entre autres, par l'hyperplasie épidermique, causée par une hyperprolifération et une différenciation anormale des kératinocytes. Plusieurs traitements existent pour soigner la maladie, mais leurs effets secondaires peuvent affecter l'observance des patients. Ainsi, certains, dont les cas sont légers, préfèrent utiliser des crèmes pour soulager leurs symptômes, mais très peu sont adaptées aux peaux psoriasiques. Les extraits de sources marines, dont Aldavineᵀᴹ 5X, un complexe de polysaccharides d'algues (CPA) de la compagnie Lucas Meyer Cosmetics, et ses polysaccharides, le fucane (FUC) et le galactane (GAL), connaissent un intérêt grandissant pour leurs propriétés antiprolifératives contre certains cancers. Puisque le psoriasis comporte aussi un aspect prolifératif, ces extraits pourraient aussi posséder certaines propriétés antipsoriasiques. L'objectif de ce projet est d'évaluer le potentiel antipsoriasique du CPA et des polysaccharides FUC et GAL, individuellement. Les substituts cutanés sains et psoriasiques ont été produits par génie tissulaire selon la méthode d'auto-assemblage, dont certains ont été traités avec le CPA(1 % ou 2 %), FUC (0,25 mg/mL ou 0,5 mg/mL), GAL (0,625 mg/mL ou 1,25 mg/mL) ou du méthotrexate (MTX; 734 μM), servant de contrôle positif. Le MTX, le CPA et les polysaccharides FUC et GAL ont diminué l'épaisseur de l'épiderme vivant des kératinocytes psoriasiques, qui est augmenté dans le psoriasis. Également, la plupart de ces traitements ont régulé l'hyperprolifération et la différenciation anormale des kératinocytes psoriasiques, notamment en diminuant l'expression du Ki-67 et de la kératine 14, des marqueurs dont l'expression est augmentée dans le psoriasis, et en augmentant celle de la loricrine, où l'expression y est diminuée ou nulle. En définitive, le CPA et ses polysaccharides ont un effet antipsoriasique sur des substituts cutanés produits par génie tissulaire, en régulant l'hyperprolifération et la différenciation anormale des kératinocytes. / Psoriasis is a multifactorial skin disease that can be defined, in part, by epidermal hyperplasia, due to hyperproliferation and abnormal differentiation of the keratinocytes. Several treatments are available to manage the disease, but side effects can affect patient compliance. Therefore, patients with mild psoriasis use skincare creams to alleviate their symptoms, but very few are formulated to be suitable for psoriatic skin. Recent interest for marine extracts, such as Aldavineᵀᴹ 5X, a complex of algae polysaccharides (CPA) from the company Lucas Meyer Cosmetics, and its polysaccharides, fucan (FUC) and galactan (GAL), is growing due to their antiproliferative properties against some cancers. Since hyperproliferation is also present in psoriasis, these extracts may also have some antipsoriatic properties. This project aims to determine the antipsoriatic potential of CPA and its polysaccharides FUC and GAL, separately. Healthy and psoriatic skin substitutes were produced by tissue engineering, according to the self-assembly method, some treated with CPA (1 % or 2 %), FUC (0.25 mg/mL or 0.5 mg/mL), GAL (0.625 mg/mL or 1.25 mg/mL) or methotrexate (MTX; 734 μM), used as a reference compound. MTX, CPA, FUC and GAL reduced epidermal thickness of the psoriatic keratinocytes, which is usually increased in psoriasis. Furthermore, most of the treatments regulated the hyperproliferation and abnormal differentiation of psoriatic keratinocytes, notably by reducing the expression of Ki-67 and keratin 14, whose expression is increased in psoriasis, and by promoting the expression of loricrin, whose expression is decreased or absent in the pathology. Ultimately, CPA and its polysaccharides have an antipsoriatic effect on skin substitutes produced by tissue engineering, by regulating hyperproliferation and abnormal differentiation of keratinocytes.

Le rôle primordial des cellules de la peau dans la réponse immunitaire est désormais bien établi. Cependant, pourraient-elles également être responsables de l'activation du système immunitaire observée dans le psoriasis, une maladie inflammatoire chronique de la peau? Cette étude vise à comprendre la capacité des kératinocytes psoriasiques à activer in vitro les leucocytes. Le profil de sécrétion de lymphocytes sains co-cultivés avec des kératinocytes (sains ou psoriasiques) a été évalué pour 22 analytes. Les taux élevés de diverses cytokines dans les cultures avec kératinocytes psoriasiques démontrent leur capacité à induire une sécrétion de médiateurs pro-inflammatoires. Les cytokines surexprimées suggèrent également un potentiel d'activation des neutrophiles. L'altération in vitro de plusieurs fonctions des neutrophiles (survie, adhérence cellulaire et production d'anion superoxyde) par les kératinocytes a permis de confirmer ce potentiel. En conclusion, cette étude présente le kératinocyte psoriasique comme étant un instigateur probable de l'inflammation dans la pathogenèse de cette maladie.

Le psoriasis est une maladie inflammatoire chronique de la peau impliquant l'apparition de lésions persistantes plus ou moins étendues sur le corps du malade qui affecte 2-3% de la population mondiale. Il est suggéré que la prolifération épidermique pathologique psoriasique est due à l'inflammation dans les lésions. Or, il a été montré que l'élimination des terminaisons nerveuses dans les lésions psoriasiques entraîne une disparition des lésions psoriasiques chez les patients par un mécanisme inconnu. Nous avons par conséquent posé l'hypothèse que les nerfs sensitifs ont la capacité d'induire le phénotype psoriasique par la sécrétion de neuropeptides suite à un stress. Pour répondre à cette hypothèse, nous avons développé, par génie tissulaire, un modèle de peau psoriasique issue de cellules cutanées de participants atteints de psoriasiques ou issue de participants sains auquel fut ajouté des neurones sensitifs murins. Nous avons observé que, de base, le modèle de peau psoriasique présente une prolifération et une épaisseur épidermique accrues par rapport au modèle de peau saine. De plus, lorsque traité avec du CGRP, un neuropeptide libéré par les neurones sensoriels, la prolifération des kératinocytes est accrue dans le modèle de peau psoriasique, mais pas dans le modèle de peau de saine. De surcroît, lorsque les réseaux nerveux sensoriels des modèles de peaux sont traités avec de la capsaïcine pour induire la libération de neuropeptides, une augmentation de la prolifération des kératinocytes dans le modèle de peau psoriasique est observée, mais pas dans le modèle de peau saine. L'implication du CGRP dans la prolifération des kératinocytes a été confirmée par l'ajout d'un antagoniste du CGRP qui a bloqué l'augmentation de la prolifération des kératinocytes dans le modèle de peau psoriasique suite à la stimulation nerveuse. Dans le but de caractériser la représentativité du modèle, nous avons analysé par immunofluorescence les peaux natives lésionnelles psoriasiques comparativement à leur contrepartie non-lésionnelle psoriasique ou des peaux natives saines. Nous avons observé que, selon les biomarqueurs étudiés, - soit filaggrine, loricrine, psoriasine, défensine humaine β-2, kératine 10, élafine, transglutaminase-1, desmogléine-1, kératine-16, CD3 et CD31 - les peaux non-lésionnelles et lésionnelles psoriasiques natives présentent des différences visuelles frappantes comparativement aux peaux saines natives. Cependant, notre modèle de peau psoriasique présente un profil de biomarqueurs unique et nous n'avons observé aucune modulation des biomarqueurs suite à un traitement au CGRP ou suite à la stimulation des réseaux nerveux sensoriels. Ainsi, nous avons montré que les neurones sensoriels peuvent participer directement à l'hyperprolifération des kératinocytes dans la formation de lésions psoriasiques via la libération de CGRP, indépendamment du système immunitaire. Notre modèle unique de peau psoriasique innervée, produit par génie tissulaire, pourrait être un outil novateur pour mieux comprendre le mécanisme par lequel les nerfs peuvent moduler la formation de lésions psoriasiques chez l'humain.

Although early studies on HCR provided valuable information for its characterization, the functions of HCR remain unclear. / In addition, we also isolated HCR partners in keratinocyte using a yeast two-hybrid screening. Two novel HCR partners, keratin 17 and nm23-H2, were identified. Since the expression of keratin 17 in epidermis has been recognized as a hallmark of psoriatic plaques, our findings support HCR as a candidate gene for psoriasis susceptibility. We speculate that nm23-H2 is involved in endocytosis together with HCR because nm23 also participated in endocytotic pathways. / In this study, we attempted to relate the function of HCR gene to its role in the pathogenesis of psoriasis. We first examined the subcellular localization of HCR. From a series of co-localization experiments, we eventually localized HCR in early endosomes because almost completely overlapped with active Rab4 which regulates vesicle traffic from early endosomes to perinuclear recycling endosomes and to the plasma membrane indicating that HCR may regulate sorting of internalized cargo from early endosomes to the recycling endosomes or back to the cytoplasm. / Psoriasis is a common chronic skin disorder affecting approximately 1-2% of the Caucasian population. A genetic basis for psoriasis susceptibility has been determined, however, the genetic influence of psoriasis is complex. Several genetic linkage studies have been identified. PSORS1 at 6p21.3 which has been narrowed down to a few hundred kilobase intervals around the HLA-C is the most consistently observed susceptibility locus for psoriasis in both linkage analyses and genome wide scans. HCR is a candidate gene lying within the HLA region which was previously named PG8 for 'putative gene 8' and is now more commonly called HCR for 'alpha-helix coiled-coil rod homolog'. The HCR gene is highly polymorphic. SNP association analysis showed that one SNP haplotype, named HCR*WWCC (corresponding to SNPs at nucleotides 307, 325, 1723, 2327, and involving amino acids 103, 109, 575 and 776, respectively), was associated with psoriasis. Early studies showed that the protein was confined to basal keratinocytes in healthy and non-lesional skin, whereas, it was expressed above the tips of basal and suprabasal dermal papillae in psoriatic lesional skin. / Li, Chunman. / "November 2005." / Source: Dissertation Abstracts International, Volume: 69-02, Section: B, page: 0810. / Thesis (Ph.D.)--Chinese University of Hong Kong, 2006. / Includes bibliographical references (leaves 137-149). / Electronic reproduction. Hong Kong : Chinese University of Hong Kong, [2012] System requirements: Adobe Acrobat Reader. Available via World Wide Web. / Electronic reproduction. [Ann Arbor, MI] : ProQuest Information and Learning, [200-] System requirements: Adobe Acrobat Reader. Available via World Wide Web. / Abstract also in Chinese. / School code: 1307.