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Thesis (Ph.D.)--Boston University / PLEASE NOTE: Boston University Libraries did not receive an Authorization To Manage form for this thesis or dissertation. It is therefore not openly accessible, though it may be available by request. If you are the author or principal advisor of this work and would like to request open access for it, please contact us at open-help@bu.edu. Thank you. / Recent experimental work has indicated that the thymus in late fetal and early neonatal life plays a major role in the development of mechanisms of immunity. To date, however, no study of the ultrastructure of the prenatal thymus has been reported in the literature, and histochemical and cytochemical studies of this early period are fragmentary. Therefore, in an effort to extend present knowledge of thymic differentiation and function during its early development, the thymus in the golden hamster (Mesocricetus auratus) was studied by selected histochemical methods and by electron microscopy from 9 1/2 days post coitum through 24 hours post partum. Histochemical techniques for the light microscopy included the periodic acid-Schiff technique with salivary digestion control for glycogen, the methyl green-pyronin technique as an indicator for protein synthesis, the sudan black B technique for determination of total unbound lipid, the Nile blue and oil r ed 0 techniques for deter mination of neutral lipid, and the Elftman t echnique for determination of phospholipid. Material was prepared for electron microscopy by fixation for one hour in l% osmium tetroxide (Millonig, 1963), dehydration in graded acetones followed by propylene oxide, and embedding in Maraglas epoxy resin (Freeman and Spurlock, 1962). Grids prepared from these specimens were stained either with 1% phosphotungstic acid in 95% alcohol, or with lead citrate (Reynolds, 1963). They were scanned with either an R.C.A. EMU 2-B electron microscope or a Siemens Elmiskop I. [TRUNCATED] / 2031-01-01

Die Kostimulation über den CD28 Oberflächenrezeptor spielt eine entscheidende Rolle sowohl in der Proliferation von T-Zellen, in deren Differenzierung zu Effektorzellen, als auch in der Entwicklung und Kontrolle von regulatorischen T-Zellen. Diese Schlüsselrolle macht CD28 zu einer interessanten Zielstruktur, um den Einfluss monoklonaler Antikörper auf die Entwicklung und Homöostase von T-Zellen zu analysieren. Die hier verwendeten Antikörper lassen sich funktionell in zwei verschiedene Kategorien einteilen: zum Einen in konventionelle Antikörper (E18 mAk), welche die physiologische Rezeptor-Liganden Interaktion blockieren, und zum Anderen in superagonistische Antikörper (D665 mAk), die in der Lage sind ruhende T-Zellen ohne eine Ligation des T-Zell Rezeptors voll zu aktivieren. In der vorliegenden Arbeit konnte in verschiedenen in-vitro und in-vivo Experimenten gezeigt werden, dass eine Behandlung mit dem CD28 Superagonisten keinen Einfluss auf die Differenzierung von T-Zellen im Thymus nimmt, und die Zusammensetzung der einzelnen Zellpopulationen in diesem Organ unbeeinflusst bleibt. Bei Verwendung blockierender anti-Maus CD28 mAk zeigte sich in sämtlichen Untersuchungen eine beeinträchtigte Entwicklung von regulatorischen T-Zellen innerhalb des Thymus, während die anderen Zellpopulationen unbeeinflusst blieben. Auch in Analysen peripherer Lymphknoten lag der Anteil regulatorischer T-Zellen nach Behandlung mit E18 mAk unter den Kontrollwerten. Durch eine chronische Blockade von CD28 mittels E18 mAk ließ sich die Gesamtanzahl an Tregs in peripheren Lymphknoten, Milz und Thymus drastisch senken, ohne dass es zu einem vollständigen Verschwinden dieser Zellpopulation kam. Auch die absolute Zahl an CD4 positiven T-Zellen innerhalb der peripheren Lymphknoten, Milz und Thymus der behandelten Tiere lag deutlich unter der Kontrolle. Diese Beobachtungen waren 13 Wochen nach Beendigung der Antikörper-Applikationen vollständig reversibel und zu keinem Zeitpunkt des Experimentes ergaben sich klinische oder serologische Hinweise auf die Entwicklung von Autoimmunität trotz niedriger Treg- Zahlen über mehrere Wochen. / Costimulation via the CD28 receptor plays an important role not only in the proliferation of T cells and the differentiation to effector T cells, but also in the development and control of regulatory T cells (Treg). This key role makes CD28 an attractive target for analysing the influence of monoclonal antibodies on the development und homeostasis of T cells. The antibodies used in this work could be devided into two types: conventional antibodies (E18 mAb) on the one hand that are per se not stimulatory in vitro and block the interaction of CD28 with its ligands, and superagonistic antibodies (D665 mAb) on the other hand which can fully activate resting T cells even without ligation of the T-cell receptor. Different in vitro and in vivo experiments in this work could show that application of CD28 superagonists has no influence on differentiation of T cells in thymus. The composition of the single cell subsets in this organ stays completely unaffected. Treatment with conventional E18 mAb leads to an impaired development of Treg cells in thymus, while other populations stay unaffected. Similar results were obtained by analysing peripheral lymphnodes. Chronic application of E18 mAb reduces the representation of Treg cells within the CD4 T-cell compartment in peripheral lymphnodes, spleen and thymus, along with a strong reduction of the CD4 compartment at large. Importanty, however, no signs of autoimmunity were detected during or after release from anti-CD28 treatment, during which Treg numbers swiftly recover.

Die Entdeckung der Autoimmunkrankheit APECED führte zur Entdeckung des verantwortlichen Gens AIRE (autoimmune regulator), das einen Einblick in die Verhinderung oder Entstehung von Autoreaktivität im Thymus bietet. Durch Aktivierung des AIRE-Gens und Expression des AIRE-Proteins werden organspezifische Selbstantigene in medullären Thymusepithelzellen exprimiert und entweder direkt oder nach Transfer auf dendritsche Zellen unreifen T-Zellen präsentiert. Durch Elimination autoreaktiver Zellen entsteht Toleranz gegenüber den körpereigenen Geweben. Da das Immunsystem bei steigendem Alter tiefgreifende Veränderungen erfährt, die zum Teil durch die Thymusinvolution bedingt sind, ist es von Interesse, den Verlauf von AIRE über verschiedene Altersstufen hinweg zu untersuchen. Zielsetzungen dieser Arbeit waren daher die quantitative und räumliche Untersuchung der AIRE+ -Zellen im Alter und im Kontext einer prototypischen organspezifischen Autoimmunerkrankung, der Myasthenia gravis. Diese Fragestellungen wurden bei Normalthymi, entzündlich veränderten Thymi mit assoziierter Myasthenie und an B1-Thymomen untersucht. Als Ergebnis konnte erarbeitet werden, dass der Gehalt an AIRE+ -Zellen mit dem Alter abnimmt, wobei bis in die neunte Lebensdekade noch AIRE+ -Zellen vorhanden waren. Der Gehalt an AIRE+ Zellen stellte sich als stärker mit dem Lebensalter korreliert dar als beispielsweise die Thymusfläche. AIRE scheint damit ein mit der Thymusinvolution eng assoziiertes Gen zu sein. Es fand sich eine hochsignifikante Co-Lokalisation von AIRE+ Zellen und Hassall-Körperchen, die besonders durch die Untersuchungen von Typ B1 Thymomen mit und ohne Hassall-Körperchen bestätigt werden konnte. In Übereinstimmung mit aktuellen Forschungsergebnissen in Mausmodellen fand sich kein Zusammenhang zwischen der Anzahl oder der räumlichen Anordnung regulatorischer T-Zellen und AIRE+ -Zellen. Myoidzellen nahmen mit zunehmendem Alter ebenfalls ab. Ihre Rolle in der Entstehung der Myasthenie ist bei Patienten mit early und late onset wahrscheinlich unterschiedlich; die abnehmende Zahl an Myoidzellen stellt möglicherweise vor allem bei Patienten mit late onset einen Risikofaktor dar. / Research about Autoimmunregulator AIRE, the defective gene in patients with the autoimmune disease APECED, helps us to understand better mechanisms of building up tolerance against peripheral tissue antigens in the thymus. AIRE regulates transcription of peripheral tissue antigens on medullary thymic epithelial cells. It plays either by presentation on the medullary epithelial cells or by cross-presentation through dendritic cells an important role in the induction of central tolerance through negative selection of autoreactive T-cells. As qualitative and quantitative changes in the immune system of the elderly are known it is of interest to look at the expression of AIRE in different ages and in an organotyp autoimmune disease, Myasthenia gravis, which is histologically characterized by inflamed thymus (thymitis). We examined immunohistochemical thymic staininigs of patients from the age of 1 year to the age of 86 years. The histological workup was as followed: The specimens were fixed with 10%buffered, neutral formalin, embedded in paraffin and stained with a Zymed Kit and hemalaun. The monoclonal antibodies used were against AIRE (1:1000), Desmin (1:4000, DAKO), CD 45 RA (1:100, DAKO), FoxP3 (1:50), Donkey anti mouse Cy5 (blau, 1:100, Jackson Immuno research), Donkey anti rabbit Cy3 (rot, 1:100, Jackson Immuno research) Our results are as followed: 1. We found a decrease of AIRE in age with maintenance of singular Aire positive cells even in 90 year old patients. Number of Aire positive cells and age were closely correlated, even more than thymic space and age. 2. Next we found a strong correlation between the expression of AIRE positive cells and Hassal’s corpuscules which was confirmed in a B1 tumor model. In comparison of normal thymic specimens with thymitis, there was a stronger correlation of close expression of AIRE positive cells and Hassal’s corpuscules in normal thymus than in thymitis. 3. There was no correlation of number and close expression of regulatory T cells and AIRE. 4. The number of myoid cells decreased in age. We suppose a different pathogenesis of Myasthenia gravis of early and of late onset.

La myasthénie (Myasthenia Gravis) est une maladie neuromusculaire impliquant des auto-anticorps dirigés majoritairement contre le récepteur à l’acétylcholine (RACh) et entrainant une fatigabilité musculaire. Ces auto-anticorps pathogènes sont produits principalement par le thymus qui présente une hyperplasie caractérisée par le développement de centres germinatifs ectopiques. De récentes études ont démontré la surexpression de chimiokines dans le thymus des patients et la présence anormale de vaisseaux sanguins de type HEV (cellules endothéliales à paroi haute). L’objectif de ma thèse a été de mieux comprendre les mécanismes physio-pathologiques conduisant à l’hyperplasie thymique en étudiant le rôle des chimiokines dans la myasthénie.Nous avons tout d’abord démontré que le nombre de HEV thymiques est proportionnel au degré d’hyperplasie suggérant leur implication directe dans le recrutement des cellules périphériques. En analysant les chimiokines exprimées sur ces HEV, nous observons l’expression sélective de SDF-1/CXCL12. En parallèle, la présence de lymphocytes B, de cellules dendritiques myéloïdes ou plasmacytoïdes et de monocytes/macrophages exprimant le récepteur au SDF-1, CXCR4, a été observée au niveau des HEV. En périphérie, nous montrons une diminution de l’expression de CXCR4 ainsi que du nombre de mDC et de monocytes dans le sang des patients suggérant le recrutement de ces cellules dans le thymus.Le thymus des patients myasthéniques est aussi caractérisé par une surexpression de la chimiokine CXCL13 par les cellules épithéliales thymiques. Pour mieux comprendre les mécanismes conduisant à l’hyperplasie thymique, nous avons développé un modèle de souris transgéniques avec surexpression thymique de CXCL13. Dans le thymus de ces souris, nous observons une surexpression de CXCL13 et une augmentation de nombre de lymphocytes B, notamment pour les souris jeunes. Nous étudions maintenant si l’immunisation de ces souris avec du RACh purifié induit une myasthénie expérimentale associée à une hyperplasie thymique ; un nouveau modèle animal de la maladie qui se rapprocherait mieux de la pathologie humaine.Dans la myasthénie, le thymus est aussi caractérisé par une signature inflammatoire, avec notamment une surexpression d’interféron de type I (IFN-I). Nous démontrons que le Poly(I:C), une molécule mimant les effets des ARN double-brin, induit spécifiquement la surexpression du RACh-α par les cellules épithéliales thymiques humaines via la libération d’IFN-I. L’IFN-I entraine aussi la surexpression des chimiokines CXCL13 et CCL21 comme dans le thymus des patients myasthéniques. Chez des souris C57Bl6, mais pas chez des souris KO pour le récepteur à l’IFN-I, des injections de Poly(I:C) entrainent des modifications thymiques avec une surexpression spécifique de RACh-α, d’IFN-I et de chimiokines. En périphérie, ces injections entrainent l’apparition dans le sérum d’anticorps contre le RACh-α spécifiques de la myasthénie.L’ensemble de ces résultats suggère que dans le thymus des patients myasthéniques, le développement anormal de HEV exprimant du SDF-1 et la surexpression de CXCL13 joueraient un rôle central dans le recrutement de cellules périphériques. Ces cellules, une fois dans l’environnement inflammatoire caractéristique du thymus myasthénique, pourraient alors développer une réaction auto-immune contre le RACh. De nouvelles molécules thérapeutiques contrôlant l’expression de ces chimiokines ou l’angiogenèse pourraient diminuer le développement de l’hyperplasie thymique et éviteraient la thymectomie ou l’utilisation des glucocorticoïdes par les patients atteints de myasthénie. / Autoimmune myasthenia gravis (MG) is a muscular disease mediated by autoantibodies, mainly directed against the acetylcholine receptor (AChR). The pathogenic antibodies are especially produced in the thymus, which is often characterized by a hyperplasia with germinal centers. Recent studies demonstrated the overexpression of chemokines and the abnormal development of high endothelial venules (HEV) in the MG thymus. The aim of my thesis was to better understand the mechanisms that lead to thymic hyperplasia in MG by analyzing the role of chemokines in peripheral cell recruitment. We demonstrated that the number of HEVs correlated with the degree of hyperplasia suggesting a direct link between HEVs and peripheral cell recruitment. To define its mechanism of action, we examined which chemokines were expressed on thymic HEVs. We uniquely detected SDF-1 and observed that B cells, myeloid dendritic cells (mDCs), plasmacytoid DCs and monocytes/macrophages that expressed the SDF-1 receptor CXCR4 localized inside and around thymic HEV. In parallel we observed a decreased CXCR4 expression and a decreased number of mDCs and also monocytes in the periphery suggesting their recruitment to the MG thymus. As the MG thymus was recently characterized by the overexpression of CXCL13 in thymic epithelial cells (TECs), we investigated its contribution to thymic hyperplasia. We therefore generated a transgenic mouse model overexpressing in medullary TECs CXCL13 under the control of keratin 5. We demonstrated that transgenic K5-CXCL13 mice specifically overexpressed CXCL13 in the thymus, while no other tested chemokines were upregulated. Preliminary results showed that elevated levels of CXCL13 resulted in an increased number of B cells in the thymus of transgenic mice, which localized preferentially in loose aggregates in medullary areas. We are presently investigating if immunization with purified AChR induces experimental MG with thymic hyperplasia in these mice. Myasthenic mice with a hyperplastic thymus could present a new animal model for MG with a phenotype that is closer to the human disease than the current MG model. As the hyperplastic MG thymus displays the hallmarks of a viral signature, we investigated the effect of pathogen-associated molecules on thymic changes associated with MG. We demonstrated that dsRNA signaling induced by Poly(I:C) specifically triggers the overexpression of α-AChR in human TECs through the release of IFN-I. We also observed that IFN-I was able to upregulate CXCL13 and CCL21, similarly to what is observed in the MG thymus. In addition, Poly(I:C) injections in wildtype mice, but not in IFN-I receptor KO mice, specifically increase thymic expression of α-AChR and, in parallel, CXCL13 and CCL21 expression. In periphery, Poly(I:C) even induced an anti-AChR autoimmune response characterized by a significant production of serum anti-AChR antibodies and a specific proliferation of B cells. Overall the results obtained in the course of my PhD showed that the abnormal development of SDF-1-expressing HEVs and the CXCL13 overexpression play a central role in the recruitment of peripheral cells to the MG thymus. Once these cells have arrived in the inflammatory environment, which is characteristic for MG, they could develop an autoimmune reaction against AChR. New therapeutic molecules that control chemokine expression and angiogenic processes could diminish the development of thymic hyperplasia and avoid thymectomy or the use of corticoids.

Das Gen CLEC16A ist mit der Autoimmunerkrankung Typ-1-Diabetes assoziiert. NOD-Mäuse mit einem Clec16a-KD sind vor der Entwicklung von Diabetes geschützt, der entscheidende Wirkungsort für Clec16a sind dabei TECs. Im Rahmen zentraler Toleranz präsentieren TECs CD4+ Thymozyten Selbstantigene auf MHC II-Komplexen. Autophagie ist ein Zellprozess, der in TECs MHC II-Komplexen Selbstantigene zuführt und so für die Entwicklung zentraler Toleranz essentiell ist. Das Ortholog von CLEC16A, ema, fördert die Bildung von Autophagosomen. So wurde vermutet, dass CLEC16A ein Suszeptibilitätsgen für Typ-1-Diabetes ist, weil es Autophagie in TECs und somit deren MHC II-Beladung verändert. Die vorliegende Arbeit schaltete CLEC16A in einer humanen Zelllinie durch RNAi aus und untersuchte die autophagische Aktivität dieser Zellen. Außerdem untersuchte sie die Autophagie von TECs aus NOD-Clec16a-KD-Mäusen. Die Beurteilung erfolgte morphologisch durch Immunzytochemie bzw. -histochemie und funktionell durch Immunoblots. Es wurde gezeigt, dass der KD von CLEC16A in vitro und in vivo Autophagie funktionell beeinträchtigt. Damit liefert die vorliegende Arbeit zusammen mit den Ergebnissen der Arbeitsgruppe Kissler einen möglichen Erklärungsansatz, warum CLEC16A ein mit Typ-1-Diabetes assoziiertes Gen ist. CLEC16A fördert Autophagie in TECs, was die Selbstantigen-Beladung von MHC II-Komplexen verändert. Selbstreaktive CD4+ Thymozyten führen so zum Verlust zentraler Toleranz und der Entwicklung von Typ-1-Diabetes. Weitere Untersuchungen sind jedoch notwendig, um diese Hypothese zu bekräftigen. / The gene CLEC16A is associated with type 1 diabetes. NOD mice with a Clec16a-KD are protected from diabetes. Specifically, the protection is dependent on a Clec16a-KD in TECs. TECs present self-antigens to CD4+ thymocytes for positive selection and central tolerance. Some TECs show constitutive levels of autophagy and in these cells, autophagy changes the TCR ligandome of self antigens, thereby modulating central tolerance. The orthologous gene of CLEC16A in Drosophila, ema, promotes the formation of autophagosomes. It was therefore hypothesized that CLEC16A is associated with type 1 diabetes, as it changes autophagy in TECs. This doctoral thesis knocked down CLEC16A in a human cell line, using RNA interference, and investigated TECs from NOD-Clec16a-KD mice. Autophagic flux was determined using immunocytochemistry/immunohistochemistry and immunoblot of the autophagic markers p62 and LC3. It was shown that a KD of CLEC16A compromises autophagic activity in vitro and in vivo. Together with further results from the lab of Stephan Kissler, a change in autophagy in TECs through CLEC16A provides a possible reason for the association with type 1 diabetes, but also other autoimmune diseases: CLEC16A enhances autophagy in TECs, which modulates MHC II self-peptide loading. Self reactive CD4+ T cells are thus not eliminated by central tolerance and contribute to the pathogenesis of type 1 diabetes.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2004. / Titre de l'écran-titre (visionné le 28 novembre 2005). Bibliogr.

Thesis (Ph. D.)--University of Virginia, 2006. / Includes bibliographical references. Also available online through Digital Dissertations.

Thesis (Ph. D.)--Ohio State University, 2006. / Available online via OhioLINK's ETD Center; full text release delayed at author's request until 2007 Jun 1

Objetivo: Determinación de la actividad antibacteriana in vitro del aceite esencial de Thymus vulgaris L. “Tomillo” frente a Porphyromonas gingivalis ATCC 33277causante de gingivitis. Metodología: Mediante el método de difusión en disco (Kirby Bauer), se conoció el grado de sensibilidad en función al tamaño del halo de inhibición; por el método de dilución en medio líquido se encontró la Concentración Mínima Inhibitoria (CMI) y por difusión en agar se encontró la Concentración Mínima Bactericida (CMB) del aceite esencial. Resultados: Se determinó que Porphyromonas gingivalis mostró ser muy sensible al aceite esencial. La CMI para Porphyromonas gingivalis es 0,31 mg/ml y CMB es 0,37 mg/ml. Conclusión: El aceite esencial de Thymus vulgaris L. “Tomillo” presenta actividad antibacteriana sobre Porphyromonas gingivalis causante de gingivitis.