Reply to “Tolerogenic insulin peptide therapy precipitates type 1 diabetes”

In this issue of JEM, Bergman et al. (https://doi.org/10.1084/jem.20160471) challenge the data published in our previous JEM paper on the preventive effect of tolerogenic vaccination with a strong agonist insulin mimetope in type 1 diabetes. Here, we provide a response to these data and suggest that appropriate subimmunogenic conditions are required to induce Foxp3+ regulatory T cell conversion

Smad3 binding to the foxp3 enhancer is dispensable for the development of regulatory T cells with the exception of the gut

Regulatory T cells (T reg cells) are essential for the prevention of autoimmunity throughout life. T reg cell development occurs intrathymically but a subset of T reg cells can also differentiate from naive T cells in the periphery. In vitro, Smad signaling facilitates conversion of naive T cells into T reg cells but results in unstable Foxp3 expression. The TGF-β–Smad response element in the foxp3 locus is located in the CNS1 region in close proximity to binding sites for transcription factors implicated in TCR and retinoic acid signaling. From in vitro experiments it was previously postulated that foxp3 transcription represents a hierarchical process of transcription factor binding in which Smad3 would play a central role in transcription initiation. However, in vitro conditions generate T reg cells that differ from T reg cells encountered in vivo. To address the relevance of Smad3 binding to the CNS1 enhancer in vivo, we generated mice that exclusively lack the Smad binding site (foxp3CNS1mut). We show that binding of Smad3 to the foxp3 enhancer is dispensable for T reg cell development in newborn and adult mice with the exception of the gut

Prevention of type 1 diabetes in mice by tolerogenic vaccination with a strong agonist insulin mimetope

Subimmunogenic vaccination with an agonist mimetope of insulin converts naive T cells into regulatory T cells and prevents type 1 diabetes in NOD mice

STAT3 links IL-22 signaling in intestinal epithelial cells to mucosal wound healing

Signal transducer and activator of transcription (STAT) 3 is a pleiotropic transcription factor with important functions in cytokine signaling in a variety of tissues. However, the role of STAT3 in the intestinal epithelium is not well understood. We demonstrate that development of colonic inflammation is associated with the induction of STAT3 activity in intestinal epithelial cells (IECs). Studies in genetically engineered mice showed that epithelial STAT3 activation in dextran sodium sulfate colitis is dependent on interleukin (IL)-22 rather than IL-6. IL-22 was secreted by colonic CD11c+ cells in response to Toll-like receptor stimulation. Conditional knockout mice with an IEC-specific deletion of STAT3 activity were highly susceptible to experimental colitis, indicating that epithelial STAT3 regulates gut homeostasis. STAT3IEC-KO mice, upon induction of colitis, showed a striking defect of epithelial restitution. Gene chip analysis indicated that STAT3 regulates the cellular stress response, apoptosis, and pathways associated with wound healing in IECs. Consistently, both IL-22 and epithelial STAT3 were found to be important in wound-healing experiments in vivo. In summary, our data suggest that intestinal epithelial STAT3 activation regulates immune homeostasis in the gut by promoting IL-22–dependent mucosal wound healing

VEGF receptor signaling links inflammation and tumorigenesis in colitis-associated cancer

Inflammation drives expression of VEGFR2, which is expressed on and drives growth of tumor cells in colitis-associated cancer

IL-33-induced metabolic reprogramming controls the differentiation of alternatively activated macrophages and the resolution of inflammation

Alternatively activated macrophages (AAMs) contribute to the resolution of inflammation and tissue repair. However, molecular pathways that govern their differentiation have remained incompletely understood. Here, we show that uncoupling protein-2-mediated mitochondrial reprogramming and the transcription factor GATA3 specifically controlled the differentiation of pro-resolving AAMs in response to the alarmin IL-33. In macrophages, IL-33 sequentially triggered early expression of pro-inflammatory genes and subsequent differentiation into AAMs. Global analysis of underlying signaling events revealed that IL-33 induced a rapid metabolic rewiring of macrophages that involved uncoupling of the respiratory chain and increased production of the metabolite itaconate, which subsequently triggered a GATA3-mediated AAM polarization. Conditional deletion of GATA3 in mononuclear phagocytes accordingly abrogated IL-33-induced differentiation of AAMs and tissue repair upon muscle injury. Our data thus identify an IL-4-independent and GATA3-dependent pathway in mononuclear phagocytes that results from mitochondrial rewiring and controls macrophage plasticity and the resolution of inflammation

Epithelial RAC1-dependent cytoskeleton dynamics controls cell mechanics, cell shedding and barrier integrity in intestinal inflammation

Objective: Increased apoptotic shedding has been linked to intestinal barrier dysfunction and development of inflammatory bowel diseases (IBD). In contrast, physiological cell shedding allows the renewal of the epithelial monolayer without compromising the barrier function. Here, we investigated the role of live cell extrusion in epithelial barrier alterations in IBD. Design: Taking advantage of conditional GGTase and RAC1 knockout mice in intestinal epithelial cells (Pggt1biΔIEC and Rac1iΔIEC mice), intravital microscopy, immunostaining, mechanobiology, organoid techniques and RNA sequencing, we analysed cell shedding alterations within the intestinal epithelium. Moreover, we examined human gut tissue and intestinal organoids from patients with IBD for cell shedding alterations and RAC1 function. Results: Epithelial Pggt1b deletion led to cytoskeleton rearrangement and tight junction redistribution, causing cell overcrowding due to arresting of cell shedding that finally resulted in epithelial leakage and spontaneous mucosal inflammation in the small and to a lesser extent in the large intestine. Both in vivo and in vitro studies (knockout mice, organoids) identified RAC1 as a GGTase target critically involved in prenylation-dependent cytoskeleton dynamics, cell mechanics and epithelial cell shedding. Moreover, inflamed areas of gut tissue from patients with IBD exhibited funnel-like structures, signs of arrested cell shedding and impaired RAC1 function. RAC1 inhibition in human intestinal organoids caused actin alterations compatible with arresting of cell shedding. Conclusion: Impaired epithelial RAC1 function causes cell overcrowding and epithelial leakage thus inducing chronic intestinal inflammation. Epithelial RAC1 emerges as key regulator of cytoskeletal dynamics, cell mechanics and intestinal cell shedding. Modulation of RAC1 might be exploited for restoration of epithelial integrity in the gut of patients with IBD

Analyse und Modulation kontaktallergischer Reaktionen

Analyse und Modulation kontaktallergischer Reaktionen In der vorliegenden Arbeit wurde in einem ersten Teil die Bedeutung des Tumor-Necrosis-Faktors auf eine Kontaktallergie anhand von TNFR1- und TNFR2-defizienten Mäusen untersucht. Mit Hilfe des Ohrschwellungsverlaufs einer von DNFB ausgelösten kontaktallergischen Reaktion konnte bei TNFR1-defizienten Mäusen eine leichte Überreaktivität und bei TNFR2-defizienten Mäusen eine statistisch abgesicherte Überreaktivität festgestellt werden. Eine ebenfalls überreaktive Schwellungsreaktion konnte bei TNFR2-defizienten Mäusen, die vorher mit Oxazolon behandelt worden waren, beobachtet werden. In den anschließend durchgeführten histologischen Untersuchungen der Langerhans-Zellen aus den TNFR-defizienten Mäusen zeigten sich keine sichtbaren Differenzen in bezug auf MHC II-Expression und Verteilung der Zellen. Eine unterschiedliche Stimulationskapazität konnte bei Langerhans-Zellen, die aus TNFR1- bzw. TNFR2- defizienten Mäusen isoliert worden waren, nicht beobachtet werden.In Migrationsstudien, bei denen FITC als Kontaktallergen von Langerhans-Zellen aufgenommen, prozessiert und nach der Wanderung in die Lymphknoten präsentiert wurde, konnte keine verringerte Anzahl der migrierenden Zellen bei TNFR1-defizienten Mäusen festgestellt werden. Jedoch wurde eine reduzierte Anzahl FITC- und MHC II-doppelt-positiver Zellen aus TNFR2-defizienten Mäusen beobachtet.Um Aufschlüsse über die Expression von TNF-Rezeptoren auf murinen Langerhans-Zellen gewinnen zu können, wurde mit Hilfe von Epidermal Sheets, zytofluorometrischen Analysen und RT-PCR-Analysen von Langerhans-Zellen die Expression der TNF-Rezeptoren untersucht. In Vorversuchen konnte die Expression von TNF-Rezeptoren auf Fibroblasten und T-Zellen gefunden werden. Weiterhin konnten beide TNF-Rezeptoren auf der Keratinozyten-Zellinie PAM 212 nachgewiesen werden. Auf frisch isolierten Langerhans-Zellen, die mittels MicroBeads aus epidermalen Zellsuspensionen gewonnen wurden, konnten keine TNF-Rezeptoren beobachtet werden. Bei kultivierten Langerhans-Zellen konnte dagegen die Expression des TNFR2 festgestellt werden. Mit Hilfe von RT-PCR-Analysen konnte die mRNA des TNFR1 sowohl bei frisch isolierten als auch bei kultivierten Langerhans-Zellen nachgewiesen werden. Im zweiten Teil der Arbeit wurde die Wirkung des Immunmodulators Leflunomid (LF) auf eine Kontaktallergie untersucht. Es konnte eine signifikant geringere Schwellungsreaktion im Zuge einer DNFB-induzierten Kontaktallergie bei LF-behandelten Mäusen festgestellt werden. Bei Experimenten zur Untersuchung des Wirkungszeitraums der inhibitorischen Wirkung von LF bei einer kontaktallergischen Reaktion konnte ein langanhaltender Effekt beobachtet werden. Weiterhin konnte die inhibitorische Wirkung von LF auf eine von Oxazolon induzierte kontaktallergische Schwellungsreaktion und auf eine irritative Schwellungsreaktion beobachtet werden. Wie in einem weiteren Experiment festgestellt werden konnte, wirkte LF größenteils antigenspezifisch.Der Wirkungszeitpunkt von LF konnte in verschiedenen Experimenten, bei dem LF vor, während oder nach der Sensibilisierungsreaktion verabreicht worden war, festgestellt werden. Eine suppressive Wirkung von LF war nur dann zu beobachten, wenn LF während der Sensibilisierungsphase gegeben worden war. Weiterhin konnte in Transfer-Experimenten festgestellt werden, daß die Inhibition der kontaktallergischen Schwellungsreaktion auf naive Tiere übertragbar ist. Außerdem wurden Hinweise gefunden, daß CD8+-T-Zellen als Effektorzellen bei der Suppression eine Rolle spielen. Desweiteren konnten anhand von Untersuchungen von Epidermal Sheets von LF-behandelten Mäusen, die mit DNFB konfrontiert worden waren, keine morphologischen Unterschiede gefunden werden. Nach Erstellung von Migrationsanalysen für die zum Einsatz gekommenen Versuchsgruppen, d.h. sowohl für die LF-behandelten als auch für die Kontroll-Mäuse, konnte kein Einfluß von LF auf die Wanderungsfähigkeit von LC konstatiert werden. Anhand von FACS-Analysen konnte bei einer mit LF kultivierten T-Zellinie eine reduzierte Expression des IL-2-, und Transferrin-Rezeptors, sowie von CD44 beobachtet werden. Schließlich wurde bei Untersuchungen einer topischen Applikationsform von LF festgestellt, daß LF nur oral appliziert wirksam war

A Novel Pathway of Flavonoids Protecting against Inflammatory Bowel Disease: Modulating Enteroendocrine System

Inflammatory bowel disease (IBD) is a comprehensive term for chronic or relapsing inflammatory diseases occurring in the intestinal tract, generally including Crohn’s disease (CD) and ulcerative colitis (UC). Presently, the pathogenesis of IBD is unknown, yet multiple factors have been reported to be related with the development of IBD. Flavonoids are phytochemicals with biological activity, which are ubiquitously distributed in edible plants, such as fruits and vegetables. Recent studies have demonstrated impressively that flavonoids have anti-IBD effects through multiple mechanisms. These include anti-inflammatory and antioxidant actions; the preservation of the epithelial barrier integrity, the intestinal immunomodulatory property, and the shaping microbiota composition and function. In addition, a few studies have shown the impact of flavonoids on enterohormones release; nonetheless, there is hardly any work showing the link between flavonoids, enterohormones release and IBD. So far, the interaction between flavonoids, enterohormones and IBD is elucidated for the first time in this review. Furthermore, the inference can be drawn that flavonoids may protect against IBD through modulating enterohormones, such as glucagon-like peptide 1 (GLP-1), GLP-2, dipeptidyl peptidase-4 inhibitors (DPP-4 inhibitors), ghrelin and cholecystokinin (CCK). In conclusion, this manuscript explores a possible mechanism of flavonoids protecting against IBD