Contribution of non-immune cells to activation and modulation of the intestinal inflammation

The mucosal immune system constitutes a physical and dynamic barrier against foreign antigens and pathogens and exerts control mechanisms to maintain intestinal tolerance to the microbiota and food antigens. Chronic alterations of the intestinal homeostasis predispose to inflammatory diseases of the gastrointestinal tract, such as Inflammatory Bowel Diseases (IBD). There is growing evidence that the frequency and severity of these diseases are increasing worldwide, which may be probably due to changes in environmental factors. Several stromal and immune cells are involved in this delicate equilibrium that dictates homeostasis. In this review we aimed to summarize the role of epithelial cells and fibroblasts in the induction of mucosal inflammation in the context of IBD. It has been extensively described that environmental factors are key players in this process, and the microbiome of the gastrointestinal tract is currently being intensively investigated due to its profound impact the immune response. Recent findings have demonstrated the interplay between dietary and environmental components, the gut microbiome, and immune cells. “Western” dietary patterns, such as high caloric diets, and pollution can induce alterations in the gut microbiome that in turn affect the intestinal and systemic homeostasis. Here we summarize current knowledge on the influence of dietary components and air particulate matters on gut microbiome composition, and the impact on stromal and immune cells, with a particular focus on promoting local inflammation.Fil: Curciarello, Renata. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Ciencias Biológicas; ArgentinaFil: Canziani, Karina Eva. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Ciencias Biológicas; ArgentinaFil: Docena, Guillermo H.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Ciencias Biológicas; ArgentinaFil: Muglia, Cecilia Isabel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Ciencias Biológicas; Argentin

Contribution of Non-immune Cells to Activation and Modulation of the Intestinal Inflammation

The mucosal immune system constitutes a physical and dynamic barrier against foreign antigens and pathogens and exerts control mechanisms to maintain intestinal tolerance to the microbiota and food antigens. Chronic alterations of the intestinal homeostasis predispose to inflammatory diseases of the gastrointestinal tract, such as Inflammatory Bowel Diseases (IBD). There is growing evidence that the frequency and severity of these diseases are increasing worldwide, which may be probably due to changes in environmental factors. Several stromal and immune cells are involved in this delicate equilibrium that dictates homeostasis. In this review we aimed to summarize the role of epithelial cells and fibroblasts in the induction of mucosal inflammation in the context of IBD. It has been extensively described that environmental factors are key players in this process, and the microbiome of the gastrointestinal tract is currently being intensively investigated due to its profound impact the immune response. Recent findings have demonstrated the interplay between dietary and environmental components, the gut microbiome, and immune cells. “Western” dietary patterns, such as high caloric diets, and pollution can induce alterations in the gut microbiome that in turn affect the intestinal and systemic homeostasis. Here we summarize current knowledge on the influence of dietary components and air particulate matters on gut microbiome composition, and the impact on stromal and immune cells, with a particular focus on promoting local inflammation

Direct evidence for local IgE production in the human colonic mucosa

Understanding the biology of IgE in humans has become a matter of interest that remains incompletely understood due to the rarity of peripheral IgE+ cells. The increased incidence of allergic diseases and food-induced anaphylaxis overtime demands an urgent development of disease-modifying therapies that reverse the synthesis of IgE and the induction of IgE-mediated allergic reactions. Although some reports showed specific IgE in stools and IgE+ cells in the gastrointestinal tract of allergic patients,1, 2 the microanatomical location of the class-switch recombination (CSR) to ε chain is largely unknown. This isotype is produced through CSR mechanism by activated IgM-producing B cells (direct switch) or following IgG+ B memory cell-switch to ε chain (sequential switch) in a Th2 milieu with the induction of the cytidine deaminase (AID).3 It has been demonstrated that this mechanism occurs prior to germinal center (GC) formation in secondary lymphoid tissues such as lymph nodes and tonsils,4 but it is controversial whether the IgE isotype switching can occur in the human intestinal mucosa and which niches could be involved. Our study aimed to investigate the local IgE synthesis in the stroma of juvenile colonic polyps (JP) from patients with rectal bleeding and the relationship between IgE production and food sensitization, a risk factor for food allergy.Fil: Canziani, Karina Eva. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos; ArgentinaFil: Pucci Molineris, Melisa Eliana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos; ArgentinaFil: Guzman, Luciana. Provincia de Buenos Aires. Ministerio de Salud. Hospital de Niños "Sor María Ludovica" de La Plata; ArgentinaFil: Bernedo, Viviana. Provincia de Buenos Aires. Ministerio de Salud. Hospital de Niños "Sor María Ludovica" de La Plata; ArgentinaFil: García, Marcela. Provincia de Buenos Aires. Ministerio de Salud. Hospital de Niños "Sor María Ludovica" de La Plata; ArgentinaFil: Altamirano, Eugenia Margarita. Provincia de Buenos Aires. Ministerio de Salud. Hospital de Niños "Sor María Ludovica" de La Plata; ArgentinaFil: Muglia, Cecilia Isabel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos; ArgentinaFil: Docena, Guillermo H.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos; Argentin

Type-2 cytokines promote the secretion of the eosinophil– Attractant CCL26 by intestinal epithelial cells in food- sensitized patients

Several inflammatory processes of the bowel are characterized by an accumulation of eosinophils at inflammation sites. The mechanisms that govern mucosal infiltration with eosinophils are not fully understood. In this work, we studied the colorectal polyp-confined tissue containing eosinophils and we hypothesized that intestinal epithelial cells are the cell source of eotaxin-3 or CCL26, a potent chemoattractant for eosinophils. We analyzed colorectal polyps (n=50) from pediatric patients with rectal bleeding by H&E staining and eosin staining, and different pro-inflammatory cytokines were assessed by RT-qPCR and ELISA. IgE and CCL26 were investigated by RT-qPCR, ELISA and confocal microscopy. Finally, the intracellular signaling pathway that mediates the CCL26 production was analyzed using a kinase array and immunoblotting in human intestinal Caco-2 cell line. We found a dense cell agglomeration within the polyps, with a significantly higher frequency of eosinophils than in control adjacent tissue. IL-4 and IL-13 were significantly up-regulated in polyps and CCL26 was elevated in the epithelial compartment. Experiments with Caco-2 cells showed that the type-2 cytokine IL-13 increased STAT3 and STAT6 phosphorylation and eotaxin-3 secretion. The addition of the blocking antibody Dupilumab or the inhibitor Ruxolitinib to the cytokine-stimulated Caco-2 cells diminished the CCL26 secretion to basal levels in a dose-dependent manner. In conclusion, our findings demonstrate a high frequency of eosinophils, and elevated levels of type-2 cytokines and eotaxin-3 in the inflammatory stroma of colorectal polyps from pediatric patients. Polyp epithelial cells showed to be the main cell source of CCL26, and IL-13 was the main trigger of this chemokine through the activation of the STAT3/STAT6/ JAK1-2 pathway. We suggest that the epithelial compartment actively participates in the recruitment of eosinophils to the colonic polyp-confined inflammatory environment.Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológico

Probiotic Lactobacilli Isolated from Kefir Promote Down-Regulation of Inflammatory Lamina Propria T Cells from Patients with Active IBD

Ulcerative colitis and Crohn’s disease, the two main forms of inflammatory bowel disease (IBD), are immunologically mediated disorders. Several therapies are focused on activated T cells as key targets. Although Lactobacillus kefiri has shown anti-inflammatory effects in animal models, few studies were done using human mucosal T cells. The aim of this work was to investigate the immunomodulatory effects of this bacterium on intestinal T cells from patients with active IBD. Mucosal biopsies and surgical samples from IBD adult patients (n = 19) or healthy donors (HC; n = 5) were used. Lamina propria mononuclear cells were isolated by enzymatic tissue digestion, and entero-adhesive Escherichia coli-specific lamina propria T cells (LPTC) were expanded. The immunomodulatory properties of L. kefiri CIDCA 8348 strain were evaluated on biopsies and on anti-CD3/CD28-activated LPTC. Secreted cytokines were quantified by ELISA, and cell proliferation and viability were assessed by flow cytometry. We found that L. kefiri reduced spontaneous release of IL-6 and IL-8 from inflamed biopsies ex vivo. Activated LPTC from IBD patients showed low proliferative rates and reduced secretion of TNF-α, IL-6, IFN-γ and IL-13 in the presence of L. kefiri. In addition, L. kefiri induced an increased frequency of CD4+FOXP3+ LPTC along with high levels of IL-10. This is the first report showing an immunomodulatory effect of L. kefiri CIDCA 8348 on human intestinal cells from IBD patients. Understanding the mechanisms of interaction between probiotics and immune mucosal cells may open new avenues for treatment and prevention of IBD.Fil: Curciarello, Renata. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos; ArgentinaFil: Canziani, Karina Eva. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos; ArgentinaFil: Salto, Ileana Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos; ArgentinaFil: Barbiera Romero, Emanuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos; ArgentinaFil: Rocca, Andrés. Gobierno de la Ciudad de Buenos Aires. Hospital de Gastroenterología "Dr. Carlos B. Udaondo"; ArgentinaFil: Doldan, Ivan. Gobierno de la Ciudad de Buenos Aires. Hospital de Gastroenterología "Dr. Carlos B. Udaondo"; ArgentinaFil: Peton, Emmanuel. Gobierno de la Ciudad de Buenos Aires. Hospital de Gastroenterología "Dr. Carlos B. Udaondo"; ArgentinaFil: Brayer, Santiago. Gobierno de la Ciudad de Buenos Aires. Hospital de Gastroenterología "Dr. Carlos B. Udaondo"; ArgentinaFil: Sambuelli, Alicia. Gobierno de la Ciudad de Buenos Aires. Hospital de Gastroenterología "Dr. Carlos B. Udaondo"; ArgentinaFil: Goncalves, Silvina. Gobierno de la Ciudad de Buenos Aires. Hospital de Gastroenterología "Dr. Carlos B. Udaondo"; ArgentinaFil: Tirado, Pablo. Gobierno de la Ciudad de Buenos Aires. Hospital de Gastroenterología "Dr. Carlos B. Udaondo"; ArgentinaFil: Correa, Gustavo Javier. Hospital Interzonal General de Agudos San Martín; ArgentinaFil: Yantorno, Martín. Hospital Interzonal General de Agudos San Martín; ArgentinaFil: Garbi, Laura. Hospital Interzonal General de Agudos San Martín; ArgentinaFil: Docena, Guillermo H.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos; ArgentinaFil: Serradell, María de los Ángeles. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Ciencias Biológicas. Cátedra de Microbiología General; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Muglia, Cecilia Isabel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos; Argentin

Estudio de la relación entre alteraciones de la mucosa colónica y la alergia a leche de vaca en pacientes pediátricos

La alergia a las proteínas de la leche de vaca (ALV) es la alergia alimentaria que se presenta con mayor prevalencia en el mundo y en nuestro país, pudiendo afectar hasta un 10% de la población pediátrica. En las últimas décadas se han producido cambios en la epidemiología de las reacciones alérgicas y, en particular, las alergias alimentarias han despertado una especial atención porque constituyen lo que se ha llamado la segunda ola epidémica de alergia. Además, se ha agravado la forma en que se presentan, reportándose mayor incidencia de anfilaxias causadas por alimentos. Por estos motivos, existe un marcado interés en comprender la fisiopatogenia de estos desórdenes inflamatorios y el desarrollo de terapias correctivas del defecto inmunológico que se produce en estos pacientes. Dado que las reacciones IgE-dependientes son las más prevalentes y las que originan reacciones anafilácticas, resulta crítico comprender las bases moleculares y celulares de la síntesis de la IgE. En el presente trabajo de Tesis se decidió abordar el estudio de la asociación entre la ALV y el desarrollo de pólipos juveniles (PJ) colorrectales en pacientes pediátricos que presentan sangrado rectal al momento del diagnóstico, e investigar la biología de la IgE. A partir de la caracterización del infiltrado inflamatorio alérgico que domina el estroma de los PJ, en los cuales la frecuencia de células mononucleares y eosinófilos está significativamente elevada, estudiamos distintos marcadores de una respuesta TH2-dependiente. Encontramos que las citoquinas tipo 2, interleuquina- (IL-) 4, IL-5 e IL-13, se encuentran significativamente elevadas en el estroma de los pólipos, como así también las alarminas IL-33 y TSLP, mediadores pro-inflamatorios que intervienen en las primeras etapas de una reacción alérgica. A partir de la historia clínica y los resultados positivos de la serología para IgE de los pacientes con PJ, estudiamos la localización y mecanismos de síntesis de la IgE. Encontramos centros germinales activos en la lámina propia de los PJ y marcadores biológicos que indican una síntesis local de IgE a través de mecanismos de recombinación para cambio de isotipo directo y secuencial. Asimismo, encontramos que en centros germinales individuales se sintetizan más de un isotipo de inmunoglobulina y que, según un análisis sin distinción del isotipo, se emplean genes variables de las familias VH1/7, VH3 y VH5 en la síntesis de las regiones variables de las cadenas pesadas. Como control se analizaron en todos los casos biopsias de tejido colónico adyacente a los pólipos, donde no encontramos un infiltrado inflamatorio, ni IgE, o citoquinas tipo 2. Por lo tanto, en el estroma de los PJ existen centros germinales en los que se sintetiza IgE, donde el nivel de IgE presente allí se correlaciona con la concentración de IgE presente en el plasma de cada individuo. Estos resultados en su conjunto permitirían alcanzar un mejor conocimiento de la regulación de los procesos alérgicos, de la localización y mecanismos de síntesis de IgE, y sobre la asociación entre el sangrado rectal, la presencia de pólipos colorrectales y la síntesis mucosal de IgE. Por lo tanto, es importante estudiar en pacientes con sangrado rectal la presencia de pólipos y la potencial asociación con una enfermedad alérgica para indicar la remoción de los pólipos, y definir una conducta terapéutica.Facultad de Ciencias Exacta

Direct evidence for local IgE production in the human colonic mucosa

Understanding the biology of IgE in humans has become a matter of interest that remains incompletely understood due to the rarity of peripheral IgE+ cells. The increased incidence of allergic diseases and food-induced anaphylaxis overtime demands an urgent development of disease-modifying therapies that reverse the synthesis of IgE and the induction of IgE-mediated allergic reactions. Although some reports showed specific IgE in stools and IgE+ cells in the gastrointestinal tract of allergic patients,1, 2 the microanatomical location of the class-switch recombination (CSR) to ε chain is largely unknown. This isotype is produced through CSR mechanism by activated IgM-producing B cells (direct switch) or following IgG+ B memory cell-switch to ε chain (sequential switch) in a Th2 milieu with the induction of the cytidine deaminase (AID).3 It has been demonstrated that this mechanism occurs prior to germinal center (GC) formation in secondary lymphoid tissues such as lymph nodes and tonsils,4 but it is controversial whether the IgE isotype switching can occur in the human intestinal mucosa and which niches could be involved. Our study aimed to investigate the local IgE synthesis in the stroma of juvenile colonic polyps (JP) from patients with rectal bleeding and the relationship between IgE production and food sensitization, a risk factor for food allergy.Fil: Canziani, Karina Eva. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos; ArgentinaFil: Pucci Molineris, Melisa Eliana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos; ArgentinaFil: Guzman, Luciana. Provincia de Buenos Aires. Ministerio de Salud. Hospital de Niños "Sor María Ludovica" de La Plata; ArgentinaFil: Bernedo, Viviana. Provincia de Buenos Aires. Ministerio de Salud. Hospital de Niños "Sor María Ludovica" de La Plata; ArgentinaFil: García, Marcela. Provincia de Buenos Aires. Ministerio de Salud. Hospital de Niños "Sor María Ludovica" de La Plata; ArgentinaFil: Altamirano, Eugenia Margarita. Provincia de Buenos Aires. Ministerio de Salud. Hospital de Niños "Sor María Ludovica" de La Plata; ArgentinaFil: Muglia, Cecilia Isabel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos; ArgentinaFil: Docena, Guillermo H.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos; Argentin

Probiotic Lactobacilli Isolated from Kefir Promote Down-Regulation of Inflammatory Lamina Propria T Cells from Patients with Active IBD

Ulcerative colitis and Crohn’s disease, the two main forms of inflammatory bowel disease (IBD), are immunologically mediated disorders. Several therapies are focused on activated T cells as key targets. Although Lactobacillus kefiri has shown anti-inflammatory effects in animal models, few studies were done using human mucosal T cells. The aim of this work was to investigate the immunomodulatory effects of this bacterium on intestinal T cells from patients with active IBD. Mucosal biopsies and surgical samples from IBD adult patients (n = 19) or healthy donors (HC; n = 5) were used. Lamina propria mononuclear cells were isolated by enzymatic tissue digestion, and entero-adhesive Escherichia coli-specific lamina propria T cells (LPTC) were expanded. The immunomodulatory properties of L. kefiri CIDCA 8348 strain were evaluated on biopsies and on anti-CD3/CD28-activated LPTC. Secreted cytokines were quantified by ELISA, and cell proliferation and viability were assessed by flow cytometry. We found that L. kefiri reduced spontaneous release of IL-6 and IL-8 from inflamed biopsies ex vivo. Activated LPTC from IBD patients showed low proliferative rates and reduced secretion of TNF-α, IL-6, IFN-γ and IL-13 in the presence of L. kefiri. In addition, L. kefiri induced an increased frequency of CD4+FOXP3+ LPTC along with high levels of IL-10. This is the first report showing an immunomodulatory effect of L. kefiri CIDCA 8348 on human intestinal cells from IBD patients. Understanding the mechanisms of interaction between probiotics and immune mucosal cells may open new avenues for treatment and prevention of IBD.Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológico