MyD88 and TLR9 dependent immune responses mediate resistance to Leishmania guyanensis infections, irrespective of Leishmania RNA virus burden.

Infections with Leishmania parasites of the Leishmania Viannia subgenus give rise to both localized cutaneous (CL), and metastatic leishmaniasis. Metastasizing disease forms including disseminated (DCL) and mutocutaneous (MCL) leishmaniasis result from parasitic dissemination and lesion formation at sites distal to infection and have increased inflammatory responses. The presence of Leishmania RNA virus (LRV) in L. guyanensis parasites contributes to the exacerbation of disease and impacts inflammatory responses via activation of TLR3 by the viral dsRNA. In this study we investigated other innate immune response adaptor protein modulators and demonstrated that both MyD88 and TLR9 played a crucial role in the development of Th1-dependent healing responses against L. guyanensis parasites regardless of their LRV status. The absence of MyD88- or TLR9-dependent signaling pathways resulted in increased Th2 associated cytokines (IL-4 and IL-13), which was correlated with low transcript levels of IL-12p40. The reliance of IL-12 was further confirmed in IL12AB-/- mice, which were completely susceptible to infection. Protection to L. guyanensis infection driven by MyD88- and TLR9-dependent immune responses arises independently to those induced due to high LRV burden within the parasites

Redundant Notch1 and Notch2 Signaling Is Necessary for IFNγ Secretion by T Helper 1 Cells During Infection with Leishmania major

The protective immune response to intracellular parasites involves in most cases the differentiation of IFNγ-secreting CD4+ T helper (Th) 1 cells. Notch receptors regulate cell differentiation during development but their implication in the polarization of peripheral CD4+ T helper 1 cells is not well understood. Of the four Notch receptors, only Notch1 (N1) and Notch2 (N2) are expressed on activated CD4+ T cells. To investigate the role of Notch in Th1 cell differentiation following parasite infection, mice with T cell-specific gene ablation of N1, N2 or both (N1N2ΔCD4Cre) were infected with the protozoan parasite Leishmania major. N1N2ΔCD4Cre mice, on the C57BL/6 L. major-resistant genetic background, developed unhealing lesions and uncontrolled parasitemia. Susceptibility correlated with impaired secretion of IFNγ by draining lymph node CD4+ T cells and increased secretion of the IL-5 and IL-13 Th2 cytokines. Mice with single inactivation of N1 or N2 in their T cells were resistant to infection and developed a protective Th1 immune response, showing that CD4+ T cell expression of N1 or N2 is redundant in driving Th1 differentiation. Furthermore, we show that Notch signaling is required for the secretion of IFNγ by Th1 cells. This effect is independent of CSL/RBP-Jκ, the major effector of Notch receptors, since L. major-infected mice with a RBP-Jκ deletion in their T cells were able to develop IFNγ-secreting Th1 cells, kill parasites and heal their lesions. Collectively, we demonstrate here a crucial role for RBP-Jκ-independent Notch signaling in the differentiation of a functional Th1 immune response following L. major infection

The absence of MyD88 has no effect on the induction of alternatively activated macrophage during Fasciola hepatica infection

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Alternatively activated macrophages (AAMϕ) play important roles in allergies and responses to parasitic infections. However, whether signaling through toll-like receptors (TLRs) plays any role in AAMϕ induction when young <it>Fasciola hepatica </it>penetrates the liver capsule and migrates through the liver tissue is still unclear.</p> <p>Results</p> <p>The data show that the lack of myeloid differentiation factor 88 (MyD88) has no effect on the AAMϕ derived from the bone marrow (BMMϕ) <it>in vitro </it>and does not impair the mRNA expression of arginase-1, resistin-like molecule (RELMα), and Ym1 in BMMϕs. The Th2 cytokine production bias in splenocytes was not significantly altered in <it>F. hepatica</it>-infected mice in the absence of MyD88 <it>in vitro </it>and in the pleural cavity lavage <it>in vivo</it>. In addition, MyD88-deficiency has no effect on the arginase production of the <it>F. hepatica </it>elicited macrophages (Fe Mϕs), production of RELMα and Ym1 proteins and mRNA expression of Ym1 and RELMα of macrophages in the peritoneal cavity 6 weeks post <it>F. hepatica </it>infection.</p> <p>Conclusions</p> <p>The absence of MyD88 has no effect on presence of AAMϕ 6 weeks post <it>F. hepatica </it>infection.</p

The role of Toll-like Receptor (TLR) 9 in the development of a T-helper (Th)1/Th2 response in the murine model of infection with " Leishmania major "

1.1 SUMMARY The role of the non-specific innate immune system is as important as the elaboration of the adaptive immune system in the initiation of an immune response to pathogens. The role of the Toll-like receptors (TLRs) in the innate immune response to virus and bacterial pathogens is widely recognised, however, little is known about the role of TLRs in host defence against eukaryotic pathogens. Immunologic investigations on the marine model of infection with Leishmania major (L. major) have correlated the outcome of the disease with expansion of different subsets of CD4+ cells, designated Th1 and Th2. The resistance of C57BL/6, CBA and C3H/He mice is linked with an IL-12 driven Th1 response. In BALB/c mice the susceptibility correlates with an IL-4 driven Th2 response. The initial event promoting the development of a Th1 or Th2 response still remains elusive. Recently, the contribution of the TLR signalling pathway in the innate and acquired immune response to infection with the intracellular protozoan parasite L. major has been demonstrated. Thus, the purpose of this study is to determine whether TLRs may play a role in influencing the outcome of the infection by directing the development of a Th1 or a Th2 response during infection with L, major parasites, in resistant C57BL/6 and susceptible BALB/c mice, respectively. We demonstrated that MyD88, the major TLR adaptor molecule is necessary for C57BL/6 to develop a resistant Th1 response following L. major infection. Our data show the essential role of MyD88 in the establishment of a protective Th1 response. We subsequently aimed to determine which TLRs may be involved in the protective response. Since TLR2 and TLR4 have shown to have a potential role for Leishmania recognition, we analysed the course of infection in TLR2 and TLR4 deficient mice on a C57BL/6 resistant background following L. major infection. Our results clearly demonstrate that TLR2 or TLR4 aze dispensable to control the outcome of the disease as the TLR2 and TLR4 knockout mice developed a protective Th1 response. With the aim of determining a potential TLR candidate important in the initiation of the Thl response, we assessed the mRNA expression of different TLRs (TLR1 to TLR9) using quantitative real-time RT-PCR at different time points during the first week of infection. The results clearly showed an upregulation of TLR7 and TLR9 mRNA expression during the early phase of infection in resistant C57BL/6 mice but not in susceptible BALB/c mice. To provide in vivo evidence for the role for, these TLRs in the outcome of cutaneous leishmaniasis, studies using TLR7 and TLR9 deficient mice on a resistant C57BL/6 background were performed. The TLR7 deficient mice developed a resistance phenotype that was comparable with C57BL/6 wild type mice. Thus, the presence of TLR7 is not indispensable for the development of a Th1 response and resistance to infection. On the contrary, TLR9 deficient mice on the C57BL/6 resistant background showed high variability in the outcome of the disease. Although some mice behave as resistant C57BL/6 mice, half of them developed high lesion following infection and showed a decrease in IFN-γ production and an increase in IL-4 as compared to wild type mice. These results suggest that TLR9 may be involved in the control of infection. To test the hypothesis that regulatory T cells (Treg) are playing a role in the high variability in the disease outcome in TLR9 deficient mice, depletion of CD4+CD25+ T cells with a specific antibody three days before infection with L. major were performed Interestingly, these treated mice developed large lesions, low IL-4 and decreased IFN-γ producion when compared to untreated mice. A better understanding of the mechanism by which Treg cells influence the outcome of the disease in TLR9 deficient mice following L. major infection is currently under investigation. Altogether, this study demonstrates the importance of TLR9 in the induction of a protective T'h1 response, a process that is involved in the resolution of the lesion induced by L. major infection. 1.2 RÉSUMÉ Le rôle de la réponse immunitaire innée a longtemps été négligé quant à l'impact qu'elle pourrait avoir dans l'initiation d'une réponse immune adaptative efficace dirigée contre un pathogène. Si l'importance des récepteurs Toll-like (TLR) du système inné dans la reconnaissance des virus et bactéries a été démontrée, son rôle dans la défense contre les pathogènes eucaryotes reste encore très élusif. Récemment, il a été montré que les voies de signalisation provenant de l'activation des TLRs pouvaient initier la réponse immunitaire innée et adaptative après une infection avec le parasite protozoaire Leishmania major (L. major). Dans un modèle marin d'infection avec L. major alors que la plupart des souches de souris telles que C57BL/6 sont résistantes à l'infection et développent une réponse immunitaire de type T helper 1 (Th1) induite par IL-12, peu de souches dont les BALB/c sont sensibles et développent une réponse Th2 induite par IL-4. La différentiation Th1/Th2 est un événement qui prend place de manière définitive lors de la première semaine après infection. Les événements précoces promouvant le développement d'une réponse Th1 ou Th2 n'étant pas connus, l'objectif de ce travail a été de démontrer un rôle des TLRs dans l'initiation d'une réponse immune innée et adaptative suite à l'infection par L. major. Nous avons démontré que MyD88, une molécule importante dans le processus de signalisation des TLRs, est nécessaire pour que les souris résistantes C57BL/6 développent une réponse Th1 protectrice. L'importance du rôle de TLR2 et TLR4 dans la reconnaissance du parasite Leishmania ayant été démontrée, nous avons privilégié l'analyse de la réponse immunitaire suite à une infection in vivo de souris déficiente en TLR2 ou TLR4 sur un fond génétique résistant. Les résultats obtenus montrent que la présence de ces récepteurs n'est pas indispensable pour le contrôle de l'infection et la polarisation d'une réponse Th1 caractéristique de la résistance à L. major. Cependant d'autres TLRs peuvent aussi activer la voie de signalisation MyD88 dépendante. L'expression de l'ARNm des différents TLRs dans les ganglions drainant de souris sensibles et résistantes pendant la première semaine d'infection a été déterminée par PCR quantitative en temps réel. Les résultats obtenus montrent que l'ARNm de TLR7 et TLR9 était régulé positivement suite à l'infection par L. major chez les souris résistantes C57BL/6 alors qu'aucune modulation n'était détectable chez les souris sensibles BALB/c. Le rôle des récepteurs TLR7 et TLR9 a donc été évalué par l'infection par L. major des souris déficientes en TLR7 et TLR9 sur fond génétique C57BL/6. Nos résultats ont clairement démontré que les souris déficientes en TLR7 montrent une réponse immunitaire identique à celle des souris résistantes C57BL/6, signifiant que TLR7 n'est pas indispensable au développement d'une Th1 ainsi qu'au contrôle de la parasitémie. Paz contre, les souris déficientes en TLR9 sur un fond génétique résistant ont montré une grande variabilité dans la réponse à l'infection. En effet, la moitié des souris deviennent sensibles à l'infection, ceci étant associé à une diminution dans la production d'IFN-γ et à une augmentation de la production d'IL-4. Ces résultats suggèrent que TLR9 est impliqué dans le contrôle de la lésion et de la réponse immunitaire suite à l'infection avec L. major. Cependant les résultats avec les souris déficientes en TLR9 montrant une grande hétérogénéité et une balance Th1/Th2 instable, nous avons émis l'hypothèse que les cellules T régulatrices pouvaient être impliquées dans ce phénomène. Nous avons effectivement constaté qu'après déplétion des cellules CD4+CD25+, les souris déficientes en TLR9 développent des lésions aussi grandes que les souris BALB/c après infection par L. major. Cependant le nombre de parasites reste le même que chez les souris C57BL/6. De plus la production d'IL-4 ainsi que celle d'IFN-γ reste extrêment bas. Les mécanismes régulateurs impliqués dans ce processus sont en cours d'analyse. Ce travail met en évidence l'importance du TLR9 dans le développement d'une réponse Th1 lors d'une infection avec L. major, un processus nécessaire pour la résistance à l'infection. 1.3 RESUME POUR UN LARGE PUBLIC La leishmaniose est une maladie parasitaire répandue dans le monde entier et touchant plus de 88 pays. L'incidence mondiale de la leishmaniose cutanée et de 1 à 1,5 million de nouveaux cas par année. Plus de 12 millions de personnes sont affectées par la maladie et 350 millions de personnes sont une population à risque. Un modèle marin d'infection avec Leishmania major (L. major) a été établi qui reproduit plusieurs tableaux cliniques observés dans le cas de la leishmaniose cutanée chez l'homme. L'analyse de la réponse immunitaire dans les souris infectées par L. major a permis de distinguer deux groupes : les souris de la plupart des souches telles que C57BL/6 sont résistantes à l'infection et développent une réponse immunitaire de type T helper 1 (Th1), alors que quelques souches dont les BALB/c sont sensibles et développent une réponse de type Th2. La réponse immune adaptative dans le modèle d'infection avec L. major à été largement étudiée. Cependant, les événements précoces déterminants pour le développement d'une réponse Th1 ou Th2 restent encore très flous. Récemment, plusieurs publications ont montré que les récepteurs Toll-like (TLR) peuvent contribuer à l'initiation de la réponse immunitaire lors d'une infection avec le parasite intracellulaire L. major. Dans ce travail de thèse, nous avons étudié le rôle de MyD88, une molécule importante dans le processus de signalisation des TLRs, dans la réponse immune suite à une infection avec L. major. En l'absence de MyD88, les souris normalement résistantes à l'infection avec L. major deviennent sensibles et développent des lésions importantes. Ces souris ne sont plus capables de développer une réponse Thl, normalement caractéristique de leur phénotype résistant. Nous avons ensuite tenté de comprendre quels TLRs, plus précisément, pouvait être impliqué dans ce processus. Malgré quelques évidences démontrant que TLR2 et TLR4 pouvaient avoir un rôle important dans l'initiation d'une réponse immunitaire adaptative à Leishmania, nous avons montré que, in vivo après infection avec L. major, la déficience d'un de ces récepteurs n'était pas suffisante à faire basculer la réponse immunitaire. Les souris C57BL/6 déficient en TLR2 ou TLR4 peuvent parfaitement contrôler l'évolution de la maladie. De plus, ces souris, malgré l'absence de TLR2 ou TLR4, sont capables de monter une parfaite réponse Thl. Etant donné que TLR2 et TLR4 n'étaient pas essentiels pour la résistance à la maladie, nous avons analysé les TLRs, parmi les 12 décrits qui pouvaient être indispensables au développement d'une réponse de type Th1 associée à la résistance à l'infection par Leishmania. Nos expériences ont montré que l'expression de l'ARN messager (ARNm) de TLR7 et TLR9 était modulée suite à l'infection par L. major chez la souris résistante C57BL/6 alors qu'aucune modulation n'était visible chez les souris sensible BALB/c. Pensant que ces TLRs pourraient jouer un rôle dans la réponse immunitaire au parasite, nous avons étudié l'évolution de l'infection dans les souris déficientes en TLR7 et TLR9. Nos résultats ont clairement démontré que TLR7 n'était pas indispensable à la résistance au parasite alors que l'absence de TLR9 avait des conséquences radicales sur le contrôle de la lésion et de la réponse immunitaire suite à l'infection avec L. major. Ce travail révèle ainsi l'importance du TLR9 dans le développement d'une réponse Th1 lors d'une infection avec L. major, un processus nécessaire pour la résistance à l'infection. Il est a noté que nos résultats sont en accord avec le fait que les motifs CpG, qui sont des immunostimulateurs interagissant avec le TLR9, ont une activité adjuvante importante dans la préparation de vaccins contre la leishmaniose. Une meilleure compréhension des mécanismes immunologiques impliquant le TLR9 dans la reconnaissance du parasite est alors indispensable pour le développement de vaccins thérapeutiques efficaces

Leishmania major-specific B cells are necessary for Th2 cell development and susceptibility to L. major LV39 in BALB/c mice.

B lymphocytes are considered to play a minimal role in host defense against Leishmania major. In this study, the contribution of B cells to susceptibility to infection with different strains of L. major was investigated in BALB/c mice lacking mature B cells due to the disruption of the IgM transmembrane domain (microMT). Whereas BALB/c microMT remained susceptible to infection with L. major IR173 and IR75, they were partially resistant to infection with L. major LV39. Adoptive transfer of naive B cells into BALB/c microMT mice before infection restored susceptibility to infection with L. major LV39, demonstrating a role for B cells in susceptibility to infection with this parasite. In contrast, adoptive transfer of B cells that express an IgM/IgD specific for hen egg lysozyme (HEL), an irrelevant Ag, did not restore disease progression in BALB/c microMT mice infected with L. major LV39. This finding was likely due to the inability of HEL Tg B cells to internalize and present Leishmania Ags to specific T cells. Furthermore, specific Ig did not contribute to disease progression as assessed by transfer of immune serum in BALB/c microMT mice. These data suggest that direct Ag presentation by specific B cells and not Ig effector functions is involved in susceptibility of BALB/c mice to infection with L. major LV39

Leishmania RNA virus controls the severity of mucocutaneous leishmaniasis.

Mucocutaneous leishmaniasis is caused by infections with intracellular parasites of the Leishmania Viannia subgenus, including Leishmania guyanensis. The pathology develops after parasite dissemination to nasopharyngeal tissues, where destructive metastatic lesions form with chronic inflammation. Currently, the mechanisms involved in lesion development are poorly understood. Here we show that metastasizing parasites have a high Leishmania RNA virus-1 (LRV1) burden that is recognized by the host Toll-like receptor 3 (TLR3) to induce proinflammatory cytokines and chemokines. Paradoxically, these TLR3-mediated immune responses rendered mice more susceptible to infection, and the animals developed an increased footpad swelling and parasitemia. Thus, LRV1 in the metastasizing parasites subverted the host immune response to Leishmania and promoted parasite persistence

Role of Toll-Like Receptor 9 Signaling in Experimental Leishmania braziliensis Infection.

Infection with Leishmania braziliensis causes cutaneous or mucocutaneous leismaniasis in humans. Toll-like receptor 9 (TLR9) expression has been found in granulomas of lesions in L. braziliensis-infected individuals. L. braziliensis inoculation in mice induces very small lesions that are self-healing, whereas deficiency in the TLR adaptor molecule, MyD88, renders mice susceptible to infection. The TLR involved has not been identified, prompting us to investigate if TLR9 triggering by the parasite contributes to the strong resistance to infection observed in L. braziliensis-inoculated mice. The parasites activated wild-type (WT) dendritic cells (DCs) in vitro but not DCs derived from TLR9(-/-) mice. TLR9(-/-) mice inoculated with L. braziliensis exhibited a transient susceptibility characterized by increased lesion size and parasite burden compared to those of WT mice. Surprisingly, elevated levels of gamma interferon (IFN-γ) were measured at the site of infection and in draining lymph node T cells of TLR9(-/-) mice at the peak of susceptibility, suggesting that unlike observations in vitro, the parasite could induce DC activation leading to the development of Th1 cells in the absence of TLR9 expression. Taken together, these data show that TLR9 signaling is important for the early control of lesion development and parasite burden but is dispensable for the differentiation of Th1 cells secreting IFN-γ, and the high levels of this cytokine are not sufficient to control early parasite replication following L. braziliensis infection

Additional file 1: Figure S1. of Toll-like receptor 2 (TLR2) plays a role in controlling cutaneous leishmaniasis in vivo, but does not require activation by parasite lipophosphoglycan

Lesion development in WT and TLR−/− mice upon infection with L. major after 18 weeks. WT, TLR2−/−, TLR1−/−, TLR6−/− and TLR4−/− mice (n = 4–5) were infected with 105 L. major promastigotes subcutaneously. Mice were monitored every week for the appearance and size of lesions. The mean lesion size (mm2) + SEM for each genotype is shown at each weekly time point post-infection up to the end of the experiment at 18 weeks. Knockout stains were compared to WT mice using the Mann-Whitney U test, where P < 0.05 was considered to indicate significant (*) differences. (TIF 28 kb