A novel cell therapy for xerostomia in non-obese diabetic mice

• Main Author: Khalili, Saeed
• Other Authors: Simon Tran (Supervisor)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2012
• Subjects: Health Sciences - Immunology
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=106445

Sjögren's syndrome is a chronic autoimmune disease that involves primarily the exocrine glands, resulting in their functional loss. Sjögren's syndrome typically manifests as dry mouth (xerostomia) and dry eyes (xerophthalmia). In many patients, all the salivary secretory tissue is lost, and no pharmaco-therapy is effective, as they depend on the stimulation of residual acinar cells. Given the long gap between the initiation of disorder and its clinical manifestation, SS is usually diagnosed in its late stage, making it challenging to study and to treat. The NOD mouse is a commonly used animal model to study Sjögren's syndrome and type I diabetes. NOD mice suffer from a proteasome defect that results in improper T lymphocytes negative selection. As a result, autoreactive T-cells are released into the blood. The proteasome defect also impairs NF-κB and increases the autoreactive T-cells susceptibility to induced TNF-α apoptosis. The aim of this thesis was to apply an intervention that relies on a two-pronged therapy on NOD mice. An injection of CFA, to increase TNF-α levels to eradicate autoreactive T-cells through apoptosis, is the first prong. Transplantation of matched MHC-I spleen or bone marrow cells that re-select autoreactive T-cells, is the second prong. The result demonstrates that the saliva flow of NOD mice treated with CFA and spleen or bone marrow cells increased up to one year post-therapy, whereas saliva flow deteriorated in non-treated NOD. Saliva composition (e.g. total proteins, amylase, EGF, and electrolytes) was comparable to those prior to disease. Furthermore, treated NOD mice were protected from type I diabetes. To identify the cell fraction that restores salivary gland function, CD45-/TER119- cells was isolated and transplanted. In addition to salivary flow improvement, the numbers of lymphocytic infiltrates in salivary glands of cell-treated NOD were lower than that of non-treated NOD. Gene expression of TNFα and TGFβ1 were downregulated, while EGF, FGF-2, IGF-IR and AQP5 were upregulated in cell-treated NOD. Finally, the timing for administration of this novel cell therapy was compared (i.e. early stage versus advanced stage of Sjögren's syndrome). The therapy was more effective when applied in the early stage of Sjögren's syndrome. This research presents evidence that salivary gland function can be preserved prior to disease and/or the gland dysfunction can be halted in advanced stages. An endogenous regeneration may have occurred in the salivary glands. === Le syndrome de Sjögren (SS) est une maladie auto-immune inflammatoire chronique qui affecte principalement les glandes exocrines, résultant en une perte de fonction. SS se manifeste typiquement par le symptôme de sécheresse de la bouche (xérostomie) et des yeux (xérophtalmie). Du fait de la longue durée qui s'écoule entre le début de la maladie et sa manifestation clinique, SS est habituellement diagnostiqué à un stade avancé, ce qui rend son étude et son traitement difficiles. Dans de nombreux cas, le tissu de sécrétion salivaire est détruit et aucun traitement pharmaceutique n'est efficace, car ce type de traitement nécessite une stimulation des cellules acineuses restantes, et peu de ces cellules sont encore présentes. La souris NOD contracte la maladie lorsqu'elle est âgée d'environ 8 semaines et manifeste une production insuffisante de salive. Les patients atteints du SS souffrent d'un défaut du protéasome un complexe enzymatique multiprotéique, qui donne lieu à une sélection négative des lymphocytes irréguliers et l'échappement des cellules T auto-réactives. Ce défaut du protéasome atteint également le facteur de transcription NF-κB, qui permet la maturation des lymphocytes et la production des cytokines. Le défaut de NF-κB augmente la susceptibilité des cellules T auto-réactives à l'apoptose induite par les molécules TNF-α. L'objectif de cette thèse est d'appliquer une intervention qui repose sur une thérapie à deux volets sur les souris NOD. Le premier volet consiste en une injection de CFA, dans le but d'augmenter les niveaux de TNF-α afin d'éradiquer les cellules T autoréactives par l'apoptose. La transplantation des cellules MHC-1 de la rate ou de la moelle osseuse qui re-sélectionnent les cellules T autoréactives, représente la deuxième étape du traitement. Nos résultats démontrent que la sécrétion salivaire, des souris NOD traités avec le CFA et des cellules de la rate ou de la moelle osseuse, augmente jusqu'à un an après la thérapie, alors que la quantité de salive conitnue de se détériorer dans les souris non traitées. La composition de la salive (par exemple, protéines totales, l'amylase, l'EGF, et électrolytes) était comparable à celle d'avant la maladie. Par ailleurs, les souris NOD traitées ont été protégées contre le diabète de type I. Pour identifier la fraction de cellules qui restaure la fonction des glandes salivaires, les cellules CD45-/TER119- ont été isolées et transplantées. En plus de l'amélioration de la quantité de salive, le nombre d'infiltrats lymphocytaires dans les glandes salivaires des souris NOD traitées ont été inférieurs à ceuxl des NOD non-traités. L'expression des gènes du TNFa et TGFβ1 ont diminués, tandis que l'EGF, le FGF-2, l'IGF-IR et AQP5 étaient surexprimés dans les souris NOD traitées. Le temps propice pour l'administration de cette nouvelle thérapie cellulaire a été comparé (ie stade précoce par rapport au stade avancé du SS). La thérapie est plus efficace lorsqu'elle est appliquée à un stade précoce du SS. Cette recherche présente des preuves que la fonction des glandes salivaires peuvent être conservés avant la maladie et / ou le dysfonctionnement de la glande peut être arrêtée à un stade avancé. Une régénération tissulaire endogène peut avoir eu lieu dans les glandes salivaires.