Molecular analysis of Helicobacter pylosi-associated gastric inflammation in chronically infected and immune mice

Challenge of immunized mice with H. pylori induces protective gastric inflammation that is histologically indistinguishable from chronic H. pylori-associated gastritis in non-immune mice. To identify mechanisms of protective immunity gene expression in the gastric tissue from infected mice and mice vaccinated prior to challenge was compared by DNA array analysis. Message RNA was used to screen over 10,000 murine genes. Major Histocompatibility Complex antigens and IFN-γ dependent GTP binding proteins were strongly upregulated in both infected and immunized/challenged mice compared to naive controls. Differences in gene expression were also observed in novel T cell genes, which were exclusively upregulated in immunized/challenged mice. Both IFN I and II associated genes like the IFN-a/ßreceptor or IFN dependent transcription factors mIRF-1 and ISGF3 were also predominantly expressed in this group. These results were confirmed for several candidate genes by semi-quantitative RT-PCR. Additionally, H. pylori-stimulation of CD4+ T cells from immune mice induced significantly more IFN-γ production than stimulation of cells from infected mice. The present study provides evidence that the inflammatory infiltrate that arises in the gastric mucosa when immunized mice are challenged with H. pylori is associated with specific T cells sets and protein families that are distinct from those present in Helicobacter-associated chronic inflammation. Gene array profiles and in vitro assays indicate that immunized mice are more readily poised than infected mice to promote IFN-γ production and IFN related events and thus promote a strong proinflammatory THi response. This study supports recent findings that an immune response dominated by THi cytokines is essential for protection from H. pylori infection. This insight could facilitate the choice of the appropriate adjuvants for the development of vaccines against H. pylori, which are efficient and safe for use in humans. The mechanisms by which THi cells induce protective immunity or reduce Helicobacter colonization remain poorly understood and will be subject of future research.Die Infektion immunisierter Mäuse mit H. pylori induziert im Magengewebe eine Entzündungsreaktion, die sich histologisch nicht von einer chronischen H. pylori-Gastritis bei nicht immunisierten Mäusen unterscheidet. Um Mechanismen protektiver Immunität zu identifizieren, wurde die Genexpression von über 10000 Genen im Magengewebe infizierter und vor Infektion geimpfter Mäuse mittels DNA Array-Analyse verglichen. MHC-Antigene und Interferon - γ - abhängige GTP- bindende Proteine waren sowohl bei infizierten als auch bei geimpften Tieren im Vergleich zu unbehandelten Tieren verstärkt exprimiert. Unterschiede in der Genexpression zeigten sich auch für einige T-Zell- spezifische Gene, die nur bei geimpften Tieren heraufreguliert waren. Mit Interferon Typ I und Typ II assoziierte Gene wie der Interferon-a/ß-Rezeptor und die Interferon-abhängigen Transkriptionsfaktoren mIRF-1 und ISGF3 waren ebenfalls vornehmlich in dieser Gruppe exprimiert. Diese Ergebnisse wurden für mehrere ausgewählte Gene durch RT-PCR bestätigt. Zusätzlich ergab die Stimulation von CD4+ T-Zellen geimpfter Mäuse mit H. pylori eine signifikant höhere Interferon-γ-Produktion als die Stimulation von Zellen infizierter Tiere. Diese Studie liefert Hinweise darauf, dass das entzündliche Infiltrat, das in der Magenmukosa nach Infektion geimpfter Tiere auftritt, mit spezifischen T-Zell-Untergruppen und Proteinfamilien assoziiert ist, die sich von denen in chronischer H. pylori-Gastritis unterscheiden. Gene Array-Analyse und in vitro-Versuche zeigen eine Tendenz immunisierter Mäuse, auf Infektion mit H. pylori mit verstärkter Interferon-Produktion zu reagieren und so eine starke inflammatorische THi-Antwort zu vermitteln. So unterstützt diese Studie neue Ergebnisse, nach denen eine durch THi-Zytokine vermittelte Immunantwort für den Impfschutz gegen eine H. pylori-Infektion notwendig erscheint. Diese Einsicht könnte die Auswahl geeigneter Adjuvantien für ein sicheres und effektives Impfprotokoll beim Menschen erleichtern. Die Mechanismen, durch die THi-Zellen protektive Immunität induzieren könnten, sind bis heute wenig verstanden und erfordern weitere Erforschung