We have characterized the progressive stages of chronic intestinal inflammation that develops spontaneously in specific pathogen-free (SPF) mice with a targeted disruption in the IL-10 gene (IL-10-/-). Our longitudinal studies showed that inflammatory changes first appear in the cecum, ascending and transverse colon of 3-wk-old mutants. As the disease progressed, lesions appeared in the remainder of the colon and in the rectum. Some aged IL-10-/- mice also developed inflammation in the small intestine. Prolonged disease with transmural lesions and a high incidence of colorectal adenocarcinomas (60%) was observed in 6-mo-old mutants. Mechanistic studies have associated uncontrolled cytokine production by activated macrophages and CD4+ Th1-like T cells with the enterocolitis exhibited by IL-10-/- mice. A major role for a pathogenic Th1 response was further suggested by showing that anti-IFNgamma antibody (Ab) treatment significantly attenuated intestinal inflammation in young IL-10-/- mice. When weanlings were treated with IL-10, they failed to develop any signs of intestinal inflammation. Interestingly, IL-10 treatment of adults was not curative but did ameliorate disease progression. Our studies have also shown that inheritable factors strongly influence the disease susceptibility of IL-10-/- mice. In 3-mo-old mutants, intestinal lesions were most severe in IL-10-/- 129/SvEv and IL-10-/- BALB/c strains, of intermediate severity in the IL-10-/- 129 x C57BL/6J outbreds, and least severe in the IL-10-/- C57BL/6J strain.

Previous studies in vivo have shown that IL-10 infusion can prevent lethal endotoxic shock. Mice deficient in the production of IL-10 (IL10T) were used to investigate the regulatory role of IL-10 in the responses to LPS in three experimental systems. In a model of acute endotoxic shock, it was found that the lethal dose of LPS for IL10T mice was 20-fold lower than that for wild type (wt) mice suggesting that endogenous IL-10 determines the amount of LPS which can be tolerated without death. The high mortality rate of IL10T mice challenged with modest doses of LPS was correlated to the uncontrolled production of TNF as treatment with anti-TNF antibody (Ab) resulted in 70% survival. Additional studies suggested that IL-10 mediates protection by controlling the early effectors of endotoxic shock (e.g., TNF alpha) and that it is incapable of directly antagonizing the production and/or actions of late appearing effector molecules (e.g., nitric oxide). We also found that IL10T mice were extremely vulnerable to a generalized Shwartzman reaction where prior exposure to a small amount of LPS primes the host for a lethal response to a subsequent sublethal dose. The priming LPS dose for IL10T mice was 100-fold lower than that required to prime wt mice implying that IL-10 is important for suppressing sensitization. In agreement with this assumption, IL-10 infusion was found to block the sensitization step. Interestingly, IL-10 was not the main effector of endotoxin tolerance as IL10T mice could be tolerized to LPS. Furthermore, IL-10 infusion could not substitute for the desensitizing dose of LPS. These results show that IL-10 is a critical component of the host's natural defense against the development of pathologic responses to LPS although it is not responsible for LPS-induced tolerance.

Mice rendered deficient in the production of interleukin 10 (IL-10-/-) develop a chronic inflammatory bowel disease (IBD) that predominates in the colon and shares histopathological features with human IBD. Our aim was to identify which cell type(s) can mediate colitis in IL-10-/- mice. We detected an influx of immunoglobulin-positive cells into the colon and the presence of colon-reactive antibodies in the serum of IL-10-/- mice. To assess a pathogenic role for B cells, we generated a B cell-deficient (B-/-) strain of IL-10-/- mice. B-/-IL-10-/- mice acquired a severe colitis analogous to that IL-10-/- mice, implying that B cells were not the primary mediator of IBD in this model. A series of cell transfer experiments was performed to assess a pathogenic role for T cells. When IL-10-/- T cell-enriched lamina propria lymphocytes (LPL) or intraepithelial lymphocytes (IEL) were transferred into immunodeficient recombinase-activating gene (RAG)-2-/- recipients, a mild to severe colitis developed, depending on the cell number transferred. Lymphocytes recovered from the colon of transplanted RAG-2-/- mice with colitis were predominantly alpha beta TCR+CD4+, including a large proportion of CD4+CD8 alpha + cells. These cells were also CD45RB-/low and CD44+, indicative of an activated/memory population. Individual populations of CD4+CD8 alpha-, CD4+CD8 alpha + and CD4-CD8 alpha + T cells were then isolated from the lamina propria compartment of IL-10-/- mice and transferred into RAG-2-/- recipients. Only IL-10-/- CD4-expressing LPL, including both the CD4+CD8 alpha- and CD4+CD8 alpha + populations, induced colitis in recipient mice. Interferon-gamma, but little to no IL-4, was produced by CD4+CD8 alpha- and CD4+CD8 alpha + LPL recovered from the inflamed colons of RAG-2-/- recipients implicating alpha T helper cell 1 (TH1)-mediated response. We thus conclude that colitis in IL-10-/- mice is predominantly mediated by TH1-type alpha beta TCR+ T cells expressing CD4 alone, or in combination with the CD8 alpha molecule.

Pharmacological ascorbate has been proposed as a potential anti-cancer agent when combined with radiation and chemotherapy. The anti-cancer effects of ascorbate are hypothesized to involve the autoxidation of ascorbate leading to increased steady-state levels of H