The role of Microsomal prostaglandin synthase-1 (mPGES-1) and Ephrin B2 in Scleroderma

La sclérodermie (sclérose systémique, ScS) est une maladie auto-immune du tissu conjonctif caractérisée  par  l’épaississement  de  la  peau,  l’apparition  spontanée de lésions cicatricielles, des maladies   des   vaisseaux   sanguins,   divers   degrés   d’inflammation,   en   association   avec   un   système   immunitaire hyperactif. La pathogénèse exacte de cette maladie est inconnue et aucun traitement approprié   n’est   disponible.   La fibrose est un élément distinctif de la maladie de ScS et est considérée   résulter   d’une   incapacité   à   mettre   fin   de   façon   appropriée   à   la   réponse   normale   de   réparation   des   plaies.   L’analyse   histologique   du   stade   initial   de   la   ScS   révèle   une   infiltration   périvasculaire de cellules mononucléaires dans le derme, associée à une synthèse accrue de collagène dans les fibroblastes environnants. Ainsi, la compréhension des moyens de contrôler le stade inflammatoire de la ScS pourrait être bénéfique pour contrôler la progression de la maladie peu après son apparition. La mPGES-1 est une enzyme inductible qui agit en aval de la cyclo- oxygénase (COX) pour catalyser spécifiquement la conversion de la prostaglandine (PG) H2 en PGE2. La mPGES-1  joue  un  rôle  clé  dans  l’inflammation,  la  douleur  et  l’arthrite;;  toutefois,  le   rôle de la mPGES-1 dans les mécanismes de fibrose, spécifiquement en rapport avec la ScS humaine, est inconnu. Mon laboratoire a précédemment montré que les souris à mPGES-1 nulle sont résistantes à la fibrose   cutanée   induite   par   la   bléomycine,   à   l’inflammation,   à   l’épaississement  cutané,  à  la  production  de  collagène  et  à  la  formation  de  myofibroblastes.  Sur  la   base  de  ces  résultats,  j’ai  formulé  l’hypothèse  que  l’inhibition pharmacologique de la mPGES-1 régulera à la baisse la production de médiateurs pro-inflammatoires et pro-fibreux au cours de la maladie   de   ScS.   Afin   d’explorer   le   rôle   de   la   mPGES-1   dans   l’inflammation   et   la   fibrose   associées  à  la  maladie  de  ScS,  j’ai  d’abord  examiné  l’expression  de  la  mPGES-1 dans la peau normale comparativement à des biopsies de peau extraites de patients atteints de ScS. Mes résultats ont montré que la mPGES-1 est nettement élevée dans la peau de patients atteints de ScS en comparaison avec la peau humaine normale. De plus, les niveaux de PGE2 dérivés de la mPGES-1 étaient également significativement plus élevés dans les fibroblastes cutanés isolés de patients  atteints  de  ScS  comparativement  aux  fibroblastes  isolés  de  témoins  sains.  J’ai  également   étudié  l’effet  de  l’inhibition pharmacologique de la mPGES-1  sur  l’expression  de  marqueurs  pro- fibreux.   Mes   études   ont   montré   que   l’expression   de   médiateurs   pro-fibreux clés (α-SMA, endothéline-1, collagène de type 1 et facteur de croissance du tissu conjonctif (FCTC)) est élevée dans les fibroblastes cutanés ScS en comparaison avec les fibroblastes cutanés normaux. Un traitement avec un inhibiteur de la mPGES-1 a eu pour effet de réduire significativement l’expression  de  l’α-SMA,  de  l’endothéline-1, du collagène de type 1 mais pas du FCTC dans les fibroblastes  ScS,  sans  effet  significatif  sur  les  fibroblastes  normaux.  J’ai  en  outre  examiné  l’effet   de  l’inhibition  de  la  mPGES-1 sur des cytokines pro-inflammatoires clés impliquées dans la pathologie de la ScS, incluant IL-6, IL-8 et MCP-1.  L’inhibition  pharmacologique  de  la  mPGES- 1 a eu pour effet de réduire significativement les niveaux de production de cytokines pro- inflammatoires IL6, IL8 et MCP-1 dans les fibroblastes avec lésion ScS comparativement à des fibroblastes non traités. De plus, les patients atteints de ScS ont présenté des niveaux plus élevés de p-AKT, de p-FAK et de p-SMAD3 en comparaison avec les fibroblastes cutanés normaux. L’inhibiteur  de  la  mPGES-1 a pu réguler à la baisse cette expression accrue de p-AKT et de p- FAK, mais pas de p-SMAD3,  dans  les  fibroblastes  ScS.  Ces  résultats  ont  suggéré  que  l’inhibition   de la mPGES-1 pourrait être une méthode viable pour réduire le développement de sclérose cutanée et constituent une cible thérapeutique potentielle pour contrôler les mécanismes fibreux et inflammatoires associés à la pathophysiologie de la maladie de ScS. L’un   des   autres   processus   critiques   reliés   à   l’évolution de la réponse fibreuse associée à la maladie de ScS est la différenciation des fibroblastes en des cellules activées spécialisées iii iv appelées myofibroblastes, responsables de déclencher une signalisation adhésive excessive et le dépôt excessif de matrice extracellulaire,   conduisant   à   la   destruction   de   l’architecture   de   l’organe.   Ainsi,   l’identification   des   facteurs   endogènes   qui   initient/   favorisent   la   différenciation   fibroblaste-myofibroblaste peut mener à des stratégies thérapeutiques prometteuses pour contrôler  l’excès  de  signalisation  adhésive  et  de  fibrose  associé  à  la  maladie  de  ScS.  Des  études   antérieures  dans  le  domaine  de  la  biologie  du  cancer  ont  suggéré  que  l’éphrine  B2,  une  protéine   transmembranaire appartenant à la famille des éphrines, est impliquée dans la signalisation adhésive   et   le   remodelage   extracellulaire.   Cependant,   son   rôle   dans   la   fibrose   n’a   jamais   été   exploré.   Dans   la   deuxième   partie   de   mon   étude,   j’ai   donc   étudié   le   rôle   de   l’éphrine   B2   dans   la   fibrose.   Mes   études   montrent   que   l’expression   de   l’éphrine   B2   est   significativement   augmentée   dans la peau humaine ScS comparativement à la peau normale. Plus important encore, le traitement in vitro de   fibroblastes   de   la   peau   humaine   normale   avec   de   l’éphrine   B2   recombinante est capable de transformer des fibroblastes en cellules myofibroblastiques manifestant toutes les caractéristiques myofibroblastiques typiques, incluant la formation accrue de  fibres  de  tension,  des  adhérences  focales,  l’activation  accrue  de  la  FAK,  un  accroissement  de   l’expression  et  de  la  migration  de  fibroblastes  et  de  leur  adhérence  à  la  fibronectine  à  la  fois  chez   les   fibroblastes   cutanés   normaux   et   ScS.   En   outre,   j’ai   traité   des   souris   avec   de   l’éphrine   B2   recombinante et montré que ces souris ont développé une fibrose cutanée significative associée à une épaisseur dermique et à une synthèse de collagène augmentées, une teneur en hydroxyproline (teneur en collagène) accrue et un nombre accru de myofibroblastes exprimant de   l’α-SMA, une activation augmentée de la FAK et de marqueurs pro-fibreux incluant le collagène de type 1 et le FCTC. Dans  l’ensemble,  mes  études  ont  identifié  deux  médiateurs  endogènes  cruciaux  impliqués  dans  la   propagation  de  l’inflammation  et  de  la  fibrose  associées  à  la  maladie  de  ScS.  L’inhibition  de  la   mPGES-1   pourrait   représenter   une   bonne   stratégie   alternative   pour   contrer   l’inflammation   et   la   fibrose au moins durant les stades précoces de la maladie de ScS. De plus, une signalisation excessive   de   l’éphrine B2 favorise la signalisation adhésive et fibreuse en déclenchant la différenciation   de   fibroblastes   en   myofibroblastes   par   l’activation   de   la   voie   de   signalisation   de   la  FAK.  Ainsi,  l’inhibition  d’éphrine  B2  bloquera  la  formation  de  fibroblastes-myofibroblastes et régulera à la baisse la fibrose associée à la maladie de ScS. En somme, la mPGES-1  et  l’éphrine   B2 semblent toutes deux des cibles attrayantes pour le traitement de la ScS et des troubles fibreux qui y sont reliés.

Karta öfver Finland (Sektionen B4)

1 kartta :, vär. ;, 51,3 x 43,1 cm, lehti 58 x 50,2 cm

Respuesta inflamatoria y de fase aguda en el absceso hepático amibiano mediante el estudio de leucotrienos B4, C4, E4 y D4 e interleucina1 beta, interleucina 6 y factor de necrosis tumoral alfa

Tesis (Doctorado en Ciencias con Especialidad en Química Biomédica) UANL

Patent DE10 2004 037 519 B4 “Sensor Process and Device for Determining a Physical Value“. A Proof of Concept

At present, a fraction of 0.1 - 0.2% of the patients undergoing surgery become aware during the process. The situation is referred to as anesthesia awareness and is obviously very traumatic for the person experiencing it. The reason for its occurrence is mostly an insufficient dosage of the narcotic Propofol combined with the incapability of the technology monitoring the depth of the patient’s anesthetic state to notice the patient becoming aware. A solution can be a highly sensitive and selective real time monitoring device for Propofol based on optical absorption spectroscopy. Its working principle has been postulated by Prof. Dr. habil. H. Hillmer and formulated in DE10 2004 037 519 B4, filed on Aug 30th, 2004. It consists of the exploitation of Intra Cavity Absorption effects in a two mode laser system. In this Dissertation, a two mode external cavity semiconductor laser, which has been developed previously to this work is enhanced and optimized to a functional sensor. Enhancements include the implementation of variable couplers into the system and the implementation of a collimator arrangement into which samples can be introduced. A sample holder and cells are developed and characterized with a focus on compatibility with the measurement approach. Further optimization concerns the overall performance of the system: scattering sources are reduced by re-splicing all fiber-to-fiber connections, parasitic cavities are eliminated by suppressing the Fresnel reflexes of all one fiber ends by means of optical isolators and wavelength stability of the system is improved by the implementation of thermal insulation to the Fiber Bragg Gratings (FBG). The final laser sensor is characterized in detail thermally and optically. Two separate modes are obtained at 1542.0 and 1542.5 nm, tunable in a range of 1nm each. Mode Full Width at Half Maximum (FWHM) is 0.06nm and Signal to Noise Ratio (SNR) is as high as 55 dB. Independent of tuning the two modes of the system can always be equalized in intensity, which is important as the delicacy of the intensity equilibrium is one of the main sensitivity enhancing effects formulated in DE10 2004 037 519 B4. For the proof of concept (POC) measurements the target substance Propofol is diluted in the solvents Acetone and DiChloroMethane (DCM), which have been investigated for compatibility with Propofol beforehand. Eight measurement series (two solvents, two cell lengths and two different mode spacings) are taken, which draw a uniform picture: mode intensity ratio responds linearly to an increase of Propofol in all cases. The slope of the linear response indicates the sensitivity of the system. The eight series are split up into two groups: measurements taken in long cells and measurements taken in short cells.

Production of leukotriene B4 by Paracoccidioides brasiliensis

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

The role of leukotriene B4 in early stages of experimental paracoccidioidomycosis induced in phenotypically selected mouse strains

Paracoccidioidomycosis is a human systemic mycosis caused by the fungus Paracoccidioides brasiliensis. The mechanisms involved in innate immune response to this fungus are not fully elucidated. Leukotrienes are known to be critical for the clearance of various microorganisms, mainly by mediating the microbicidal function of phagocytes. We investigated the involvement of leukotriene B4 in the early stages of experimental paracoccidioidomycosis, which was induced by intratracheal inoculation of the fungus in selected mouse lines. The mouse lines utilized were produced through bi-directional phenotypic selection, endowed with maximal or minimal acute inflammatory reactivity, and designated AIRmax and AIRmin, respectively. AIRmax mice were more resistant to the infection, which was demonstrated by reduced lung fungal loads. However, the two lines produced similar amounts of leukotriene B4, and pharmacological inhibition of this mediator provoked similar fungal load increases in the two lines. The lower fungal load in the AIRmax mice was associated with a more effective inflammatory response, which was characterized by enhanced recruitment and activation of phagocytic cells and an increased production of activator cytokines. This process resulted in an increased release of fungicidal molecules and a diminution of fungal load. In both lines, leukotriene production was associated with a protective response in the lung that was consequent to the effect of this eicosanoid on the influx and activation of phagocytes. © 2013 ISHAM.

Comparison of selective and non selective cyclo-oxygenase 2 inhibitors in experimental colitis exacerbation: role of leukotriene B4 and superoxide dismutase

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

NLRP3 inflammasome-mediated neutrophil recruitment and hypernociception depend on leukotriene B4 in a murine model of gout

Objective Deposition of monosodium urate monohydrate (MSU) crystals in the joints promotes an intense inflammatory response and joint dysfunction. This study evaluated the role of the NLRP3 inflammasome and 5-lipoxygenase (5-LOX)derived leukotriene B4 (LTB4) in driving tissue inflammation and hypernociception in a murine model of gout. Methods. Gout was induced by injecting MSU crystals into the joints of mice. Wild-type mice and mice deficient in NLRP3, ASC, caspase 1, interleukin-1 beta (IL-1 beta), IL-1 receptor type I (IL-1RI), IL-18R, myeloid differentiation factor 88 (MyD88), or 5-LOX were used. Evaluations were performed to assess neutrophil influx, LTB4 activity, cytokine (IL-1 beta, CXCL1) production (by enzyme-linked immunosorbent assay), synovial microvasculature cell adhesion (by intravital microscopy), and hypernociception. Cleaved caspase 1 and production of reactive oxygen species (ROS) were analyzed in macrophages by Western blotting and fluorometric assay, respectively. Results. Injection of MSU crystals into the knee joints of mice induced neutrophil influx and neutrophildependent hypernociception. MSU crystal-induced neutrophil influx was CXCR2-dependent and relied on the induction of CXCL1 in an NLRP3/ASC/caspase 1/IL-1 beta/MyD88-dependent manner. LTB4 was produced rapidly after injection of MSU crystals, and this was necessary for caspase 1-dependent IL-1 beta production and consequent release of CXCR2-acting chemokines in vivo. In vitro, macrophages produced LTB4 after MSU crystal injection, and LTB4 was relevant in the MSU crystalinduced maturation of IL-1 beta. Mechanistically, LTB4 drove MSU crystal-induced production of ROS and ROS-dependent activation of the NLRP3 inflammasome. Conclusion. These results reveal the role of the NLRP3 inflammasome in mediating MSU crystalinduced inflammation and dysfunction of the joints, and highlight a previously unrecognized role of LTB4 in driving NLRP3 inflammasome activation in response to MSU crystals, both in vitro and in vivo.

Leukotriene B4-loaded microspheres: a new therapeutic strategy to modulate cell activation

Abstract Background Leukotriene B4 (LTB4) is a potent inflammatory mediator that also stimulates the immune response. In addition, it promotes polymorphonuclear leukocyte phagocytosis, chemotaxis, chemokinesis and modulates cytokines release. Regarding chemical instability of the leukotriene molecule, in the present study we assessed the immunomodulatory activities conferred by LTB4 released from microspheres (MS). A previous oil-in-water emulsion solvent extraction-evaporation method was chosen to prepare LTB4-loaded MS. Results In the mice cremasteric microcirculation, intraescrotal injection of 0.1 ml of LTB4-loaded MS provoked significant increases in leukocyte rolling flux, adhesion and emigration besides significant decreases in the leukocyte rolling velocity. LTB4-loaded MS also increase peroxisome proliferator-activated receptor-α (PPARα) expression by murine peritoneal macrophages and stimulate them to generate nitrite levels. Monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1) and nitric oxide (NO) productions were also increased when human umbilical vein and artery endothelial cells (HUVECs and HUAECs, respectively) were stimulated with LTB4-loaded MS. Conclusion LTB4-loaded MS preserve the biological activity of the encapsulated mediator indicating their use as a new strategy to modulate cell activation, especially in the innate immune response.

Tab. 1: Meerfelder Maar Drilling B4, stratigraphy and sequence of the lake sediments (pdf 215 kB)

A core from Meerfelder Maar, with a basal age of 29,000 years, provides a continuous sedimentary sequence from Late-Glacial times to the present. It includes the stratigraphical marker of the Laach Pumice Tuff. Sedimentological, geochemical, palynological, palaeobiological, palaeomagnetic and palaeontological analyses permit reconstructions of the history of the lake and its catchment area, and hence of the climate of the region, to be made. The discovery of Middle Oligocene marine, detrital fossils in the maar sediments provides insights into the palaeogeography of the Eifel region during Tertiary times.