Regulation of lipocalin prostaglandin-D synthase expression by interleukin-1β in human chondrocytes

L'arthrose est une maladie multifactorielle complexe. Parmi les facteurs impliqués dans sa pathogénie, les certains prostaglandines exercent un rôle inflammatoire et d’autres un rôle protecteur. La prostaglandine D2 (PGD2) est bien connue comme une PG anti-inflammatoire, qui est régulée par l’enzyme «Lipocalin prostaglandine D-synthase». Avec l’inflammation de l'arthrose, les chondrocytes essaient de protéger le cartilage en activant certaines voies de récupération dont l'induction du gène L-PGDS. Dans cette étude, nous étudions la voie de signalisation impliquée dans la régulation de l'expression du (L-PGDS) sur les chondrocytes traités avec différents médiateurs inflammatoires. Le but de projet: Nous souhaitons étudier la régulation de la L-PGDS dans le but de concevoir des approches thérapeutiques qui peuvent activer la voie intrinsèque anti-inflammatoire. Méthode et conclusions: In vivo, l'arthrose a été suivie en fonction de l’âge chez la souris ou chirurgicalement suivant une intervention au niveau des genoux de souris. Nous avons confirmé les niveaux d’expression de L-PGDS histologiquement et par immunohistochimie. In vitro, dans les chondrocytes humains qui ont été traités avec différents médiateurs de l'inflammation, nous avons observé une augmentation de l’expression de la L-PGDS dose et temps dépendante. Nous avons montré, in vivo et in vitro que l’inflammation induit une sécrétion chondrocytaire de la L-PGDS dans le milieu extracellulaire. Enfin, nous avons observé la production de différentes isoformes de la L-PGDS en réponse à l'inflammation.

Regulation of lipocalin prostaglandin-D synthase expression by interleukin-1β in human chondrocytes

L'arthrose est une maladie multifactorielle complexe. Parmi les facteurs impliqués dans sa pathogénie, les certains prostaglandines exercent un rôle inflammatoire et d’autres un rôle protecteur. La prostaglandine D2 (PGD2) est bien connue comme une PG anti-inflammatoire, qui est régulée par l’enzyme «Lipocalin prostaglandine D-synthase». Avec l’inflammation de l'arthrose, les chondrocytes essaient de protéger le cartilage en activant certaines voies de récupération dont l'induction du gène L-PGDS. Dans cette étude, nous étudions la voie de signalisation impliquée dans la régulation de l'expression du (L-PGDS) sur les chondrocytes traités avec différents médiateurs inflammatoires. Le but de projet: Nous souhaitons étudier la régulation de la L-PGDS dans le but de concevoir des approches thérapeutiques qui peuvent activer la voie intrinsèque anti-inflammatoire. Méthode et conclusions: In vivo, l'arthrose a été suivie en fonction de l’âge chez la souris ou chirurgicalement suivant une intervention au niveau des genoux de souris. Nous avons confirmé les niveaux d’expression de L-PGDS histologiquement et par immunohistochimie. In vitro, dans les chondrocytes humains qui ont été traités avec différents médiateurs de l'inflammation, nous avons observé une augmentation de l’expression de la L-PGDS dose et temps dépendante. Nous avons montré, in vivo et in vitro que l’inflammation induit une sécrétion chondrocytaire de la L-PGDS dans le milieu extracellulaire. Enfin, nous avons observé la production de différentes isoformes de la L-PGDS en réponse à l'inflammation.

Expression of lipocalin-type prostaglandin D synthase (β-trace) in human heart and its accumulation in the coronary circulation of angina patients

Lipocalin-type prostaglandin D synthase (L-PGDS) is localized in the central nervous system and male genital organs of various mammals and is secreted as β-trace into the closed compartment of these tissues separated from the systemic circulation. In this study, we found that the mRNA for the human enzyme was expressed most intensely in the heart among various tissues examined. In human autopsy specimens, the enzyme was localized immunocytochemically in myocardial cells, atrial endocardial cells, and a synthetic phenotype of smooth muscle cells in the arteriosclerotic intima, and accumulated in the atherosclerotic plaque of coronary arteries with severe stenosis. In patients with stable angina (75–99% stenosis), the plasma level of L-PGDS was significantly (P < 0.05) higher in the great cardiac vein (0.694 ± 0.054 μg/ml, n = 7) than in the coronary artery (0.545 ± 0.034 μg/ml), as determined by a sandwich enzyme immunoassay. However, the veno-arterial difference in the plasma L-PGDS concentration was not observed in normal subjects without stenosis. After a percutaneous transluminal coronary angioplasty was performed to compress the stenotic atherosclerotic plaques, the L-PGDS concentration in the cardiac vein decreased significantly (P < 0.05) to 0.610 ± 0.051 μg/ml at 20 min and reached the arterial level within 1 h. These findings suggest that L-PGDS is present in both endocardium and myocardium of normal subjects and the stenotic site of patients with stable angina and is secreted into the coronary circulation.

Régulation de l'expression de PPARγ dans l'arthrose

L’arthrose (OA) est une maladie dégénérative très répondue touchant les articulations. Elle est caractérisée par la destruction progressive du cartilage articulaire, l’inflammation de la membrane synoviale et le remodelage de l’os sous chondral. L’étiologie de cette maladie n’est pas encore bien définie. Plusieurs études ont été menées pour élucider les mécanismes moléculaires et cellulaires impliqués dans le développement de l’OA. Les effets protecteurs du récepteur activé par les proliférateurs de peroxysomes gamma (PPARγ) dans l'OA sont bien documentés. Il a été démontré que PPARγ possède des propriétés anti-inflammatoires et anti-cataboliques. Aussi, plusieurs stimuli ont été impliqués dans la régulation de l’expression de PPARγ dans différents types cellulaires. Cependant, les mécanismes exacts responsables de cette régulation ainsi que le profil de l’expression de ce récepteur au cours de la progression de l’OA ne sont pas bien connus. Dans la première partie de nos travaux, nous avons essayé d’élucider les mécanismes impliqués dans l’altération de l’expression de PPARγ dans cette maladie. Nos résultats ont confirmé l’implication de l’interleukine-1β (IL-1β), une cytokine pro-inflammatoire, dans la réduction de l’expression de PPARγ au niveau des chondrocytes du cartilage articulaire. Cet effet coïncide avec l'induction de l’expression du facteur de transcription à réponse précoce de type 1 (Egr-1). En plus, la diminution de l'expression de PPARγ a été associée au recrutement d'Egr-1 et la réduction concomitante de la liaison de Sp1 au niveau du promoteur de PPARγ. Dans la deuxième partie de nos travaux, nous avons évalué le profil d’expression de ce récepteur dans le cartilage au cours de la progression de cette maladie. Le cochon d’inde avec OA spontanée et le chien avec OA induite par rupture du ligament croisé antérieur (ACLT) deux modèles animaux d’OA ont été utilisés pour suivre l’expression des trois isoformes de PPARs : PPAR alpha (α), PPAR béta (β) et PPAR gamma (γ) ainsi que la prostaglandine D synthase hématopoïétique (H-PGDS) et la prostaglandine D synthase de type lipocaline (L-PGDS) deux enzymes impliquées dans la production de l’agoniste naturel de PPARγ, la 15-Deoxy-delta(12,14)-prostaglandine J(2) (15d-PGJ2). Nos résultats ont démontré des changements dans l’expression de PPARγ et la L-PGDS. En revanche, l’expression de PPARα, PPARβ et H-PGDS est restée stable au fil du temps. La diminution de l’expression de PPARγ dans le cartilage articulaire semble contribuer au développement de l’OA dans les deux modèles animaux. En effet, le traitement des chondrocytes par de siRNA dirigé contre PPARγ a favorisé la production des médiateurs arthrosiques tels que l'oxyde nitrique (NO) et la métalloprotéase matricielle de type 13 (MMP-13), confirmant ainsi le rôle anti-arthrosique de ce récepteur. Contrairement à ce dernier, le niveau d'expression de la L-PGDS a augmenté au cours de la progression de cette maladie. La surexpression de la L-PGDS au niveau des chondrocytes humains a été associée à la diminution de la production de ces médiateurs arthrosiques, suggérant son implication dans un processus de tentative de réparation. En conclusion, l’ensemble de nos résultats suggèrent que la modulation du niveau d’expression de PPARγ, de la L-PGDS et d’Egr-1 au niveau du cartilage articulaire pourrait constituer une voie thérapeutique potentielle dans le traitement de l’OA et probablement d’autres formes d'arthrite.

Régulation de l'expression de PPARγ dans l'arthrose

L’arthrose (OA) est une maladie dégénérative très répondue touchant les articulations. Elle est caractérisée par la destruction progressive du cartilage articulaire, l’inflammation de la membrane synoviale et le remodelage de l’os sous chondral. L’étiologie de cette maladie n’est pas encore bien définie. Plusieurs études ont été menées pour élucider les mécanismes moléculaires et cellulaires impliqués dans le développement de l’OA. Les effets protecteurs du récepteur activé par les proliférateurs de peroxysomes gamma (PPARγ) dans l'OA sont bien documentés. Il a été démontré que PPARγ possède des propriétés anti-inflammatoires et anti-cataboliques. Aussi, plusieurs stimuli ont été impliqués dans la régulation de l’expression de PPARγ dans différents types cellulaires. Cependant, les mécanismes exacts responsables de cette régulation ainsi que le profil de l’expression de ce récepteur au cours de la progression de l’OA ne sont pas bien connus. Dans la première partie de nos travaux, nous avons essayé d’élucider les mécanismes impliqués dans l’altération de l’expression de PPARγ dans cette maladie. Nos résultats ont confirmé l’implication de l’interleukine-1β (IL-1β), une cytokine pro-inflammatoire, dans la réduction de l’expression de PPARγ au niveau des chondrocytes du cartilage articulaire. Cet effet coïncide avec l'induction de l’expression du facteur de transcription à réponse précoce de type 1 (Egr-1). En plus, la diminution de l'expression de PPARγ a été associée au recrutement d'Egr-1 et la réduction concomitante de la liaison de Sp1 au niveau du promoteur de PPARγ. Dans la deuxième partie de nos travaux, nous avons évalué le profil d’expression de ce récepteur dans le cartilage au cours de la progression de cette maladie. Le cochon d’inde avec OA spontanée et le chien avec OA induite par rupture du ligament croisé antérieur (ACLT) deux modèles animaux d’OA ont été utilisés pour suivre l’expression des trois isoformes de PPARs : PPAR alpha (α), PPAR béta (β) et PPAR gamma (γ) ainsi que la prostaglandine D synthase hématopoïétique (H-PGDS) et la prostaglandine D synthase de type lipocaline (L-PGDS) deux enzymes impliquées dans la production de l’agoniste naturel de PPARγ, la 15-Deoxy-delta(12,14)-prostaglandine J(2) (15d-PGJ2). Nos résultats ont démontré des changements dans l’expression de PPARγ et la L-PGDS. En revanche, l’expression de PPARα, PPARβ et H-PGDS est restée stable au fil du temps. La diminution de l’expression de PPARγ dans le cartilage articulaire semble contribuer au développement de l’OA dans les deux modèles animaux. En effet, le traitement des chondrocytes par de siRNA dirigé contre PPARγ a favorisé la production des médiateurs arthrosiques tels que l'oxyde nitrique (NO) et la métalloprotéase matricielle de type 13 (MMP-13), confirmant ainsi le rôle anti-arthrosique de ce récepteur. Contrairement à ce dernier, le niveau d'expression de la L-PGDS a augmenté au cours de la progression de cette maladie. La surexpression de la L-PGDS au niveau des chondrocytes humains a été associée à la diminution de la production de ces médiateurs arthrosiques, suggérant son implication dans un processus de tentative de réparation. En conclusion, l’ensemble de nos résultats suggèrent que la modulation du niveau d’expression de PPARγ, de la L-PGDS et d’Egr-1 au niveau du cartilage articulaire pourrait constituer une voie thérapeutique potentielle dans le traitement de l’OA et probablement d’autres formes d'arthrite.

Dynamics of mobile element activity in chalcone synthase loci in the common morning glory (Ipomoea purpurea)

Mobile element dynamics in seven alleles of the chalcone synthase D locus (CHS-D) of the common morning glory (Ipomoea purpurea) are analyzed in the context of synonymous nucleotide sequence distances for CHS-D exons. By using a nucleotide sequence of CHS-D from the sister species Ipomoea nil (Japanese morning glory [Johzuka-Hisatomi, Y., Hoshino, A., Mori, T., Habu, Y. & Iida, S. (1999) Genes Genet. Syst. 74, 141–147], it is also possible to determine the relative frequency of insertion and loss of elements within the CHS-D locus between these two species. At least four different types of transposable elements exist upstream of the coding region, or within the single intron of the CHS-D locus in I. purpurea. There are three distinct families of miniature inverted-repeat transposable elements (MITES), and some recent transpositions of Activator/Dissociation (Ac/Ds)-like elements (Tip100), of some short interspersed repetitive elements (SINEs), and of an insertion sequence (InsIpCHSD) found in the neighborhood of this locus. The data provide no compelling evidence of the transposition of the mites since the separation of I. nil and I. purpurea roughly 8 million years ago. Finally, it is shown that the number and frequency of mobile elements are highly heterogeneous among different duplicate CHS loci, suggesting that the dynamics observed at CHS-D are locus-specific.

Selective inhibition of inducible nitric oxide synthase prevents lipid peroxidation in cartilage from patients with osteoarthritis.

INTRODUCTION: Emerging evidence indicates that nitric oxide (NO), which is increased in osteoarthritic (OA) cartilage, plays a role in 4-hydroxynonenal (HNE) generation through peroxynitrite formation. HNE is considered as the most reactive product of lipid peroxidation (LPO). We have previously reported that HNE levels in synovial fluids are more elevated in knees of OA patients compared to healthy individuals. We also demonstrated that HNE induces a panoply of inflammatory and catabolic mediators known for their implication in OA cartilage degradation. The aim of the present study was to investigate the ability of inducible NO synthase (iNOS) inhibitor, L-NIL (L-N6-(L-Iminoethyl)Lysine), to prevent HNE generation through NO inhibition in human OA chondrocytes. METHOD: Cells and cartilage explants were treated with or without either an NO generator (SIN or interleukin 1beta (IL-1β)) or HNE in absence or presence of L-NIL. Protein expression of both iNOS and free-radical-generating NOX subunit p47 (phox) were investigated by western blot. iNOS mRNA detection was measured by real-time RT-PCR. HNE production was analysed by ELISA, Western blot and immunohistochemistry. S-nitrosylated proteins were evaluated by Western Blot. Prostaglandin E2 (PGE2) and metalloproteinase 13 (MMP-13) levels as well as glutathione S-transferase (GST) activity were each assessed with commercial kits. NO release was determined using improved Griess method. Reactive oxygen species (ROS) generation was revealed using fluorescent microscopy with the use of commercial kits. RESULTS: L-NIL prevented IL-1β-induced NO release, iNOS expression at protein and mRNA levels, S-nitrosylated proteins and HNE in a dose dependent manner after 24h of incubation. Interestingly, we revealed that L-NIL abolished IL-1β-induced NOX component p47phox as well as ROS release. The HNE-induced PGE2 release and both cyclooxygenase-2 (COX-2) and MMP-13 expression were significantly reduced by L-NIL addition. Furthermore, L-NIL blocked the IL-1β induced inactivation of GST, an HNE-metabolizing enzyme. Also, L-NIL prevented HNE induced cell death at cytotoxic levels. CONCLUSION: Altogether, our findings support a beneficial effect of L-NIL in OA by preventing LPO process in NO-dependent and/or independent mechanisms.

The role of inducible nitric oxide synthase for interstitial remodeling of alveolar septa in surfactant protein D-deficient mice

Surfactant protein D (SP-D) modulates the lung's immune system. Its absence leads to NOS2-independent alveolar lipoproteinosis and NOS2-dependent chronic inflammation, which is critical for early emphysematous remodeling. With aging, SP-D knockout mice develop an additional interstitial fibrotic component. We hypothesize that this age-related interstitial septal wall remodeling is mediated by NOS2. Using invasive pulmonary function testing such as the forced oscillation technique and quasistatic pressure-volume perturbation and design-based stereology, we compared 29-wk-old SP-D knockout (Sftpd(-/-)) mice, SP-D/NOS2 double-knockout (DiNOS) mice, and wild-type mice (WT). Structural changes, including alveolar epithelial surface area, distribution of septal wall thickness, and volumes of septal wall components (alveolar epithelium, interstitial tissue, and endothelium) were quantified. Twenty-nine-week-old Sftpd(-/-) mice had preserved lung mechanics at the organ level, whereas elastance was increased in DiNOS. Airspace enlargement and loss of surface area of alveolar epithelium coexist with increased septal wall thickness in Sftpd(-/-) mice. These changes were reduced in DiNOS, and compared with Sftpd(-/-) mice a decrease in volumes of interstitial tissue and alveolar epithelium was found. To understand the effects of lung pathology on measured lung mechanics, structural data were used to inform a computational model, simulating lung mechanics as a function of airspace derecruitment, septal wall destruction (loss of surface area), and septal wall thickening. In conclusion, NOS2 mediates remodeling of septal walls, resulting in deposition of interstitial tissue in Sftpd(-/-). Forward modeling linking structure and lung mechanics describes the complex mechanical properties by parenchymatous destruction (emphysema), interstitial remodeling (septal wall thickening), and altered recruitability of acinar airspaces.

Identification of a thiamin-dependent synthase in Escherichia coli required for the formation of the 1-deoxy-d-xylulose 5-phosphate precursor to isoprenoids, thiamin, and pyridoxol

In Escherichia coli, 1-deoxy-d-xylulose (or its 5-phosphate, DXP) is the biosynthetic precursor to isopentenyl diphosphate [Broers, S. T. J. (1994) Dissertation (Eidgenössische Technische Hochschule, Zürich)], thiamin, and pyridoxol [Himmeldirk, K., Kennedy, I. A., Hill, R. E., Sayer, B. G. & Spenser, I. D. (1996) Chem. Commun. 1187–1188]. Here we show that an open reading frame at 9 min on the chromosomal map of E. coli encodes an enzyme (deoxyxylulose-5-phosphate synthase, DXP synthase) that catalyzes a thiamin diphosphate-dependent acyloin condensation reaction between C atoms 2 and 3 of pyruvate and glyceraldehyde 3-phosphate to yield DXP. We have cloned and overexpressed the gene (dxs), and the enzyme was purified 17-fold to a specific activity of 0.85 unit/mg of protein. The reaction catalyzed by DXP synthase yielded exclusively DXP, which was characterized by 1H and 31P NMR spectroscopy. Although DXP synthase of E. coli shows sequence similarity to both transketolases and the E1 subunit of pyruvate dehydrogenase, it is a member of a distinct protein family, and putative DXP synthase sequences appear to be widespread in bacteria and plant chloroplasts.

Augmentation sélective de l'expression protéique et de l'ARNm de la synthase du monoxyde d'azote dans les régions vulnérables du cerveau chez les rats déficients en thiamine

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Présence nucléaire et rôle de la monoxyde d'azote synthase endothéliale dans la régulation de la transcription génique

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Effets de la prostaglandine D₂ (PGD₂) sur les réponses inflammatoires et cataboliques dans les chondrocytes humains

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Étude des événements moléculaires impliqués dans l'activation de la synthéase endothéliale du monoxyde d'azote (eNOS) par le facteur de croissance de l'endothélium vasculaire (VEGF)

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Augmentation sélective de l'expression protéique et de l'ARNm de la synthase du monoxyde d'azote dans les régions vulnérables du cerveau chez les rats déficients en thiamine

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.