Anti-cancer properties of phenolics from apple waste on colon carcinogenesis in vitro

Colorectal cancer is one of the most common cancers in Western countries. The World Health Organisation identifies diet as a critical risk factor in the development and progression of this disease and the protective role of high levels of fruit and vegetable consumption. Several studies have shown that apples contain several phenolic compounds that are potent anti-oxidants in humans. However, little is known about other beneficial properties of apple phenolics in cancer. We have used the HT29, HT115 and CaCo-2 cell lines as in vitro models to examine the effect of apple phenolics (0.01–0.1% apple extract) on key stages of colorectal carcinogenesis, namely; DNA damage (Comet assay), colonic barrier function (TER assay), cell cycle progression (DNA content assay) and invasion (Matrigel assay). Our results indicate that a crude extract of apple phenolics can protect against DNA damage, improve barrier function and inhibit invasion (p < 0.05). The anti-invasive effects of the extract were enhanced with twenty-four hour pretreatment of cells (p < 0.05). We have shown that a crude apple extract from waste, rich in phenolic compounds, beneficially influences key stages of carcinogenesis in colon cells in vitro.

Dendritic cells interact with CD4 T cells in intestinal mucosa

Absence of lymph nodes in nonmammalian species, expression of MHCII by APCs in the periphery, and the recent findings that T cells can change their polarization status after presentation in the lymph nodes imply a role for MHCII-mediated presentation outside the organized lymphoid tissue. This study shows that MHCII+ ECs and DCs from the intestinal mucosa of the pig can present antigen to T cells in vitro. In vivo, APCs colocalize with T cells in pig and mouse intestinal mucosa. In the pig, endothelium is involved in these interactions in neonates but not in adults, indicating different roles for stromal and professional APCs in the neonate compared with the adult. The ratio of expression of DQ and DR MHCII locus products was lower on ECs than on other mucosal APCs, indicating that the two types of cells present different peptide sets. Adult nonendothelial APCs expressed a higher ratio of DQ/DR than in neonates. These results suggest that mucosal DCs can present antigen locally to primed T cells and that stromal APCs are recruited to these interactions in some cases. This raises the possibility that local presentation may influence T cell responses at the effector stage after initial presentation in the lymph node.

Calcium Hydroxide Promotes Cementogenesis and Induces Cementoblastic Differentiation of Mesenchymal Periodontal Ligament Cells in a CEMP1-and ERK-Dependent Manner

Periodontal tissue engineering is a complex process requiring the regeneration of bone, cementum, and periodontal ligament (PDL). Since cementum regeneration is poorly understood, we used a dog model of dental pulpal necrosis and in vitro cellular wounding and mineralization assays to determine the mechanism of action of calcium hydroxide, Ca(OH)(2), in cementogenesis. Laser capture microdissection (LCM) followed by qRT-PCR were used to assay responses of periapical tissues to Ca(OH)(2) treatment. Additionally, viability, proliferation, migration, and mineralization responses of human mesenchymal PDL cells to Ca(OH)(2) were assayed. Finally, biochemical inhibitors and siRNA were used to investigate Ca(OH)(2)-mediated signaling in PDL cell differentiation. In vivo, Ca(OH)(2)-treated teeth formed a neocementum in a STRO-1- and cementum protein-1 (CEMP1)-positive cellular environment. LCM-harvested tissues adjacent to the neocementum exhibited higher mRNA levels for CEMP1, integrin-binding sialoprotein, and Runx2 than central PDL cells. In vitro, Ca(OH)(2) and CEMP1 promoted STRO-1-positive cell proliferation, migration, and wound closure. Ca(OH)(2) stimulated expression of the cementum-specific proteins CEMP1 and PTPLA/CAP in an ERK-dependent manner. Lastly, Ca(OH)(2) stimulated mineralization by CEMP1-positive cells. Blocking CEMP1 and ERK function abolished Ca(OH)(2)-induced mineralization, confirming a role for CEMP1 and ERK in the process. Ca(OH)(2) promotes cementogenesis and recruits STRO-1-positive mesenchymal PDL cells to undergo cementoblastic differentiation and mineralization via a CEMP1- and ERK-dependent pathway.

Genotoxicity in primary human peripheral lymphocytes after exposure to radiopacifiers in vitro

Taking into consideration that DNA damage plays an important role in carcinogenesis, the purpose of this study was to evaluate whether some radiopacifiers widely used in clinical practice are able to induce genetic damage in primary human cells in vitro. Human peripheral lymphocytes obtained from 10 healthy volunteers were exposed to barium sulphate (BaSO(4)), zirconium oxide (ZnO(2)) and bismuth oxide (Bi(2)O(3)) at final concentrations ranging from 1 to 1000 mu g/mL for 1 h at 37 degrees C. The negative control group was treated with vehicle control (phosphate buffer solution) for 1 h at 37 degrees C and the positive control group was treated with hydrogen peroxide (at 100 mu M) for 5 min on ice. Results were analyzed by the Friedman non-parametric test. The results pointed all compounds tested out did not induce DNA breakage in human peripheral lymphocytes as depicted by the mean tail moment and tail intensity in all concentrations tested. In summary, our results indicate that exposure to these radiopacifiers may not be a factor that increases the level of DNA lesions in human peripheral lymphocytes as detected by single cell gel (comet) assay.

Efeito da solução aquosa de fenol, ácido acético e glicerina sobre o tumor ascítico de Ehrlich: estudo experimental in vitro

OBJETIVO: Verificar o efeito da solução composta por fenol, ácido acético e glicerina sobre o tumor ascítico de Ehrlich. MÉTODOS: Após a coleta do líquido ascítico de três camundongos procedeu-se a incubação, a 37° C, do mesmo com diferentes doses da solução teste (0,50, 0,25, 0,10 e 0,05 ml) e com solução salina (0,50 ml como controle; estudou-se a viabilidade celular pela técnica de exclusão do azul tripan). RESULTADOS: Observou-se que ao final de 15 minutos todas as células tumorais encontravam-se inviáveis com as diferentes doses da solução teste. CONCLUSÃO: A solução proposta, causa, in vitro, a morte das células tumorais ao foral de 15 minutos.

Study of DNA damage induced by dental bleaching agents in vitro

Dental bleaching is a simple and conservative procedure for aesthetic restoration of vital and non-vital discolored teeth. Nevertheless, a number of studies have demonstrated the risk of tissue damage from the contact of these agents with the oral mucosa. In the current study, the genotoxic potential associated with exposure to dental bleaching agents was assessed by the single cell gel (comet) assay in vitro. Chinese hamster ovary (CHO) cells in vitro were exposed to six commercial dental bleaching agents (Clarigel Gold - Dentsply; Whitespeed - Discus Dental; Nite White - Discus Dental; Magic Bleaching - Vigodent; Whiteness HP - FGM and Lase Peroxide - DMC). The results pointed out that all dental bleaching agents tested contributed to DNA damage as depicted by the mean tail moment, being the strongest effect observed with the highest dose of hydrogen peroxide (Whiteness HP and Lase peroxide, at a 35% concentration). On the other hand, Magic Bleaching (Vigodent) induced the lowest level of DNA breakage. Negative and positive controls displayed absence and presence of DNA-damaging, respectively. Taken together, these results suggest that dental bleaching agents may be a factor that increases the level of DNA damage. A higher concentration of hydrogen peroxide produced higher noxious activities in the genome as detected by single cell gel (comet) assay.

In vitro transdentinal effect of low-level laser therapy

Low-level laser therapy (LLLT) has been used for the treatment of dentinal hypersensitivity. However, the specific LLL dose and the response mechanisms of these cells to transdentinal irradiation have not yet been demonstrated. Therefore, this study evaluated the transdentinal effects of different LLL doses on stressed odontoblast-like pulp cells MDPC-23 seeded onto the pulpal side of dentin discs obtained from human third molars. The discs were placed in devices simulating in vitro pulp chambers and the whole set was placed in 24-well plates containing plain culture medium (DMEM). After 24 h incubation, the culture medium was replaced by fresh DMEM supplemented with either 5% (simulating a nutritional stress condition) or 10% fetal bovine serum (FBS). The cells were irradiated with doses of 15 and 25 J cm-2 every 24 h, totaling three applications over three consecutive days. The cells in the control groups were removed from the incubator for the same times as used in their respective experimental groups for irradiation, though without activating the laser source (sham irradiation). After 72 h of the last active or sham irradiation, the cells were evaluated with respect to succinic dehydrogenase (SDH) enzyme production (MTT assay), total protein (TP) expression, alkaline phosphatase (ALP) synthesis, reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR) for collagen type 1 (Col-I) and ALP, and morphology (SEM). For both tests, significantly higher values were obtained for the 25 J cm-2 dose. Regarding SDH production, supplementation of the culture medium with 5% FBS provided better results. For TP and ALP expression, the 25 J cm-2 presented higher values, especially for the 5% FBS concentration (Mann-Whitney p < 0.05). Under the tested conditions, near infrared laser irradiation at 25 J cm -2 caused transdentinal biostimulation of odontoblast-like MDPC-23 cells. © 2013 Astro Ltd.

Análise do imprinting e da expressão dos genes H19 e IGF2 em células de Sertoli humanas apos exposição in vitro ao 2,3,7,8-Tetraclorodibenzo-p-dioxina (TCDD)

Pós-graduação em Biologia Geral e Aplicada - IBB

Avaliação da terapia fotodinâmica em candida albicans in vitro e in vivo

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Efeitos da intrusão ortodôntica na reparação de lesões de furca grau III em cães, e da presença de TNFα e/ou IL-β 1 na mecanoresposta de células ósseas in vitro

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

In vitro evaluation of permeation, toxicity and effect of praziquantel-loaded solid lipid nanoparticles against Schistosoma mansoni as a strategy to improve efficacy of the schistosomiasis treatment

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Avaliação dos efeitos de aloe-emodin em células uroteliais imortalizadas e neoplásicas cultivadas in vitro

Aloe vera (Aloe barbadensis Miller), popularly known in Brazil as babosa, has a long history of use as medicinal plant for different therapeutic purposes. The components of the plant extract are present in various products of human use, mainly for nutritional and cosmetics purposes. However, some studies suggest that this extract might also have carcinogenic activity. The aloe vera extract is a complex mixture of bioactive compounds. The study of isolated compounds may contribute to elucidate contradictory results about the effects related to the consumption of the plant, as well as their mechanisms of action. One of the most important compound from Aloe vera is aloe-emodin, which is a secondary metabolite generated in the intestinal tract. Putative antimicrobial and antitumor effects were previously attributed to aloe-emodin. Although the exposure of urothelial cells to aloe-emodin was already reported in the literature, only one study showed its effects on urothelial cells, suggesting that aloe-emodin inhibits the viability of T24 cancer cells due to apoptosis induction. Since there is no sufficient information about the effects of aloe-emodin on urothelial cells, and low efficiency in the treatment of bladder cancer currently, the present study aims to evaluate the hypothesis that the treatment with aloe-emodin could impact the behavior of other urothelial cell lines in vitro. Therefore, the in vitro IC50 exposure of aloe-emodin to human immortalized neoplastic urothelial cells will be determinated in order to verify possible differences in the behavior of urothelial cells in vitro treated with aloe-emodin in comparison with untreated cells. Furthermore, differences between cell lines will be also evaluated

The In Vitro and In Vivo Antitumour Activities of Nitrosyl Ruthenium Amine Complexes

Ruthenium compounds of the type trans-[Ru(NO)(NH3)(4)(L)] X-3, L = N-heterocyclic ligands, P(OEt)(3), SO32-, X BF4- or PF6-, or [Ru(NO)Hedta], were tested for antitumour activity in vitro against murine melanoma and human tumour cells. The ruthenium complexes induced DNA fragmentation and morphological alterations suggestive of necrotic tumour cell death. The calculated IC50 values were lower than 100 mu M. Complexes for which L = isn or imN were partially effective in vivo in a syngeneic model of murine melanoma B16F10, increasing animal survival. In addition, the same ruthenium complexes effectively inhibited angiogenesis of HUVEC cells in vitro. The results suggest that these nitrosyl complexes are a promising platform to be explored for the development of novel antitumour agents.

Funktionelle und strukturelle Charakterisierung des Ovastacins in vivo und in vitro

Die Metalloprotease Ovastacin, ein Vertreter der Astacin-Familie, wurde erstmals 2004 beschrieben. Im Ovar von Säugetieren ist Ovastacin-mRNA im Zeitfenster vom Stadium der Sekundärfollikel bis kurz nach der Befruchtung der Eizelle zu finden. Der Expressionsort und -zeitpunkt sowie die Sequenzähnlichkeit von über 60% mit sogenannten „Schlüpfenzymen“ (engl. hatching enzymes), die man in den Eizellen und Zygoten niederer Wirbeltiere und Wirbelloser gefunden hatte, ließen die Vermutung aufkommen, es könnte sich hier um das Säugerhomolog dieser Proteasen handeln. Generell lösen hatching Enzyme die derben embryonalen Hüllstrukturen (bei Säugern die Zona pellucida, ZP) beim Schlüpfvorgang auf. Die essentielle Bedeutung des Ovastacins für die Befruchtung wird durch die um ca. 30% reduzierte Fruchtbarkeit von Ovastacin defizienten Mäusen belegt. Hochinteressant war in diesem Zusammenhang die Entdeckung des Ovastacins in den Cortikalgranula der Oocyten sowie seine Fähigkeit, das Zona pellucida Protein 2 zu schneiden. Die dadurch bewirkte Verhärtung der Zona pellucida verhindert das Eindringen weiterer Spermien, das heißt sie baut eine Barriere gegen Polyspermie auf. Ziel dieser Arbeit war es, Belege für die physiologische Funktion des Ovastacins zu finden. Vor allem galt es, potentielle Aktivatoren zu identifizieren, da das Enzym wie alle Astacine als inaktive Vorstufe gebildet wird, die proteolytisch aktiviert werden muss. Zu diesem Zweck exprimierte ich rekombinantes Pro-Ovastacin in Insektenzellen. Aktivierungsstudien in vitro zeigten, dass ein saures Milieu zu einer Aktivierung führt, ohne die Abspaltung des Propeptids zu bewirken. Sequenzalignments und ein homologes Strukturmodell des Ovastacins wiesen auf Trypsin- oder Elastase-ähnliche Serinproteasen als potentielle Aktivierungsenzyme hin. Tatsächlich konnte mit diesen beiden Proteasetypen zum ersten Mal aktives Ovastacin aus Pro-Ovastacin erzeugt werden. Trypsin kommt als physiologischer Aktivator allerdings nicht in Betracht, da es bisher in keinem der Gewebe nachgewiesen werden konnte, in dem Ovastacin exprimiert wird. Die neutrophile Elastase dagegen konnte in der Leber, im Herz sowie im Blutplasma nachgewiesen werden. Mit Hilfe spezifischer Antikörper konnte das Herz als Expressionsort für Ovastacin bestätigt werden. Somit wäre Elastase ein potentieller physiologischer Aktivator von Ovastacin. Die Identifikation des Ovastacins in Geweben wie Leber, Herz, Nabelschnur und im Blutplasma weist auf eine Rolle der Protease in proteolytischen Netzwerken außerhalb der Spermien-Ei-Interaktion hin. Die Bedeutung der biologischen Kontrolle des Ovastacins bei der Befruchtung der Säugereizelle wird durch die Beobachtung untermauert, dass das Leberprotein Fetuin B als physiologischer Ovastacininhibitor fungiert und dadurch eine vorzeitige Verhärtung der Zona pellucida verhindert, die andernfalls die Penetration von Spermien prinzipiell verhindern würde.

Genexpressionsanalyse boviner mesenchymaler Stammzellen und deren in-vitro-differenzierten Folgelinien

Mesenchymale Stamzellen (MSC) sind Vertreter der adulten Stammzellen. Sie bergen durch ihre große Plastizität ein immenses Potential für die klinische Nutzung in Form von Stammzelltherapien. Zellen dieses Typs kommen vornehmlich im Knochenmark der großen Röhrenknochen vor und können zu Knochen, Knorpel und Fettzellen differenzieren. MSC leisten einen wichtigen Beitrag im Rahmen regenerativer Prozesse, beispielsweise zur Heilung von Frakturen. Breite Studien demonstrieren bereits jetzt auch bei komplexeren Erkrankungen (z.B. Osteoporose) therapeutisch vielversprechende Einsatzmöglichkeiten. Oft kommen hierbei aus MSC gezielt differenzierte Folgelinien aus Zellkulturen zum Einsatz. Dies bedingt eine kontrollierte Steuerung der Differenzierungsprozesse in vitro. Der Differenzierung einer Stammzelle liegt eine komplexe Veränderung ihrer Genexpression zugrunde. Genexpressionsmuster zur Erhaltung und Proliferation der Stammzellen müssen durch solche, die der linienspezifischen Differenzierung dienen, ersetzt werden. Die mit der Differenzierung einhergehende, transkriptomische Neuausrichtung ist für das Verständnis der Prozesse grundlegend und wurde bislang nur unzureichend untersucht. Ziel der vorliegenden Arbeit ist eine transkriptomweite und vergleichende Genexpressionsanalyse Mesenchymaler Stammzellen und deren in vitro differenzierten Folgelinien mittels Plasmid - DNA Microarrays und Sequenziertechniken der nächsten Generation (RNA-Seq, Illumina Plattform). In dieser Arbeit diente das Hausrind (Bos taurus) als Modellorganismus, da es genetisch betrachtet eine hohe Ähnlichkeit zum Menschen aufweist und Knochenmark als Quelle von MSC gut verfügbar ist. Primärkulturen Mesenchymaler Stammzellen konnten aus dem Knochenmark von Rindern erfolgreich isoliert werden. Es wurden in vitro Zellkultur - Versuche durchgeführt, um die Zellen zu Osteoblasten, Chondrozyten und Adipozyten zu differenzieren. Zur Genexpressionsanalyse wurde RNA aus jungen MSC und einer MSC Langzeitkultur („alte MSC“), sowie aus den differenzierten Zelllinien isoliert und für nachfolgende Experimente wo nötig amplifiziert. Der Erfolg der Differenzierungen konnte anhand der Genexpression von spezifischen Markergenen und mittels histologischer Färbungen belegt werden. Hierbei zeigte sich die Differenzierung zu Osteoblasten und Adipozyten erfolgreich, während die Differenzierung zu Chondrozyten trotz diverser Modifikationen am Protokoll nicht erfolgreich durchgeführt werden konnte. Eine vergleichende Hybridisierung zur Bestimmung differentieller Genexpression (MSC vs. Differenzierung) mittels selbst hergestellter Plasmid - DNA Microarrays ergab für die Osteogenese mit Genen wie destrin und enpp1, für die undifferenzierten MSC mit dem Gen sema3c neue Kandidatengene, deren biologische Funktion aufzuklären in zukünftigen Experimenten vielversprechende Ergebnisse liefern sollte. Die Analyse der transkriptomweiten Genexpression mittels NGS lieferte einen noch umfangreicheren Einblick ins Differenzierungsgeschehen. Es zeigte sich eine hohe Ähnlichkeit im Expressionsprofil von jungen MSC und Adipozyten, sowie zwischen den Profilen der alten MSC (eine Langzeitkultur) und Osteoblasten. Die alten MSC wiesen deutliche Anzeichen für eine spontane Differenzierung in die osteogene Richtung auf. Durch Analyse der 100 am stärksten exprimierten Gene jeder Zelllinie ließen sich für junge MSC und Adipozyten besonders Gene der extrazellulären Matrix (z.B col1a1,6 ; fn1 uvm.) auffinden. Sowohl Osteoblasten, als auch die alten MSC exprimieren hingegen verstärkt Gene mit Bezug zur oxidativen Phosphorylierung, sowie ribosomale Proteine. Eine Betrachtung der differentiellen Genexpression (junge MSC vs. Differenzierung) mit anschließender Pathway Analyse und Genontologie Anreicherungsstatistik unterstützt diese Ergebnisse vor allem bei Osteoblasten, wo nun jedoch zusätzlich auch Gene zur Regulation der Knochenentwicklung und Mineralisierung in den Vordergrund treten. Für Adipozyten konnte mit Genen des „Jak-STAT signaling pathway“, der Fokalen Adhäsion, sowie Genen des „Cytokine-cytokine receptor interaction pathway“ sehr spannende Einsichten in die Biologie dieses Zelltyps erlangt werden, die sicher weiterer Untersuchungen bedürfen. In undifferenzierten MSC konnte durch differentielle Genexpressionsanalyse die Rolle des nicht kanonischen Teils des WNT Signalweges als für die Aufrechterhaltung des Stammzellstatus potentiell äußerst einflussreich ermittelt werden. Die hier diskutierten Ergebnisse zeigen beispielhaft, dass besonders mittels Genexpressionsanalyse im Hochdurchsatzverfahren wertvolle Einblicke in die komplexe Biologie der Stammzelldifferenzierung möglich sind. Als Grundlage für nachfolgende Arbeiten konnten interessante Gene ermittelt und Hypothesen zu deren Einfluss auf Stammzelleigenschaften und Differenzierungsprozesse aufgestellt werden. Um einen besseren Einblick in den Differenzierungsverlauf zu ermöglichen, könnten künftig NGS Analysen zu unterschiedlichen Differenzierungszeitpunkten durchgeführt werden. Zudem wären weitere Anstrengungen zur erfolgreichen Etablierung der chondrogenen Differenzierung zur vollständigen Analyse der Genexpression des trilinearen Differenzierungspotentials von MSC wünschenswert.