Calmodulin disruption impacts growth and motility in juvenile liver fluke

Background: Deficiencies in effective flukicide options and growing issues with drug resistance make current strategies for liver fluke control unsustainable, thereby promoting the need to identify and validate new control targets in Fasciola spp. parasites. Calmodulins (CaMs) are small calcium-sensing proteins with ubiquitous expression in all eukaryotic organisms and generally use fluctuations in intracellular calcium levels to modulate cell signalling events. CaMs are essential for fundamental processes including the phosphorylation of protein kinases, gene transcription, calcium transport and smooth muscle contraction. In the blood fluke Schistosoma mansoni, calmodulins have been implicated in egg hatching, miracidial transformation and larval development. Previously, CaMs have been identified amongst liver fluke excretory-secretory products and three CaM-like proteins have been characterised biochemically from adult Fasciola hepatica, although their functions remain unknown.

Methods: In this study, we set out to investigate the biological function and control target potential of F. hepatica CaMs (FhCaMs) using RNAi methodology alongside novel in vitro bioassays.

Results: Our results reveal that: (i) FhCaMs are widely expressed in parenchymal cells throughout the forebody region of juvenile fluke; (ii) significant transcriptional knockdown of FhCaM1-3 was inducible by exposure to either long (~200 nt) double stranded (ds) RNAs or 27 nt short interfering (si) RNAs, although siRNAs were less effective than long dsRNAs; (iii) transient long dsRNA exposure-induced RNA interference (RNAi) of FhCaMs triggered transcript knockdown that persisted for ≥ 21 days, and led to detectable suppression of FhCaM proteins; (iv) FhCaM RNAi significantly reduced the growth of juvenile flukes maintained in vitro; (v) FhCaM RNAi juveniles also displayed hyperactivity encompassing significantly increased migration; (vi) both the reduced growth and increased motility phenotypes were recapitulated in juvenile fluke using the CaM inhibitor trifluoperazine hydrochloride, supporting phenotype specificity.

Conclusions: These data indicate that the Ca(2+)-modulating functions of FhCaMs are important for juvenile fluke growth and movement and provide the first functional genomics-based example of a growth-defect resulting from gene silencing in liver fluke. Whilst the phenotypic impacts of FhCaM silencing on fluke behaviour do not strongly support their candidature as new flukicide targets, the growth impacts encourage further consideration, especially in light of the speed of juvenile fluke growth in vivo.

Endothelin-1 and H2O2-induced signaling in vascular smooth muscle cells : modulation by CaMKII and Nitric oxide

L’endothéline-1 (ET-1) est un peptide vasoactif extrêmement puissant qui possède une forte activité mitogénique dans les cellules du muscle lisse vasculaire (VSMCs). Il a été démontré que l’ET-1 est impliquée dans plusieurs maladies cardio-vasculaires, comme l’athérosclérose, l'hypertension, la resténose après l'angioplastie, l’insuffisance cardiaque et l'arythmie. L’ET-1 exerce ses effets via plusieurs voies de signalisation qui incluent le Ca2+, les protéines kinases activées par les mitogènes (MAPKs) y compris les kinases régulées par les signaux extracellulaires (ERK1/2) et la voie de la phosphatidylinositol 3-kinase (PI-3K)/protein kinase B (PKB). Plusieurs études ont démontré que les dérivés réactifs de l'oxygène (ROS) peuvent jouer un rôle important dans la signalisation d’ERK1/2 et de PKB induite par plusieurs facteurs de croissance et hormones. Nous avons précédemment montré que l'ET-1 produit des ROS qui agissent comme médiateur de la signalisation cellulaire induite par l’ET-1. Le peroxyde d’hydrogène (H2O2), une molécule qui appartient à la famille des ROS, peut activer les voies de la MAPK et de la PKB dans les VSMCs. Par ailleurs, nos résultats suggèrent également que le Ca2+ et la calmoduline (CaM) sont essentiels pour la phosphorylation d’ERK1/2, de p38 et de PKB induite par le H2O2 dans les VSMCs. La Ca2+/CaM-dependent protein kinases II (CaMKII) est une sérine/thréonine protéine kinase multifonctionnelle activée par le Ca2+/CaM. Il a été montré que la CaMKII est impliquée dans les voies de signalisation induite par le H2O2 dans les cellules endothéliales. Cependant, le rôle de la CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de la proline-rich tyrosine kinase 2 (Pyk2) induite par l’ET-1 et le H2O2, de même que son rôle dans l’effet hypertrophique et prolifératif de l’ET-1 dans les VSMCs demeure inexploré. Le monoxyde d’azote (NO) est une molécule vasoactive impliquée dans la régulation de plusieurs réponses hormonales. Le NO peut moduler la signalisation contrôlant la croissance cellulaire induite par plusieurs agonistes d’où son rôle protecteur dans le système vasculaire. Des études ont montré que le NO peut inhiber la voie de Ras/Raf/ERK1/2 et la voie de PKB induite par le facteur de croissance endothélial (EGF) et l’angiotensine II (Ang II). Beaucoup d’autres travaux ont mis en évidence un cross-talk entre les voies de signalisation activées par l’ET-1 et le NO. La capacité du NO à inhiber la signalisation intracellulaire induite par l’ET-1 dans les VSMCs demeure inconnue. Le travail présenté dans cette thèse vise à déterminer le rôle du système Ca2+-CaM-CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1 et le H2O2 ainsi que son rôle dans la croissance et la prolifération cellulaire induites par l’ET-1 dans les VSMCs. Nous avons également testé le rôle du NO dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 ainsi que la synthèse protéique induite par l’ET-1. Dans la première partie de notre étude, nous avons examiné le rôle de la CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2 et de PKB induite par l’ET-1 dans les VSMCs en utilisant trois approches différentes i.e. l'usage d'inhibiteurs pharmacologiques, un peptide auto-inhibiteur de la CaMKII (CaMKII AIP) et la technique de siRNA. Nous avons démontré que la CaMKII est impliquée dans la phosphorylation d’ERK1/2 et de PKB induite par l’ET-1 dans les VSMCs. Des études précédentes ont montré à l’aide d’inhibiteurs pharmacologiques comme le KN-93 que l'Ang II et les agents induisant une augmentation de la concentration en Ca2+ intracellulaire comme l’ionomycine, provoquent la phosphorylation d’ERK1/2 via la CaM dans les VSMCs. Cependant, en utilisant différentes approches, nos études ont montré pour la première fois une implication de la CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2 et de PKB induite par l’ET-1 dans les VSMCs. Nous avons également rapporté pour la première fois, un rôle crucial de la CaMKII dans la pathophysiologie vasculaire associée à l’ET-1 puisque l’activation de la CaMKII joue un rôle important dans l’hypertrophie et la croissance cellulaire. Dans la deuxième partie, à la lumière des études précédentes qui montraient que les ROS agissent comme médiateurs de la signalisation induite par l’ET-1 dans les VSMCs, nous avons examiné si la CaMKII est également impliquée dans l’activation des voies d’ERK1/2 et de PKB induite par le H2O2. En utilisant des approches pharmacologiques et moléculaires, nous avons montré, comme pour l’ET-1, que la CaMKII joue un rôle critique en amont de la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par le H2O2. Nous avons précédemment montré que la transactivation du récepteur de type I de l’insulin-like growth factor (IGF-1R) est nécessaire à l’activation de PKB induite par le H2O2. Pour cette raison, nous avons examiné l'effet de l'inhibition de la CaMKII par l’inhibiteur pharmacologique ou par le knock-down de la CaMKII sur la phosphorylation d’IGF-1R induite par le H2O2. Les résultats démontrent que la CaMKII joue un rôle critique en amont de la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et d’IGF-1R induite par le H2O2. Dans la troisième partie de notre étude, nous avons également examiné le mécanisme moléculaire par lequel le NO exerce ses effets anti-mitogéniques et anti-hypertrophiques dans la signalisation induite par l’ET-1. En testant l'effet de deux différents donneurs de NO (S-nitroso-N-acetylpenicillamine (SNAP), sodium nitroprusside (SNP)) et un inhibiteur de NO synthase, le N (G)-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME) dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1, nous avons observé que le NO a un effet inhibiteur sur la signalisation induite par l’ET-1 dans les VSMCs. Par ailleurs, le 8-Br-GMPc, un analogue du GMPc, a un effet similaire à celui des deux donneurs du NO, tandis que l’oxadiazole quinoxaline (ODQ), un inhibiteur de la guanylate cyclase soluble, inverse l'effet inhibiteur du NO. Nous concluons que le NO diminue la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1 d’une manière dépendante du GMPc. Le NO inhibe aussi les effets hypertrophiques de l’ET-1 puisque le traitement avec le SNAP diminue la synthèse des protéines induite par l’ET-1. En résumé, les études présentées dans cette thèse démontrent que l’ET-1 et le H2O2 sont des activateurs de la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 dans les VSMCs et que la CaMKII s’avère nécessaire pour ce processus, en agissant en amont de l’activation de IGF-1R induite par le H2O2 dans les VSMCs. Elles montrent également que le NO inhibe la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1. Enfin, nos travaux suggèrent aussi que l’activation de la CaMKII stimule la synthèse des protéines et de l’ADN induites par l’ET-1 alors que le NO inhibe la synthèse des protéines induite par ET-1. Mots clés: Endothéline ; Peroxyde d'hydrogène ; CaMKII ; Monoxyde d’azote ; Système vasculaire ; PKB; ERK1/2; IGF-1R; Hypertrophie.

Assessing the Activity of Agonistic Autoantibodies in Systemic Sclerosis and their Effects on Cultured Vascular Smooth Muscle Cells

La sclérose systémique (ScS) est une maladie auto-immune dévastatrice d'étiologie inconnue. Le dysfonctionnement immunitaire, la fibrose et la vasculopathie sont les trois principales caractéristiques de cette maladie. Une récente étude a révélé un nouveau lien entre l'auto-immunité et la fibrose, par la présence d'auto-anticorps stimulant le récepteur du facteur de croissance dérivé des plaquettes (PDGFR) des fibroblastes. Ces auto-anticorps sont capables de stimuler les espèces réactives de l'oxygène et d’activer la kinase régulée par un signal extracellulaire (ERK1/2). L’hypothèse que nous formulons est que les cellules musculaires lisses vasculaires (VSMCs) exprimant conjointement les PDGFR, répondront elles aussi aux autoanticorps anti-PDGF-R. Le travail présenté ici vise à valider la présence d'auto-anticorps PDGFR dans les sérums de patients ScS, et à caractériser ensuite la réponse de VSMCs exposées à de l'immunoglobuline G (IgG) de ces sérums, en mesurant l’activation des cascades de signalisation spécifiques, ainsi que l'induction des gènes impliqués dans la réponse fibrotique. Nos résultats démontrent la présence d'une fraction IgG stimulant une réponse phénotypique dans les cultures de VSMCs. Notamment, d’importantes régulations positive et négative des gènes pro-fibrotiques tgfb1 et tgfb2 respectivement, ont été observées dans les VSMCs exposées à des fractions de ScS-IgG. Les fractions de IgG positives pour l'activation de ERK étaient présentes dans la plupart, mais pas dans tous les échantillons de SSc (68%, 19/28), et moins présentes dans les contrôles 27% (11/3). Bien que, les fractions de SSc-IgG ont pu considérablement immunoprécipiter le PDGFR, l'utilisation d'un inhibiteur spécifique des récepteurs au PDGF (AG1296), n'a pas inhibé l'activation de ERK médiée par les fractions de SSc-IgG. Globalement, nos résultats indiquent la présence d'autoanticorps stimulants avec activité pro-fibrotique dans les sérums des patients ScS. Des travaux sont en cours pour identifier l'entité moléculaire responsable de la réponse d’IgG observée dans les cultures de VSMCs.

Le niveau réduit d’AMPc dans la surexpression des protéines G(alpha)i et la prolifération accrue des cellules du muscle lisse vasculaire des rats spontanément hypertendus

Nous avons précédemment montré que les cellules musculaires lisses vasculaires(CMLV) des rats spontanément hypertendus (SHR) présentent une expression augmentée des protéines G inhibitrices (Gi) et une prolifération cellulaire accrue par rapport aux CMLV des rats Wystar-Kyoto (WKY). Le niveau d'AMPc s’est également avéré plus faible dans les CMLV de SHR. La présente étude a donc été entreprise afin d'examiner la contribution de la diminution du niveau intracellulaire d'AMPc à l’augmentation de l'expression des protéines Gi et à la prolifération accrue des CMLV de SHR et de continuer à explorer les mécanismes moléculaires sous-jacents responsables de cette réponse. Les CMLV de SHR ont montré par rapport aux CMLV des WKY une expression accrue de Giα-2 et Giα-3 qui a été diminué d'une manière dépendante de concentration par le dbcAMP, un analogue d'AMPc perméable à la membrane cellulaire. En outre, les fonctions augmentées des protéines Gi comme démontrées par l'amplification de l’inhibition de l'adénylate cyclase par les hormones inhibitrices et l'activité forskoline (FSK)-stimulée de l’adénylate cyclase par une faible concentration de GTPγS dans les CMLV de SHR ont également été restaurées aux niveaux de WKY par le dbcAMP. La prolifération accrue des CMLV de SHR a également été atténuée par le dbcAMP et la forskoline, un activateur de l'adénylate cyclase. De plus, dbcAMP a restauré la production augmentée d'anion superoxyde (O2-), l'activité de la NAD(P)H oxydase et l’expression accrue des protéines Nox 4 et p47phox observée dans les CMLV de SHR jusqu’au niveau contrôle. Par ailleurs, la phosphorylation accrue des PDGF-R, EGF-R, c-Src et ERK1/2 énoncée par les CMLV de SHR a également été diminuée par le dbcAMP d'une manière dépendante de concentration. Ces résultats suggèrent que le niveau réduit d'AMPc intracellulaire montré par les CMLV de SHR contribue à l'expression accrue des protéines Gi et à l’hyperprolifération cellulaire à travers l’augmentation du stress oxydatif, la transactivation des EGF-R, PDGF-R et la voie de signalisation des MAP kinases.

Early growth response protein 1 (Egr-1) expression by Insulin-like growth factor 1 (IGF-1) involves MAPKs and PKB pathways

Un remodelage vasculaire anormal est à la base de la pathogenèse des maladies cardio-vasculaires (MCV) telles que l’athérosclérose et l’hypertension. Des dysfonctionnements au niveau de la migration, l’hypertrophie et la prolifération des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV) sont des évènements cellulaires qui jouent un rôle primordial dans le remodelage vasculaire. L’insulin-like growth factor 1 (IGF-1), puissant facteur mitogène, contribue au développement des MCV, notamment via l’activation des protéines MAPK et PI3-K/PKB, composantes clés impliquées dans les voies de croissance cellulaire. Ces molécules sont également impliquées dans la modulation de l’expression de nombreux facteurs de transcription, incluant le facteur Egr-1. Egr-1 est régulé à la hausse dans différents types de maladies vasculaires impliquant les voies de signalisation de croissance et de stress oxydant qui par ailleurs peuvent être déclenchées par l’IGF-1. Cependant, la question d’une possible modulation de l’expression d’Egr-1 dans les CMLV demeure inabordée; plus spécifiquement, la caractérisation de la voie de signalisation reliant l’action d’IGF-1 à l’expression d’Egr-1 reste à établir. Dans cette optique, l’objectif de cette étude a été d’examiner l’implication de MAPK, PKB et des dérivés réactifs de l’oxygène (DRO) dans l’expression d’Egr-1 induite par l’IGF-1 dans les CMLV. L’IGF-1 a induit une augmentation marquée du niveau protéique de l’Egr-1 en fonction du temps et de la concentration utilisés. Cette augmentation a été inhibée en fonction des doses d’agents pharmacologiques qui ciblent les voies de signalisation de MAPK, PKB et DRO. De plus, l’expression du facteur de transcription, Egr-1, en réponse de l’IGF-1, a été atténuée suite à un blocage pharmacologique des processus cellulaires responsables de la synthèse d’ARN et de synthèse protéique. Pour conclure, on a démontré que l’IGF-1 stimule l’expression d’Egr-1 via les voies de signalisation, impliquant ERK1/2/JNK, PI3K/PKB. On a également proposé que les DRO jouent un rôle important dans ce processus. Dans l’ensemble, nous avons suggéré un nouveau mécanisme par lequel l’IGF-1 promeut la prolifération et l’hypertrophie cellulaire, processus à la base des anomalies vasculaires.

Influence of Selected Dietary Micronutrient Elements on Growth and Biochemistry of Farmed Prawns

From the present study, it is clear that all the three metals, selenium, molybdenum and cobalt have significant effect on the antioxidant status of the shrimps. Selenium and molybdenum were observed to induce peroxidative damage at elevated levels. But at the same level, cobalt did not show such an effect. Selenium was found to be growth promoting at lower levels of dietary supplementation. Even though low levels of dietary selenium had a protective effect against the lipid peroxidation, the present study indicates that high levels of dietary selenium could promote lipid peroxidation. The selenium-dependent antioxidant enzyme, GPx behaved differently in muscle and hepatopancreas. A high concentration of selenium was required for the active expression of the enzyme in the muscle, where as in hepatopancreas maximum activity was observed at lower selenium concentration. Selenium supplementation had a positive effect on GSH concentration. The other antioxidant enzymes such as GST, SOD and CAT showed enhanced activity at higher concentration of selenium. Molybdenum supplementation significantly reduced the free radical scavenger enzymes SOD and CAT. This resulted in enhanced lipid peroxidation in tissues. The activity of antioxidant enzyme GPx and the concentration of the substrate for the enzyme, GSH also were lower at elevated levels of molybdenum supplementation. In addition to this amino acids and fatty acids were also altered in molybdenum supplemented groups. In trace amounts, dietary molybdenum exerts a beneficial effect on the growth and also in the activities of the enzymes XO and SO. At the same time it also indicates a possibility of oxidative damage as a result of the peroxidation caused by the activities of the enzymes SO and XO at elevated concentrations of molybdenum is also indicated. The absorption of various trace elements was also altered by molybdenum supplementation.Among the three metals studied, cobalt was the least toxic one at the administered levels. But this metal has a significant effect on the lipid content, amino acid composition, cholesterol levels and phospholipid levels. Increased growth was also observed as a result of cobalt supplementation in shrimps. The antioxidant system of the animal was activated by dietary cobalt. Tissue levels of the trace metals were also found to be altered in cobalt supplemented groups of shrimps.These studies, thus shows that influence of dietary trace metals calls for more detailed studies in farmed shrimp. They may hold the key to growth and even disease resistance in shrimp. But this still remains as a virgin field which demands more attention, especially in view of the increasing importance of shrimp farming.

Effects of dietary lipid source on growth, digestibility and tissue fatty acid composition of Heterobranchus longifilis fingerlings

One of the major problems facing aquaculture is the inadequate supply of fish oil mostly used for fish feed manufacturing. The continued growth in aquaculture production cannot depend on this finite feed resources, therefore, it is imperative that cheap and readily available substitutes that do not compromise fish growth and fillet quality be found. To achieve this, a 12-week feeding trial with Heterobranchus longifilis fed diets differing in lipid source was conducted. Diets were supplemented with 6% lipid as fish oil, soybean oil, palm oil, coconut oil, groundnut oil and melon seed oil. Triplicate groups of 20 H. longifilis were fed the experimental diets two times a day to apparent satiation, over 84 days. Growth, digestibility, and muscle fatty acid profile were measured to assess diet effects. At the end of the study, survival, feed intake and hepatosomatic index were similar for fish fed experimental diets. However, weight gain, SGR and FCR of fish fed soybean oil-based diet was significantly reduced. Apparent nutrient digestibility coefficients were significantly lower in fish fed soybean, coconut and groundnut oil-based diets. Fillet and hepatic fatty acid compositions differed and reflected the fatty acid compositions of the diets. Docosahexaenoic acid (22:6n-3), 20:5n-3 and 20:4n-6 were conserved in vegetable oils-based diets fed fish possibly due to synthesis of HUFA from 18:3n-3 and 18:4n-6. Palm oil diet was the least expensive, and had the best economic conversion ratio. The use of vegetable oils in the diets had positive effect on growth and fillet composition of H. longifilis.

Non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) inhibit vascular smooth muscle cell proliferation via differential effects on the cell cycle

Abnormal vascular smooth muscle cell (VSMC) proliferation plays an important role in the pathogenesis of both atherosclerosis and restenosis. Recent studies suggest that high-dose salicylates, in addition to inhibiting cyclooxygenase activity, exert an antiproliferative effect on VSMC growth both in-vitro and in-vivo. However, whether all non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) exert similar anti proliferative effects on VSMCs, and do so via a common mechanism of action, remains to be shown. In this study, we demonstrate that the NSAIDs aspirin, sodium salicylate, diclofenac, ibuprofen, indometacin and sulindac induce a dose-dependent inhibition of proliferation in rat A10 VSMCs in the absence of significant cytotoxicity. Flow cytometric analyses showed that exposure of A10 cells to diclofenac, indometacin, ibuprofen and sulindac, in the presence of the mitotic inhibitor, nocodazole, led to a significant G0/G1 arrest. In contrast, the salicylates failed to induce a significant G1 arrest since flow cytometry profiles were not significantly different from control cells. Cyclin A levels were elevated, and hyperphosphorylated p107 was present at significant levels, in salicylate-treated A10 cells, consistent with a post-G1/S block, whereas cyclin A levels were low, and hypophosphorylated p107 was the dominant form, in cells treated with other NSAIDs consistent with a G1 arrest. The ubiquitously expressed cyclin-dependent kinase (CDK) inhibitors, p21 and p27, were increased in all NSAID-treated cells. Our results suggest that diclofenac, indometacin, ibuprofen and sulindac inhibit VSMC proliferation by arresting the cell cycle in the G1 phase, whereas the growth inhibitory effect of salicylates probably affects the late S and/or G2/M phases. Irrespective of mechanism, our results suggest that NSAIDs might be of benefit in the treatment of certain vasculoproliferative disorders.

Inhibition of vascular smooth muscle cell proliferation by non-steroidal anti-inflammatory drugs

Abnormal vascular smooth muscle cell (VSMC) proliferation is known to play an important role in the pathogenesis of atherosclerosis, restenosis and instent stenosis. Recent studies suggest that salicylates, in addition to inhibiting cyclooxygenase activity, exert an antiproliferative effect on VSMC growth both in vitro and in vivo. However, whether all non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAID) exert similar antiproliferative effects on VSMCs, and do so via a common mechanism of action, remains unknown. In the present study, we demonstrated that the NSAIDs, aspirin, ibuprofen and sulindac induced a dose-dependent inhibition of proliferation in rat A10 VSMCs (IC50 = 1666 mumol/L, 937 mumol/L and 520 mumol/L, respectively). These drugs did not show significant cytotoxic effects as determined by LDH release assay, even at the highest concentrations tested (aspirin, 5000 mumol/L; ibuprofen, 2500 mumol/L; and sulindac, 1000 mumol/L). Flow cytometric analyses showed that a 48 h exposure of A10 VSMCs to ibuprofen (1000 mumol/L) and sulindac (750 mumol/L) led to a significant G1 arrest (from 68.7 +/- 2.0% of cells in G1 to 76.6 +/- 2.2% and 75.8 +/- 2.2%, respectively, p < 0.05). In contrast, aspirin (2500 mumol/L) failed to induce a significant G1 arrest (68.1 +/- 5.2%). Clearer evidence of a G1 block was obtained by treatment of cells with the mitotic inhibitor, nocodazole (40 ng/ml), for the final 24 h of the experiment. Under these conditions, aspirin still failed to induce a G1 arrest (from 25.9 +/- 10.9% of cells in G1 to 19.6 +/- 2.3%) whereas ibuprofen and sulindac led to a significant accumulation of cells in G1(51.8% +/- 17.2% and 54.1% +/- 10.6%, respectively, p < 0.05). These results indicate that ibuprofen and sulindac inhibit VSMC proliferation by arresting the cell cycle in the G1 phase whereas the effect of aspirin appears to be independent of any special phase of the cell cycle. Irrespective of mechanism, our results suggest that NSAIDs might be of benefit to the treatment of vascular proliferative disorders.

Myostatin regulates cardiomyocyte growth through modulation of Akt signaling

Myostatin is a highly conserved, potent negative regulator of skeletal muscle hypertrophy in many species, from rodents to humans, although its mechanisms of action are incompletely understood. Transcript profiling of hearts from a genetic model of cardiac hypertrophy revealed dramatic upregulation of myostatin, not previously recognized to play a role in the heart. Here we show that myostatin abrogates the cardiomyocyte growth response to phenylephrine in vitro through inhibition of p38 and the serine - threonine kinase Akt, a critical determinant of cell size in many species from drosophila to mammals. Evaluation of male myostatin-null mice revealed that their cardiomyocytes and hearts overall were slightly smaller at baseline than littermate controls but exhibited more exuberant growth in response to chronic phenylephrine infusion. The increased cardiac growth in myostatin-null mice corresponded with increased p38 phosphorylation and Akt activation in vivo after phenylephrine treatment. Together, these data demonstrate that myostatin is dynamically regulated in the heart and acts more broadly than previously appreciated to regulate growth of multiple types of striated muscle.

Influence of birth weight on gene regulators of lipid metabolism and utilization in subcutaneous adipose tissue and skeletal muscle of neonatal pigs.

Epidemiological studies suggest that low-birth weight infants show poor neonatal growth and increased susceptibility to metabolic syndrome, in particular, obesity and diabetes. Adipose tissue development is regulated by many genes, including members of the peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) and the fatty acid-binding protein (FABP) families. The aim of this study was to determine the influence of birth weight on key adipose and skeletal muscle tissue regulating genes. Piglets from 11 litters were ranked according to birth weight and 3 from each litter assigned to small, normal, or large-birth weight groups. Tissue samples were collected on day 7 or 14. Plasma metabolite concentrations and the expression of PPARG2, PPARA, FABP3, and FABP4 genes were determined in subcutaneous adipose tissue and skeletal muscle. Adipocyte number and area were determined histologically. Expression of FABP3 and 4 was significantly reduced in small and large, compared with normal, piglets in adipose tissue on day 7 and in skeletal muscle on day 14. On day 7, PPARA and PPARG2 were significantly reduced in adipose tissue from small and large piglets. Adipose tissue from small piglets contained more adipocytes than normal or large piglets. Birth weight had no effect on adipose tissue and skeletal muscle lipid content. Low-birth weight is associated with tissue-specific and time-dependent effects on lipid-regulating genes as well as morphological changes in adipose tissue. It remains to be seen whether these developmental changes alter an individual's susceptibility to metabolic syndrome.

A hypoplastic model of skeletal muscle development displaying reduced foetal myoblast cell numbers, increased oxidative myofibres and improved specific tension capacity

The major component of skeletal muscle is the myofibre. Genetic intervention inducing over-enlargement of myofibres beyond a certain threshold through acellular growth causes a reduction in the specific tension generating capacity of the muscle. However the physiological parameters of a genetic model that harbours reduced skeletal muscle mass have yet to be analysed. Genetic deletion of Meox2 in mice leads to reduced limb muscle size and causes some patterning defects. The loss of Meox2 is not embryonically lethal and a small percentage of animals survive to adulthood making it an excellent model with which to investigate how skeletal muscle responds to reductions in mass. In this study we have performed a detailed analysis of both late foetal and adult muscle development in the absence of Meox2. In the adult, we show that the loss of Meox2 results in smaller limb muscles that harbour reduced numbers of myofibres. However, these fibres are enlarged. These myofibres display a molecular and metabolic fibre type switch towards a more oxidative phenotype that is induced through abnormalities in foetal fibre formation. In spite of these changes, the muscle from Meox2 mutant mice is able to generate increased levels of specific tension compared to that of the wild type.

Effects of dietary polyunsaturated fatty acid supplementation on fatty acid composition in muscle and subcutaneous adipose tissue of lambs

Lambs (n = 48) were used in a 2 × 2 factorial arrangement of treatments to evaluate effects of inclusion of oil containing PUFA in high-concentrate diets (with or without) and duration of oil supplementation (pre- vs. postweaning) on CLA concentration of muscle and adipose tissue. Lambs were fed preweaning creep diets (with or without oil) corresponding to the dietary lactation treatment diet (with or without oil) of the dam. Dams blocked by lambing date and rearing type were randomly assigned to 1 of 2 lactation dietary treatments with or without oil supplementation. Creep diets contained approximately 70% concentrate and 30% roughage and were provided to lambs for ad libitum intake. At weaning (58.7 ± 2.5 d of age), lambs (n = 48) were randomly assigned within preweaning treatment groups to 1 of 2 postweaning dietary treatments (with or without oil) and 16 pens in a randomized block design, blocked by sex and BW. Postweaning diets were formulated to contain approximately 80% concentrate and 20% roughage and were fed once daily for ad libitum intake. Soybean and linseed oil (2:1, respectively) replaced ground corn and provided 3% additional fat in pre- and postweaning diets. Lambs were slaughtered at 60.3 ± 4.2 kg of BW. A subcutaneous fat (SQ) sample was obtained within 1 h postmortem and a LM sample at the 12th rib was obtained 24 h postmortem, and both were analyzed for fatty acid profile. Feedlot performance and carcass measurements were not affected (P ≥ 0.26) by oil supplementation. Total CLA content of LM and SQ was not affected (P ≥ 0.08) by oil supplementation pre- or postweaning, but trans-10, cis-12 CLA was greater (P = 0.02) in SQ from lambs supplemented with oil postweaning. Total PUFA content in LM was greater (P = 0.02) in lambs supplemented with oil pre- or postweaning as a result of increased concentrations of 18:2cis-9, cis-12 and longer chain PUFA. Conversely, pre- and postweaning oil supplementation resulted in less (P = 0.04) MUFA content in LM. Only postweaning oil supplementation increased (P = 0.001) SQ PUFA content. Feeding oils containing PUFA to lambs pre- and postweaning did not increase CLA content of muscle, whereas postweaning oil supplementation minimally increased CLA concentration of SQ fat. Inclusion of soybean and linseed oil in pre- and postweaning diets increased total PUFA content of SQ fat and muscle tissue without adversely affecting growth performance or carcass characteristics.

TRIM32 regulates skeletal muscle stem cell differentiation and is necessary for normal adult muscle regeneration

Limb girdle muscular dystrophy type 2H (LGMD2H) is an inherited autosomal recessive disease of skeletal muscle caused by a mutation in the TRIM32 gene. Currently its pathogenesis is entirely unclear. Typically the regeneration process of adult skeletal muscle during growth or following injury is controlled by a tissue specific stem cell population termed satellite cells. Given that TRIM32 regulates the fate of mammalian neural progenitor cells through controlling their differentiation, we asked whether TRIM32 could also be essential for the regulation of myogenic stem cells. Here we demonstrate for the first time that TRIM32 is expressed in the skeletal muscle stem cell lineage of adult mice, and that in the absence of TRIM32, myogenic differentiation is disrupted. Moreover, we show that the ubiquitin ligase TRIM32 controls this process through the regulation of c-Myc, a similar mechanism to that previously observed in neural progenitors. Importantly we show that loss of TRIM32 function induces a LGMD2H-like phenotype and strongly affects muscle regeneration in vivo. Our studies implicate that the loss of TRIM32 results in dysfunctional muscle stem cells which could contribute to the development of LGMD2H.

Age related changes in speed and mechanism of adult skeletal muscle stem cell migration

Skeletal muscle undergoes a progressive age-related loss in mass and function. Preservation of muscle mass depends in part on satellite cells, the resident stem cells of skeletal muscle. Reduced satellite cell function may contribute to the age-associated decrease in muscle mass. Here we focused on characterising the effect of age on satellite cell migration. We report that aged satellite cells migrate at less than half the speed of young cells. In addition, aged cells show abnormal membrane extension and retraction characteristics required for amoeboid based cell migration. Aged satellite cells displayed low levels of integrin expression. By deploying a mathematical model approach to investigate mechanism of migration, we have found that young satellite cells move in a random ‘memoryless’ manner whereas old cells demonstrate superdiffusive tendencies. Most importantly, we show that nitric oxide, a key regulator of cell migration, reversed the loss in migration speed and reinstated the unbiased mechanism of movement in aged satellite cells. Finally we found that although Hepatocyte Growth Factor increased the rate of aged satellite cell movement it did not restore the memoryless migration characteristics displayed in young cells. Our study shows that satellite cell migration, a key component of skeletal muscle regeneration, is compromised during aging. However, we propose clinically approved drugs could be used to overcome these detrimental changes.