Bone growth into a ceramic-filled defect around an implant - The response to transforming growth factor beta 1

Synthetic bone substitutes provide an alternative to autograft but do not give equivalent clinical results. Their performance may be enhanced by adding osteogenic growth factors. In this study, TGFbeta1 was absorbed on to a carrier of 0 tricalcium phosphate and Gelfoam(R) and used to fill a defect around a tibial implant in a rat model of revision arthoplasty.

Cancer-related ectopic expression of the bone-related transcription factor RUNX2 in non-osseous metastatic tumor cells is linked to cell proliferation and motility

Introduction: Metastatic breast cancer cells frequently and ectopically express the transcription factor RUNX2, which normally attenuates proliferation and promotes maturation of osteoblasts. RUNX2 expression is inversely regulated with respect to cell growth in osteoblasts and deregulated in osteosarcoma cells.

Connective tissue growth factor antagonizes transforming growth factor-beta 1/Smad signalling in renal mesangial cells

The critical involvement of TGF-beta 1 (transforming growth factor-beta 1) in DN (diabetic nephropathy) is well established. However, the role of CTGF (connective tissue growth factor) in regulating the complex interplay of TGF-beta 1 signalling networks is poorly understood. The purpose of the present study was to investigate co-operative signalling between CTGF and TGF-beta 1 and its physiological significance. CTGF was determined to bind directly to the T beta RIII (TGF-beta type III receptor) and antagonize TGF-beta 1-induced Smad phosphorylation and transcriptional responses via its N-terminal half. Furthermore, TGF-beta 1 binding to its receptor was inhibited by CTGF. A consequent shift towards non-canonical TGF-beta 1 signalling and expression of a unique profile of differentially regulated genes was observed in CTGF/TGF-beta 1-treated mesangial cells. Decreased levels of Smad2/3 phosphorylation were evident in STZ (streptozotocin)-induced diabetic mice, concomitant with increased levels of CTGF Knockdown of T beta RIII restored TGF-beta 1-mediated Smad signalling and cell contractility, suggesting that T beta RIII is key for CTGF-mediated regulation of TGF-beta 1. Comparison of gene expression profiles from CTGF/TGF-beta 1-treated mesangial cells and human renal biopsy material with histological diagnosis of DN revealed significant correlation among gene clusters. In summary, mesangial cell responses to TGF-beta 1 are regulated by cross-talk with CTGF, emphasizing the potential utility of targeting CTGF in DN.

Gingival fibroblast response to cyclosporin A and transforming growth factor beta(1)

This study investigates a potential role for TGF beta(1), in the pathogenesis of cyclosporin A-induced gingival overgrowth (CsA-OG). TGF beta(1) was localized immunohistochemically in the connective tissue of both normal gingiva and CsA-OG. Intense staining for TGF beta(1) was detected at the tips of the dermal papillae of the overgrown gingiva. In addition, fibroblasts derived from healthy gingiva and fibroblasts derived from CsA-OG were cultured both as monolayers or embedded in a 3D-collagen gel. Fibroblast activity was monitored in terms of protein and collagen production in the presence of (i) 1 ng/ml TGF beta(1), (ii) 500 ng/ml CsA, or (iii) 500 ng/ml CsA and 1 ng/ml TGF beta(1). In monolayer culture TGF beta(1) significantly increased protein and collagen production in all cell strains (p

MicroRNA-34c inversely couples the biological functions of the runt-related transcription factor RUNX2 and the tumor suppressor p53 in osteosarcoma

Osteosarcoma (OS) is a primary bone tumor that is most prevalent during adolescence. RUNX2, which stimulates differentiation and suppresses proliferation of osteoblasts, is deregulated in OS. Here, we define pathological roles of RUNX2 in the etiology of OS and mechanisms by which RUNX2 expression is stimulated. RUNX2 is often highly expressed in human OS biopsies and cell lines. Small interference RNA (siRNA)-mediated depletion of RUNX2 inhibits growth of U2OS OS cells. RUNX2 levels are inversely linked to loss of p53 (which predisposes to OS) in distinct OS cell lines and osteoblasts. RUNX2 protein levels decrease upon stabilization of p53 with the MDM2 inhibitor Nutlin-3. Elevated RUNX2 protein expression is post-transcriptionally regulated and directly linked to diminished expression of several validated RUNX2 targeting microRNAs (miRNAs) in human OS cells compared to mesenchymal progenitor cells. The p53-dependent miR-34c is the most significantly down-regulated RUNX2 targeting miRNA in OS. Exogenous supplementation of miR-34c markedly decreases RUNX2 protein levels, while 3UTR reporter assays establish RUNX2 as a direct target of miR-34c in OS cells. Importantly, Nutlin-3 mediated stabilization of p53 increases expression of miR-34c and decreases RUNX2. Thus, a novel RUNX2-p53-miR34 network controls cell growth of osseous cells and is compromised in OS.

Bioinformatic evaluation of transcriptional regulation of WNT pathway genes with reference to diabetic nephropathy

Objective: Diabetic nephropathy (DN) is a microvascular complication of diabetes. Members of the WNT/ β-catenin pathways have been implicated in interstitial fibrosis and glomerular sclerosis, characteristic hallmarks of DN. These processes are controlled, in part, by transcription factors (TFs), proteins which bind to gene promoter regions attenuating their regulation. We sought to identify predicted cis-acting transcription factor binding sites (TFBS) over-represented within the promoter regions of WNT pathway members compared to genes across the genome.Methods: We assessed the frequency of 62 TFBS motifs from the JASPAR databases on 65 WNT pathway genes. P-values were estimated on the hypergeometric distribution for each TF. Gene expression profiles of enriched motifs were examined from DN-related datasets to assess clinical significance.Results: TFBS motifs transcription factor AP-2 alpha (TFAP2A), myeloid zinc finger 1 (MZF1), and specificity protein 1 (SP1) were significantly enriched within WNT pathway genes (P-values<6.83x10-29, 1.34x10-11 and 3.01x10-6 respectively). MZF1 gene expression was significantly increased in DN in a whole kidney dataset (fold change = 1.16; 16% increase; P = 0.03). TFAP2A gene expression was decreased in an independent dataset (fold change = -1.02; P = 0.03). SP1 was not differentially expressed in any datasets examined.Conclusions: Three TFBS profiles are significantly enriched within the WNT pathway genes examined highlighting the use of in silico analyses for identifying key regulators of this pathway. Modification of TF binding to gene promoter regions involved in DN pathology may limit progression, making refinement of targeted therapeutic strategies possible through clearer delineation of their role.

Regulation of microsomal prostaglandin E2 synthase-1 and 5-lipoxygenase-activating protein/5-lipoxygenase by 4-hydroxynonenal in human osteoarthritic chondrocytes

L’arthrose (OA) est une maladie dégénérative et multifactorielle caractérisée par une destruction de cartilage, une formation d’ostéophytes et une inflammation au niveau de la membrane synoviale. Le 4-hydroxynonénal (HNE), un produit final de la peroxydation lipidique, a été identifié récemment comme un facteur catabolique et un médiateur inflammatoire dans le cartilage arthrosique humain. Notre projet vise à étudier l’effet du HNE sur la régulation de la prostaglandine E2 synthase-1 microsomale (mPGES-1) et de la protéine activante 5-lipoxygénase (FLAP)/5-lipoxygénase (5-LOX) dans les chondrocytes arthrosiques humains. Lorsque les cellules sont traitées une seule fois avec 10 µM HNE, les résultats de Western blot et de PCR en temps réel montrent que l’expression de la cyclooxygénase-2 (COX-2) et de la mPGES-1 augmente de manière significative et atteint respectivement le maximum après 8 et 16 heures d’incubation puis diminue graduellement. Cependant, lorsque les cellules sont traitées plusieurs fois avec 10 µM HNE à 2 heures d’intervalle, l’expression de la COX-2 et de la mPGES-1 augmente en fonction du temps sans subir une baisse après 24 heures d’incubation. Le HNE induit l’activité du promoteur de la mPGES-1 via l’activation du facteur de transcription Egr-1. L’investigation de la 2ème voie du métabolisme de l’acide arachidonique, à savoir 5-LOX/FLAP, montre que le HNE induit l’expression de FLAP après 24 heures de stimulation et celle de 5-LOX seulement après 48 heures. Ceci semble survenir à l’étape de transcription au cours de laquelle HNE induit l’expression de l’ARNm et l’activité du promoteur du gène 5-LOX. Nous avons démontré aussi que le niveau de leukotriène B4 (LTB4) augmente et suit le même profil que celui de la 5-LOX. L’étude des mécanismes moléculaires susceptibles d’être impliqués dans la régulation de la 5-LOX/FLAP par le HNE montre que ce dernier stimule leur expression via l’action de prostaglandine E2 (PGE2) et du facteur de croissance transformant-beta 1 (TGF-β1). En conclusion, notre étude démontre que le HNE induit à court-terme d’incubation la voie de COX-2/mPGES-1 puis par la suite stimule celle de FLAP/5-LOX à long-terme d’incubation dans les chondrocytes arthrosiques humains. Ces résultats suggèrent que la mPGES-1 et 5-LOX/FLAP sont des potentielles cibles thérapeutiques intéressantes pour contrôler la production de PGE2 et LTB4 dans OA.

The role of transforming growth factor-beta 1 in steroidogenesis, cell proliferation, and apoptosis in cultured bovine granulosa cells

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Role of the homeodomain transcription factor Hoxa13 in embryonic development and formation of extra-embryonic structures

La famille des gènes Hox code pour des facteurs de transcription connus pour leur contribution essentielle à l’élaboration de l’architecture du corps et ce, au sein de tout le règne animal. Au cours de l’évolution chez les vertébrés, les gènes Hox ont été redéfinis pour générer toute une variété de nouveaux tissus/organes. Souvent, cette diversification s’est effectuée via des changements quant au contrôle transcriptionnel des gènes Hox. Chez les mammifères, la fonction de Hoxa13 n’est pas restreinte qu’à l’embryon même, mais s’avère également essentielle pour le développement de la vascularisation fœtale au sein du labyrinthe placentaire, suggérant ainsi que sa fonction au sein de cette structure aurait accompagné l’émergence des espèces placentaires. Au chapitre 2, nous mettons en lumière le recrutement de deux autres gènes Hoxa, soient Hoxa10 et Hoxa11, au compartiment extra-embryonnaire. Nous démontrons que l’expression de Hoxa10, Hoxa11 et Hoxa13 est requise au sein de l’allantoïde, précurseur du cordon ombilical et du système vasculaire fœtal au sein du labyrinthe placentaire. De façon intéressante, nous avons découvert que l’expression des gènes Hoxa10-13 dans l’allantoïde n’est pas restreinte qu’aux mammifères placentaires, mais est également présente chez un vertébré non-placentaire, indiquant que le recrutement des ces gènes dans l’allantoïde précède fort probablement l’émergence des espèces placentaires. Nous avons généré des réarrangements génétiques et utilisé des essais transgéniques pour étudier les mécanismes régulant l’expression des gènes Hoxa dans l’allantoïde. Nous avons identifié un fragment intergénique de 50 kb capable d’induire l’expression d’un gène rapporteur dans l’allantoïde. Cependant, nous avons trouvé que le mécanisme de régulation contrôlant l’expression du gène Hoxa au sein du compartiment extra-embryonnaire est fort complexe et repose sur plus qu’un seul élément cis-régulateur. Au chapitre 3, nous avons utilisé la cartographie génétique du destin cellulaire pour évaluer la contribution globale des cellules exprimant Hoxa13 aux différentes structures embryonnaires. Plus particulièrement, nous avons examiné plus en détail l’analyse de la cartographie du destin cellulaire de Hoxa13 dans les pattes antérieures en développement. Nous avons pu déterminer que, dans le squelette du membre, tous les éléments squelettiques de l’autopode (main), à l’exception de quelques cellules dans les éléments carpiens les plus proximaux, proviennent des cellules exprimant Hoxa13. En contraste, nous avons découvert que, au sein du compartiment musculaire, les cellules exprimant Hoxa13 et leurs descendantes (Hoxa13lin+) s’étendent à des domaines plus proximaux du membre, où ils contribuent à générer la plupart des masses musculaires de l’avant-bras et, en partie, du triceps. De façon intéressante, nous avons découvert que les cellules exprimant Hoxa13 et leurs descendantes ne sont pas distribuées uniformément parmi les différents muscles. Au sein d’une même masse musculaire, les fibres avec une contribution Hoxa13lin+ différente peuvent être identifiées et les fibres avec une contribution semblable sont souvent regroupées ensemble. Ce résultat évoque la possibilité que Hoxa13 soit impliqué dans la mise en place de caractéristiques spécifiques des groupes musculaires, ou la mise en place de connections nerf-muscle. Prises dans leur ensemble, les données ici présentées permettent de mieux comprendre le rôle de Hoxa13 au sein des compartiments embryonnaires et extra-embryonnaires. Par ailleurs, nos résultats seront d’une importance primordiale pour soutenir les futures études visant à expliquer les mécanismes transcriptionnels soutenant la régulation des gènes Hoxa dans les tissus extra-embryonnaires.

Caractérisation du Prostate-derived Ets transcription factor (PDEF) comme antigène tumoral candidat des cancers invasifs du sein

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.