LPS regulates proinflammatory gene expression in macrophages by altering histone deacetylase expression

Bacterial LPS triggers dramatic changes in gene expression in macrophages. We show here that LPS regulated several members of the histone deacetylase (HDAC) family at the mRNA level in murine bone marrow-derived macrophages (BMM). LPS transiently repressed, then induced a number of HDACs (Hdac-4, 5, 7) in BMM, whereas Hdac-1 mRNA was induced more rapidly. Treatment of BMM with trichostatin A (TSA), an inhibitor of HDACs, enhanced LPS-induced expression of the Cox-2, Cxcl2, and Ifit2 genes. In the case of Cox-2, this effect was also apparent at the promoter level. Overexpression of Hdac-8 in RAW264 murine macrophages blocked the ability of LPS to induce Cox-2 mRNA. Another class of LPS-inducible genes, which included Ccl2, Ccl7, and Edn1, was suppressed by TSA, an effect most likely mediated by PU.1 degradation. Hence, HDACs act as potent and selective negative regulators of proinflammatory gene expression and act to prevent excessive inflammatory responses in macrophages.

Species differential regulation of COX2 can be described by an NFκB-dependent logic AND gate

Cyclooxygenase 2 (COX2), a key regulatory enzyme of the prostaglandin/eicosanoid pathway, is an important target for anti-inflammatory therapy. It is highly induced by pro-inflammatory cytokines in a Nuclear factor kappa B (NFκB)-dependent manner. However, the mechanisms determining the amplitude and dynamics of this important pro-inflammatory event are poorly understood. Furthermore, there is significant difference between human and mouse COX2 expression in response to the inflammatory stimulus tumor necrosis factor alpha (TNFα). Here, we report the presence of a molecular logic AND gate composed of two NFκB response elements (NREs) which controls the expression of human COX2 in a switch-like manner. Combining quantitative kinetic modeling and thermostatistical analysis followed by experimental validation in iterative cycles, we show that the human COX2 expression machinery regulated by NFκB displays features of a logic AND gate. We propose that this provides a digital, noise-filtering mechanism for a tighter control of expression in response to TNFα, such that a threshold level of NFκB activation is required before the promoter becomes active and initiates transcription. This NFκB-regulated AND gate is absent in the mouse COX2 promoter, most likely contributing to its differential graded response in promoter activity and protein expression to TNFα. Our data suggest that the NFκB-regulated AND gate acts as a novel mechanism for controlling the expression of human COX2 to TNFα, and its absence in the mouse COX2 provides the foundation for further studies on understanding species-specific differential gene regulation.

A novel role of plasma membrane calcium atpase 4 as a negative-regulator of VEGF-induced angiogenesis

Current anti-angiogenic treatments involve the attenuation of signalling via the pro-angiogenic vascular endothelial growth factor/receptor (VEGF/VEGFR) axis. Stimulation of angiogenesis by VEGF requires the activation of the calcineurin/nuclear factor of activated T-cells (NFAT) signal transduction pathway which is inhibited by Plasma Membrane Calcium ATPase 4 (PMCA4), an endogenous calcium extrusion pump. However, PMCA4s role in calcineurin/NFAT-dependent angiogenesis is unknown. Using “gain of function” studies, we show here that adenoviral overexpression of PMCA4 in human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) inhibited NFAT activity, decreased the expression of NFAT-dependent pro-angiogenic proteins (regulator of calcineurin 1.4 (RCAN1.4) and cyclooxygenase-2) and diminished in vitro cell migration and tube formation in response to VEGF-stimulation. Furthermore, in vivo blood vessel formation was attenuated in a matrigel plug assay by ectopic expression of PMCA4. Conversely, “loss of function” experiments by si-RNA-mediated knockdown of PMCA4 in HUVEC or isolation of mouse lung endothelial cells from PMCA4−/− mice showed increased VEGF-induced NFAT activity, RCAN1.4 expression, in vitro endothelial cell migration, tube formation and in vivo blood vessel formation. Additionally, in an in vivo pathological angiogenesis model of limb ischemia, the reperfusion of the ischemic limb of PMCA4−/− mice was augmented compared to wild-type. Disruption of the interaction between endogenous PMCA4 and calcineurin by adenoviral overexpression of the region of PMCA4 that interacts with calcineurin (residues 428–651) increased NFAT activity, RCAN1.4 protein expression and in vitro tube formation. These results identify PMCA4 as an inhibitor of VEGF-induced angiogenesis, highlighting its potential as a new therapeutic target for anti-angiogenic treatments.

Efeitos da azilsartana sobre a doença periodontal em um modelo experimental com ratos wistar

Periodontal diseases, highly prevalent disease in worldwide population, manifest primarily in two distinct entities: plaque-induced gingivitis and periodontitis. Periodontitis is a chronic inflammatory disease characterized of different levels of collagen, cementum, and alveolar bone destruction. Recent experimental studies demonstrated anti-inflammatory and antirreabsortive effect of antihypertensive agents of the angiotensin II receptor blockers class on periodontal disease. The aim of this study was to evaluate the effects of azilsartan (AZT), a potent inhibitor of the angiotensin II receptor which has minimal adverse effects on bone loss, inflammation, and the expression of matrix metallo proteinases (MMPs), receptor activator of nuclear factor kB ligand (RANKL), receptor activator of nuclear factor kB (RANK), osteoprotegerin (OPG), cyclooxygenase-2 (COX-2), and cathepsin K in periodontal tissue in a rat model of ligature-induced periodontitis. Male Wistar albino rats were randomly divided into 5 groups of 20 rats each: (1) nonligated, water; (2) ligated, water; (3) ligated, 1 mg/kg AZT; (4) ligated, 5 mg/kg AZT; and (5) ligated, 10 mg/kg AZT. All groups were treated with water or AZT for 10 days. Periodontal tissues were analyzed by morphometric exam, histopathology and immunohistochemical detection of MMP-2, MMP-9, COX-2, RANKL, RANK, OPG, and cathepsin K. Levels of IL-1b, IL-10, TNF-a, myeloperoxidase (MPO), and glutathione (GSH) were determined by ELISA. Treatment with 5 mg/kg AZT resulted in reduced MPO (p˂0.05) and IL-1b (p˂0.05) levels and increased in Il-10 levels (p˂0.05). It was observed a reduced expression of MMP-2, MMP-9, COX-2, RANK, RANKL, cathepsin K, and a increased expression of OPG in the animals subjected to experimental periodontitis and threated with AZT (5 mg/kg). Conclusions: These findings suggest an anti-inflammatory and anti-reabsortive effects of AZT on ligature-induced periodontitis in rats.

Suppression of nuclear factor-κB activity in macrophages by chylomicron remnants: modulation by the fatty acid composition of the particles

Current evidence indicates that chylomicron remnants (CMR) induce macrophage foam cell formation, an early event in atherosclerosis. Inflammation also plays a part in atherogenesis and the transcription factor nuclear factor-kappaB (NF-kappaB) has been implicated. In this study, the influence of CMR on the activity of NF-kappaB in macrophages and its modulation by the fatty acid composition of the particles were investigated using macrophages derived from the human monocyte cell line THP-1 and CMR-like particles (CRLPs). Incubation of THP-1 macrophages with CRLPs caused decreased NF-kappaB activation and downregulated the expression of phospho-p65-NF-kappaB and phospho-IkappaBalpha (pIkappaBalpha). Secretion of the inflammatory cytokines tumour necrosis factor alpha, interleukin-6 and monocyte chemoattractant protein-1, which are under NF-kappaB transcriptional control, was inhibited and mRNA expression for cyclooxygenase-2, an NF-kappaB target gene, was reduced. CRLPs enriched in polyunsaturated fatty acids compared with saturated or monounsaturated fatty acids had a markedly greater inhibitory effect on NF-kappaB binding to DNA and the expression of phospho-p65-NF-kappaB and pIkappaB. Lipid loading of macrophages with CRLPs enriched in polyunsaturated fatty acids compared with monounsaturated fatty acids or saturated fatty acids also increased the subsequent rate of cholesterol efflux, an effect which may be linked to the inhibition of NF-kappaB activity. These findings demonstrate that CMR suppress NF-kappaB activity in macrophages, and that this effect is modulated by their fatty acid composition. This downregulation of inflammatory processes in macrophages may represent a protective effect of CMR which is enhanced by dietary polyunsaturated fatty acids.

Effets préventifs et thérapeutiques des polyphénols dans un modèle in vitro et in vivo de maladie inflammatoire de l’intestin : caractérisation des polyphénols de la pelure de pomme et de la canneberge par spectrométrie de masse

La muqueuse intestinale est exposée à des agents oxydants provenant de l’ingestion d’aliments modifiés, de cellules immuno-inflammatoires et de la flore intestinale. Une diète élevée en fruits et légumes peut diminuer le stress oxydant (SOx) ainsi que l’inflammation via plusieurs mécanismes. Ces effets bénéfiques peuvent être attribuables à leur contenu élevé en polyphénols. La première étude de mon doctorat consistait à tester l’hypothèse que les polyphénols extraits de pelures de pomme (DAPP) pouvaient diminuer le stress oxydant et l'inflammation impliqués dans les maladies inflammatoires de l'intestin (MII). Nous avons caractérisé les polyphénols des DAPP par spectrométrie de masse (LC-MS) et examiné leur potentiel antioxydant et anti-inflammatoire au niveau des cellules intestinales. L’identification des structures chimiques des polyphénols a été effectuée par LC-MS. Le SOx a été induit par l’ajout du complexe fer/ascorbate (Fe/Asc, 200 µM/2 mM) et l’inflammation par la lipopolysaccharide (LPS, 200µg/mL) à des cellules intestinales Caco-2/15 pré-incubées avec les DAPP (250 µg/mL). L’effet du SOx est déterminé par le dosage du malondialdéhyde (MDA), de la composition des acides gras polyinsaturés et de l’activité des enzymes antioxydantes endogènes (SOD et GPx). L’impact des DAPP sur l’inflammation a été testé par l’analyse de l’expression des marqueurs inflammatoires: cyclooxygénase-2 (COX-2), le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-a et l’interleukine-6 (IL-6) et les facteurs de transcription NF-KB, Nrf-2 et PGC1α par immunobuvardage. Nos données ont montré que les flavonols et les flavan-3-ols constituent les composés polyphénoliques majoritaires des DAPP. L’ajout de Fer2+/Asc a provoqué une augmentation de la peroxidation lipidique comparativement aux cellules contrôles, un appauvrissement des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, et une modulation des enzymes antioxydantes, se traduisant par une augmentation de l’activité de la SOD et une diminution de la GPx. En contrepartie, les DAPP ont exhibé leur potentiel à corriger la plupart des perturbations, y compris l’expression protéique anormalement élevée du COX-2 et la production de la prostaglandine E2 (PGE2), ainsi que l’inflammation telle que réflétée par les facteurs NF-κB, TNF-α et IL-6. Par ailleurs, les mécanismes sous-jacents à ces changements bénéfiques des DAPP ont fait intervenir les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Vraisemblablement, cette première étude a permis de démontrer la capacité des DAPP à amoindrir le SOx et à réduire l’inflammation, deux processus étroitement impliqués dans les MII. Dans la deuxième étape de mon doctorat, nous avons voulu comparer les résultats de DAPP à ceux des polyphénols dérivant de la canneberge qui est considérée par la communauté scientifique comme le fruit ayant le plus fort potentiel antioxydant. À cette fin, nous avons caractérisé l’effet des composés polyphénoliques de la canneberge (CPC) sur le SOx, la défense antioxydante et l’inflammation au niveau intestinal tout en définissant leur métabolisme intraluminal. Les différents CPC ont été séparés selon leur poids moléculaire par chromatographie et leurs structures chimiques ont été identifiées par LC-MS. Suite à une pré-incubation des cellules Caco-2/15 avec les extraits CPC (250 µg/mL), le Fe/Asc et la LPS ont été administrés comme inducteurs du SOx et de l’inflammation, respectivement. La caractérisation globale des CPC a révélé que les acides phénoliques composaient majoritairement l’extrait de canneberge de petit poids moléculaire (LC) alors que les flavonoïdes et les procyanidines dimériques/trimériques représentaient l’extrait de poids moléculaire moyen (MC) tout en laissant les procyanidines oligo et polymériques à l’extrait de haut poids moléculaire (HC). Les CPC ont permis de restaurer la plupart des perturbations engendrées dans les Caco-2/15 par le Fe/Asc et le LPS. Les CPC exhibaient le potentiel d’abaisser les niveaux de MDA, de corriger la composition des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, d’augmenter l’activité des enzymes antioxydantes (SOD, GPx et CAT) et d’élever l’expression de Nrf2 et PGC1α. En outre, les CPC pouvaient aussi réduire les niveaux élevés des protéines inflammatoires COX-2, TNF-α et IL-6 ainsi que la production des PGE2 par un mécanisme impliquant le NF-κB. Au niveau mitochondrial, les procyanidines oligomériques ont réussi à corriger les dysfonctions reliées à la production d’énergie (ATP), l’apoptose (Bcl-2, Cyt C et AIF) et le statut des facteurs de transcription mitochondriaux (mtTFA, mtTFB1, mtTFB2). Dans le but de bien comprendre les mécanismes d’action des CPC, nous avons défini par LC-MS les composés polyphénoliques qui ont été transportés ou absorbés par l’entérocyte. Nos analyses soulignent le transport (i) des acides cinnamiques et benzoïques (LC); (ii) la quercétine glycosylée et conjuguée et les procyanidines dimériques de type A (MC); et (iii) l’épicatéchine et les procyanidines oligomériques (HC). Les processus de métabolisation (méthylation, glucuronidation et sulfatation) au niveau de l’entérocyte ont probablement permis le transport de ces CPC surtout sous leur forme conjuguée. Les procyanidines oligomériques ayant un degré de polymérisation supérieur à 2 (HC) ont semblé adhérer aux cellules Caco-2/15. L’épicatéchine suivi par les procyanidines dimériques de type A ont été trouvés majoritaires au niveau des mitochondries. Même si nous ignorons encore l’action biologique de chaque composé polyphénolique, nous pouvons suggérer que leurs effets combinatoires exercent des fonctions antioxydantes, anti-inflammatoires et mitochondriales dans le modèle intestinal Caco-2/15. Dans une troisième étape, nous avons procédé à l’évaluation des aspects préventifs et thérapeutique des DAPP tout en sondant les mécanismes sous-jacents dans une étude préclinique. À cette fin, nous avons exploité le modèle de souris avec colite expérimentale provoquée par le Dextran Sulfate de Sodium (DSS). L’induction de l’inflammation intestinale chez la souris C57BL6 a été effectuée par l’administration orale de DSS à 2.5% pendant 10 jours. Des doses physiologiques et supra-physiologiques de DAPP (200 et 400 mg/kg/j, respectivement) ont été administrées par gavage pendant 10 jours pré- et post-DSS. L’inflammation par le DSS a provoqué une perte de poids, un raccourcissement du côlon, le décollement dystrophique de l’épithélium, l’exulcération et les infiltrations de cellules mono et polynucléaires au niveau du côlon. De plus, le DSS a induit une augmentation de la peroxidation lipidique, une régulation à la baisse des enzymes antioxydantes, une expression protéique à la hausse de la myéloperoxidase (MPO), du COX-2 et de la production des PGE2. Par ailleurs, les DAPP ont permis de corriger ou du moins d’alléger la plupart de ces anomalies en situation préventive ou thérapeutique, en plus d’abaisser l’expression protéique de NF-κB et des cytokines inflammatoires (TNF-a et l’IL-6) tout en stimulant les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Conséquemment, les polyphénols des DAPP ont exhibé leur puissant pouvoir antioxydant et anti-inflammatoire au niveau intestinal dans un modèle in vivo. Leurs actions sont associées à la régulation des voies de signalisation cellulaire et des changements dans la composition du microbiote. Ces trois projets de recherche permettent d’envisager l’évaluation des effets préventifs et thérapeutiques des DAPP cliniquement chez les patients avec des désordres inflammatoires de l’intestin.

Effets préventifs et thérapeutiques des polyphénols dans un modèle in vitro et in vivo de maladie inflammatoire de l’intestin : caractérisation des polyphénols de la pelure de pomme et de la canneberge par spectrométrie de masse

La muqueuse intestinale est exposée à des agents oxydants provenant de l’ingestion d’aliments modifiés, de cellules immuno-inflammatoires et de la flore intestinale. Une diète élevée en fruits et légumes peut diminuer le stress oxydant (SOx) ainsi que l’inflammation via plusieurs mécanismes. Ces effets bénéfiques peuvent être attribuables à leur contenu élevé en polyphénols. La première étude de mon doctorat consistait à tester l’hypothèse que les polyphénols extraits de pelures de pomme (DAPP) pouvaient diminuer le stress oxydant et l'inflammation impliqués dans les maladies inflammatoires de l'intestin (MII). Nous avons caractérisé les polyphénols des DAPP par spectrométrie de masse (LC-MS) et examiné leur potentiel antioxydant et anti-inflammatoire au niveau des cellules intestinales. L’identification des structures chimiques des polyphénols a été effectuée par LC-MS. Le SOx a été induit par l’ajout du complexe fer/ascorbate (Fe/Asc, 200 µM/2 mM) et l’inflammation par la lipopolysaccharide (LPS, 200µg/mL) à des cellules intestinales Caco-2/15 pré-incubées avec les DAPP (250 µg/mL). L’effet du SOx est déterminé par le dosage du malondialdéhyde (MDA), de la composition des acides gras polyinsaturés et de l’activité des enzymes antioxydantes endogènes (SOD et GPx). L’impact des DAPP sur l’inflammation a été testé par l’analyse de l’expression des marqueurs inflammatoires: cyclooxygénase-2 (COX-2), le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-a et l’interleukine-6 (IL-6) et les facteurs de transcription NF-KB, Nrf-2 et PGC1α par immunobuvardage. Nos données ont montré que les flavonols et les flavan-3-ols constituent les composés polyphénoliques majoritaires des DAPP. L’ajout de Fer2+/Asc a provoqué une augmentation de la peroxidation lipidique comparativement aux cellules contrôles, un appauvrissement des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, et une modulation des enzymes antioxydantes, se traduisant par une augmentation de l’activité de la SOD et une diminution de la GPx. En contrepartie, les DAPP ont exhibé leur potentiel à corriger la plupart des perturbations, y compris l’expression protéique anormalement élevée du COX-2 et la production de la prostaglandine E2 (PGE2), ainsi que l’inflammation telle que réflétée par les facteurs NF-κB, TNF-α et IL-6. Par ailleurs, les mécanismes sous-jacents à ces changements bénéfiques des DAPP ont fait intervenir les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Vraisemblablement, cette première étude a permis de démontrer la capacité des DAPP à amoindrir le SOx et à réduire l’inflammation, deux processus étroitement impliqués dans les MII. Dans la deuxième étape de mon doctorat, nous avons voulu comparer les résultats de DAPP à ceux des polyphénols dérivant de la canneberge qui est considérée par la communauté scientifique comme le fruit ayant le plus fort potentiel antioxydant. À cette fin, nous avons caractérisé l’effet des composés polyphénoliques de la canneberge (CPC) sur le SOx, la défense antioxydante et l’inflammation au niveau intestinal tout en définissant leur métabolisme intraluminal. Les différents CPC ont été séparés selon leur poids moléculaire par chromatographie et leurs structures chimiques ont été identifiées par LC-MS. Suite à une pré-incubation des cellules Caco-2/15 avec les extraits CPC (250 µg/mL), le Fe/Asc et la LPS ont été administrés comme inducteurs du SOx et de l’inflammation, respectivement. La caractérisation globale des CPC a révélé que les acides phénoliques composaient majoritairement l’extrait de canneberge de petit poids moléculaire (LC) alors que les flavonoïdes et les procyanidines dimériques/trimériques représentaient l’extrait de poids moléculaire moyen (MC) tout en laissant les procyanidines oligo et polymériques à l’extrait de haut poids moléculaire (HC). Les CPC ont permis de restaurer la plupart des perturbations engendrées dans les Caco-2/15 par le Fe/Asc et le LPS. Les CPC exhibaient le potentiel d’abaisser les niveaux de MDA, de corriger la composition des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, d’augmenter l’activité des enzymes antioxydantes (SOD, GPx et CAT) et d’élever l’expression de Nrf2 et PGC1α. En outre, les CPC pouvaient aussi réduire les niveaux élevés des protéines inflammatoires COX-2, TNF-α et IL-6 ainsi que la production des PGE2 par un mécanisme impliquant le NF-κB. Au niveau mitochondrial, les procyanidines oligomériques ont réussi à corriger les dysfonctions reliées à la production d’énergie (ATP), l’apoptose (Bcl-2, Cyt C et AIF) et le statut des facteurs de transcription mitochondriaux (mtTFA, mtTFB1, mtTFB2). Dans le but de bien comprendre les mécanismes d’action des CPC, nous avons défini par LC-MS les composés polyphénoliques qui ont été transportés ou absorbés par l’entérocyte. Nos analyses soulignent le transport (i) des acides cinnamiques et benzoïques (LC); (ii) la quercétine glycosylée et conjuguée et les procyanidines dimériques de type A (MC); et (iii) l’épicatéchine et les procyanidines oligomériques (HC). Les processus de métabolisation (méthylation, glucuronidation et sulfatation) au niveau de l’entérocyte ont probablement permis le transport de ces CPC surtout sous leur forme conjuguée. Les procyanidines oligomériques ayant un degré de polymérisation supérieur à 2 (HC) ont semblé adhérer aux cellules Caco-2/15. L’épicatéchine suivi par les procyanidines dimériques de type A ont été trouvés majoritaires au niveau des mitochondries. Même si nous ignorons encore l’action biologique de chaque composé polyphénolique, nous pouvons suggérer que leurs effets combinatoires exercent des fonctions antioxydantes, anti-inflammatoires et mitochondriales dans le modèle intestinal Caco-2/15. Dans une troisième étape, nous avons procédé à l’évaluation des aspects préventifs et thérapeutique des DAPP tout en sondant les mécanismes sous-jacents dans une étude préclinique. À cette fin, nous avons exploité le modèle de souris avec colite expérimentale provoquée par le Dextran Sulfate de Sodium (DSS). L’induction de l’inflammation intestinale chez la souris C57BL6 a été effectuée par l’administration orale de DSS à 2.5% pendant 10 jours. Des doses physiologiques et supra-physiologiques de DAPP (200 et 400 mg/kg/j, respectivement) ont été administrées par gavage pendant 10 jours pré- et post-DSS. L’inflammation par le DSS a provoqué une perte de poids, un raccourcissement du côlon, le décollement dystrophique de l’épithélium, l’exulcération et les infiltrations de cellules mono et polynucléaires au niveau du côlon. De plus, le DSS a induit une augmentation de la peroxidation lipidique, une régulation à la baisse des enzymes antioxydantes, une expression protéique à la hausse de la myéloperoxidase (MPO), du COX-2 et de la production des PGE2. Par ailleurs, les DAPP ont permis de corriger ou du moins d’alléger la plupart de ces anomalies en situation préventive ou thérapeutique, en plus d’abaisser l’expression protéique de NF-κB et des cytokines inflammatoires (TNF-a et l’IL-6) tout en stimulant les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Conséquemment, les polyphénols des DAPP ont exhibé leur puissant pouvoir antioxydant et anti-inflammatoire au niveau intestinal dans un modèle in vivo. Leurs actions sont associées à la régulation des voies de signalisation cellulaire et des changements dans la composition du microbiote. Ces trois projets de recherche permettent d’envisager l’évaluation des effets préventifs et thérapeutiques des DAPP cliniquement chez les patients avec des désordres inflammatoires de l’intestin.

Immunoexpression of cyclooxygenase-1 and -2 in ulcerative colitis

Ulcerative colitis (UC) is a disease of the colon and rectum characterized by a nonspecific chronic inflammation mediated by the concerted response of cellular and humoral events. Prostaglandins are synthesized by cyclooxygenase (COX)-1 and -2 and exhibit both pro- and anti-inflammatory activity. To evaluate COX-1 and COX-2 immunoexpression in 42 cases of UC and to correlate it with clinicopathological parameters, COX-1 and COX-2 expression was investigated by the immunohistochemistry method. Only patients with all pertinent clinical and evolutive data as well as with adequate biopsy material were included in the study. Fifteen samples of colorectal adenocarcinoma and 14 of large bowel with no histological changes were used for positive and negative controls, respectively. UC patients showed COX-1 immunoreactivity in epithelial cells in 29% of the cases and in inflammatory cells in 43%. COX-2 positivity in epithelial and inflammatory cells was found in 69% of the samples. The comparison between UC and the control groups revealed that the UC group had significantly more positive cases for COX-1 and COX-2 in inflammatory cells. Immunohistochemistry allowed the identification of COX-1 and COX-2 expression in epithelial and inflammatory cells in UC biopsies. No significant difference between COX-1 and COX-2 immunoreactivity in epithelial and inflammatory cells was observed regarding the clinicopathological parameters. COX-2 presented low expression in normal colon and high expression in colorectal adenocarcinoma. COX-2 might play a role in the pathophysiologic processes of inflammatory bowel disease and the development of neoplasia. Treatment with selective COX-2 inhibitors might be an additional option for therapy.

Role of the different isoforms of cyclooxygenase and nitric oxide synthase during gastric ulcer healing in cyclooxygenase-1 and -2 knockout mice

Traditional NSAIDs, selective cyclooxygenase (COX)-2 inhibitors, and inhibitors of nitric oxide synthase (NOS) impair the healing of preexisting gastric ulcers. However, the role of COX-1 (with or without impairment of COX-2) and the interaction between COX and NOS isoforms during healing are less clear. Thus we investigated healing and regulation of COX and NOS isoforms during ulcer healing in COX-1 and COX-2 deficiency and inhibition mouse models. In this study, female wild-type COX-1(-/-) and COX-2(-/-) mice with gastric ulcers induced by cryoprobe were treated intragastrically with vehicle, selective COX-1 (SC-560), COX-2 (celecoxib, rofecoxib, and valdedoxib), and unselective COX (piroxicam) inhibitors. Ulcer healing parameters, mRNA expression, and activity of COX and NOS were quantified. Gene disruption or inhibition of COX-1 did not impair ulcer healing. In contrast, COX-2 gene disruption and COX-2 inhibitors moderately impaired wound healing. More severe healing impairment was found in dual (SC-560 + rofecoxib) and unselective (piroxicam) COX inhibition and combined COX impairment (in COX-1(-/-) mice with COX-2 inhibition and COX-2(-/-) mice with COX-1 inhibition). In the ulcerated repair tissue, COX-2 mRNA in COX-1(-/-) mice, COX-1 mRNA in COX-2(-/-) mice, and, remarkably, NOS-2 and NOS-3 mRNA in COX-impaired mice were more upregulated than in wild-type mice. This study demonstrates that COX-2 is a key mediator in gastric wound healing. In contrast, COX-1 has no significant role in healing when COX-2 is unimpaired but becomes important when COX-2 is impaired. As counterregulatory mechanisms, mRNA of COX and NOS isoforms were increased during healing in COX-impaired mice.

The antipyretic effect of dipyrone is unrelated to inhibition of PGE(2) synthesis in the hypothalamus

BACKGROUND AND PURPOSE Bacterial lipopolysaccharide (LPS) induces fever through two parallel pathways; one, prostaglandin (PG)-dependent and the other, PG-independent and involving endothelin-1 (ET-1). For a better understanding of the mechanisms by which dipyrone exerts antipyresis, we have investigated its effects on fever and changes in PGE(2) content in plasma, CSF and hypothalamus induced by either LPS or ET-1. EXPERIMENTAL APPROACH Rats were given (i.p.) dipyrone (120 mg center dot kg-1) or indomethacin (2 mg center dot kg-1) 30 min before injection of LPS (5 mu g center dot kg-1, i.v.) or ET-1 (1 pmol, i.c.v.). Rectal temperature was measured by tele-thermometry. PGE(2) levels were determined in the plasma, CSF and hypothalamus by elisa. KEY RESULTS LPS or ET-1 induced fever and increased CSF and hypothalamic PGE(2) levels. Two hours after LPS, indomethacin reduced CSF and hypothalamic PGE(2) but did not inhibit fever, while at 3 h it reduced all three parameters. Three hours after ET-1, indomethacin inhibited the increase in CSF and hypothalamic PGE(2) levels but did not affect fever. Dipyrone abolished both the fever and the increased CSF PGE(2) levels induced by LPS or ET-1 but did not affect the increased hypothalamic PGE(2) levels. Dipyrone also reduced the increase in the venous plasma PGE(2) concentration induced by LPS. CONCLUSIONS AND IMPLICATIONS These findings confirm that PGE(2) does not play a relevant role in ET-1-induced fever. They also demonstrate for the first time that the antipyretic effect of dipyrone was not mechanistically linked to the inhibition of hypothalamic PGE(2) synthesis.

Prostaglandin E(2)-loaded microspheres as strategy to inhibit phagocytosis and modulate inflammatory mediators release

PGE(2), an arachidonic acid metabolite produced by various type of cells regulates a broad range of physiological activities in the endocrine, cardiovascular, gastrointestinal, and immune systems, and is involved in maintaining the local homeostasis. In the immune system, PGE(2) is mainly produced by APCs and it can suppress the Th1-mediated immune responses. The aim of this study was to develop PGE(2)-loaded biodegradable MS that prolong and sustain the in vivo release of this mediator. An o/w emulsion solvent extraction-evaporation method was chosen to prepare the MS. We determined their diameters, evaluated the in vitro release of PGE(2), using enzyme immunoassay and MS uptake by peritoneal macrophages. To assess the preservation of biological activities of this mediator, we determined the effect of PGE(2) released from MS on LPS-induced TNF-alpha release by murine peritoneal macrophages. We also analyzed the effect of encapsulated PGE(2) on inflammatory mediators release from HUVECs. Finally, we studied the effect of PGE(2) released from biodegradable MS in sepsis animal model. The use of this formulation can provide an alternative strategy for treating infections, by modulating or inhibiting inflammatory responses, especially when they constitute an exacerbated profile. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Cyclooxygenase-derived mediators regulate the immunological control of Strongyloides venezuelensis infection

The aim of this study was to define the immunoregulatory role of prostaglandins in a mouse model of Strongyloides venezuelensis infection. Strongyloides venezuelensis induced an increase of eosinophils and mononuclear cells in the blood, peritoneal cavity fluid, and bronchoalveolar lavage fluid. Treatment with the dual cyclooxygenase (COX-1/-2) inhibitors indomethacin and ibuprofen, and the COX-2-selective inhibitor celecoxib partially blocked these cellular responses and was associated with enhanced numbers of infective larvae in the lung and adult worms in the duodenum. However, the drugs did not interfere with worm fertility. Cyclooxygenase inhibitors also inhibited the production of the T-helper type 2 (Th2) mediators IL-5, IgG1, and IgE, while indomethacin alone also inhibited IL-4, IL-10, and IgG2a. Cyclooxygenase inhibitors tended to enhance the Th1 mediators IL-12 and IFN-gamma. This shift away from Th2 immunity in cyclooxygenase inhibitor-treated mice correlated with reduced prostaglandin E(2) (PGE(2)) production in infected duodenal tissue. As PGE(2) is a well-characterized driver of Th2 immunity, we speculate that reduced production of this lipid might be involved in the shift toward a Th1 phenotype, favoring parasitism by S. venezuelensis. These findings provide new evidence that cyclooxygenase-derived lipids play a role in regulating host defenses against Strongyloides, and support the exploration of eicosanoid signaling for identifying novel preventive and therapeutic modalities against these infections.

Modulation of B-1 and B-2 kinin receptors expression levels in the hippocampus of rats after audiogenic kindling and with limbic recruitment, a model of temporal lobe epilepsy

Epileptic seizures are hypersynchronous, paroxystic and abnormal neuronal discharges. Epilepsies are characterized by diverse mechanisms involving alteration of excitatory and inhibitory neurotransmission that result in hyperexcitability of the central nervous system (CNS). Enhanced neuronal excitability can also be achieved by inflammatory processes, including the participation of cytokines, prostaglandins or kinins, molecules known to be involved in either triggering or in the establishment of inflammation. Multiple inductions of audiogenic seizures in the Wistar audiogenic rat (WAR) strain are a model of temporal lobe epilepsy (TLE), due to the recruitment of limbic areas such as hippocampus and amygdata. In this study we investigated the modulation of the B-1 and B-2 kinin receptors expression levels in neonatal WARs as well as in adult WARs subjected to the TLE model. The expression levels of pro-inflammatory (IL-1 beta) and anti-inflammatory (IL-10) cytokines were also evaluated, as well as cyclooxygenase (COX-2). Our results showed that the B-1 and B-2 kinin receptors mRNAs were up-regulated about 7- and 4-fold, respectively, in the hippocampus of kindled WARs. On the other hand, the expressions of the IL-1 beta, IL-10 and COX-2 were not related to the observed increase of expression of kinin receptors. Based on those results we believe that the B, and B2 kinin receptors have a pivotal role in this model of TLE, although their participation is not related to an inflammatory process. We believe that kinin receptors in the CNS may act in seizure mechanisms by participating in a specific kininergic neurochemical pathway. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Phlebotomine salivas inhibit immune inflammation-induced neutrophil migration via an autocrine DC-derived PGE(2)/IL-10 sequential pathway

In the present study, we investigated whether saliva from Phlebotomus papatasi and Phlebotomus duboscqi inhibited antigen-induced neutrophil migration and the mechanisms involved in these effects. The pretreatment of immunized mice with salivary gland extracts (SGE) of both phlebotomines inhibited OVA challenge-induced neutrophil migration and release of the neutrophil chemotactic mediators, MIP-1 alpha, TNF-alpha, and leukotriene B-4 (LTB4). Furthermore, SGE treatment enhanced the production of anti-inflammatory mediators, IL-10 and PGE(2). SGE treatments failed to inhibit neutrophil migration and MIP-1 alpha and LTB4 production in IL-10(-/-) mice, also failing in mice treated with nonselective (indomethacin) or selective (rofecoxibe) cyclooxygenase (COX) inhibitors. COX inhibition resulted in diminished SGE-induced IL-10 production, and PGE(2) release triggered by SGE remained increased in IL-10(-/-) mice, suggesting that prostanoids are acting through an IL-10-dependent mechanism. SGE treatments in vivo reduced the OVA-induced lymphoproliferation of spleen-derived cells. Further, the in vitro incubation of bone marrow-derived dendritic cells (DC) with SGE inhibited the proliferation of CD4(+) T cells from OVA-immunized mice, which was reversed by indomethacin and anti-IL-10 antibody treatments. Supporting these results, SGE induced the production of PGE(2) and IL-10 by DC, which were blocked by COX inhibition. These effects were associated with the reduction of DC-membrane expression of MHC-II and CD86 by SGE treatment. Altogether, the results showed that Phlebotomine saliva inhibits immune inflammation-induced neutrophil migration by an autocrine DC sequential production of PGE(2)/IL-10, suggesting that the saliva constituents might be promising therapeutic molecules to target immune inflammatory diseases.

Inhibition of COX 1 and 2 prior to Renal Ischemia/Reperfusion Injury Decreases the Development of Fibrosis

Ischemia and reperfusion injury (IRI) contributes to the development of chronic interstitial fibrosis/tubular atrophy in renal allograft patients, Cyclooxygenase (COX) 1 and 2 actively participate in acute ischemic injury by activating endothelial cells and inducing oxidative stress. Furthermore, blockade of COX I and 2 has been associated with organ improvement after ischemic damage. The aim of this study was to evaluate the role of COX I and 2 in the development of fibrosis by performing a COX I and 2 blockade immediately before IRI We subjected C57BI/6 male mice to 60 min of unilateral renal pedicle occlusion, Prior to surgery mice were either treated with indomethacin (IMT) at days -1 and 0 or were untreated. Blood and kidney samples were collected 6 wks after IRI. Kidney samples were analyzed by real-time reverse transcription-poly me rase chain reaction for expression of transforming growth factor beta (TGF-beta), monocyte chemoattractant protein 1 (MCP-1), osteopontin (OPN), tumor necrosis factor alpha (TNF-alpha), interleukin (IL)-1 beta, IL-10, heme oxygenose 1 (HO-1), vimentin, connective-tissue growth factor (CTGF), collagen 1, and bone morphogenic protein 7 (BMP-7), To assess tissue fibrosis we performed morphometric analyses and Sirius red staining. We also performed immunohistochemical analysis of anti-actin smooth muscle, Renal function did not significantly differ between groups. Animals pretreated with IMT showed significantly less interstitial fibrosis than nontreated animals. Gene transcript analyses showed decreased expression of TGF-beta, MCP-1,TNF-alpha, IL-1-beta, vimentin, collagen 1, CTGF and IL-10 mRNA (all P < 0.05), Moreover, HO-I mRNA was increased in animals pretreated with IMT (P < 0.05) Conversely, IMT treatment decreased osteopontin expression and enhanced BMP-7 expression, although these levels did rot reach statistical significance when compared with control expression levels, I he blockade of COX 1 and 2 resulted in less tissue fibrosis, which was associated with a decrease in proinflammatory cytokines and enhancement of the protective cellular response.