Enolase from Paracoccidioides brasiliensis: isolation and identification as a fibronectin-binding protein

Paracoccidioides brasiliensis yeast cells can enter mammalian cells and may manipulate the host cell environment to favour their own growth and survival. Moreover, fibronectin and several other host extracellular matrix proteins are recognized by various components of the yeast cell extracts. The present study was designed to isolate and characterize a fibronectin-binding protein from P. brasiliensis. We also compared P. brasiliensis strain 18, tested before (Pb18a) and after (Pb18b) animal passage, in relation to its adhesion and invasion processes. Extracts from both samples, when cultured on blood agar solid medium, showed higher levels of protein expression than when the same samples were cultured on Fava-Netto solid medium, as demonstrated by two-dimensional electrophoresis and SDS-PAGE. Also, both Pb18a and Pb18b exhibited stronger adhesion to A549 epithelial cells when cultured on blood agar medium than when cultured on Fava-Netto medium. Ligand affinity binding assays revealed a protein of 54 kDa and pl 5.6 in P. brasiliensis cell-free extracts with the properties of a fibronectin-binding adhesin, which was characterized by tryptic digestion and mass spectroscopy as a homologue of enolase from P. brasiliensis. Antibody raised against this 54 kDa protein abolished 80 % of P. brasiliensis adhesion to A549 epithelial cells. Our results demonstrate that P. brasiliensis produces a fibronectin-binding adhesin, irrespective of the culture medium, and that this activity can be inhibited by a specific antibody and is involved in the adhesion of the fungus to pulmonary epithelial cells.

Effects of different mechanical ventilation strategies on the mucociliary system

To evaluate the effects of different mechanical ventilation (MV) strategies on the mucociliary system. Experimental study. Twenty-seven male New Zealand rabbits. After anesthesia, animals were tracheotomized and ventilated with standard ventilation [tidal volume (Vt) 8 ml/kg, positive end expiratory pressure (PEEP) 5 cmH(2)O, flow 3 L/min, FiO(2) 0.4] for 30 min. Next, animals were randomized into three groups and ventilated for 3 h with low volume (LV): Vt 8 ml/kg, PEEP 5 cmH(2)O, flow 3 L/min (n = 6); high volume (HV): Vt 16 ml/kg, PEEP 5 cmH(2)O, flow 5 L/min (n = 7); or high pressure (HP): Ppeak 30 cmH(2)O, PEEP 12 cmH(2)O (n = 8). Six animals (controls) were ventilated for 10 min with standard ventilation. Vital signals, blood lactate, and respiratory system mechanics were verified. Tracheal tissue was collected before and after MV. Lung and tracheal tissue sections were stained to analyze inflammation and mucosubstances by the point-counting method. Electron microscopy verified tracheal cell ultrastructure. In situ tracheal ciliary beating frequency (CBF), determined using a videoscopic technique, and tracheal mucociliary transport (TMCT), assessed by stereoscopic microscope, were evaluated before and after MV. Respiratory compliance decreased in the HP group. The HV and HP groups showed higher lactate levels after MV. Macroscopy showed areas of atelectasis and congestion on HV and HP lungs. Lung inflammatory infiltrate increased in all ventilated groups. Compared to the control, ventilated animals also showed a reduction of total and acid mucus on tracheal epithelium. Under electron microscopy, injury was observed in the ciliated cells of the HP group. CBF decreased significantly after MV only in the HP group. TMCT did not change significantly in the ventilated groups. Different MV strategies induce not only distal lung alterations but also morphological and physiological tracheal alterations leading to mucociliary system dysfunction.

Autocrine loop in the purinergic control of airway surface liquid volume : monitoring with a novel side-view imaging technique

La Fibrose Kystique (FK) est une maladie dégénérative qui entraine une dégénération des poumons dû au problème de clairance mucociliaire (CMC). Le volume de surface liquide (SL) couvrant les cellules pulmonaires est essentiel à la clairance de mucus et au combat contre les infections. Les nucléotides extracellulaires jouent un rôle important dans la CMC des voies aériennes, en modifiant le volume de la SL pulmonaire. Cependant, les mécanismes du relâchement de l’ATP et de leurs déplacements à travers la SL, restent inconnus. Des études ultérieures démontrent que l’exocytose d’ATP mécano-sensible et Ca2+-dépendant, dans les cellules A549, est amplifié par les actions synergétiques autocrine/paracrine des cellules avoisinantes. Nous avions comme but de confirmer la présence de la boucle purinergique dans plusieurs modèles de cellules épithéliales et de développer un système nous permettant d’observer directement la SL. Nous avons démontrés que la boucle purinergique est fonctionnelle dans les modèles de cellules épithéliales examinés, mis appart les cellules Calu-3. L’utilisation de modulateur de la signalisation purinergique nous a permis d’observer que le relâchement d’ATP ainsi que l’augmentation du [Ca2+]i suivant un stress hypotonique, sont modulés par le biais de cette boucle purinergique et des récepteurs P2Y. De plus, nous avons développé un système de microscopie qui permet d’observer les changements de volume de SL en temps réel. Notre système permet de contrôler la température et l’humidité de l’environnement où se trouvent les cellules, reproduisant l’environnement pulmonaire humain. Nous avons démontré que notre système peut identifier même les petits changements de volume de SL.

Enolase from Paracoccidioides brasiliensis: isolation and identification as a fibronectin-binding protein

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Expressão gênica das adesinas e fatores de virulência da fase miceliar e leveduriforme do complexo paracoccidioides e de sua interação com células epiteliais e fagócitos

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Estudo comparativo de isolados de P. brasiliensis em adesão celular. Sinalização celular mediada pela GP 43

Pós-graduação em Biociências e Biotecnologia Aplicadas à Farmácia - FCFAR

Hypercapnia induces cleavage and nuclear localization of RelB protein, giving insight into CO2 sensing and signaling

Carbon dioxide (CO(2)) is increasingly being appreciated as an intracellular signaling molecule that affects inflammatory and immune responses. Elevated arterial CO(2) (hypercapnia) is encountered in a range of clinical conditions, including chronic obstructive pulmonary disease, and as a consequence of therapeutic ventilation in acute respiratory distress syndrome. In patients suffering from this syndrome, therapeutic hypoventilation strategy designed to reduce mechanical damage to the lungs is accompanied by systemic hypercapnia and associated acidosis, which are associated with improved patient outcome. However, the molecular mechanisms underlying the beneficial effects of hypercapnia and the relative contribution of elevated CO(2) or associated acidosis to this response remain poorly understood. Recently, a role for the non-canonical NF-?B pathway has been postulated to be important in signaling the cellular transcriptional response to CO(2). In this study, we demonstrate that in cells exposed to elevated CO(2), the NF-?B family member RelB was cleaved to a lower molecular weight form and translocated to the nucleus in both mouse embryonic fibroblasts and human pulmonary epithelial cells (A549). Furthermore, elevated nuclear RelB was observed in vivo and correlated with hypercapnia-induced protection against LPS-induced lung injury. Hypercapnia-induced RelB processing was sensitive to proteasomal inhibition by MG-132 but was independent of the activity of glycogen synthase kinase 3ß or MALT-1, both of which have been previously shown to mediate RelB processing. Taken together, these data demonstrate that RelB is a CO(2)-sensitive NF-?B family member that may contribute to the beneficial effects of hypercapnia in inflammatory diseases of the lung.

Caractérisation de l’activité transcriptionnelle antivirale et immunorégulatrice dépendante de STAT2 et IRF9, mais indépendante de STAT1, induite par la costimulation par TNF

Les cellules épithéliales pulmonaires constituent la première ligne de défense face aux virus respiratoires via la sécrétion de mucus, de peptides, de cytokines et chimiokines qui déterminent l'élimination ou la progression de l’infection. Les principales cytokines antivirales produites par les cellules épithéliales alvéolaires (AEC) sont les interférons (IFN) type I (α/β) et III (λ). La liaison d’IFNβ à son récepteur induit une voie antivirale bien caractérisée qui aboutit à l’activation du complexe ISGF3 (STAT1, STAT2 et IRF9) qui permet la transcription de multiples gènes codant pour des protéines à activité antivirale et immunorégulatrice. Il a récemment été démontré que la costimulation des cellules épithéliales pulmonaires par l’IFNβ et le Tumor Necrosis Factor α (TNFα), également produit lors d’une infection, synergisent pour induire un état antiviral tardif distinct. D’autre part, il a été montré que la synergie entre le TNFα et l'IFNβ induit une voie de signalisation impliquant STAT2 et IRF9, mais indépendante de STAT1 permettant l’expression du gène DUOX2. Notre but est de déterminer l’importance de cette nouvelle voie de signalisation induite par la costimulation du TNFα+IFNβ, impliquant STAT2 et IRF9 indépendamment de STAT1 dans la régulation d’un programme transcriptionnel antiviral et immunorégulateur tardif. Notre premier objectif est de déterminer si des gènes antiviraux et immunorégulateurs qui sont induits par la costimulation par TNFα+IFNβ sont dépendants de la voie STAT2/IRF9, indépendamment de STAT1. En utilisant la technique de qRT-PCR, nous avons identifié 3 gènes immunorégulateurs, CXCL10, IDO et APOBEC3G, induits de manière synergique en réponse à TNFα+IFNβ dans les cellules A549, un modèle de cellules épithéliales pulmonaires. Afin de confirmer que ces gènes sont induits indépendamment de STAT1, nous avons validé leur expression dans la lignée cellulaire U3A déficiente en STAT1. Par l'utilisation d'ARN interférants (ARNi) dirigés contre STAT2 et IRF9, nous avons confirmé que l’induction de ces gènes est dépendante de STAT2 et IRF9. Finalement, l’analyse de l’activité du promoteur de CXCL10 en réponse à TNFα+IFNβ par des essais rapporteurs luciférases a permis de montrer que la régulation se fait au niveau transcriptionnel. Notre deuxième objectif, est de déterminer si STAT6 pourrait remplacer STAT1 dans la voie de signalisation induite par TNFα+IFNβ. En effet, STAT6 est un inducteur connu de l’expression de DUOX2 en réponse à IL4+IL13. Contrairement à notre hypothèse, l’inhibition de STAT6 par ARNi augmente l’expression de DUOX2 en réponse à TNFα+IFNβ suggérant que STAT6 est un régulateur négatif. Nos résultats ont permis de comprendre de manière plus détaillée les mécanismes mis en place dans le développement d’une réponse antivirale. D’autre part, l’étude de l’effet de l’IFNβ et du TNFα est également pertinente pour les maladies chroniques inflammatoires et autoimmunes. De plus, nos résultats illustrent un nouveau paradigme concernant les mécanismes de signalisation cellulaire impliqués dans la synergie entre deux cytokines qui pourrait être applicable à des combinaisons de cytokines autres que TNFα+IFNβ.

Caractérisation de l’activité transcriptionnelle antivirale et immunorégulatrice dépendante de STAT2 et IRF9, mais indépendante de STAT1, induite par la costimulation par TNF

Les cellules épithéliales pulmonaires constituent la première ligne de défense face aux virus respiratoires via la sécrétion de mucus, de peptides, de cytokines et chimiokines qui déterminent l'élimination ou la progression de l’infection. Les principales cytokines antivirales produites par les cellules épithéliales alvéolaires (AEC) sont les interférons (IFN) type I (α/β) et III (λ). La liaison d’IFNβ à son récepteur induit une voie antivirale bien caractérisée qui aboutit à l’activation du complexe ISGF3 (STAT1, STAT2 et IRF9) qui permet la transcription de multiples gènes codant pour des protéines à activité antivirale et immunorégulatrice. Il a récemment été démontré que la costimulation des cellules épithéliales pulmonaires par l’IFNβ et le Tumor Necrosis Factor α (TNFα), également produit lors d’une infection, synergisent pour induire un état antiviral tardif distinct. D’autre part, il a été montré que la synergie entre le TNFα et l'IFNβ induit une voie de signalisation impliquant STAT2 et IRF9, mais indépendante de STAT1 permettant l’expression du gène DUOX2. Notre but est de déterminer l’importance de cette nouvelle voie de signalisation induite par la costimulation du TNFα+IFNβ, impliquant STAT2 et IRF9 indépendamment de STAT1 dans la régulation d’un programme transcriptionnel antiviral et immunorégulateur tardif. Notre premier objectif est de déterminer si des gènes antiviraux et immunorégulateurs qui sont induits par la costimulation par TNFα+IFNβ sont dépendants de la voie STAT2/IRF9, indépendamment de STAT1. En utilisant la technique de qRT-PCR, nous avons identifié 3 gènes immunorégulateurs, CXCL10, IDO et APOBEC3G, induits de manière synergique en réponse à TNFα+IFNβ dans les cellules A549, un modèle de cellules épithéliales pulmonaires. Afin de confirmer que ces gènes sont induits indépendamment de STAT1, nous avons validé leur expression dans la lignée cellulaire U3A déficiente en STAT1. Par l'utilisation d'ARN interférants (ARNi) dirigés contre STAT2 et IRF9, nous avons confirmé que l’induction de ces gènes est dépendante de STAT2 et IRF9. Finalement, l’analyse de l’activité du promoteur de CXCL10 en réponse à TNFα+IFNβ par des essais rapporteurs luciférases a permis de montrer que la régulation se fait au niveau transcriptionnel. Notre deuxième objectif, est de déterminer si STAT6 pourrait remplacer STAT1 dans la voie de signalisation induite par TNFα+IFNβ. En effet, STAT6 est un inducteur connu de l’expression de DUOX2 en réponse à IL4+IL13. Contrairement à notre hypothèse, l’inhibition de STAT6 par ARNi augmente l’expression de DUOX2 en réponse à TNFα+IFNβ suggérant que STAT6 est un régulateur négatif. Nos résultats ont permis de comprendre de manière plus détaillée les mécanismes mis en place dans le développement d’une réponse antivirale. D’autre part, l’étude de l’effet de l’IFNβ et du TNFα est également pertinente pour les maladies chroniques inflammatoires et autoimmunes. De plus, nos résultats illustrent un nouveau paradigme concernant les mécanismes de signalisation cellulaire impliqués dans la synergie entre deux cytokines qui pourrait être applicable à des combinaisons de cytokines autres que TNFα+IFNβ.

Abnormal expression of telomerase/apoptosis limits type II alveolar epithelial cell replication in the early remodeling of usual interstitial pneumonia/idiopathic pulmonary fibrosis

Idiopathic pulmonary fibrosis is a distinctive, usually fatal, type of chronic fibrosing interstitial pneumonia of unknown cause that increases in prevalence with advanced age, characterized by failure of alveolar re-epithelization and progressive scar formation. Recently, limitation of the replicative capacity of tissues determined by telomerase/apoptosis balance has been implicated in pathogenesis of age-related diseases. In this study, we validated the importance of the expression of type 2 alveolar epithelial cells telomerase protein and studied the relationships between telomerase and apoptosis in early remodeling of usual interstitial pneumonia. We determined type 2 alveolar epithelial cells density, telomerase expression, and apoptosis in surgical lung biopsies from 24 patients with usual interstitial pneumonia, and in normal lung tissues from 18 subjects. We used immunohistochemistry, deoxynucleotidyl transferase method of end labeling, electron microscopy, and histomorphometry to evaluate the amount of type 2 alveolar epithelial cells staining for surfactant-A, telomerase, and in situ detection of apoptotic cells. Unaffected areas of usual interstitial pneumonia and normal lung tissue had similar densities of type 2 alveolar epithelial cells, but a significant minor subpopulation of type 2 alveolar epithelial cells was telomerase positive and a large population was telomerase negative. A significant inverse association was found between low type 2, alveolar. epithelial cell telomerase expression and high apoptosis in unaffected areas of usual interstitial pneumonia. Although type 2 alveolar epithelial cell telomerase expression was higher than apoptosis in NLT group, no significant association was found between them. Electron microscopy confirmed epithelial apoptosis, alveolar collapse, and initial fibroplasia. We conclude that abnormal type 2 alveolar epithelial cells telomerase/apoptosis balance may reduce alveolar epithelial regenerative capacity, thus contributing to the early remodeling response in usual interstitial pneumonia. (C) 2010 Elsevier Inc. All rights reserved.

Induction of apoptosis in A549 pulmonary cells by two Paracoccidioides brasiliensis samples

Paracoccidioidomycosis presents a variety of clinical manifestations and Paracoccidioides brasiliensis can reach many tissues, most importantly the lungs. The ability of the pathogen to interact with host surface structures is essential to its virulence. The interaction between P. brasiliensis and epithelial cells has been studied, with particular emphasis on the induction of apoptosis. To investigate the expression of different apoptosis-inducing pathways in human A549 cells, we infected these cells with P. brasiliensis Pb18SP (subcultured) and 18R (recently isolated from cell culture and showing a high adhesion pattern) samples in vitro. The expressions of Bcl-2, Bak and caspase 3 were analysed by flow cytometry and DNA fragmentation using the TUNEL technique. Apoptosis of human A549 cells was induced by P. brasiliensis in a sample and time-dependent manner. Using an in vitro model, our data demonstrates that caspase 3, Bak, Bcl-2 and DNA fragmentation mediate P. brasiliensis-induced apoptosis in A549 cells. The overall mechanism is a complex process, which may involve several signal transduction pathways. These findings could partially explain the efficient behaviour of this fungus in promoting tissue infection and/or blood dissemination.

Adverse effects of industrial multiwalled carbon nanotubes on human pulmonary cells

The aim of this study was to evaluate adverse effects of multiwalled carbon nanotubes (MWCNT), produced for industrial purposes, on the human epithelial cell line A549. MWCNT were dispersed in dipalmitoyl lecithin (DPL), a component of pulmonary surfactant, and the effects of dispersion in DPL were compared to those in two other media: ethanol (EtOH) and phosphate-buffered saline (PBS). Effects of MWCNT were also compared to those of two asbestos fibers (chrysotile and crocidolite) and carbon black (CB) nanoparticles, not only in A549 cells but also in mesothelial cells (MeT5A human cell line), used as an asbestos-sensitive cell type. MWCNT formed agglomerates on top of both cell lines (surface area 15-35 μm2) that were significantly larger and more numerous in PBS than in EtOH and DPL. Whatever the dispersion media, incubation with 100 μg/ml MWCNT induced a similar decrease in metabolic activity without changing cell membrane permeability or apoptosis. Neither MWCNT cellular internalization nor oxidative stress was observed. In contrast, asbestos fibers penetrated into the cells, decreased metabolic activity but not cell membrane permeability, and increased apoptosis, without decreasing cell number. CB was internalized without any adverse effects. In conclusion, this study demonstrates that MWCNT produced for industrial purposes exert adverse effects without being internalized by human epithelial and mesothelial pulmonary cell lines. [Authors]

Airway epithelial IL-15 transforms monocytes into dendritic cells.

IL-15 has recently been shown to induce the differentiation of functional dendritic cells (DCs) from human peripheral blood monocytes. Since DCs lay in close proximity to epithelial cells in the airway mucosa, we investigated whether airway epithelial cells release IL-15 in response to inflammatory stimuli and thereby induce differentiation and maturation of DCs. Alveolar (A549) and bronchial (BEAS-2B) epithelial cells produced IL-15 spontaneously and in a time- and dose-dependent manner after stimulation with IL-1beta, IFN-gamma, or TNF-alpha. Airway epithelial cell supernatants induced an increase of IL-15Ralpha gene expression in ex vivo monocytes, and stimulated DCs enhanced their IL-15Ralpha gene expression up to 300-fold. Airway epithelial cell-conditioned media induced the differentiation of ex vivo monocytes into partially mature DCs (HLA-DR+, DC-SIGN+, CD14+, CD80-, CD83+, CD86+, CCR3+, CCR6(+), CCR7-). Based on their phenotypic (CD123+, BDCA2+, BDCA4+, BDCA1(-), CD1a-) and functional properties (limited maturation upon stimulation with LPS and limited capacity to induce T cell proliferation), these DCs resembled plasmacytoid DCs. The effects of airway epithelial cell supernatants were largely blocked by a neutralizing monoclonal antibody to IL-15. Thus, our results demonstrate that airway epithelial cell-conditioned media have the capacity to differentiate monocytes into functional DCs, a process substantially mediated by epithelial-derived IL-15.

Induction of apoptosis in A549 pulmonary cells by two Paracoccidioides brasiliensis samples

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)