A Selective Irreversible Inhibitor of Furin Does Not Prevent Pseudomonas Aeruginosa Exotoxin A-Induced Airway Epithelial Cytotoxicity

Many bacterial and viral pathogens (or their toxins), including Pseudomonas aeruginosa exotoxin A, require processing by host pro-protein convertases such as furin to cause dis- ease. We report the development of a novel irreversible inhibitor of furin (QUB-F1) consist- ing of a diphenyl phosphonate electrophilic warhead coupled with a substrate-like peptide (RVKR), that also includes a biotin tag, to facilitate activity-based profiling/visualisation. QUB-F1 displays greater selectivity for furin, in comparison to a widely used exemplar com- pound (furin I) which has a chloromethylketone warhead coupled to RVKR, when tested against the serine trypsin-like proteases (trypsin, prostasin and matriptase), factor Xa and the cysteine protease cathepsin B. We demonstrate QUB-F1 does not prevent P. aerugi- nosa exotoxin A-induced airway epithelial cell toxicity; in contrast to furin I, despite inhibiting cell surface furin-like activity to a similar degree. This finding indicates additional proteases, which are sensitive to the more broad-spectrum furin I compound, may be involved in this process.

Nuclear alterations in nasal mucosa epithelial cells of students exposed to formaldehyde

Introduction: Formaldehyde is a compound with a wide range and is commonly used in anatomy and pathology laboratories. At room temperature is quickly volatilized to a pungent and suffocating gas and its inhalation has been correlated to nuclear alterations in different tissues. We aimed to investigate whether exposure to this compound was correlated with the appearance of cytotoxic and genotoxic features in the nasal epithelial cells of students enrolled in a human anatomy course. Material and Methods: This prospective study collected periodically nasal cells from mucosa of 17 volunteers from two different undergraduate programs with different workloads of practical lessons in an anatomy laboratory, 30 and 90 hours per semester. Cells were staining according to Feulgen method and nuclear morphology was analyzed to detect possible damage. Dunn's post hoc test was used in the statistical analysis. Pearson's correlation was performed for gender, age and questionnaire responses. Results: Epithelial cells showed indicators of cytotoxicity and mutagenicity. Students with a more extensive workload in anatomy laboratory displayed a more severe profile with an increase in karyorrhexis (p < 0.05) over time. The micronucleus analysis showed difference between first and second collection (p < 0.01), although it was not maintained over the time. Students with a less extensive workload display no differences in most of cytological features. Despite karyorrhexis was present in a greater number of cells, for this group no significant difference was observed between any range. The same was observed to karyolysis and micronucleus (p > 0.05). Conclusion: Individuals exposed for short periods of time to formaldehyde are subject to the toxic action of this gas. Karyorrhexis was the most frequently observed cytotoxic feature and micronucleus showed an increase between the first time point. The patterns observed between the student's groups suggest a negative effect due to exposure time.

TRPV4 activation triggers the release of melatonin from human non-pigmented ciliary epithelial cells

Melatonin is a neurohormone mainly produced in the pineal gland; nevertheless, various ocular structures such as the ciliary body, lens and the retina produce it. One of the roles of melatonin in the eye is the modulation of intraocular pressure, although little is known about the mechanisms that causes its presence in the aqueous humour. TRPV4 is a membrane channel which is activated by both physical and chemical stimuli. Therefore, this channel is sensitive to osmotic and hydrostatic pressure. As a consequence, TRPV4 results as an interesting candidate to study the relation between the activation of the TRPV4 channel and the production of melatonin. In this sense we have studied the role of the TRPV4 agonist GSK1016790A to modulate the production of melatonin in a cell line derived from human non-pigmented ciliary epithelial cells. The stimulation of the TRPV4 produced an increase in the extracellular melatonin levels changing from 8.5 ± 0.6 nM/well/30 min (control) to 23.3 ± 2.1 nM/well/30 min after 10 nM GSK1016790A application, this action being blocked by the selective antagonist RN 1734. The activation of the TRPV4 by GSK1016790A permitted to observe a melatonin increase which was concentration-dependent, and provided a pD2 value of −8.5 ± 0.1 (EC50 of 3.0 nM). In conclusion, the activation of the TRPV4 present in human non-pigmented ciliary epithelial cells can modulate the presence of extracellular melatonin, this being of relevance since this substance controls the dynamics of the aqueous humour.

Urine-derived Renal Epithelial Cells from kidney transplanted patients: phenotype, immunomodulatory properties, and effect of the exposition to NGAL

During kidney transplant procedure transplanted organs can undergo ischaemia reperfusion phenomena, often associated with the onset of acute kidney damage, loss of kidney function and rejection. These events promote cell turnover to replace damaged cells and preserve kidney function, thus cells deriving from nephrons structures are highly voided in urine. Urine derived cells represents a promising cell source since they can be easily isolated and cultured. The aim of this project was to characterise Urine-derived Renal Epithelial Cells (URECs) from transplanted kidney and to evaluate how these cells react to the co-culture with immune cells. URECs expressed typical markers of kidney tubule epithelial cells (Cytokeratin and CD13), and a subpopulation of these cells expressed CD24 and CD133, which are markers of kidney epithelial progenitor cells. The expression of immunosuppressive molecules as HLA-G and CD73 was also observed. As matter of fact, during the co-culture with PBMCs, UREC suppressed the proliferation of CD4 and CD8 Lymphocytes and reduce the T helper 1 subset, while increasing the T regulatory counterpart. Also, preliminary data observed in this study indicated that the exposition to kidney damage associated molecule, such as NGAL, could significantly affect UREC viability and immunomodulatory capacity. These results add new information about the phenotype of urine cells obtained after kidney transplant and reveal that these cells show promising immunomodulatory properties, suggesting their potential application in personalized cell therapy approaches.

Effects of Residual Oil Fly Ash (ROFA) in Mice with Chronic Allergic Pulmonary Inflammation

transition metals, which are involved in the pathological effects of PM. The objective of this study was to investigate the effects of intranasal administration of ROFA on pulmonary inflammation, pulmonary responsiveness, and excess mucus production in a mouse model of chronic pulmonary allergic inflammation. BALB/c mice received intraperitoneal injections of ovalbumin (OVA) solution (days 1 and 14). OVA challenges were performed on days 22, 24, 26, and 28. After the challenge, mice were intranasally instilled with ROFA. After forty-eight hours, pulmonary responsiveness was performed. Mice were sacrificed, and lungs were removed for morphometric analysis. OVA-exposed mice presented eosinophilia in the bronchovascular space (p < .001), increased pulmonary responsiveness (p < .001), and epithelial remodeling (p = .003). ROFA instillation increased pulmonary responsiveness (p = .004) and decreased the area of ciliated cells in the airway epithelium (p = .006). The combined ROFA instillation and OVA exposure induced a further increase in values of pulmonary responsiveness (p = .043) and a decrease in the number of ciliated cells in the airway epithelium (p = .017). PM exposure results in pulmonary effects that are more intense in mice with chronic allergic pulmonary inflammation.

Cystic fibrosis and CFTR

Cystic fibrosis (CF) is a complex disease affecting epithelial ion transport. There are not many diseases like CF that have triggered such intense research activities. The complexity of the disease is due to mutations in the CFTR protein, now known to be a Cl- channel and a regulator of other transport proteins. The various interactions and the large number of disease-causing CFTR mutations is the reason for a variable genotype-phenotype correlation and sometimes unpredictable clinical manifestation. Nevertheless, the research of the past 10 years has resulted in a tremendous increase in knowledge, not only in regard to CFTR but also in regard to molecular interactions and completely new means of ion channel and gene therapy.

Mechanisms for the inhibition of amiloride-sensitive Na+ absorption by extracellular nucleotides in mouse trachea

Purinergic stimulation of airway epithelial cells induces Cl- secretion and modulates Na+ absorption by an unknown mechanism. To gain insight into this mechanism, we used a perfused micro-Ussing chamber to assess transepithelial voltage (V-te) and amiloride-sensitive short-circuit current (Isc-Amil) in mouse trachea. Exposure to apical ATP or UTP (each 100 mumol/l) caused a large initial increase in lumen negative V-te and I-sc corresponding to a transient Cl- secretion, while basolateral application of ATP/UTP induced only a small secretory response. Luminal, but not basolateral, application of nucleotides was followed by a sustained and reversible inhibition of Isc-Amil that was independent of extracellular Ca2+ or activation of protein kinase C and was not induced by carbachol (100 mumol/l) or the Ca2+ ionophore ionomycin (1 mumol/l). Removal of extracellular Cl- or exposure to 200 muM DIDS reduced UTP-mediated inhibition of Isc-Amil Substantially. The phospholipase inhibitor U73122 (10 mumol/l) and pertussis toxin (PTX 200 ng/ml) both attenuated UTP-induced Cl- secretion and inhibition of Isc-Amil. Taken together, these data imply a contribution of Cl- conductance and PTX-sensitive G proteins to nucleotide-dependent inhibition of the amiloride-sensitive Na+ current in the mouse trachea.

Helicobacter pylori-abhängige Regulation der Expression von MMP-1 in humanen Magenepithelzellen

Helicobacter pylori, genexpression, MMP-1, human primary gastric epithelial cells

The role of chemokines and chemokine receptors in eosinophil activation during inflammatory allergic reactions

Chemokines are important chemotactic cytokines that play a fundamental role in the trafficking of leukocytes to sites of inflammation. They are also potent cell-activating factors, inducing cytokine and histamine release and free radical production, a fact that makes them particularly important in the pathogenesis of allergic inflammation. The action of chemokines is regulated at the level of agonist production and processing as well as at the level of receptor expression and coupling. Therefore, an analysis of the ligands must necessarily consider receptors. Eosinophils are target cells involved in the allergic inflammatory response since they are able to release a wide variety of mediators including CC and CXC chemokines and express their receptors. These mediators could damage the airway epithelial cells and might be important to stimulate other cells inducing an amplification of the allergic response. This review focuses on recently emerging data pertaining to the importance of chemokines and chemokine receptors in promoting eosinophil activation and migration during the allergic inflammatory process. The analysis of the function of eosinophils and their chemokine receptors during allergic inflammation might be a good approach to understanding the determinants of asthma severity and to developing novel therapies.

Adeno-associated virus for cystic fibrosis gene therapy

Gene therapy is an alternative treatment for genetic lung disease, especially monogenic disorders such as cystic fibrosis. Cystic fibrosis is a severe autosomal recessive disease affecting one in 2500 live births in the white population, caused by mutation of the cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR). The disease is classically characterized by pancreatic enzyme insufficiency, an increased concentration of chloride in sweat, and varying severity of chronic obstructive lung disease. Currently, the greatest challenge for gene therapy is finding an ideal vector to deliver the transgene (CFTR) to the affected organ (lung). Adeno-associated virus is the most promising viral vector system for the treatment of respiratory disease because it has natural tropism for airway epithelial cells and does not cause any human disease. This review focuses on the basic properties of adeno-associated virus and its use as a vector for cystic fibrosis gene therapy.

Étude moléculaire des mécanismes d’action de potentiateurs du canal CFTR sur le canal KCa3.1

Les cellules épithéliales des voies aériennes respiratoires sécrètent du Cl- via le canal CFTR. La fibrose kystique est une maladie génétique fatale causée par des mutations de ce canal. La mutation la plus fréquente en Amérique du Nord, ∆F508, met en péril la maturation de la protéine et affecte les mécanismes d’activation du canal. Au cours des dernières années, plusieurs molécules ont été identifiées par criblage à haut débit qui peuvent rétablir l’activation de protéines CFTR mutées. Ces molécules sont nommées potentiateurs. Les canaux K+ basolatéraux, dont KCa3.1, jouent un rôle bien documenté dans l’établissement d’une force électromotrice favorable à la sécrétion de Cl- par CFTR dans les cellules épithéliales des voies aériennes respiratoires. Il a par exemple été démontré que l’application de 1-EBIO, un activateur de KCa3.1, sur des monocouches T84 résulte en une augmentation soutenue de la sécrétion de Cl- et que cette augmentation était réversible suite à l’application de CTX, un inhibiteur de KCa3.1(Devor et al., 1996). Dans le cadre d’une recherche de potentiateurs efficaces en conditions physiologiques et dans un contexte global de transport trans-cellulaire, il devient essentiel de considérer les effets des potentiateurs de CFTR sur KCa3.1. Une caractérisation électrophysiologique par la méthode du patch clamp et structurelle via l’utilisation de canaux modifiés par mutagenèse dirigée de différents potentiateurs de CFTR sur KCa3.1 fut donc entreprise afin de déterminer l’action de ces molécules sur l’activité de KCa3.1 et d’en établir les mécanismes. Nous présentons ici des résultats portant sur les effets sur KCa3.1 de quelques potentiateurs de CFTR possédant différentes structures. Un criblage des effets de ces molécules sur KCa3.1 a révélé que la genisteine, le SF-03, la curcumine et le VRT-532 ont des effets inhibiteurs sur KCa3.1. Nos résultats suggèrent que le SF-03 pourrait agir sur une protéine accessoire et avoir un effet indirect sur KCa3.1. La curcumine aurait aussi une action inhibitrice indirecte, probablement via la membrane cellulaire. Nos recherches sur les effets du VRT-532 ont montré que l’accessibilité au site d’action de cette v molécule est indépendante de l’état d’ouverture de KCa3.1. L’absence d’effets inhibiteurs de VRT-532 sur le mutant constitutivement actif V282G indique que cette molécule pourrait agir via l’interaction CaM-KCa3.1 et nécessiter la présence de Ca2+ pour agir. Par ailleurs, un autre potentiateur de CFTR, le CBIQ, a des effets potentiateurs sur KCa3.1. Nos résultats en canal unitaire indiquent qu’il déstabilise un état fermé du canal. Nos travaux montrent aussi que CBIQ augmente la probabilité d’ouverture de KCa3.1 en conditions sursaturantes de Ca2+, ainsi que son affinité apparente pour le Ca2+. Des expériences où CBIQ est appliqué en présence ou en absence de Ca2+ ont indiqué que l’accessibilité à son site d’action est indépendante de l’état d’ouverture de KCa3.1, mais que la présence de Ca2+ est nécessaire à son action. Ces résultats sont compatibles avec une action de CBIQ déstabilisant un état fermé du canal. Finalement, des expériences en Ba2+ nous ont permis d’investiguer la région du filtre de sélectivité de KCa3.1 lors de l’action de CBIQ et nos résultats pointent vers une action de CBIQ dans cette région. Sur la base de nos résultats nous concluons que CBIQ, un potentiateur de CFTR, aurait un effet activateur sur KCa3.1 via la déstabilisation d’un état fermé du canal à travers une action sur sa ‘gate’ au niveau du filtre de sélectivité. De plus, les potentiateurs de CFTR ayant montré des effets inhibiteurs sur KCa3.1 pourraient agir via la membrane ou via une protéine accessoire du canal ou sur l’interaction CaM-KCa3.1. Dans l’optique de traitements potentiels de la fibrose kystique, nos résultats indiquent que le CBIQ pourrait être un potentiateur efficace pusiqu’il est capable de trimuler à la fois KCa3.1 et CFTR. Par contre, dans les cas du VRT-532 et du SF-03, une inhibition de KCa3.1 pourraient en faire des potentiateurs moins efficaces.

Étude de la régulation du facteur de transcription NF-kB dans l'infection par le RSV

L’infection par le Virus Respiratoire Syncytial cause des affections pulmonaires aiguës en pédiatrie caractérisée par une réponse inflammatoire excessive médiée par la production de cytokines par les cellules épithéliales des voies aériennes. Les gènes codant pour ces cytokines sont régulés par le facteur de transcription NF-κB (p50/p65) dont l’activation est classiquement induite par la phosphorylation de son inhibiteur IκBα, ce qui permet l’accumulation de l’hétérodimère au noyau. Par contre, nous avons récemment identifié la phosphorylation en sérine 536 de la sous-unité p65 comme une autre étape essentielle à son activation lors de l’infection des AEC par RSV. Le travail présenté dans ce mémoire a permis de démontrer que l’inhibition de l’expression de RIG-I, de Cardif ou de TRAF6, 3 protéines impliquées dans la reconnaissance cellulaire des virus, conduit à l’inhibition de cette phosphorylation en réponse à RSV. Nous avons également établi à l’aide d’inhibiteurs pharmacologiques et d’ARNi que, parmi les diverses kinases connues pour phosphoryler p65 en réponse à divers stimulus, IKKα/β sont essentielles à cette phosphorylation lors d’une stimulation par RSV. Puisque TRAF6 est bien connu dans la littérature pour activer le complexe IKK, nous proposons que TRAF6, après reconnaissance de l’ARN viral de RSV par RIG-I, active le complexe IKK qui induit la phosphorylation de la sousunité p65 de NF-κB, permettant l’expression de gènes cibles. D’autre part, nous avions précédemment démontré que Nox2, un isoforme de NADPH oxydase, contrôle l’activation de NF-κB en régulant les phosphorylations de IκBα et p65. Nous montrons ici que l’inhibition de Nox2 réduit fortement l’activité du complexe kinase IKK. De plus, la présence au niveau basal de Nox2 est critique pour le niveau d’ARN messager de Cardif. Nous proposons donc que la régulation de la phosphorylation de p65 en ser536 par Nox2 soit via son effet sur Cardif en permettant la fonctionnalité de la voie RIG-I.

Rôle des eicosanoïdes post-greffe : implication dans la bronchiolite oblitérante

Le rejet chronique se manifeste dans le poumon par la bronchiolite oblitérante (BO), une pathologie inflammatoire et fibrotique menant à l’oblitération des bronchioles. L’étiologie exacte de cette maladie demeure inconnue. Certaines études suggèrent qu'un déséquilibre des leucotriènes (LT) sur les prostaglandines (PG) favorise la fibrose pulmonaire. Les taux des LT et des PG dans le poumon humain post-transplantation sont inconnus. Nous proposons qu'un déséquilibre de cystéinyl leucotriènes (CysLT) sur la PGE2 existe dans le poumon transplanté et pourrait être impliqué dans la pathogenèse de la BO. Aussi, les leucotriènes contribueraient à la fibrose par la transition épithélio-mésenchymateuse (TEM). Afin de vérifier ces hypothèses, nous avons déterminé les taux de CysLT et de PGE2 dans le liquide de lavage broncho-alvéolaire (LBA) provenant de poumons transplantés chez l'homme ainsi que leurs corrélations cliniques. Nous avons également déterminé la capacité des CysLT à induire l’expression des marqueurs de la TEM in vitro. Nous avons découvert des taux de CysLT et PGE2 supérieurs à la normale dans les LBA des greffés. Un pic prédominant de CysLT sur PGE2 est observée à 52 semaines postgreffe et deux facteurs de risque de la BO, les infections au CMV et à l’Aspergillus, sont associés au ratio CysLT/PGE2> 1. In vitro, les CysLT induisent une répression des marqueurs épithéliaux mais n’induisent pas l’expression de marqueurs mésenchymateux chez les cellules épithéliales bronchiolaires.

L’étude de l’impact des protéines non structurales NS1 et NS2 du virus respiratoire syncitial sur la réponse immunitaire innée

Le virus respiratoire syncytial (RSV) est un virus à ARN de polarité négative. Les études démontrent que toute la population sera infectée par ce virus au moins deux fois avant l’âge de 3 ans. Le RSV peut provoquer plusieurs pathologies respiratoires telles que la bronchiolite aiguë et la pneumonie. Les infections sévères corrèlent avec le développement de l’asthme. Lors d’une infection virale, les particules du RSV sont détectées par le senseur RIG-I qui induit l’activation des facteurs de transcription NF-κB et IRF-3. Respectivement, les facteurs de transcription activeront les réponses inflammatoire et antivirale. Au coeur des pathologies induites par le RSV se trouve une réponse immunitaire mal adaptée. Plus précisément, par l’entremise de NF-κB, le RSV provoque une production exagérée de cytokines et chimiokines qui induisent une réponse inflammatoire démesurée provoquant du dommage tissulaire. Paradoxalement, le RSV est capable d’échapper à la réponse antivirale. Ces deux phénomènes sont contrôlés par l’entremise des protéines non structurales NS1 et NS2. Le mécanisme délimitant le mode d’action de NS1 et NS2 sur la réponse antivirale reste à être déterminé. Avec pour objectif d’élucider comment NS1 et NS2 inhibent la réponse antivirale, nous avons investigué le mécanisme de reconnaissance de l’hôte vis-à-vis de RSV. Nous démontrerons, pour la première fois, que le senseur cytosolique MDA5 est impliqué dans la réponse antivirale contre le RSV. Nous présenterons des résultats préliminaires qui suggèrent que le rôle de MDA5 est non redondant à RIG-I. À l’aide d’ARN interférant dirigé contre RIG-I et de transfection de MDA5, nous démontrerons que MDA5 ne contribue pas à la phosphorylation d’IRF-3, mais plutôt qu’elle régit la stabilité du facteur de transcription. Nous démontrerons aussi que, contrairement à l’hypothèse actuelle sur le fonctionnement de NS1 et NS2, l’inhibition de ces derniers ne provoque pas une augmentation de la cytokine antivirale IFN−β. Cependant, l’expression ectopique de NS1 et NS2 réduit l’activité du promoteur de l’IFN-β et de la protéine cytoplasmic antivirale ISG56 lorsqu’elle est mesurée par essai luciférase.