Brain tumor and brain endothelial cells' response to ionizing radiation and phytochemical treatments

Le glioblastome multiforme (GBM) représente la tumeur cérébrale primaire la plus agressive et la plus vascularisée chez l’adulte. La survie médiane après le diagnostic est de moins d’un an en l’absence de traitement. Malheureusement, 90% des patients traités avec de la radiothérapie après la résection chirurgicale d’un GBM développent une récidive tumorale. Récemment, le traitement des GBM avec radiothérapie et témozolomide, un agent reconnu pour ses propriétés antiangiogéniques, a permis de prolonger la survie médiane à 14,6 mois. Des efforts sont déployés pour identifier des substances naturelles capables d’inhiber, de retarder ou de renverser le processus de carcinogenèse. Epigallocatechin-3-gallate (EGCG), un polyphénol retrouvé dans le thé vert, est reconnu pour ses propriétés anticancéreuses et antiangiogéniques. L’EGCG pourrait sensibiliser les cellules tumorales cérébrales et les cellules endothéliales dérivées des tumeurs aux traitements conventionnels. Le chapitre II décrit la première partie de ce projet de doctorat. Nous avons tenté de déterminer si l’EGCG pourrait sensibiliser la réponse des GBM à l’irradiation (IR) et si des marqueurs moléculaires spécifiques sont impliqués. Nous avons documenté que les cellules U-87 étaient relativement radiorésistantes et que Survivin, une protéine inhibitrice de l’apoptose, pourrait être impliquée dans la radiorésistance des GBM. Aussi, nous avons démontré que le pré-traitement des cellules U-87 avec de l’EGCG pourrait annuler l’effet cytoprotecteur d’une surexpression de Survivin et potentialiser l’effet cytoréducteur de l’IR. Au chapitre III, nous avons caractérisé l’impact de l’IR sur la survie de cellules endothéliales microvasculaires cérébrales humaines (HBMEC) et nous avons déterminé si l’EGCG pouvait optimiser cet effet. Bien que les traitements individuels avec l’EGCG et l’IR diminuaient la survie des HBMEC, le traitement combiné diminuait de façon synergique la survie cellulaire. Nous avons documenté que le traitement combiné augmentait la mort cellulaire, plus spécifiquement la nécrose. Au chapitre IV, nous avons investigué l’impact de l’IR sur les fonctions angiogéniques des HBMEC résistantes à l’IR, notamment la prolifération cellulaire, la migration cellulaire en présence de facteurs de croissance dérivés des tumeurs cérébrales, et la capacité de tubulogenèse. La voie de signalisation des Rho a aussi été étudiée en relation avec les propriétés angiogéniques des HBMEC radiorésistantes. Nos données suggèrent que l’IR altère significativement les propriétés angiogéniques des HBMEC. La réponse aux facteurs importants pour la croissance tumorale et l’angiogenèse ainsi que la tubulogenèse sont atténuées dans ces cellules. En conclusion, ce projet de doctorat confirme les propriétés cytoréductrices de l’IR sur les gliomes malins et propose un nouveau mécanisme pour expliquer la radiorésistance des GBM. Ce projet documente pour la première fois l’effet cytotoxique de l’IR sur les HBMEC. Aussi, ce projet reconnaît l’existence de HBMEC radiorésistantes et caractérise leurs fonctions angiogéniques altérées. La combinaison de molécules naturelles anticancéreuses et antiangiogéniques telles que l’EGCG avec de la radiothérapie pourrait améliorer l’effet de l’IR sur les cellules tumorales et sur les cellules endothéliales associées, possiblement en augmentant la mort cellulaire. Cette thèse supporte l’intégration de nutriments avec propriétés anticancéreuses et antiangiogéniques dans le traitement des gliomes malins pour sensibiliser les cellules tumorales et endothéliales aux traitements conventionnels.

Immuno-oncology of human prostate cancer : phenotypical characterization and study of the tumor-derived, androgen-regulated immunosuppressive microenvironment

Le cancer de la prostate est le cancer le plus fréquemment diagnostiqué chez les hommes canadiens et la troisième cause de décès relié au cancer. Lorsque diagnostiqué à un stade précoce de la maladie, le cancer de la prostate est traité de manière curative par chirurgie et radiothérapie. Par contre, les thérapies actuelles ne peuvent éradiquer la maladie lorsqu’elle progresse à des stades avancés. Ces thérapies, comme la chimiothérapie et l’hormonothérapie, demeurent donc palliatives. Il est primordial d’optimiser de nouvelles thérapies visant l’élimination des cellules cancéreuses chez les patients atteints des stades avancés de la maladie. Une de ces nouvelles options thérapeutiques est l’immunothérapie. L’immunothérapie du cancer a fait des progrès considérables durant les dernières années. Cependant, les avancements encourageants obtenus lors d’essais précliniques ne se sont pas encore traduits en des résultats cliniques significatifs. En ce qui concerne le cancer de la prostate, les résultats négligeables suivants des interventions immunothérapeutiques peuvent être causés par le fait que la plupart des études sur le microenvironnement immunologique furent effectuées chez des modèles animaux. De plus la majorité des études sur l’immunologie tumorale humaine furent effectuées chez des patients atteints d’autres cancers, tels que le mélanome, et non chez les patients atteints du cancer de la prostate. Donc, le but central de cette thèse de doctorat est d’étudier le microenvironnement immunologique chez les patients atteints du cancer de la prostate afin de mieux définir les impacts de la tumeur sur le développement de la réponse immunitaire antitumorale. Pour réaliser ce projet, nous avons établi deux principaux objectifs de travail : (i) la caractérisation précise des populations des cellules immunitaires infiltrant la tumeur primaire et les ganglions métastatiques chez les patients atteints du cancer de la prostate; (ii) l’identification et l’étude des mécanismes immunosuppressifs exprimés par les cellules cancéreuses de la prostate. Les résultats présentés dans cette thèse démontrent que la progression du cancer de la prostate est associée au développement d’un microenvironnement immunosuppressif qui, en partie, est régulé par la présence des androgènes. L’étude initiale avait comme but la caractérisation du microenvironnement immunologique des ganglions drainant la tumeur chez des patients du cancer de la prostate. Les résultats présentés dans le chapitre III nous a permis de démontrer que les ganglions métastatiques comportent des signes cellulaires et histopathologiques associés à une faible réactivité immunologique. Cette immunosuppression ganglionnaire semble dépendre de la présence des cellules métastatiques puisque des différences immunologiques notables existent entre les ganglions non-métastatiques et métastatiques chez un même patient. La progression du cancer de la prostate semble donc associée au développement d’une immunosuppression affectant les ganglions drainant la tumeur primaire. Par la suite, nous nous sommes intéressés à l’impact de la thérapie par déplétion des androgènes (TDA) sur le microenvironnement immunologique de la tumeur primaire. La TDA est associée à une augmentation marquée de l’inflammation prostatique. De plus, les protocoles d’immunothérapies pour le cancer de la prostate actuellement évalués en phase clinique sont dirigés aux patients hormonoréfractaires ayant subi et échoué la thérapie. Cependant, peu d’information existe sur la nature de l’infiltrat de cellules immunes chez les patients castrés. Il est donc essentiel de connaître la nature de cet infiltrat afin de savoir si celui-ci peut répondre de manière favorable à une intervention immunothérapeutique. Dans le chapitre IV, je présente les résultats sur l’abondance des cellules immunes infiltrant la tumeur primaire suivant la TDA. Chez les patients castrés, les densités de lymphocytes T CD3+ et CD8+ ainsi que des macrophages CD68+ sont plus importantes que chez les patients contrôles. Nous avons également observé une corrélation entre la densité de cellules NK et une diminution du risque de progression de la maladie (rechute biochimique). Inversement, une forte infiltration de macrophages est associée à un plus haut risque de progression. Conjointement, durant cette étude, nous avons développé une nouvelle approche informatisée permettant la standardisation de la quantification de l’infiltrat de cellules immunes dans les échantillons pathologiques. Cette approche facilitera la comparaison d’études indépendantes sur la densité de l’infiltrat immun. Ces résultats nous ont donc permis de confirmer que les effets pro-inflammatoires de la TDA chez les patients du cancer de la prostate ciblaient spécifiquement les lymphocytes T et les macrophages. L’hypothèse intéressante découlant de cette étude est que les androgènes pourraient réguler l’expression de mécanismes immunosuppressifs dans la tumeur primaire. Dans le chapitre V, nous avons donc étudié l’expression de mécanismes immunosuppressifs par les cellules cancéreuses du cancer de la prostate ainsi que leur régulation par les androgènes. Notre analyse démontre que les androgènes augmentent l’expression de molécules à propriétés immunosuppressives telles que l’arginase I et l’arginase II. Cette surexpression dépend de l’activité du récepteur aux androgènes. Chez les patients castrés, l’expression de l’arginase II était diminuée suggérant une régulation androgénique in vivo. Nous avons observé que l’arginase I et l’arginase II participent à la prolifération des cellules du cancer de la prostate ainsi qu’à leur potentiel immunosuppressif. Finalement, nous avons découvert que l’expression de l’interleukin-8 était aussi régulée par les androgènes. De plus, l’interleukin-8, indépendamment des androgènes, augmente l’expression de l’arginase II. Ces résultats confirment que les androgènes participent au développement d’une microenvironnement immunosuppressif dans le cancer de la prostate en régulant l’expression de l’arginase I, l’arginase II et l’interleukin-8. En conclusion, les résultats présentés dans cette thèse témoignent du caractère unique du microenvironnement immunologique chez les patients atteints du cancer de la prostate. Nos travaux ont également permis d’établir de nouvelles techniques basées sur des logiciels d’analyse d’image afin de mieux comprendre le dialogue entre la tumeur et le système immunitaire chez les patients. Approfondir les connaissances sur les mécanismes de régulation du microenvironnement immunologique chez les patients atteint du cancer de la prostate permettra d’optimiser des immunothérapies mieux adaptées à éradiquer cette maladie.

Mécanismes d'action des antioestrogènes totaux

Le cancer du sein est le cancer qui a la plus forte fréquence au Canada. En 2012, on estime que 23 200 nouveaux cas de cancer du sein seront diagnostiqués. Deux tiers des tumeurs mammaires expriment ou surexpriment le récepteur des oestrogènes α (ERα). De même, les oestrogènes sont importants pour la croissance de ces tumeurs. La présence des récepteurs hormonaux est un critère qui détermine le choix de la thérapie; à cet égard, le ciblage des récepteurs des oestrogènes par les antioestrogènes a pour but d’inactiver ces récepteurs et diminuer leur contribution à la croissance tumorale. Les antioestrogènes sont des inhibiteurs compétitifs de ERα. Tamoxifene est le médicament le plus utilisé pour traiter les tumeurs mammaires ER+ de tous les stades, avant ou après la ménopause. Tamoxifene est antioestrogène partiel ou SERM qui a un profile mixte d’activités agonistes et antagonistes. Fulvestrant ou ICI 182, 780 est un antioestrogène de type total ou SERD dépourvu de toute activité agoniste. Ce composé est utilisé en clinique chez les femmes après la ménopause ayant des tumeurs mammaires avancées. Fulvestrant constitue, donc, une deuxième ligne thérapeutique en cas de rechute après à un traitement par Tamoxifene. Afin de comprendre le potentiel thérapeutique de Fulvestrant, il est primordial d’étudier son impact sur ERα. Actuellement, la polyubiquitination et la dégradation de ERα sont les mécanismes les plus connus pour expliquer l’inactivation de ERα par Fulvestrant. Par ailleurs, en utilisant des modèles cellulaires ER+ et ER-; nous avons montré que les antioestrogènes totaux induisent une insolubilité de ERα indépendamment de leur capacité à induire sa dégradation. L’insolubilité corrèle avec l’association de ERα avec la matrice nucléaire et avec l’inhibition de sa transactivation. L’hélice H12 du domaine de liaison du ligand joue un rôle important dans l’insolubilité et l’inactivation de ERα par les antioestrogènes totaux. Par ailleurs, les antioestrogènes totaux se distinguent par leur capacité à induire la SUMOylation de ERα par SUMO1 et SUMO2/3. La SUMOylation est rapide et précède la dégradation de ERα dans cellules ER+. À l’aide de dérivés de l’antioestrogène total ICI 164, 384, nous avons montré que la chaine latérale des antioestrogènes totaux est à la base de l’induction de la SUMOylation et de l’inactivation de ERα. De plus, la SUMOylation semble être une marque d’inhibition, car la déSUMOylation restaure une activité de ERα en présence des antioestrogènes totaux. L’hélice H12 du LBD et le domaine de liaison à l’ADN sont requis pour l’induction de la SUMOylation. La recherche de protéines impliquées dans l’inactivation et dans la SUMOylation a permis d’identifier le facteur de remodelage de la chromatine ACF dans le même complexe que ERα. De manière similaire à la SUMOylation, le recrutement de ACF est précoce et constitue une propriété spécifique des antioestrogènes totaux. D’autre part, Fulvestrant induit le recrutement de ACF au niveau du promoteur du gène cible des oestrogènes pS2, ce qui suggère une contribution du remodelage de la chromatine dans les mécanismes d’action des antioestrogènes totaux. La surexpression de la DéSUMOylase SENP1 abolit le recrutement de ACF ce qui indique un rôle de la SUMOylation dans le recrutement de ACF. De même, l’hélice H12 du LBD de ERα constitue un lien entre l’inactivation de ERα et le recrutement de ACF. L’insolubilité, la SUMOylation et l'interaction du complexe ACF sont le reflet des mécanismes d’action des antioestrogènes totaux. Ces observations peuvent être utilisées comme des critères fonctionnels pour identifier d’autres composés avec de meilleures propriétés pharmacologiques que Fulvestrant.

Efecto de la hipoxia-reoxigenación y las radiaciones ionizantes en la captación de glucosa en líneas tumorales de seno y colon cocultivadas con células endoteliales.

La captación de glucosa y su conversión en lactato juega un papel fundamental en el metabolismo tumoral, independientemente de la concentración de oxígeno presente en el tejido (efecto Warburg). Sin embrago, dicha captación varía de un tipo tumoral a otro, y dentro del mismo tumor, situación que podría depender de las características microambientales tumorales (fluctuaciones de oxígeno, presencia de otros tipos celulares) y de factores estresores asociados a los tratamientos. Se estudió el efecto de la hipoxia-reoxigenación (HR) y las radiaciones ionizantes (RI) sobre la captación de glucosa, en cultivos de líneas tumorales MCF-7 y HT-29, cultivadas de forma aislada o en cocultivo con la línea celular EAhy296. Se encontró que la captación de glucosa en HR es diferente para lo descrito en condiciones de hipoxia permanente y que es modificada en el cocultivo. Se identificaron poblaciones celulares dentro de la misma línea celular, de alta y baja captación de glucosa, lo que implicaría una simbiosis metabólica de la célula como respuesta adaptativa a las condiciones tumorales. Se evaluó la expresión de NRF2 y la translocación nuclear de NRF2 y HIF1a, como vías de respuesta a estrés celular e hipoxia. La translocación nuclear de las proteínas evaluadas explicaría el comportamiento metabólico de las células tumorales de seno, pero no de colon, por lo cual deben existir otras vías metabólicas implicadas. Las diferencias en el comportamiento de las células tumorales en HR en relación con hipoxia permitirá realizar planeaciones dosimétricas más dinámicas, que reevalúen las condiciones de oxigenación tumoral constantemente.

Functional studies of the deubiquitinating enzymes USP19, USP4 and UCH-L1

El marcaje de proteínas con ubiquitina, conocido como ubiquitinación, cumple diferentes funciones que incluyen la regulación de varios procesos celulares, tales como: la degradación de proteínas por medio del proteosoma, la reparación del ADN, la señalización mediada por receptores de membrana, y la endocitosis, entre otras (1). Las moléculas de ubiquitina pueden ser removidas de sus sustratos gracias a la acción de un gran grupo de proteasas, llamadas enzimas deubiquitinizantes (DUBs) (2). Las DUBs son esenciales para la manutención de la homeostasis de la ubiquitina y para la regulación del estado de ubiquitinación de diferentes sustratos. El gran número y la diversidad de DUBs descritas refleja tanto su especificidad como su utilización para regular un amplio espectro de sustratos y vías celulares. Aunque muchas DUBs han sido estudiadas a profundidad, actualmente se desconocen los sustratos y las funciones biológicas de la mayoría de ellas. En este trabajo se investigaron las funciones de las DUBs: USP19, USP4 y UCH-L1. Utilizando varias técnicas de biología molecular y celular se encontró que: i) USP19 es regulada por las ubiquitin ligasas SIAH1 y SIAH2 ii) USP19 es importante para regular HIF-1α, un factor de transcripción clave en la respuesta celular a hipoxia, iii) USP4 interactúa con el proteosoma, iv) La quimera mCherry-UCH-L1 reproduce parcialmente los fenotipos que nuestro grupo ha descrito previamente al usar otros constructos de la misma enzima, y v) UCH-L1 promueve la internalización de la bacteria Yersinia pseudotuberculosis.

Convergencia de vías de señalización en un modelo de apoptosis

La sepsis es un evento inflamatorio generalizado del organismo inducido por un daño causado generalmente por un agente infeccioso. El patógeno más frecuentemente asociado con esta entidad es el Staphylococcus aureus, responsable de la inducción de apoptosis en células endoteliales debida a la producción de ceramida. Se ha descrito el efecto protector de la proteína C activada (PCA) en sepsis y su relación con la disminución de la apoptosis de las células endoteliales. En este trabajo se analizó la activación de las quinasas AKT, ASK1, SAPK/JNK y p38 en un modelo de apoptosis endotelial usando las técnicas de Western Blotting y ELISA. Las células endoteliales (EA.hy926), se trataron con C2-ceramida (130μM) en presencia de inhibidores químicos de cada una de estas quinasas y PCA. La supervivencia de las células en presencia de inhibidores químicos y PCA fue evaluada por medio de ensayos de activación de las caspasas 3, 7 y 9, que verificaban la muerte celular por apoptosis. Los resultados evidencian que la ceramida reduce la activación de AKT y aumenta la activación de las quinasas ASK, SAPK/JNK y p38, en tanto que PCA ejerce el efecto contrario. Adicionalmente se encontró que la tiorredoxina incrementa la activación/fosforilación de AKT, mientras que la quinasa p38 induce la defosforilación de AKT.

Flavonoids as prospective compounds for anti-cancer therapy

Flavonoids, which are polyphenolic compounds, are a class of plant secondary metabolites possessing a broad spectrum of pharmacological activity including anti-cancer activities. They have been reported to interfere in the initiation, promotion and progression of cancer by modulating different enzymes and receptors in signal transduction pathways related to cellular proliferation, differentiation, apoptosis, inflammation, angiogenesis, metastasis and reversal of multidrug resistance. Due to their multiple molecular mechanisms of action, flavonoids (both natural and synthetic analogs) are being investigated for their potential applications in anti-cancer therapies. In this review article, the main molecular mechanisms of action of flavonoids attributing to their potential anti-cancer activities have been discussed and the key structural features required for their activity are highlighted.

Antimicrobial Photodynamic Therapy in the Non-Surgical Treatment of Aggressive Periodontitis: Cytokine Profile in Gingival Crevicular Fluid, Preliminary Results

Background: Aggressive periodontitis is a specific form of periodontal disease that is characterized by rapid attachment loss and bone destruction. Cytokine profiles are of considerable value when studying disease course during treatment. The aim of this trial was to investigate cytokine levels in the gingival crevicular fluid (GCF) of patients with aggressive periodontitis, after treatment with photodynamic therapy (PDT) or scaling and root planing (SRP), in a split-mouth design on -7, 0, +1, +7, +30, and +90 days. Methods: Ten patients were randomly treated with PDT using a laser source associated with a photosensitizer or SRP with hand instruments. GCF samples were collected, and the concentrations of tumor necrosis factor-alpha (TNF-alpha) and receptor activator of nuclear factor-kappa B ligand (RANKL) were determined by enzyme-linked immunosorbent assays. The data were analyzed using generalized estimating equations to test the associations among treatments, evaluated parameters, and experimental times (alpha = 0.05). Results: Non-surgical periodontal treatment with PDT or SRP led to statistically significant reductions in TNF-alpha level 30 days following treatment. There were similar levels of TNF-alpha and RANKL at the different time points in both groups, with no statistically significant differences. Conclusion: SRP and PDT had similar effects on crevicular TNF-alpha and RANKL levels in patients with aggressive periodontitis. J Periodontol 2009;80:98-105.

The effect of a single episode of antimicrobial photodynamic therapy in the treatment of experimental periodontitis. Microbiological profile and cytokine pattern in the dog mandible

The purpose of this study was to evaluate the effect of a single application of antimicrobial photodynamic therapy (aPDT) on microbiological profile and cytokine pattern in dogs. Periodontal disease was induced by placing 3.0 silk ligatures around the mandibular pre-molars bilaterally during 8 weeks. The dogs were randomly treated with aPDT using a dye/laser system, scaling and root planning (SRP), or with the association of treatments (SRP + aPDT). Plaque samples were collected at baseline, 1, 3, and 4 weeks, and the mean counts of 40 species were determined using DNA-DNA hybridization. Gingival biopsies were removed and the expression of tumor necrosis factor alpha (TNF-alpha), receptor activator of NF-kB ligand (RANKL), osteoprotegerin (OPG), matrix metalloproteinase (MMP-1), interleukin (IL) 6, IL-10 and total bacterial load by analysis of 16 S rRNA gene were evaluated through real-time PCR. The results shows that the levels of the majority of the species were reduced 1 week post-therapy for all treatments, however, an increase in counts of Prevotella intermedia (p = 0.00), Prevotella. nigrescens (p = 0.00) and Tannerella forsythia (p = 0.00) was observed for aPDT and SRP + aPDT. After 4 weeks, a regrowth of Porphyromonas gingivalis (p = 0.00) and Treponema denticola (p = 0.00), was observed for all treatments. Also, a strikingly reduction of counts on counts of Aggregatibacter actinomycetemcomitans was observed for the aPDT (p = 0.00). For the cytokine pattern, the results were similar for all treatments, and a reduction in the expression of cytokines and bacterial load was observed throughout the study. Our results suggest that SRP, aPDT in a single application, and SRP + aPDT affects different bacterial species and have similar effects on the expression of cytokines evaluated during the treatment of ligature-induced periodontitis.

Glucose metabolism by lymphocytes, macrophages, and tumor cells from Walker 256 tumor-bearing rats supplemented with fish oil for one generation

Here we investigated the effect of lifelong supplementation of the diet with coconut fat (CO, rich in saturated fatty acids) or fish oil (170, rich in n-3 polyunsaturated fatty acids) on tumor growth and lactate production from glucose in Walker 256 tumor cells, peritoneal macrophages, spleen, and gut-associated lymphocytes. Female Wistar rats were supplemented with CO or FO prior to mating and then throughout pregnancy and gestation and then the male offspring were supplemented from weaning until 90 days of age. Then they were inoculated subcutaneously with Walker 256 tumor cells. Tumor weight at 14 days in control rats (those fed standard chow) and CO supplemented was approximately 30 g. Supplementation of the diet with FO significantly reduced tumor growth by 76%. Lactate production (nmol h(-1) mg(-1) protein) from glucose by Walker 256 cells in the group fed regular chow (W) was 381.8 +/- 14.9. Supplementation with coconut fat (WCO) caused a significant reduction in lactate production by 1.6-fold and with fish oil (WFO) by 3.8-fold. Spleen lymphocytes obtained from W and WCO groups had markedly increased lactate production (553 +/- 70 and 635 +/- 150) when compared to non-tumor-bearing rats (similar to 260 +/- 30). FO supplementation reduced significantly the lactate production (297 +/- 50). Gut-associated lymphocytes obtained from W and WCO groups increased lactate production markedly (280 +/- 31 and 276 +/- 25) when compared to non-tumor-bearing rats (similar to 90 +/- 18). FO supplementation reduced significantly the lactate production (168 +/- 14). Lactate production by peritoneal macrophages was increased by tumor burden but there was no difference between the groups fed the various diets. Lifelong consumption of FO protects against tumor growth and modifies glucose metabolism in Walker tumor cells and lymphocytes but not in macrophages. Copyright (C) 2008 John Wiley & Sons, Ltd.

Deletion of Tumor Necrosis Factor-alpha Receptor 1 (TNFR1) Protects against Diet-induced Obesity by Means of Increased Thermogenesis

In diet-induced obesity, hypothalamic and systemic inflammatory factors trigger intracellular mechanisms that lead to resistance to the main adipostatic hormones, leptin and insulin. Tumor necrosis factor-alpha (TNF-alpha) is one of the main inflammatory factors produced during this process and its mechanistic role as an inducer of leptin and insulin resistance has been widely investigated. Most of TNF-alpha inflammatory signals are delivered by TNF receptor 1 (R1); however, the role played by this receptor in the context of obesity-associated inflammation is not completely known. Here, we show that TNFR1 knock-out (TNFR1 KO) mice are protected from diet-induced obesity due to increased thermogenesis. Under standard rodent chow or a high-fat diet, TNFR1 KO gain significantly less body mass despite increased caloric intake. Visceral adiposity and mean adipocyte diameter are reduced and blood concentrations of insulin and leptin are lower. Protection from hypothalamic leptin resistance is evidenced by increased leptin-induced suppression of food intake and preserved activation of leptin signal transduction through JAK2, STAT3, and FOXO1. Under the high-fat diet, TNFR1 KO mice present a significantly increased expression of the thermogenesis-related neurotransmitter, TRH. Further evidence of increased thermogenesis includes increased O(2) consumption in respirometry measurements, increased expressions of UCP1 and UCP3 in brown adipose tissue and skeletal muscle, respectively, and increased O(2) consumption by isolated skeletal muscle fiber mitochondria. This demonstrates that TNF-alpha signaling through TNFR1 is an important mechanism involved in obesity-associated defective thermogenesis.

Role of SOCS-1 Gene on Melanoma Cell Growth and Tumor Development

Melanoma is the most aggressive form of skin cancer, and its incidence has increased dramatically over the years. The murine B16F10 melanoma in syngeneic C57Bl/6 mice has been used as a highly aggressive model to investigate tumor development. Presently, we demonstrate in the B16F10-Nex2 subclone that silencing of SOCS-1, a negative regulator of Jak/Stat pathway, leads to reversal of the tumorigenic phenotype and inhibition of melanoma cell metastasis. SOCS-1 silencing with short hairpin RNA affected tumor growth and cell cycle regulation with arrest at the S phase with large-sized nuclei, reduced cell motility, and decreased melanoma cell invasion through Matrigel. A clonogenic assay showed that SOCS-1 acted as a modulator of resistance to anoikis. In addition, down-regulation of SOCS-1 decreased the expression of epidermal growth factor receptor ( mainly the phosphorylated-R), Ins-R alpha, and fibroblast growth factor receptor. In vivo, silencing of SOCS-1 inhibited subcutaneous tumor growth and metastatic development in the lungs. Because SOCS-1 is expressed in most melanoma cell lines and bears a relation with tumor invasion, thickness, and stage of disease, the present results on the effects of SOCS-1 silencing in melanoma suggest that this regulating protein can be a target of cancer therapy.

Intermittent Therapy with 1,25 Vitamin D and Calcitonin Prevents Cyclosporin-Induced Alveolar Bone Loss in Rats

Bone loss associated with cyclosporin A (CsA) therapy can result in serious morbidity to patients. Intermittent administration of 1,25 Vitamin D and calcitonin reduces osteopenia in a murine model of postmenopausal osteoporosis. The purpose of this study was to evaluate the effects of this therapeutic approach on CsA-induced alveolar bone loss in rats. Forty male Wistar rats were allocated to four experimental groups according to the treatment received during 8 weeks: (1) CsA (10 mg/kg/day, s.c.); (2) 1,25 Vitamin D (2 mu g/kg, p.o.; in weeks 1, 3, 5, and 7) plus calcitonin (2 mu g/kg, i.p.; in weeks 2, 4, 6, and 8); (3) CsA concurrently with intermittent 1,25 Vitamin D and calcitonin administration; and (4) the control treatment group (vehicle). At the end of the 8-week treatment period, serum concentrations of bone-specific alkaline phosphatase, tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP-5b), osteocalcin, interleukin (IL)-1 beta, IL-6, and tumor necrosis factor alpha (TNF-alpha) were measured and an analysis of bone volume, bone surface, number of osteoblasts, and osteoclasts was performed. CsA administration resulted in significant alveolar bone resorption, as assessed by a lower bone volume and an increased number of osteoclasts, and increased serum bone-specific alkaline phosphatase, TRAP-5b, IL-1 beta, IL-6, and TNF-alpha concentrations. The intermittent administration of calcitriol and calcitonin prevented the CsA-induced osteopenic changes and the increased serum concentrations of TRAP-5b and inflammatory cytokines. Intermittent calcitriol/calcitonin therapy prevents CsA-induced alveolar bone loss in rats and normalizes the production of associated inflammatory mediators.

Low-level Laser Therapy Improves Skeletal Muscle Performance, Decreases Skeletal Muscle Damage and Modulates mRNA Expression of COX-1 and COX-2 in a Dose-dependent Manner

We tested if modulation in mRNA expression of cyclooxygenase isoforms (COX-1 and COX-2) can be related to protective effects of phototherapy in skeletal muscle. Thirty male Wistar rats were divided into five groups receiving either one of four laser doses (0.1, 0.3, 1.0 and 3.0 J) or a no-treatment control group. Laser irradiation (904 nm, 15 mW average power) was performed immediately before the first contraction for treated groups. Electrical stimulation was used to induce six tetanic tibial anterior muscle contractions. Immediately after sixth contraction, blood samples were collected to evaluate creatine kinase activity and muscles were dissected and frozen in liquid nitrogen to evaluate mRNA expression of COX-1 and COX-2. The 1.0 and 3.0 J groups showed significant enhancement (P < 0.01) in total work performed in six tetanic contractions compared with control group. All laser groups, except the 3.0 J group, presented significantly lower post-exercise CK activity than control group. Additionally, 1.0 J group showed increased COX-1 and decreased COX-2 mRNA expression compared with control group and 0.1, 0.3 and 3.0 J laser groups (P < 0.01). We conclude that pre-exercise infrared laser irradiation with dose of 1.0 J enhances skeletal muscle performance and decreases post-exercise skeletal muscle damage and inflammation.

Low level laser therapy (LLLT) decreases pulmonary microvascular leakage, neutrophil influx and IL-1 beta levels in airway and lung from rat subjected to LPS-induced inflammation

Background and Objective. Low level laser therapy (LLLT) is a known anti-inflammatory therapy. Herein we studied the effect of LLLT on lung permeability and the IL-1 beta level in LPS-induced pulmonary inflammation. Study Design/Methodology. Rats were divided into 12 groups (n = 7 for each group). Lung permeability was measured by quantifying extravasated albumin concentration in lung homogenate, inflammatory cells influx was determined by myeloperoxidase activity, IL-1P in BAL was determined by ELISA and IL-1P mRNA expression in trachea was evaluated by RT-PCR. The rats were irradiated on the skin over the upper bronchus at the site of tracheotomy after LPS. Results. LLLT attenuated lung permeability. In addition, there was reduced neutrophil influx, myeloperoxidase activity and both IL-1 beta in BAL and IL-1 beta mRNA expression in trachea obtained from animals subjected to LPS-induced inflammation. Conclusion. LLLT reduced the lung permeability by a mechanism in which the IL-1 beta seems to have an important role.