Characterization of a Local Renin-Angiotensin System in Rat Gingival Tissue

Background: The systemic renin-angiotensin system (RAS) promotes the plasmatic production of angiotensin (Ang) II, which acts through interaction with specific receptors. There is growing evidence that local systems in various tissues and organs are capable of generating angiotensins independently of circulating RAS. The aims of this study were to investigate the expression and localization of RAS components in rat gingival tissue and evaluate the in vitro production of Ang II and other peptides catalyzed by rat gingival tissue homogenates incubated with different Ang II precursors. Methods: Reverse transcription - polymerase chain reaction assessed mRNA expression. Immunohistochemical analysis aimed to detect and localize renin. A standardized fluorimetric method with tripeptide hippuryl-histidyl-leucine was used to measure tissue angiotensin-converting enzyme (ACE) activity, whereas high performance liquid chromatography showed products formed after the incubation of tissue homogenates with Ang I or tetradecapeptide renin substrate (TDP). Results: mRNA for renin, angiotensinogen, ACE, and Ang II receptors (AT(1a), AT(1b), and AT(2)) was detected in gingival tissue; cultured gingival fibroblasts expressed renin, angiotensinogen, and AT(1a) receptor. Renin was present in the vascular endothelium and was intensely expressed in the epithelial basal layer of periodontally affected gingival tissue. ACE activity was detected (4.95 +/- 0.89 nmol histidyl-leucine/g/minute). When Ang I was used as substrate, Ang 1-9 (0.576 +/- 0.128 nmol/mg/minute), Ang II (0.066 +/- 0.008 nmol/mg/minute), and Ang 1-7 (0.111 +/- 0.017 nmol/mg/minute) were formed, whereas these same peptides (0.139 +/- 0.031, 0.206 +/- 0.046, and 0.039 +/- 0.007 nmol/mg/minute, respectively) and Ang 1 (0.973 +/- 0.139 nmol/mg/minute) were formed when TDP was the substrate. Conclusion: Local RAS exists in rat gingival tissue and is capable of generating Ang II and other vasoactive peptides in vitro. J Periodontol 2009;80:130-139.

Modulation of ligand selectivity by mutation of the first extracellular loop of the human C5a receptor

The cyclic C5a receptor antagonist, phenylalanine [L-ornithine-proline-D-cyclohexylalanine-tryptophan-arginine] (F-[OPchaWR]), has similar to 1000-fold less affinity for the C5a receptor (C5aR) on murine polymorphonuclear leukocytes than on human. Analysis of C5aR from different species shows that a possible cause of this difference is the variation in the sequence of the first extracellular loop of the receptor. The mouse receptor contains Y at a position analogous to P-103 in the human receptor, and D at G(105). To test this hypothesis, we expressed human C5aR mutants ((PY)-Y-103, G(105)D and the double mutant, (PY)-Y-103/G(105)D) in RBL-2H3 cells and investigated the effects of these mutations on binding affinity and receptor activation. All three mutant receptors had a higher affinity for human C5a than the wild-type receptor, but showed no significant difference in the ability of F-[OPchaWR] to inhibit human C5a binding. However, all of the mutant receptors had substantially lower affinities for the weak agonist, C5a des Arg(74) (C5adR(74)), and two altered receptors (G(105)D and (PY)-Y-103/G(105)D) had much lower affinities for the C-terminal C5a agonist peptide analogue, L-tyrosine-serine-phenylalanine-lysine-proline-methionine-proline-leucine-D-alanine-arginine (YSFKPMPLaR). Although it is unlikely that differences at these residues are responsible for variations in the potency of F-[OPchaWR] across species, residues in the first extracellular loop are clearly involved in the recognition of both C5a and C5a agonists. The complex effects of mutating these residues on the affinity and response to C5a, C5adR(74), and the peptide analogues provide evidence of different binding modes for these ligands on the C5aR. (C) 2001 Elsevier Science Inc. All rights reserved.

Immune responses in hookworm infections

Hookworms infect perhaps one-fifth of the entire human population, yet little is known about their interaction with our immune system. The two major species are Necator americanus, which is adapted to tropical conditions, and Ancylostoma duodenale, which predominates in more temperate zones. While having many common features, they also differ in several key aspects of their biology. Host immune responses are triggered by larval invasion of the skin, larval migration through the circulation and lungs, and worm establishment in the intestine, where adult worms feed on blood and mucosa while injecting various molecules that facilitate feeding and modulate host protective responses. Despite repeated exposure, protective immunity does not seem to develop in humans, so that infections occur in all age groups (depending on exposure patterns) and tend to be prolonged. Responses to both larval and adult worms have a characteristic T-helper type 2 profile, with activated mast cells in the gut mucosa, elevated levels of circulating immunoglobulin E, and eosinoophilia in the peripheral blood and local tissues, features also characteristic of type I hypersensitivity reactions. The longevity of adult hookworms is determined probably more by parasite genetics than by host immunity. However, many of the proteins released by the parasites seem to have immunomodulatory activity, presumably for self-protection. Advances in molecular biotechnology enable the identification and characterization of increasing numbers of these parasite molecules and should enhance our detailed understanding of the protective and pathogenetic mechanisms in hookworm infections.

The pathogenesis of oral lichen planus

Both antigen-specific and non-specific mechanisms may be involved in the pathogenesis of oral lichen planus (OLP). Antigen-specific mechanisms in OLP include antigen presentation by basal keratinocytes and antigen-specific keratinocyte killing by CD8(+) cytotoxic T-cells. Non-specific mechanisms include mast cell degranulation and matrix metalloproteinase (MMP) activation in OLP lesions. These mechanisms may combine to cause T-cell accumulation in the superficial lamina propria, basement membrane disruption, intra-epithelial T-cell migration, and keratinocyte apoptosis in OLP. OLP chronicity may be due, in part, to deficient antigen-specific TGF-beta1-mediated immunosuppression. The normal oral mucosa may be an immune privileged site (similar to the eye, testis, and placenta), and breakdown of immune privilege could result in OLP and possibly other autoimmune oral mucosal diseases. Recent findings in mucocutaneous graft-versus-host disease, a clinical and histological correlate of lichen planus, suggest the involvement of TNF-alpha, CD40, Fas, MMPs, and mast cell degranulation in disease pathogenesis. Potential roles for oral Langerhans cells and the regional lymphatics in OLP lesion formation and chronicity are discussed. Carcinogenesis in OLP may be regulated by the integrated signal from various tumor inhibitors (TGF-beta1, TNF-alpha, IFN-gamma, IL-12) and promoters (MIF, MMP-9). We present our recent data implicating antigen-specific and non-specific mechanisms in the pathogenesis of OLP and propose a unifying hypothesis suggesting that both may be involved in lesion development. The initial event in OLP lesion formation and the factors that determine OLP susceptibility are unknown.

Intra-epithelial CD8+ T cells and basement membrane disruption in oral lichen planus

Background: We investigated basement membrane (BM) disruption and the distribution of mast cells (MCs) and T cell subsets, in oral lichen planus (OLP) and normal buccal mucosa (NBM) using immunohistochemistry. In OLP, there were increased numbers of tryptase(+) MCs in areas of BM disruption (P

Ion transport induced by proteinase-activated receptors (PAR2) in colon and airways

Protease-activated receptors type 2 (PAR2) are activated by serine proteases like trypsin and mast cell tryptase. The function and physiological significance of PAR2 receptors is poorly understood, but recent studies suggest a role during inflammatory processes in both airways and intestine. PAR2 receptors are also likely to participate in the control of ion transport in these tissues. We demonstrate that stimulation of PAR2 in airways and intestine significantly enhanced ion transport. Trypsin induced CI- secretion in both airways and intestine when added to the basolateral but not to the luminal side of these tissues. In both airways and intestine, stimulation of ion transport was largely dependent on the increase in intracellular Ca2+. Effects of trypsin were largely reduced by basolateral bumetanide and barium and by trypsin inhibitor. Thrombin, an activator of proteinase-activated receptors types 1, 3, and 4 had no effects on equivalent short-circuit current in either airways or intestine. Expression of PAR2 in colon and airways was further confirmed by reverse transcription-polymerase chain reaction. We postulate that these receptors play a significant role in the regulation of electrolyte transport, which might be important during inflammatory diseases of airways and intestine.

Activation of ion secretion via proteinase-activated receptor-2 in human colon

Proteinase-activated receptor (PAR) type 2 (PAR-2) has been shown to mediate ion secretion in cultured epithelial cells and rat jejunum. With the use of a microUssing chamber, we demonstrate the role of PAR-2 for ion transport in native human colonic mucosa obtained from 30 normal individuals and 11 cystic fibrosis (CF) patients. Trypsin induced Cl- secretion when added to the basolateral but not luminal side of normal epithelia. Activation of Cl- secretion by trypsin was inhibited by indomethacin and was further increased by cAMP in normal tissues but was not present in CF colon, indicating the requirement of luminal CF transmembrane conductance regulator. Effects of trypsin were largely reduced by low Cl-,by basolateral bumetanide, and in the presence of barium or clotrimazole, but not by tetrodotoxin. Furthermore, trypsin-induced secretion was inhibited by the Ca2+-ATPase inhibitor cyclopiazonic acid and in low-Ca2+ buffer. The effects of trypsin were almost abolished by trypsin inhibitor. Thrombin, an activator of PAR types 1, 3, and 4, had no effects on equivalent short-circuit currents. The presence of PAR-2 in human colon epithelium was confirmed by RT-PCR and additional experiments with PAR-2-activating peptide. PAR-2-mediated intestinal electrolyte secretion by release of mast cell tryptase and potentiation of PAR-2 expression by tumor necrosis factor-alpha may contribute to the hypersecretion observed in inflammatory processes such as chronic inflammatory bowel disease.

Will chymase inhibitors be the next major development for the treatment of cardiovascular disorders?

Chymase is contained in the secretory granules of mast cells. In addition to the synthesis of angiotensin II, chymase is involved in transforming growth factor-beta activation and cleaves Type I procollagen to produce collagen. NK301 and BCEAB are orally-active inhibitors of chymase. NK301 was tested in a dog model of vascular intimal hyperplasia after balloon injury and shown to reduce the increased chymase activity in the injured arteries and prevent intimal thickening. In a hamster model of cardiac fibrosis associated with cardiomyopathy, BCEAB reduced the increased cardiac chymase activity in cardiomyopathy and reduced fibrosis. Chymase inhibitors may be an important development for the treatment of cardiovascular injury associated with mast cell degranulation.

The t-SNARE syntaxin 4 is regulated during macrophage activation to function in membrane traffic and cytokine secretion

Activation of macrophages with lipopolysaccharide (LPS) induces the rapid synthesis and secretion of proinflammatory cytokines, such as tumor necrosis factor (TNFalpha), for priming the immune response [1, 2]. TNFalpha plays a key role in inflammatory disease [3]; yet, little is known of the intracellular trafficking events leading to its secretion. In order to identify molecules involved in this secretory pathway, we asked whether any of the known trafficking proteins are regulated by LPS. We found that the levels of SNARE proteins were rapidly and significantly up- or downregulated during macrophage activation. A subset of t-SNAREs (Syntaxin 4/SNAP23/Munc18c) known to control regulated exocytosis in other cell types [4, 5] was substantially increased by LPS in a temporal pattern coinciding with peak TNFalpha secretion. Syntaxin 4 formed a complex with Munc18c at the cell surface of macrophages. Functional studies involving the introduction of Syntaxin 4 cDNA or peptides into macrophages implicate this t-SNARE in a rate-limiting step of TNFalpha secretion and in membrane ruffling during macrophage activation. We conclude that in macrophages, SNAREs are regulated in order to accommodate the rapid onset of cytokine secretion and for membrane traffic associated with the phenotypic changes of immune activation. This represents a novel regulatory role for SNAREs in regulated secretion and in macrophage-mediated host defense.

Qualidade fisiológica de sementes e diversidade genética de maracujazeiros cultivados em diferentes altitudes no Espírito Santo

O maracujazeiro pertence à família Passifloraceae e ao gênero Passiflora que é o mais importante economicamente. Altitudes entre 100 a 900 m são indicadas para o plantio do maracujazeiro e estudos sobre localizações geográficas distintas possibilitam expressões do genótipo, influenciadas pelas condições ambientais. O gradiente altitudinal influencia a distribuição da variação genética dentro e entre populações de plantas e a diversidade genética muda com a altitude. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a qualidade fisiológica de sementes e a diversidade genética de maracujazeiros cultivados em diferentes altitudes do Espírito Santo. Para avaliação da qualidade fisiológica das sementes, os frutos de Passiflora spp. maduros foram colhidos em pomares localizados em altitudes baixa (0-100 m), média (>100 até 600 m) e alta (>600 m) de diferentes municípios do Espírito Santo. Os tratamentos pré-germinativos nas sementes foram: T1- escarificação física, feita manualmente com lixa d´água nº 120; T2- tratamento com ácido giberélico (GA3) na concentração de 500 mg L-1 com embebição por 24 horas e T3- sementes sem escarificação realizados nas sementes em laboratório e em casa de vegetação. Foi avaliado o envelhecimento acelerado tradicional, envelhecimento acelerado com saturação salina e deterioração controlada em sementes de maracujá amarelo sem escarificação localizado em alta altitude e as condições que apresentaram menor deterioração das sementes para aplicação às demais espécies e altitudes com os respectivos tratamentos pré-germinativos que apresentaram maiores valores de germinação e vigor em laboratório e em casa de vegetação. Assim, para as sementes do maracujá amarelo utilizou-se o tratamento sem escarificação, para sementes de maracujá roxo, a escarificação física e para as sementes de maracujá doce, o tratamento com ácido giberélico. O teste de envelhecimento acelerado com saturação salina a 43 ºC por 72 horas e deterioração controlada a 25% de umidade expostas por 24 horas diferencia as espécies nas diferentes altitudes. Sementes de maracujá amarelo e sementes localizadas em alta altitude apresentam qualidade fisiológica superior. Para a avaliação da diversidade genética foram utilizadas folhas jovens de cinco plantas matrizes de Passiflora edulis Sims f. flavicarpa Degener, P. edulis Sims e P. alata Curtis cultivadas em três altitudes (baixa, média e alta) do Espírito Santo. Para SSR foi encontrado baixo número de alelos, alta heterozigosidade esperada e altos valores de PIC e para a análise ISSR detectou um elevado número de bandas por primer e alto polimorfismo. Há maior similaridade genética entre P. edulis f. flavicarpa Deg. e P. edulis. Passiflora alata apresenta maior distância genética em relação às espécies. As populações de baixa altitude se diferenciam das demais independente da espécie e do marcador utilizado.

Micropropagação do maracujazeiro-do-sono

Em função da dificuldade de propagação de Passiflora setacea DC., técnicas de cultura de tecidos tornam-se alternativas viáveis. Objetivou-se estudar a germinação in vitro e determinar o melhor meio de cultivo na sua micropropagação. O presente trabalho constou de duas etapas, na primeira as sementes (sem escarificação, escarificadas na extremidade ou na parte mediana) na foram colocadas em % MS e 30 g L-1 de sacarose, distribuído em tubos de ensaio e suplementado com zero, 20 ou 40 mg L-1 de GA3. O pH do meio foi ajustado para 5,8 antes da adição de 6,0 mg L-1 de ágar. Após a inoculação das sementes nos meios de cultura, elas foram mantidas em sala de crescimento com luminosidade de 35 µmol.m-2.s-1, temperatura de 26 ± 1ºC e fotoperíodo de 16 horas. Assim que germinaram, as plântulas foram transferidas para tubos contendo meio MS, onde constituíram um segundo experimento, a fim de se testarem meios combinados com concentrações de sacarose. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado, em esquema fatorial 3 x 3, quatro repetições e 15 sementes por parcela no primeiro experimento e 4 x 4, com quatro repetições e 3 plantas por parcela no segundo experimento. Melhores resultados na micropropagação foram obtidos em meio de cultivo MSM, associado a 28,51 e 28,74 g L-1 de sacarose. Maior índice de velocidade de germinação foi verificado com uso de 20 mg L-1 de GA3, associado à escarificação na ponta da semente.

Crescimento de mudas de maracujázeiro-amarelo em resposta à adubação com superfosfato simples e pó de rocha

Pesquisas feitas com pó de rocha têm mostrado a potencialidade de alguns resíduos em promover o enriquecimento mineral de solos pobres; prática definida como rochagem do solo. Este trabalho teve como objetivo avaliar o crescimento de mudas de maracujázeiro-amarelo (Passiflora edulis Sims f. flavicarpa Deg.) em resposta à adubação com superfosfato simples e pó de rocha. O experimento foi realizado no período de janeiro a abril de 2006, em casa de vegetação do Instituto de Ciências Agrárias da Universidade Federal de Minas Gerais (ICA-UFMG), localizado em Montes Claros/MG. Os tratamentos, em esquema fatorial 2 x 5, no delineamento em blocos casualizados, com três repetições, corresponderam à adição ao substrato de: duas doses de pó de rocha e cinco de superfosfato simples. Foram avaliados: altura das plantas, diâmetro do caule, número de folhas por planta, área foliar, massas de matéria fresca e seca da raiz, massas de matéria fresca e seca da parte aérea e conteúdo de fósforo na planta. Os resultados indicam aumento do crescimento das mudas com o incremento das doses de superfosfato simples e redução do efeito da adubação fosfatada com a adição de pó de rocha ao substrato, possivelmente relacionados a fenômenos de adsorção por formas de ferro amorfo e/ou por carbonatos, considerando que o pó de rocha provém da desintegração de ardósias, mármore e granito. A dose de superfosfato simples sem adição de pó de rocha, para se obterem mudas de maracujá com melhores características, deve ser de 3,0 a 6,5 kg m-3, enquanto com a adição de pó de rocha, de 6,0 a pelo menos 10,0 kg m-3.

Repetibilidade em características do fruto do maracujazeiro

A análise de sucessivas medições de uma característica em um grupo de indivíduos é um procedimento desejável no melhoramento genético de culturas, pois espera-se que a superioridade ou inferioridade inicial de um indivíduo em relação aos demais mantenha-se ao longo das medições. A veracidade dessa expectativa pode ser aferida pelo coeficiente de repetibilidade das características avaliadas. Os objetivos deste trabalho foram (1) determinar o coeficiente de repetibilidade pelos métodos da Análise de Variância, Componentes Principais (matriz de correlação e covariância) e Análise Estrutural das seguintes características: massa média, comprimento longitudinal, diâmetro equatorial, massa média da polpa e da casca e espessura da casca do fruto; e (2) determinar o número mínimo de avaliações para um eficiente processo de seleção de genótipos de maracujazeiro-azedo. O trabalho foi desenvolvido no Departamento de Fitotecnia da Universidade Federal de Viçosa, analisando-se 20 progênies de meios-irmãos segregantes de maracujazeiro-azedo. Observaram-se diferenças entre as estimativas dos coeficientes de repetibilidade obtidos pelo método da análise da variância e pelos métodos multivariados, havendo superioridade nas estimativas com o emprego dos últimos métodos nos programas de melhoramento do maracujazeiro-azedo. O método dos componentes principais, com base na matriz de covariância, sempre apresentou estimativas maiores, principalmente para espessura da casca e comprimento longitudinal do fruto, sendo esse método mais eficiente para a estimação do coeficiente de repetibilidade das características avaliadas. A realização de 18 medições nos frutos de maracujazeiro-azedo será suficiente para predizer o valor real dos indivíduos com 90% de acurácia no primeiro ano de produção, com relação à massa fresca do fruto, massa de polpa e casca, comprimento longitudinal e diâmetro equatorial.

Avaliação da repetibilidade no melhoramento de famílias de maracujazeiro

Tem-se procurado definir, em programas de melhoramento, o período mínimo de avaliações para comparação de genótipos, o qual é de longo prazo. Este trabalho teve como objetivo estimar o coeficiente de repetibilidade, por meio de análise de variância e de métodos multivariados, das características físicas e químicas importantes no processo de seleção de frutos do maracujazeiro, para uma predição acurada e eficiente. Houve concordância nas magnitudes dos coeficientes de repetibilidade obtidas pelos diferentes métodos, conferindo-lhes maior confiabilidade. As estimativas do coeficiente de repetibilidade obtidas pelo método da análise de variância foram sempre menores do que as estimativas obtidas pelos demais métodos. Os resultados demonstraram que há confiabilidade de 80% no processo seletivo a partir de 10 medições nas características avaliadas.

Dimensionamento amostral para a caracterização da qualidade póscolheita do maracujá-amarelo

Este trabalho teve, como objetivo, determinar o tamanho mínimo de amostras representativas de uma população infinita de frutos, para caracterizar a qualidade pós-colheita do maracujá-amarelo, decorrente do tamanho do fruto e do estádio de maturação. Foram coletadas amostras padronizadas de 20 frutos, em lavoura comercial, em Campos dos Goytacazes (RJ), e os dados foram interpretados, considerando-se o método de amostragem simples ao acaso. Avaliaram-se a coloração e a espessura da casca, a razão comprimento/largura, o rendimento em suco, a massa do fruto, a acidez, o pH e os conteúdos de vitamina C, sólidos solúveis totais, açúcares redutores e não redutores e açúcares solúveis totais. A amostragem padronizada de 20 frutos foi representativa de uma população infinita, quando utilizada para análises químicas de maracujás maduros, colhidos com mais de 30% de coloração amarela da casca. Medidas de rendimento em suco e espessura de casca exigiram tamanhos de amostras maiores.