944 resultados para OXYGEN SPECIES PRODUCTION
Resumo:
Glukokortikoide (GCs) stellen wichtige Hormone in der Regulation der metabolischen Homöostase dar. Synthetische GCs, wie Dexamethasone (DEX), spielen eine essentielle Rolle in der Behandlung inflammatorischer Krankheiten. Jedoch sind unter einer Dexamethason-Therapie zahlreiche Nebenwirkungen bekannt, so z.B. auch die Entwicklung einer Hypertonie, in deren Pathogenese oxidativer Stress eine entscheidende Rolle spielt. Obwohl sich in den vergangenen Jahren zahlreiche Studien zum Ziel setzten die GC-induzierte Hypertonie (GC-HT) aufzuklären, sind die genauen Mechanismen bis heute unklar. Eine erhöhte Expression von NADPH Oxidasen (Nox) und eine Entkopplung der endothelialen NO Synthase (eNOS), die Hauptquellen reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) im vaskulären System, tragen maßgeblich zur Pathogenese kardiovaskulärer Erkrankungen bei. Daher ist eine Beteiligung dieser Enzyme in GC-induziertem oxidativen Stress sehr wahrscheinlich. Folglich wurde die Hypothese aufgestellt, dass NADPH Oxidasen und eine entkoppelte eNOS die vielversprechendsten unter den zahlreichen involvierten pro- und anti-oxidativen Enzymen sind. Mit Fokus auf die oben genannten Systeme wurde in der vorliegenden Studie der Effekt von DEX mit Hilfe von in vivo (WKY Ratten) ebenso wie in vitro Experimenten (A7r5 und EA.hy 926 Zellen) untersucht. Dabei zeigte sich, dass Nox1, Nox4 und p22phox durch DEX unterschiedlich reguliert wurden. Nox1 wurde hoch-, Nox4 hingegen herunterreguliert, während p22phox unverändert blieb. Die Modufikation schien hierbei auf transkriptioneller und post-transkriptioneller Ebene stattzufinden. Durch die gegensätzliche Regulation von Nox1 und Nox4 bleibt die Nettowirkung der verschiedenen Nox Isoformen unklar. Immer mehr Studien bringen vaskulären oxidativen Stress mit der Pathogenese einer GC-HT in Zusammenhang, welche letztendlich zu einer verminderten Bioverfügbarkeit von Stickstoffmonoxid (NO) führt. Durch die eNOS produziertes NO stellt einen essentiellen Schutzfaktor der Blutgefäße dar. Eine verminderte NO-Bioverfügbarkeit könnte die Folge einer eNOS-Entkopplung darstellen, ausgelöst durch oxidativen Stress. Da die Verfügbarkeit von Tetrahydrobiopterin (BH4) entscheident ist für die Aktivität und enzymatische Kopplung der eNOS, beschäftigt sich die vorliegende Arbeit mit GC-induzierten Veränderungen in der BH4-Versorgung. Die Behandlung von EA.hy 926 Zellen mit DEX führte zu einer zeit- und konzentrationsabhängigen Herunterregulation von eNOS auf mRNA- und Proteinebene. Gleichzeitig wurde die Phosphorylierung an Serine1177 vermindert. Als maßgeblicher “Kopplungs-Schalter” kann BH4 endogen über zwei verschiedene Signalwege synthetisiert werden, welche durch die Enzyme GCH1 und DHFR reguliert werden. DEX führte zu einer zeit- und konzentrationsabhängigen Herunterregulation von BH4, BH2 und Biopterin, wobei ebenso das BH4 / BH2 -Verhältnis vermindert wurde. Beide Enzyme, GCH1 genauso wie DHFR, wurden auf mRNA- und Proteinebene herunterreguliert, was auf einen Effekt von GCs auf beide rnBH4-produzierenden Signalwege schließen lässt. Nach Behandlung mit DEX wurde die Produktion von NO in Endothelzellen maßgeblich vermindert. In ROS-Messungen zeigte sich eine Tendenz hin zu einer eNOS-Entkopplung, jedoch war es mit unserem experimentellen Aufbau nicht möglich, diese endgültig zu beweisen.rnZusammenfassend lässt sich sagen, dass die Behandlung mit GCs zu Veränderungen in beiden untersuchten Systemen, den NADPH Oxidasen ebenso wie dem eNOS-NO System, führte. DEX erhöhte die Expression von Nox1 in glatten Muskelzellen und reduzierte die Nox4-Expression in Endothelzellen. Gleichzeitig verminderte DEX die Verfügbarkeit von BH4 und inhibierte die Phosphorylierung / Aktivität von eNOS. Mithilfe weiterer Studien muss die endgültige Beteiligung von NADPH Oxidasen und einer eNOS-Entkopplung an oxidativem Stress in GC-HT abschließend aufgeklärt werden.rn
Resumo:
Mutationen, die zu einer reduzierten Aktivität der Tyrosinkinase c-Kit führen, können zum Verlust von Mastzellen führen, weshalb entsprechende Mausstämme intensiv zur Erforschung von Mastzellfunktionen verwendet werden. C-Kit ist der Rezeptor für den in der Hämatopoese essentiellen Stammzellfaktor (SCF) und die vorliegende Arbeit hatte daher das Ziel, mögliche weitere Auswirkungen der Mutation KitW-sh auf die Hämatopoese in Mäusen zu untersuchen. Es zeigte sich, dass die KitW-sh-Mutation zu einer ausgeprägten extramedullären Hämatopoese in der Milz führt. Dies ist durch das vermehrte Vorkommen von hämatopoetischen Stammzellen und Vorläufern der myeloiden Zellreihe charakterisiert, die alle eine reduzierte Expression von c-Kit aufweisen. Detailiert untersucht wurde eine massiv expandierte Zellpopulation mit dem Phänotyp neutrophiler Granulozyten in den Milzen naiver KitW-sh-Mäuse. Es handelt sich hierbei jedoch um Zellen mit immunsuppressiven Eigenschaften, die in Wildtypmäusen typischerweise während der Entwicklung von Tumoren expandieren und als "myeloid-derived suppressor cells" (MDSC) angesprochen werden, eine phänotypisch und funktionell heterogene Zellgruppe. Die entsprechenden Zellen aus naiven KitW sh-Mäusen wurden als granulozytär-(G)-MDSC-ähnlichen Zellen bezeichnet, da sie in der Lage sind, in vitro die Proliferation von T-Zellen durch die Produktion reaktiver Sauerstoffspezies zu hemmen und nach Transfer in tumortragende Wildtypmäuse das Tumorwachstum zu begünstigen. Diese Ergebnisse stehen im Einklang mit unserer Beobachtung, dass der Transfer einer Karzinom-Zelllinie in KitW-sh-Mäusen zur Bildung größerer Tumore führt als in entsprechenden Wildtyp-Kontrolltieren, unabhängig von der Abwesenheit von Mastzellen. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen einen starken Einfluss der KitW-sh-Mutation nicht nur auf die Entwicklung von Mastzellen, sondern auch auf die extramedulläre Myelopoese. Die Expansion G-MDSC-ähnlicher Zellen mit potentiell immunsuppressiven Eigenschaften kann die Verwendung von KitW-sh-Mäusen für die gezielte Untersuchung Mastzell-spezifischer Phänomene einschränken.
Resumo:
Zielsetzung der vorliegenden Arbeit war die Erforschung ursächlicher Unterschiede im Energiestoffwechsel von hoch- und niedrig-glykolytischen Tumorzelllinien. Darüber hinaus wurde die Hypothese überprüft, wonach eine hohe glykolytische Aktivität in Tumorzellen zu einer Anreicherung von antioxidativen Metaboliten führt und infolgedessen eine Therapieresistenz gegen Gammabestrahlung hervorruft. Abschließend sollte durch biochemische und gentechnische Manipulationen des Energie- bzw. Glukosestoffwechsels die Strahlenresistenz von Tumorzellen verändert und somit neue therapeutische Interventionen eröffnet werden.rnDie zur Klärung dieser Fragestellung erforderlichen molekularbiologischen Experimente erfolgten an jeweils zwei Ovarialkarzinomzelllinien (OC316 und IGROV-1) und zwei Plattenepithelkarzinomzelllinien der Kopf- und Halsregion (SAS und FaDu) sowie den entsprechenden Experimentaltumoren.rnUnabhängig von der Tumorentität und dem Tumormodell konnte gezeigt werden, dass eine erhöhte Expression Stoffwechsel-assoziierter Proteine mit einem gesteigerten Energiestoffwechsel einhergeht. Der Transfer der Ovarial- und Plattenepithelkarzinomzelllinien in das Mausmodell führte zu keiner grundsätzlichen Änderung des Tumormikromilieus. So wies die hoch-metabolische Linie OC316 in vitro und in vivo eine stark erhöhte MCT-4 Expression auf, deren gentechnische Inhibition jedoch zu keiner Reduktion der Glykolyserate führte.rnDie Hypothese, dass die Laktatproduktion als prädiktiver Marker für die Strahlenresistenz einer Tumorzelllinie fungiert, konnte nicht bestätigt werden. Jedoch führte die Manipulation der intrazellulären Laktatbildung und des Energiestoffwechsels mit nicht zelltoxischen Konzentrationen von 2-Deoxy-D-glukose (2DG) und Rotenon (ROT) bei den Ovarialkarzinomzelllinien zu einer Erhöhung der intrazellulären O2--Anionen, einer Zunahme der Strahlenempfindlichkeit sowie zur Steigerung der initialen und residualen DNA-Doppelstrangbrüche nach Gammabestrahlung.rnHierbei wirken 2DG und ROT synergistisch durch die Inhibierung antioxidativer Systeme sowie durch die Erhöhung des zellulären Radikal-Status. Die Anwendung von Stoffwechselmanipulatoren zur Optimierung und Unterstützung vorhandener Radikal-erzeugender Therapieformen wird aktuell in klinischen Studien überprüft. Translational könnte die durch 2DG und ROT beschriebene Erhöhung der Strahlenempfindlichkeit bei Ovarialkarzinomzelllinien z. B. in Kombination mit intensitätsmodulierten Strahlentherapien neue Behandlungsmöglichkeiten eröffnen, was in weiterführenden in vivo Studien zu überprüfen ist.rn
Resumo:
Nox4 is a member of the NADPH oxidase family, which represents a major source of reactive oxygen species (ROS) in the vascular wall. Nox4-mediated ROS production mainly depends on the expression levels of the enzyme. The aim of my study was to investigate the mechanisms of Nox4 transcription regulation by histone deacetylases (HDAC). Treatment of human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) and HUVEC-derived EA.hy926 cells with the pan-HDAC inhibitor scriptaid led to a marked decrease in Nox4 mRNA expression. A similar down-regulation of Nox4 mRNA expression was observed by siRNA-mediated knockdown of HDAC3. HDAC inhibition in endothelial cells was associated with enhanced histone acetylation, increased chromatin accessibility in the human Nox4 promoter region, with no significant changes in DNA methylation. In addition, the present study provided evidence that c-Jun played an important role in controlling Nox4 transcription. Knockdown of c-Jun with siRNA led to a down-regulation of Nox4 mRNA expression. In response to scriptaid treatment, the binding of c-Jun to the Nox4 promoter region was reduced despite the open chromatin structure. In parallel, the binding of RNA polymerase IIa to the Nox4 promoter was significantly inhibited as well, which may explain the reduction in Nox4 transcription. In conclusion, HDAC inhibition decreases Nox4 transcription in human endothelial cells by preventing the binding of transcription factor(s) and polymerase(s) to the Nox4 promoter, most likely because of a hyperacetylation-mediated steric inhibition. In addition, HDAC inhibition-induced Nox4 downregulation may also involves microRNA-mediated mRNA destabilization, because the effect of the scriptaid could be partially blocked by DICER1 knockdown or by transcription inhibition.
Resumo:
Die Entstehung und Evolution des genetischen Codes, der die Nukleotidsequenz der mRNA in die Aminosäuresequenz der Proteine übersetzt, zählen zu den größten Rätseln der Biologie. Die ersten Organismen, die vor etwa 3,8 Milliarden Jahren auf der Erde auftraten, nutzten einen ursprünglichen genetischen Code, der vermutlich ausschließlich abiotisch verfügbare Aminosäuren terrestrischer oder extraterrestrischer Herkunft umfasste. Neue Aminosäuren wurden sukzessive biosynthetisiert und selektiv in den Code aufgenommen, welcher in der modernen Form aus bis zu 22 Aminosäuren besteht. Die Ursachen für die Selektion und die Chronologie ihrer Aufnahme sind bis heute unbekannt und sollten im Rahmen der vorliegenden Arbeit erforscht werden. Auf Grundlage quanten-chemischer Berechnungen konnte in dieser Arbeit zunächst ein Zusammenhang zwischen der HOMO-LUMO-Energiedifferenz (H-L-Distanz), die ein inverses quanten-chemisches Korrelat für allgemeine chemische Reaktivität darstellt, und der chronologischen Aufnahme der Aminosäuren in den genetischen Code aufgezeigt werden. Demnach sind ursprüngliche Aminosäuren durch große H-L-Distanzen und neue Aminosäuren durch kleine H-L-Distanzen gekennzeichnet. Bei einer Analyse des Metabolismus von Tyrosin und Tryptophan, bei denen es sich um die beiden jüngsten Standard-Aminosäuren handelt, wurde ihre Bedeutung als Vorläufer von Strukturen ersichtlich, die sich durch eine hohe Redox-Aktivität auszeichnen und deren Synthese gleichzeitig molekularen Sauerstoff erfordert. Aus diesem Grund wurden die Redox-Aktivitäten der 20 Standard-Aminosäuren gegenüber Peroxylradikalen und weiteren Radikalen getestet. Die Untersuchungen ergaben eine Korrelation zwischen evolutionärem Auftreten und chemischer Reaktivität der jeweiligen Aminosäure, die sich insbesondere in der effizienten Reaktion zwischen Tryptophan bzw. Tyrosin und Peroxylradikalen widerspiegelte. Dies indizierte eine potentielle Bedeutung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) bei der Konstituierung des genetischen Codes. Signifikante Mengen an ROS wurden erst zu Beginn der Oxygenierung der Geobiosphäre, die als Great Oxidation Event (GOE) bezeichnet wird und vor circa 2,3 Milliarden Jahren begann, gebildet und müssen zur oxidativen Schädigung vulnerabler, zellulärer Strukturen geführt haben. Aus diesem Grund wurde das antioxidative Potential von Aminosäuren beim Prozess der Lipidperoxidation untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass lipophile Derivate von Tryptophan und Tyrosin befähigt sind, die Peroxidation von Rattenhirnmembranen zu verhindern und humane Fibroblasten vor oxidativem Zelltod zu schützen. Daraus gründete sich das in dieser Arbeit aufgestellte Postulat eines Selektionsvorteils primordialer Organismen während des GOEs, die Tryptophan und Tyrosin als redox-aktive Aminosäuren in Membranproteine einbauen konnten und somit vor Oxidationsprozessen geschützt waren. Demzufolge wurde die biochemische Reaktivität als Selektionsparameter sowie oxidativer Stress als prägender Faktor der Evolution des genetischen Codes identifiziert.
Resumo:
Combustion-derived and manufactured nanoparticles (NPs) are known to provoke oxidative stress and inflammatory responses in human lung cells; therefore, they play an important role during the development of adverse health effects. As the lungs are composed of more than 40 different cell types, it is of particular interest to perform toxicological studies with co-cultures systems, rather than with monocultures of only one cell type, to gain a better understanding of complex cellular reactions upon exposure to toxic substances. Monocultures of A549 human epithelial lung cells, human monocyte-derived macrophages and monocyte-derived dendritic cells (MDDCs) as well as triple cell co-cultures consisting of all three cell types were exposed to combustion-derived NPs (diesel exhaust particles) and to manufactured NPs (titanium dioxide and single-walled carbon nanotubes). The penetration of particles into cells was analysed by transmission electron microscopy. The amount of intracellular reactive oxygen species (ROS), the total antioxidant capacity (TAC) and the production of tumour necrosis factor (TNF)-alpha and interleukin (IL)-8 were quantified. The results of the monocultures were summed with an adjustment for the number of each single cell type in the triple cell co-culture. All three particle types were found in all cell and culture types. The production of ROS was induced by all particle types in all cell cultures except in monocultures of MDDCs. The TAC and the (pro-)inflammatory reactions were not statistically significantly increased by particle exposure in any of the cell cultures. Interestingly, in the triple cell co-cultures, the TAC and IL-8 concentrations were lower and the TNF-alpha concentrations were higher than the expected values calculated from the monocultures. The interplay of different lung cell types seems to substantially modulate the oxidative stress and the inflammatory responses after NP exposure.
Resumo:
Reactive oxygen species (ROS) production is important in the toxicity of pathogenic particles such as fibres. We examined the oxidative potential of straight (50 microm and 10 microm) and tangled carbon nanotubes in a cell free assay, in vitro and in vivo using different dispersants. The cell free oxidative potential of tangled nanotubes was higher than for the straight fibres. In cultured macrophages tangled tubes exhibited significantly more ROS at 30 min, while straight tubes increased ROS at 4 h. ROS was significantly higher in bronchoalveolar lavage cells of animals instilled with tangled and 10 mum straight fibres, whereas the number of neutrophils increased only in animals treated with the long tubes. Addition of dispersants in the suspension media lead to enhanced ROS detection by entangled tubes in the cell-free system. Tangled fibres generated more ROS in a cell-free system and in cultured cells, while straight fibres generated a slower but more prolonged effect in animals.
Resumo:
Homeostasis within the central nervous system (CNS) is a prerequisite to elicit proper neuronal function. The CNS is tightly sealed from the changeable milieu of the blood stream by the blood-brain barrier (BBB) and the blood-cerebrospinal fluid (CSF) barrier (BCSFB). Whereas the BBB is established by specialized endothelial cells of CNS microvessels, the BCSFB is formed by the epithelial cells of the choroid plexus. Both constitute physical barriers by a complex network of tight junctions (TJs) between adjacent cells. During many CNS inflammatory disorders, such as multiple sclerosis, human immunodeficiency virus infection, or Alzheimer's disease, production of pro-inflammatory cytokines, matrix metalloproteases, and reactive oxygen species are responsible for alterations of CNS barriers. Barrier dysfunction can contribute to neurological disorders in a passive way by vascular leakage of blood-borne molecules into the CNS and in an active way by guiding the migration of inflammatory cells into the CNS. Both ways may directly be linked to alterations in molecular composition, function, and dynamics of the TJ proteins. This review summarizes current knowledge on the cellular and molecular aspects of the functional and dysfunctional TJ complexes at the BBB and the BCSFB, with a particular emphasis on CNS inflammation and the role of reactive oxygen species.
Resumo:
Glomerular mesangial cells can produce high amounts of nitric oxide (NO) and reactive oxygen species (ROS). Here we analyzed the impact of NO on the ROS-generating system, particularly on the NADPH oxidase Nox1. Nox1 mRNA and protein levels were markedly decreased by treatment of mesangial cells with the NO-releasing compound DETA-NO in a concentration- and time-dependent fashion. By altering the cGMP signaling system with different inhibitors or activators, we revealed that the effect of NO on Nox1 expression is at least in part mediated by cGMP. Analysis of a reporter construct comprising the 2547 bp of the nox1 promoter region revealed that a stimulatory effect of IL-1beta on nox1 transcription is counteracted by an inhibitory effect of IL-1beta-evoked endogenous NO formation. Moreover, pretreatment of mesangial cells with DETA-NO attenuated platelet-derived growth factor (PDGF)-BB or serum stimulated production of superoxide as assessed by real-time EPR spectroscopy and dichlorofluorescein formation. Transfection of mesangial cells with siRNAs directed against Nox1 and Nox4 revealed that inhibition of Nox1, but not Nox4 expression, is responsible for the reduced ROS formation by NO. Obviously, there exists a fine-tuned crosstalk between NO and ROS generating systems in the course of inflammatory diseases.
Resumo:
N-acetylcysteine (NAC) is neuroprotective in animal models of acute brain injury such as caused by bacterial meningitis. However, the mechanism(s) by which NAC exerts neuroprotection is unclear. Gene expression of endothelin-1 (ET-1), which contributes to cerebral blood flow decline in acute brain injury, is partially regulated by reactive oxygen species, and thus a potential target of NAC. We therefore examined the effect of NAC on tumor necrosis factor (TNF)-alpha-induced ET-1 production in cerebrovascular endothelial cells. NAC dose dependently inhibited TNF-alpha-induced preproET-1 mRNA upregulation and ET-1 protein secretion, while upregulation of inducible nitric oxide synthase (iNOS) was unaffected. Intriguingly, NAC had no effect on the initial activation (i.e., IkappaB degradation, nuclear p65 translocation, and Ser536 phosphorylation) of NF-kappaB by TNF-alpha. However, transient inhibition of NF-kappaB DNA binding suggested that NAC may inhibit ET-1 upregulation by inhibiting (a) parallel pathway(s) necessary for full transcriptional activation of NF-kappaB-mediated ET-1 gene expression. Similar to NAC, the MEK1/2 inhibitor U0126, the p38 inhibitor SB203580, and the protein kinase inhibitor H-89 selectively inhibited ET-1 upregulation without affecting nuclear p65 translocation, suggesting that NAC inhibits ET-1 upregulation via inhibition of mitogen- and stress-activated protein kinase (MSK). Supporting this notion, cotreatment with NAC inhibited the TNF-alpha-induced rise in MSK1 and MSK2 kinase activity, while siRNA knock-down experiments showed that MSK2 is the predominant isoform involved in TNF-alpha-induced ET-1 upregulation.
Resumo:
Human neutrophils undergo autophagic-like cell death following Sialic acid binding immunoglobulin-like lectin-9 (Siglec-9) ligation and concurrent stimulation with certain, but not all, neutrophil survival cytokines. Caspase inhibition by these cytokines is required, but is not sufficient, to trigger this particular form of cell death. Additional mechanisms may involve reactive oxygen species (ROS), and blocking of ROS or prevention of ROS production prevents autophagic-like neutrophil death. Interestingly, human intravenous immunoglobulin (IVIg) preparations contain natural anti-Siglec-9 autoantibodies, which are able to ligate Siglec-9 on neutrophils and induce autophagic-like cell death in the presence of granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) and some other survival cytokines. Here, we discuss the pathophysiological and therapeutic implications of these recent findings.
Resumo:
The potential health effects of inhaled engineered nanoparticles are almost unknown. To avoid and replace toxicity studies with animals, a triple cell co-culture system composed of epithelial cells, macrophages and dendritic cells was established, which simulates the most important barrier functions of the epithelial airway. Using this model, the toxic potential of titanium dioxide was assessed by measuring the production of reactive oxygen species and the release of tumour necrosis factor alpha. The intracellular localisation of titanium dioxide nanoparticles was analyzed by energy filtering transmission electron microscopy. Titanium dioxide nanoparticles were detected as single particles without membranes and in membrane-bound agglomerates. Cells incubated with titanium dioxide particles showed an elevated production of reactive oxygen species but no increase of the release of tumour necrosis factor alpha. Our in vitro model of the epithelial airway barrier offers a valuable tool to study the interaction of particles with lung cells at a nanostructural level and to investigate the toxic potential of nanoparticles.
Resumo:
Neutrophil extracellular traps (NETs) represent extracellular structures able to bind and kill microorganisms. It is believed that they are generated by neutrophils undergoing cell death, allowing these dying or dead cells to kill microbes. We show that, following priming with granulocyte/macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) and subsequent short-term toll-like receptor 4 (TLR4) or complement factor 5a (C5a) receptor stimulation, viable neutrophils are able to generate NETs. Strikingly, NETs formed by living cells contain mitochondrial, but no nuclear, DNA. Pharmacological or genetic approaches to block reactive oxygen species (ROS) production suggested that NET formation is ROS dependent. Moreover, neutrophil populations stimulated with GM-CSF and C5a showed increased survival compared with resting neutrophils, which did not generate NETs. In conclusion, mitochondrial DNA release by neutrophils and NET formation do not require neutrophil death and do also not limit the lifespan of these cells.
Resumo:
Trophism as a "clonal dominance" support mechanism for tumor cells is an unexplored area of tumor progression. This report presents evidence that the human melanoma low-affinity neurotrophin receptor (p75) can signal independently of its high-affinity tyrosine kinase counterparts, the TRK family of kinases. Signaling may be accomplished by a p75-associated purine-analog-sensitive kinase and results in enhanced invasion into a reconstituted basement membrane with a corresponding stimulation of matrix metalloproteinase-2 expression. Additionally, a "stress culture" survival assay was developed to mimic the growth limiting conditions encountered by melanoma cells in a rapidly growing primary tumor or metastatic deposit prior to neoangiogenesis. Under these conditions, p75, promotes the survival of high p75 expressing brain-colonizing melanoma cells. Extensive 70W melanoma cell-cell contact, which downregulates p75, immediately precedes the induction of cell death associated with diminished production of two key cell survival factors, bcl-2 and the p85 subunit of phosphoinositol-3-kinase, and an elevation in apoptosis promoting intracellular reactive oxygen species (ROSs). Since one function of bcl-2 may be to control the generation of ROSs via the antioxidant pathway, these cells may receive a apoptosis-prompting "double hit". 70W melanoma cell death occurred by an apoptotic mechanism displaying classical morphological changes including plasma membrane blebbing, loss of microvilli and redistribution of ribosomes. 70W apoptosis could be pharmacologically triggered following anti-p75 monoclonal antibody-mediated clustering of p75 receptors. 70W cells fluorescently sorted for high-p75 expression (p75$\sp{\rm H}$ cells) exhibited an augmented survival potential and a predilection to sort with the S + G2/M growth phase, relative to their low p75 expressing, p75$\sp{\rm L}$ counterparts. Apoptosis is significantly delayed by p75$\sp{\rm H}$ cells, whereas p75$\sp{\rm L}$ cells are exquisitely prone to initiate apoptosis. Importantly, the p75$\sp{\rm L}$ cells that survive apoptosis, highly re-expressed p75 and were remarkably responsive to exogenous NGF.^ These are the first data to implicate p75-mediated neurotrophism as an invasion and survival support mechanism employed by brain-metastatic cells. In particular, these results may have implications in little understood phenomena of tumor progression, such as the emergence of "clonal dominance" and tumor dormancy. ^
Resumo:
Since the anthrone chrysarobin oxidizes and generates free radicals, investigations were conducted to assess a possible role for free radicals or reactive oxygen species (ROS) in skin tumor promotion by chrysarobin. Epidermal glutathione levels were not noticeably altered by chrysarobin, nor did a glutathione-depleting agent enhance promotion by chrysarobin. Multiple applications of chrysarobin increased lipid peroxide levels in mouse epidermis two-fold as compared with controls. The antioxidant $\alpha$-tocopherol and the lipoxygenase inhibitor nordihydroguaiaretic acid both inhibited production of lipid peroxides by chrysarobin. The antioxidants $\alpha$-tocopherol acetate and ascorbyl palmitate effectively inhibited promotion and promoter-related effects induced by chrysarobin. Since prooxidant states can lead to increases in intracellular Ca$\sp{2+}$, the effect of two Ca$\sp{2+}$ antagonists, verapamil and TMB-8, on chrysarobin-induced promotion and promoter-related effects were investigated. Both Ca$\sp{2+}$ antagonists inhibited promotion and promoter-related effects induced by chrysarobin, suggesting a possible role for intracellular Ca$\sp{2+}$ alterations in chrysarobin-tumor promotion. Since radical generating compounds are reported to possess the ability to enhance progression of papillomas to squamous cell carcinomas (SCCs), the effects of chrysarobin on papilloma development were tested. Growth kinetics and regression of papillomas generated with limited promotion with chrysarobin were similar to what was reported for the nonradical generating promoter 12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate (TPA) (Aldaz et al., 1991). To test the chrysarobin's ability to enhance progression of pre-existing papillomas to SCCs, tumors were generated by initiation with dimethylbenz (a) anthracene and promotion with TPA. Then mice were treated with chrysarobin, TPA or acetone for 45 weeks. When mice treated with chrysarobin were compared to mice treated continually with TPA with similar numbers of papillomas, the number of papillomas that progressed to SCCs was similar, suggesting that papilloma burden influences the progression of papillomas to SCCs, rather than radical production. In summary, the present study suggests that chrysarobin produces oxidative stress in mouse epidermis as indicated by the generation of lipid peroxides. Antioxidants inhibited production of lipid peroxides and tumor promotion by chrysarobin. Collectively, these data suggest a role for free radicals or ROS in tumor promotion by chrysarobin. ^