Phosphorylation et régulation de l’E3 ubiquitine ligase MDM2 par la protéine kinase RSK dans les mélanomes

La voie de signalisation Ras/MAPK (Ras/mitogen-activated protein kinase) régule une variété de protéines intracellulaires qui jouent un rôle important dans la croissance et la prolifération cellulaire. La régulation inappropriée de cette voie de signalisation conduit au développement de nombreux cancers comme le mélanome, qui est caractérisé par des mutations activatrices au niveau des gènes NRAS et BRAF. La protéine kinase RSK (p90 ribosomal S6 kinase) est un composant central de la voie Ras/MAPK, mais son rôle dans la croissance et la prolifération cellulaire n’est pas bien compris. RSK a été montrée pour participer à la résistance des mélanomes aux chimiothérapies, mais le mécanisme moléculaire reste encore à élucider. Nous montrons à l’aide d’un anticorps phospho-spécifique que MDM2 est phosphorylée en réponse à des agonistes et des mutations oncogéniques activant spécifiquement la voie Ras/MAPK. En utilisant des méthodes in vitro et in vivo, nous avons constaté que RSK phosphoryle directement MDM2 sur les Sérines 166 et 186, ce qui suggère que MDM2 est un substrat de RSK. La mutagénèse dirigée envers ces sites nous indique que ces résidus régulent l’ubiquitination de MDM2, suggérant que RSK régule la stabilité de MDM2 et de p53. De plus, nous avons observé que l’inhibition de RSK conduit à une augmentation du niveau protéique de p53 après un dommage à l’ADN dans les cellules de mélanomes. En conclusion, nos travaux suggèrent un rôle important de la protéine kinase RSK dans la régulation de MDM2 et de sa cible, p53. L’étude de ces mécanismes moléculaires aidera à mieux définir le rôle de RSK dans la croissance tumorale, mais également dans la résistance aux agents chimiothérapeutiques.

Mécanismes moléculaires de l’hypertrophie vasculaire dans le modèle animal d’hypertension essentielle (SHR)

La voie de signalisation des phosphoinositides joue un rôle clé dans la régulation du tonus vasculaire. Plusieurs études rapportent une production endogène de l’angiotensin II (Ang II) et de l’endothéline-1 (ET-1) par les cellules musculaires lisses vasculaires (CMLVs) de rats spontanément hypertendus (spontaneously hypertensive rats : SHR). De plus, l’Ang II exogène induit son effet prohypertrophique sur les CMLVs selon un mécanisme dépendant de la protéine Gqα et de la PKCẟ. Cependant, le rôle de l’axe Gqα/PLCβ/PKCẟ dans l’hypertrophie des CMLVs provenant d’un modèle animal de l’hypertension artérielle n’est pas encore étudié. L’objectif principal de cette thèse est d’examiner le rôle de l’axe Gqα/PLCβ1 dans les mécanismes moléculaires de l’hypertrophie des CMLVs provenant d’un modèle animal d’hypertension artérielle essentielle (spontaneously hypertensive rats : SHR). Nos premiers résultats indiquent que contrairement aux CMLVs de SHR âgés de 12 semaines (absence d’hypertrophie cardiaque), les CMLVs de SHR âgés de 16 semaines (présence d’hypertrophie cardiaque) présentent une surexpression protéique endogène de Gqα et de PLCβ1 par rapport aux CMLVs de rats WKY appariés pour l’âge. L’inhibition du taux d’expression protéique de Gqα et de PLCβ1 par des siRNAs spécifiques diminue significativement le taux de synthèse protéique élevé dans les CMLVs de SHR. De plus, la surexpression endogène des Gqα et PLCβ1, l’hyperphosphorylation de la molécule ERK1/2 et le taux de synthèse protéique élevé dans les CMLVs de SHR de 16 semaines ont été atténués significativement par des antagonistes des récepteurs AT1 (losartan) et ETA (BQ123), mais pas par l’antagoniste du récepteur ETB (BQ788). L’inhibition pharmacologique des MAPKs par PD98059 diminue significativement la surexpression endogène de Gqα/PLCβ1 et le taux de synthèse protéique élevé dans les CMLVs de SHR. D’un côté, l’inhibition du stress oxydatif (par DPI, inhibiteur de la NAD(P)H oxidase, et NAC , molécule anti-oxydante), de la molécule c-Src (PP2) et des récepteurs de facteurs de croissance (AG1024 (inhibiteur de l’IGF1-R), AG1478 (inhibiteur de l’EGFR) et AG1295 (inhibiteur du PDGFR)) a permis d’atténuer significativement la surexpression endogène élevée de Gqα/PLCβ1 et l’hypertrophie des CMLVs de SHR. D’un autre côté, DPI, NAC et PP2 atténuent significativement l’hyperphosphorylation de la molécule c-Src, des RTKs (récepteurs à activité tyrosine kinase) et de la molécule ERK1/2. Dans une autre étude, nous avons aussi démontré que la PKCẟ montre une hyperphosphorylation en Tyr311 dans les CMLVs de SHR comparées aux CMLVs de WKY. La rottlerin, utilisée comme inhibiteur spécifique de la PKCẟ, inhibe significativement cette hyperphosphorylation en Tyr311 dépendamment de la concentration. L’inhibition de l’activité de la PKCẟ par la rottlerin a été aussi associée à une atténuation significative de la surexpression protéique endogène de Gqα/PLCβ1 et l’hypertrophie des CMLVs de SHR. De plus, l’inhibition pharmacologique de l’activité de la PKCẟ, en amont du stress oxydatif, a permis d’inhiber significativement l’activité de la NADPH, le taux de production élevée de l’ion superoxyde ainsi que l’hyperphosphorylation de la molécule ERK1/2, de la molécule c-Src et des RTKs. À notre surprise, nous avons aussi remarqué une surexpression protéique de l’EGFR et de l’IGF-1R dans les CMLVs de SHR à l’âge de 16 semaines. L’inhibition pharmacologique de l’activité de la PKCẟ, de la molécule c-Src et du stress oxydatif a permis d’inhiber significativement la surexpression protéique endogène de ces RTKs. De plus, l’inhibition de l’expression protéique de l’EGFR et de la molécule c-Src par des siRNA spécifiques atténue significativement le taux d’expression protéique élevé de Gqα et de PLCβ1 ainsi que le taux de synthèse protéique élevé dans les CMLVs de SHR. Des siRNAs spécifiques à la PKCẟ ont permis d’atténuer significativement le taux de synthèse protéique élevé dans les CMLVs de SHR et confirment le rôle important de la PKCẟ dans les mécanismes moléculaires de l’hypertrophie des CMLVs selon une voie dépendante du stress oxydatif. En conclusion, ces résultats suggèrent un rôle important de l’activation endogène de l’axe Gqα-PLCβ-PKCẟ dans le processus d’hypertrophie vasculaire selon un mécanisme impliquant une activation endogène des récepteurs AT1/ETa, de la molécule c-Src, du stress oxidatif, des RTKs et des MAPKs.

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.

TRPV1 receptors modulate retinal development

We investigated the possible participation of TRPV1 channels in retinal apoptosis and overall development. Retinas from newborn, male albino rats were treated in vitro with capsazepine, a TRPV1 antagonist. The expression of cell cycle markers was not changed after TRPV1 blockade, whereas capsazepine reduced the number of apoptotic cells throughout the retina,increased ERK1/2 and p38 phosphorylation and slightly reduced JNK phosphorylation. The expression of BAD, Bcl-2, as well as integral and cleaved capsase-3 were similar in all experimental conditions. Newborn rats were kept for 2 months after receiving high doses of capsazepine. In their retinas, calbindin and parvalbumin protein levels were upregulated, but only the number of amacrine-like, parvalbumin-positive cells was increased. The numbers of calretinin, calbindin, ChAT, vimentin, PKC-alpha and GABA-positive cells were similar in both conditions. Protein expression of synapsin Ib was also increased in the retinas of capsazepine-treated rats. Calretinin, vimentin, GFAP, synapsin Ia, synaptophysin and light neurofilament protein levels were not changed when compared to control values. Our results indicate that TRPV1 channels play a role in the control of the early apoptosis that occur during retinal development, which might be dependent on MAPK signaling. Moreover, it seems that TRPV1 function might be important for neuronal and synaptic maturation in the retina. (C) 2011 ISDN. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Effects of let-7 microRNA on Cell Growth and Differentiation of Papillary Thyroid Cancer

Papillary thyroid carcinoma (PTC) is the most common endocrine malignancy and RET/PTC rearrangements represent key genetic events frequently associated to this cancer, enhancing proliferation and dedifferentiation by activation of the RET/PTC-RAS-BRAF-mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathway. Recently, let-7 microRNA was found to reduce RAS levels in lung cancer, acting as a tumor suppressor gene. Here, we report that RET/PTC3 oncogenic activation in PCCL3 rat thyroid cells markedly reduces let-7f expression. Moreover, stable transfection of let-7 microRNA in TPC-1 cells, which harbor RET/PTC1 rearrangement, inhibits MAPK activation. As a result, let-7f was capable of reducing TPC-1 cell growth, and this might be explained, at least in part, by decreased messenger RNA (mRNA) expression of cell cycle stimulators such as MYC and CCND1 (cyclin D1) and increased P21 cell cycle inhibitor mRNA. In addition, let-7 enhanced transcriptional expression of molecular markers of thyroid differentiation such as TITF1 and TG. Thus, reduced expression of let-7f might be an essential molecular event in RET/PTC malignant transformation. Moreover, let-7f effects on thyroid growth and differentiation might attenuate neoplastic process of RET/PTC papillary thyroid oncogenesis through impairment of MAPK signaling pathway activation. This is the first functional demonstration of an association of let-7 with thyroid cancer cell growth and differentiation.

Actinobacillus actinomycetemcomitans lipopolysaccharide induces interleukin-6 expression through multiple mitogen-activated protein kinase pathways in periodontal ligament fibroblasts

Actinobacillus actinomycetemcomitans plays a major role in the pathogenesis of aggressive periodontitis. Lipopolysaccharide (LPS) derived from A. actinomycetemcomitans is a key factor in inflammatory cytokine generation within periodontal tissues. In this study, we identify major mitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling pathways induced by A. actinomycetemcomitans LPS, Escherichia coli LPS and interleukin-1 beta (IL-1 beta) in a murine periodontal ligament (mPDL) fibroblast cell line. Immunoblot analysis was used to assess the phosphorylated forms of p38, extracellular-regulated kinase (ERK) and c-jun N-terminal kinase (JNK) MAPK following stimulation with A. actinomycetemcomitans LPS, E. coli LPS and IL-1 beta. IL-6 mRNA induction was detected via reverse transcription-polymerase chain reaction, while protein levels were quantified via enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA). We utilized biochemical inhibitors of p38, ERK and JNK MAPK to identify the MAPK signaling pathways needed for IL-6 expression. Additional use of stable mPDL cell lines containing dominant negative mutant constructs of MAPK kinase-3 and -6 (MKK-3/6) and p38 null mutant mouse embryonic fibroblast (MEF) cells were used to substantiate the biochemical inhibitor data. Blocking p38 MAPK with SB203580 reduced the induction of IL-6 mRNA by A. actinomycetemcomitans LPS, E. coli LPS and IL-1 beta by > 70%, > 95% and similar to 60%, respectively. IL-6 ELISA indicated that blocking p38 MAPK reduced the IL-6 protein levels induced by A. actinomycetemcomitans LPS, E. coli LPS and IL-1 beta by similar to 60%, similar to 50% and similar to 70%, respectively. All MAPK inhibitors significantly reduced the IL-6 protein levels induced by A. actinomycetemcomitans LPS, E. coli LPS and IL-1 beta whereas only p38 inhibitors consistently reduced the A. actinomycetemcomitans LPS, E. coli LPS and IL-1 beta induction of IL-6 mRNA steady-state levels. The contribution of p38 MAPK LPS-induced IL-6 expression was confirmed using MKK-3/6 dominant negative stable mPDL cell lines. Wild-type and p38 alpha(-/-) MEF cells provided additional evidence to support the role of p38 alpha MAPK in A. actinomycetemcomitans LPS-stimulated IL-6. Our results indicate that induction of IL-6 by E. coli LPS, IL-1 beta and A. actinomycetemcomitans LPS requires signaling through MKK-3-p38 alpha ERK, JNK and p38 MAPK in mPDL cells.

Prostaglandin production by human gingival fibroblasts inhibited by triclosan in the presence of cetylpyridinium chloride

Background: the effect of triclosan plus the cationic detergent cetylpyridinium chloride (CPC) was evaluated for prostaglandin inhibition in human gingival fibroblasts. Since triclosan has previously been shown to inhibit proinflammatory cytokine induced prostaglandin E-2 (PGE(2)) production, we wanted to determine if triclosan, in the presence of CPC, could enhance these effects.Methods: Initial studies determined that both triclosan and CPC were cytotoxic to human gingival fibroblasts in concentrations exceeding 1.0 mu g/ml for either agent longer than 24 hours in a tissue culture. Therefore, subsequent studies measuring prostaglandin biosynthesis and cyclooxygenase (COX)-1 and COX-2 mRNA expression were performed in concentrations and times that did not significantly affect cell viability.Results: PGE2 biosynthesis was dose dependently inhibited by both triclosan and triclosan and CPC when challenged by tumor necrosis factor (TNF)-alpha or interleukin (IL)-1 beta. At pharmacologically relevant concentrations, triclosan and CPC inhibited ILAP-induced PGE(2) production to a greater extent than triclosan alone (P = 0.02). Moreover, enhanced COX-2 mRNA repression was observed with triclosan and CPC in comparison to triclosan alone in IL-1 beta and TNF-alpha stimulated cells. No effect on COX-I gene expression was observed. Further analysis of cell signaling mechanisms of triclosan and CPC indicates that nuclear factor-kappa B (NF-kappa B) and not p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling may be impaired in the presence of triclosan and CPC.Conclusion: This study indicates that triclosan and CPC are more effective at inhibiting PGE(2) at the level of COX-2 gene regulation, and this combination may offer a potentially better anti -inflammatory agent in the treatment of inflammatory lesions in the oral cavity.

Terpinen-4-ol and alpha-terpineol (tea tree oil components) inhibit the production of IL-1 beta, IL-6 and IL-10 on human macrophages

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Kinin-B2 Receptor Mediated Neuroprotection after NMDA Excitotoxicity Is Reversed in the Presence of Kinin-B1 Receptor Agonists

Background: Kinins, with bradykinin and des-Arg(9)-bradykinin being the most important ones, are pro-inflammatory peptides released after tissue injury including stroke. Although the actions of bradykinin are in general well characterized; it remains controversial whether the effects of bradykinin are beneficial or not. Kinin-B2 receptor activation participates in various physiological processes including hypotension, neurotransmission and neuronal differentiation. The bradykinin metabolite des-Arg(9)-bradykinin as well as Lys-des-Arg(9)-bradykinin activates the kinin-B1 receptor known to be expressed under inflammatory conditions. We have investigated the effects of kinin-B1 and B2 receptor activation on N-methyl-Daspartate (NMDA)-induced excitotoxicity measured as decreased capacity to produce synaptically evoked population spikes in the CA1 area of rat hippocampal slices. Principal Findings: Bradykinin at 10 nM and 1 mu M concentrations triggered a neuroprotective cascade via kinin-B2 receptor activation which conferred protection against NMDA-induced excitotoxicity. Recovery of population spikes induced by 10 nM bradykinin was completely abolished when the peptide was co-applied with the selective kinin-B2 receptor antagonist HOE-140. Kinin-B2 receptor activation promoted survival of hippocampal neurons via phosphatidylinositol 3-kinase, while MEK/MAPK signaling was not involved in protection against NMDA-evoked excitotoxic effects. However, 100 nM Lys-des-Arg(9)-bradykinin, a potent kinin-B1 receptor agonist, reversed bradykinin-induced population spike recovery. The inhibition of population spikes recovery was reversed by PD98059,showing that MEK/MAPK was involved in the induction of apoptosis mediated by the B1 receptor. Conclusions: Bradykinin exerted protection against NMDA-induced excitotoxicity which is reversed in the presence of a kinin-B1 receptor agonist. As bradykinin is converted to the kinin-B1 receptor metabolite des-Arg(9)-bradykinin by carboxypeptidases, present in different areas including in brain, our results provide a mechanism for the neuroprotective effect in vitro despite of the deleterious effect observed in vivo.

Regulation der Sphingosinkinase 1 und 2 und der neutralen Ceramidase in renalen Mesangiumzellen der Ratte

In den letzten Jahren gewann die Erforschung des Sphingolipidstoffwechsels in den verschiedensten Zellsystemen immer mehr an Bedeutung, da es sich zeigte, dass einige Sphingolipidspezies, vor allem Ceramid und Sphingosin-1-Phosphat, als wichtige intra- und extrazelluläre Botenstoffe wirken und bei einer Vielzahl unterschiedlicher zellulärer Antworten, wie Apoptose, Proliferation und Migration, eine wichtige Rolle spielen. Während Ceramid eher pro-apoptotisch und wachstumshemmend wirkt, begünstigt Sphingosin-1-Phosphat als „Gegenspieler“ eher die Proliferation und das Zellwachstum. Ceramid kann relativ schnell in Sphingosin-1-Phosphat umgewandelt werden durch die Wirkung zweier Enzymklassen, den Ceramidasen und den Sphingosinkinasen. Konsequenterweise ist die Regulation dieser Enzyme von entscheidender Bedeutung für das zelluläre Gleichgewicht zwischen Ceramid und Sphingosin-1-Phosphat. Im Rahmen dieser Dissertation wurde die Wirkung von extrazellulären Nukleotiden, die ebenfalls als Regulatoren zahlreicher zellulärer Antworten, wie z.B. Proliferation und Migration, bekannt sind und über entsprechende Oberflächenrezeptoren, die Purinrezeptoren, wirken, auf die Aktivität besonders der Sphingosinkinasen 1 und 2 näher untersucht. Es sollte geklärt werden, ob die Sphingosinkinasen an einigen durch extrazelluläre Nukleotide induzierbaren zellulären Antworten, in diesem Falle der Migration und der Proliferation von Zellen, beteiligt sind. Als Zellsystem wurden Nierenmesangiumzellen verwendet, da diese Zellen bei verschiedenen entzündlichen Nierenerkrankungen (Glomerulonephritiden) eine wichtige Rolle spielen. Es konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass extrazelluläre Nukleotide die Aktivität der Sphingosinkinase 1 in den Mesangiumzellen stimulieren können. Zu beobachten ist dabei eine biphasische Aktivitätssteigerung der Sphingosinkinase 1. Die erste Aktivitätssteigerung nach einer Kurzzeitstimulation ist dabei auf eine Phosphorylierung des Enzyms zurückzuführen, während die zweite Aktivitätssteigerung mit einer Aktivierung des Sphingosinkinase 1-Promotors, einer verstärkten mRNA-Expression und einer de novo Proteinsynthese zu erklären ist. Diese Induktion kann durch die Verwendung von Hemmstoffen des PKC- und MAPK-Signalweges, sowie durch Verwendung eines Transkriptions- (Actinomycin D) oder eines Translationsinhibitors (Cycloheximid) blockiert werden. Die Halbwertszeit der mRNA der Sphingosinkinase 1 in den Mesangiumzellen konnte auf ca. 20 Minuten bestimmt werden. Im Gegensatz dazu ist die Sphingosinkinase 2 nicht durch ATP aktivierbar, wohl aber durch diverse Abbauprodukte von ATP, wie AMP und Adenosin, sowie durch UTP und seine Abbauprodukten UDP und UMP. Die neutrale Ceramidase kann nicht durch ATP und UTP aktiviert werden, wohl aber durch P2X7-Rezeptoragonisten (Bz-ATP, αβ-Me-ATP, γS-ATP) und TPA. In einem zweiten Schritt wurde die Rolle der Sphingosinkinasen und der neutralen Ceramidase bei der durch extrazelluläre Nukleotide induzierten Migration und Proliferation untersucht. Es zeigte sich mit Hilfe von genspezifischer siRNA zur Depletion der Sphingosinkinasen und der neutralen Ceramidase, sowie durch Verwendung von Kinase-Hemmstoffen und damit einhergehend der Inhibierung der Signalwege und mit Hilfe von verschiedenen Zelllinien isoliert aus Wildtyp-, SPHK 1-überexprimierenden und mSPHK1-defizienten Mäusen, dass die Aktivierung der Sphingosinkinase 1 durch extrazelluläre Nukleotide von entscheidender Bedeutung für die Migrationsfähigkeit der Zellen ist, jedoch keinen signifikanten Einfluss auf die Proliferationsrate der Mesangiumzellen hat. Auch die Aktivität der neutralen Ceramidase ist von entscheidender Bedeutung für die Migrationsfähigkeit der Zellen. Durch Depletion der neutralen Ceramidase scheint Ceramid in den Zellen zu akkumulieren, was die Proliferationsrate reduziert. Für die Proliferation der Mesangiumzellen könnte die Sphingosinkinase 2 als negativer Regulator fungieren, wie die Experimente mit der genspezifischen siRNA unter UTP-Stimulation gezeigt haben. Für die Migration der Mesangiumzellen gilt darüber hinaus, dass auch das Produkt der Sphingosinkinase 1, Sphingosin-1-Phosphat, in der Lage ist, die Migration zu stimulieren. Im Gegensatz dazu spielt Sphingosin-1-Phosphat für die Induktion der Proliferation der hier verwendeten Zellen keine wesentliche Rolle. Zusammenfassend zeigen die Daten, dass die Sphingosinkinase 1 und vorgeschaltet auch die neutrale Ceramidase bei der Migration von Mesangiumzellen eine zentrale Rolle spielen und damit als therapeutische Angriffspunkte bei der Behandlung von Krankheiten, die durch eine vermehrte Migration gekennzeichnet sind, in Frage kommen.

Airway Basal Cell Vascular Endothelial Growth Factor-mediated Cross-Talk Regulates Endothelial Cell Dependent Growth Support of Human Airway Basal Cells

The human airway epithelium is a pseudostratified heterogenous layer comprised of cili-ated, secretory, intermediate and basal cells. As the stem/progenitor population of the airway epi-thelium, airway basal cells differentiate into ciliated and secretory cells to replenish the airway epithelium during physiological turnover and repair. Transcriptome analysis of airway basal cells revealed high expression of vascular endothelial growth factor A (VEGFA), a gene not typically associated with the function of this cell type. Using cultures of primary human airway basal cells, we demonstrate that basal cells express all of the 3 major isoforms of VEGFA (121, 165 and 189) but lack functional expression of the classical VEGFA receptors VEGFR1 and VEGFR2. The VEGFA is actively secreted by basal cells and while it appears to have no direct autocrine function on basal cell growth and proliferation, it functions in a paracrine manner to activate MAPK signaling cascades in endothelium via VEGFR2 dependent signaling pathways. Using a cytokine- and serum-free co-culture system of primary human airway basal cells and human endothelial cells revealed that basal cell secreted VEGFA activated endothelium to ex-press mediators that, in turn, stimulate and support basal cell proliferation and growth. These data demonstrate novel VEGFA mediated cross-talk between airway basal cells and endothe-lium, the purpose of which is to modulate endothelial activation and in turn stimulate and sustain basal cell growth.

Wechselwirkungen von Schwerionenstrahlung, Migration und EGFR-Signalwegen in Glioblastomzelllinien

Die Bildung von lokalen Rezidiven wird bei Glioblastomen vor allem durch das stark infiltrierende Wachstum gefördert. Die Rolle der angewendeten Therapieverfahren bei der Induktion der Zellmotilität ist noch weitgehend unklar. Im Rahmen dieser Dissertation wurde daher in vitro die Wirkung der Photonen- und Schwerionenstrahlung auf die Migration von humanen Glioblastomzelllinien sowie auf EGFR-gekoppelte, migrationsregulierende Signalmoleküle untersucht. Gezeigt werden konnte, dass die EGF-induzierte Stimulierung des EGFR über den PI3K und MAPK Signalweg an der Regulation der Zellmigration beteiligt ist. Hinsichtlich des Verhaltens nach Bestrahlung wurden Zelllinien- und Strahlen-spezifische Unterschiede beobachtet. Die Photonenstrahlung führte in U87 Zellen zu einer Aktivierung des EGFR sowie zur Steigerung der Migration nach klinisch relevanten Dosen. Versuche mit einem EGFR spezifischen Inhibitor bestätigten die funktionelle Verknüpfung von Strahlen-induzierter Aktivierung des EGFR und Strahlen-induzierter Migrationssteigerung. Demgegenüber wurden nach Bestrahlung mit Kohlenstoffionen eine Hemmung der Zellmigration sowie keine gesteigerte Aktivität des EGFR festgestellt. Die erhaltenen in vitro Ergebnisse geben Hinweise auf ein in Glioblastomen mögliches erhöhtes Risiko einer Rezidivbildung nach einer konventionellen Radiotherapie mit Photonen. Bei der modernen Schwerionentherapie kann dieses Risiko aufgrund der Strahlen-vermittelten Migrationshemmung weitestgehend ausgeschlossen werden. Sollte sich die Strahlen-induzierte Migrationssteigerung in vivo bestätigen, wäre es sinnvoll den Einsatz von Migrationsinhibitoren als Begleittherapie zur Bestrahlung zu testen.

Crohn's disease-associated polymorphism within the PTPN2 gene affects muramyl-dipeptide-induced cytokine secretion and autophagy

The single nucleotide polymorphism (SNP) rs2542151 within the gene locus region encoding protein tyrosine phosphatase non-receptor type 2 (PTPN2) has been associated with Crohn's disease (CD), ulcerative colitis (UC), type-I diabetes, and rheumatoid arthritis. We have previously shown that PTPN2 regulates mitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling and cytokine secretion in human THP-1 monocytes and intestinal epithelial cells (IEC). Here, we studied whether intronic PTPN2 SNP rs1893217 regulates immune responses to the nucleotide-oligomerization domain 2 (NOD2) ligand, muramyl-dipeptide (MDP).

Meprinα transactivates the epidermal growth factor receptor (EGFR) via ligand shedding, thereby enhancing colorectal cancer cell proliferation and migration

Meprinα, an astacin-type metalloprotease is overexpressed in colorectal cancer cells and is secreted in a non-polarized fashion, leading to the accumulation of meprinα in the tumor stroma. The transition from normal colonocytes to colorectal cancer correlates with increased meprinα activity at primary tumor sites. A role for meprinα in invasion and metastatic dissemination is supported by its pro-angiogenic and pro-migratory activity. In the present study, we provide evidence for a meprinα-mediated transactivation of the EGFR signaling pathway and suggest that this mechanism is involved in colorectal cancer progression. Using alkaline phosphatase-tagged EGFR ligands and an ELISA assay, we demonstrate that meprinα is capable of shedding epidermal growth factor (EGF) and transforming growth factor-α (TGFα) from the plasma membrane. Shedding was abrogated using actinonin, an inhibitor for meprinα. The physiological effects of meprinα-mediated shedding of EGF and TGFα were investigated with human colorectal adenocarcinoma cells (Caco-2). Proteolytically active meprinα leads to an increase in EGFR and ERK1/2 phosphorylation and subsequently enhances cell proliferation and migration. In conclusion, the implication of meprinα in the EGFR/MAPK signaling pathway indicates a role of meprinα in colorectal cancer progression.

Reactivation of rheumatoid arthritis after pregnancy: increased phagocyte and recurring lymphocyte gene activity

OBJECTIVE: Pregnancy is associated with reduced disease activity in rheumatoid arthritis (RA) and frequently with disease exacerbation after delivery. This study was undertaken to generate a systematic overview of the molecular mechanisms related to disease remission and postpartum reactivation. METHODS: Transcriptomes of peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) were generated from RA patients and healthy women by transcription profiling during the third trimester and 24 weeks after delivery. For functional interpretation, signatures of highly purified immune cells as well as Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes pathway annotations were used as a reference. RESULTS: Only minor differences in gene expression in PBMCs during pregnancy were found between RA patients and controls. In contrast, RA postpartum profiles presented the most dominant changes. Systematic comparison with expression signatures of monocytes, T cells, and B cells in healthy donors revealed reduced lymphocyte and elevated monocyte gene activity during pregnancy in patients with RA and in controls. Monocyte activity decreased after delivery in controls but persisted in RA patients. Furthermore, analysis of 32 immunologically relevant cellular pathways demonstrated a significant additional activation of genes related to adhesion, migration, defense of pathogens, and cell activation, including Notch, phosphatidylinositol, mTOR, Wnt, and MAPK signaling, in RA patients postpartum. CONCLUSION: Our findings indicate that innate immune functions play an important role in postpartum reactivation of arthritis. However, this may depend not only on the monocyte itself, but also on the recurrence of lymphocyte functions postpartum and thus on a critical interaction between both arms of the immune system.