GLUT4 - At the cross roads between membrane trafficking and signal transduction

GLUT4 is a mammalian facilitative glucose transporter that is highly expressed in adipose tissue and striated muscle. In response to insulin, GLUT4 moves from intracellular storage areas to the plasma membrane, thus increasing cellular glucose uptake. While the verification of this 'translocation hypothesis' (Cushman SW. Wardzala LJ. J Biol Chem 1980;255: 4758-4762 and Suzuki K, Kono T. Proc Natl Acad Sci 1980;77: 2542-2545) has increased our understanding of insulin-regulated glucose transport, a number of fundamental questions remain unanswered. Where is GLUT4 stored within the basal cell? How does GLUT4 move to the cell surface and what mechanism does insulin employ to accelerate this process) Ultimately we require a convergence of trafficking studies with research in signal transduction. However, despite more than 30 years of intensive research we have still not reached this point. The problem is complex, involving at least two separate signal transduction pathways which feed into what appears to be a very dynamic sorting process. Below we discuss some of these complexities and highlight new data that are bringing us closer to the resolution of these questions.

Colony-stimulating factor-1 suppresses responses to CpG DNA and expression of toll-like receptor 9 but enhances responses to lipopolysaccharide in murine macrophages

During bacterial infections, the balance between resolution of infection and development of sepsis is dependent upon the macrophage response to bacterial products. We show that priming of murine bone marrow-derived macrophages (BMMs) with CSF-1 differentially regulates the response to two such stimuli, LPS and immunostimulatory (CpG) DNA. CSF-1 pretreatment enhanced IL-6, IL-12, and TNF-alpha production in response to LPS but suppressed the same response to CpG DNA. CSF-1 also regulated cytokine gene expression in response to CpG DNA and LPS; CpG DNA-induced IL-12 p40, IL-12 p35, and TNF-alpha mRNAs were all suppressed by CSF-1 pretreatment. CSF-1 pretreatment enhanced LPS-induced IL-12 p40 mRNA but not TNF-alpha and IL-12 p35 mRNAs, suggesting that part of the priming effect is posttranscriptional. CSF-1 pretreatment also suppressed CpG DNA-induced nuclear translocation of NF-kappaB and phosphorylation of the mitogen-activated protein kinases p38 and extracellular signal-related kinases-1/2 in BMMs, indicating that early events in CpG DNA signaling were regulated by CSF-1. Expression of Toll-like receptor (TLR)9, which is necessary for responses to CpG DNA, was markedly suppressed by CSF-1 in both BMMs and thioglycolate-elicited peritoneal macrophages. CSF-1 also down-regulated expression of TLR1, TLR2, and TLR6, but not the LPS receptor, TLR4, or TLR5. Hence, CSF-1 may regulate host responses to pathogens through modulation of TLR expression. Furthermore, these results suggest that CSF-1 and CSF-1R antagonists may enhance the efficacy of CpG DNA in vivo.

Koala mortality on roads in south-east Queensland: the koala speed-zone trial

In 1995, the Queensland Parks and Wildlife Service, the Queensland Department of Main Roads and Redland Shire Council initiated the Koala Speed Zone Trial in the Koala Coast, south-east Queensland. The aim of the trial was to assess the effect of differential speed signs on the number of koalas ( Phascolarctos cinereus) hit by vehicles in the Koala Coast from 1995 to 1999. On the basis of information collected by the Queensland Parks and Wildlife Service 1407 koalas were hit by vehicles in the Koala Coast during the five-year study ( mean 281 koalas per year, range 251 - 315). Monitoring of vehicle speeds by the Queensland Department of Main Roads suggested that there was no significant reduction in vehicle speed during the trial period from August to December. Consequently, there was no evidence to suggest that a reduction in the number of koalas hit by vehicles occurred during the trial. Approximately 70% of koalas were hit on arterial and sub-arterial roads and approximately 83% did not survive. The location of each koala hit was recorded and the signed speed limit of the road was noted. Most koalas that were hit by vehicles were young healthy males. Pooling of data on koala collisions and road speed limits suggested that the proportion of koalas that survived being hit by vehicles was slightly higher on roads with lower speed limits. However, vehicle speed was not the only factor that affected the number of koalas hit by vehicles. It is suggested that habitat destruction, koala density and traffic volume also contribute to road-associated koala mortality in the Koala Coast.

Desenvolvimento do padrão de crescimento urbano: modelação da dinâmica do solo urbano em Andaluzia

Dissertação apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Ciência e Sistemas de Informação Geográfica

TOLL-LIKE RECEPTORS (TLR) 2 AND 4 EXPRESSION OF KERATINOCYTES FROM PATIENTS WITH LOCALIZED AND DISSEMINATED DERMATOPHYTOSIS

There are few studies on the role of innate immune response in dermatophytosis. An investigation was conducted to define the involvement of Toll-Like Receptors (TLRs) 2 and 4 in localized (LD) and disseminated (DD) dermatophytosis due to T. rubrum. Fifteen newly diagnosed patients, eight patients with LD and seven with DD, defined by involvement of at least three body segments were used in this study. Controls comprised twenty skin samples from healthy individuals undergoing plastic surgery. TLR2 and TLR4 were quantified in skin lesions by immunohistochemistry. A reduced expression of TLR4 in the lower and upper epidermis of both LD and DD patients was found compared to controls; TLR2 expression was preserved in the upper and lower epidermis of all three groups. As TLR4 signaling induces the production of inflammatory cytokines and neutrophils recruitment, its reduced expression likely contributed to the lack of resolution of the infection and the consequent chronic nature of the dermatophytosis. As TLR2 expression acts to limit the inflammatory process and preserves the epidermal structure, its preserved expression may also contribute to the persistent infection and limited inflammation that are characteristic of dermatophytic infections.

Toll-like receptor 3 gene polymorphisms are not associated with the risk of hepatitis B and hepatitis C virus infection

INTRODUCTION: The present study investigated the prevalence of two single-nucleotide polymorphisms (SNPs) in the Toll-like receptor 3 (TLR3) gene in patients infected with hepatitis B virus (HBV) and hepatitis C virus (HCV). METHODS: Samples collected from HCV (n = 74) and HBV (n = 35) carriers were subjected to quantitative real-time PCR (qPCR) to detect the presence of the SNPs rs5743305 and rs3775291 in TLR3 and to measure the following biomarkers: alanine aminotransferase (ALT), aspartate aminotransferase (AST), gamma-glutamyl transpeptidase (GGT), and prothrombin time (PT). A healthy control group was investigated and consisted of 299 HCV- and HBV-seronegative individuals. RESULTS: No significant differences in allele, genotype and haplotype frequencies were observed between the investigated groups, and no association was observed between the polymorphisms and histopathological results. Nevertheless, genotypes TA/AA (rs5743305) and GG (rs3775291) appear to be associated with higher levels of ALT (p<0.01), AST (p<0.05) and PT (p<0.05). In addition, genotypes TT (rs5743305; p<0.05) and GG (rs3775291; p<0.05) were associated with higher GGT levels. CONCLUSIONS: This genetic analysis revealed the absence of an association between the polymorphisms investigated and susceptibility to HBV and HCV infection; however, these polymorphisms might be associated with a greater degree of biliary damage during the course of HCV infection.

Technical requirements for the use of C&DW recycled aggregates in municipal and rural roads and trenches

The use of construction and demolition waste (C&DW) in the construction industry is an important contribution to attain sustainability in the sector. The roads are among the civil engineering works which can use larger quantities of C&DW recycled aggregates. In Portugal, the limit values for the properties of C&DW recycled aggregates that can be used in the roads of Portuguese Road Network are defined by two Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) technical specifications (TS), in accordance to Portuguese Decree-law no. 46/2008 of May 12th. Municipal and rural roads and trenches have specific characteristics that can enable the use of C&DW of lower quality than those required by existing LNEC TS, and even then ensuring an adequate performance. However, given the absence of specific regulation for those applications, the Portuguese Environment Agency requires compliance with the existing LNEC TS, which represents an obstacle to recycling a significant part of the C&DW, in particular at a local government level. This paper presents guidelines for the recycling of C&DW in municipal and rural roads and in trenches, which could be considered in a new forthcoming LNEC TS. In the preparation of the guidelines, the bibliography collected and analysed, the information gathered from the application of C&DW in a municipal and rural roads of a Portuguese municipality and in the roadways of a Portuguese resort, and the results of laboratory tests carried out on samples collected in the Portuguese municipality were taken into consideration.

Modelo in vitro de ateroesclerosis: Efecto de la infección con Trypanosoma cruzi, lípidos y lipoproteínas sobre la expresión de receptores Toll-like y scavengers en la formación de células espumosas derivadas de macrófagos

Los receptores Toll-like (TLRs) son receptores ancestrales que reconocen modelos moleculares asociados a patógenos y nos defienden de los microorganismos. Su activación por vías de señalización que involucran al factor de transcripción NF-kB, estimula la producción de citoquinas inflamatorias, quimioquinas, moléculas de adhesión y procoagulantes. Recientemente se ha documentado la participación de TLR 2 y 4 en el desarrollo /progresión del ateroma en modelos experimentales in vivo, siendo postulados como nexo entre inflamación, infecciones y ateroesclerosis. Infecciones bacterianas y virales han demostrado jugar un papel en su desarrollo. Sin embargo, el rol de parásitos intracelulares obligados -Trypanosoma cruzi- ha sido escasamente explorado. Los macrófagos, células claves del sistema inmune innato, que pueden ser infectadas in vivo e in vitro por este parásito, expresan en su superficie receptores multiligando scavenger (SR) clase B. Entre ellos, CD 36, capta lipoproteínas de baja densidad (LDL) oxidadas y este mecanismo endocítico no controlado por feedback favorecería la formación de células espumosas, la lesión más temprana de ateroesclerosis. El objetivo general de este proyecto es contribuir a esclarecer el conocimiento de los mecanismos bioquímicos, celulares y moleculares que participan en la formación de células espumosas derivadas de macrófagos. Determinar el efecto de potenciales factores aterogénicos sobre receptores Toll-like and SR-CD 36, permitiría diseñar terapias alternativas tendientes a modular su actividad con la finalidad de disminuir la elevada morbilidad/mortalidad que ocasiona la ateroesclerosis en la sociedad occidental. En nuestro modelo proponemos los siguientes objetivos específicos: -Dilucidar el compromiso de TLRs y SR-clase B en el proceso de aterogenésis, específicamente en la formación de células espumosas.-Investigar la influencia de la infección por T. cruzi, ácidos grasos y LDL modificadas como factores aditivos en la formación de estas células. -Evaluar el efecto de ligandos agonistas de TLR2/4 y SR-CD 36. -Determinar el perfil de citoquinas inflamatorias liberadas en el sobrenadante de los cultivos celulares. -Estudiar el efecto metabólico de las hormonas insulina y adipoquinas en el proceso bioquímico y celular que permite la formación de células espumosas.

Efecto de la infección in vivo con Trypanosoma cruzi y una dieta rica en lípidos sobre receptores Toll-like en un modelo experimental de Aterosclerosis

Además de los factores de riesgos convencionales y mejor conocidos que predisponen a la aterosclerosis, entre ellos, la hiperlipemia, hipertensión y el hábito de fumar, recientemente se ha propuesto a las infecciones y la inflamación como factores de riesgo a tener en cuenta en el desarrollo de esta patología. Considerando que algunas infecciones bacterianas y / o virales pueden ejercer una acción pro-aterogénica, probablemente como consecuencia de inflamación sistémica o un efecto directo sobre la pared vascular, nos propusimos como objetivo principal, estudiar la influencia de la infección in vivo con Trypanosoma cruzi (parásito protozoario, agente etiológico de la Enfermedad de Chagas) más una dieta rica en lípidos sobre la expresión de los receptores de la inmunidad innata (Toll – like) en un modelo experimental desarrollado en ratones C57BL/6, propensos a la aterosclerosis. Por otra parte, nos interesa caracterizar los tipos celulares que infiltran el corazón y la aorta de los animales sometidos a tratamientos experimental (mediante estudios inmunohistoquímicos), el perfil de citoquinas inflamatorias séricas y moléculas de adhesión intercelular, así como también establecer una correlación con parámetros bioquímico – clínicos y endocrinológicos, en especial el perfil de lípidos, lipoproteínas y apolipoproteínas, marcadores de inflamación sistémica, peso corporal, glucemia, insulina e insulina resistencia

Efecto de la infección in vivo con trypanosoma cruzi y una dieta rica en lípidos sobre receptores toll-like en un modelo experimental de ateroesclerosis.

Ateroesclerosis es una enfermedad inflamatoria crónica de arterias de mediano y gran calibre, caracterizada por activación de células endoteliales, reclutamiento de monocitos en la pared de los vasos y diferenciación de macrófagos en células espumosas cargadas de colesterol. Además de los factores de riesgo convencionales y mejor conocidos que predisponen a la ateroesclerosis, como la hiperlipemia, hipertensión y el hábito de fumar, recientemente se ha propuesto a las infecciones y la inflamación como factores de riesgo a considerar en su desarrollo. Algunas infecciones bacterianas o virales pueden ejercer una acción pro-aterogénica, probablemente como consecuencia de inflamación sistémica o un efecto directo sobre la pared vascular. Sin embargo, el papel del Trypanosoma cruzi ha sido escasamente explorado. Como objetivo principal nos propusimos, estudiar la influencia de la infección in vivo con Trypanosoma. cruzi (parásito protozoario, agente etiológico de la Enfermedad de Chagas ) más una dieta rica en lípidos sobre la expresión de los receptores tipo Toll de la inmunidad innata en un modelo experimental en ratones C57BL/6 salvajes, propensos al desarrollo de ateroesclerosis. Especifícamente, nos interesa caracterizar que tipos celulares infiltran el corazón y aorta de los animales sometidos a tratamiento experimental, el perfil de citoquinas inflamatorias séricas, quimioquinas y moléculas de adhesión intercelular, así como también establecer una correlación con parámetros bioquímicos-clínicos y endocrinológicos, en especial el perfil de lípidos, lipoproteínas y apolipoproteínas, marcadores de inflamación sistémica, peso corporal, glucemia, insulina e insulino-resistencia.

Modulación de la activación de células dendríticas por antígenos de Fasciola hepatica y ligandos para receptores Toll: Potencial terapéutico en respuestas anti-inflamatorias. Fasciola hepatica antigens and TLR ligands modulate dendritic cells activation: therapeutic potential in anti-inflammatory responses.

Antecedentes: En nuestro laboratorio hemos demostrado que antígenos (Ags) de Fasciola hepatica inducen en células dendríticas murinas (CD), diferentes propiedades tolerogénicas como la incapacidad por si mismos de inducir la maduración de las células, la resistencia a la maduración por ligandos de TLR, el incremento en la producción de IDO y también la capacidad de esta estas células de dirigir la respuesta inmune hacia un perfil Th2 y T reg. Por otra parte ha sido bien documentado que CD con características tolerogénicas, ya sea inmaduras o semimaduras, son útiles para reducir respuestas inflamatorias excesivas tales como las que ocurren en enfermedades autoinmunes. Además hemos demostrado que CD tratadas con Ags del parásito en conjunto con un ligando Toll (CpG-ODN) producen altos niveles de citoquinas anti-inflamatorias (IL-10 y TGF-) bajos de citoquinas proinflamatorias (TNF, IL-6, IL-12). Hipótesis: El fenotipo semimaduro alcanzado en las CDpodría ser utilizado para reducir la inflamación en un modelo de enfermedad autoinmune en donde existe una exacerbada respuesta Th1 y Th17, ya que la producción elevada de IL-10 y TGF- podría inhibir o controlar estas respuestas de manera directa o a través de la inducción de células T regulatorias. Objetivos: En este proyecto nosotros proponemos la inmunización de animales susceptibles (ratones DBA1/j), al desarrollo de artritis inducida por colágeno (AIC) con CD tratadas con Ags de F. hepatica en conjunto con CpG-ODN para reducir los síntomas clínicos de la enfermedad. Materiales a utilizar: En nuestro laboratorio hemos desarrollado un modelo de artritis inducida por colágeno (AIC) mediante dos inmunizaciones de ratones DBA1/j con colágeno tipo II bovino y adyuvante de Freund. El modelo permitió establecer un índice clínico mediante la hinchazón en las patas de los animales. Doce días posteriores a la primera inmunización los animales serán inyectados con CD tratadas con: 1. PBS, 2.Extracto total de F.hepatica (TE) + CII, 3. CpG + CII, 4. TE+CpG+CII Se realizará la observación macroscópica diaria, a partir de los 7 días de la 2a inmunización Luego del sacrificio las articulaciones de las patas se prepararán para realizar un análisis histológico. Se detectará en suero los niveles de anticuerpos IgG1 (perfil Th2) y de IgG2a (perfil Th1) mediante la técnica de ELISA. Se detectará también el perfil de citoquinas en los nódulos drenantes por la técnica de ELISA y adicionalmente la poblaciónes celulares de células T regulatorias (Treg) CD4+CD25+Foxp3 o células Tr1. Resultados esperados: Pensamos que el tratamiento de los animales que desarrollan AIC con CD semimaduras (por el tratamiento con TE y CpG), serán capaces de migrar a los órganos linfaticos y secretar TGF-be(inductora de células T reg), IL-10 (inductoras de células Tr1), IDO inhibitoria de la respuesta de Li T y promotor de células T reg, también podría generarse una respuesta Th2 (por la presencia de antígenos del parásito), y estas respuestas aisladas o en forma sinérgica podrían inhibir las respuestas de tipo Th17 y Th1 asociadas a la patología en esta enfermedad. Importancia del proyecto: En el desarrollo de la artritis existe un aumento de la inmunidad mediada por células, asi como de la respuesta inmune humoral hacia componentes de la matriz del cartílago. El tratamiento convencional de la artritis recae en general en el uso de inmunosupresores no-específicos, los cuales poseen una variedad de efectos adversos y la inhibición de la respuesta inflamatoria no es específica. En este proyecto proponemos el uso de CD tratadas con antígenos del helminto F. hepatica y CpG ligando Tol que capacita a estas células para generar una respuesta adaptativa de tipo regulatoria, útil en la inhibición de las respuestas inflamatorias como la que ocurre durante la progresión de artritis reumatoidea en un modelo experimental en ratones. We have shown that F. hepatica Ags-treated dendritic cells (DC) together with a TLRl ligand (CpG-ODN) produce high levels of anti-inflammatory cytokines (IL-10 and TGF-Beta) and low of proinflammatory cytokines (TNF, IL-6, IL -12). Hypothesis: The semimature phenotype achieved by DC, could be used to reduce inflammation in a model of autoimmune disease. The high production of IL-10 and TGF-Beta by these cells could directly or through the induction of T reg cells inhibit the inflammatory response. Objective: In this project we propose the immunization of DBA1 / j mice, susceptible to the development of collagen-induced arthritis (CIA) with F. hepatica-treated DC in conjunction with CpG-ODN to reduce clinical signs of disease. Materials: In our laboratory, we developed the CIA model by two immunizations of DBA1 / j mice with bovine type II collagen and Freund's adjuvant. The model allowed to stablish a clinical index by swelling in the legs of animals. Twelve days after the first immunization the animals are injected with DC treated with: 1. PBS 2. F.hepatica Extract (TE) + CII, 3. CpG + CII, 4. TE + CpG + CII Macroscopic observation will take place daily from 7 days of the 2nd immunization. After sacrifice the joints of the legs will be prepared for histological analysis. Serum levels of IgG1 antibodies (Th2 profile) and IgG2a (Th1 profile) will be detected by ELISA. It will also detected the cytokine profile in draining lymph nodes by ELISA and additionally the cell populations of regulatory T cells (Treg) CD4 + CD25 + Foxp3 or Tr1 cells. Expected results: We believe that the treatment of animals that had developed CIA with DC will be able to migrate to lymphatic organs and secrete TGF-B (T reg cell-inducing), IL-10 (inducing Tr1 cells), IDO (inhibitory of T cells and inducing of T reg cells) could alone or in synergy inhibit Th17-type responses and Th1 associated with the pathology in this disease.

Estudio de los factores infección con trypanosoma cruzi y nutrición sobre receptores innatos tipo toll y scavenger, adipocinas y otros mediadores de inflamación asociados a la obesidad en modelos experimentales.

En el modelo experimental in vivo en ratones C57BL/6 wild type tratados con streptozotocina y alimentados con una dieta grasa/fructosa se inducirá obesidad (IR) y DM2, con el propósito de: 1-Investigar la influencia de la infección con Trypanosoma cruzi como un potencial factor sinérgico pro-aterogénico. Se evaluará a distintos tiempos post infección, el tejido adiposo visceral y las repercusiones en aorta y corazón principalmente, por estudios histopatológicos. En plasma, se determinará el perfil de lípidos, lipoproteínas y otros parámetros metabólicos: glucosa e insulina, estos últimos para calcular el índice HOMA-IR, que refleje el grado de insulino- resistencia. Asimismo, se evaluarán ácidos grasos libres y proteínas de fase aguda circulantes como respuesta al proceso inflamatorio. 2- Evaluar la expresión de receptores tipo Toll (TLR 2, 4 y 9) y scavenger clase B (CD36) en el tejido adiposo visceral y aorta principalmente e identificar los tipos celulares que participan en las lesiones vasculares (macrófagos -M-, granulocitos y linfocitos T). 3- Determinar las citocinas inflamatorias: TNF, IL1-, IL12, IL18, IFN e IL6 y la quimiocina atractante de monocitos (CCL2; MCP-1) y adipocinas (leptina, resistina y adiponectina) en plasma y otros mediadores inflamatorios como óxido nítrico, especies reactivas del oxígeno (ROS) y metaloproteasas (MMPs) en tejido adiposo visceral y aorta. Se cuantificarán además las moléculas de adhesión intercelular ICAM-1 y VCAM-1, involucradas en otros modelos de obesidad e insulino-resistencia. En el modelo in vitro 1- Investigar la influencia de la infección con T. cruzi y ácidos grasos saturados y monoinsaturado (C18, oleico) y el efecto de las lipoproteínas de baja densidad (LDL) oxidadas y agregadas frente a LDL nativas (control) en una línea celular de adipositos. Se estudiará la expresión basal y post-estímulo de los receptores innatos tipo Toll y CD 36. 2- Cuantificar las adipocinas pro- inflamatorias (leptina, resistina y MCP-1)y adiponectina (antiinflamatoria) en el sobrenadante de cultivos frente a los estímulos propuestos y la expresión de las moléculas de adhesión ICAM-1 y VCAM-1.