Un estere misto degli acidi ialuronico, butirrico e retinoico è in grado di agire come rimodellante inverso della matrice cellulare sui fibroblasti cardiaci

Le cardiomiopatie che insorgono a seguito di infarto miocardico sono causa di elevata morbilità e mortalità dalle importanti ricadute cliniche, dovute alle patologie insorgenti a seguito dell’ischemia e della cicatrice post-infatuale. Il ventricolo sinistro danneggiato va incontro a un rimodellamento progressivo, con perdita di cardiomiociti e proliferazione dei fibroblasti, risultante in un’architettura e in una funzionalità dell’organo distorta. I fibroblasti cardiaci sono i principali responsabili della fibrosi, il processo di cicatrizzazione caratterizzato da un’eccessiva deposizione di matrice extracellulare (ECM). Negli ultimi anni gli sforzi del nostro laboratorio sono stati volti a cercare di risolvere questo problema, attraverso l’uso di una molecola da noi sintetizzata, un estere misto degli acidi butirrico, retinoico e ialuronico, HBR, capace di commissionare le cellule staminali in senso cardio-vascolare. Studi in vivo mostrano come l’iniezione diretta di HBR in cuori di animali sottoposti a infarto sperimentale, sia in grado, tra le atre cose, di diminuire la fibrosi cardiaca. Sulla base di questa evidenza abbiamo cercato di capire come e se HBR agisse direttamente sui fibroblasti, indagando i meccanismi coinvolti nella riduzione della fibrosi in vivo.. In questa tesi abbiamo dimostrato come HBR abbia un’azione diretta su fibroblasti, inibendone la proliferazione, senza effetti citotossici. Inoltre HBR induce una significativa riduzione della deposizione di collagene.. HBR agisce sull’espressione genica e sulla sintesi proteica, sopprimendo la trascrizione dei geni del collagene, così come dell’a-sma, inibendo la trasizione fibroblasti-miofibroblasti, e promuovendo la vasculogenesi (attraverso VEGF), la chemoattrazione di cellule staminali (attraverso SDF) e un’attività antifibrotica (inibendo CTGF). HBR sembra modulare l’espressione genica agendo direttamente sulle HDAC, probabilmente grazie alla subunità BU. L’abilità di HBR di ridurre la fibrosi post-infartuale, come dimostrato dai nostri studi in vivo ed in vitro, apre la strada a importanti prospettive terapeutiche.

Bioverkapselung lebender Bakterien (Escherichia coli) mit Poly-(Silicat) nach Transformation mit dem Silicatein-alpha-Gen

Die Bioverkapselung ist eine faszinierende Methode, um biologische Materialien einschließlich Zellen in Siliziumdioxid, Metalloxiden oder hybriden Sol-Gel-Polymeren zu immobilisieren. Bisher wurde nur die Sol-Gel-Vorläufertechnologie genutzt, um Bakterien- oder Hefezellen in Siliziumdioxid zu immobilisieren. Hierfür wurden verschiedene Reagenzien als wässrige Vorläufer getestet, um poly(Silicate) auf Biomolekülen (Bhatia et al., 2000) oder Zellen (Liu und Chen 1999; Coradin und Livage, 2007) zu bilden. Einer der erfolgreichsten bisherigen Methoden verwendet eine Mischung aus Silicaten und kolloidalem Silica. Diese initialen Vorläufer werden durch die Zugabe von Salzsäure neutralisiert, was die Gelbildung fortschreiten lässt und die Verkapselung von Bakterien in einem Silica-Netzwerk zur Folge hat (Nassif et al., 2003). Mit der Entdeckung von Silicatein, einem Enzym, das aus Demospongien isoliert wurde und die Bildung von poly(Silicat) katalysiert, wurde es möglich, poly(Silicat) unter physiologischen Bedingungen zu synthetisieren. Silicatein wurde rekombinant in E. coli hergestellt und ist in der Lage, bei Raumtemperatur, neutralem pH-Wert und in wässrigen Puffersystemen aus Siliziumalkoxiden poly(Silicat) zu bilden (Krasko et al., 2000; Müller et al., 2007b; Zhou et al., 1999). In vivo katalysiert Silicatein die Synthese der Silicathülle der Schwamm-Spiculae (Skelettelemente; Müller et al., 2005b; Müller et al., 2007a; Müller et al., 2007b; Schröder et al., 2007a). Dieses Biosilica wurde in Form von Silica-Nanospheren mit Durchmessern zwischen 100 nm und 250 nm organisiert vorgefunden (Pisera 2003; Tahir et al., 2005). Mit dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass Escherichia coli erfolgreich mit dem Silicatein-Gen transformiert werden kann. Das Level der Proteinexpression kann in Anwesenheit von Isopropyl-β-D-thiogalaktopyranosid (IPTG) effizient erhöht werden, indem man die Bakterienzellen gleichzeitig mit Kieselsäure inkubiert. Dieser Effekt konnte sowohl auf Ebene der Synthese des rekombinanten Proteins durch Western Blot als auch durch Immunfluoreszenzmikroskopie nachgewiesen werden. Das heterolog produzierte Silicatein besitzt enzymatische Aktivität und kann die Polymerisation von Kieselsäure katalysieren. Dies konnte sowohl durch Färbung mit Rhodamin123, als auch durch Reaktion der nicht polymerisierten, freien Kieselsäure mit dem ß-Silicomolybdato-Farbsystem (Silicomolybdänblau) nachgewiesen werden. Elektronenmikroskopische Untersuchungen zeigten, dass nur die silicateinexprimierenden Bakterien während des Wachstums in Anwesenheit von Kieselsäure eine viskose Hülle um Zelle herum bilden. Ebenfalls konnte gezeigt werden, dass Silicatein-α aus Suberites domuncula nach Transformation in E. coli an die Zelloberfläche dieser Zellen transportiert wurde und dort seine enzymatische Funktion beibehielt. Die Silicathülle wurde mittels Raster-Elektronenmikroskopie (REM) analysiert. Die Bakterien, die Silicatein exprimierten und poly(Silicat) an ihrer Oberfläche synthetisierten, zeigten die gleichen Wachstumsraten wie die Bakterien, die das Gen nicht enthielten. Schlussfolgernd lässt sich sagen, dass die silicateinvermittelte Verkapselung von Bakterien mit poly(Silicat) die Bandbreite der Anwendung von Bakterien für die Produktion von rekombinanten Proteinen verbessern, erweitern und optimieren könnte.

The characterization of the Atxn2-CAG42-knock-in mouse as a model for Spinocerebellar Ataxia Type 2

Die Ursache der neurodegenerativen Erkrankung Spinozerebelläre Ataxie Typ 2 (SCA2) ist eine expandierte Polyglutamin-Domäne im humanen ATXN2-Gen von normalerweise 22 auf über 31 CAGs. Von der Degeneration sind vorwiegend die zerebellären Purkinje Neuronen betroffen, in denen zunehmend zytoplasmatische Aggregate sichtbar werden. Auch wenn die genaue Funktion von ATXN2 und die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen noch immer ungeklärt sind, werden ein toxischer Funktionsgewinn sowie der Verlust der normalen Proteinfunktion als mögliche Ursachen diskutiert.rnUm ein wirklichkeitsgetreues Tiermodell für die SCA2 zu haben, wurde eine knock-in Maus generiert, deren einzelnes CAG im Atxn2-Gen durch 42 CAGs ersetzt wurde. Dieses Mausmodell ist durch eine stabile Vererbung der Expansion charakterisiert. Weiterhin zeigt sie ein verringertes Körpergewicht sowie eine spät beginnende motorische Inkoordination, was dem Krankheitsbild von SCA2 entspricht. rnIm Weiteren konnte gezeigt werden, dass, obwohl die Atxn2 mRNA-Spiegel in Großhirn und Kleinhirn erhöht waren, die Menge an löslichem ATXN2 im Laufe der Zeit abnahm und dies mit einem Auftreten an unlöslichem ATXN2 korrelierte. Dieser im Kleinhirn progressive Prozess resultierte schließlich in zytoplasmatischen Aggregaten innerhalb der Purkinje Neuronen alter Mäuse. Der Verlust an löslichem ATXN2 könnte Effekte erklären, die auf einen partiellen Funktionsverlust von ATXN2 zurückzuführen sind, wobei die Aggregatbildung einen toxischen Funktionsgewinn wiederspiegeln könnte. Neben ATXN2 wurde auch sein Interaktor PABPC1 zunehmend unlöslich. Während dies im Großhirn eine Erhöhung der PABPC1 mRNA- und löslichen Proteinspiegel zur Folge hatte, konnte keine kompensatorische Veränderung seiner mRNA und zudem eine Verminderung an löslichem PABPC1 im Kleinhirn beobachtet werden. Auch PABPC1 wurde in Aggregate sequestriert. Diese Unterschiede zwischen Großhirn und Kleinhirn könnten zu der spezifischen Vulnerabilität des Kleinhirns beitragen.rnUm die Folgen auf mRNA-Prozessierung zu untersuchen, wurde ein Transkriptomprofil im mittleren sowie fortgeschrittenen Alter der Mäuse erstellt. Hierbei war eine erhöhte Expression von Fbxw8 im Kleinhirn alter Mäuse auffällig. Als Komponente eines Ubiquitin-E3-Ligase-Komplexes, hilft FBXW8 in der Degradierung von Zielproteinen und könnte somit die Toxizität des expandieren ATXN2 verringern. rnZur näheren Beschreibung der physiologischen Funktion von ATXN2, konnte in ATXN2-knock-out Mäusen gezeigt werden, dass das Fehlen von ATXN2 zu einer reduzierten globalen Proteinsyntheserate führte und somit eine Rolle als Translationsaktivator möglich erscheint. Kompensatorisch wurde eine erhöhte S6-Phosphorylierung gemessen.

Translationsregulation des Myelin basischen Proteins in Gliazellen

Im zentralen Nervensystem (ZNS) myelinisieren Oligodendrozyten neuronale Axone, indem sie ihre Zellfortsätze mehrfach um axonale Segmente wickeln. Die Ausbildung dieser multilamellaren Membranstapel ermöglicht eine saltatorische und damit rasche und energie-effiziente Erregungsleitung (Nave, 2010). Eine Schädigung des Myelins beeinträchtigt die Reizweiterleitung und führt zur Degeneration der Axone, wie es zum Beispiel bei der Multiplen Sklerose der Fall ist. Das Myelin basische Protein (MBP) ist ein Hauptbestandteil des Myelin und ist essentiell für die Kompaktierung der Myelinmembran (Wood et al., 1984). Die MBP mRNA wird in hnRNP A2 enthaltenen RNA Granulen in einem translations-inaktiven Zustand zu den distalen Fortsätzen transportiert. Vermittelt durch axonale Signale wird nach axo-glialem Kontakt die Translation von MBP ermöglicht (White et al., 2008). Der genaue Mechanismus der differentiellen Genregulation des MBP Proteins ist bisher nur unzureichend aufgeklärt. In der vorliegenden Arbeit konnte eine kleine regulatorische RNA (sncRNA) identifiziert werden, welche über die seed Region mit der MBP mRNA interagieren und die Translation regulieren kann. In primären Oligodendrozyten führt die Überexpression der sncRNA-715 zu reduzierten MBP Protein Mengen und die Blockierung der endogenen sncRNA-715 führt zu einer gesteigerten MBP Synthese. Interessanterweise korreliert während der Differenzierung der Oligodendrozyten in vitro und in vivo die Synthese des MBP Proteins invers mit der Expression der sncRNA-715. In Oligodendrozyten beeinflusst eine experimentell erhöhte sncRNA-715 Menge die Zellmorphologie und induziert Apoptose. Weiterhin ist sncRNA-715 in zytoplasmatischen granulären Strukturen lokalisiert und assoziiert mit MBP mRNA in hnRNP A2 Transport- Granula. Diese Ergebnisse lassen vermuten, dass sncRNA-715 ein Bestandteil der hnRNP A2 Granula sein könnte und dort spezifisch die Translation der MBP mRNA während des Lokalisationsprozesses inhibiert. In chronischen MS Läsionen sind Olig2+-Zellen zu finden. Obwohl die MBP mRNA in diesen Läsionen nachzuweisen ist, kann kein Protein synthetisiert werden. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass in diesen Läsionen die Expression der sncRNA-715 erhöht ist. SncRNA-715 könnte die Translation von MBP verhindern und folglich als Inhibitor der Remyelinisierung während des Krankheitsverlaufs fungieren. Schwann-Zellen sind die myelinisierenden Zellen im peripheren Nervensystem (PNS). Im Zuge der Myelinisierung wird die MBP mRNA in diesen Gliazellen ebenfalls in die distalen Fortsätze transportiert und dort lokal translatiert und in die Myelinmembran eingebaut (Trapp et al., 1987). Im Gegensatz zum ZNS ist im PNS nur wenig über den Transportmechanismus der mRNA bekannt (Masaki, 2012). Es ist es sehr wahrscheinlich, dass in Schwann-Zellen und Oligodendrozyten die Lokalisation und die translationale Hemmung der MBP mRNA ähnlichen Mechanismen unterliegen. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass hnRNP A2 und sncRNA-715 in Schwann-Zellen exprimiert werden und in zytoplasmatischen Granula-ähnlichen Strukturen lokalisiert sind. Während der Differenzierung dieser Gliazellen in vivo und in vitro korreliert die Expression der sncRNA-715 invers mit der Synthese des MBP Proteins. HnRNP A2 und sncRNA-715 scheinen in Schwann-Zellen assoziiert zu sein und könnten wie in Oligodendrozyten den Transport der MBP mRNA vermitteln.

Posttranskriptionale Regulation von Myelin-mRNAs

Die Myelinisierung neuronaler Axone ermöglicht eine schnelle und energieeffiziente Weiterleitung von Informationen im Nervensystem. Durch lokale Synthese von Myelinproteinen kann die Myelinschicht, zeitlich und räumlich reguliert, gebildet werden. Dieser Prozess ist abhängig von verschiedensten axonalen Eigenschaften und muss damit lokal reguliert werden. Die Myelinisierung im zentralen sowie im peripheren Nervensystem hängt unter anderem stark von kleinen regulatorischen RNA Molekülen ab. In Oligodendrozyten wird das Myelin Basische Protein (MBP) von der sncRNA715 translational reguliert, indem diese direkt innerhalb der 3’UTR der Mbp mRNA bindet und damit die Proteinsynthese verhindert. Mbp mRNA wird in hnRNP A2‐enthaltenen RNA Granula in die Zellperipherie transportiert, wo in Antwort auf axonale Signale die membranständige Tyrosin‐ Kinase Fyn aktiviert wird, welche Granula‐Komponenten wie hnRNP A2 und F phosphoryliert wodurch die lokale Translation initiiert wird. Während des Transports wird die mRNA durch die Bindung der sncRNA715 translational reprimiert. SncRNAs bilden zusammen mit Argonaut‐Proteinen den microRNA induced silencing complex (miRISC), welcher die translationale Inhibition oder den Abbau von mRNAs vermittelt. In der vorliegenden Arbeit sollte zum einen die Regulation der sncRNA715‐abhängigen translationalen Repression der Mbp mRNA in oligodendroglialen Zellen genauer untersucht werden und im zweiten Teil wurde die Rolle der sncRNA715 in den myelinbildenden Zellen des peripheren Nervensystems, den Schwann Zellen, analysiert. Es konnte in oligodendroglialen Zellen die mRNA‐Expression der vier, in Säugern bekannten Argonaut‐Proteinen nachgewiesen werden. Außerdem konnten die beiden Proteine Ago1 und Ago2 in vitro sowie in vivo detektiert werden. Ago2 interagiert mit hnRNP A2, Mbp mRNA und sncRNA715, womit es als neue Komponente des Mbp mRNA Transportgranulas identifiziert werden konnte. Des Weiteren colokalisiert Ago2 mit der Fyn‐Kinase und alle vier Argonaut‐Proteine werden Fyn‐abhängig Tyrosin‐phosphoryliert. Die Fyn‐abhängige Phosphorylierung der Granula‐Komponenten in Antwort auf axo‐glialen Kontakt führt zum Zerfall des RNA‐Granulas und zur gesteigerten MBP Proteinsynthese. Dies wird möglicherweise durch Abstoßungskräfte der negativ geladenen phosphorylierten Proteine vermittelt, wodurch diese sich voneinander und von der mRNA entfernen. Durch die Ablösung des miRISCs von der Mbp mRNA wird die Translation möglicherweise reaktiviert und die Myelinisierung kann starten. Mit der Identifizierung von Ago2 als neuer Mbp mRNA Transportgranula‐Komponente konnte ein weiterer Einblick in die Regulation der lokalen Translation von MBP gewährt werden. Das Verständnis dieses Prozesses ist entscheidend für die Entwicklung neuer Therapien von demyelinisierenden Erkrankungen, da neue Faktoren als eventuelle Ziele für pharmakologische Manipulationen identifiziert und möglichweise neue Therapiemöglichkeiten entstehen könnten. Im zweiten Teil der Arbeit wurde die translationale Regulation von Mbp mRNA in Schwann Zellen untersucht. Auch Schwann Zell‐Mbp wird als mRNA translational inaktiviert zur axo‐glialen Kontaktstelle transportiert, wo vermutlich auch lokale Translation in Antwort auf spezifische Signale stattfindet. Allerdings bleiben die genauen Mechanismen der mRNA‐Lokalisation und damit verbundenen translationalen Repression bislang ungeklärt. Es konnte hier gezeigt werden, dass auch in Schwann Zellen die sncRNA715 exprimiert wird und die Translation von Mbp reguliert. Überexpression der synthetischen sncRNA715 führt zu einer signifikanten Reduktion der MBP Proteinmengen in differenzierten primären Schwann Zellen. Damit kann vermutet werden, dass die Regulation der lokalen MBP Proteinsynthese in Schwann Zellen der in Oligodendrozyten ähnelt

Effect of electroporation-mediated diphtheria toxin A expression on PSA positive human prostate xenograft tumors in SCID mice

Current therapies to treat prostate cancer are often limited. Since it has been shown that very low concentrations of diphtheria toxin A (DT-A) result in abrogation of protein synthesis and apoptosis of cells, DT-A might serve as an efficient killer in cancer gene therapy. For this purpose we investigated in a quantitative manner using a stereological approach the apoptotic effect of DT-A in androgen receptor (AR) and prostate specific antigen (PSA) expressing cells after tumor formation in both flanks of SCID mice.

Interplay Between Finite Resources and a Local Defect in an Asymmetric Simple Exclusion Process

When particle flux is regulated by multiple factors such as particle supply and varying transport rate, it is important to identify the respective dominant regimes. We extend the well-studied totally asymmetric simple exclusion model to investigate the interplay between a controlled entrance and a local defect site. The model mimics cellular transport phenomena where there is typically a finite particle pool and nonuniform moving rates due to biochemical kinetics. Our simulations reveal regions where, despite an increasing particle supply, the current remains constant while particles redistribute in the system. Exploiting a domain wall approach with mean-field approximation, we provide a theoretical ground for our findings. The results in steady-state current and density profiles provide quantitative insights into the regulation of the transcription and translation process in bacterial protein synthesis.

Quassinoids: From traditional drugs to new cancer therapeutics

Quassinoids are a group of compounds extracted from plants of the Simaroubaceae family, which have been used for many years in folk medicine. These molecules gained notoriety after the initial discovery of the anti-leukemic activity of one member, bruceantin, in 1975. Currently over 150 quassinoids have been isolated and classified based on their chemical structures and biological properties investigated in vitro and in vivo. Many molecules display a wide range of inhibitory effects, including anti-inflammatory, anti-viral, anti-malarial and anti-proliferative effects on various tumor cell types. Although often the exact mechanism of action of the single agents remains unclear, some agents have been shown to affect protein synthesis in general, or specifically HIF-1α and MYC, membrane polarization and the apoptotic machinery. Considering that future research into chemical modifications is likely to generate more active and less toxic derivatives of natural quassinoids, this family represents a powerful source of promising small molecules targeting key prosurvival signaling pathways relevant for diverse pathologies. Here, we review available knowledge of functionality and possible applications of quassinoids and quassinoid derivatives, spanning traditional use to the potential impact on modern medicine as cancer therapeutics.

Prolyl hydroxylase inhibitors increase the production of vascular endothelial growth factor in dental pulp-derived cells

Introduction: Prolyl hydroxylase (PHD) inhibitors can induce a proangiogenic response that stimulates regeneration in soft and hard tissues. However, the effect of PHD inhibitors on the dental pulp is unclear. The purpose of this study was to evaluate the effects of PHD inhibitors on the proangiogenic capacity of human dental pulp–derived cells. Methods: To test the response of dental pulp–derived cells to PHD inhibitors, the cells were exposed to dimethyloxalylglycine, desferrioxamine, L-mimosine, and cobalt chloride. To assess the response of dental pulp cells to a capping material supplemented with PHD inhibitors, the cells were treated with supernatants from calcium hydroxide. Viability, proliferation, and protein synthesis were assessed by formazan formation, 3[H]thymidine, and 3[H]leucine incorporation assays. The effect on the proangiogenic capacity was measured by immunoassays for vascular endothelial growth factor (VEGF). Results: We found that all 4 PHD inhibitors can reduce viability, proliferation, and protein synthesis at high concentrations. At nontoxic concentrations and in the presence of supernatants from calcium hydroxide, PHD inhibitors stimulated the production of VEGF in dental pulp–derived cells. When calcium hydroxide was supplemented with the PHD inhibitors, the supernatants from these preparations did not significantly elevate VEGF levels. Conclusions: These results show that PHD inhibitors can stimulate VEGF production of dental pulp–derived cells, suggesting a corresponding increase in their proangiogenic capacity. Further studies will be required to understand the impact that this might have on pulp regeneration.

Clindamycin is neuroprotective in experimental Streptococcus pneumoniae meningitis compared with ceftriaxone

In animal models of Streptococcus pneumoniae meningitis, rifampin is neuroprotective in comparison to ceftriaxone. So far it is not clear whether this can be generalized for other protein synthesis-inhibiting antimicrobial agents. We examined the effects of the bactericidal protein synthesis-inhibiting clindamycin (n = 12) on the release of proinflammatory bacterial components, the formation of neurotoxic compounds and neuronal injury compared with the standard therapy with ceftriaxone (n = 12) in a rabbit model of pneumococcal meningitis. Analysis of the CSF and histological evaluation were combined with microdialysis from the hippocampal formation and the neocortex. Compared with ceftriaxone, clindamycin reduced the release of lipoteichoic acids from the bacteria (p = 0.004) into the CSF and the CSF leucocyte count (p = 0.011). This led to lower extracellular concentrations of hydroxyl radicals (p = 0.034) and glutamate (p = 0.016) in the hippocampal formation and a subsequent reduction of extracellular glycerol levels (p = 0.018) and neuronal apoptosis in the dentate gyrus (p = 0.008). The present data document beneficial effects of clindamycin compared with ceftriaxone on various parameters linked with the pathophysiology of pneumococcal meningitis and development of neuronal injury. This study suggests neuroprotection to be a group effect of bactericidal protein synthesis-inhibiting antimicrobial agents compared with the standard therapy with beta-lactam antibiotics in meningitis.

Different modes of translation for hid, grim and sickle mRNAs in Drosophila

Protein synthesis is inhibited during apoptosis. However, the translation of many mRNAs still proceeds driven by internal ribosome entry sites (IRESs). Here we show that the 5'UTR of hid and grim mRNAs promote translation of uncapped-mRNA reporters in cell-free embryonic extracts and that hid and grim mRNA 5'UTRs drive IRES-mediated translation. The translation of capped-reporters proceeds in the presence of cap competitor and in extracts where cap-dependent translation is impaired. We show that the endogenous hid and grim mRNAs are present in polysomes of heat-shocked embryos, indicating that cap recognition is not required for translation. In contrast, sickle mRNA is translated in a cap-dependent manner in all these assays. Our results show that IRES-dependent initiation may play a role in the translation of Drosophila proapoptotic genes and suggest a variety of regulatory pathways.

Regulation of human growth hormone receptor gene transcription by triiodothyronine (T3)

In this study the hypothesis that triiodothyronine (T3) and growth hormone (GH) may have some direct or indirect effect on the regulation of GH-receptor/GH-binding protein (GHR/GHBP) gene transcription was tested. Different concentrations of T3 (0, 0.5, 2, 10 nmol/l) and GH (0, 10, 150 ng/ml) were added to human hepatoma (HuH7) cells cultured in serum-free hormonally-defined medium for 0, 1 and 2 h. Thereafter GHR/GHBP mRNA expression was quantitatively assessed by using PCR amplification. GH at a concentration of 10 ng/ml resulted in a significant increase of GHR/GHBP gene expression whereas a supraphysiological concentration of GH (150 ng/ml) caused a significant decrease of GHR/GHBP mRNA levels. The simultaneous addition of 0.5 nmol/l T3 to the variable concentrations of GH did not modify GHR/GHBP mRNA levels whereas the addition of 2 nmol/l up-regulated GHR/GHBP gene expression already after 1 h, an increase which was even more marked when 10 nmol/l of T3 was added. Interestingly, there was a positive correlation between the increase of GHR/GHBP mRNA levels and the T3 concentration used (r: 0.8). In addition, nuclear run-on experiments and GHBP determinations were performed which confirmed the changes in GHR/GHBP mRNA levels. Cycloheximide (10 microg/ml) did not alter transcription rate following GH addition but blocked GHR/GHBP gene transcription in T3 treated cells indicating that up-regulation of GHR/GHBP gene transcription caused by T3 requires new protein synthesis and is, therefore, dependent on indirect mechanisms. In conclusion, we present data showing that T3 on its own has a stimulatory effect on GHR/GHBP gene transcription which is indirect and additive to the GH-induced changes.

Conversion of CD95 (Fas) Type II into Type I signaling by sub-lethal doses of cycloheximide

CD95 (Fas/Apo-1)-mediated apoptosis was shown to occur through two distinct pathways. One involves a direct activation of caspase-3 by large amounts of caspase-8 generated at the DISC (Type I cells). The other is related to the cleavage of Bid by low concentration of caspase-8, leading to the release of cytochrome c from mitochondria and the activation of caspase-3 by the cytochrome c/APAF-1/caspase-9 apoptosome (Type II cells). It is also known that the protein synthesis inhibitor cycloheximide (CHX) sensitizes Type I cells to CD95-mediated apoptosis, but it remains contradictory whether this effect also occurs in Type II cells. Here, we show that sub-lethal doses of CHX render both Type I and Type II cells sensitive to the apoptogenic effect of anti-CD95 antibodies but not to chemotherapeutic drugs. Moreover, Bcl-2-positive Type II cells become strongly sensitive to CD95-mediated apoptosis by the addition of CHX to the cell culture. This is not the result of a restraint of the anti-apoptotic effect of Bcl-2 at the mitochondrial level since CHX-treated Type II cells still retain their resistance to chemotherapeutic drugs. Therefore, CHX treatment is granting the CD95-mediated pathway the ability to bypass the mitochondria requirement to apoptosis, much alike to what is observed in Type I cells.

TLR expression on neutrophils at the pulmonary site of infection: TLR1/TLR2-mediated up-regulation of TLR5 expression in cystic fibrosis lung disease

Cystic fibrosis (CF) lung disease is characterized by infection with Pseudomonas aeruginosa and a sustained accumulation of neutrophils. In this study, we analyzed 1) the expression of MyD88-dependent TLRs on circulating and airway neutrophils in P. aeruginosa-infected CF patients, P. aeruginosa-infected non-CF bronchiectasis patients, and noninfected healthy control subjects and 2) studied the regulation of TLR expression and functionality on neutrophils in vitro. TLR2, TLR4, TLR5, and TLR9 expression was increased on airway neutrophils compared with circulating neutrophils in CF and bronchiectasis patients. On airway neutrophils, TLR5 was the only TLR that was significantly higher expressed in CF patients compared with bronchiectasis patients and healthy controls. Studies using confocal microscopy and flow cytometry revealed that TLR5 was stored intracellularly in neutrophils and was mobilized to the cell surface in a protein synthesis-independent manner through protein kinase C activation or after stimulation with TLR ligands and cytokines characteristic of the CF airway microenvironment. The most potent stimulator of TLR5 expression was the bacterial lipoprotein Pam(3)CSK(4). Ab-blocking experiments revealed that the effect of Pam(3)CSK(4) was mediated through cooperation of TLR1 and TLR2 signaling. TLR5 activation enhanced the phagocytic capacity and the respiratory burst activity of neutrophils, which was mediated, at least partially, via a stimulation of IL-8 production and CXCR1 signaling. This study demonstrates a novel mechanism of TLR regulation in neutrophils and suggests a critical role for TLR5 in neutrophil-P. aeruginosa interactions in CF lung disease.