Activation of the epidermal growth factor receptor (EGFR) by a novel metalloprotease pathway

Neutrophil Elastase (NE) is a pro-inflammatory protease present at higher than normal levels in the lung during inflammatory disease. NE regulates IL-8 production from airway epithelial cells and can activate both EGFR and TLR4. TACE/ADAM17 has been reported to trans-activate EGFR in response to NE. Here, using 16HBE14o-human bronchial epithelial cells we demonstrate a new mechanism by which NE regulates both of these events. A high molecular weight soluble metalloprotease activity detectable only in supernatants from NE-treated cells by gelatin and casein zymography was confirmed to be meprin alpha by Western immunoblotting. In vitro studies demonstrated the ability of NE to activate meprin alpha, which in turn could release soluble TGFalpha and induce IL-8 production from 16HBE14o- cells. These effects were abrogated by actinonin, a specific meprin inhibitor. NE-induced IL-8 expression was also inhibited by meprin alpha siRNA. Immunoprecipitation studies detected EGFR/TLR4 complexes in NE-stimulated cells overexpressing these receptors. Confocal studies confirmed colocalization of EGFR and TLR4 in 16HBE14o- cells stimulated with meprin alpha. NFkappaB was also activated via MyD88 in these cells by meprin alpha. In bronchoalveolar lavage fluid from NE knock-out mice infected intra-tracheally with Pseudomonas aeruginosa meprin alpha was significantly decreased compared with control mice, and was significantly increased and correlated with NE activity, in bronchoalveolar lavage fluid from individuals with cystic fibrosis but not healthy controls. The data describe a previously unidentified lung metalloprotease meprin alpha, and its role in NE-induced EGFR and TLR4 activation and IL-8 production.

Sphingosine kinase 1 is pivotal for Fc epsilon RI-mediated mast cell signaling and functional responses in vitro and in vivo

Mast cell degranulation is pivotal to allergic diseases; investigating novel pathways triggering mast cell degranulation would undoubtedly have important therapeutic potential. FcepsilonRI-mediated degranulation has contradictorily been shown to require SphK1 or SphK2, depending on the reports. We investigated the in vitro and in vivo specific role(s) of SphK1 and SphK2 in FcepsilonRI-mediated responses, using specific small interfering RNA-gene silencing. The small interfering RNA-knockdown of SphK1 in mast cells inhibited several signaling mechanisms and effector functions, triggered by FcepsilonRI stimulation including: Ca(2+) signals, NFkappaB activation, degranulation, cytokine/chemokine, and eicosanoid production, whereas silencing SphK2 had no effect at all. Moreover, silencing SPHK1 in vivo, in different strains of mice, strongly inhibited mast cell-mediated anaphylaxis, including inhibition of vascular permeability, tissue mast cell degranulation, changes in temperature, and serum histamine and cytokine levels, whereas silencing SPHK2 had no effect and the mice developed anaphylaxis. Our data differ from a recent report using SPHK1(-/-) and SPHK2(-/-) mice, which showed that SphK2 was required for FcepsilonRI-mediated mast cell responses. We performed experiments in mast cells derived from SPHK1(-/-) and SPHK2(-/-) mice and show that the calcium response and degranulation, triggered by FcepsilonRI-cross-linking, is not different from that triggered in wild-type cells. Moreover, IgE-mediated anaphylaxis in the knockout mice showed similar levels in temperature changes and serum histamine to that from wild-type mice, indicating that there was no protection from anaphylaxis for either knockout mice. Thus, our data strongly suggest a previously unrecognized compensatory mechanism in the knockout mice, and establishes a role for SphK1 in IgE-mediated mast cell responses.

Godzilla trifft Poelzig

Die Verwendung europäischer Architektursettings in japanischen "Trick"-Filmen (anime) ist mehr als die bloße Adaption einer – aus asiatischer Perspektive – exotischen Kulisse. Populäre Medien vertreten keine kritische Positionen; sie sind bemüht, an Vorstellungswelten und Seherfahrungen ihrer Betrachter anzuknüpfen. Auf diese Weise gelesen, sagen Kopien und bewusste (Re-)Kombinationen europäischer Motive im japanischen Film eine Menge über die Assoziationen, die asiatische Betrachter mit bestimmten Phasen europäischer Geschichte verbinden. Doch auch Eigengesetzlichkeiten des "Trick"-Films als Medium dürfen nicht vernachlässigt werden. Wenig bekannte Motive aus der expressionistischen Architektur können beispielsweise dazu eingesetzt werden, einen bloßen Verfremdungseffekt zu erzielen. In subtileren Beispielen kann der Umweg über europäische Kulissen aber auch dazu dienen, Spannungen der jüngeren Geschichte Japans in einem verfremdeten Gewand zu verarbeiten.

Medikamentenallergie: Diagnostische Möglichkeiten mit In-vitro-Methoden

Bei Medikamentenallergien kommt es zu Immunreaktionen, die gegen das Medikament gerichtet sind und klinische Symptome verursachen. Man unterscheidet zwischen Hapten- und p-i-bedingten Reaktionen, wobei letztere nur für T-Zell-Reaktionen nachgewiesen wurden. Die häufigsten Immunmechanismen, welche Medikamentenallergien zugrunde liegen, sind Vermehrung von spezifischen IgE-produzierenden B- und/oder spezifischen T-Zellen. IgG-vermittelte Reaktionen, die z.B. eine hämolytische Anämie verursachen können, sind selten. Spezifische IgE können mittels CAP-Technologie nachgewiesen werden. Das Medikament muss an eine Trägersubstanz covalent gebunden werden, was den Nachteil mit sich bringt, dass die entsprechende Bindungsstelle im Medikament für IgE nicht erkennbar ist. Der Basophilenaktivierungstest (BAT) arbeitet meist mit freiem, ungebundenem Medikament. Wie die IgE-Vernetzung stattfindet, ist allerdings unklar. Beide Teste sind nicht genügend sensitiv um den In-vivo-Test (Prick oder i.d.) zu ersetzen. Bei T-Zell-Reaktionen wird in vitro meist die Proliferation der durch das Medikament stimulierten T-Zellen erfasst. Die Blutzellen (antikoaguliertes Blut) sollte innerhalb von 24 h im Labor zur Verarbeitung ankommen, wo die Zellseparation durchgeführt wird, um die Zellen mit dem Medikament zu stimulieren. Diese Stimulation kann durch Messung von Aktivierungsmarker (mittels Flow-Zytometrie), sezernierter Zytokine (ELISA) oder 3H-Thymidin Einbau in die sich teilende Zellen (Lymphozytentransformations- Test, LTT) erfasst werden. Am meisten Erfahrung liegt für den LTT vor. Die Sensitivität wird bei eindeutigen Fällen auf 50 – 70% geschätzt, hängt aber stark vom Krankheitsbild und Medikament ab. Schwere makulopapulöse Reaktionen und DRESS (Drug Rash with Eosinophilia and Systemic Symptoms), AGEP (acute generalized exanthematous pustulosis) sind meist positiv im LTT, aber schwere bullöse Reaktionen (SJS/TEN; Stevens-Johnson Syndrom/toxische epidermale Nekrolyse) werden besser mittels Zytotoxteste und Zytokinsekretion erfasst, da eine T-Zell-Proliferation weniger prominent ist. Trotz der limitierten Sensitivität sind diese Teste gut geeignet um Kreuzreaktionen zu erfassen, bzw. für mechanistische Studien. Da Provokationsteste bei verzögerten Medikamentenallergien nicht zur Verfügung stehen (es ist unklar, wie lange und wie hoch dosiert man das Medikament bei verzögerten Reaktionen geben muss), werden diese Teste in Zukunft eher mehr eingesetzt werden. Wichtig ist, dass sie selten falsch positiv sind, und ein positives Resultat als relevant angesehen werden kann. Für die Abklärung seltener IgG-vermittelter Reaktionen kann man einen modifizierten Coombs-Test versuchen.

Mechano-Biologie von bovinen Bandscheiben belastet unter Kompression und Torsion

Einleitung: Bandscheiben wirken als Schockabsorbierer in der Wirbelsäule und auf diese wirken meistens komplexe Kräfte, zusammengesetzt aus Kompression, Torsion und Flexion. Die biomechanishe Umgebung einer Bandscheibe ist denn auch geprägt von komplexen Belastungen. Die Forschung über die in vitro Bandscheibenbiologie hat sich bisher um die axiale Kompression konzentriert, wobei die Bedeutung von Torsion und insbesondere dem Zusammenspiel von Kompression und Torsion (="Twisting") praktisch noch nie untersucht wurde an lebenden Organkultur-Explantaten. Wir präsentieren neue mechanobiologische Daten über die Überlebenswahrscheinlichkeit von Bandscheibenzellen kultiviert in einem neuartigen, kompakten Design eines bi-axialen Bioreaktors, um die Bedeutung von Kompression und Torsion zu verstehen. Material/Methode: Bovine Schwanzbandscheiben mit den Endplatten wurden isoliert wie bereits beschrieben [2] und mechanische Belastung wurde angewendet mit einem 2 DoF Bioreaktor für 14 Tage [3]. Die Bandscheiben wurden in verschiedene Belastungsgruppen eingeteilt: 1) Keine Belastung (NL), 2) zyklische Kompression (CC) [8h: axiale Kompression mit 0.6 ± 0.2 MPa, 0.2 Hz], 3) zyklische Torsion (CT) [8h: ± 2° torsion, 0.2 Hz, 0.2 MPa compression], 4) zyklische Kompression und Torsion (CCT) [8h: 0.6 ± 0.2 MPa, 0.2 Hz & ± 2° torsion, 0.2 Hz]. Das Bandscheibengewebe wurde mit LIVE/DEAD gefärbt und miteinem konfokalen Mikroskop visualisiert um die Überlebensrate zu bestimmen. Zell Apoptosis wurde quantifiziert mit einem Caspase 3/7 Kit normalisiert zum totalen Proteingehalt (Bradford). Relative Gen-Expression von wichtigen Genen für die Bandscheibe wurde bestimmt von anabolischen, katabolischen und inflammatorischen Genen mittels real-time RT-PCR. Die Morphologie der Bandscheibenzellen wurde mittels Histologie bestimmt. Ergebnisse: Die Resultate zeigten einen starken Abfall der Zellüberlebenswahrscheinlichkeit im Zentrum der Bandscheiben, dem Nulceus Pulposus (NP), i.e. 10%, in der Gruppe mit CCT. Hingegen die Überlebenswahrscheinlichkeit im Annulus fibrosus (AF) war stabilisiert bei über 60% im NP und im AF in allen anderen Gruppen (Fig 1). Apoptotische Aktivität war statistisch signifikant erhöht in der CC-Gruppe, aber nicht in der CCT-Gruppe, was die Vermutung nahe legt, dass der erhöhte Zellverlust im NP nicht mit Apoptose sondern mit Nekrose erklärt werden kann. Die Gen Expression der anabolischen Gene COL1, COL2 und Biglycan war signifikant erhöht im AF in der CCT Gruppe, ebenfalls waren Remodeling-Gene angeschaltet wie ADAMTS4 und MMP-13 in der CCT Gruppe (Fig. 2). Der Glykosaminoglykan (GAG) Gehalt war generell im AF erhöht in den Gruppen unter mechanischer Belastung, jedoch nicht statistisch signifikant. Schlussfolgerung: Zyklische Torsion kombiniert mit zyklischer Kompression waren in dieser Studie erfolgreich und nach unserem besten Wissen zum ersten Mal an Bandscheibenexplantaten in einer 14- tägigen Organkultur angewendet worden in einem dafür speziell konzipierten Bioreaktor. Die Resultezeigten überraschend einen negativen Effekt bei physiologischen Parametern, was die Belastung (0.6MPa ± 0.2MPa) und die Torsion (± 2°) angeht. Dieser negative Effekt des "Twistings" auf die Überlebenswahrscheinlichkeit der Zellen war jedoch nur regional im NP von Bedeutung, wohingegen im AF keine Effekte zu detektieren waren.

[Mastitis management in Swiss dairy farms with udder health problems]

The objective of this study was to describe the udder health management in Swiss dairy herds with udder health problems. One hundred dairy herds with a yield-corrected somatic cell count of 200'000 to 300'000 cells/ml during 2010 were selected. Data concerning farm structure, housing system, milking technique, milking procedures, dry-cow and mastitis management were collected during farm visits between September and December 2011. In addition, quarter milk samples were collected for bacteriological culturing from cows with a composite somatic cell count ≥ 150'000 cells/ml. The highest quarter level prevalence was 12.3 % for C. bovis. Eighty-two percent of the pipeline milking machines in tie-stalls and 88 % of the milking parlours fulfilled the criteria for the vacuum drop, and only 74 % of the pipeline milking machines met the criteria of the 10-l-water test. Eighty-five percent of the farms changed their milk liners too late. The correct order of teat preparation before cluster attachment was carried out by 37 % of the farmers only. With these results, Swiss dairy farmers and herd health veterinarians can be directed to common mistakes in mastitis management. The data will be used for future information campaigns to improve udder health in Swiss dairy farms.

The canine neuronal ceroid-lipofuscinosis: a review.

The present article gives a survey over the current scientific knowledge of the canine neuronal ceroid-lipofuscinosis (NCL). NCL is a heterogenous group of lysosomal storage diseases in humans and animals. In consequence of a gene mutation, there is an accumulation of ceroid-lipofuscin in neurons, cells of the retina and the skin and other cells. The stored ceroid-lipofuscin in neurons leads to an impaired cell function and subsequently to cell death. Recently, the underlying genetic defect was discovered in several dog breeds. Genetic testing permits an ante mortem diagnosis of the disease, which up to now was only possible with a positive biopsy result. Another advantage is the identification of carrier animals to eliminate the deleterious alleles.

Differential inflammatory response of dental pulp explants and fibroblasts to saliva

Abstract AIM: To investigate the inflammatory response of dental pulp fibroblasts and the respective explants to whole saliva. METHODOLOGY: Explants from human and porcine dental pulp tissue and isolated dental pulp fibroblasts were used to investigate the inflammatory response to sterile saliva. Cytokine and chemokine expression was assessed by RT-PCR. Western blot analysis and pharmacologic inhibitors were used to determine the involvement of signalling pathways. RESULTS: Dental pulp explants of human and porcine origin exposed to human saliva exhibited no major changes of IL-6 and IL-8 mRNA expression (P > 0.05). In contrast, isolated porcine and human dental pulp fibroblasts, when stimulated with human saliva, exhibited a vastly increased expression of IL-6 and IL-8 mRNA (P < 0.05). In pulp fibroblasts, saliva also increased the expression of other cytokines and chemokines via activation of NFkappaB, ERK and p38 signalling. Notably, a significantly reduced inflammatory response was elicited when pulp fibroblasts were transiently exposed to saliva. CONCLUSIONS: Saliva has a potential impact on inflammation of dental pulp fibroblasts in vitro but not when cells are embedded in the intrinsic extracellular matrix of the explant tissue.

Molecular and cellular basis of bone resorption.

Osteoclast research has an exciting history and a challenging future. More than 3 decades ago, it became evident that bone-resorbing osteoclasts are of hematopoietic origin and are ultimately linked to the "basic multicellular unit," where they team up with the other cell types, including bone-forming osteoblasts. Since 2 decades, we have learned about the signaling pathways controlling genes relevant for osteoclastogenesis and bone resorption. It took another decade until the hypothesized "osteoclast differentiation" factor was discovered and was translated into an approved pharmacologic strategy. Here, the focus is on another molecular target, cathepsin K, a cysteine protease being released by the osteoclast into the resorption compartment. Genetic deletion and pharmacological blocking of cathepsin K reduces bone resorption but with ongoing bone formation. This observation not only holds great promise to become a new pharmacologic strategy, but it also provides new insights into the coordinated work of cells in the "basic multicellular unit" and thus, bridges the history and future of osteoclast research. This article is a short primer on osteoclast biology for readers of the special issue on odanacatib, a cathepsin K inhibitor.

Parasite-mediated nuclear factor kappaB regulation in lymphoproliferation caused by Theileria parva infection.

Infection of cattle with the protozoan Theileria parva results in uncontrolled T lymphocyte proliferation resulting in lesions resembling multicentric lymphoma. Parasitized cells exhibit autocrine growth characterized by persistent translocation of the transcriptional regulatory factor nuclear factor kappaB (NFkappaB) to the nucleus and consequent enhanced expression of interleukin 2 and the interleukin 2 receptor. How T. parva induces persistent NFkappaB activation, required for T cell activation and proliferation, is unknown. We hypothesized that the parasite induces degradation of the IkappaB molecules which normally sequester NFkappaB in the cytoplasm and that continuous degradation requires viable parasites. Using T. parva-infected T cells, we showed that the parasite mediates continuous phosphorylation and proteolysis of IkappaBalpha. However, IkappaBalpha reaccumulated to high levels in parasitized cells, which indicated that T. parva did not alter the normal NFkappaB-mediated positive feedback loop which restores cytoplasmic IkappaBalpha. In contrast, T. parva mediated continuous degradation of IkappaBbeta resulting in persistently low cytoplasmic IkappaBbeta levels. Normal IkappaBbeta levels were only restored following T. parva killing, indicating that viable parasites are required for IkappaBbeta degradation. Treatment of T. parva-infected cells with pyrrolidine dithiocarbamate, a metal chelator, blocked both IkappaB degradation and consequent enhanced expression of NFkappaB dependent genes. However treatment using the antioxidant N-acetylcysteine had no effect on either IkappaB levels or NFkappaB activation, indicating that the parasite subverts the normal IkappaB regulatory pathway downstream of the requirement for reactive oxygen intermediates. Identification of the critical points regulated by T. parva may provide new approaches for disease control as well as increase our understanding of normal T cell function.

Osmotischer Druck und Ionenlehre in den medicinischen Wissenschaften. : Zugleich Lehrbuch physikalisch-chemischer Methoden /

Bd. I. Physikalisch-chemische Grundlagen und Methoden. Die Beziehungen zur Physiologie und Pathologie des Blutes.--Bd. II. Circulirendes Blut. Lymphbildung. Hydrops. Resorption. Harn und sonstige Secrete. Elektrochemische Aciditätsbestimmung. Reactions-Verlauf.--Bd. III. Isolirte Zellen. Colloide und Fermente. Muskel- und Nervenphysiologie. Ophtalmologie. Geschmack. Embryologie. Pharmakologie. Balneologie. Bacteriologie. Histologie.

Untersuchungen zur morphologie und physiologie der zelle

hft. 1. Die kerntheilung bei actinosphaerium eichhorni.-hft. 2. Welchen einfluss übt die schwerkraft auf die theilung der zellen?-hft. 3. Das problem der befruchtung und der isotropie des eies, eine theorie der vererbung.-hft. 4. Experimentel- le untersuchungen über die bedingungen der bastardbefruchtung.-hft. 5. Uber den befruchtungs- und teilungsvorgang des tierischen eies unter dem einfluss ausserer agentien.-hft. 6. Experimentelle studien am tierischen ei vor, während und nach der befruchtung. Erster teil.