The role of reactive oxygen species in the modulation of the contraction induced by angiotensin II in carotid artery from diabetic rat

The modulation played by reactive oxygen species on the angiotensin II-induced contraction in type I-diabetic rat carotid was investigated. Concentration-response curves for angiotensin II were obtained in endothelium-intact or endothelium-denuded carotid from control or streptozotocin-induced diabetic rats, pre-treated with tiron (superoxide scavenger), PEG-catalase (hydrogen peroxide scavenger), dimethylthiourea (hydroxyl scavenger), apocynin [NAD(P) H oxidase inhibitor], SC560 (cyclooxygenase-1 inhibitor), SC236 (cyclooxygenase-2 inhibitor) or Y-27632 (Rho-kinase inhibitor). Reactive oxygen species were measured by flow cytometry in dihydroethidium (DHE)-loaded endothelial cells. Cyclooxygenase and AT1-receptor expression was assessed by immunohistochemistry. Diabetes increased the angiotensin II-induced contraction but reduced the agonist potency in rat carotid. Endothelium removal, tiron or apocynin restored the angiotensin II-induced contraction in diabetic rat carotid to control levels. PEG-catalase, DMTU or SC560 reduced the angiotensin II-induced contraction in diabetic rat carotid at the same extent. SC236 restored the angiotensin II potency in diabetic rat carotid. Y-27632 reduced the angiotensin II-induced contraction in endothelium-intact or -denuded diabetic rat carotid. Diabetes increased the DHE-fluorescence of carotid endothelial cells. Apocynin reduced the DHE-fluorescence of endothelial cells from diabetic rat carotid to control levels. Diabetes increased the muscular cyclooxygenase-2 expression but reduced the muscular AT1-receptor expression in rat carotid. In summary, hydroxyl radical, hydrogen peroxide and superoxide anion-derived from endothelial NAD(P) H oxidase mediate the hyperreactivity to angiotensin II in type I-diabetic rat carotid, involving the participation of cyclooxygenase-1 and Rho-kinase. Moreover, increased muscular cyclooxygenase-2 expression in type I-diabetic rat carotid seems to be related to the local reduced AT1-receptor expression and the reduced angiotensin II potency. (C) 2011 Elsevier B. V. All rights reserved.

Caspase-1 is involved in the genesis of inflammatory hypernociception by contributing to peripheral IL-1β maturation

Abstract Background Caspase-1 is a cysteine protease responsible for the processing and secretion of IL-1β and IL-18, which are closely related to the induction of inflammation. However, limited evidence addresses the participation of caspase-1 in inflammatory pain. Here, we investigated the role of caspase-1 in inflammatory hypernociception (a decrease in the nociceptive threshold) using caspase-1 deficient mice (casp1-/-). Results Mechanical inflammatory hypernociception was evaluated using an electronic version of the von Frey test. The production of cytokines, PGE2 and neutrophil migration were evaluated by ELISA, radioimmunoassay and myeloperoxidase activity, respectively. The interleukin (IL)-1β and cyclooxygenase (COX)-2 protein expression were evaluated by western blotting. The mechanical hypernociception induced by intraplantar injection of carrageenin, tumour necrosis factor (TNF)α and CXCL1/KC was reduced in casp1-/- mice compared with WT mice. However, the hypernociception induced by IL-1β and PGE2 did not differ in WT and casp1-/- mice. Carrageenin-induced TNF-α and CXCL1/KC production and neutrophil recruitment in the paws of WT mice were not different from casp1-/- mice, while the maturation of IL-1β was reduced in casp1-/- mice. Furthermore, carrageenin induced an increase in the expression of COX-2 and PGE2 production in the paw of WT mice, but was reduced in casp1-/- mice. Conclusion These results suggest that caspase-1 plays a critical role in the cascade of events involved in the genesis of inflammatory hypernociception by promoting IL-1β maturation. Because caspase-1 is involved in the induction of COX-2 expression and PGE2 production, our data support the assertion that caspase-1 is a key target to control inflammatory pain.

Caspase-mediated cleavage of the exosome subunit PM/Scl-75 during apoptosis

Recent studies have implicated the dying cell as a potential reservoir of modified autoantigens that might initiate and drive systemic autoimmunity in susceptible hosts. A number of subunits of the exosome, a complex of 3'→5' exoribonucleases that functions in a variety of cellular processes, are recognized by the so-called anti-PM/Scl autoantibodies, found predominantly in patients suffering from an overlap syndrome of myositis and scleroderma. Here we show that one of these subunits, PM/Scl-75, is cleaved during apoptosis. PM/Scl-75 cleavage is inhibited by several different caspase inhibitors. The analysis of PM/Scl-75 cleavage by recombinant caspase proteins shows that PM/Scl-75 is efficiently cleaved by caspase-1, to a smaller extent by caspase-8, and relatively inefficiently by caspase-3 and caspase-7. Cleavage of the PM/Scl-75 protein occurs in the C-terminal part of the protein at Asp369 (IILD369↓G), and at least a fraction of the resulting N-terminal fragments of PM/Scl-75 remains associated with the exosome. Finally, the implications of PM/Scl-75 cleavage for exosome function and the generation of anti-PM/Scl-75 autoantibodies are discussed.

O efeito protetor do bicarbonato de sódio na nefropatia induzida por contraste radiológico em ratos

Contrastes radiológicos iodados – CI são causa de lesão renal aguda – LRA. Avaliar o efeito renoprotetor do bicarbonato de sódio (Bic) sobre a função renal (clearance de creatinina, Jaff é, Clcr-ml/min/100g) e o perfi l oxidativo (excreção de peróxidos, PU e de malondealdeído urinários, FOX-2 e TBARs, nmol/mgCr ) em ratos com CI. Ratos machos adultos Wistar, 250-300g, tratados 1x/dia, por 5 dias, foram divididos nos grupos: Salina (solução salina 0,9%, 3ml/kg/dia, intraperitoneal-i.p.); CI (ioxitalamato de meglumina e sódio, 3ml/kg, i.p); Bic+Salina (Bic 3ml/kg, i.p, 1 hora antes e 1 hora depois da Salina); Bic+CI (Bic 3ml/ kg, i.p, 1 hora antes e 1 hora depois do CI). CI induziu LRA e o Bic confi rmou seu efeito renoprotetor antioxidante (Clcr/TBARs/PU Salina: 0,59±0,03/0,11±0,02/1,29±0,24 vs Bic+Salina 0,58±0,03/0,13±0,02/1,32±0,64 vs CI 0,22±0,02A/0,19±0,02A/4,77±0, 24A vs Bic+CI 0,51±0,04B/0,13±0,3B/1,80± 0,04B, A/B p<0,05). O Bic confi rmou efeito protetor na LRA por CI, podendo ser considerado como possibilidade terapêutica para pacientes submetidos a CI.

O treinamento físico aeróbio inibe a sinalização apoptótica muscular esquelética mediada por VEGF-VEGR2 em ratos espontaneamente hipertensos

O treinamento físico aeróbio (TF) tem sido utilizado como um importante tratamento não farmacológico da hipertensão arterial (HA), uma vez que ele corrige a rarefação microvascular e reduz a pressão arterial. Estudos mostram que as anormalidades microvasculares estão diretamente associadas às alterações do fator de crescimento vascular endotelial (VEGF) e do VEGF receptor 2 (VEGFR2), bem como a um desequilíbrio da sinalização apoptótica na HA. Entretanto, pouco se conhece sobre os efeitos do TF sobre estes parâmetros na HA. Nós hipotetizamos que o TF recupere os fatores angiogênicos e promova um equilíbrio entre as proteínas anti e pró-apoptóticas da família Bcl-2 potencialmente, contribuindo para a revascularização e regressão da doença. Ratos espontaneamente hipertensos (SHR, n = 14) e Wistar Kyoto (WKY, n = 14) com 12 semanas de vida e divididos em quatro grupos: SHR, SHR treinado (SHR-T), WKY e WKY treinado (WKY-T) foram estudados. Como esperado, 10 semanas de TF foram efetivas em reduzir a pressão arterial em SHR-T. Além disso, o TF promoveu bradicardia de repouso nos grupos de animais treinados (WKY-T e SHR-T), sendo considerado como um importante marcador de TF aeróbio. O TF também corrigiu a rarefação capilar em SHR-T e esta resposta se deve em grande parte por uma recuperação dos níveis periféricos de VEGF e um aumento na expressão de VEGFR2. Em paralelo, foi observada uma normalização das vias apoptóticas, com aumento da expressão de proteínas antiapoptóticas (Bcl-2 e Bcl-x) e redução das pró-apoptóticas (Bad) acompanhada pela fosforilação de Bad. Estes resultados sugerem que o TF promove revascularização periférica na HA dependente de um fino balanço de reguladores positivos e negativos de angiogênese.

Maturation of humoral immune responses : Studies on the effects of antigen type, apoptosis and age

The humoral immune response is dependent on the formation of antibodies. Antibodies are produced by terminally differentiated B cells, plasma cells. Plasma cells are generated either directly from antigen challenged B cells, memory cells or from cells that have undergone the germinal center (GC) reaction. The GC is the main site for class switch, somatic hypermutation and generation of memory cells. Different factors, both internal and external, shape the outcome of the immune response. In this thesis, we have studied a few factors that influence the maturation of the humoral response. We have studied how age affects the response, and we show that responses against thymus dependent antigens (TD) are more affected than responses to thymus independent (TI) antigens, in concordance with the view that the T cell compartment is more affected by age than the B cell compartment. Furthermore, we demonstrate that priming early in life have a big influence on the immune response in the aged individual. Priming with a TI form of the carbohydrate dextran B512 (Dx) induces a reduction of IgG levels in later TD responses against Dx. We have evaluated possible mechanisms for this reduction. The reduction does not seem to be caused by clonal exhaustion or antibody mediated mechanisms. We also showed that the reduced TD response after TI priming can be induced against another molecule than Dx. With the hypothesis that TI antigens induce a plasma cell biased maturation of the responding B cells, we examined the presence of Blimp-1, a master regulator of plasma cell differentiation, in GCs induced by TD and TI antigen. Blimp-1 was found earlier in GCs induced by TI antigen and the staining intensity in these GCs was stronger than in TD antigen induced GCs, indicating that plasma cells might be continuously recruited from these GCs. B cells undergoing the GC reaction are thought to be under a strict selection pressure that removes cells with low affinity for the antigen and also cells that have acquired self-reactivity. We investigated the effect of apoptotic deficiencies on the accumulation of somatic mutations in GC B cells. In mice lacking the death receptor Fas, lpr mice, the frequency of mutations was increased but the pattern of the mutations did not differ from wild type mice. In contrast, mice over-expressing the anti-apoptotic protein Bcl-2, had a lowered frequency of mutations and the mutations introduced had other characteristics.

Nuevos compuestos antileucémicos

[ES] Los flavonoides son compuestos polifenólicos que están omnipresentes en las plantas y muestran un amplio espectro de actividades biológicas. Aquí hemos estudiado el efecto del derivado tetraacetilado (QD) del producto natural 3 metil éter quercetina, sobre la viabilidad celular en las líneas celulares de leucemia humana Hl-60 y u937. Los resultados muestran que QD es citotóxico e induce parada en la fase G2-M del ciclo celular en ambas líneas celulares y es un potente inductor de la apoptosis. La apoptosis inducida por QD (i) es mediada por la activación de las caspasas, (ii) está asociada con la liberación del citocromo c y (iii) es activada en células u937 que sobreexpresan bcl-2. El tratamiento de células Hl-60 y u937 con QD provoca la activación de la vía de las quinasas activadas por mitógenos (MaPKs), incluyendo JNK, p38 MaPK y ErK 1/2. La inhibición de JNK mediante el sP600125 y de p38 MaPK mediante sB203580 no tiene influencia en la apoptosis mediada por QD. Por el contrario, la inhibición de ErK 1/2 con inhibidores farmacológicos u0126 o PD98059 potenció el porcentaje de apoptosis inducida por QD y sugiere que la inhibición de esta vía es una estrategia valiosa para aumentar la sensibilidad de células de leucemia humana Hl-60 hacia la QD.

Isotiocianati come potenziali farmaci antileucemici: identificazione in vitro ed ex vivo del profilo molecolare e cellulare

Il presente studio ha come obbiettivo lo sviluppo di composti di origine naturale come potenziali farmaci antitumorali, attraverso la definizione dei loro specifici target cellulari e molecolari su diversi modelli cellulari ad alta predittività. Gli isotiocianati, contenuti nei vegetali appartenenti alla famiglia delle Crucifereae, sono dotati di una comprovata capacità di inibire la formazione di tumori in modelli animali preventivamente trattati con cancerogeni. Questa attività è riconducibile principalmente alla modulazione degli enzimi coinvolti nell’attivazione/detossificazione di xenobiotici e ad effetti citostatici e citossici, osservati su numerose linee cellulari. Un isotiocianato particolarmente promettente è il sulforafane (SFN). La ricerca condotta durante il periodo di dottorato si è, quindi, focalizzata sull’isotiocianato SFN e in particolare sulla sua capacità di modulare specifici eventi cellulari e molecolari coinvolti nel processo di leucemogenesi. Inizialmente è stato indagato il potenziale citostatico e citotossico del SFN su una linea cellulare T linfoblastoide (cellule Jurkat), con particolare attenzione agli effetti sulla proliferazione cellulare, all’induzione di apoptosi/necrosi e all’analisi di alcuni dei meccanismi molecolari coinvolti negli effetti citostatici e citotossici dell’isotiocianato ( livelli proteici di p53, bax e bcl-2). Successivamente, poiché requisiti fondamentali di un antitumorale sono selettività d’azione e scarsa tossicità, è stato indagato il potenziale citostatico e citotossico dell’isotiocianato SFN sulla controparte non trasformata delle cellule leucemiche T linfoblastoidi, analizzando gli stessi eventi studiati su cellule tumorali e alcuni dei meccanismi molecolari coinvolti (livelli proteici di ciclina D2, ciclina D3, chinasi ciclina dipendente (CDK) 4 e CDK6 ). Il SFN si è dimostrato in grado di indurre apoptosi sulle cellule Jurkat e di inibirne la proliferazione, mediante un blocco in fase G2/M del ciclo cellulare e un incremento dei livelli di p53 e bax. Il SFN è in grado di indurre effetti citostatici e citotossici anche su linfociti T non trasformati. Tuttavia, le dosi necessarie per esibire tali effetti sono ben più elevate di quelle attive su cellule leucemiche. Una tappa importante nello sviluppo di un farmaco antitumorale è, la definizione, dove possibile, dei suoi effetti in un modello ex vivo, altamente predittivo di quella che sarà la risposta farmacologica in vivo. Sono stati quindi valutati gli effetti del SFN su colture primarie di blasti provenienti da pazienti affetti da diversi tipi di leucemia , sia mieloide che linfoblastica. Il SFN non sembra possedere alcuna attività su campioni da pazienti affetti da LLC, mentre un importante attività proapoptotica si registra nei campioni da pazienti affetti da LMA, dove l’effetto del SFN è sorprendentemente marcato anche su campioni da pazienti multiresistenti. L’attività dell’isotiocianato sui campioni da pazienti affetti da LLA è decisamente più marcata sul campione da paziente affetto da LLA a cellule B, mentre sul campione di Leucemia Acuta Bifenotipica l’effetto proapoptotico del SFN si registra dopo tempi di trattamento brevi piuttosto che dopo tempi di trattamento più lunghi. In conclusione, i risultati ottenuti evidenziano che il SFN possiede un’interessante attività antileucemica in vitro e, dato di particolare rilevanza, anche ex vivo.

Neuroprotective activity of guanosine in an in vitro model of Alzheimer's disease

The β-Amyloid (βA) peptide is the major component of senile plaques that are one of the hallmarks of Alzheimer’s Disease (AD). It is well recognized that Aβ exists in multiple assembly states, such as soluble oligomers or insoluble fibrils, which affect neuronal viability and may contribute to disease progression. In particular, common βA-neurotoxic mechanisms are Ca2+ dyshomeostasis, reactive oxygen species (ROS) formation, altered signaling, mitochondrial dysfunction and neuronal death such as necrosis and apoptosis. Recent study shows that the ubiquitin-proteasome pathway play a crucial role in the degradation of short-lived and regulatory proteins that are important in a variety of basic and pathological cellular processes including apoptosis. Guanosine (Guo) is a purine nucleoside present extracellularly in brain that shows a spectrum of biological activities, both under physiological and pathological conditions. Recently it has become recognized that both neurons and glia also release guanine-based purines. However, the role of Guo in AD is still not well established. In this study, we investigated the machanism basis of neuroprotective effects of GUO against Aβ peptide-induced toxicity in neuronal (SH-SY5Y), in terms of mitochondrial dysfunction and translocation of phosphatidylserine (PS), a marker of apoptosis, using MTT and Annexin-V assay, respectively. In particular, treatment of SH-SY5Y cells with GUO (12,5-75 μM) in presence of monomeric βA25-35 (neurotoxic core of Aβ), oligomeric and fibrillar βA1-42 peptides showed a strong dose-dependent inhibitory effects on βA-induced toxic events. The maximum inhibition of mitochondrial function loss and PS translocation was observed with 75 μM of Guo. Subsequently, to investigate whether neuroprotection of Guo can be ascribed to its ability to modulate proteasome activity levels, we used lactacystin, a specific inhibitor of proteasome. We found that the antiapoptotic effects of Guo were completely abolished by lactacystin. To rule out the possibility that this effects resulted from an increase in proteasome activity by Guo, the chymotrypsin-like activity was assessed employing the fluorogenic substrate Z-LLL-AMC. The treatment of SH-SY5Y with Guo (75 μM for 0-6 h) induced a strong increase, in a time-dependent manner, of proteasome activity. In parallel, no increase of ubiquitinated protein levels was observed at similar experimental conditions adopted. We then evaluated an involvement of anti and pro-apoptotic proteins such as Bcl-2, Bad and Bax by western blot analysis. Interestingly, Bax levels decreased after 2 h treatment of SH-SY5Y with Guo. Taken together, these results demonstrate that Guo neuroprotective effects against βA-induced apoptosis are mediated, at least partly, via proteasome activation. In particular, these findings suggest a novel neuroprotective pathway mediated by Guo, which involves a rapid degradation of pro-apoptotic proteins by the proteasome. In conclusion, the present data, raise the possibility that Guo could be used as an agent for the treatment of AD.

DNA-Doppelstrangbrüche als zentrales Ereignis alkylierungsinduzierter Zytotoxizität

DNA-Doppelstrangbrüche als zentrales Ereignis alkylierungsinduzierter Zytotoxizität Die vorliegende Arbeit befaßt sich mit der Entstehung von DNA-Doppelstrangbrüchen durch gentoxische Agenzien sowie den zytotoxischen Auswirkungen, die DNA-Doppelstrangbrüche für die Säuger-Zelle haben. Im ersten Teil der Arbeit wurden die molekularen Mechanismen untersucht, die am O6-Methylguanin (O6-MeG)-DNA-Schaden, hervorgerufen durch alkylierende Agenzien, ablaufen. Dabei konnte gezeigt werden, das O6-Methylguanin DNA-Methyltransferase (MGMT) O6-MeG/C und O6-MeG/T in vitro mit gleicher Effizienz repariert und daß die Reparatur von O6-MeG nach dem ersten Zellzyklus protektive Auswirkung auf das zelluläre Überleben hat. Im zweiten Teil der vorliegenden Arbeit stand die Induktion von DNA-Doppelstrangbrüchen durch gentoxische Agenzien in Mausfibroblasten und CHO-Zellen im Mittelpunkt. Mit Hilfe der Einzelzellgelelektrophorese (SCGE, Comet Assay) wurde gezeigt, daß alkylierende Substanzen und die durch Elektroporation in Zellen hineingebrachten Restriktionsenzyme PvuII und EcoRI DNA-Doppelstrangbrüche zu induzieren vermögen. Die Induktion und Reparatur von DNA-Doppelstrangbrüchen nach Elektroporation von PvuII war vom p53-Status der Zellen abhängig, da p53-defiziente Zellen im Gegensatz zu p53-profizienten Zellen höhere DNA-Doppelstrangbruchraten über einen längeren Zeitraum aufwiesen. Im dritten Teil wurden die physiologischen Auswirkungen einer Behandlung von Zellen mit Induktoren von DNA-Doppelstrangbrüchen untersucht. Es wurde gezeigt, daß Alkylanzien in Abhängigkeit vom Vorhandensein von MGMT Apoptose induzieren. Mit PvuII elektroporierte p53-knockout Mausfibroblasten zeigten infolgedessen und im Gegensatz zu p53-wildtyp Zellen hohe Apoptoseraten. Die Induktion der Apoptose nach Behandlung mit PvuII wie auch nach g-Bestrahlung ging einher mit einem Abfall der Proteinmenge des antiapoptotischen Bcl-2. Zusammengenommen weisen die Versuchsergebnisse dieser Arbeit darauf hin, daß nach Behandlung von Zellen mit O6-MeG-generierenden Agenzien wie auch nach g-Bestrahlung DNA-Doppelstrangbrüche das ultimative Signal darstellen können.

Mechanismus der Apoptose, Gentoxizität und DNA-Reparatur in Herpesvirus-Thymidinkinase-exprimierenden Säugerzellen nach Behandlung mit Antiherpes-Virustatika vom Typ der Nukleosidanaloga

Um Cytotoxizität und Gentoxizität nukleosidischer Antiherpes-Virustatika zu untersuchen, wurden stabile CHO-Klone etabliert, die Thymidinkinase (TK) des Herpes simplex-Virus Typ 1 (HSV-TK) oder des Varicella zoster-Virus (VZV-TK) exprimieren. In HSV-TK-exprimierenden Zellen wurde das Purinanalogon Ganciclovir (GCV) effizient in die genomische DNA eingebaut, worauf in den nächsten Replikationsrunden DNA-Strangbrüche und Aberrationen entstehen und Apoptose ausgelöst wird. GCV-induzierte Apoptose wird hauptsächlich über den mitochondrialen Weg vermittelt, wobei das anti-apoptotische Protein Bcl-2 im Mittelpunkt steht. Nach GCV-Behandlung konnte eine Caspase-9-vermittelte post-translationale Spaltung von Bcl-2 nachgewiesen werden. Das 23 kDa-großes Bcl-2-Fragment wirkt im Gegensatz zum intakten Bcl-2-Protein pro-apoptotisch und verstärkt die Cytochrom C-Freisetzung und damit die Aktivierung der Caspase-9, die Bcl-2 spaltet, was zu einem positiven 'Amplifikationsloop' des mitochondrialen apoptotischen Weges führt. In weiteren Experimenten wurde gezeigt, daß in die DNA inkorporiertes GCV durch Basenexzisionsreparatur repariert wird, wobei die DNA-Polymerase ß eine entscheidende Rolle spielt. Diese Reparatur führte zu einer signifikanten Reduktion der Apoptose und Klastogenität und damit zur Resistenzsteigerung gegenüber GCV. In VZV-TK-exprimierenden Zellen wurde gezeigt, daß Brivudin (BVDU), gleichermaßen Apoptose und Nekrose induzierte. Für die BVDU-induzierte Cytotoxizität konnte die Hemmung der Thymidylatsynthetase als Ursache identifiziert werden. Im Gegensatz zur GCV-induzierten Apoptose war für die BVDU-induzierte Apoptose der Rezeptor (Fas/CD95/APO-1)-vermittelte Weg von vorrangiger Bedeutung.

Mechanismen der Caveolin-Genregulation in neuralen Zellsystemen

Caveolae sind vesikuläre Invaginationen der eukaryontischen Zellmembran, die bei einer Vielzahl zellbiologischer Prozesse eine bedeutende Rolle spielen. Die strukturellen und funktionellen Hauptbestandteile der Caveolae sind die Caveolin-Proteine, welche von drei homologen Genen (Caveolin-1,-2,-3) kodiert werden. Die Caveoline stellen die Struktur-Organisatoren der Caveolae dar, und regulieren direkt die Aktivität von zahlreichen Caveolae-assoziierten Rezeptorproteinen und Signalmolekülen. Oftmals werden die pleiotropen Effekte der Caveoline über eine Veränderung der Caveolin-Genexpressionsstärke moduliert. In der vorliegenden Arbeit wurden drei unterschiedliche biologische Steuerfaktoren identifiziert, unter deren Kontrolle die Caveolin-Genexpression in neuralen Zellsystemen steht. Bei diesen Faktoren handelt es sich um das Steroidhormon Oestrogen und seine Rezeptoren, den Wachstumsfaktor TGFa und den sekundären Botenstoff zyklisches AMP (cAMP). Oestrogen wirkt über die Aktivierung von Oestrogen-Rezeptoren (ERs) im zentralen Nervensystem in der Regel als neurotropher Faktor. In der vorliegenden Arbeit konnte erstmalig gezeigt werden, daß in humanen Neuroblastom-Zellen (SK-N-MC) die stabile, rekombinante Expression des ERa-Subtyps zu einer drastischen Reduktion der Caveolin-1/-2-Transkription führt, und daß in der Folge die zelluläre Caveolin-Biosynthese eingestellt wird. Eine Analyse des Caveolin-1-Gens ergab, daß einhergehend mit der Inaktivierung der Caveolin-1-Transkription eine Vielzahl der im Promoter enthaltenen CpG-Dinukleotide methyliert vorliegen. Durch pharmakologische Inhibition der nukleären DNA-Methyltransferasen sowie der Histon-Deacetylasen konnte die Caveolin-1-Transkription teilweise wiederhergestellt werden. Diese Befunde lassen auf die Existenz eines DNA-Methylierungs-abhängigen Stilllegungsmechanismus der Caveolin-Genexpression durch ERa schließen. Dagegen führte die Überexpression des ERb-Subtyps in SK-N-MC-Zellen zu keiner Veränderung der Caveolin-1/-2-Expression. Interessanterweise wurde die supprimierende Wirkung des ERa durch die gleichzeitige Überexpression des ERb vollständig aufgehoben. Der mitogene Wachstumsfaktor TGFa wurde als zweites extrazelluläres Signalmolekül identifiziert, welches eine Reduktion der Caveolin-1/-2-Genexpression bewirkt. In primären kortikalen Astrozyten konnte gezeigt werden, daß TGFa seine supprimierende Wirkung auf die Caveolin-1-Expression partiell über die Aktivierung des PI3-Kinase-abhängigen Signalweges vermittelt. Zudem wurde die supprimierende Wirkung von TGFa durch einen Inhibitior der Histon-Deacetylasen relativiert. Daher scheinen sowohl für den ERa als auch für TGFa epigenetische Prozesse bei der Suppression der Caveolin-1-Genexpression eine entscheidende Rolle zu spielen. Intrazellulär wirkte neben der PI3-Kinase auch der Botenstoff cAMP in kortikalen Astrozyten als Suppressor der Caveolin-Genexpression. Es wäre denkbar, daß die Caveolin-Suppression funktioneller Bestandteil des seit langem etablierten Effekts der cAMP-induzierten Astrozyten-Differenzierung ist. Desweiteren wiesen der cAMP- und TGFa-abhängige Signalweg ein überlappendes, Gehirnregion-spezifisches Regulationsprofil der Caveolin-Expression in Astrozyten auf: während in Kortex und Striatum eine Regulation durch cAMP und TGFa erfolgte, blieb diese in Klein- und Zwischenhirn aus. Somit bewirken drei zentrale regulatorische Faktoren der Proliferation und Differenzierung neuraler Zellen eine Reduktion in der Konzentration der pleiotrop funktionellen Caveoline. Zukünftige Studien müssen zeigen, inwieweit die reduzierte Caveolin-Expression für die morphologischen und biochemischen Primärwirkungen dieser Faktoren während der Entwicklung und im Zuge der Tumorgenese mitverantwortlich ist. Außerdem könnten über die Beobachtungen der zellbiologischen Auswirkungen reduzierter Caveolin-Spiegel neue Erkenntnisse über die Funktion dieser Proteine gewonnen werden.

Untersuchungen zum Mechanismus der Zytotoxizität von alkylierenden Agenzien in malignen Melanomzellen

Maligne Melanome sind gegenüber Chemotherapeutika relativ resistent. Das methylierende Alkylanz Temozolomid sowie das chlorethylierende und DNA-Interstrand Crosslink (ICL) bildende Alkylanz Fotemustin kommen bei der Behandlung des malignen Melanoms als Mittel erster Wahl zum Einsatz. In der vorliegenden Arbeit konnte das erste Mal nachgewiesen werden, dass die zytotoxische Wirkung von Temozolomid und Fotemustin in Melanomzellen durch Apoptose vermittelt wird. Unter Verwendung klinisch relevanter Dosen der beiden Alkylantien konnte die Induktion von Apoptose durch vier unabhängige Methoden (Bestimmung der SubG1-Fraktion und der Apoptose- / Nekrose-Frequenz, Aktivierung der Effektorcaspasen-3 und -7 sowie Spaltung von PARP-1) nachgewiesen werden. Die Alkylierungen an der O6-Position des Guanins, welche durch beide Agenzien induziert werden, sind auch in Melanomzellen die wichtigsten Zytotoxizität-bewirkenden Läsionen in der DNA, und die O6-Methylguanin-DNA-Methyltransferase (MGMT) ist folglich ein herausragender Resistenzmarker. Eine der verwendeten Zelllinien (D05) exprimierte p53-Wildtypprotein. Diese Zelllinie war resistenter als alle anderen Zelllinien gegenüber Temozolomid und Fotemustin. Dies weist darauf hin, dass p53 nicht die Apoptoseinduktion in Melanomzellen verstärkt. Die Prozessierung des O6MeG erfolgt über die Mismatch-Reparatur (MMR) unter Generierung von DNA-Doppelstrangbrüchen (DSBs). Die Untersuchung der durch Temozolomid induzierten DSBs, nachgewiesen durch gammaH2AX-Induktion, korrelierte direkt mit der apoptotischen Antwort von Melanomzelllinien und DSBs können somit als eine entscheidende apoptoseauslösende Größe angesehen werden. Eine Resistenz gegenüber dem methylierenden Temozolomid in der Zelllinie MZ7 konnte auf einen Defekt in der MMR-Schadenserkennung auf der Ebene des MutSalpha-Komplexes zurückgeführt werden. Dieser Defekt hatte keinen Einfluss auf die Fotemustin-vermittelte Apoptoseinduktion. Neben MGMT konnte somit die MMR als Resistenzfaktor gegenüber methylierenden Agenzien in Melanomen identifiziert werden. Die Fotemustin-induzierte Apoptose wurde in Melanomzelllinien im Detail untersucht. Es konnte erstmals gezeigt werden, dass Fotemustin-bedingte ICLs in Zellen einen G2/M-Arrest im Behandlungszyklus induzieren. Wie anhand G1-arretierter Zellen nachgewiesen werden konnte, war das Durchlaufen der DNA-Replikation vor Erreichen des Arrests für die Induktion der Apoptose notwendig. Die Prozessierung von ICLs ist im Vergleich zu Methylierungen der DNA deutlich komplexer. Dies könnte erklären, warum in Melanomzellen die durch gammaH2AX-Induktion repräsentierten DSBs nicht mit der Sensitivität der einzelnen Zelllinien korreliert. Die Untersuchung unterschiedlich sensitiver Zelllinien zeigte ein vergleichbares Schadensniveau an ICLs und eine ebenso vergleichbare initiale Prozessierung derselben unter Generierung von DSBs. Die Prozessierung dieser sekundären Läsionen, welche anhand der Abnahme von gammaH2AX-Foci untersucht wurde, war hingegen in der sensitiveren Melanomzelllinie deutlich weniger effektiv. Es konnte weiterhin nachgewiesen werden, dass eine uneffektive Prozessierung der sekundären Läsionen einhergeht mit einer verstärkten und länger anhaltenden Aktivierung der in der DSB-Detektion beteiligten Kinase ATM und der Checkpoint Kinase 1. Es wäre daher denkbar, dass eine verstärkte Aktivität dieser Kinasen proapoptotische Signale vermittelt. Unterschiede in der Prozessierung der sekundären Läsionen könnten somit ein wichtiger Marker der ICL-induzierten Apoptose darstellen. Des weitern konnte nachgewiesen werden, dass nach Fotemustingabe die mitochondrial-vermittelte Apoptose einen effektiven Exekutionsweg in Melanomen darstellt. Während Cytochrom C-Freigabe, Bcl-2-Abnahme an den Mitochondrien, Bax-Rekrutierung und Caspase-9 Aktivität nachgewiesen werden konnten, wurden keine Hinweise auf eine Fas-Rezeptor-vermittelte Apoptose gefunden. Die Unfähigkeit, Rezeptor-vermittelte Apoptose zu unterlaufen, könnte die Bedeutungslosigkeit des p53-Gens in Melanomen begründen, da gerade dieser Weg in der Alkylantien-induzierten Apoptose in anderen Zellsystemen eine große Relevanz besitzt. Bei der Suche nach einem alternativen proapoptotischen Signalweg konnten Hinweise für die Beteiligung des Rb/E2F-1-Wegs, welcher über p73 agiert, in einer p53-mutierten Melanomzelllinie gefunden werden. Einen Einfluss der Proteine Survivin und XIAP als Resistenzfaktoren auf die Fotemustin-induzierte Apoptose wurde hingegen nicht nachgewiesen.

Functional characterization of modified vaccinia virus Ankara-encoded anti-apoptotic proteins

Candidate vaccines based on the highly attenuated orthopoxvirus strain MVA are tested against various infectious and cancer diseases and, more profound, vaccines based on wildtype and recombinant viruses have been found safe and immunogenic in clinical trials. Compared to conventional vaccine strains, MVA lacks many functional genes for potentially important regulators of virus-host interactions. However, some gene functions responsible for counteraction of cellular antiviral pathways are still conserved in the genome of MVA and the inhibition of apoptosis seems to be one important mechanism, the virus is still able to interact with.rnrnVaccinia viruses encode several proteins which prevent the induction of virus-induced apoptosis. The vaccinia virus anti-apoptotic protein F1 was shown to counteract the activation of the mitochondrial pathway of apoptosis in a highly effective manner. Another vaccinia virus protein, N1, like F1 shows structural and functional similarity to members of the cellular anti-apoptotic bcl-2 family and was also shown to inhibit apoptosis. The vaccinia virus early protein E3 inhibits programmed cell death by binding to and sequestration of dsRNA molecules, normally inducing cellular antiviral pathways also driving the induction of apoptosis. All three anti-apoptotic genes were functionally analyzed during this work.rn

Caratterizzazione e ruolo di PKCε e PKCδ in modelli di differenziamento megacariocitario normale e patologico

La PKCε e la PKCδ, chinasi ubiquitariamente distribuite e ad azione pleiotropica, sono implicate del differenziamento, sopravvivenza e proliferazione cellulare. Esse sono coinvolte nel processo differenziativo delle cellule staminali ematopoietiche e in fenomeni patologici associati al compartimento sanguigno. In questa tesi sono presentati i risultati riguardanti lo studio in vitro del ruolo di PKCε e PKCδ nel contesto del differenziamento megacariocitario, in particolare si caratterizza l’espressione e la funzione di queste chinasi nel modello umano e nel modello murino di Megacariocitopoiesi, normale e patologica. Confrontando le cinetiche dei due modelli presi in analisi nello studio è stato possibile osservare come in entrambi PKCε e PKCδ dimostrino avere una chiara e specifica modulazione nel progredire del processo differenziativo. Questi dati, se confrontati, permettono di affermare che PKCε e PKCδ presentano un pattern di espressione opposto e, nel modello umano rispetto a quello murino, reciproco: nell’uomo i livelli di PKCε devono essere down-modulati, mentre nel topo, al contrario, i livelli della chinasi risultano up-modulati durante lo stesso processo. Analogamente, le CD34+ in differenziazione presentano una costante e maggiore espressione di PKCδ durante la maturazione MK, mentre nel modello murino tale proteina risulta down-modulata nella fase più tardiva di formazione della piastrina. Le chinasi mostrano in oltre di agire, nei due modelli, attraverso pathways distinti e cioè RhoA nel topo e Bcl-xL nell’uomo. È stato inoltre verificato che l’aberrante differenziamento MK osservato nella mielofibrosi primaria (PMF), è associato a difetti di espressione di PKCε e di Bcl-xL e che una forzata down-modulazione di PKCε porta ad un ripristino di un normale livello di espressione di Bcl-xL così come della popolazione di megacariociti formanti propiastrine. I dati ottenuti indicano quindi che PKCε e PKCδ svolgono un ruolo importante nel corretto differenziamento MK e che PKCε potrebbe essere un potenziale nuovo target terapeutico nelle PMF.