Life without Phd? – Phd Oxygen Sensor Proteins in Hypoxic Carcinoma Cell Survival

The microenvironment within the tumor plays a central role in cellular signaling. Rapidly proliferating cancer cells need building blocks for structures as well as nutrients and oxygen for energy production. In normal tissue, the vasculature effectively transports oxygen, nutrient and waste products, and maintains physiological pH. Within a tumor however, the vasculature is rarely sufficient for the needs of tumor cells. This causes the tumor to suffer from lack of oxygen (hypoxia) and nutrients as well as acidification, as the glycolytic end product lactate is accumulated. Cancer cells harbor mutations enabling survival in the rough microenvironment. One of the best characterized mutations is the inactivation of the von Hippel-Lindau protein (pVHL) in clear cell renal cell carcinoma (ccRCC). Inactivation causes constitutive activation of hypoxia-inducible factor HIF which is an important survival factor regulating glycolysis, neovascularization and apoptosis. HIFs are normally regulated by HIF prolyl hydroxylases (PHDs), which in the presence of oxygen target HIF α-subunit to ubiquitination by pVHL and degradation by proteasomes. In my thesis work, I studied the role of PHDs in the survival of carcinoma cells in hypoxia. My work revealed an essential role of PHD1 and PHD3 in cell cycle regulation through two cyclin-dependent kinase inhibitors (CKIs) p21 and p27. Depletion of PHD1 or PHD3 caused a cell cycle arrest and subjected the carcinoma cells to stress and impaired the survival.

Rôles des kinases IKK et IKK-related dans les maladies inflammatoires chroniques : implications dans l’athérosclérose et la réponse hypoxique

L’inflammation est un procédé complexe qui vise l’élimination de l’agent causal de dommages tissulaires en vue de faciliter la réparation du tissu affecté. La persistance de l’agent causal ou l’incapacité à résoudre l’inflammation mène à un dérèglement homéostatique chronique qui peut avoir une incidence sur la morbidité et la mortalité. L’athérosclérose est une condition inflammatoire chronique des vaisseaux sanguins dont l’origine est multifactorielle. L’hypertension et l’état infectieux représentent respectivement des facteurs de risque classiques et émergents du développement de cette maladie. Les fondements initiaux de l’inflammation font intervenir l’immunité innée, la première ligne de défense dont disposent les cellules pour répondre à un signal de danger. Le but de cette thèse est d’examiner le rôle pro-inflammatoire d’une famille de kinases essentielles à l’immunité innée, soit celle des kinases de IkappaB (IKK) et des kinases IKK-related. Les kinases IKKalpha et IKKbeta forment le complexe IKK avec la molécule adaptatrice NEMO/IKKgamma. Ce complexe est chargé d’effectuer la phosphorylation de l’inhibiteur de NF-kappaB, IkappaBalpha, ce qui mène à sa dégradation et à la libération du facteur de transcription NF-kappaB. Nous montrons que le peptide vasoactif angiotensine II (AngII) induit l’activité phosphotransférase d’IKKbeta dans les VSMC par immunoprécipitation de NEMO puis essai kinase in vitro. Grâce à une approche ARN interférence (ARNi) dirigée contre IKK, nous montrons que cette kinase est responsable de la phosphorylation de p65/RelA. Nous montrons que le mécanisme d’induction de NF-kappaB par l’AngII est atypique, puisqu’il ne module pas IkappaBalpha, et montrons à l’aide d’inhibiteurs pharmacologiques que l’activation de p65 est indépendante des voies MEK-ERK-RSK, PI3K et de la transactivation du récepteur de l’EGF. Les kinases IKK-related Tank-binding kinase 1 (TBK1) et IKK-i sont quant à elles principalement activées suite à une infection bactérienne ou virale. Ces kinases phosphorylent directement le facteur de transcription interferon regulatory factor (IRF)-3. Nous montrons que le cytomégalovirus humain, un pathogène associé à l’athérosclérose, a la capacité d’induire l’activation de TBK1 dans les VSMC. L’usage d’ARNi dirigé contre TBK1 et IKKi montre que les 2 kinases sont impliquées dans l’activation d’IRF-3. De plus, nous montrons à l’aide d’une lignée de VSMC exprimant une version dominante négative d’IRF-3 que ce dernier est essentiel à la synthèse des chimiokines RANTES et IP-10, tel qu’analysé par RT-PCR. Par ailleurs, il a récemment été montré que les kinases IKK-related étaient étroitement liées à la transformation oncogénique, et que TBK1 était pro-angiogénique. Or, l’angiogenèse est le plus souvent modulée par la réponse hypoxique qui est d’ailleurs commune à la majorité des processus inflammatoires. Le facteur de transcription hypoxia inducible factor (HIF)-1 module l’angiogenèse, l’inflammation et la survie cellulaire. Nous montrons à l’aide de cellules Tbk1 et Ikbke -/- et d’une approche lentivirale que TBK1 est spécifiquement impliquée dans l’induction traductionnelle de HIF-1alpha en condition de stress hypoxique. L’expression de TBK1 est induite sous ces conditions, et cette kinase module la phosphorylation de ERK, RSK, Akt et TSC1. Les résultats originaux présentés dans cette thèse montrent donc que les kinases IKK et IKK-related exercent leurs actions pro-inflammatoires par des mécanismes distincts.

Contribution de l’hypoxie et du facteur hif1a à la guérison cutanée chez le cheval

Le cheval est souvent victime de plaies traumatiques, dont la guérison est fréquemment problématique, et ce, principalement quand la plaie survient sur le membre. Il est courant de voir chez le cheval le développement d’un tissu de granulation exubérant ou « bouton de chair », qui mène à une cicatrisation excessive due à la surproduction de tissu fibreux. Ce tissu cicatriciel, non épithélialisé, est caractérisé par une occlusion au niveau de la microcirculation due à l’hypertrophie des cellules endothéliales, qui laisse supposer la présence d’hypoxie tissulaire. Une hypoxie relative a effectivement été mesurée par spectroscopie dans le proche infrarouge au niveau des plaies appendiculaires prédisposées au développement de tissu de granulation exubérant, par rapport aux plaies corporelles. De plus, une étude thermographique a révélé un patron spatial similaire de la perfusion. Au niveau moléculaire, la littérature rapporte que le facteur de transcription «hypoxia inducible factor» (HIF) est à l’origine de plusieurs changements dans les niveaux d’expression de divers gènes régulés par l’hypoxie. L’objectif du présent projet de recherche était de définir la contribution de l’hypoxie à la guérison cutanée chez le cheval. Le premier volet (in vivo) du projet visait à mesurer l’expression protéique temporelle du HIF1A dans des échantillons tissulaires en provenance de plaies cutanées guérissant normalement et d’autres développant une cicatrisation excessive, selon divers sites anatomiques (tronc, membre). Les résultats obtenus suggèrent que la mesure de HIF1A, dans les échantillons pluricellulaires de cette étude, reflète l’épithélialisation de la plaie plutôt que les niveaux d’oxygène tissulaire. En effet, le HIF1A semble réguler l’homéostasie et la prolifération des kératinocytes. Le second volet (in vitro), consistait en la mise en culture de fibroblastes dermiques équins provenant du tronc ou du membre, en condition de normoxie ou d’hypoxie (à 1% d’O2 ou à l’aide d’un mimétique, le CoCl2) afin d’en étudier le comportement (capacités de prolifération et de synthèse protéique). Les résultats obtenus soutiennent une contribution de l’hypoxie à la cicatrisation extensive chez le cheval puisque l’hypoxie favorise la prolifération des fibroblastes en plus d’encourager la synthèse de collagène de type 1 et de diminuer la synthèse de la métalloprotéinase de type 2. Les changements observés semblent dépendre de facteurs extrinsèques (environnementaux) car les fibroblastes dermiques se comportent de façon similaire indépendamment de la provenance anatomique. En somme, les deux volets de l’étude ont permis d’élucider une part des mécanismes sous-jacents à la formation du tissu de granulation exubérant lors de guérison cutanée chez le cheval. La poursuite des recherches dans ce domaine mènera à une meilleure compréhension de la pathologie et ainsi, permettra de développer des méthodes de traitement spécifiques à la condition.

Rôle du GPR91 dans la réponse à l'hypoxie-ischémie et l'importance de sa localisation intracellulaire

L'adaptation à l'environnement est essentielle à la survie cellulaire et des organismes en général. La capacité d'adaptation aux variations en oxygène repose sur des mécanismes de détection de l'hypoxie et une capacité à répondre en amorçant un programme d'angiogenèse. Bien que la contribution du facteur induit par l'hypoxie (HIF) est bien définie dans l'induction d'une telle réponse, d'autres mécanismes sont susceptibles d'être impliqués. Dans cette optique, les études démontrant l'influence du métabolisme énergétique sur le développement vasculaire sont de plus en plus nombreuses. L'un de ces composés, le succinate, a récemment été démontré comme étant le ligand du GPR91, un récepteur couplé aux protéines G. Parmi les différents rôles attribués à ce récepteur, notre laboratoire s'intéressa aux rôles du GPR91 dans la revascularisation observée suite à des situations d'hypoxie dont ceux affectant la rétine. Il existe cependant d'autres conditions pour lesquelles une revascularisation serait bénéfique notamment suite à un stress hypoxique-ischémique cérébral. Nos travaux ont pour objectifs de mieux comprendre le rôle et le fonctionnement de ce récepteur durant le développement et dans le cadre de pathologies affectant la formation de vaisseaux sanguins. Dans un premier temps, nous avons déterminé le rôle du GPR91 dans la guérison suite à un stress hypoxique-ischémique cérébral chez le nouveau-né. Nous montrons que ce récepteur est exprimé dans le cerveau et en utilisant des souris n'exprimant pas le GPR91, nous démontrons que dans un modèle d'hypoxie-ischémie cérébrale néonatal l'angiogenèse prenant place au cours de la phase de guérison dépend largement du récepteur. L'injection intracérébrale de succinate induit également l'expression de nombreux facteurs proangiogéniques et les résultats suggèrent que le GPR91 contrôle la production de ces facteurs. De plus, l'injection de ce métabolite avant le modèle d'hypoxie-ischémie réduit substantiellement la taille de l'infarctus. In vitro, des essaies de transcription génique démontrent qu'à la fois les neurones et les astrocytes répondent au succinate en induisant l'expression de facteurs bénéfiques à la revascularisation. En considérant le rôle physiologique important du GPR91, une seconde étude a été entreprise afin de comprendre les déterminants moléculaires régissant son activité. Bien que la localisation subcellulaire des RCPG ait traditionnellement été considérée comme étant la membrane plasmique, un nombre de publications indique la présence de ces récepteurs à l'intérieur de la cellule. En effet, tel qu'observé par microscopie confocale, le récepteur colocalise avec plusieurs marqueurs du réticulum endoplasmique, que celui-ci soit exprimé de façon endogène ou transfecté transitoirement. De plus, l’activation des gènes par stimulation avec le succinate est fortement affectée en présence d'inhibiteur du transport d'acides organiques. Nous montrons que le profil de facteurs angiogéniques est influencé selon la localisation ce qui affecte directement l'organisation du réseau tubulaire ex vivo. Finalement, nous avons identifié une région conservée du GPR91 qui agit de signal de rétention. De plus, nous avons découvert l'effet de l'hypoxie sur la localisation. Ces travaux confirment le rôle de régulateur maître de l'angiogenèse du GPR91 lors d'accumulation de succinate en condition hypoxique et démontrent pour la première fois l'existence, et l'importance, d'un récepteur intracellulaire activé par un intermédiaire du métabolisme. Ces données pavent donc la voie à une nouvelle avenue de traitement ciblant GPR91 dans des pathologies hypoxiques ischémiques cérébrales et soulèvent l'importance de tenir compte de la localisation subcellulaire de la cible dans le processus de découverte du médicament.

Efecto de la hipoxia-reoxigenación y las radiaciones ionizantes en la captación de glucosa en líneas tumorales de seno y colon cocultivadas con células endoteliales.

La captación de glucosa y su conversión en lactato juega un papel fundamental en el metabolismo tumoral, independientemente de la concentración de oxígeno presente en el tejido (efecto Warburg). Sin embrago, dicha captación varía de un tipo tumoral a otro, y dentro del mismo tumor, situación que podría depender de las características microambientales tumorales (fluctuaciones de oxígeno, presencia de otros tipos celulares) y de factores estresores asociados a los tratamientos. Se estudió el efecto de la hipoxia-reoxigenación (HR) y las radiaciones ionizantes (RI) sobre la captación de glucosa, en cultivos de líneas tumorales MCF-7 y HT-29, cultivadas de forma aislada o en cocultivo con la línea celular EAhy296. Se encontró que la captación de glucosa en HR es diferente para lo descrito en condiciones de hipoxia permanente y que es modificada en el cocultivo. Se identificaron poblaciones celulares dentro de la misma línea celular, de alta y baja captación de glucosa, lo que implicaría una simbiosis metabólica de la célula como respuesta adaptativa a las condiciones tumorales. Se evaluó la expresión de NRF2 y la translocación nuclear de NRF2 y HIF1a, como vías de respuesta a estrés celular e hipoxia. La translocación nuclear de las proteínas evaluadas explicaría el comportamiento metabólico de las células tumorales de seno, pero no de colon, por lo cual deben existir otras vías metabólicas implicadas. Las diferencias en el comportamiento de las células tumorales en HR en relación con hipoxia permitirá realizar planeaciones dosimétricas más dinámicas, que reevalúen las condiciones de oxigenación tumoral constantemente.

Enalapril versus nifedipino para el manejo de la hipertensión arterial postparto

Introducción: Los desórdenes hipertensivos en el embarazo son la mayor causa de morbimortalidad materna en el mundo, su tratamiento habitualmente se realiza con nifedipino o enalapril durante el postparto indistintamente, pero no hay estudios que los comparen. Metodología: Se realizó un estudio de corte transversal con fines analíticos en el cual se incluyeron las historias clínicas de pacientes con trastorno hipertensivo durante el postparto que recibieron alguno de estos dos medicamentos y se evaluó el control de tensión arterial, necesidad de otros antihipertensivos, efectos adversos, presencia de complicaciones en ambos grupos. Resultados: Se estudió una muestra representativa, homogénea de 139 pacientes (p 0,43). Todas controlaron las cifras tensionales con el medicamento recibido. El 45% (n=62) recibió enalapril 20 mg cada 12 horas, el 40% (n=56) recibió nifedipino 30 mg cada 8 horas, el 15% (n=21) recibió nifedipino 30 mg cada 12 horas. No se presentaron efectos adversos, complicaciones o mortalidad en ninguno de los grupos. Las pacientes con enalapril requirieron más antihipertensivos comparado con las pacientes que recibieron nifedipino con diferencia estadísticamente significativa (p 0,001). Discusión La escogencia de un antihipertensivo durante el postparto debe estar encaminada al tipo de trastorno antihipertensivo: aquellos que se presentan por primera vez durante el embarazo se les administra nifedipino con excelentes resultados; aquellos con antecedente de hipertensión previa se les administra enalapril con buenos resultados. Ambos medicamentos controlaron la presión arterial adecuadamente sin complicaciones ni mortalidad.

A "Trojan horse" strategy to reverse drug-resistance in brain tumors

Los gliomas malignos representan una de las formas más agresivas de los tumores del sistema nervioso central (SNC). De acuerdo con la clasificación de los tumores cerebrales de la Organización Mundial de la Salud (OMS), los astrocitomas han sido categorizados en cuatro grados, determinados por la patología subyacente. Es así como los gliomas malignos (o de alto grado) incluyen el glioma anaplásico (grado III) así como el glioblastoma multiforme (GBM, grado IV),estos últimos los más agresivos con el peor pronóstico (1). El manejo terapéutico de los tumores del SNC se basa en la cirugía, la radioterapia y la quimioterapia, dependiendo de las características del tumor, el estadio clínico y la edad (2),(3), sin embargo ninguno de los tratamientos estándar es completamente seguro y compatible con una calidad de vida aceptable (3), (4). En general, la quimioterapia es la primera opción en los tumores diseminados, como el glioblastoma invasivo y el meduloblastoma de alto riesgo o con metástasis múltiple, pero el pronóstico en estos pacientes es muy pobre (2),(3). Solamente nuevas terapias dirigidas (2) como las terapias anti-angiogénicas (4); o terapias génicas muestran un beneficio real en grupos limitados de pacientes con defectos moleculares específicos conocidos (4). De este modo, se hace necesario el desarrollo de nuevas terapias farmacológicas para atacar los tumores cerebrales. Frente a las terapias los gliomas malignos son con frecuencia quimioresistentes, y esta resistencia parece depender de al menos dos mecanismos: en primer lugar, la pobre penetración de muchas drogas anticáncer a través de la barrera hematoencefálica (BBB: Blood Brain Barrier), la barrera del fluido sangre-cerebroespinal (BCSFB: Blood-cerebrospinal fluid barrier) y la barrera sangre-tumor (BTB: blood-tumor barrier). Dicha resistencia se debe a la interacción de la droga con varios transportadores o bombas de eflujo de droga ABC (ABC: ATP-binding cassette) que se sobre expresan en las células endoteliales o epiteliales de estas barreras. En segundo lugar, estos transportadores de eflujo de drogas ABC propios de las células tumorales confieren un fenotipo conocido como resistencia a multidrogas (MDR: multidrug resistance), el cual es característico de varios tumores sólidos. Este fenotipo también está presente en los tumores del SNC y su papel en gliomas es objeto de investigación (5). Por consiguiente el suministro de medicamentos a través de la BBB es uno de los problemas vitales en los tratamientos de terapia dirigida. Estudios recientes han demostrado que algunas moléculas pequeñas utilizadas en estas terapias son sustratos de la glicoproteína P (Pgp: P-gycoprotein), así como también de otras bombas de eflujo como las proteínas relacionadas con la resistencia a multidrogas (MRPs: multidrug resistance-related proteins (MRPs) o la proteína relacionada con cáncer de seno (BCRP: breast-cancer resistance related protein)) que no permiten que las drogas de este tipo alcancen el tumor (1). Un sustrato de Pgp y BCRP es la DOXOrubicina (DOXO), un fármaco utilizado en la terapia anti cáncer, el cual es muy eficaz para atacar las células del tumor cerebral in vitro, pero con un uso clínico limitado por la poca entrega a través de la barrera hematoencefálica (BBB) y por la resistencia propia de los tumores. Por otra parte las células de BBB y las células del tumor cerebral tienen también proteínas superficiales, como el receptor de la lipoproteína de baja densidad (LDLR), que podría utilizarse como blanco terapéutico en BBB y tumores cerebrales. Es asi como la importancia de este estudio se basa en la generación de estrategias terapéuticas que promuevan el paso de las drogas a través de la barrera hematoencefalica y tumoral, y a su vez, se reconozcan mecanismos celulares que induzcan el incremento en la expresión de los transportadores ABC, de manera que puedan ser utilizados como blancos terapéuticos.Este estudio demostró que el uso de una nueva estrategia basada en el “Caballo de Troya”, donde se combina la droga DOXOrubicina, la cual es introducida dentro de un liposoma, salvaguarda la droga de manera que se evita su reconocimiento por parte de los transportadores ABC tanto de la BBB como de las células del tumor. La construcción del liposoma permitió utilizar el receptor LDLR de las células asegurando la entrada a través de la BBB y hacia las células tumorales a través de un proceso de endocitosis. Este mecanismo fue asociado al uso de estatinas o drogas anticolesterol las cuales favorecieron la expresión de LDLR y disminuyeron la actividad de los transportadores ABC por nitración de los mismos, incrementando la eficiencia de nuestro Caballo de Troya. Por consiguiente demostramos que el uso de una nueva estrategia o formulación denominada ApolipoDOXO más el uso de estatinas favorece la administración de fármacos a través de la BBB, venciendo la resistencia del tumor y reduciendo los efectos colaterales dosis dependiente de la DOXOrubicina. Además esta estrategia del "Caballo de Troya", es un nuevo enfoque terapéutico que puede ser considerado como una nueva estrategia para aumentar la eficacia de diferentes fármacos en varios tumores cerebrales y garantiza una alta eficiencia incluso en un medio hipóxico,característico de las células cancerosas, donde la expresión del transportador Pgp se vió aumentada. Teniendo en cuenta la relación entre algunas vías de señalización reconocidas como moduladores de la actividad de Pgp, este estudio presenta no solo la estrategia del Caballo de Troya, sino también otra propuesta terapéutica relacionada con el uso de Temozolomide más DOXOrubicina. Esta estrategia demostró que el temozolomide logra penetrar la BBB por que interviene en la via de señalización de la Wnt/GSK3/β-catenina, la cual modula la expresión del transportador Pgp. Se demostró que el TMZ disminuye la proteína y el mRNA de Wnt3 permitiendo plantear la hipótesis de que la droga al disminuir la transcripción del gen Wnt3 en células de BBB, incrementa la activación de la vía fosforilando la β-catenina y conduciendo a disminuir la β-catenina nuclear y por tanto su unión al promotor del gen mdr1. Con base en los resultados este estudio permitió el reconocimiento de tres mecanismos básicos relacionados con la expresión de los transportadores ABC y asociados a las estrategias empleadas: el primero fue el uso de las estatinas, el cual condujo a la nitración de los transportadores disminuyendo su actividad por la via del factor de transcripción NFκB; el segundo a partir del uso del temozolomide, el cual metila el gen de Wnt3 reduciendo la actividad de la via de señalización de la la β-catenina, disminuyendo la expresión del transportador Pgp. El tercero consistió en la determinación de la relación entre el eje RhoA/RhoA quinasa como un modulador de la via (no canónica) GSK3/β-catenina. Se demostró que la proteína quinasa RhoA promovió la activación de la proteína PTB1, la cual al fosforilar a GSK3 indujo la fosforilación de la β-catenina, lo cual dio lugar a su destrucción por el proteosoma, evitando su unión al promotor del gen mdr1 y por tanto reduciendo su expresión. En conclusión las estrategias propuestas en este trabajo incrementaron la citotoxicidad de las células tumorales al aumentar la permeabilidad no solo de la barrera hematoencefálica, sino también de la propia barrera tumoral. Igualmente, la estrategia del “Caballo de Troya” podría ser útil para la terapia de otras enfermedades asociadas al sistema nervioso central. Por otra parte estos estudios indican que el reconocimiento de mecanismos asociados a la expresión de los transportadores ABC podría constituir una herramienta clave en el desarrollo de nuevas terapias anticáncer.

Hypoxia suppresses glutamate transport in astrocytes

Glutamate uptake by astrocytes is fundamentally important in the regulation of CNS function. Disruption of uptake can lead to excitotoxicity and is implicated in various neurodegenerative processes as well as a consequence of hypoxic/ischemic events. Here, we investigate the effect of hypoxia on activity and expression of the key glutamate transporters excitatory amino acid transporter 1 (EAAT1) [GLAST (glutamate-aspartate transporter)] and EAAT2 [GLT-1 (glutamate transporter 1)]. Electrogenic, Na+-dependent glutamate uptake was monitored via whole-cell patch-clamp recordings from cortical astrocytes. Under hypoxic conditions (2.5 and 1% O2 exposure for 24 h), glutamate uptake was significantly reduced, and pharmacological separation of uptake transporter subtypes suggested that the EAAT2 subtype was preferentially reduced relative to the EAAT1. This suppression was confirmed at the level of EAAT protein expression (via Western blots) and mRNA levels (via real-time PCR). These effects of hypoxia to inhibit glutamate uptake current and EAAT protein levels were not replicated by desferrioxamine, cobalt, FG0041, or FG4496, agents known to mimic effects of hypoxia mediated via the transcriptional regulator, hypoxia-inducible factor (HIF). Furthermore, the effects of hypoxia were not prevented by topotecan, which prevents HIF accumulation. In stark contrast, inhibition of nuclear factor-kappaB (NF-kappaB) with SN50 fully prevented the effects of hypoxia on glutamate uptake and EAAT expression. Our results indicate that prolonged hypoxia can suppress glutamate uptake in astrocytes and that this effect requires activation of NF-kappaB but not of HIF. Suppression of glutamate uptake via this mechanism may be an important contributory factor in hypoxic/ischemic triggered glutamate excitotoxicity.

Crystal structure of the IL-22/IL-22R1 complex and its implications for the IL-22 signaling mechanism

Interleukin-22 (IL-22) is a member of the interleukin-10 cytokine family, which is involved in anti-microbial defenses, tissue damage protection and repair, and acute phase responses. Its signaling mechanism involves the sequential binding of IL-22 to interleukin-22 receptor 1 (IL-22R1), and of this dimer to interleukin-10 receptor 2 (IL-10R2) extracellular domain. We report a 1.9 A crystal structure of the IL-22/IL-22R1 complex, revealing crucial interacting residues at the IL-22/IL-22R1 interface. Functional importance of key residues was confirmed by site-directed mutagenesis and functional studies. Based on the X-ray structure of the binary complex, we discuss a molecular basis of the IL-22/IL-22R1 recognition by IL-10R2.

Crystal structure of a soluble decoy receptor IL-22BP bound to interleukin-22

Interleukin-22 (IL-22) plays an important role in the regulation of immune and inflammatory responses in mammals. The IL-22 binding protein (IL-22BP), a soluble receptor that specifically binds IL-22, prevents the IL-22/interleukin-22 receptor 1 (IL-22R1)/interleukin-10 receptor 2 (IL-10R2) complex assembly and blocks IL-22 biological activity. Here we present the crystal structure of the IL-22/IL-22BP complex at 2.75 angstrom resolution. The structure reveals IL-22BP residues critical for IL-22 binding, which were confirmed by site-directed mutagenesis and functional studies. Comparison of IL-22/IL-22BP and IL-22/IL-22R1 crystal structures shows that both receptors display an overlapping IL-22 binding surface, which is consistent with the inhibitory role played by IL-22 binding protein.

Expressão Imuno-histoquímica das proteínas GLUT-1 e HIF-1α em lesões vasculares de mucosa oral

The correct histological diagnosis of vascular lesions in the oral mucosa is critical, especially in defining the treatment and prognosis, as some vascular lesions show spontaneous involution and others do not show such behavior. This study analyzed the expression immunohistochemistry of human glucose transporter protein (GLUT-1), in oral benign vascular tumors and to reclassify such lesions according to with his immunoexpression. In addition, we evaluated the immunohistochemical expression of hypoxia-inducible factor 1 alpha (HIF-1α), the main transcription factor involved in cellular adaptation to hypoxia. We analyzed 60 cases of benign oral vascular tumors: 30 cases with histological diagnosis of HEM and 30 cases of oral pyogenic granuloma (PG). The results of this research showed that of the 30 lesions initially classified as HEM, only 7 showed immuno-positivity for GLUT-1, remaining with the initial diagnosis. The remaining 23 were reclassified as vascular malformation (VM) (13 cases) and PG (10 cases). All cases in the sample with an initial diagnosis of PG were negative for GLUT-1, demonstrating the accuracy of histological diagnosis of these lesions. Concerning to the immunoexpression of HIF-1α, the Mann-Whitney test revealed a statistically significant difference between the cases of GP and MV (p = 0.002), where the median of GP (m=78) was higher than the MV (m=53). Based on these results, this study showed that a histological diagnosis alone is not always sufficient for the correct diagnosis of oral HEM and that HIF-1α participates in the pathogenesis of vascular lesions

Hypoxic-preconditioning induces neuroprotection against hypoxia-ischemia in newborn piglet brain

Preconditioning-induced ischemic tolerance has been documented in the newborn brain, however, the signaling mechanisms of this preconditioning require further elucidation. The aims of this study were to develop a hypoxic-preconditioning (PC) model of ischemic tolerance in the newborn piglet, which emulates important clinical similarities to human situation of birth asphyxia, and to characterize some of the molecular mechanisms shown to be implicated in PC-induced neuroprotection in rodent models. One day old piglets were subjected to PC (8% O(2)/92% N(2)) for 3 h and 24 h later were exposed to hypoxia-ischemia (HI) produced by a combination of hypoxia (5% FiO(2)) for a period of 30 min and ischemia induced by a period of hypotension (10 min of reduced mean arterial blood pressure; 70% of baseline). Neuropathologic analysis and unbiased stereology, conducted at 24 h, 3 and 7 days of recovery following HI, indicated a substantial reduction in the severity of brain damage in PC piglets compared to non-PC piglets (P<0.05). PC significantly increased the mRNA expression of hypoxia-inducible factor-1 alpha (HIF-1 alpha) and its target gene, vascular endothelial growth factor (VEGF) at 0 h, 6 h, 24 h, 3 and 7 days of recovery. Immunoblot analysis demonstrated that PC resulted in HIF-1 alpha protein stabilization and accumulation in nuclear extracts of cerebral cortex of newborn piglet brain compared to normoxic controls. Protein levels of VEGF increased in a time-dependent manner in both cortex and hippocampus following PC. Double-immunolabeling indicated that VEGF is mainly expressed in neurons, endothelial cells and astroglia. Our study demonstrates for the first time the protective efficacy of PC against hypoxic-ischemic injury in newborn piglet model, which recapitulates many pathophysiological features of asphyxiated human neonates. Furthermore, as has been shown in rodent models of preconditioning, our results suggest that PC-induced protection in neonatal piglets may involve upregulation of VEGF. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Low level laser therapy increases angiogenesis in a model of ischemic skin flap in rats mediated by VEGF, HIF-1α and MMP-2

It is known that low level laser therapy is able to improve skin flap viability by increasing angiogenesis. However, the mechanism for new blood vessel formation is not completely understood. Here, we investigated the effects of 660 nm and 780 nm lasers at fluences of 30 and 40 J/cm2 on three important mediators activated during angiogenesis. Sixty male Wistar rats were used and randomly divided into five groups with twelve animals each. Groups were distributed as follows: skin flap surgery non-irradiated group as a control; skin flap surgery irradiated with 660 nm laser at a fluence of 30 or 40 J/cm2 and skin flap surgery irradiated with 780 nm laser at a fluence of 30 or 40 J/cm2. The random skin flap was performed measuring 10 × 4 cm, with a plastic sheet interposed between the flap and the donor site. Laser irradiation was performed on 24 points covering the flap and surrounding skin immediately after the surgery and for 7 consecutive days thereafter. Tissues were collected, and the number of vessels, angiogenesis markers (vascular endothelial growth factor, VEGF and hypoxia inducible factor, HIF-1α) and a tissue remodeling marker (matrix metalloproteinase, MMP-2) were analyzed. LLLT increased an angiogenesis, HIF-1α and VEGF expression and decrease MMP-2 activity. These phenomena were dependent on the fluences, and wavelengths used. In this study we showed that LLLT may improve the healing of skin flaps by enhancing the amount of new vessels formed in the tissue. Both 660 nm and 780 nm lasers were able to modulate VEGF secretion, MMP-2 activity and HIF-1α expression in a dose dependent manner. © 2013 Published by Elsevier B.V.

Immunohistochemical investigation of the angiogenic proteins VEGF, HIF-1α and CD34 in invasive ductal carcinoma of the breast

The expression of prognostic markers in cancer has become important in diagnostic routine and research. A high mitotic rate compromises the individual cell access to oxygen and nutrients, due to reduced blood supply. Cells undertake adaptive measures such as vascular endothelial growth factor (VEGF), expressed under the control of hypoxia-inducible factor-1α (HIF-1α). CD34 is an endothelial marker which can show the presence and distribution of blood vessels. This study evaluated the presence and relative expression of VEGF, HIF-1α and CD34 using immunohistochemistry of 60 breast tumors and double staining, correlating the findings with clinical and pathological variables. High VEGF expression was correlated with low cell proliferation, lymph node-negative, smaller tumor size and patients not receiving hormone therapy. High HIF-1α expression predominated in younger (<50-year) patients, subjected to neo-adjuvant therapy and in p53-negative tumors. Absence of metastasis, radiotherapy or hormone treatment, and estrogen receptor (ER)-positive tumors showed high CD34 immunoreactivity. We suggest that the angiogenic factors VEGF, HIF-1α and CD34 are important in breast cancer progression and their abundance in breast tumors has prognostic and predictive value. Crown Copyright © 2013.

Avaliação da angiogênese em resposta ao tratamento com melatonina no câncer de mama: estudo in vitro e in vivo

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)