Airway Basal Cell Vascular Endothelial Growth Factor-mediated Cross-Talk Regulates Endothelial Cell Dependent Growth Support of Human Airway Basal Cells

The human airway epithelium is a pseudostratified heterogenous layer comprised of cili-ated, secretory, intermediate and basal cells. As the stem/progenitor population of the airway epi-thelium, airway basal cells differentiate into ciliated and secretory cells to replenish the airway epithelium during physiological turnover and repair. Transcriptome analysis of airway basal cells revealed high expression of vascular endothelial growth factor A (VEGFA), a gene not typically associated with the function of this cell type. Using cultures of primary human airway basal cells, we demonstrate that basal cells express all of the 3 major isoforms of VEGFA (121, 165 and 189) but lack functional expression of the classical VEGFA receptors VEGFR1 and VEGFR2. The VEGFA is actively secreted by basal cells and while it appears to have no direct autocrine function on basal cell growth and proliferation, it functions in a paracrine manner to activate MAPK signaling cascades in endothelium via VEGFR2 dependent signaling pathways. Using a cytokine- and serum-free co-culture system of primary human airway basal cells and human endothelial cells revealed that basal cell secreted VEGFA activated endothelium to ex-press mediators that, in turn, stimulate and support basal cell proliferation and growth. These data demonstrate novel VEGFA mediated cross-talk between airway basal cells and endothe-lium, the purpose of which is to modulate endothelial activation and in turn stimulate and sustain basal cell growth.

Einfluss der AMPK-Aktivität auf Endothelfunktion, oxidativen Stress und vaskuläre Inflammation

Die AMPK ist ein ubiquitär exprimiertes, heterotrimeres Enzym, das bei Energiemangel das Überleben der Zelle sichert. Um diese Funktion ausüben zu können fungiert die AMPK als sogenannter „Energie-Sensor“, der durch steigende AMP Mengen aktiviert wird. In diesem Zustand werden ATP verbrauchende Reaktionen inhibiert und gleichzeitig ATP generierende Vorgänge induziert. Im vaskulären System konnte gezeigt werden, dass die endotheliale NOSynthase durch die AMPK aktiviert, die Angiogenese stimuliert, die Endothelzellapoptose und das Wachstum von Gefäßmuskelzellen inhibiert wird. All diese Prozesse sind fundamental in der Entwicklung von kardiovaskulären Krankheiten, was auf eine protektive Funktion der AMPK im vaskulären System hindeutet. In der vorliegenden Arbeit sollten die Effekte der in vivo Modulation der AMPK Aktivität auf Endothelfunktion, oxidativen Stress und Inflammation untersucht werden. Dazu wurden zwei unterschiedliche Mausmodelle genutzt: Einerseits wurde die AMPK Aktivität durch den pharmakologischen AMPK-Aktivator AICAR stimuliert und andererseits die vaskulär vorherrschende AMPK-Isoform durch knock out ausgeschaltet. Zur Induktion von oxidativem Stress wurde ein bereits charakterisiertes Angiotensin II-Modell angewandt. Zur Untersuchung gehörten neben den Superoxid-Messungen auch die Bestimmung der Stickstoffmonoxid-Mengen in Serum und Aortengewebe, die Relaxationsmessungen in isometrischen Tonusstudien sowie HPLC-basierte Assays. Es konnte gezeigt werden, dass durch die Aktivierung der AMPK mittels AICAR die Angiotensin II induzierte Endotheldysfunktion, der oxidative Stress und auch die vaskuläre Inflammation verbessert werden konnte. Weiterhin zeigte sich dass der knock out der vaskulären Isoform (α1) im Angiotensin II Modell eine signifikant verstärkte Endotheldysfunktion, oxidativen Stress und Inflammation nach sich zog. Anhand der erhobenen Daten konnte die NADPH-Oxidase als Hauptquelle des Angiotensin II induzierten oxidativen Stresses identifiziert werden, wobei sich diese Quelle als AMPK sensitiv erwies. Durch die Aktivierung konnte die Aktivität der NADPH-Oxidase verringert und durch die α1AMPK Defizienz signifikant erhöht werden. Auch die mitochondriale Superoxidproduktion konnte durch die Modulation der AMPK Aktivität beeinflusst werden. Die vaskuläre Inflammation, die anhand der Surrogaten VCAM-1, COX-2 und iNOS untersucht wurde, konnte durch Aktivierung der AMPK verringert werden, der knock out der α1AMPK führte so einer sehr starken Expressionssteigerung der induzierbaren NO-Synthase, was in einem starken Anstieg der NO-Produktion und somit der Peroxynitritbildung resultierte.Die dargestellten Daten deuten stark auf eine protektive Funktion der AMPK im vaskulären System hin und sollte als therapeutisches Ziel, nicht nur in Bezug auf diabetische Patienten, in Betracht gezogen werden.

Influence of the chemokine CXCL12 on the progression and the signaling in colorectal cancer

Das Chemokin CXCL12 (auch bekannt als SDF-1) ist ein kleines Protein (8-14) KDa, das in sechs Isoformen exprimiert wird (SDF-1α, SDF-1β, SDF-1γ, SDF- 1δ, SDF-1ε und SDF-1θ) von einem einzigen Gen, dass die Leukozyten-Wanderung regelt und variabel in einer Reihe von normalen und Krebsgeweben exprimiert wird.rnCXCL12 spielt verschiedene Rollen in der Tumorpathogenese. Es wurde nachgewiesen, dass CXCL12 das Tumorwachstum und die Malignität fördert, die Tumorangiogenese stärkt, sich an der Metastasierung beteiligt und zu immunsuppressiven Netzwerken innerhalb des Tumormikromilieus beiträgt. Daher liegt es nahe, dass der CXCL12/CXCR4-Signalweg ein wichtiges Ziel ist für die Entwicklung von neuartigen Krebstherapien.rnUm Licht auf die Rolle der Chemokin CXCL12 Splicevarianten in der Entwicklung von Krebs zu werfen und die mögliche physiologische Relevanz und ihre möglichen funktionellen Unterschiede bei Darmkrebs zu verstehen, haben wir alle CXCL12 Splicevarianten (alpha, beta, gamma, delta, epsilon und theta) in die kolorektalen Zelllinie SW480 und die Melanomzellinie D05 transfiziert und exprimiert.rnrnDiese Arbeit wurde erstellt, um die folgenden Ziele zu erreichen. Untersuchung der Rolle von CXCL12 Splicevarianten bei der Vermittlung von Tumorprogression, Adhäsion, Migration, Invasion und Metastasierung von Darmkrebs. Untersuchung, ob die CXCL12 Variantenwege ein wichtiges Ziel für die Entwicklung von Krebstherapien darstellen.rn• Um eine in vivo Mausmodell zu entwickeln, um die Rolle der CXCL12 Varianten im Rahmen des Tumorwachstums zu verstehen.rnrnUnsere Ergebnisse zeigen, dass:Der CXCL12 G801A Polymorphismus ist ein Low-Penetranz Risikofaktor für die Entwicklung von Darmkrebs. Der CXCL12-Gen-Polymorphismus rs1801157 ist mit dem T-Status (Tumor-node-Metastasen) assoziiert. Es gab keine Beziehung zwischen CXCL12-Gen-Polymorphismus rs1801157 und Fernmetastisen oder LN metastasen. Alle sechs CXCL12 Splicevarianten werden im Darmkrebs und in gesunder Kolon mucosa exprimiert. Die höchste Expression wird bei SDF-1alpha, dann SDF-1 beta gefunden. Alle sechs CXCL12 Varianten zeigen erhöhte Tumorzellproliferation in vitro. SDF-1beta, gefolgt von SDF-1alpha zeigte die größte Aktivität im Proliferationsassay.rn• Alle sechs CXCL12 Varianten induzieren die Tumorzelladhäsion.SDF-1beta dann SDF-1alpha zeigte die größte Aktivität im Rahmen des Adhäsionsassay. Alle sechs CXCL12 Varianten erhöhten die Zellmigration und Invasion von Tumorzellen in vitro. SDF-1theta und SDF-1epsilon 1theta zeigten die größte Aktivität, während die schwächste Aktivität mit SDF-1alpha und SDF-1beta beobachtet wurde. Alle sechs CXCL12 Varianten aktivieren Akt und (MAPK) Mitogen- acktivatedierte Protein kinase Wege und damit die Regulierung viele essentieller Prozesse in Tumorzellen, wie Proliferation, Migration, Invasion und Adhäsion. Es ist interessant festzustellen, dass AMD3100 die CXCL12 Splicevarianten inhibriert, die AKT-MEK-1/2-Phosphorylierung induzieren.rnDer Inhibitor AMD3100 unterdrückt stark die CXCL12 Varianten -delta, -epsilon und theta-und unterdrückt schwach CXCL12-gamma. während es keine signifikante Wirkung auf CXCL12-alpha und beta hatte. Es hat möglicherweise Auswirkungen auf mehrere große Signalwage in Bezug auf Proliferation, Migration und Invasions.rn• Es ist wichtig anzumerken, dass die Hemmung von CXCL12-Varianten durch AMD3100 einen der möglichen Ansaätze in der Krebstherapie darstellen kann.Wir schlagen vor, dass weitere Studien erwogen werden, die wir brauchen, um die biologische Aktivität dieser neuen CXCL12 Varianten bei verschiedenen Arten von Krebs klar zu verstehen.

Rolle der FOS-Proteine und des MAPK-Signallings in der Regulation der zellulären Antwort auf genotoxischen Stress

Die mittlere Überlebenszeit nach Erkennung eines Glioblastoms ohne Behandlung liegt bei 3 Monaten und kann durch die Behandlung mit Temozolomid (TMZ) auf etwa 15 Monate gesteigert werden. Neben TMZ sind die chlorethylierenden Nitrosoharnstoffe die meistversprechendsten und am häufigsten eingesetzten Chemotherapeutika in der Gliomtherapie. Hier liegt die mittlere Überlebenszeit bei 17,3 Monaten. Um die Therapie des Glioblastoms noch effektiver zu gestalten und Resistenzen zu begegnen, werden unterschiedlichste Ansätze untersucht. Eine zentrale Rolle spielen hierbei das activator protein 1 (AP-1) und die mitogen aktivierten Proteinkinasen (MAPK), deren Funktion in bisherigen Arbeiten noch unzureichend beleuchtet wurde.rnBesonders mit der Rolle des AP-1-bildenden Proteins FRA-1 in der Therapie des Glioblastoms haben sich bisher nur wenige Arbeiten beschäftigt, weshalb im ersten Teil der vorliegenden Arbeit dessen Funktion in der Regulation der Chemosensitivität gegenüber dem chlorethylierenden Agenz ACNU genauer untersucht wurde. Es konnte gezeigt werden, dass die FRA 1-Expression durch Behandlung mit ACNU induziert wird. Die Induktion erfolgte über die beiden MAPKs ERK1/2 und p38K. JNK hatte keinen Einfluss auf die Induktion. Durch die Herunterregulation der FRA-1-Expression mit Hilfe von siRNA und eines shRNA exprimierenden Plasmids kam es zu einer signifikanten Sensitivierung gegenüber ACNU. Dabei konnte gezeigt werden, dass die Herunterregulation der FRA-1-Expression in einer verminderten AP 1-Bildung, bedingt durch eine reduzierte Menge an FRA-1 im AP-1-Komplex resultiert. Die Sensitivierung gegenüber ACNU ist weder durch eine Veränderung in der DNA-Reparatur, noch in der Modulation der FAS-Ligand- bzw. FAS-Rezeptor-Expression bedingt. Auch die hier untersuchten BCL 2-Familienmitglieder wiesen keine Unterschiede in der Expression durch Modulation der FRA 1-Expression auf. Allerdings kam es durch die verminderte FRA-1-Expression zu einer Reduktion der Zellzahl in der G2/M-Phase nach Behandlung mit ACNU. Diese ging einher mit einer reduzierten Menge an phosphoryliertem und unphosphoryliertem CHK1, weshalb davon auszugehen ist, dass FRA 1 nach ACNU-Behandlung in Gliomzellen vor der Apoptose schützt, indem es modulierend auf die Zellzykluskontrolle einwirkt.rnIm zweiten Teil dieser Arbeit wurde die Regulation der apoptotischen Antwort nach Behandlung mit ACNU und TMZ genauer beleuchtet, wobei ein spezielles Augen¬merk auf AP 1 und die MAPKs gelegt wurde. Hier konnte gezeigt werden, dass die Apoptose nach Behandlung mit ACNU bzw. TMZ sowohl durch Spaltung von Pro-Caspase 8, als auch Pro-Caspase 9 eingeleitet wird. Dabei akkumulierte in beiden Fällen p53 vermehrt im Zellkern. Eine Inhibierung der transkriptionellen Aktivität von p53 führte nach ACNU-Behandlung zu einer Sensitivierung der Zellen, nach TMZ-Behandlung kam es zu einem leichten Anstieg in der Vitälität. Der FAS-Rezeptor wurde nach ACNU- und nach TMZ-Behandlung aktiviert und auch die DNA-Reparaturproteine DDB2 und XPC wurden in beiden Fällen vermehrt exprimiert. Für die MAPKs JNK und ERK1/2 konnte gezeigt werden, dass diese pro-apoptotisch wirken. Die AP-1-Bildung nach ACNU-Behandlung erfolgte bereits nach 24 h und war von langer Dauer, wohingegen nach TMZ-Behandlung nur eine transiente AP 1-Bildung zu relativ späten Zeitpunkten detektiert werden konnte. Ebenso konnte für das AP-1-Zielgen FAS-Ligand nach ACNU-Behandlung eine relativ schnelle, lang anhaltende Aktivierung detektiert werden, wohingegen nach TMZ-Behandlung zu einem späten Zeitpunkt ein kurzer Anstieg im Signal zu verzeichnen war. In späteren Experimenten konnte gezeigt werden, dass das BCL-2-Familienmitglied BIM eine zentrale Rolle in der Regulation des intrinsischen Apoptosesignalweges nach Behandlung mit ACNU und TMZ spielt. Die hier entstanden Ergebnisse tragen entscheidend zum Verständnis der durch diese beiden Agenzien gesteuerten, apoptotischen Signalwege bei und bieten eine fundierte Grundlage für weitere Untersuchungen.rn

Relationship between psychological distress and endogenous anticoagulants in patients with a previous venous thromboembolic event

Psychological distress, particularly anxiety and depression, has been associated with a prothrombotic state. However, the relationship between psychosocial factors and endogenous anticoagulants protein S (PS) and protein C (PC) has not previously been investigated. We explored the association between psychological distress, PS, and PC in patients with an objectively diagnosed venous thromboembolic event (VTE).

Everolimus augments the effects of sorafenib in a syngeneic orthotopic model of hepatocellular carcinoma

Sorafenib targets the Raf/mitogen-activated protein kinase, VEGF, and platelet-derived growth factor pathways and prolongs survival patients in advanced hepatocellular carcinoma (HCC). Everolimus inhibits the mammalian target of rapamycin, a kinase overactive in HCC. To investigate whether the antitumor effects of these agents are additive, we compared a combined and sequential treatment regimen of everolimus and sorafenib with monotherapy. After hepatic implantation of Morris Hepatoma (MH) cells, rats were randomly allocated to everolimus (5 mg/kg, 2×/week), sorafenib (7.5 mg/kg/d), combined everolimus and sorafenib, sequential sorafenib (2 weeks) then everolimus (3 weeks), or control groups. MRI quantified tumor volumes. Erk1/2, 4E-BP1, and their phosphorylated forms were quantified by immunoblotting. Angiogenesis was assessed in vitro by aortic ring and tube formation assays, and in vivo with Vegf-a mRNA and vascular casts. After 35 days, tumor volumes were reduced by 60%, 85%, and 55%, relative to controls, in everolimus, the combination, and sequential groups, respectively (P < 0.01). Survival was longest in the combination group (P < 0.001). Phosphorylation of 4E-BP1 and Erk1/2 decreased after everolimus and sorafenib, respectively. Angiogenesis decreased after all treatments (P < 0.05), although sorafenib increased Vegf-a mRNA in liver tumors. Vessel sprouting was abundant in control tumors, lower after sorafenib, and absent after the combination. Intussusceptive angiogenic transluminal pillars failed to coalesce after the combination. Combined treatment with everolimus and sorafenib exerts a stronger antitumoral effect on MH tumors than monotherapy. Everolimus retains antitumoral properties when administered sequentially after sorafenib. This supports the clinical use of everolimus in HCC, both in combination with sorafenib or after sorafenib.

[Proteins influencing the blood coagulation]

This review describes some natural proteins, which can be employed, either as factor concentrates derived from human plasma or as recombinant drug, to modulate the coagulation system. I will address some biochemical characteristics and the physiological role of von Willebrand factor, the coagulation factors of the extrinsic and intrinsic pathways, and the physiological anticoagulant protein C. In addition, I will detail the pharmacological compounds, which are available for influencing or substituting the coagulation proteins: desmopressin (DDAVP), single coagulation factor concentrates, prothrombin complex concentrates, and protein C concentrate. In particular, I will address some treatment topics of general medical interest, such as the treatment of massive bleeding, the correction of the coagulopathy induced by vitamin K-antagonists in patients with cerebral haemorrhage, and of the coagulopathy of meningococcemia. Finally, I will describe some properties and practical clinical applications of the recombinant anticoagulans lepirudin and bivalirudin, which are derived from hirudin, the natural anticoagulant of the medical leech.

Thrombophilia and outcomes of assisted reproduction technologies: a systematic review and meta-analysis

Thrombophilia has been associated with pregnancy complications and recurrent miscarriage. The aim of this systematic review was to evaluate the controversial association between thrombophilia and failures of assisted reproduction technology (ART). A systematic search of the literature for studies reporting on thrombophilia in women undergoing ART up to April 2011 yielded 33 studies (23 evaluating anti-phospholipid antibodies, 5 inherited thrombophilia, and 5 both) involving 6092 patients. Overall, methodologic quality of the studies was poor. Combined results from case-control studies showed that factor V Leiden was significantly more prevalent among women with ART failure compared with fertile parous women or those achieving pregnancy after ART (odds ratio = 3.08; 95% confidence interval, 1.77-5.36). The prothrombin mutation, methylenetetrahydrofolate reductase mutation, deficiency of protein S, protein C, or anti-thrombin were all not associated with ART failure. Women with ART failure tested more frequently positive for anti-phospholipids antibodies (odds ratio = 3.33; 95% confidence interval, 1.77-6.26) with evidence of high degree of between-study heterogeneity (I(2) = 75%; P < .00001). Prospective cohort studies did not show significant associations between thrombophilia and ART outcomes. Although case-control studies suggest that women experiencing ART failures are more frequently positive for factor V Leiden and anti-phospholipid antibodies, the evidence is inconclusive and not supported by cohort studies.

Crohn's disease-associated polymorphism within the PTPN2 gene affects muramyl-dipeptide-induced cytokine secretion and autophagy

The single nucleotide polymorphism (SNP) rs2542151 within the gene locus region encoding protein tyrosine phosphatase non-receptor type 2 (PTPN2) has been associated with Crohn's disease (CD), ulcerative colitis (UC), type-I diabetes, and rheumatoid arthritis. We have previously shown that PTPN2 regulates mitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling and cytokine secretion in human THP-1 monocytes and intestinal epithelial cells (IEC). Here, we studied whether intronic PTPN2 SNP rs1893217 regulates immune responses to the nucleotide-oligomerization domain 2 (NOD2) ligand, muramyl-dipeptide (MDP).

Cell-specific expression of human HGF by alveolar type II cells induces remodeling of septal wall tissue in the lung: a morphometric study

Hepatocyte growth factor (HGF) is involved in development and regeneration of the lungs. Human HGF, which was expressed specifically by alveolar epithelial type II cells after gene transfer, attenuated the bleomycin-induced pulmonary fibrosis in an animal model. As there are also regions that appear morphologically unaffected in fibrosis, the effects of this gene transfer to normal lungs is of interest. In vitro studies showed that HGF inhibits the formation of the basal lamina by cultured alveolar epithelial cells. Thus we hypothesized that, in the healthy lung, cell-specific expression of HGF induces a remodeling within septal walls. Electroporation of a plasmid of human HGF gene controlled by the surfactant protein C promoter was applied for targeted gene transfer. Using design-based stereology at light and electron microscopic level, structural alterations were analyzed and compared with a control group. HGF gene transfer increased the volume of distal air spaces, as well as the surface area of the alveolar epithelium. The volume of septal walls, as well as the number of alveoli, was unchanged. Volumes per lung of collagen and elastic fibers were unaltered, but a marked reduction of the volume of residual extracellular matrix (all components other than collagen and elastic fibers) and interstitial cells was found. A correlation between the volumes of residual extracellular matrix and distal air spaces, as well as total surface area of alveolar epithelium, could be established. Cell-specific expression of HGF leads to a remodeling of the connective tissue within the septal walls in the healthy lung, which is associated with more pronounced stretching of distal air spaces at a given hydrostatic pressure during instillation fixation.

Xanthohumol ameliorates atherosclerotic plaque formation, hypercholesterolemia, and hepatic steatosis in ApoE-deficient mice

SCOPE: Xanthohumol (XN), a prenylated antioxidative and anti-inflammatory chalcone from hops, exhibits positive effects on lipid and glucose metabolism. Based on its favorable biological properties, we investigated whether XN attenuates atherosclerosis in western-type diet-fed apolipoprotein-E-deficient (ApoE(-/-) ) mice. METHODS AND RESULTS: XN supplementation markedly reduced plasma cholesterol concentrations, decreased atherosclerotic lesion area, and attenuated plasma concentrations of the proinflammatory cytokine monocyte chemoattractant protein 1. Decreased hepatic triglyceride and cholesterol content, activation of AMP-activated protein kinase, phosphorylation and inactivation of acetyl-CoA carboxylase, and reduced expression levels of mature sterol regulatory element-binding protein (SREBP)-2 and SREBP-1c mRNA indicate reduced lipogenesis in the liver of XN-fed ApoE(-/-) mice. Concomitant induction of hepatic mRNA expression of carnitine palmitoyltransferase-1a in ApoE(-/-) mice-administered XN suggests increased fatty acid beta-oxidation. Fecal cholesterol concentrations were also markedly increased in XN-fed ApoE(-/-) mice compared with mice fed western-type diet alone. CONCLUSION: The atheroprotective effects of XN might be attributed to combined beneficial effects on plasma cholesterol and monocyte chemoattractant protein 1 concentrations and hepatic lipid metabolism via activation of AMP-activated protein kinase.

Regulatory mechanism of the light-activable allosteric switch LOV-TAP for the control of DNA binding: a computer simulation study

The spatio-temporal control of gene expression is fundamental to elucidate cell proliferation and deregulation phenomena in living systems. Novel approaches based on light-sensitive multiprotein complexes have recently been devised, showing promising perspectives for the noninvasive and reversible modulation of the DNA-transcriptional activity in vivo. This has lately been demonstrated in a striking way through the generation of the artificial protein construct light-oxygen-voltage (LOV)-tryptophan-activated protein (TAP), in which the LOV-2-Jα photoswitch of phototropin1 from Avena sativa (AsLOV2-Jα) has been ligated to the tryptophan-repressor (TrpR) protein from Escherichia coli. Although tremendous progress has been achieved on the generation of such protein constructs, a detailed understanding of their functioning as opto-genetical tools is still in its infancy. Here, we elucidate the early stages of the light-induced regulatory mechanism of LOV-TAP at the molecular level, using the noninvasive molecular dynamics simulation technique. More specifically, we find that Cys450-FMN-adduct formation in the AsLOV2-Jα-binding pocket after photoexcitation induces the cleavage of the peripheral Jα-helix from the LOV core, causing a change of its polarity and electrostatic attraction of the photoswitch onto the DNA surface. This goes along with the flexibilization through unfolding of a hairpin-like helix-loop-helix region interlinking the AsLOV2-Jα- and TrpR-domains, ultimately enabling the condensation of LOV-TAP onto the DNA surface. By contrast, in the dark state the AsLOV2-Jα photoswitch remains inactive and exerts a repulsive electrostatic force on the DNA surface. This leads to a distortion of the hairpin region, which finally relieves its tension by causing the disruption of LOV-TAP from the DNA.

The immunomodulator FTY720 and its phosphorylated derivative activate the Smad signalling cascade and upregulate connective tissue growth factor and collagen type IV expression in renal mesangial cells

1.--The immunomodulating agent FTY720 is a substrate for the sphingosine kinase and the phosphorylated form is able to bind to sphingosine 1-phosphate (S1P) receptors. In this study, we show that exposure of renal mesangial cells to phospho-FTY720 leads to a rapid and transient activation of several protein kinase cascades, including the mitogen- and stress-activated protein kinases. The nonphosphorylated FTY720 also increased MAPK phosphorylation, but with a reduced potency and a more delayed time course. In addition, phospho-FTY720 and FTY720 are able to increase phosphorylation of Smad proteins which are classical members of the transforming growth factor-beta (TGF-beta) signalling device, thus suggesting a crosstalk between FTY720 and TGF-beta signalling. 2.--Pretreatment with the S1P(3) receptor antagonist suramin inhibits FTY720 and phospho-FTY720-induced Smad phosphorylation, whereas pertussis toxin pretreatment, which blocks G(i/0) proteins, has no effect on Smad phosphorylation. 3.--Since TGF-beta is a potent profibrotic cytokine in mesangial cells and upregulates the connective tissue growth factor (CTGF) and collagen as important hallmarks in the fibrotic sequelae, we investigated whether FTY720 and phospho-FTY720 are able to mimic these effects of TGF-beta. Indeed, FTY720 and phospho-FTY720 markedly upregulate CTGF and collagen type IV protein expressions. In addition, the tissue inhibitor of metalloproteinase-1 is transcriptionally activated by FTY720, whereas cytokine-induced matrix metalloproteinase-9 is down-regulated by FTY720. 4.--Depletion of the TGF-beta receptor type II by the siRNA transfection technique blocks not only Smad phosphorylation but also CTGF upregulation. Similarly, Smad-4 depletion by siRNA transfection also abrogates CTGF upregulation induced by FTY720 and phospho-FTY720. 5.--In summary, our data show that FTY720 and phospho-FTY720 not only activate the Smad signalling cascade in mesangial cells, but also upregulate the expression of CTGF and collagen. These findings suggest that FTY720 may have additional effects besides the established immunomodulatory action and, importantly, a profibrotic activity has to be considered in future experimental approaches.

Pioglitazone inhibits androgen production in NCI-H295R cells by regulating gene expression of CYP17 and HSD3B2

Thiazolidinediones (TZDs) such as pioglitazone and rosiglitazone are widely used as insulin sensitizers in the treatment of type 2 diabetes. In diabetic women with polycystic ovary syndrome, treatment with pioglitazone or rosiglitazone improves insulin resistance and hyperandrogenism, but the mechanism by which TZDs down-regulate androgen production is unknown. Androgens are synthesized in the human gonads as well as the adrenals. We studied the regulation of androgen production by analyzing the effect of pioglitazone and rosiglitazone on steroidogenesis in human adrenal NCI-H295R cells, an established in vitro model of steroidogenesis of the human adrenal cortex. Both TZDs changed the steroid profile of the NCI-H295R cells and inhibited the activities of P450c17 and 3betaHSDII, key enzymes of androgen biosynthesis. Pioglitazone but not rosiglitazone inhibited the expression of the CYP17 and HSD3B2 genes. Likewise, pioglitazone repressed basal and 8-bromo-cAMP-stimulated activities of CYP17 and HSD3B2 promoter reporters in NCI-H295R cells. However, pioglitazone did not change the activity of a cAMP-responsive luciferase reporter, indicating that it does not influence cAMP/protein kinase A/cAMP response element-binding protein pathway signaling. Although peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPARgamma) is the nuclear receptor for TZDs, suppression of PPARgamma by small interfering RNA technique did not alter the inhibitory effect of pioglitazone on CYP17 and HSD3B2 expression, suggesting that the action of pioglitazone is independent of PPARgamma. On the other hand, treatment of NCI-H295R cells with mitogen-activated protein kinase kinase (MEK)/extracellular signal-regulated kinase (ERK) inhibitor 2-(2-amino-3-methoxyphenyl)-4H-1-benzopyran-4-one (PD98059) enhanced promoter activity and expression of CYP17. This effect was reversed by pioglitazone treatment, indicating that the MEK/ERK signaling pathway plays a role in regulating androgen biosynthesis by pioglitazone.

Nutrient-responsive mTOR signalling grows on Sterile ground

The control of cell growth, that is cell size, is largely controlled by mTOR (the mammalian target of rapamycin), a large serine/threonine protein kinase that regulates ribosome biogenesis and protein translation. mTOR activity is regulated both by the availability of growth factors, such as insulin/IGF-1 (insulin-like growth factor 1), and by nutrients, notably the supply of certain key amino acids. The last few years have seen a remarkable increase in our understanding of the canonical, growth factor-regulated pathway for mTOR activation, which is mediated by the class I PI3Ks (phosphoinositide 3-kinases), PKB (protein kinase B), TSC1/2 (the tuberous sclerosis complex) and the small GTPase, Rheb. However, the nutrient-responsive input into mTOR is important in its own right and is also required for maximal activation of mTOR signalling by growth factors. Despite this, the details of the nutrient-responsive signalling pathway(s) controlling mTOR have remained elusive, although recent studies have suggested a role for the class III PI3K hVps34. In this issue of the Biochemical Journal, Findlay et al. demonstrate that the protein kinase MAP4K3 [mitogen-activated protein kinase kinase kinase kinase-3, a Ste20 family protein kinase also known as GLK (germinal centre-like kinase)] is a new component of the nutrient-responsive pathway. MAP4K3 activity is stimulated by administration of amino acids, but not growth factors, and this is insensitive to rapamycin, most likely placing MAP4K3 upstream of mTOR. Indeed, MAP4K3 is required for phosphorylation of known mTOR targets such as S6K1 (S6 kinase 1), and overexpression of MAP4K3 promotes the rapamycin-sensitive phosphorylation of these same targets. Finally, knockdown of MAP4K3 levels causes a decrease in cell size. The results suggest that MAP4K3 is a new component in the nutrient-responsive pathway for mTOR activation and reveal a completely new function for MAP4K3 in promoting cell growth. Given that mTOR activity is frequently deregulated in cancer, there is much interest in new strategies for inhibition of this pathway. In this context, MAP4K3 looks like an attractive drug target since inhibitors of this enzyme should switch off mTOR, thereby inhibiting cell growth and proliferation, and promoting apoptosis.