Cathepsin S Cleavage of Protease-Activated Receptor-2 on Endothelial Cells Promotes Microvascular Diabetes Complications

Endothelial dysfunction is a central pathomechanism in diabetes-associated complications. We hypothesized a pathogenic role in this dysfunction of cathepsin S (Cat-S), a cysteine protease that degrades elastic fibers and activates the protease-activated receptor-2 (PAR2) on endothelial cells. We found that injection of mice with recombinant Cat-S induced albuminuria and glomerular endothelial cell injury in a PAR2-dependent manner. In vivo microscopy confirmed a role for intrinsic Cat-S/PAR2 in ischemia-induced microvascular permeability. In vitro transcriptome analysis and experiments using siRNA or specific Cat-S and PAR2 antagonists revealed that Cat-S specifically impaired the integrity and barrier function of glomerular endothelial cells selectively through PAR2. In human and mouse type 2 diabetic nephropathy, only CD68(+) intrarenal monocytes expressed Cat-S mRNA, whereas Cat-S protein was present along endothelial cells and inside proximal tubular epithelial cells also. In contrast, the cysteine protease inhibitor cystatin C was expressed only in tubules. Delayed treatment of type 2 diabetic db/db mice with Cat-S or PAR2 inhibitors attenuated albuminuria and glomerulosclerosis (indicators of diabetic nephropathy) and attenuated albumin leakage into the retina and other structural markers of diabetic retinopathy. These data identify Cat-S as a monocyte/macrophage-derived circulating PAR2 agonist and mediator of endothelial dysfunction-related microvascular diabetes complications. Thus, Cat-S or PAR2 inhibition might be a novel strategy to prevent microvascular disease in diabetes and other diseases.

Disrupção da glândula tiróide por composto goitrógeno (PTU)

Dissertação de Mestrado, Biologia Marinha, Faculdade Ciências do Mar e do Ambiente, Universidade do Algarve, 2008

L’entérotoxine STb d’Escherichia coli affecte les jonctions serrées des cellules intestinales épithéliales

La toxine thermostable d’E.coli (STb) est une cause de diarrhée chez l’homme et l’animal. STb se lie au sulfatide, son récepteur, puis s’internalise. Dans le cytoplasme, par une cascade d’événements, STb déclenche l’ouverture des canaux ioniques permettant la sécrétion des ions et la perte d’eau menant à la diarrhée. Les jonctions serrées forment une barrière physique intercellulaire dans les cellules épithéliales intestinales, contrôlant ainsi le flux paracellulaire des ions et de l’eau. Les jonctions serrées sont affectées par divers pathogènes et par leurs toxines. À ce jour, l’effet de STb sur les jonctions serrées n’a pas été étudié. L’étude entreprise visait à explorer l’effet de STb sur les jonctions serrées et la barrière épithéliale des cellules intestinales. Des cellules épithéliales intestinales du colon humain (T84) ont été traitées pendant 24h soit avec la toxine STb purifiée soit avec une souche d’E.coli exprimant STb. La résistance transépithéliale (TER), le flux de marqueurs paracellulaires et la microscopie confocale ont été utilisés pour analyser les effets de STb sur les jonctions serrées. Les monocouches traitées par la souche E.coli exprimant STb et la toxine STb purifiée ont manifesté une forte réduction de TER (p<0.0001) parallèlement à une augmentation significative de la perméabilité paracellulaire à l’Albumine de Sérum Bovin marqué avec l’IsoThioCyanate Fluoroscéine, BSA-FITC (p<0.0001) comparativement aux cellules non traitées et aux cellules traitées par une souche d’E.coli commensale non-toxinogène. L’augmentation de la perméabilité paracellulaire induite par STb a été associée à une dissolution générale et une condensation des fibres de stress centrales des filaments d’actine. Le réarrangement des filaments d’actine a été accompagné par une redistribution et une fragmentation des protéines des jonctions serrées dont l’occludine, la claudine-1 et la Zonula Occludens-1. Les mêmes modifications on été observées après l’intoxication des cellules T84 avec un octapeptide synthétique retrouvé dans la séquence de STb correspondant à une séquence consensus de la toxine ZOT de Vibrio cholerae, impliquée dans la réorganisation des jonctions serrées. Cet effet n’a pas été observé lorsque les cellules ont été traitées avec un octapeptide synthétique comportant les mêmes acides aminés mais distribués de façon aléatoire ou avec la toxine mutée (D30V). Nos résultats montrent pour la première fois que STb induit le dysfonctionnement de la barrière épithéliale intestinale en modifiant la distribution des protéines des jonctions serrées. Ces résultats ouvrent une nouvelle voie pour la compréhension de la pathogenèse de diarrhée causée par la toxine STb.

Neuron-Derived Semaphorin 3A is an Early Inducer of Vascular Permeability in Diabetic Retinopathy

La détérioration de la barrière hémato rétinienne et l'oedème maculaire consécutif est une manifestation cardinale de la rétinopathie diabétique (RD) et la caractéristique clinique la plus étroitement associée à la perte de la vue. Alors que l'oedème maculaire affecte plus de 25% des patients souffrant de diabète, les modalités de traitement actuellement disponibles tels que les corticostéroïdes administrés localement et les thérapies anti-VEGF récemment approuvés présentent plusieurs inconvénients. Bien que le lien entre une rupture de l’unité neuro-vasculaire et la pathogénèse de la RD ait récemment été établi, l’influence de la signalisation neuro-vasculaire sur la vasculopathie oculaire diabetique a jusqu’à présent reçu peu d’attention. Ici, à l’aide d’ètudes humaines et animales, nous fournissons la première preuve du rôle essentiel de la molécule de guidage neuronale classique Sémaphorine 3A dans l’instigation de la perméabilité vasculaire maculaire pathologique dans le diabète de type 1. L’étude de la dynamique d’expression de Sémaphorine 3A révèle que cette dernière est induite dans les phases précoces hyperglycèmiques du diabète dans la rétine neuronale et participe à la rupture initiale de la fonction de barrière endothéliale. En utilisant le modèle de souris streptozotocine pour simuler la rétinopathie diabétique humaine, nous avons démontré par une série d’approches analogue que la neutralisation de Sémaphorine 3A empêche de façon efficace une fuite vasculaire rétinienne. Nos résultats identifient une nouvelle cible thérapeutique pour l’oedème maculaire diabétique en plus de fournir d’autres preuves de communication neuro-vasculaire dans la pathogènese de la RD.

Functional Genetics of Suberin: The Role of CYP86A33 and StKCS6 in potato tuber periderm

La caracterització funcional de dos gens en la peridermis, la ω hidroxilasa d'àcids grassos CYP86A33 -candidata per la funcionalització del carboni ω-terminal dels monòmers alifàtics de la suberina- i la ketoacyl-CoA sintasa StKCS6 -candidata per elongar àcids grassos o derivats llargs de suberina i ceres- es realitza per silenciament per RNA d'interferència en patata. La deficiència de CYP86A33 comporta una gran reducció dels monòmers principals de la suberina, l'àcid gras ω-hidroxilat i l'α,ω-diàcid C18:1, juntament amb una reducció total de la quantitat de suberina del 60%. Aquesta deficiència altera l'estructura lamel·lar típica de la suberina, així com també la funció barrera de la peridermis. La deficiència en StKCS6 comporta que els monòmers de la suberina de 28 carbonis o més llargs es redueixin i que els de 26 carbonis o més curts s'incrementin. Aquesta deficiència suggereix que la llargada dels compostos alifàtics pot contribuir a les propietats impermeabilitzants de la peridermis.

Desenvolvimento de um método in vivo para melhor compreender a pele do obeso

O impacto da obesidade na fisiopatologia da pele humana parece relacionar-se com diversas dermatoses, resultado da alteração da sua fisiologia normal, incluindo alterações na função barreira e na função de “envelope”. Contudo, a informação disponível é ainda escassa devido às diversas complexidades do tema. Este trabalho pretende contribuir para a definição de uma metodologia de abordagem experimental para estudar, de forma objectiva, as alterações funcionais que caracterizam a pele obesa. O presente estudo, transversal, incluiu 28 voluntárias, do sexo feminino, saudáveis, com idade média 23±5 anos de idade, após consentimento informado. Foi realizada uma única medição de caracterização das diversas funções cutâneas obtidas por meios não invasivos em condições controladas. As variáveis consideradas relevantes foram, a hidratação (superficial e profunda) a função de barreira e o comportamento biomecânico, medidos em 4 áreas anatómicas distintas. Através do SPSS (v 20.0) realizámos uma análise estatística univariada com cálculo de medidas de tendência central e de dispersão. Recorremos aos testes de Pearson e de Spearman, para as variáveis que seguiam, ou não, uma distribuição normal, respectivamente, adoptando um grau de confiança de 95% . Os resultados permitem propor uma metodologia para o estudo da pele, aplicável ao doente obeso, incluindo a escolha das áreas anatómicas e das variáveis adequadas ao objetivo pretendido.

Acerca do impacto da oclusão na reparação in vivo da integridade cutânea

A grande diversidade de apósitos disponível para a recuperação da integridade cutânea torna complexa e difícil a sua escolha. Torna-se pois fundamental, aprofundar o conhecimento sobre o impacto específico dos diferentes materiais de penso. O presente estudo pretende ilustrar o impacto da oclusão na recuperação da função de “barreira” da pele e envolveu 8 mulheres saudáveis ( = 22,6±1,1) em cujos antebraços foram marcados 3 sítios experimentais sujeitos a biopsia superficial cutânea (BSC) com cianoacrilato, mantendo integro um quarto local, assim utilizado como controlo negativo (CN). Dois dos locais experimentais sujeitos a BSC foram aleatoriamente ocludidos com o apósito de hidroxipoliuretano (PermaFoam®, Hartmann)(sitio A) ou com parafilm (sitio B) e o terceiro local (sitio C) deixado sem oclusão, funcionando como controlo positivo (CP). As variáveis em estudo foram a Perda Transepidérmica de água (PTEA, Tewameter TM300), o eritrema (Minolta CR3000) e a microcirculação local (LDF Periflux). Os resultados sugerem uma mais rápida recuperação da integridade cutânea nos sítios ocludidos, quando comparados com o respectivo controle, salientando-se nestes, o local tratado com o apósito de hidroxipoliuretano. Conclui-se que, nas presentes condições experimentais, a oclusão determina uma maior e mais rápida recuperação da integridade cutânea in vivo.

Avaliação da função de barreira da pele pela análise Bi-compartimental de medições dinâmincas da PTEA : validação de novas condições analíticas

Neste trabalho é revista uma metodologia baseada na modelação matemática de dados de perda transepidérmica de água (PTEA) após a realização de um plastic occlusion stress test (POST), para avaliar a dinâmica hídrica cutânea através de parâmetros cinéticos. Embora simples de executar, esta metodologia consome muito tempo, uma vez que normalmente envolve a recolha de dados durante, pelo menos, 30 minutos. Esta investigação tem como objectivo optimizar o protocolo, reduzindo o tempo total da experiência através da recolha de mais pontos na fase inicial do estudo.Foi possível reduzir significativamente o tempo de análise, o que se torna vantajoso tanto para os investigadores, como para os voluntários, uma vez que, por um lado, há redução dos custos de investigação, bem como se assegura o conforto dos participantes no estudo.

Relação entre a biomecânica e a hidratação cutâneas em indivíduos normoponderais e influência da idade

A pele constitui o maior órgão do corpo humano. As diversas funções cutâneas que conhecemos reúnem-se na sua capacidade de protecção e de adaptação ao contorno corporal. O presente estudo visa comparar parâmetros de hidratação e elasticidade, de forma a determinar de que forma uma poderá influenciar ou ser influenciada pela outra. Para tal, foi selecionada uma amostra de conveniência de 42 voluntárias, do sexo feminino, saudáveis e normoponderais (de acordo com a classificação internacional da OMS). Afunção “barreira” da pele foi caracterizada pela perda transepidérmica de água (Tewameter TM300); a hidratação superficial foi medida através da utilização do Moisturemeter SC e Corneometer; e a função “envelope” foi medida através da utilização do Cutometer MPA580 e Reviscometer RV600. As medições foram efetuadas na face (zona zigomática e fronte), na mama e no abdómen. Os resultados mais significativos demonstram uma influência da idade na alteração dos diversos parâmetros avaliados, de acordo com o que se encontra publicados. Para além disso, parece existir alguma relação entre os parâmetros de hidratação e alguns descritores biomecânicos, a qual deverá ser investigada em estudos futuros.

Explorando modelos in vivo para caracterizar a microcirculação periférica : um estudo piloto

Nos últimos anos, a circulação cutânea surgiu como uma janela interessante para analisar a função microcirculatória e os mecanismos de disfunção. Tecnologias não-invasivas, incluindo a Fluxometria por Laser Doppler (FLD), gasimetria transcutânea e a Perda Transepidérmica de Água (PTEA), ajudaram a considerar a circulação cutânea como um modelo de translação útil na doença vascular. Neste estudo procurou-se avaliar o perfil de resposta de um grupo de indivíduos jovens saudáveis ​​(n = 8), de ambos os sexos (24,5 ± 0,8 anos de idade) a três manobras de condicionamento da perfusão no membro inferior - A: elevação da perna enquanto sentado, B: elevação da perna enquanto em decúbito dorsal; C: oclusão supra-sistólica com um torniquete. As técnicas de medição incluiram FLD, pressões parciais transcutâneas (tc) pO2 e pCO2 por gasimetria e PTEA por evaporimetria. Foram aplicados testes de estatística descritiva e não paramétrica, sendo adotado um nível de confiança de 95%. As tcpO2 e tcpCO2 alteraram-se significativamente durante as manobras. Foi registado um perfil de evolução recíproca para FLD e PTEA em A e C, o que pode sugerir que, sob as condições experimentais as condições de perfusão local podem influenciar a função epidérmica "barreira". Os modelos propostos parecem ser adequados para caracterizar a microcirculação periférica in vivo, o que justifica estudos de desenvolvimento posteriores.

Avaliação das propriedades sensoriais de uma formulação cosmética contendo óleo de café verde

O óleo de café verde (OCV) é um ingrediente bastante conhecido com propriedades cosméticas como: manter a hidratação da pele, melhorar o fator de proteção solar e manter a função barreira da pele. Assim, o objectivo deste estudo foi avaliar a influência da adição de uma quantidade considerável de OCV (15%) nas propriedades sensoriais de uma formulação cosmética. O painel sensorial consistiu de 19 voluntários com idades entre 19 e 43 anos. Os atributos sensoriais foram avaliadas em uma região definida de 25 cm2 na parte interna do antebraço. Os voluntários foram instruídos a avaliar as propriedades sensoriais que eles sentiam para cada formulação imediatamente e 5 minutos após a aplicação. As formulações mostraram quase a mesma percepção entre os voluntários. A maioria dos voluntários percebeu a pele suave e hidratada após a aplicação das formulações. No entanto, a percepção de um resíduo oleoso sobre a pele foi o principal efeito da formulação contendo OCV. Assim, podemos concluir que a quantidade total de OCV utilizado mostrou propriedades interessantes para aplicação em peles secas ou cremes noturnos, uma vez que foi capaz de deixar uma película oleosa sobre a pele.

Explorando o teste de provocação com oxigénio como modelo de avaliação da microcirculação

A microcirculação cutânea surgiu, nos últimos anos, como uma alternativa pratica e acessível para o estudo da circulação periférica. Técnicas não-invasivas, como a Fluxometria por Laser Doppler (FLD), a Evaporimetria e a Gasimetria transcutânea em associação a testes de provocação têm transformado a circulação cutânea num atraente modelo de investigação. Este estudo foi aplicado a um grupo de voluntárias jovens saudáveis (n = 8, (21,6 ± 2,6) anos) respirando uma atmosfera de 100 % oxigénio durante 10 minutos. Este teste permitiu-nos avaliar a resposta circulatória na microcirculação do membro inferior. As técnicas de medição incluíram o fluxo sanguíneo local por FLD, a pO2 transcutânea (tc) e a Perda Transepidérmica de Água (PTEA) por evaporimetria. A análise de dados revela que tc-pO2 e FLD se alteraram significativamente durante o teste. Um perfil de evolução recíproca foi registrado para FLD e PTEA, que parece apoiar dados anteriores de que as alterações no fluxo sanguíneo local podem influenciar a função de “barreira” epidérmica. Este modelo parece adequado para caracterizar a microcirculação do membro inferior in vivo.

Dietary synbiotics reduce cancer risk factors in polypectomized and colon cancer patients

Background: Animal studies suggest that prebiotics and probiotics exert protective effects against tumor development in the colon, but human data supporting this suggestion are weak. Objective: The objective was to verify whether the prebiotic concept (selective interaction with colonic flora of nondigested carbohydrates) as induced by a synbiotic preparation-oligofructose-enriched inulin (SYN1) + Lactobacillus rhamnosus GG (LGG) and Bifidobacterium lactis Bb12 (BB12)-is able to reduce the risk of colon cancer in humans. Design: The 12-wk randomized, double-blind, placebo-controlled trial of a synbiotic food composed of the prebiotic SYN1 and probiotics LGG and BB12 was conducted in 37 colon cancer patients and 43 polypectomized patients. Fecal and blood samples were obtained before, during, and after the intervention, and colorectal biopsy samples were obtained before and after the intervention. The effect of synbiotic consumption on a battery of intermediate biomarkers for colon cancer was examined. Results: Synbiotic intervention resulted in significant changes in fecal flora: Bifidobacterium and Lactobacillus increased and Clostridium perfringens decreased. The intervention significantly reduced colorectal proliferation and the capacity of fecal water to induce necrosis in colonic cells and improve epithelial barrier function in polypectomized patients. Genotoxicity assays of colonic biopsy samples indicated a decreased exposure to genotoxins in polypectomized patients at the end of the intervention period. Synbiotic consumption prevented an increased secretion of interleukin 2 by peripheral blood mononuclear cells in the polypectomized patients and increased the production of interferon gamma in the cancer patients. Conclusions: Several colorectal cancer biomarkers can be altered favorably by synbiotic intervention.

Anti-cancer properties of phenolics from apple waste on colon carcinogenesis in vitro

Colorectal cancer is one of the most common cancers in Western countries. The World Health Organisation identifies diet as a critical risk factor in the development and progression of this disease and the protective role of high levels of fruit and vegetable consumption. Several studies have shown that apples contain several phenolic compounds that are potent anti-oxidants in humans. However, little is known about other beneficial properties of apple phenolics in cancer. We have used the HT29, HT115 and CaCo-2 cell lines as in vitro models to examine the effect of apple phenolics (0.01–0.1% apple extract) on key stages of colorectal carcinogenesis, namely; DNA damage (Comet assay), colonic barrier function (TER assay), cell cycle progression (DNA content assay) and invasion (Matrigel assay). Our results indicate that a crude extract of apple phenolics can protect against DNA damage, improve barrier function and inhibit invasion (p < 0.05). The anti-invasive effects of the extract were enhanced with twenty-four hour pretreatment of cells (p < 0.05). We have shown that a crude apple extract from waste, rich in phenolic compounds, beneficially influences key stages of carcinogenesis in colon cells in vitro.

Effect of colonic bacterial metabolites on Caco-2 cell paracellular permeability in vitro

One common effect of tumor promoters is increased tight junction (TJ) permeability. TJs are responsible for paracellular permeability and integrity of the barrier function. Occludin is one of the main proteins responsible for TJ structure. This study tested the effects of physiological levels of phenol, ammonia, primary bile acids (cholic acid, CA, and chenodeoxycholic acid, CDCA), and secondary bile acids (lithocholic acid, LCA, and deoxycholic acid, DCA) on paracellular permeability using a Caco-2 cell model. Paracellular permeability of Caco-2 monolayers was assessed by transepithelial electrical resistance (TER) and the apical to basolateral flux of [C-14]-mannitol. Secondary, but not primary, bile acids increased permeability as reflected by significantly decreased TER and increased mannitol flux. Both phenol and ammonia also increased permeability. The primary bile acid CA significantly increased occludin expression (P < 0.05), whereas CDCA had no significant effect on occludin expression as compared to the negative control. The secondary bile acids DCA and LCA significantly increased occludin expression (P < 0.05), whereas phenol had no significant effect on the protein expression as compared to the negative control. This suggests that the increased permeability observed with LCA, DCA, phenol, and ammonia was not related to an effect on occludin expression. In conclusion, phenol, ammonia, and secondary bile acids were shown to increase paracellular permeability and reduce epithelial barrier function at doses typical of levels found in fecal samples. The results contribute to the evidence these gut microflora-generated products have tumor-promoting activity.