Effet des acides gras polyinsaturés EPA et DHA dans un modèle d’infarctus du myocarde

Plusieurs études montrent que les acides gras (AG) oméga-3 sont bénéfiques pour la santé cardiovasculaire. Une étude antérieure dans notre laboratoire a montré que l’administration des acides gras oméga-3 réduit la taille de l'infarctus du myocarde (IM). Cependant, la question demeure de savoir si les deux principaux acides gras oméga-3 à longue chaîne, l'acide eicosapentaénoïque (EPA) et l'acide docosahexaénoïque (DHA) possèdent la même efficacité à réduire la taille de l'infarctus. Le but de ce projet sera de déterminer l’efficacité relative de chacun de ces acides gras oméga-3 à protéger le cœur dans un modèle d’ischémie/reperfusion et d’étudier certaines voies de cardioprotection. Des rats mâles adultes Sprague-Dawley ont été nourris pendant 14 jours avec une diète comprenant l'un: 1- aucun AG oméga-3; 2- 5 g d'EPA / kg de nourriture; 3- 5 g de DHA / kg de nourriture; 4- 2,5 g de chaque oméga-3 AG / kg de nourriture; 5- 5 g chaque AG oméga-3 / kg de nourriture. Par la suite, les animaux ont été soumis à une ischémie pendant 40 minutes, causée par l'occlusion de l'artère coronaire gauche descendante. Au bout de 24 heures de reperfusion, la taille de l'infarctus est déterminée. Dans un sous-groupe d'animaux, l'activité d’Akt et des caspase-3 sont mesurées dans la région ischémique après 30 minutes de reperfusion. Finalement, à 15 minutes de reperfusion, l'ouverture du pore de transition de perméabilité mitochondriale mPTP est déterminée dans un autre sous-groupe. Les résultats indiquent que les diètes EPA ou DHA réduisent de manière significative la taille de l'infarctus par rapport à la diète sans AG oméga-3, tandis que la combinaison de deux acides gras oméga-3 n'a pas montré de diminution de la taille de l'infarctus. L'activité de la caspase-3 est réduite pour le groupe DHA puis, l'activité d'Akt est augmentée avec les diètes EPA et DHA seules. Finalement, en présence d’une diète enrichie uniquement de DHA, l'ouverture des mPTP est retardée comparativement aux autres diètes.

Biochemical mechanisms involved in pulmonary hypo-alveolarization induced by peroxides contaminating parenteral nutrition in newborn guinea pig

La dysplasie broncho-pulmonaire (DBP), caractérisée par un défaut de l’alvéolarisation, est une complication pathologique associée à un stress oxydant chez le nouveau-né prématuré. La DBP est présente chez près de 50 % des nouveau-nés de moins de 29 semaines de gestation. La nutrition parentérale (NP) que ces nouveau-nés reçoivent pour cause d’immaturité gastro-intestinale est une source importante de stress oxydant. En effet, leur NP est contaminée par des peroxydes, dont l’ascorbylperoxyde qui est une forme peroxydée du déshydroascorbate. La génération des peroxydes est catalysée par la lumière ambiante. La photoprotection de la NP, quoique difficile d’application en clinique, est associée à une diminution de l’incidence de la DBP chez les enfants prématurés. Chez l’animal nouveau-né, la photoprotection de la NP est associée à un meilleur développement alvéolaire. Ainsi, nous émettons l’hypothèse que l’ascorbylperoxide infusé avec la NP cause la perte d’alvéoles suite à une apoptose exagérée induite par l’oxydation du potentiel redox du glutathion. Cette oxydation du potentiel redox serait occasionnée par l’inhibition de la transformation hépatique de la méthionine en cystéine, menant à une diminution de la synthèse de glutathion au foie et dans les tissus tels que les poumons. La confirmation de cette hypothèse suggérera qu’un ajout de glutathion dans la NP permettra une meilleure détoxification de l’ascorbylperoxide par l’action de la glutathion peroxydase, et préviendra l’oxydation du potentiel redox et ainsi, la perte d'alvéoles par apoptose. Objectifs : Le but de mon projet de recherche est de comprendre les mécanismes biochimiques liant la NP et le développement de la DBP chez le nouveau-né prématuré et de proposer une alternative nutritionnelle prévenant le développement de cette complication fréquemment observée dans cette population. Les objectifs spécifiques sont : 1) d’évaluer l’impact, au poumon, de l’infusion de l’ascorbylperoxyde sur l’axe métabolique potentiel redox du glutathion - apoptose - le développement alvéolaire; 2) d’étudier l’impact de l’ascorbylperoxyde et du potentiel redox sur l’activité hépatique de la méthionine adénosyltransférase (MAT), première enzyme de la cascade métabolique transformant la méthionine en cystéine; et 3) de tenter de prévenir l’impact négatif de la NP ou de l’infusion d’ascorbylperoxyde sur le poumon en améliorant le statut en glutathion. Méthodes: Par un cathéter fixé dans la jugulaire, des cochons d’Inde de trois jours de vie (n = 8 par groupe) ont reçu en continu durant 4 jours une NP ou une solution de base (dextrose + NaCl) enrichie des différentes molécules à l’essai. Le premier objectif a été atteint en enrichissant la solution de base en ascorbylperoxyde à 0, 20, 60 et 180 μM. Ces solutions contenaient ou non 350 μM H2O2 pour se rapprocher des conditions cliniques. Le second objectif a été atteint en investiguant les mécanismes d’inhibition de la MAT dans des animaux infusés ou non avec des solutions contenant la solution de base, des peroxydes, du glutathion et la NP (dextrose + acides aminés + multivitamines + lipides). Le troisième objectif a été atteint en ajoutant ou non à une solution d’ascorbylperoxide ou à la NP 10 μM de glutathion (GSSG), afin d’obtenir une concentration plasmatique normale de glutathion. Après 4 jours, les poumons étaient prélevés et traités pour la détermination de GSH et GSSG par électrophorèse capillaire, le potentiel redox était calculé selon l'équation de Nernst et le niveau de caspase-3 actif (marqueur d’apoptose) par Western blot et l’index d’alvéolarisation quantifié par le nombre d’interceptes entre des structures histologiques et une droite calibrée. Les données étaient comparées par ANOVA, les effets étaient considérés comme significatifs si le p était inférieur à 0,05. Résultats: L’infusion de l’ascorbylperoxyde, indépendamment du H2O2, a induit une hypoalvéolarisation, une activation de la caspase-3 et une oxydation du potentiel redox de manière dose-dépendante. Ces effets ont été empêchés par l’ajout de GSSG à la NP ou à la solution d’ascorbylperoxyde (180 M). L’ascorbylperoxyde et le H2O2 ont inhibé l’activité de MAT tandis qu’elle était linéairement modulée par la valeur du potentiel redox hépatique. Conclusion : Nos résultats suggèrent que l’ascorbylperoxyde est l’agent actif de la NP conduisant au développement de la DBP. Ainsi la correction des bas niveaux de glutathion induits par les peroxydes de la NP favorise la détoxification des peroxydes et la correction du potentiel redox pulmonaire ; ce qui a protégé les poumons des effets délétères de la NP en outrepassant l’inhibition de la MAT hépatique. Nos résultats sont d'une grande importance car ils donnent de l'espoir pour une prévention possible de la DBP.

Biochemical mechanisms involved in pulmonary hypo-alveolarization induced by peroxides contaminating parenteral nutrition in newborn guinea pig

La dysplasie broncho-pulmonaire (DBP), caractérisée par un défaut de l’alvéolarisation, est une complication pathologique associée à un stress oxydant chez le nouveau-né prématuré. La DBP est présente chez près de 50 % des nouveau-nés de moins de 29 semaines de gestation. La nutrition parentérale (NP) que ces nouveau-nés reçoivent pour cause d’immaturité gastro-intestinale est une source importante de stress oxydant. En effet, leur NP est contaminée par des peroxydes, dont l’ascorbylperoxyde qui est une forme peroxydée du déshydroascorbate. La génération des peroxydes est catalysée par la lumière ambiante. La photoprotection de la NP, quoique difficile d’application en clinique, est associée à une diminution de l’incidence de la DBP chez les enfants prématurés. Chez l’animal nouveau-né, la photoprotection de la NP est associée à un meilleur développement alvéolaire. Ainsi, nous émettons l’hypothèse que l’ascorbylperoxide infusé avec la NP cause la perte d’alvéoles suite à une apoptose exagérée induite par l’oxydation du potentiel redox du glutathion. Cette oxydation du potentiel redox serait occasionnée par l’inhibition de la transformation hépatique de la méthionine en cystéine, menant à une diminution de la synthèse de glutathion au foie et dans les tissus tels que les poumons. La confirmation de cette hypothèse suggérera qu’un ajout de glutathion dans la NP permettra une meilleure détoxification de l’ascorbylperoxide par l’action de la glutathion peroxydase, et préviendra l’oxydation du potentiel redox et ainsi, la perte d'alvéoles par apoptose. Objectifs : Le but de mon projet de recherche est de comprendre les mécanismes biochimiques liant la NP et le développement de la DBP chez le nouveau-né prématuré et de proposer une alternative nutritionnelle prévenant le développement de cette complication fréquemment observée dans cette population. Les objectifs spécifiques sont : 1) d’évaluer l’impact, au poumon, de l’infusion de l’ascorbylperoxyde sur l’axe métabolique potentiel redox du glutathion - apoptose - le développement alvéolaire; 2) d’étudier l’impact de l’ascorbylperoxyde et du potentiel redox sur l’activité hépatique de la méthionine adénosyltransférase (MAT), première enzyme de la cascade métabolique transformant la méthionine en cystéine; et 3) de tenter de prévenir l’impact négatif de la NP ou de l’infusion d’ascorbylperoxyde sur le poumon en améliorant le statut en glutathion. Méthodes: Par un cathéter fixé dans la jugulaire, des cochons d’Inde de trois jours de vie (n = 8 par groupe) ont reçu en continu durant 4 jours une NP ou une solution de base (dextrose + NaCl) enrichie des différentes molécules à l’essai. Le premier objectif a été atteint en enrichissant la solution de base en ascorbylperoxyde à 0, 20, 60 et 180 μM. Ces solutions contenaient ou non 350 μM H2O2 pour se rapprocher des conditions cliniques. Le second objectif a été atteint en investiguant les mécanismes d’inhibition de la MAT dans des animaux infusés ou non avec des solutions contenant la solution de base, des peroxydes, du glutathion et la NP (dextrose + acides aminés + multivitamines + lipides). Le troisième objectif a été atteint en ajoutant ou non à une solution d’ascorbylperoxide ou à la NP 10 μM de glutathion (GSSG), afin d’obtenir une concentration plasmatique normale de glutathion. Après 4 jours, les poumons étaient prélevés et traités pour la détermination de GSH et GSSG par électrophorèse capillaire, le potentiel redox était calculé selon l'équation de Nernst et le niveau de caspase-3 actif (marqueur d’apoptose) par Western blot et l’index d’alvéolarisation quantifié par le nombre d’interceptes entre des structures histologiques et une droite calibrée. Les données étaient comparées par ANOVA, les effets étaient considérés comme significatifs si le p était inférieur à 0,05. Résultats: L’infusion de l’ascorbylperoxyde, indépendamment du H2O2, a induit une hypoalvéolarisation, une activation de la caspase-3 et une oxydation du potentiel redox de manière dose-dépendante. Ces effets ont été empêchés par l’ajout de GSSG à la NP ou à la solution d’ascorbylperoxyde (180 M). L’ascorbylperoxyde et le H2O2 ont inhibé l’activité de MAT tandis qu’elle était linéairement modulée par la valeur du potentiel redox hépatique. Conclusion : Nos résultats suggèrent que l’ascorbylperoxyde est l’agent actif de la NP conduisant au développement de la DBP. Ainsi la correction des bas niveaux de glutathion induits par les peroxydes de la NP favorise la détoxification des peroxydes et la correction du potentiel redox pulmonaire ; ce qui a protégé les poumons des effets délétères de la NP en outrepassant l’inhibition de la MAT hépatique. Nos résultats sont d'une grande importance car ils donnent de l'espoir pour une prévention possible de la DBP.

Mechanisms of negative regulation of inflammasome activation

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06

Steatosis and liver cell apoptosis in chronic hepatitis C: A mechanism for increased liver injury

Steatosis is increasingly recognized as a cofactor influencing the progression of fibrosis in chronic hepatitis Q however, the mechanisms by which it contributes to liver injury remain uncertain. We studied 125 patients with chronic hepatitis C to assess the effect of steatosis on liver cell apoptosis and the expression of Bcl-2, Bd-x(L), Bax, and tumor necrosis factor alpha (TNF-alpha) and the relationship between liver cell apoptosis and disease severity. A significant increase in liver cell apoptosis was seen in liver sections with increasing grade of steatosis (r = 0.42; P < .0001). Hepatic steatosis and previous heavy alcohol consumption were the only two variables independently associated with the apoptotic index. Increasing steatosis was associated with decreased Bcl-2 mRNA levels and an increase in the proapoptotic Bax/Bcl-2 ratio (r = -0.32, P = .007; and r = 0.27, P = .02, respectively). In the absence of steatosis, increased liver cell apoptosis was not associated with stellate cell activation or fibrosis (r = 0.26, P = .11; r = 0.06, P = .71, respectively). In contrast, in the presence of steatosis, increasing apoptosis was associated with activation of stellate cells and increased stage of fibrosis (r = 0.35, P = .047; r = 0.33, P = .03, respectively), supporting the premise that the steatotic liver is more vulnerable to liver injury. In patients with hepatitis C virus genotype 3, there was a significant correlation between TNF-α mRNA levels and active caspase-3 (r = 0.54, P = .007). In conclusion, these observations suggest a mechanism whereby steatosis contributes to the progression of liver injury in chronic hepatitis C. Further investigation will be required to determine the molecular pathways responsible for the proapoptotic effect of steatosis and whether this increase in apoptosis contributes directly to fibrogenesis.

The role of neurotransmission and the Chopper domain in p75 neurotrophin receptor death signaling

The role of p75 neurotrophin receptor (p75(NTR)) in mediating cell death is now well charaterized, however, it is only recently that details of the death signaling pathway have become clearer. This review focuses on the importance of the juxtamembrane Chopper domain region of p75(NTR) in this process. Evidence supporting the involvement of K+ efflux, the apoptosome (caspase-9, apoptosis activating factor-1, APAF-1, and Bcl-(xL)), caspase-3, c-jun kinase, and p53 in the p75(NTR) cell death pathway is discussed and regulatory roles for the p75(NTR) ectodomain and death domain are proposed. The role of synaptic activity is also discussed, in particular the importance of neutrotransmitter-activated K+ channels acting as the gatekeepers of cell survival decisions during development and in neurodegenerative conditions.

Pontosubicular apoptosis ("necrosis") in human neonates with intrauterine growth retardation and placental infarction

In a previous study of 37 autopsied stillbirths with non-dysmorphic intrauterine growth retardation ( IUGR), 26 cases were associated with placental infarction, a morphologic marker of uteroplacental insufficiency. Nine of the 26 cases with both IUGR and placental infarction, where archival tissue was available, had grey matter ischaemic lesions that were subsequently identified as pontosubicular necrosis. This lesion is now regarded as a localized form of apoptosis. A further eight third trimester stillbirth cases with both IUGR and placental infarction were ascertained prospectively. Sixteen of these 17 cases showed pontosubicular apoptosis, identified morphologically and verified using activated caspase-3 and TUNEL. Five of the 17 cases showed apoptosis in the frontal or temporal cortex as well. In this current study, pontosubicular apoptosis was strongly associated with IUGR and placental infarction in third trimester stillborns, suggesting that uteroplacental insufficiency leading to chronic fetal hypoxaemia may cause cerebral apoptosis.

Thapsigargin modulates osteoclastogenesis through the regulation of RANKL-induced signaling pathways and reactive oxygen species production

Introduction: Apoptosis and differentiation are among the consequences of changes in intracellular Ca2+ levels. In this study, we investigated the effects of the endoplasmic reticular Ca2+-ATPase inhibitor, thapsigargin (TG), on osteoclast apoptosis and differentiation. Materials and Methods: Both RAW264.7 cells and primary spleen cells were used to examine the effect of TG on RANKL-induced osteoclastogenesis. To determine the action of TG on signaling pathways, we used reporter gene assays for NF-kappa B and activator protein-1 (AP-1) activity, Western blotting for phosphoextracellular signal-related kinase (ERK), and fluorescent probes to measure changes in levels of intracellular calcium and reactive oxygen species (ROS). To assess rates of apoptosis, we measured changes in annexin staining, caspase-3 activity, and chromatin and F-actin microfilament structure. Results: At concentrations that caused a rapid rise in intracellular Ca2+, TG increased caspase-3 activity and promoted apoptosis in osteoclast-like cells (OLCs). Low concentrations of TG, which were insufficient to measurably alter intracellular Ca2+, unexpectedly suppressed caspase-3 activity and enhanced RANKL-induced osteoclastogenesis. At these lower concentrations, TG potentiated ROS production and RANKL-induced NF-kappa B activity, but suppressed RANKL-induced AP-1 activity and had little effect on ERK phosphorylation. Conclusion: Our novel findings of a biphasic effect of TG are incompletely explained by our current understanding of TG action, but raise the possibility that low intensity or local changes in subcellular Ca2+ levels may regulate intracellular differentiation signaling. The extent of cross-talk between Ca2+ and RANKL-mediated intracellular signaling pathways might be important in determining whether cells undergo apoptosis or differentiate into OLCs.

Intrauterine growth restriction due to uteroplacental vascular insufficiency leads to increased hypoxia-induced cerebral apoptosis in newborn piglets

Uteroplacental vascular insufficiency in humans is a common cause of intrauterine growth restriction (IUGR) and is associated with an increased incidence of perinatal asphyxia and neurodevelopmental disorders compared to normal weight newborns. Experimental models that provide an opportunity to analyze the pathogenesis of these relationships are limited. Here, we used neonatal pigs from large litters in which there were piglets of normal birth weight (for controls) and of low birth weight (for uteroplacental vascular insufficiency). Hypoxia was induced in paired littermates by reducing the fraction of inspired oxygen to 4% for 25 min. Brain tissue was collected 4 h post-hypoxia. Cerebral levels of apoptosis were quantified morphologically and verified with caspase-3 activity and TUNEL. Expression of Bcl-2, BcI-XL and Bax proteins was investigated using immunohistochemistry. Cellular positivity for Bcl-2 was consistently higher in the non-apoptotic white matter of the hypoxic IUGR animals compared with their littermates and reached significance at P < 0.05 in several pairs of littermates. Alterations in Bax showed a trend towards higher expression in the hypoxic IUGR littermates but rarely reached significance. The IUGR piglets showed a significantly greater amount of apoptosis in response to the hypoxia than the normal weight piglets, suggesting an increased vulnerability to apoptosis in the IUGR piglets. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

A novel plant toxin, persin, with in vivo activity in the mammary gland, induces Bim-dependent apoptosis in human breast cancer cells

Phytochemicals have provided an abundant and effective source of therapeutics for the treatment of cancer. Here we describe the characterization of a novel plant toxin, persin, with in vivo activity in the mammary gland and a p53-, estrogen receptor-, and Bcl-2-independent mode of action. Persin was previously identified from avocado leaves as the toxic principle responsible for mammary gland-specific necrosis and apoptosis in lactating livestock. Here we used a lactating mouse model to confirm that persin has a similar cytotoxicity for the lactating mammary epithelium. Further in vitro studies in a panel of human breast cancer cell lines show that persin selectively induces a G(2)-M cell cycle arrest and caspase-dependent apoptosis in sensitive cells. The latter is dependent on expression of the BH3-only protein Bim. Bim is a sensor of cytoskeletal integrity, and there is evidence that unique structure of the compound, persin could represent a novel class of microtubule-targeting agent with potential specificity for breast cancers.

Structure and dynamics of ASC2, a pyrin domain-only protein that regulates inflammatory signaling

Pyrin domain (PYD)-containing proteins are key components of pathways that regulate inflammation, apoptosis, and cytokine processing. Their importance is further evidenced by the consequences of mutations in these proteins that give rise to autoimmune and hyperinflammatory syndromes. PYDs, like other members of the death domain ( DD) superfamily, are postulated to mediate homotypic interactions that assemble and regulate the activity of signaling complexes. However, PYDs are presently the least well characterized of all four DD subfamilies. Here we report the three-dimensional structure and dynamic properties of ASC2, a PYD-only protein that functions as a modulator of multidomain PYD-containing proteins involved in NF-KB and caspase-1 activation. ASC2 adopts a six-helix bundle structure with a prominent loop, comprising 13 amino acid residues, between helices two and three. This loop represents a divergent feature of PYDs from other domains with the DD fold. Detailed analysis of backbone N-15 NMR relaxation data using both the Lipari-Szabo model-free and reduced spectral density function formalisms revealed no evidence of contiguous stretches of polypeptide chain with dramatically increased internal motion, except at the extreme N and C termini. Some mobility in the fast, picosecond to nanosecond timescale, was seen in helix 3 and the preceding alpha 2-alpha 3 loop, in stark contrast to the complete disorder seen in the corresponding region of the NALP1 PYD. Our results suggest that extensive conformational flexibility in helix 3 and the alpha 2-alpha 3 loop is not a general feature of pyrin domains. Further, a transition from complete disorder to order of the alpha 2-alpha 3 loop upon binding, as suggested for NALP1, is unlikely to be a common attribute of pyrin domain interactions.

In vivo vitamin C supplementation increases phosphoinositol transfer protein expression in peripheral blood mononuclear cells from healthy individuals

Ascorbate can act as both a reducing and oxidising agent in vitro depending on its environment. It can modulate the intracellular redox environment of cells and therefore is predicted to modulate thiol-dependent cell signalling and gene expression pathways. Using proteomic analysis of vitamin C-treated T cells in vitro, we have previously reported changes in expression of five functional protein groups associated with signalling, carbohydrate metabolism, apoptosis, transcription and immune function. The increased expression of the signalling molecule phosphatidylinositol transfer protein (PITP) was also confirmed using Western blotting. Herein, we have compared protein changes elicited by ascorbate in vitro, with the effect of ascorbate on plasma potassium levels, on peripheral blood mononuclear cell (PBMC) apoptosis and PITP expression, in patients supplemented with vitamin C (0-2 g/d) for up to 10 weeks to investigate whether in vitro model systems are predictive of in vivo effects. PITP varied in expression widely between subjects at all time-points analysed but was increased by supplementation with 2 g ascorbate/d after 5 and 10 weeks. No effects on plasma potassium levels were observed in supplemented subjects despite a reduction of K+ channel proteins in ascorbate-treated T cells in vitro. Similarly, no effect of vitamin C supplementation on PBMC apoptosis was observed, whilst ascorbate decreased expression of caspase 3 recruitment domain protein in vitro. These data provide one of the first demonstrations that proteomics may be valuable in developing predictive markers of nutrient effects in vivo and may identify novel pathways for studying mechanisms of action in vivo.

Palmitate induces insulin resistance in monocytes and increases expression of the integrin CD11b

Obesity and insulin resistance are important risk factors for atherosclerosis, and elevated level of plasma NEFA is a common feature in individuals with obesity and insulin resistance. Palmitate, one of the most abundant non-esterified SFA in plasma, has been reported to induce insulin resistance in adipose tissues and skeletal muscles and to cause an increased inflammatory response in monocytes. The present study investigated whether palmitate can induce insulin resistance in monocytes and its effect on monocyte adhesion molecular expression (CD11b). Insulin resistance was measured by in vitro uptake of insulin-stimulated 3H-labelled 2-deoxy-D-glucose into THP-1 cells, cell surface CD11b expression was measured by flow cytometry. The data showed that palmitate-induced insulin resistance in THP-1 monocytes was concentration and time dependent (Figure 1). The insulin-stimulated glucose uptake was significantly decreased in cells treated with 300 mM-palmitate compared with control cells (P<0.001) and was observed within 6 h, but was not a result of palmitate toxicity. There was no significant increase in caspase 3 activation (P>0.05). Treatment with 300 mM-palmitate for 24 h also caused a significant increase in surface CD11b expression in both U937 and THP-1 monocytic cell lines and human primary monocytes compared with the control (P<0.001). Both these effects were inhibited by co-incubation with Fumonisin B1, an inhibitor of de novo ceramide synthesis. In conclusion, these data show that palmitate, at physiological concentrations, can cause insulin resistance in monocytes and increase monocyte surface integrin CD11b expression, which is in part the result of the synthesis of ceramide.

Nuclear translocation of cytochrome c during apoptosis

Release of cytochrome c from mitochondria is a major event during apoptosis. Released cytochrome c has been shown to activate caspase-dependent apoptotic signals. In this report, we provide evidence for a novel role of cytochrome c in caspase-independent nuclear apoptosis. We showed that cytochrome c, released from mitochondria upon apoptosis induction, gradually accumulates in the nucleus as evidenced by both immunofluorescence and subcellular fractionation. Parallel to nuclear accumulation of cytochrome c, acetylated histone H2A, but not unmodified H2A, was released from the nucleus to the cytoplasm. Addition of purified cytochrome c to isolated nuclei recapitulated the preferential release of acetylated, but not deacetylated, histone H2A. Cytochrome c was also found to induce chromatin condensation. These results suggest that the nuclear accumulation of cytochrome c may be directly involved in the remodeling of chromatin. Our results provide evidence of a novel role for cytochrome c in inducing nuclear apoptosis.

Importance of tissue transglutaminase in repair of extracellular matrices and cell death of dermal fibroblasts after exposure to a solarium ultraviolet A source

Investigations were undertaken to study the role of the protein cross-linking enzyme tissue transglutaminase in changes associated with the extracellular matrix and in the cell death of human dermal fibroblasts following exposure to a solarium ultraviolet A source consisting of 98.8% ultraviolet A and 1.2% ultraviolet B. Exposure to nonlethal ultraviolet doses of 60 to 120 kJ per m2 resulted in increased tissue transglutaminase activity when measured either in cell homogenates, "in situ" by incorporation of fluorescein-cadaverine into the extracellular matrix or by changes in the epsilon(gamma-glutamyl) lysine cross-link. This increase in enzyme activity did not require de novo protein synthesis. Incorporation of fluorescein-cadaverine into matrix proteins was accompanied by the cross-linking of fibronectin and tissue transglutaminase into nonreducible high molecular weight polymers. Addition of exogenous tissue transglutaminase to cultured cells mimicking extensive cell leakage of the enzyme resulted in increased extracellular matrix deposition and a decreased rate of matrix turnover. Exposure of cells to 180 kJ per m2 resulted in 40% to 50% cell death with dying cells showing extensive tissue transglutaminase cross-linking of intracellular proteins and increased cross-linking of the surrounding extracellular matrix, the latter probably occurring as a result of cell leakage of tissue transglutaminase. These cells demonstrated negligible caspase activation and DNA fragmentation but maintained their cell morphology. In contrast, exposure of cells to 240 kJ per m2 resulted in increased cell death with caspase activation and some DNA fragmentation. These cells could be partially rescued from death by addition of caspase inhibitors. These data suggest that changes in cross-linking both in the intracellular and extracellular compartments elicited by tissue transglutaminase following exposure to ultraviolet provides a rapid tissue stabilization process following damage, but as such may be a contributory factor to the scarring process that results.