Role of ErbB2 and ErbB4 in Cancer Growth, Prognosis and as Targets for Immunotherapy

ErbB receptors (EGFR, ErbB2, ErbB3 and ErbB4) are growth factor receptors that regulate signals of cell differentiation, proliferation, migration and survival. Inappropriate activation of these receptors is associated with the development and severity of many cancers and has prognostic and predictive value in cancer therapy. Drugs, such as therapeutic antibodies, targeted against EGFR and ErbB2, are currently used in therapy of breast, colorectal and head and neck cancers. The role of ErbB4 in tumorigenesis has remained relatively poorly understood. Alternative splicing produces four different isoforms of one ErbB4 gene. These isoforms (JM-a, JM-b, CYT-1 and CYT-2) are functionally dissimilar and proposed to have different roles in carcinogenesis. The juxtamembrane form JM-a undergoes regulated intramembrane proteolysis producing a soluble receptor ectodomain and an intracellular domain that translocates into the nucleus and regulates transcription. Nuclear signaling via JM-a isoform stimulates cancer cell proliferation. This study aimed to develop antibodies targeting the proposed oncogenic ErbB4 JM-a isoform that show potential in inhibiting ErbB4 dependent tumorigenesis. Also, the clinical relevance of ErbB4 shedding in cancer was studied. The currently used monoclonal antibody trastuzumab, targeting ErbB2, has shown efficacy in breast cancer therapy. In this study novel tissues with ErbB2 amplification and trastuzumab sensitivity were analyzed. The results of this study indicated that a subpopulation of breast cancer patients demonstrate increased shedding and cleavage of ErbB4. A JM-a isoform-specific antibody that inhibited ErbB4 shedding and consequent activation of ErbB4 had anti-tumor activity both in vitro and in vivo. Thus, ErbB4 shedding associates with tumor growth and specific targeting of the cleavable JM-a isoform could be considered as a strategy for developing novel ErbB-based cancer drugs. In addition, it was demonstrated that ErbB2 amplification is common in intestinal type gastric cancers with poor clinical outcome. Trastuzumab inhibited growth of gastric and breast cancer cells with equal efficacy. Thus, ErbB2 may be a useful target in gastric cancer.

Regulation of cell growth, death, and polarization by ERBB4

Regulation of cell growth, death, and polarization by ERBB4 ErbB4 is a member of the epidermal growth factor receptor (EGFR, ErbB) family. The other members are EGFR, ErbB2 and ErbB3. ErbB receptors are important regulators for example in cardiovascular, neural and breast development but control key cellular functions also in many adult tissues. Abnormal ErbB signaling has been shown to be involved in various illnesses such as cancers and heart diseases. Among the ErbBs, ErbB4 has been shown to have unique signaling characteristics. ErbB4 exists in four alternatively spliced isoforms that are expressed in a tissue-specific manner. Two of the isoforms can be cleaved by membrane proteases, resulting in release of soluble intracellular domains (ICD). Once released into the cytosol, the ICD is capable of translocating into the nucleus and participating in regulation of transcription. The functional differences and the tissue-specific expression patterns suggest isoformspecific roles for ErbB4 isoforms. However, the abilities of ErbB4 isoforms to differently regulate cellular functions were discovered only recently and are not well understood. This study aimed to determine the expression patterns of ErbB4 in normal and diseased tissue, and to define whether the cleavable and non-cleavable isoforms could regulate different target genes and therefore, cellular functions. In this study, a comprehensive ErbB4 expression pattern in several normal tissues, various cancers and non-neoplastic diseases was determined. In addition, the data demonstrated that the cleavable and non-cleavable ErbB4 isoforms could regulate different cellular functions and target genes. Finally, this study defined the cellular responses regulated by ErbB4 during kidney development.

Glial fibrillary acidic protein (GFAP): modulation by growth factors and its implication in astrocyte differentiation

Intermediate filament (IF) proteins constitute an extremely large multigene family of developmentally and tissue-regulated cytoskeleton proteins abundant in most vertebrate cell types. Astrocyte precursors of the CNS usually express vimentin as the major IF. Astrocyte maturation is followed by a switch between vimentin and glial fibrillary acidic protein (GFAP) expression, with the latter being recognized as an astrocyte maturation marker. Levels of GFAP are regulated under developmental and pathological conditions. Upregulation of GFAP expression is one of the main characteristics of the astrocytic reaction commonly observed after CNS lesion. In this way, studies on GFAP regulation have been shown to be useful to understand not only brain physiology but also neurological disease. Modulators of GFAP expression include several hormones such as thyroid hormone, glucocorticoids and several growth factors such as FGF, CNTF and TGFß, among others. Studies of the GFAP gene have already identified several putative growth factor binding domains in its promoter region. Data obtained from transgenic and knockout mice have provided new insights into IF protein functions. This review highlights the most recent studies on the regulation of IF function by growth factors and hormones.

Angiotensin II-mediated vascular smooth muscle cell growth signaling

The mechanism by which Ang II stimulates the growth of vascular smooth muscle cells was investigated by measuring the phosphorylation of mitogen-activated protein kinases ERK 1 and ERK 2. Ca2+ ionophore was found to have effects practically analogous to Ang II. We found that the signaling pathway involves the activation of epidermal growth factor receptor (EGFR) kinase, activation of the adaptor proteins Shc and Grb2, and the small G-protein Ras. Although the mechanism of AT1- (or Ca2+)-induced activation of EGFR is not yet clear, we have found that calcium-dependent protein kinase CAKß/PYK2 and c-Src are involved in this process. These studies indicate a transactivation mechanism that utilizes EGFR as a bridge between a Gq-coupled receptor and activation of phosphotyrosine generation.

Response of the growth plate of uremic rats to human growth hormone and corticosteroids

Children with chronic renal failure in general present growth retardation that is aggravated by corticosteroids. We describe here the effects of methylprednisolone (MP) and recombinant human growth hormone (rhGH) on the growth plate (GP) of uremic rats. Uremia was induced by subtotal nephrectomy in 30-day-old rats, followed by 20 IU kg-1 day-1 rhGH (N = 7) or 3 mg kg-1 day-1 MP (N = 7) or 20 IU kg-1 day-1 rhGH + 3 mg kg-1 day-1 MP (N = 7) treatment for 10 days. Control rats with intact renal function were sham-operated and treated with 3 mg kg-1 day-1 MP (N = 7) or vehicle (N = 7). Uremic rats (N = 7) were used as untreated control animals. Structural alterations in the GP and the expression of anti-proliferating cell nuclear antigen (PCNA) and anti-insulin-like growth factor I (IGF-I) by epiphyseal chondrocytes were evaluated. Uremic MP rats displayed a reduction in the proliferative zone height (59.08 ± 4.54 vs 68.07 ± 7.5 µm, P < 0.05) and modifications in the microarchitecture of the GP. MP and uremia had an additive inhibitory effect on the proliferative activity of GP chondrocytes, lowering the expression of PCNA (19.48 ± 11.13 vs 68.64 ± 7.9% in control, P < 0.0005) and IGF-I (58.53 ± 0.96 vs 84.78 ± 2.93% in control, P < 0.0001), that was counteracted by rhGH. These findings suggest that in uremic rats rhGH therapy improves longitudinal growth by increasing IGF-I synthesis in the GP and by stimulating chondrocyte proliferation.

Beneficial effect of recombinant human growth hormone on the intestinal mucosa barrier of septic rats

The objective of the present study was to investigate the effects of recombinant human growth hormone (rhGH) on the intestinal mucosa barrier of septic rats and explore its possible mechanism. Female Sprague-Dawley rats were randomized into three groups: control, Escherichia coli-induced sepsis (S) and treatment (T) groups. Groups S and T were subdivided into subgroups 1d and 3d, respectively. Expression of liver insulin-like growth factor-1 (IGF-1) mRNA, Bcl-2 and Bax protein levels and the intestinal Bax/Bcl-2 ratio, and plasma GH and IGF-1 levels were determined. Histological examination of the intestine was performed and bacterial translocation was determined. rhGH significantly attenuated intestinal mucosal injuries and bacterial translocation in septic rats, markedly decreased Bax protein levels, inhibited the decrease of Bcl-2 protein expression and maintained the Bax/Bcl-2 ratio in the intestine. rhGH given after sepsis significantly improved levels of plasma GH (T1d: 1.28 ± 0.24; T3d: 2.14 ± 0.48 µg/L vs S1d: 0.74 ± 0.12; S3d: 0.60 ± 0.18 µg/L; P < 0.05) and IGF-1 (T1d: 168.94 ± 65.67; T3d: 201.56 ± 64.98 µg/L vs S1d: 116.72 ± 13.96; S3d: 107.50 ± 23.53 µg/L; P < 0.05) and expression of liver IGF-1 mRNA (T1d: 0.98 ± 0.20; T3d: 1.76 ± 0.17 vs S1d: 0.38 ± 0.09; S3d: 0.46 ± 0.10; P < 0.05). These findings indicate that treatment with rhGH had beneficial effects on the maintenance of the integrity of the intestinal mucosa barrier in septic rats.

Enhanced inhibition of murine prostatic carcinoma growth by immunization with or administration of viable human umbilical vein endothelial cells and CRM197

Vaccination with xenogeneic and syngeneic endothelial cells is effective for inhibiting tumor growth. Nontoxic diphtheria toxin (CRM197), as an immunogen or as a specific inhibitor of heparin-binding EGF-like growth factor, has shown promising antitumor activity. Therefore, immunization with or administration of viable human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) combined with CRM197 could have an enhanced antitumor effect. Six-week-old C57BL/6J male mice were vaccinated with viable HUVECs, 1 x 10(6) viable HUVECs combined with 100 μg CRM197, or 100 μg CRM197 alone by ip injections once a week for 4 consecutive weeks. RM-1 cells (5 x 10(5)) were inoculated by sc injection as a preventive procedure. During the therapeutic procedure, 6-week-old male C57BL/6J mice were challenged with 1 x 10(5) RM-1 cells, then injected sc with 1 x 10(6) viable HUVECs, 1 x 10(6) viable HUVECs + 100 μg CRM197, and 100 μg CRM197 alone twice a week for 4 consecutive weeks. Tumor volume and life span were monitored. We also investigated the effects of immunization with HUVECs on the aortic arch wall and on wound healing. Vaccination with or administration of viable HUVECs+CRM197 enhanced the inhibition of RM-1 prostatic carcinoma by 24 and 29%, respectively, and prolonged the life span for 3 and 4 days, respectively, compared with those of only vaccination or administration with viable HUVECs of tumor-bearing C57BL/6J mice. Furthermore, HUVEC immunization caused some damage to the aortic arch wall but did not have remarkable effects on the rate of wound healing; the wounds healed in approximately 13 days. Treatment with CRM197 in combination with viable HUVECs resulted in a marked enhancement of the antitumor effect in the preventive or therapeutic treatment for prostatic carcinoma in vivo, suggesting a novel combination for anti-cancer therapy.

DNA methylation regulates expression of VEGF-C, and S-adenosylmethionine is effective for VEGF-C methylation and for inhibiting cancer growth

DNA hypomethylation may activate oncogene transcription, thus promoting carcinogenesis and tumor development. S-adenosylmethionine (SAM) is a methyl donor in numerous methylation reactions and acts as an inhibitor of intracellular demethylase activity, which results in hypermethylation of DNA. The main objectives of this study were to determine whether DNA hypomethylation correlated with vascular endothelial growth factor-C (VEGF-C) expression, and the effect of SAM on VEGF-C methylation and gastric cancer growth inhibition. VEGF-C expression was assayed by Western blotting and RT-qPCR in gastric cancer cells, and by immunohistochemistry in tumor xenografts. VEGF-C methylation was assayed by bisulfite DNA sequencing. The effect of SAM on cell apoptosis was assayed by flow cytometry analyses and its effect on cancer growth was assessed in nude mice. The VEGF-C promoters of MGC-803, BGC-823, and SGC-7901 gastric cancer cells, which normally express VEGF-C, were nearly unmethylated. After SAM treatment, the VEGF-C promoters in these cells were highly methylated and VEGF-C expression was downregulated. SAM also significantly inhibited tumor growthin vitro and in vivo. DNA methylation regulates expression of VEGF-C. SAM can effectively induce VEGF-C methylation, reduce the expression of VEGF-C, and inhibit tumor growth. SAM has potential as a drug therapy to silence oncogenes and block the progression of gastric cancer.

The role of PPARgamma in cartilage growth and development using cartilage-specific PPARgamma knockout mice

Le cartilage est un tissu conjonctif composé d’une seule sorte de cellule nommée chondrocytes. Ce tissu offre une fondation pour la formation des os. Les os longs se développent par l'ossification endochondral. Ce processus implique la coordination entre la prolifération, la différenciation et l'apoptose des chondrocytes, et résulte au remplacement du cartilage par l'os. Des anomalies au niveau du squelette et des défauts liés à l’âge tels que l’arthrose (OA) apparaissent lorsqu’il y a une perturbation dans l’équilibre du processus de développement. À ce jour, les mécanismes exacts contrôlant la fonction et le comportement des chondrocytes pendant la croissance et le développement du cartilage sont inconnus. Le récepteur activateur de la prolifération des peroxysomes (PPAR) gamma est un facteur de transcription impliqué dans l'homéostasie des lipides. Plus récemment, son implication a aussi été suggérée dans l'homéostasie osseuse. Cependant, le rôle de PPARγ in vivo dans la croissance et le développement du cartilage est inconnu. Donc, pour la première fois, cette étude examine le rôle spécifique de PPARγ in vivo dans la croissance et le développement du cartilage. Les souris utilisées pour l’étude avaient une délétion conditionnelle au cartilage du gène PPARγ. Ces dernières ont été générées en employant le système LoxP/Cre. Les analyses des souris ayant une délétion au PPARγ aux stades embryonnaire et adulte démontrent une réduction de la croissance des os longs, une diminution des dépôts de calcium dans l’os, de la densité osseuse et de la vascularisation, un délai dans l’ossification primaire et secondaire, une diminution cellulaire, une perte d’organisation colonnaire et une diminution des zones hypertrophiques, une désorganisation des plaques de croissance et des chondrocytes déformés. De plus, la prolifération et la différenciation des chondrocytes sont anormales. Les chondrocytes et les explants isolés du cartilage mutant démontrent une expression réduite du facteur de croissance endothélial vasculaire (VEGF)-A et des éléments de production de la matrice extracellulaire. Une augmentation de l’expression de la métalloprotéinase matricielle (MMP)-13 est aussi observée. Dans les souris âgées ayant une délétion au PPARγ, y est aussi noté des phénotypes qui ressemblent à ceux de l’OA tel que la dégradation du cartilage et l'inflammation de la membrane synoviale, ainsi qu’une augmentation de l’expression de MMP-13 et des néoépitopes générés par les MMPs. Nos résultats démontrent que le PPARγ est nécessaire pour le développement et l’homéostasie du squelette. PPARγ est un régulateur essentiel pour la physiologie du cartilage durant les stades de croissance, de développement et de vieillissement.

Anti-VEGFA therapy reduces tumor growth and extends survival in a murine model of ovarian granulosa cell tumor

Les tumeurs des cellules de la granulosa (GCTs) sont des tumeurs avec un potentiel malin ayant tendance à récidiver, provoquant ainsi la mort dans 80% des cas de stade avancé consécutif à une rechute. Bien que les GCTs représentent 5% des tumeurs ovariennes, peu d’études ont évalué les protocoles de traitement adjuvant pour la maladie avancée ou récurrente. Notre but était d’évaluer l’efficacité de la voie de signalisation du facteur de croissance de l’endothélium vasculaire A (VEGFA) comme cible pour le traitement de la GCT utilisant le modèle murin transgénique Ptentm1Hwu/tm1Hwu; Ctnnb1tm1Mmt/+; Amhr2tm3(cre)Bhr/+ (PCA) qui reproduit le stade avancé de la maladie humaine. Un anticorps anti-VEGFA a été administré une fois par semaine par voie intrapéritonéale (IP) à partir de 3 semaines d’âge. La thérapie anti-VEGFA a permis une réduction de la taille des tumeurs à 6 semaines d’âge (p<0.05) et une prolongation de la survie des animaux traités, lorsque comparé aux animaux contrôles. L’analyse des GCTs a montré une réduction significative de la prolifération cellulaire (p<0.05) et de la densité microvasculaire (p<0.01) mais aucune différence significative n’a été détectée dans l’apoptose cellulaire. p44/p42 MAPK, un effecteur de la signalisation pour le récepteur 2 de VEGFA (VEGFR2) associé à la prolifération cellulaire, était moins activé dans les tumeurs traitées (p<0.05). Par contre, l’activation d’AKT, un effecteur impliqué dans la survie cellulaire, était similaire d’un groupe à l’autre. Ces résultats suggèrent que l’anticorps anti-VEGFA réduit la prolifération cellulaire et la densité microvasculaire chez les souris PCA par inhibition de la voie de signalisation VEGFR2-MAPK, inhibant ainsi la croissance tumorale. En conclusion, l’efficacité de la thérapie anti- VEGFA mérite d’être évaluée en essais contrôlés randomisés pour le traitement des GCTs chez l’homme.

The inflammatory role of angiogenic growth factors : a neutrophil perspective

De par sa présence dans tous les vaisseaux sanguins, l'endothélium joue un rôle clef dans le processus d’hémostase, tant par sa libération de facteurs anticoagulants que par ses changements protéiques qui permettent à l’organisme de déclencher la réparation tissulaire. La fonction anticoagulante de l’endothélium peut être mise en défaut en cas d’atteinte de son intégrité, entrainant la formation de thrombus, le rejet précoce de greffes ou encore l’induction de l’athérosclérose. L’intégrité de l’endothélium est donc capitale pour la prévention de nombreuses maladies cardiovasculaires. Chez l’adulte, les cellules endothéliales (CE), normalement quiescentes, sont rapidement activées en cas d’hypoxie ou d’inflammation, leur permettant ainsi d’amorcer le processus angiogénique comme suit: Tout d’abord, l’induction de l’hyperperméabilité vasculaire permet l’extravasation des protéines plasmatiques. Ensuite, la dégradation de la lame basale par des métalloprotéases permet aux CE de se détacher, de proliférer, de migrer et de s’organiser pour former l’ébauche du futur vaisseau. La dernière étape consiste en la maturation du vaisseau, c’est-à-dire son recouvrement par des cellules murales, telles que les cellules musculaires lisses et les péricytes. Ces processus sont régulés par de nombreux facteurs angiogéniques tels que les membres de la famille Notch, du vascular endothelial growth factor (VEGF), du fibroblast growth factor (FGF), des angiopoïétines, et des matrix metalloproteases (MMP). L’angiogenèse pathologique, soit une insuffisance ou un excès de vascularisation, est impliquée dans les blessures chroniques, les accidents cardiovasculaires, les pathologies coronariennes artérielles, les pathologies tumorales, l’arthrite rhumatoïde, la rétinopathie diabétique, l’athérosclérose, le psoriasis et l’asthme. Ces pathologies sont souvent issues d’une dérégulation de l’activité endothéliale, fréquemment observée conjointement à l’expression continue de molécules d’adhésion leucocytaires, à l’augmentation de la perméabilité vasculaire, et aux anomalies de la vasoréactivité. L’activation non-contrôlée de l’endothélium entraîne ainsi une inflammation chronique et la formation de structures vasculaires anarchiques. Les premiers leucocytes à répondre à l’appel inflammatoire sont les neutrophiles. Equippées d’une panoplie de produits antibactériens puissants mais aussi nocifs pour les tissus qui les entourent, ces cellules polylobées participent à chaque étape du processus inflammatoire, depuis l’induction de l’hyperperméabilité vasculaire jusqu’à la résolution. En effet, grâce à leurs récepteurs, les neutrophiles détectent et interprètent les signaux biochimiques présents dans la circulation et à la surface de l’endothélium, et libèrent aussi leurs propres médiateurs tels le VEGF, les MMP, et l’interleukine-8 (IL-8), dont les effets sont à la fois paracrines et autocrines. Existent-ils d’autres modulateurs typiques de la fonction endothéliale capables d’influencer le comportement des neutrophiles? En effet, notre laboratoire a démontré que chez l’humain, une stimulation directe aux angiopoïétines incitait les neutrophiles à adhérer aux CE, à migrer, à synthétiser et à relâcher l’IL-8, voire même à vivre plus longtemps. La présence du récepteur des angiopoïétines, Tie2, à la surface des neutrophiles laisse présager que la famille possèderait d’autres fonctions leucocytaires encore non-identifiées. Par ailleurs, dans un modèle classique de l’angiogenèse in vivo (matrigel), nous avons observé que sous l’effet du FGF1 et 2, les ébauches des nouveaux vaisseaux étaient parfois accompagnées d’une infiltration de cellules granulocytaires. Ainsi, en partant de ces observations, l’objectif de nos études (présentées ci-après) était d’approfondir nos connaissances sur la relation entre neutrophiles et facteurs angiogéniques, notamment les FGF et les angiopoïétines. Par tests in vitro, nous avons confirmé que les neutrophiles humains exprimaient plusieurs récepteurs du FGF (FGFR1-4) d’une façon hétérogène, et qu’ils migraient vers un gradient des ligands FGF1 et 2. Par ailleurs, nous nous sommes intéressés aux voies de signalisation inflammatoires activées par les ligands FGF1, FGF2, Ang1 et Ang2. Grâce à une stratégie génique ciblant 84 gènes inflammatoires, nous avons identifié plusieurs cibles d’intérêt touchées par Ang1, dont certains membres de la famille de l’IL-1, alors qu’aucun des gènes testés n’avait changé de façon significative sous l’effet des FGF ou d’Ang2. Suite à des cinétiques approfondies, nous avons démontré qu’Ang1 stimulait la transcription de l’ARN messager de l’IL-1β, et augmentait simultanément la quantité de protéine immature (pro-IL-1β; inactive) et clivée (IL-1β « mature »; active). En parallèle, Ang1 augmentait la sécrétion de l’antagoniste naturel de l’IL-1β, l’IL-1RA, sans pour autant stimuler la relâche de l’IL-1β. A l’instar des endotoxines bactériennes dont les effets liés à l’IL-1 dépendaient de la kinase p38, ceux d’Ang1 découlaient presque entièrement des voies de signalisation du p42/44.

Implicating the mechanisms of ADP-ribosylation factor activation in the resistance of invasive breast cancer cells to EGFR tyrosine kinase inhibitors

ADP-ribosylation factor-1 (ARF1) est une petite GTPase principalement connue pour son rôle dans la formation de vésicules au niveau de l’appareil de Golgi. Récemment, dans des cellules de cancer du sein, nous avons démontré qu’ARF1 est aussi un médiateur important de la signalisation du récepteur du facteur de croissance épidermique (EGFR) contrôlant la prolifération, la migration et l'invasion cellulaire. Cependant, le mécanisme par lequel l’EGFR active la GTPase ainsi que le rôle de cette dernière dans la régulation de la fonction du récepteur demeure inconnue. Dans cette thèse, nous avions comme objectifs de définir le mécanisme d'activation de ARF1 dans les cellules de cancer du sein hautement invasif et démontrer que l’activation de cette isoforme de ARF joue un rôle essentiel dans la résistance de ces cellules aux inhibiteurs de l'EGFR. Nos études démontrent que les protéines d’adaptatrices Grb2 et p66Shc jouent un rôle important dans l'activation de ARF1. Alors que Grb2 favorise le recrutement d’ARF1 à l'EGFR ainsi que l'activation de cette petite GTPase, p66Shc inhibe le recrutement du complexe Grb2-ARF1 au récepteur et donc contribue à limiter l’activation d’ARF1. De plus, nous démontrons que ARF1 favorise la résistance aux inhibiteurs des tyrosines kinases dans les cellules de cancer du sein hautement invasif. En effet, une diminution de l’expression de ARF1 a augmenté la sensibilité descellules aux inhibiteurs de l'EGFR. Nous montrons également que de hauts niveaux de ARF1 contribuent à la résistance des cellules à ces médicaments en améliorant la survie et les signaux prolifératifs à travers ERK1/2, Src et AKT, tout en bloquant les voies apoptotiques (p38MAPK et JNK). Enfin, nous mettons en évidence le rôle de la protéine ARF1 dans l’apoptose en réponse aux traitements des inhibiteurs de l’EGFR. Nos résultats indiquent que la dépletion d’ARF1 promeut la mort cellulaire induite par gefitinib, en augmentant l'expression de facteurs pro-apoptotiques (p66shc, Bax), en altérant le potentiel de la membrane mitochondriale et la libération du cytochrome C. Ensemble, nos résultats délimitent un nouveau mécanisme d'activation de ARF1 dans les cellules du cancer du sein hautement invasif et impliquent l’activité d’ARF1 comme un médiateur important de la résistance aux inhibiteurs EGFR.

Multifactorial interaction of growth factors on Penaeus monodon lymphoid cells and the impact of IGFs in DNA synthesis and metabolic activity in vitro

Development of continuous cell lines from shrimp is essential to investigate viral pathogens. Unfortunately, there is no valid cell line developed from crustaceans in general and shrimps in particular to address this issue. Lack of information on the requirements of cells in vitro limits the success of developing a cell line, where the microenvironment of a cell culture, provided by the growthmedium, is of prime importance. Screening and optimization of growth medium components based on statistical experimental designs have been widely used for improving the efficacy of cell culture media. Accordingly, we applied Plackett–Burman design and response surface methodology to study multifactorial interactions between the growth factors in shrimp cell culture medium and to identify the most important ones for growth of lymphoid cell culture from Penaeus monodon. The statistical screening and optimization indicated that insulin like growth factor-I (IGF-I) and insulin like growth factor-II (IGF-II) at concentrations of 100 and 150 ng ml-1, respectively, could significantly influence the metabolic activity and DNA synthesis of the lymphoid cells. An increase of 53 % metabolic activity and 24.8 % DNA synthesis could be obtained, which suggested that IGF-I and IGFII had critical roles in metabolic activity and DNA synthesis of shrimp lymphoid cells

Molecular mechanisms of oestrogen action on growth of human breast cancer cells in culture

Growth responses to oestrogen can be reproducibly obtained using a selection of oestrogen-receptor-containing human breast cancer cell lines, and molecular mechanisms have been shown to include modulation to growth factor/receptor/signalling pathways, cell-cycle proteins, apoptosis, differentiation, adhesion, motility and migration. Considerable progress has been made in understanding the molecular basis of oestrogen action on gene expression through the ligand-activated transcription factors human oestrogen receptor α (ERα) and ERβ and the resulting effects on global gene expression patterns, but the full profile of coordination of the alterations, which brings about changes in cell growth through genomic and non-genomic mechanisms remain to be fully elucidated. Oestrogen regulation of cell growth involves a complex cross-talk between oestrogen receptor and growth factor signalling pathways such that inhibition of one pathway may lead to stimulation of another, which may explain the remarkable ability of human breast cancer cells to escape from any mode of imposed growth inhibition be it oestrogen deprivation or administration of antioestrogen. Although studies on cell growth have focused to date on the effects of physiological oestrogens, many hundreds of environmental chemicals with oestrogenic properties have now been measured in the human breast. Whether or not the weight of evidence eventually establishes any causal link of complex mixtures of environmental oestrogenic chemicals with breast cancer, the presence of so many oestrogenic chemicals in the breast must influence resulting oestrogenic responses, and the impact of this additional oestrogenic burden needs to be taken into account in future studies on growth regulation of human breast cancer cells.

The global effect of follicle-stimulating hormone and tumour necrosis factor α on gene expression in cultured bovine ovarian granulosa cells

Background Oocytes mature in ovarian follicles surrounded by granulosa cells. During follicle growth, granulosa cells replicate and secrete hormones, particularly steroids close to ovulation. However, most follicles cease growing and undergo atresia or regression instead of ovulating. To investigate the effects of stimulatory (follicle-stimulating hormone; FSH) and inhibitory (tumour necrosis factor alpha; TNFα) factors on the granulosa cell transcriptome, bovine ovaries were obtained from a local abattoir and pools of granulosa cells were cultured in vitro for six days under defined serum-free conditions with treatments present on days 3–6. Initially dose–response experiments (n = 4) were performed to determine the optimal concentrations of FSH (0.33 ng/ml) and TNFα (10 ng/ml) to be used for the microarray experiments. For array experiments cells were cultured under control conditions, with FSH, with TNFα, or with FSH plus TNFα (n = 4 per group) and RNA was harvested for microarray analyses. Results Statistical analysis showed primary clustering of the arrays into two groups, control/FSH and TNFα/TNFα plus FSH. The effect of TNFα on gene expression dominated that of FSH, with substantially more genes differentially regulated, and the pathways and genes regulated by TNFα being similar to those of FSH plus TNFα treatment. TNFα treatment reduced the endocrine activity of granulosa cells with reductions in expression of FST, INHA, INBA and AMH. The top-ranked canonical pathways and GO biological terms for the TNFα treatments included antigen presentation, inflammatory response and other pathways indicative of innate immune function and fibrosis. The two most significant networks also reflect this, containing molecules which are present in the canonical pathways of hepatic fibrosis/hepatic stellate cell activation and transforming growth factor β signalling, and these were up regulated. Upstream regulator analyses also predicted TNF, interferons γ and β1 and interleukin 1β. Conclusions In vitro, the transcriptome of granulosa cells responded minimally to FSH compared with the response to TNFα. The response to TNFα indicated an active process akin to tissue remodelling as would occur upon atresia. Additionally there was reduction in endocrine function and induction of an inflammatory response to TNFα that displays features similar to immune cells.