Hind limb ischemic preconditioning induces an anti-inflammatory response by remote organs in rats

Ischemic preconditioning (IPC), a strategy used to attenuate ischemia-reperfusion injury, consists of brief ischemic periods, each followed by reperfusion, prior to a sustained ischemic insult. The purpose of the present study was to evaluate the local and systemic anti-inflammatory effects of hind limb IPC in male Wistar rat (200-250 g) models of acute inflammation. IPC was induced with right hind limb ischemia for 10 min by placing an elastic rubber band tourniquet on the proximal part of the limb followed by 30 min of reperfusion. Groups (N = 6-8) were submitted to right or left paw edema (PE) with carrageenan (100 µg) or Dextran (200 µg), hemorrhagic cystitis with ifosfamide (200 mg/kg, ip) or gastric injury (GI) with indomethacin (20 mg/kg, vo). Controls received similar treatments, without IPC (Sham-IPC). PE is reported as variation of paw volume (mL), vesical edema (VE) as vesical wet weight (mg), vascular permeability (VP) with Evans blue extravasation (µg), GI with the gastric lesion index (GLI; total length of all erosions, mm), and neutrophil migration (NM) from myeloperoxidase activity. The statistical significance (P < 0.05) was determined by ANOVA, followed by the Tukey test. Carrageenan or Dextran-induced PE and VP in either paw were reduced by IPC (42-58.7%). IPC inhibited VE (38.8%) and VP (54%) in ifosfamide-induced hemorrhagic cystitis. GI and NM induced by indomethacin were inhibited by IPC (GLI: 90.3%; NM: 64%). This study shows for the first time that IPC produces local and systemic anti-inflammatory effects in models of acute inflammation other than ischemia-reperfusion injury.

Activités inflammatoires des angiopoïétines sur les neutrophiles

L’angiogenèse, caractérisée par la formation de nouveaux vaisseaux sanguins à partir de vaisseaux préexistants, est un processus accompagné par l’inflammation, impliquant la synthèse et la relâche de différents facteurs de croissance par les cellules inflammatoires. Parmi ces facteurs, seuls le vascular endothelial growth factor (VEGF) et les angiopoïétines (Ang1 et Ang2) peuvent participer à la régulation de l’inflammation et de l’angiogenèse. La famille des angiopoïétines comporte quatre membres, desquels l’Ang1 et l’Ang2 ont été les plus étudiés. Ces deux médiateurs inflammatoires sont capables d’activer le récepteur Tie2, dont l’expression a initialement été rapportée sur les cellules endothéliales (CE). Notre laboratoire a été le premier à démontrer l’expression de Tie2 à la surface des neutrophiles, ainsi que sa capacité, suite à son activation par l’Ang1 ou l’Ang2, à induire la synthèse du facteur d’activation plaquettaire (PAF), l’activation de la β2-intégrine, la migration des neutrophiles ainsi que leur adhésion aux CE. D’autres études ont montré que les CE emmagasinent et relâchent le VEGF et l’Ang2, tandis que les péricytes et les cellules musculaires lisses contiennent l’Ang1. Puisque les neutrophiles relâchent le VEGF et que les deux angiopoïétines ont la capacité d’activer Tie2 sur ces derniers, nous avons voulu déterminer si les neutrophiles contiennent l’Ang1 et/ou l’Ang2 et si elles peuvent être relâchées suite à une stimulation avec des agonistes proinflammatoires. Nous avons découvert que l’Ang1, mais pas l’Ang2 est présente dans les neutrophiles, et qu’elle est relâchée suite à une stimulation au phorbol myristate acetate (PMA). De plus, nous avons démontré que l’Ang1 est localisée au niveau du cytosol et que sa relâche est calcium-indépendante, contrairement au VEGF, qui est localisé dans les granules β et sa relâche est calcium-dépendante. Cette étude démontre pour la première fois l’expression et la localisation de l’Ang1 dans les neutrophiles. Une récente étude effectuée dans notre laboratoire a démontré que les angiopoïétines induisent la migration des neutrophiles en activant le récepteur Tie2 et la voie de la PI3K. De plus, les angiopoïétines ont potentialisé la migration induite par l’IL-8. Ainsi, nous avons émis l’hypothèse que l’Ang1 et/ou l’Ang2 seraient capables d’induire la relâche et/ou la synthèse de l’IL-8 par les neutrophiles. Nous avons démontré pour la première fois, la capacité de l’Ang1 à induire l’expression de l’ARNm, ainsi que la synthèse et la relâche d’IL-8 par les neutrophiles. Cependant, un traitement avec l’Ang2 seule ou en combinaison avec l’Ang1 n’a eu aucun effet sur les activités mentionnées ci-dessus. Nous avons aussi observé que la synthèse et la relâche d’IL-8 induite par l’Ang1 requièrent la transcription de l’ADN en ARNm, suivie par la stabilisation de ce dernier, qui ultimement induit la traduction de l’ARNm de l’IL-8 en sa protéine. Finalement, nous avons démontré que la stimulation des neutrophiles avec l’Ang1 induit ces activités en activant la voie de la p42/44 MAPK, tout en étant indépendantes de la p38 MAPK et la PI3K/Akt. Ces résultats sont en lien direct avec une récente étude dans laquelle nous avons observé que l’Ang1, mais pas l’Ang2 est capable d’augmenter la survie des neutrophiles via la relâche d’IL-8.

Pro-inflammatory and angiogenic activities of VEGF and angiopoietins in murine sponge/Matrigel model

La dérégulation de la formation et l'intégrité des vaisseaux sanguins peut conduire à un état pathologique tel qu’observé dans de nombreuses maladies ischémiques telles que: la croissance de tumeur solide, l’arthrite rhumatoïde, le psoriasis, les rétinopathies et l'athérosclérose. Par conséquent, la possibilité de moduler l'angiogenèse régionale chez les patients souffrant d'ischémie est cliniquement pertinente. Un élément clé dans l'induction de l'angiogenèse pathologique est une inflammation qui précède et accompagne la formation des nouveaux vaisseaux. Ce phénomène est démontré par l'augmentation de la perméabilité vasculaire et le recrutement de monocytes/ macrophages et cellules polynucléaires (neutrophiles). En collaboration avec d'autres groupes, nous avons montré que différents facteurs de croissance tels que le facteur de croissance endothélial vasculaire et les angiopoïétines peuvent non seulement promouvoir l'angiogenèse mais aussi induire diverses étapes connexes au processus de la réaction inflammatoire, y compris la synthèse et la libération des médiateurs inflammatoires et la migration des neutrophiles. Les objectifs de notre étude étaient d'adresser si le vascular endothelial growth factor (VEGF) et les angiopoïétines (Ang1 et Ang2) sont capables de promouvoir la formation des nouveaux vaisseaux sanguins au fil du temps et d'identifier la présence de différentes cellules inflammatoires dans ce processus. Des éponges d'alcool polyvinylique stérilisées et imbibées de Matrigel appauvri en facteur de croissance (contenant PBS, VEGF, Ang1 ou Ang2 (200 ng/200 μl)) ont été insérées sous la peau de souris C57/Bl6 anesthésiées. Les éponges ont ensuite été retirées aux jours 4, 7, 14 ou 21 après la procédure pour des analyses histologiques, immunohistologiques et cytométriques. La formation des nouveaux vaisseaux a été validée par la coloration au Trichrome de Masson et des analyses histologiques et immunohistologiques contre les cellules endothéliales (anti-CD31). De plus, la maturation des vaisseaux a été démontrée par la coloration séquentielle contre les cellules endothéliales (anti-CD31) et musculaires lisses (anti-alpha-actine). Nous avons effectué la même procédure pour caractériser le recrutement de neutrophiles (anti-MPO), et de macrophages (anti-F4/80). Afin de mieux délimiter la présence de différents sous-ensembles de leucocytes recrutés dans les éponges, nous avons utilisé une technique de cytométrie en flux sur des préparations de cellules isolées à partir de ces éponges. Nous avons observé que le VEGF et les angiopoïétines favorisent le recrutement de cellules endothéliales et la formation de nouveaux vaisseaux plus rapidement qu’en présence de PBS. Une fois formé au jour 7, ces nouveaux vaisseaux restent stables en nombre, et ne subissent pas une réorganisation importante de leur surface. Ces vaisseaux maturent grâce au recrutement et au recouvrement par les cellules musculaires lisses des néovaisseaux. En outre, le microenvironnement angiogénique est composé de cellules inflammatoires, principalement de neutrophiles, macrophages et quelques cellules de type B et T. Donc, le VEGF, l’Ang1 et l’Ang2 induisent séparément la formation et la stabilisation de nouveaux vaisseaux sanguins, ainsi que le recrutement de cellules inflammatoires avec des puissances différentes et une action temps-dépendante dans un modèle d’éponge/Matrigel.

Influence de l’interleukine-4 sur le recrutement des neutrophiles équins dans un modèle inflammatoire sous-cutané

Plusieurs conditions allergiques, dont certains phénotypes d’asthme et le souffle équin, sont caractérisées par une infiltration neutrophilique. L’interleukine-4 (IL-4), une cytokine clé de la réponse allergique, pourrait contribuer au recrutement de ces cellules inflammatoires lors de ces pathologies. L’objectif de cette étude était d’évaluer si l’administration sous-cutanée d’IL-4 chez des chevaux sains favorise une réponse neutrophilique locale. Trois études ont été réalisées pour 1) évaluer l’effet de concentrations cytokiniques différentes (10 ng, 250 ng et 500 ng) et 2) évaluer l’effet de la durée d'incubation (3 h, 6 h, 12 h, 48 h et 7 jours) sur le recrutement des neutrophiles chez 18 chevaux sains. Le matrigel, une matrice protéique solubilisée, a servi de véhicule pour l’administration des cytokines. Un grade histologique semi-quantitatif a été élaboré pour évaluer la neutrophilie tissulaire pour toutes les études, mais nous avons, en outre, ajouté une analyse par cytométrie de flux dans la troisième étude pour valider les grades histologiques. Nos résultats démontrent que 1) l'IL-4 ne parvient pas à induire une migration neutrophilique significative dans les tissus sous-cutanés de chevaux sains ; 2) la cytométrie de flux s’est révélée être une méthode plus fiable pour estimer la migration des neutrophiles en comparaison avec l'analyse moins sensible des scores histologiques. Nous avons de plus observé que 3) le matrigel entraîne une réaction inflammatoire potentiellement de nature immunogène chez les chevaux. Cette étude est la première incorporant le matrigel et IL-4 dans un protocole in vivo impliquant des chevaux. Ces données suggèrent que l’IL-4 seule ne permet pas le recrutement sous-cutané de neutrophiles chez des chevaux sains.

Stromal-derived factor-1 alpha (CXCL12) levels increase in periodontal disease

Background: The CXC chemokine receptor 4 (CXCR4) and its ligand, stromal cell-derived factor-1 (SDF-1 alpha or CXC chemokine ligand 12) are involved in the trafficking of leukocytes into and out of extravascular tissues. The purpose of this study was to determine whether SDF-1 alpha secreted by host cells plays a role in recruiting inflammatory cells into the periodontia during local inflammation. Methods: SDF-1 alpha levels were determined by enzyme-linked immunosorbent assay in gingival crevicular fluid (GCF) of 24 individuals with periodontitis versus healthy individuals in tissue biopsies and in a preclinical rat model of Porphyromonas gingivalis lipopolysaccharide-induced experimental bone loss. Neutrophil chemotaxis assays were also used to evaluate whether SDF-1 alpha plays a role in the recruitment of host cells at periodontal lesions. Results: Subjects with periodontal disease had higher levels of SDF-1 alpha in their GCF compared to healthy subjects. Subjects with periodontal disease who underwent mechanical therapy demonstrated decreased levels of SDF-1 alpha. Immunohistologic staining showed that SDF-1 alpha and CXCR4 levels were elevated in samples obtained from periodontally compromised individuals. Similar results were observed in the rodent model. Neutrophil migration was enhanced in the presence of SDF-1 alpha, mimicking immune cell migration in periodontal lesions. Conclusions: SDF-1 alpha may be involved in the immune defense pathway activated during periodontal disease. Upon the development of diseased tissues, SDF-1 alpha levels increase and may recruit host defensive cells into sites of inflammation. These studies suggest that SDF-1 alpha may be a useful biomarker for the identification of periodontal disease progression.

Moderate exercise improves leucocyte function and decreases inflammation in diabetes

P>The genesis and progression of diabetes occur due in part to an uncontrolled inflammation profile with insulin resistance, increased serum levels of free fatty acids (FFA), proinflammatory cytokines and leucocyte dysfunction. In this study, an investigation was made of the effect of a 3-week moderate exercise regimen on a treadmill (60% of VO(2max), 30 min/day, 6 days a week) on inflammatory markers and leucocyte functions in diabetic rats. The exercise decreased serum levels of tumour necrosis factor (TNF)-alpha (6%), cytokine-induced neutrophil chemotactic factor 2 alpha/beta (CINC-2 alpha/beta) (9%), interleukin (IL)-1 beta (34%), IL-6 (86%), C-reactive protein (CRP) (41%) and FFA (40%) in diabetic rats when compared with sedentary diabetic animals. Exercise also attenuated the increased responsiveness of leucocytes from diabetics when compared to controls, diminishing the reactive oxygen species (ROS) release by neutrophils (21%) and macrophages (28%). Exercise did not change neutrophil migration and the proportion of neutrophils and macrophages in necrosis (loss of plasma membrane integrity) and apoptosis (DNA fragmentation). Serum activities of creatine kinase (CK) and lactate dehydrogenase (LDH) were not modified in the conditions studied. Therefore, physical training did not alter the integrity of muscle cells. We conclude that moderate physical exercise has marked anti-inflammatory effects on diabetic rats. This may be an efficient strategy to protect diabetics against microorganism infection, insulin resistance and vascular complications.

CCR2 Deficiency Results in Increased Osteolysis in Experimental Periapical Lesions in Mice

Introduction: Periapical lesions are chronic inflammatory disorders of periradicular tissues caused by etiologic agents of endodontic origin. The inflammatory chemokines are thought to be involved in the latter observed osteolysis. With a murine model of experimental periapical lesion, the objective of this study was to evaluate the role of the chemokine receptor CCR2 in the lesion progression, osteoclast differentiation and activation, and expression of inflammatory osteolysis-related mediators. Methods: For lesion induction, right mandibular first molars were opened surgically with a (1)/(4) carbine bur, and 4 bacterial strains were inoculated in the exposed dental pulp; left mandibular first molars were used as controls. Animals were killed at 3, 7, 14, and 21 days after surgeries to evaluate the kinetics of lesion development. Results: CCR2 KO mice showed wider lesions than WT mice. CCR2 KO mice also expressed higher levels of the osteoclastogenic and osteolytic factors, receptor activator of nuclear factor kappa B ligand (RANKL) and cathepsin K, of the proinflammatory cytokine tumor necrosis factor alpha, and of the neutrophil migration related chemokine, KC. Conclusions: These results suggest that CCR2 is important in host protection to periapical osteolysis. (J Endod 2010;36:244-250)

Efeito pró-inflamatório de uma lectina purificada da esponja marinha Cliona varians

A galactose and sucrose specific lectin from the marine sponge Cliona varians named CvL was purified by acetone fractionation followed by Sepharose CL 4B affinity chromatography. Models of leukocyte migration in vivo were used to study the inflammatory activity of CvL through of mouse paw oedema and peritonitis. Effect of CvL on peritoneal macrophage activation was analyzed. Effects of corticoids and NSAIDS drugs were also evaluated on peritonitis stimulated by CvL. Results showed that mouse hind-paw oedema induced by sub plantar injections of CvL was dependent dose until 50µg/paw. This CvL dose when administered into mouse peritoneal cavities induced maxima cell migration (9283 cells/µL) at 24 hours after injection. This effect was preferentially inhibited by incubation of CvL with the carbohydrates D-galactose followed by sucrose. Pre-treatment of mice with 3% thioglycolate increases the peritoneal macrophage population 2.3 times, and enhanced the neutrophil migration after 24h CvL injection (75.8%, p<0.001) and no significant effect was observed in presence of fMLP. Finally, Pre-treatment of mice with dexamethason (cytokine antagonist) decreased 65.6%, (p<0.001), with diclofenac (non-selective NSAID) decreased 34.5%, (p<0.001) and Celecoxib (selective NSAID) had no effect on leukocyte migration after submission at peritonitis stimulated by CvL, respectively. Summarizing, data suggest that CvL shows pro-inflammatory activity, inducing neutrophil migration probably by pathway on resident macrophage activation and on chemotaxis mediated by cytokines

Effects of 15d-PGJ(2)-loaded poly(D,L-lactide-co-glycolide) nanocapsules on inflammation

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

Hypertension favors the inflammatory process in rats with experimentally induced periodontitis

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

The inhibitory effect of MK886 on the inflammatory process caused by Paracoccidioidomycosis brasiliensis infection in genetically selected mice

Leukotrienes are classic inflammatory response mediators considered chemotactic agents and microbicidal activity regulators in cells of the innate immune system, playing a protective role against different infectious agents. In this study, we investigated the involvement of leukotrienes in the course of murine paracoccidioidomycosis based on the following immunologic parameters: cell influx, mieloperoxydase activity, NO production, cytokine production, and fungal recovery in lungs of mice selected according to the intensity of their low (AIRmin) and high (AIRmax) acute inflammatory response. Infection by P. brasiliensis induced considerable production of IL-6, IL-10, IFN-gamma and TNF-alpha cytokines, and led to cell recruitment, as well as NO production in lungs at different study periods. In animals treated with MK886, a leukotriene biosynthesis inhibitor, IFN-gamma, IL-6 and TNF-alpha production was lower, while neutrophil influx and NO production decreased. These results may explain the higher fungal load in lungs of animals in which leukotriene synthesis was inhibited, suggesting that leukotrienes have a possible protective role in experimental paracoccidioidomycosis. AIRmax animals had lower fungal load in comparison with AIRmin ones, which can be related to the AIR phenotype regarding neutrophil migration, besides lower production of NO and pro-inflammatory cytokines. Thus, mice presenting AIRmax background are more resistant to infection by P. brasiliensis.

Efeito da estimulação prévia sobre a migração de neutrófilos protege contra os efeitos letais da Salmonella typhimurium

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

Effect of various acupuncture treatment protocols upon sepsis in wistar rats

Sepsis is a syndrome characterized by infection and generalized inflammatory response that can lead to organ failure and death. In this study we standardize a model to investigate acupuncture's effects upon sepsis. The objectives were to study the use of acupuncture in the infectious process and to formulate acupuncture's treatment protocol for sepsis. The CLP (cecal ligation and puncture) model in rats was used to induce sepsis through bacterial entrance into the peritoneal cavity. An acupuncture treatment protocol that enhanced survival and reversed the neutrophil impairment migration toward the peritoneal cavity in rats with sepsis was achieved. It seems that acupuncture can be used for the treatment of experimental infectious processes. The effects of acupuncture and related mechanisms are discussed.

PARTICIPATION OF MACROPHAGES IN CHLORAMPHENICOL-POTENTIATED CARRAGEENAN-INDUCED PERITONITIS IN RATS

1. We investigated the possible potentiating effect of chloramphenicol succinate (30 mg/kg, every 12 h for 4 days, ip) on the response of polymorphonuclear neutrophils to carrageenin (150 mug, ip) or dextran (100 mug, ip) in the peritoneal cavity of male Wistar rats (180-230 g; N = 12 in each group).2. Chloramphenicol potentiated the cell migration induced by carrageenin (35%) but not that induced by dextran. Previous macrophage depletion in the peritoneal cavity by washing with sterile saline abolished the cell response, whereas a previous thioglycollate-induced increase in macrophage numbers enhanced the potentiating effect (60%).3. These results suggest that the potentiating effect on polymorphonuclear neutrophil migration induced by chloramphenicol may be related to chemotactic factors released by macrophages.

Annexin-A1 peptide down-regulates the leukocyte recruitment and up-regulates interleukin-10 release into lung after intestinal ischemia-reperfusion in mice

Background: Intestinal ischemia/reperfusion (IR) injury is a serious and triggering event in the development of remote organ dysfunction, from which the lung is the main target. This condition is characterized by intense neutrophil recruitment, increased microvascular permeability. Intestinal IR is also responsible for induction of adult respiratory distress syndrome, the most serious and life-threatening form of acute lung injury. The purpose of this study was to investigate the effect of annexin-A1 protein as an endogenous regulator of the organ remote injury induced by intestinal ischemia/reperfusion. Male C57bl/6 mice were subjected to intestinal ischemia, induced by 45 min occlusion of the superior mesenteric artery, followed by reperfusion. Results: The intestinal ischemia/reperfusion evoked a high intensity lung inflammation as indicated by the number of neutrophils as compared to control group. Treatment with annexin-A1 peptidomimetic Ac2-26, reduced the number of neutrophils in the lung tissue and increased its number in the blood vessels, which suggests a regulatory effect of the peptide Ac2-26 in the neutrophil migration. Moreover, the peptide Ac2-26 treatment was associated with higher levels of plasma IL-10. Conclusion: Our data suggest that the annexin-A1 peptidomimetic Ac2-26 treatment has a regulatory and protective effect in the intestinal ischemia/reperfusion by attenuation of the leukocyte migration to the lung and induction of the anti-inflammatory cytokine IL-10 release into the plasma. The anti-inflammatory action of annexin-A1 and its peptidomimetic described here may serve as a basis for future therapeutic approach in mitigating inflammatory processes due to intestinal ischemia/reperfusion. © 2013 Guido et al.; licensee BioMed Central Ltd.