Radiopacity and cytotoxicity of Portland cement associated with niobium oxide micro and nanoparticles

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Surface engineering of silica nanoparticles for oral insulin delivery: characterization and cell toxicity studies

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

Preparation and evaluation of the electrospun chitosan/PEO fibers for potential applications in cartilage tissue engineering

Fibrous materials have morphological similarities to natural cartilage extracellular matrix and have been considered as candidate for bone tissue engineering scaffolds. In this study, we have evaluated a novel electrospun chitosan mat composed of oriented sub-micron fibers for its tensile property and biocompatibility with chondrocytes (cell attachment, proliferation and viability). Scanning electronic microscope images showed the fibers in the electrospun chitosan mats were indeed aligned and there was a slight cross-linking between the parent fibers. The electrospun mats have significantly higher elastic modulus (2.25 MPa) than the cast films (1.19 MPa). Viability of cells on the electrospun mat was 69% of the cells on tissue-culture polystyrene (TCP control) after three days in culture, which was slightly higher than that on the cast films (63% of the TCP control). Cells on the electrospun mat grew slowly the first week but the growth rate increased after that. By day 10, cell number on the electrospun mat was almost 82% that of TCP control, which was higher than that of cast films (56% of TCP). The electrospun chitosan mats have a higher Young’s modulus (P <0.01) than cast films and provide good chondrocyte biocompatibility. The electrospun chitosan mats, thus, have the potential to be further processed into three-dimensional scaffolds for cartilage tissue repair.

Recognition of enteroinvasive Escherichia coli and Shigella flexneri by dendritic cells: distinct dendritic cell activation states

The innate and adaptive immune responses of dendritic cells (DCs) to enteroinvasive Escherichia coli (EIEC) infection were compared with DC responses to Shigella flexneri infection. EIEC triggered DCs to produce interleukin (IL)-10, IL-12 and tumour necrosis factor (TNF)-alpha, whereas S. flexneri induced only the production of TNF-alpha. Unlike S. flexneri, EIEC strongly increased the expression of toll like receptor (TLR)-4 and TLR-5 in DCs and diminished the expression of co-stimulatory molecules that may cooperate to inhibit CD4(+) T-lymphocyte proliferation. The inflammation elicited by EIEC seems to be related to innate immunity both because of the aforementioned results and because only EIEC were able to stimulate DC transmigration across polarised Caco-2 cell monolayers, a mechanism likely to be associated with the secretion of CC chemokine ligands (CCL) 20 and TNF-alpha. Understanding intestinal DC biology is critical to unravelling the infection strategies of EIEC and may aid in the design of treatments for infectious diseases.

MyD88 Signaling Pathway Is Involved in Renal Fibrosis by Favoring a T(H)2 Immune Response and Activating Alternative M2 Macrophages

Inflammation contributes to the pathogenesis of chronic kidney disease (CKD). Molecules released by the inflamed injured tissue can activate toll-like receptors (TLRs), thereby modulating macrophage and CD4+ T-cell activity. We propose that in renal fibrogenesis, M2 macrophages are recruited and activated in a T helper subset 2 cell (TH2)-prone inflammatory milieu in a MyD88- dependent manner. Mice submitted to unilateral ureteral ligation (UUO) demonstrated an increase in macrophage infiltration with collagen deposition after 7 d. Conversely, TLR2, TLR4 and MyD88 knockout (KO) mice had an improved renal function together with diminished TH2 cytokine production and decreased fibrosis formation. Moreover, TLR2, TLR4 and MyD88 KO animals exhibited less M2 macrophage infiltration, namely interleukin (IL)-10+ and CD206+ CD11bhigh cells, at 7 d after surgery. We evaluated the role of a TH2 cytokine in this context, and observed that the absence of IL-4 was associated with better renal function, decreased IL-13 and TGF- β levels, reduced arginase activity and a decrease in fibrosis formation when compared with IL-12 KO and wild-type (WT) animals. Indeed, the better renal outcomes and the decreased fibrosis formation were restricted to the deficiency of IL-4 in the hematopoietic compartment. Finally, macrophage depletion, rather than the absence of T cells, led to reduced lesions of the glomerular filtration barrier and decreased collagen deposition. These results provide evidence that future therapeutic strategies against renal fibrosis should be accompanied by the modulation of the M1:M2 and TH1:TH2 balance, as TH2 and M2 cells are predictive of fibrosis toward mechanisms that are sensed by innate immune response and triggered in a MyD88-dependent pathway.

Effect of pH, mucin and bovine serum on rifampicin permeability through Caco-2 cells

Rifampicin, a poorly soluble drug, has great importance in therapeutics as it is the main drug used to treat tuberculosis. The characterization of its permeability and the factors that influence it represent an important tool for predicting its bioavailability. Caco-2 cell monolayers were used as models of the intestinal mucosa to assess the uptake and transport of rifampicin and the effects of various experimental conditions were investigated, in order to establish the influence of these variables on rifampicin permeability. Different pHs (5.8, 6.8 and 7.4) in the apical medium, the presence or absence of mucin (3.0% w/v) in the donor site and the presence or absence of bovine serum albumin (4.0% v/v) in the receptor chamber were the evaluated conditions. The quantification of rifampicin in the apical or basolateral chambers was performed by a validated HPLC-UV method. The change in the donor chamber pH showed that permeability values were greater at pH 6.8, although this increase does not result in an alteration of the qualitative classification of rifampicin, which has high permeability. Mucin and bovine serum showed no effects on the permeability of rifampicin at the concentration tested. Overall, the current study suggests that pH, artificial mucin and bovine serum proteins have no influence on rifampicin permeability. Copyright (c) 2012 John Wiley & Sons, Ltd.

In vitro behaviour of endothelial cells on a titanium surface

Abstract Background Endothelial cells play an important role in the delivery of cells to the inflammation site, chemotaxis, cell adhesion and extravasation. Implantation of a foreign material into the human body determines inflammatory and repair reactions, involving different cell types with a plethora of released chemical mediators. The evaluation of the interaction of endothelial cells and implanted materials must take into account other parameters in addition to the analysis of maintenance of cell viability. Methods In the present investigation, we examined the behavior of human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) harvested on titanium (Ti), using histological and immunohistochemical methods. The cells, after two passages, were seeded in a standard density on commercially plate-shaped titanium pieces, and maintained for 1, 7 or 14 days. Results After 14 days, we could observe a confluent monolayer of endothelial cells (ECs) on the titanium surface. Upon one-day Ti/cell contact the expression of fibronectin was predominantly cytoplasmatic and stronger than on the control surface. It was observed strong and uniform cell expression along the time of α5β1 integrin on the cells in contact with titanium. Conclusion The attachment of ECs on titanium was found to be related to cellular-derived fibronectin and the binding to its specific receptor, the α5β1 integrin. It was observed that titanium effectively serves as a suitable substrate for endothelial cell attachment, growth and proliferation. However, upon a 7-day contact with Ti, the Weibel-Palade bodies appeared to be not fully processed and exhibited an anomalous morphology, with corresponding alterations of PECAM-1 localization.

HOXB7 mRNA is overexpressed in pancreatic ductal adenocarcinomas and its knockdown induces cell cycle arrest and apoptosis

Background Human homeobox genes encode nuclear proteins that act as transcription factors involved in the control of differentiation and proliferation. Currently, the role of these genes in development and tumor progression has been extensively studied. Recently, increased expression of HOXB7 homeobox gene (HOXB7) in pancreatic ductal adenocarcinomas (PDAC) was shown to correlate with an invasive phenotype, lymph node metastasis and worse survival outcomes, but no influence on cell proliferation or viability was detected. In the present study, the effects arising from the knockdown of HOXB7 in PDAC cell lines was investigated. Methods Real time quantitative PCR (qRT-PCR) (Taqman) was employed to assess HOXB7 mRNA expression in 29 PDAC, 6 metastatic tissues, 24 peritumoral tissues and two PDAC cell lines. siRNA was used to knockdown HOXB7 mRNA in the cell lines and its consequences on apoptosis rate and cell proliferation were measured by flow cytometry and MTT assay respectively. Results Overexpression of HOXB7 mRNA was observed in the tumoral tissues and in the cell lines MIA PaCa-2 and Capan-1. HOXB7 knockdown elicited (1) an increase in the expression of the pro-apoptotic proteins BAX and BAD in both cell lines; (2) a decrease in the expression of the anti-apoptotic protein BCL-2 and in cyclin D1 and an increase in the number of apoptotic cells in the MIA PaCa-2 cell line; (3) accumulation of cell in sub-G1 phase in both cell lines; (4) the modulation of several biological processes, especially in MIA PaCa-2, such as proteasomal ubiquitin-dependent catabolic process and cell cycle. Conclusion The present study confirms the overexpression of HOXB7 mRNA expression in PDAC and demonstrates that decreasing its protein level by siRNA could significantly increase apoptosis and modulate several biological processes. HOXB7 might be a promising target for future therapies.

Optimización del cultivo de diatomeas bentónicas para el cultivo de post-larvas de abalón ("Haliotis tuberculata coccinea" Reeve, 1846)

[EN] Diatom cell quantity and their biochemical composition vary among species and are greatly affected by harvest stage or culture conditions. Biometric parameters, growth, attachment capacity and variations in biochemical composition of four species of benthic diatoms (Amphora sp., Navicula incerta, Nitzschia sp. and Proschkinia sp.) were studied. For biochemical analysis the diatoms were harvested at different stages, in log and stationary phase of growth. The culture conditions were identical for all the experiments, benthic diatoms were cultured during 7 days in F/2 medium at 28.5 ± 1.4 ºC, at different original inoculating densities (50000, 100000, and 250000 cell mL-1), under continuous light of 5403 ± 649 Lux provided by cool white fluorescent lighting. The cultures were neither aerated nor agitated. These results show that the specific density of 10000 cell mL-1 was the best for weekly production: Proschkinia sp. reached the highest cell density of 5.81 x 106 cells mL-1 and Amphora sp. had the highest cell attachment capacity with 12000 cell mm-2, in stationary phase of growth. Protein and lipid content were higher in log phase than in stationary phase for the four diatoms. Amphora sp. in log phase of growth had the highest lipid content of 9.74% dry weight (DW). Polyunsaturated fatty acid (PUFA) content ranged from 23.25% to 38.62% of the total fatty acids (TFA), and the four diatoms tested were richer in n-3 PUFA than in n-6 PUFA. All the diatoms had significant quantities of 20:5n-3 (EPA) ranging between 12.69% and 17.68% of TFA. Benthic diatoms play an important and critical role in abalone culture as they are the principal food source of abalone post-larvae. Therefore, it is necessary to improve diatom quantity and quality to optimize post-larval nutrition and the consistency of production, resulting in an increase in growth and survival of abalones.

Study of apoptotic deletion mediated by Bifidobacterium longum with construction of recombinant strains for Serpin encoding gene and phenotypes comparison in a pig cell model

The first part of the research project of the Co-Advisorship Ph.D Thesis was aimed to select the best Bifidobacterium longum strains suitable to set the basis of our study. We were looking for strains with the abilities to colonize the intestinal mucosa and with good adhesion capacities, so that we can test these strains to investigate their ability to induce apoptosis in “damaged” intestinal cells. Adhesion and apoptosis are the two process that we want to study to better understand the role of an adhesion protein that we have previously identified and that have top scores homologies with the recent serpin encoding gene identified in B. longum by Nestlè researchers. Bifidobacterium longum is a probiotic, known for its beneficial effects to the human gut and even for its immunomodulatory and antitumor activities. Recently, many studies have stressed out the intimate relation between probiotic bacteria and the GIT mucosa and their influence on human cellular homeostasis. We focused on the apoptotic deletion of cancer cells induced by B. longum. This has been valued in vitro, performing the incubation of three B.longum strains with enterocyte-like Caco- 2 cells, to evidence DNA fragmentation, a cornerstone of apoptosis. The three strains tested were defined for their adhesion properties using adhesion and autoaggregation assays. These features are considered necessary to select a probiotic strain. The three strains named B12, B18 and B2990 resulted respectively: “strong adherent”, “adherent” and “non adherent”. Then, bacteria were incubated with Caco-2 cells to investigate apoptotic deletion. Cocultures of Caco-2 cells with B. longum resulted positive in DNA fragmentation test, only when adherent strains were used (B12 and B18). These results indicate that the interaction with adherent B. longum can induce apoptotic deletion of Caco-2 cells, suggesting a role in cellular homeostasis of the gastrointestinal tract and in restoring the ecology of damaged colon tissues. These results were used to keep on researching and the strains tested were used as recipient of recombinant techniques aimed to originate new B.longum strains with enhanced capacity of apoptotic induction in “damaged” intestinal cells. To achieve this new goal it was decided to clone the serpin encoding gene of B. longum, so that we can understand its role in adhesion and apoptosis induction. Bifidobacterium longum has immunostimulant activity that in vitro can lead to apoptotic response of Caco-2 cell line. It secretes a hypothetical eukaryotic type serpin protein, which could be involved in this kind of deletion of damaged cells. We had previously characterised a protein that has homologies with the hypothetical serpin of B. longum (DD087853). In order to create Bifidobacterium serpin transformants, a B. longum cosmid library was screened with a PCR protocol using specific primers for serpin gene. After fragment extraction, the insert named S1 was sub-cloned into pRM2, an Escherichia coli - Bifidobacterium shuttle vector, to construct pRM3. Several protocols for B. longum transformation were performed and the best efficiency was obtained using MRS medium and raffinose. Finally bacterial cell supernatants were tested in a dotblot assay to detect antigens presence against anti-antitrypsin polyclonal antibody. The best signal was produced by one starin that has been renamed B. longum BLKS 7. Our research study was aimed to generate transformants able to over express serpin encoding gene, so that we can have the tools for a further study on bacterial apoptotic induction of Caco-2 cell line. After that we have originated new trasformants the next step to do was to test transformants abilities when exposed to an intestinal cell model. In fact, this part of the project was achieved in the Department of Biochemistry of the Medical Faculty of the University of Maribor, guest of the abroad supervisor of the Co-Advisorship Doctoral Thesis: Prof. Avrelija Cencic. In this study we examined the probiotic ability of some bacterial strains using intestinal cells from a 6 years old pig. The use of intestinal mammalian cells is essential to study this symbiosis and a functional cell model mimics a polarised epithelium in which enterocytes are separated by tight junctions. In this list of strains we have included the Bifidobacterium longum BKS7 transformant strain that we have previously originated; in order to compare its abilities. B. longum B12 wild type and B. longum BKS7 transformant and eight Lactobacillus strains of different sources were co-cultured with porcine small intestine epithelial cells (PSI C1) and porcine blood monocytes (PoM2) in Transwell filter inserts. The strains, including Lb. gasseri, Lb. fermentum, Lb. reuterii, Lb. plantarum and unidentified Lactobacillus from kenyan maasai milk and tanzanian coffee, were assayed for activation of cell lines, measuring nitric oxide by Griess reaction, H202 by tetramethylbenzidine reaction and O2 - by cytochrome C reduction. Cytotoxic effect by crystal violet staining and induction on metabolic activity by MTT cell proliferation assay were tested too. Transepithelial electrical resistance (TER) of polarised PSI C1 was measured during 48 hours co-culture. TER, used to observe epithelium permeability, decrease during pathogenesis and tissue becomes permeable to ion passive flow lowering epithelial barrier function. Probiotics can prevent or restore increased permeability. Lastly, dot-blot was achieved against Interleukin-6 of treated cells supernatants. The metabolic activity of PoM2 and PSI C1 increased slightly after co-culture not affecting mitochondrial functions. No strain was cytotoxic over PSI C1 and PoM2 and no cell activation was observed, as measured by the release of NO2, H202 and O2 - by PoM2 and PSI C1. During coculture TER of polarised PSI C1 was two-fold higher comparing with constant TER (~3000 ) of untreated cells. TER raise generated by bacteria maintains a low permeability of the epithelium. During treatment Interleukin-6 was detected in cell supernatants at several time points, confirming immunostimulant activity. All results were obtained using Lactobacillus paracasei Shirota e Carnobacterium divergens as controls. In conclusion we can state that both the list of putative probiotic bacteria and our new transformant strain of B. longum are not harmful when exposed to intestinal cells and could be selected as probiotics, because can strengthen epithelial barrier function and stimulate nonspecific immunity of intestinal cells on a pig cell model. Indeed, we have found out that none of the strains tested that have good adhesion abilities presents citotoxicity to the intestinal cells and that non of the strains tested can induce cell lines to produce high level of ROS, neither NO2. Moreover we have assayed even the capacity of producing certain citokynes that are correlated with immune response. The detection of Interleukin-6 was assayed in all our samples, including B.longum transformant BKS 7 strain, this result indicates that these bacteria can induce a non specific immune response in the intestinal cells. In fact, when we assayed the presence of Interferon-gamma in cells supernatant after bacterial exposure, we have no positive signals, that means that there is no activation of a specific immune response, thus confirming that these bacteria are not recognize as pathogen by the intestinal cells and are certainly not harmful for intestinal cells. The most important result is the measure of Trans Epithelial Electric Resistance that have shown how the intestinal barrier function get strengthen when cells are exposed to bacteria, due to a reduction of the epithelium permeability. We have now a new strain of B. longum that will be used for further studies above the mechanism of apoptotic induction to “damaged cells” and above the process of “restoring ecology”. This strain will be the basis to originate new transformant strains for Serpin encoding gene that must have better performance and shall be used one day even in clinical cases as in “gene therapy” for cancer treatment and prevention.

Knock down von Desmoglein 2 durch induzierbare Cre-spezifische Rekombination in der Maus

Desmosomen sind hoch organisierte adhäsive interzelluläre Verbindungen, die benachbarte Zellen durch Verankerung mit den Intermediärfilamenten des Zytoskeletts miteinander verknüpfen und so Zellen und Geweben Stabilität verleihen. Die Adhäsionsmoleküle der Desmosomen sind die desmosomalen Cadherine. Diese transmembranen Glykoproteine gehen im Interzellulärraum Verbindungen mit den desmosomalen Cadherinen der Nachbarzelle ein und sind im zytoplasmatischen Bereich Anheftungspunkte für weitere an der Desmosomenbildung beteiligte Proteine. Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung der Rolle von Desmoglein 2 (Dsg 2), einem in allen Epithelien exprimierten desmosomalen Cadherin. Da der konstitutive knock out von Dsg 2 embryonal letal ist, wurde im Rahmen dieser Doktorarbeit eine transgene Maus generiert, in der die Reduktion von Dsg 2 temporär regulierbar war (konditionaler knock down). Dazu wurde der Mechanismus der RNA Interferenz genutzt, wodurch Sequenz-spezifische, post-transkriptionelle Regulation von Genen möglich ist. Unter Verwendung eines über Cre/lox-induzierbaren Vektors wurden transgene Mäuse generiert, welche nach Induktion Dsg 2 shRNA exprimieren, die in der Zelle in siRNA umgewandelt wird und zum Abbau der Dsg 2 mRNA führt. Durch Verpaarung der generierten Dsg 2 knock down Maus mit der über Tamoxifen induzierbaren Cre Deleter knock in Mauslinie Rosa26CreERT2 konnte deutliche Reduktion der Dsg 2 Proteinmenge in Leber, Darm und Herz erreicht werden. In Immunfärbungen der Leber wurde zudem eine reduzierte Desmosomenbildung durch Expression der Dsg 2 shRNA detektiert. Die für diese Versuche generierte und getestete Rosa26CreERT2 Mauslinie ermöglichte jedoch nicht in allen Zellen eines Gewebes die komplette Aktivierung der Cre Rekombinase und damit die Expression der shRNA. Dadurch entstanden mosaikartige Wildtyp/knock down-Gewebe, in denen noch ausreichend Desmosomen gebildet wurden, um die Gewebestabilität und -struktur zu erhalten. Für eine funktionale Untersuchung von Dsg 2 in Zusammenhang mit der chronisch entzündlichen Darmerkrankung Colitis ulcerosa wurden die Dsg 2 knock down Mäuse mit Darm-spezifischen, induzierbaren Cre Deleter Mäusen (VillinCreERT2) verpaart. Nach Aktivierung der Cre Rekombinase mittels Tamoxifen wurde in bitransgenen Tieren über Gabe von Azoxymethan (AOM) und Dextransodiumsulfat (DSS) Colitis ulcerosa induziert. Diese entzündliche Erkrankung des Darms ist mit der Induktion von Darmtumoren assoziiert. Bereits nach einmaliger Induktion mit AOM/DSS wurde in der ersten endoskopischen Untersuchung eine starke Entzündung des Darmgewebes und die Ausbildung von flächig wachsenden Tumoren in den Dsg 2 knock down Tieren hervorgerufen. Es ist anzunehmen, dass durch knock down von Dsg 2, und die damit verbundene verminderte Desmosomenbildung und Zelladhäsion, Infiltration von Bakterien durch die epitheliale Barriere des Darms möglich war, und so die Entzündungsreaktion in der Darmmukosa verstärkte. In Zusammenhang mit Verlust der epithelialen Festigkeit durch verringerte Zellkontakte kam es zur Hyperproliferation der Darmmukosa, die sich in Ausbildung von flächigen Tumoren äußerte. In weiteren Experimenten müssen nun die Tumore und das entzündete Gewebe der Colitis-induzierten Mäuse mittels Immunfluoreszenz untersucht werden, um Veränderungen in der Desmosomenformation in situ detektieren zu können. Des Weiteren sind Verpaarungen der Dsg 2 knock down Maus mit anderen Cre Rekombinase exprimierenden Mauslinien möglich, um den Einfluss von Dsg 2 auch in anderen Geweben, beispielsweise im Herzen, zu untersuchen. Die hier vorgelegte Arbeit zeigt also erstmalig den ursächlichen Zusammenhang zwischen Dsg 2 und dem Auftreten von Colitis-assoziierten Tumoren in einem konditionalen RNAi-vermittelten knock down Tiermodell. Die Etablierung dieser Maus ist somit das erste konditionale Mausmodell, welches die bei vielen Krebspatienten gefundenen flachzellig wachsenden Tumore in vivo rekapituliert. Vorausschauend kann man sagen, dass mit Hilfe des im Rahmen dieser Doktorarbeit entwickelten Tiermodells wichtige Erkenntnisses über die Pathologie von Darmtumoren erbracht werden können, die unser Verständnis der Colitis-induzierten Tumorentstehung verbessern.

Untersuchung der Bindung des humanen Papillomvirus HPV16 an Heparansulfate der Zelloberfläche

In 99,7% aller Zervixkarzinome kann die DNA humaner Papillomviren (HPV) nachgewiesen werden, die somit den Hauptauslöser für eine der häufigsten Krebserkrankungen bei Frauen weltweit darstellen. HPV16 ist verantwortlich für etwa 50% aller Zervixkarzinome. Für die Infektion von Zellen mit HPV16 ist die Interaktion mit Heparansulfatproteoglykanen der Zelloberfläche essentiell. Um Aminosäuren auf der Oberfläche des majoren Kapsidproteins L1 von HPV16 zu identifizieren, die zu dieser Interaktion beitragen, wurden im Rahmen dieser Arbeit zahlreiche Punktmutanten hergestellt und analysiert. Der Austausch der drei Lysine K278, K356 und K361 zu Alaninen führte zu signifikant verminderter Zell-, Heparin- und Heparansulfatbindung, die noch weiter reduziert wurde, wenn zwei oder drei der Lysine gleichzeitig mutiert waren. Auch die Infektiosität der mutanten Pseudovirionen war stark beeinträchtigt, die Trippelmutante zeigte nur noch 5% Infektiosität. Diese Ergebnisse demonstrieren, dass die drei Lysine gemeinsam die Bindestelle für Heparansulfate bilden. Ihr Austausch zu Argininen beeinflusste die Infektiosität der Partikel hingegen nicht, was bestätigt, dass die Interaktion mit Heparansulfaten von der positiven Ladungsdichte abhängt und nicht sequenzspezifisch ist. Die drei Lysine befinden sich auf der Spitze des HPV16-Kapsomers in einer flachen Tasche, die aufgrund ihrer Struktur bereits früher als potentielle Rezeptorbindestelle vorgeschlagen wurde. Fab-Fragmente des bindungsneutralisierenden Antikörpers H16.56E, dessen Epitop in direkter Nachbarschaft der Lysine liegt, inhibierten die heparansulfatvermittelte Zellbindung viraler Partikel. Auch Epitope anderer bindungsneutralisierender Antikörper befinden sich in der Nähe. Dies untermauert die Hypothese, dass die Lysine K278, K356 und K361 die Heparansulfatbindestelle von HPV16 bilden. Der Austausch von Threoninen, die genau zwischen den Lysinen liegen, hatte keine Auswirkung auf Bindung der Partikel und Infektiosität. Sie könnten jedoch durch die Bildung von Wasserstoffbrücken die Bindung an Heparansulfat stabilisieren. Die Bedeutung der Lysine K278, K356 und K361 bei der primären Interaktion von HPV16 mit Heparansulfaten konnte durch die Computersimulation der Interaktion der Virusoberfläche mit einem Heparinmolekül bestätigt werden. Des Weiteren konnten Anforderungen ermittelt werden, die eine solche Interaktion an das Heparinmolekül stellt. Weiterhin zeigten die Ergebnisse dieser Arbeit, dass basische Aminosäuren in der interkapsomeren Grube nicht an der primären Zellbindung an Heparansulfate beteiligt zu sein scheinen, aber eine Rolle bei sekundären Interaktionen mit der Zelloberfläche spielen könnten.

Funktionelle Analyse der Polaritäts- und Tumorsuppressorgene hugl-1 und hugl-2 mittels siRNA-vermitteltem Gen-Silencing und konditionalem Gen-Knockout

Das menschliche Gen human giant larvae (hugl) ist ein Homolog des hochkonservierten Drosophila Gens lethal giant larvae (lgl), welches in Epithelzellen die Funktion eines neoplastischen Tumorsuppressors und Polaritätsregulators einnimmt. Ein Verlust oder eine verminderte Expression beider Homologe des Gens, hugl-1 und hugl-2, geht einher mit dem Auftreten und der Progression verschiedener epithelialer Tumorerkrankungen wie malignen Melanomen und Brust-, Kolon- oder Lungentumoren. Die exakte Funktion der Homologe Hugl-1 und Hugl-2 bezüglich der Regulation und Aufrechterhaltung der epithelialen Zellpolarität sowie ihre Rolle in der Genese humaner Tumore ist jedoch weitgehend unbekannt. Gänzlich unbekannt ist auch die Bedeutung von Hugl-1 und Hugl-2 als Polaritätsregulatoren für die Ausbildung und den Erhalt der T-Zellmorphologie und -funktion. Ziel der vorliegenden Arbeit war es daher, die Polaritäts- und Tumorsuppressorgene hugl-1 und hugl-2 in funktionellen Analysen mittels siRNA-vermitteltem Gen-Silencing in Epithelzellen und T-Lymphozyten zu charakterisieren. Darüber hinaus wurden die Funktionen und Eigenschaften von mgl-2, dem murinen Homologen von hugl-2, im Cre/loxP-vermittelten konditionalen Knockout Mausmodell in vivo analysiert.rnrnZur Charakterisierung der biologischen Effekte von Hugl-1 und Hugl-2 auf das Wachstumsverhalten, Migration und Invasion von Epithelzellen wurden in dieser Arbeit erfolgreich unterschiedliche shRNA-Expressionskonstrukte generiert sowie Hugl-supprimierte Zelllinien etabliert. In vitro Studien sowie in vivo Tumorigenizitätsanalysen lieferten übereinstimmend Hinweise darauf, dass verminderte Hugl-1- und Hugl-2-Expressionsspiegel eine signifikante Rolle in der Vermittlung invasiver und tumorigener Eigenschaften von Epithelzellen spielen. Dabei rief der Verlust beider Homologe deutlich stärkere Reaktionen hervor als die Suppression eines einzelnen Homologen. Zudem wiesen die Überexpression des Zellzyklusregulators Cyclin D1 sowie die Hyperproliferation von Hugl-1- und/oder Hugl-2-depletierten Epithelzellen auf eine wichtige Rolle der beiden Homologe in der Zellzyklusprogression und Zellproliferation hin. Ein geringer Expressionsstatus von Hugl-1 und -2 schien darüber hinaus mit einer verstärkten Resistenzbildung gegenüber Chemotherapeutika zu korrelieren. Im Rahmen dieser Arbeit konnte weiterhin gezeigt werden, dass die untersuchten T-Lymphozyten nur Hugl-1 exprimieren und dass letzteres notwendig für den F-Aktin-vermittelten Erhalt der T-Zellpolarität und -morphologie ist. Hugl-1-supprimierte, über voneinander unabhängige Signalwege (TCR- oder Chemokinrezeptor) stimulierte T-Lymphozyten wiesen eine bedeutende Störung der Lamellipodien- und Uropodausbildung auf und ließen eine Interaktion von Hugl-1 auf Ebene des F Aktins vermuten. Des Weiteren zeigte sich, dass der Polaritätsregulator Hugl-1 die CD3/TCR-induzierte Zelladhäsion positiv beeinflusst. Die Analyse der T-Zellmigration und -motilität offenbarte in Übereinstimmung dazu die Wichtigkeit von Hugl-1 für die Polarisierung und Migration der T-Zellen sowohl im Chemokingradienten als auch auf mDCs. rnrnFür die Aufklärung der funktionellen Rolle von mgl-2 in vivo wurde in dieser Arbeit eine Tamoxifen-induzierbare, Cre/loxP-vermittelte konditionale Mauslinie generiert und analysiert. Die mgl-2-deletierten Tiere wiesen weder signifikante phänotypische Unterschiede noch Abweichungen in der Organanatomie auf und ließen daher auf eine Kompensation durch das im Darmepithel koexprimierte und möglicherweise funktionell redundante mgl-1 Gen schließen.rn

Etablierung transgener BY-2-Zelllinien zur In-vivo-Lokalisierung pflanzlicher Cytoskelettproteine

Bei den Pflanzen sind viele Fragen bezüglich der Organisation und Regulation des bei der Zellteilung und differenzierung wichtigen Auf-, Ab- und Umbaus des Mikrotubuli-Netzwerkes noch immer offen, insbesondere was die Rolle des γ-Tubulins betrifft. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Etablierung von BY-2 Modell-Zelllinien (Nicotiana), die verschiedene mit fluoreszierenden Proteinen (FP) markierte Elemente des Cytoskeletts exprimieren, um eine fluoreszenzmikroskopische Detektion in vivo zu ermöglichen.rnAls Grundlage für alle weiteren Versuche wurde eine zuverlässige Methode zur A. tumefaciens vermittelten stabilen Transfektion von BY-2 Zellen erarbeitet. Für die Expression von FP-markierten Cytoskelettproteinen, wurden entsprechende Fusionskonstrukte kloniert und via A. tumefaciens in BY-2 Zellen transferiert. So gelang zunächst die Herstellung transgener Zelllinien, die GFP-markiertes α- bzw. γ-Tubulin exprimierten. Diese sollten später als Basis für die Untersuchung des dynamischen Mikrotubuli-Netzwerkes bzw. dessen Regulation dienen. In beiden Zelllinien standen die Konstrukte zunächst unter Kontrolle eines doppelten 35S-Promotors, was zu einer starken, konstitutiven Expression der Transgene führte. Fluoreszenzmikroskopisch konnten Strukturen, an deren Aufbau Mikrotubuli beteiligt sind, detektiert werden. Aufgrund einer starken Hintergrundfluoreszenz, vermutlich bedingt durch die konstitutive Überexpression, war die Darstellung feinerer Bereiche, wie sie im Cytoskelett häufig auftreten, jedoch äußerst schwierig. Deshalb wurde eine schwächere bzw. adäquate Expressionsrate angestrebt. rnPhysiologische Expressionsraten sollten vor allem durch den endogenen γ-Tubulin-Promotor ermöglicht werden. Da die entsprechende Sequenz noch unbekannt war, wurde sie zunächst bestimmt und in ein passendes Konstrukt integriert. Fluoreszenzmikroskopische Untersuchungen der resultierenden Zelllinie ließen auf eine stark reduzierte Expressionsrate schließen. Tatsächlich war die Detektion von Cytoskelettstrukturen, wenn überhaupt, erst bei deutlich längeren Belichtungszeiten möglich. Bedingt durch die langen Belichtungszeiten wurde die Dokumentation durch eine latente pflanzentypische Autofluoreszenz der Zellen erschwert. Auch wenn hier keine detailreicheren Aufnahmen der Cytoskelettstrukturen möglich waren, ist die Zellkultur für weiterführende Untersuchungen, z.B. in Studien bezüglich des zeitlichen Expressionsmusters des γ-Tubulins, potentiell geeignet. Der Einsatz eines sensibleren Mikroskopsystems ist allerdings erforderlich. rnUm klären zu können, inwieweit γ-Tubulin mit den Mikrotubuli co-lokalisiert, wurden Zelllinien benötigt, bei denen die entsprechenden Elemente unterschiedlich markiert waren. Zu diesem Zweck wurde der Einsatz von RFP-markiertem Tubulin getestet. Eine deutliche Überexpression von RFP alleine war möglich. Trotz mehrfacher Wiederholung der Versuche war aber keine Expression von RFP-markiertem α-Tubulin in BY-2 Zellen zur Visualisierung der Mikrotubuli detektierbar. Die DNA-Sequenzen waren im Genom nachweisbar, eine Transkription jedoch nicht. Möglicherweise spielten hier gene silencing Effekte eine Rolle. Das verwendete RFP (TagRFP) und GFP stammten aus unterschiedlichen Organismen, aus einer Seeanemone bzw. einer Qualle. Eine Lösung könnte der Austausch des TagRFP durch ein Quallen-Derivat, das in einer von grün unterscheidbaren Farbe fluoresziert, bringen. Da bereits BY-2 Zelllinien vorliegen, die GFP-markiertes α- bzw. γ-Tubulin exprimieren, sollte es, nach Klonieren eines entsprechenden Konstruktes, zeitnah möglich sein, eine doppelt transfizierte Zelllinie herzustellen.

Osteogenic potential of autogenous bone grafts harvested with four different surgical techniques

The osteogenic potential of autogenous bone grafts is superior to that of allografts and xenografts because of their ability to release osteoinductive growth factors and provide a natural osteoconductive surface for cell attachment and growth. In this in vitro study, autogenous bone particles were harvested by four commonly used techniques and compared for their ability to promote an osteogenic response. Primary osteoblasts were isolated and seeded on autogenous bone grafts prepared from the mandibles of miniature pigs with a bone mill, piezo-surgery, bone scraper, and bone drill (bone slurry). The osteoblast cultures were compared for their ability to promote cell attachment, proliferation, and differentiation. After 4 and 8 hrs, significantly higher cell numbers were associated with bone mill and bone scraper samples compared with those acquired by bone slurry and piezo-surgery. Similar patterns were consistently observed up to 5 days. Furthermore, osteoblasts seeded on bone mill and scraper samples expressed significantly elevated mRNA levels of collagen, osteocalcin, and osterix at 3 and 14 days and produced more mineralized tissue as assessed by alizarin red staining. These results suggest that the larger bone graft particles produced by bone mill and bone scraper techniques have a higher osteogenic potential than bone slurry and piezo-surgery.