potential mechanisms involved in resistant phenotype of MCF-7breast carcinoma cells to ionizing radiation induced apoptosis

In the present study, we investigated the mechanisms of apoptosis resistance and the roles of the phosphorylation of BRCA1, p21, the Bax/Bcl-2 protein ratio and cell cycle arrest in IR-induced apoptosis in MCF-7 cells. X-irradiation, in particular at low dose (1 Gy), but not carbon ion irradiation, had a significant antiproliferative effect on the growth of MCF-7 cells. 1 Gy X-irradiation resulted in G1 and G2 phase arrest, but 4 Gy induced a significant G1 block. In contrast, carbon ion irradiation resulted in a significant accumulation in the G2 phase. Concomitant with the phosphorylation of H2AX induced by DNA damage,carbon ion irradiation resulted in an approximately 1.9–2.8-fold increase in the phosphorylation of BRCA1 on serine residue 1524, significantly greater than that detected for X-irradiation. Carbon ion irradiation caused a dramatic increase in p21 expression and drastic decrease in Bax expression compared with X-irradiation. The data implicated that phosphorylation of BRCA1 on serine residue 1524 might,at least partially, induce p21 expression but repress Bax expression. Together, our results suggested that the phosphorylation of BRCA1 at Ser-1524 might contribute to the G2 phase arrest and might be an upstream signal involved in preventing apoptosis signal via upregulation of p21 and downregulation of the Bax/Bcl-2 ratio.

Molecular mechanisms underpinning IFN-gamma and TNF-alpha synergy in intestinal epithelial cells

Cytokine-driven signalling shapes immune homeostasis and guides inflammatory responses mainly through induction of specific gene expression programmes both within and outside the immune cell compartment. These transcriptional outputs are often amplified via cytokine synergy, which sets a stimulatory threshold that safeguards from exacerbated inflammation and immunopathology. In this study, we investigated the molecular mechanisms underpinning synergy between two pivotal Th1 cytokines, IFN-γ and TNF-α, in human intestinal epithelial cells. These two proinflammatory mediators induce a unique state of signalling and transcriptional synergy implicated in processes such as antiviral and antitumour immunity, intestinal barrier and pancreatic β-cell dysfunction. Since its discovery more than 30 years ago, this biological phenomenon remains, however, only partially defined. Here, using a functional genomics approach including RNAi perturbation screens and small-molecule inhibitors, we identified two new regulators of IFN-γ/TNF-α-induced chemokine and antiviral gene and protein expression, a Bcl-2 protein BCL-G and a histone demethylase UTX. We also discovered that IFN-γ/TNF-α synergise to trigger a coordinated shutdown of major receptor tyrosine kinases expression in colon cancer cells. Together, these findings extend our current understanding of how IFN-γ/TNF-α synergy elicits qualitatively and quantitatively distinct outputs in the intestinal epithelium. Given the well-documented role of this synergistic state in immunopathology of various disorders, our results may help to inform the identification of high quality and biologically relevant druggable targets for diseases characterised by an IFN-γ/TNF-α high immune signature

Phytochrome Kinase Substrate 4 is phosphorylated by the phototropin 1 photoreceptor.

Phototropism allows plants to redirect their growth towards the light to optimize photosynthesis under reduced light conditions. Phototropin 1 (phot1) is the primary low blue light-sensing receptor triggering phototropism in Arabidopsis. Light-induced autophosphorylation of phot1, an AGC-class protein kinase, constitutes an essential step for phototropism. However, apart from the receptor itself, substrates of phot1 kinase activity are less clearly established. Phototropism is also influenced by the cryptochromes and phytochromes photoreceptors that do not provide directional information but influence the process through incompletely characterized mechanisms. Here, we show that Phytochrome Kinase Substrate 4 (PKS4), a known element of phot1 signalling, is a substrate of phot1 kinase activity in vitro that is phosphorylated in a phot1-dependent manner in vivo. PKS4 phosphorylation is transient and regulated by a type 2-protein phosphatase. Moreover, phytochromes repress the accumulation of the light-induced phosphorylated form of PKS4 showing a convergence of photoreceptor activity on this signalling element. Our physiological analyses suggest that PKS4 phosphorylation is not essential for phototropism but is part of a negative feedback mechanism.

Stress oxydatif, fonction mitochondriale et maladie inflammatoire de l'intestin

CONTEXTE: Bien que la dysfunction mitochondriale et le stress oxydant jouent des rôles prépondérants dans plusieurs conditions pathologiques, ils n’ont pas été étudiés de façon extensive au niveau du tube digestif qui est constamment exposé aux oxydants (provenant de l’alimentation) et à divers agents pathogènes. L’ingestion simultanée de sels ferreux et d’acide ascorbique peut causer le dommage des macromolécules par oxydation. Le ‘’Nuclear factor erythroid 2 related factor’’ (Nrf2) est un important facteur de transcription sensible au potentiel redox et qui protège contre le stress oxydant en induisant des gènes anti-oxydants et de detoxification par sa liaison à l’élément de réponse antioxydante (ARE). Les fonctions anti-oxydantes et anti-inflammatoires de Nrf2 ont été décrites dans une variété de types cellulaires et de tissus. Cependant son rôle est très peu connu au niveau du tube digestif. OBJECTIFS: Les objectifs sont d’évaluer comment la peroxydation lipidique médiée par le fer/ascorbate (FE/ASC) affecte les fonctions mitochondriales dans les cellules Caco-2/15, et de déterminer l’ampleur de l’implication de Nrf2. MÉTHODES: Le stress oxydant a été induit dans les cellules Caco2/15 en les traitant avec 0.2mm/2mm de FE/ASC. L’augmentation de l’expression de Nrf2 a été obtenue suite au prétraitement des cellules Caco2/15 avec 50 μM d’Olitpraz (OPZ), un puissant activateur. L’invalidation du gène de Nrf2 a été réalisée dans les cellules par transfection avec un vecteur lentiviral contenant un shRNA contre Nrf2. RÉSULTATS: Nos résultats montrent que le traitement des cellules Caco-2/15 avec du FE/ASC (0.2 mm/2 mm) augmente les niveaux du malondialdehyde (MDA), réduit la production d’ATP, entraîne une surcharge mitochondriale de calcium, active l’expression protéique du cytochrome C et de l’AIF (apoptotic inducing factor), réduit l’activité des complexes I, II, 2 III et IV de la chaîne respiratoire mitochondriale, augmente les niveaux de 8-OHdG, un marqueur des dommages à l’ADN mitochondrial, diminue la DNA glycosylase, et altère les expressions génique et protéique des facteurs de transcription mitochondriaux (mtTFA, mtTFB1, mtTFB2). De plus, nos observations montrent que l’induction et l’activation de Nrf2 dans les cellules Caco-2/15 résultent en: une augmentation des enzymes anti-oxydantes endogènes (catalase, glutathion peroxydase, et superoxyde dismutase), une réduction du facteur nucléaire NFκβ et de TNF-α, une augmentation de la production d’ ATP et de l’activité des complexes respiratoires (I, II, III, IV) et de PGC-1α, et une régulation des niveaux de la prohibitine mitochondriale, du Bcl-2 anti-apoptotique et de l’occludine. CONCLUSION: Dans l’ensemble, nos résultats montrent que l’exposition aigüe des cellules Caco-2/15 à la peroxydation par le FE/ASC entraîne des effets pathologiques sur les fonctions mitochondriales et l’intégrité de l’ADN, qui sont abolis par l’induction de Nrf2. Il en ressort que Nrf2 joue un rôle majeur dans la protection de l’épithélium intestinal contre le stress oxydant.

Effect of knockdown of Giα proteins using antisense oligodeoxynucleotides encapsulated in cationic liposomes on the development of hypertension in spontaneously hypertensive rats

L'hypertension artérielle est l'une des principales causes de morbidité et de mortalité dans le monde. La compréhension des mécanismes qui sont à la base du développement de l'hypertension offrira de nouvelles perspectives pour un meilleur contrôle de l'hypertension. Nous avons précédemment montré que le niveau des protéines Giα-2 et Giα-3 est augmenté chez les rats spontanément hypertendus (SHR) avant l'apparition de l'hypertension. Le traitement avec les inhibiteurs de l’enzyme de conversion de l’Angiotensine (IEC) est associé à une diminution de l’expression des protéines Gi. De plus, l'injection intrapertoneale de la toxine de la coqueluche inactive les deux protéines Giα et empêche le développement de l'hypertension chez les SHR. Cependant, la contribution spécifique des protéines Giα-2 et Giα-3 dans le développement de l'hypertension n'est pas encore connue. Dans la présente étude, l’Anti-sens oligodésoxynucléotide (AS-ODN) de Giα-2 et Giα-3 (1mg/Kg en poids corporel) encapsulé dans des liposomes cationiques PEG / DOTAP/ DOPE ont été administrés par voie intraveineuse aux SHR pré-hypertendus âgé de trois semaines et aux Wistar Kyoto (WKY) rats de même âge. Les contrôles des WKY et SHR non traités ont été injectés avec du PBS stérile, liposomes vides ou oligomères sens. La pression artérielle (PA) a été suivie chaque semaine en utilisant la technique manchon caudal. Les rats ont été sacrifiés à l'âge de six semaines et neuf semaines. Le coeur et l'aorte ont été utilisés pour étudier l'expression des protéines Gi. Le knockdown des protéines Giα-2 par l’injection de Giα-2-AS a empêché le développement de l'hypertension à l'âge de six semaines. Par la suite, la PA a commencé à augmenter rapidement et a atteint le niveau que l'on retrouve dans les groupes témoins à l'âge de neuf semaines. D'autre part, la PA du groupe traité avec le Giα-3-AS a commencé à augmenter à l'âge de quatre semaines. Dans le groupe des SHR-Giα-3-AS, la PA a augmenté à l’âgé de six semaines, mais moins que celle de SHR-CTL. Le coeur et l'aorte obtenues des SHR Giα-2-AS et Giα-3-AS à partir de l’âgé de six semaines ont eu une diminution significative de l’expression des protéines Giα-2 et Giα-3 respectivement. Dans le groupe des WKY Giα-2-AS et Giα-3-AS l'expression des protéines Giα-2 et Giα-3 respectivement a diminué malgré l'absence de changement dans la PA par rapport aux WKY CTL. À l'âge de neuf semaines, les SHR traités avec du Giα-2-AS et Giα-3-AS avaient la même PA et expression des protéines Gi que le SHR CTL. Ces résultats suggèrent que les deux protéines Giα-2 et Giα-3 sont impliqués dans le développement de l'hypertension chez les SHR, mais le knockdown de Giα-2 et pas de Giα-3 a empêché le développement de l'hypertension.

Characterization of polycystin-1 in ADPKD pathogenetic mechanism : biogenesis and functional implications by genetic approaches in mouse

La polykystose rénale autosomique dominante (ADPKD) est une des maladies génétiques les plus communes. ADPKD se manifeste le plus souvent au stade adulte par la présence de kystes rénaux, et bien souvent de kystes hépatiques, avec une progression très variable. ADPKD mène à une insuffisance rénale: les seuls recours sont la dialyse puis la transplantation rénale. Les mutations dispersées sur les gènes PKD1 (majoritairement; la protéine polycystine-1, PC1) et PKD2 (la protéine polycystine-2, PC2) sont responsables de l’ADPKD. Le mécanisme pathogénétique de perte de fonction (LOF) et donc d’un effet récessif cellulaire est évoqué comme causatif de l’ADPKD. LOF est en effet supporté par les modèles murins d’inactivation de gènes PKD1/PKD2, qui développent de kystes, quoique in utéro et avec une rapidité impressionnante dans les reins mais pas dans le foie. Malgré de nombreuses études in vitro, le rôle de PC1/PC2 membranaire/ciliaire reste plutôt hypothétique et contexte-dépendant. Ces études ont associé PC1/PC2 à une panoplie de voies de signalisation et ont souligné une complexité structurelle et fonctionnelle exceptionnelle, dont l’implication a été testée notamment chez les modèles de LOF. Toutefois, les observations patho-cellulaires chez l’humain dont une expression soutenue, voire augmentée, de PKD1/PC1 et l’absence de phénotypes extrarénaux particuliers remet en question l’exclusivité du mécanisme de LOF. Il était donc primordial 1) d’éclaircir le mécanisme pathogénétique, 2) de générer des outils in vivo authentiques d’ADPKD en terme d’initiation et de progression de la maladie et 3) de mieux connaitre les fonctions des PC1/PC2 indispensables pour une translation clinique adéquate. Cette thèse aborde tous ces points. Tout d’abord, nous avons démontré qu’une augmentation de PKD1 endogène sauvage, tout comme chez l’humain, est pathogénétique en générant et caractérisant en détail un modèle murin transgénique de Pkd1 (Pkd1TAG). Ce modèle reproduit non seulement les caractéristiques humaines rénales, associées aux défauts du cil primaire, mais aussi extrarénales comme les kystes hépatiques. La sévérité du phénotype corrèle avec le niveau d’expression de Pkd1 ce qui supporte fortement un modèle de dosage. Dans un deuxième temps, nous avons démontré par les études de complémentations génétiques que ces deux organes reposent sur une balance du clivage GPS de Pc1, une modification post-traductionelle typique des aGPCR, et dont l’activité et l’abondance semblent strictement contrôlées. De plus, nous avons caractérisé extensivement la biogénèse de Pc1 et de ses dérivés in vivo générés suite au clivage GPS. Nous avons identifié une toute nouvelle forme et prédominante à la membrane, la forme Pc1deN, en plus de confirmer deux fragments N- et C-terminal de Pc1 (NTF et CTF, respectivement) qui eux s’associent de manière non-covalente. Nous avons démontré de façon importante que le trafic de Pc1deN i.e., une forme NTF détachée du CTF, est toutefois dépendant de l’intégrité du fragment CTF in vivo. Par la suite, nous avons généré un premier modèle humanisant une mutation PKD1 non-sens tronquée au niveau du domaine NTF(E3043X) en la reproduisant chez une souris transgénique (Pkd1extra). Structurellement, cette mutation, qui mimique la forme Pc1deN, s’est également avérée causative de PKD. Le modèle Pkd1extra a permis entre autre de postuler l’existence d’une cross-interaction entre différentes formes de Pc1. De plus, nos deux modèles murins sont tous les deux associés à des niveaux altérés de c-Myc et Pc2, et soutiennent une implication réelle de ces derniers dans l’ADPKD tou comme une interaction fonctionnelle entre les polycystines. Finalement, nous avons démontré un chevauchement significatif entre l’ADPKD et le dommage rénal aigüe (ischémie/AKI) dont une expression augmentée de Pc1 et Pc2 mais aussi une stimulation de plusieurs facteurs cystogéniques tel que la tubérine, la β-caténine et l’oncogène c-Myc. Nos études ont donc apporté des évidences cruciales sur la contribution du gène dosage dans l’ADPKD. Nous avons développé deux modèles murins qui serviront d’outil pour l’analyse de la pathologie humaine ainsi que pour la validation préclinique ADPKD. L’identification d’une nouvelle forme de Pc1 ajoute un niveau de complexité supplémentaire expliquant en partie une capacité de régulation de plusieurs voies de signalisation par Pc1. Nos résultats nous amènent à proposer de nouvelles approches thérapeutiques: d’une part, le ciblage de CTF i.e., de style chaperonne, et d’autre part le ciblage de modulateurs intracellulaires (c-Myc, Pc2, Hif1α). Ensemble, nos travaux sont d’une importance primordiale du point de vue informatif et pratique pour un avancement vers une thérapie contre l’ADPKD. Le partage de voies communes entre AKI et ADPKD ouvre la voie aux approches thérapeutiques parallèles pour un traitement assurément beaucoup plus rapide.

Untersuchungen zum Vorkommen und molekularen Mechanismus der Biofilm-Bildung bei Enterokokken aus verschiedenen klinischen Bereichen

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde eine größere Anzahl an E. faecalis Isolaten aus Vaginalabstrichen, erstmals insbesondere von Patientinnen, die an Bakterieller Vaginose litten, untersucht und mit E. faecalis Stämme aus verschiedenen anderen klinischen Bereichen auf das Vorkommen von Virulenzfaktoren verglichen. Weiterhin wurden Korrelationen zwischen bestimmten Faktoren und der Menge an produziertem Biofilm erstellt, um mögliche Zusammenhänge zum Mechanismus der Biofilm-Bildung zu erfassen. Mittels statistischer Analysen konnte hinsichtlich der 150 untersuchten E. faecalis Isolate nachgewiesen werden, dass keine signifikanten Unterschiede der Inzidenzen von Virulenzfaktoren (esp, asa1, gelE, GelE, cylA, β-Hämolyse) zwischen den Stämmen der verschiedenen Herkunftsbereiche bestanden. In Bezug auf das Auftreten von Biofilm-Bildung zeigte sich ein erhöhtes Vorkommen bei Stämmen aus Urin sowie invasiver Herkunft (insgesamt jeweils ca. 70 % mäßige und starke Biofilm-Bildner) im Vergleich zu E. faecalis Isolaten aus Wunden oder Faeces (je ca. 40 %). Statistische Auswertungen bzgl. des Zusammenhangs eines oder einer Kombination von Virulenzfaktoren mit der Menge an gebildetem Biofilm wiesen darauf hin, dass Isolate, die das esp Gen besaßen, in erhöhtem Maße zur Biofilm-Bildung befähigt waren. Dies zeigte einen gewissen Einfluss des Zellwandproteins auf die Fähigkeit zur Biofilm-Bildung bei E. faecalis. Allerdings wurden stets auch Stämme identifiziert, die die Fähigkeit zur Biofilm-Bildung trotz des Fehlens der jeweils untersuchten genetischen Determinante bzw. der Determinanten aufwiesen, so dass auf das Vorhandensein weiterer, unbekannter Einflussfaktoren auf den Mechanismus der Biofilm-Bildung bei E. faecalis geschlossen werden konnte. Unter 78 untersuchten E. faecium Isolaten aus verschiedenen klinischen Bereichen konnte lediglich ein Stamm (1,3 %) als mäßiger Biofilm-Bildner charakterisiert werden, so dass die Fähigkeit bei dieser Spezies in der hier untersuchten Region unter diesen Bedingungen kaum nachgewiesen werden konnte. Einen Schwerpunkt dieser Arbeit bildete die Untersuchung zum Vorkommen von Virulenzfaktoren und Biofilm-Bildung bei E. faecalis Isolaten aus Vaginalabstrichen. Bzgl. des Auftretens von Virulenzfaktoren und Biofilm-Produktion konnte kein Unterschied zwischen Stämmen assoziiert mit Bakterieller Vaginose und Isolaten einer Vergleichsgruppe festgestellt werden. Allerdings zeigte eine Gegenüberstellung mit den untersuchten E. faecalis Stämmen aus anderen klinischen Bereichen, dass die 80 Isolate aus Vaginalabstrichen eine ähnlich hohe Inzidenz bestimmter Virulenzfaktoren wie Stämme aus Faeces, Urin, Wunden oder invasiver Herkunft sowie eine mit den Isolaten aus Urin und invasiver Herkunft vergleichbar hohe Fähigkeit zur Biofilm-Bildung aufwiesen (ca. 75 % mäßige und starke Biofilm-Bildner). Dies deutete auf eine Verbreitung der Biofilm-Bildungsfähigkeit bei E. faecalis Stämmen der Vaginalflora und somit auf eine große Bedeutung der Eigenschaft für Isolate dieser Herkunft hin. Die statistische Auswertung der Korrelationen von Virulenzfaktoren mit der Menge an gebildetem Biofilm lieferte ähnliche Ergebnisse wie die Analysen bzgl. der 150 E. faecalis Isolate aus anderen klinischen Bereichen und untermauerte die Annahme, dass zusätzliche Faktoren zu den hier untersuchten Determinanten bei E. faecalis vorhanden sein müssen, die Einfluss auf den Mechanismus der Biofilm-Bildung nehmen. Deshalb konzentrierte sich ein weiterer Teil der vorliegenden Arbeit auf die Herstellung und Charakterisierung von E. faecalis Biofilm-Spontanmutanten, um bisher noch ungeklärte Mechanismen oder neue Faktoren zu erkennen, die Einfluss auf die Biofilm-Bildung bei E. faecalis nehmen. Die Untersuchung einer Mutante (1.10.16) und ihres Wildtypstamms lieferte erstmals den phänotypischen Nachweis des HMW-Komplexes der drei Bee-Proteine sowie die Identifizierung konservierter Pili-Motive dieser Proteine. Des Weiteren schien die in diesem Cluster ebenfalls codierte Sortase-1 dasjenige Enzym zu sein, das höchstwahrscheinlich die Bindung des Proteins Bee-2 innerhalb dieses HMW-Komplexes katalysiert. Insofern lieferten diese Untersuchungen neue, konkrete Hinweise zur Rolle des bee Genclusters bei der Pili-Biogenese und Biofilm-Bildung von E. faecalis. Darüber hinaus stellen Erkenntnisse aus der Charakterisierung von zwei weiteren hergestellten Biofilm-Spontanmutanten viel versprechende Ausgangspunkte für zukünftige Untersuchungen dar, die ein weitergehendes Verständnis der molekularen Mechanismen der Biofilm-Bildung bei E. faecalis erzielen könnten.

1,8-Cineol inhibits nuclear translocation of NF-κB p65 and NF-κB-dependent transcriptional activity

Natural plant-derived products are commonly applied to treat a broad range of human diseases, including cancer as well as chronic and acute airway inflammation. In this regard, the monoterpene oxide 1,8-cineol, the active ingredient of the clinically approved drug Soledum®, is well-established for the therapy of airway diseases, such as chronic sinusitis and bronchitis, chronic obstructive pulmonary disease and bronchial asthma. Although clinical trials underline the beneficial effects of 1,8-cineol in treating inflammatory diseases, the molecular mode of action still remains unclear. Here, we demonstrate for the first time a 1,8-cineol-depending reduction of NF-κB-activity in human cell lines U373 and HeLa upon stimulation using lipopolysaccharides (LPS). Immunocytochemistry further revealed a reduced nuclear translocation of NF-κB p65, while qPCR and western blot analyses showed strongly attenuated expression of NF-κB target genes. Treatment with 1,8-cineol further led to increased protein levels of IκBα in an IKK-independent matter, while FRET-analyses showed restoring of LPS-associated loss of interaction between NF-κB p65 and IκBα. We likewise observed reduced amounts of phosphorylated c-Jun N-terminal kinase 1/2 protein in U373 cells after exposure to 1,8-cineol. In addition, 1,8-cineol led to decreased amount of nuclear NF-κB p65 and reduction of its target gene IκBα at protein level in human peripheral blood mononuclear cells. Our findings suggest a novel mode of action of 1,8-cineol through inhibition of nuclear NF-κB p65 translocation via IκBα resulting in decreased levels of proinflammatory NF-κB target genes and may therefore broaden the field of clinical application of this natural drug for treating inflammatory diseases.

Digestive morphophysiology of Gryllodes sigillatus (Orthoptera: Gryllidae)

The evolution of the digestive system in the Order Orthoptera is disclosed from the study of the morphophysiology of the digestive process in its major taxa. This paper deals with a cricket representing the less known suborder Ensifera Most amylase and trypsin activities occur in crop and caeca. respectively. Maltase and aminopeptidase are found in soluble and membrane-bound forms in caeca, with aminopeptidase also occurring in ventriculus. Amaranth was orally fed to Gryllodes sigillatus adults or injected into their haemolymph. The experiments were performed with starving and feeding insects with identical results. Following feeding of the dye the luminal side of the most anterior ventriculus (and in lesser amounts the midgut caeca) became heavily stained. In injected insects, the haemal side of the most posterior ventriculus was stained This suggested that the anterior ventriculus is the main site of water absorption (the caeca is a secondary one). whereas the posterior ventriculus secretes water into the gut. Thus, a putative counter-current flux of fluid from posterior to anterior ventriculus may propel digestive enzyme recycling. This was confirmed by the finding that digestive enzymes are excreted at a low rate. The fine structure of midgut caeca and ventriculus cells revealed that they have morphological features that may be related to their involvement in secretion (movement from cell to lumen) and absorption (movement from lumen to cell) of fluids. Furthermore, morphological data showed that both merocrine and apocrine secretory mechanisms occur in midgut cells. The results showed that cricket digestion differs from that in grasshopper in having (1) more membrane-bound digestive enzymes; (2) protein digestion slightly displaced toward the ventriculus; (3) midgut fluxes, and hence digestive enzyme recycling, in both starved and fed insects. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Early Phase of Allergic Airway Inflammation in Diabetic Rats: Role of Insulin on the Signaling Pathways and Mediators

Background: Allergic lung inflammation is impaired in diabetic rats and is restored by insulin treatment. In the present study we investigated the effect of insulin on the signaling pathways triggered by allergic inflammation in the lung and the release of selected mediators. Methods: Diabetic male Wistar rats (alloxan, 42 mg/kg, i.v., 10 days) and matching controls were sensitized by s.c. injections of ovalbumin (OA) in aluminium hydroxide, 14 days before OA (1 mg/0.4 ml) or saline intratracheal challenge. A group of diabetic rats were treated with neutral protamine Hagedorn insulin (NPH, 4 IU, s.c.), 2 h before the OA challenge. Six hours after the challenge, bronchoalveolar lavage (BAL) was performed for mediator release and lung tissue was homogenized for Western blotting analysis of signaling pathways. Results: Relative to non-diabetic rats, the diabetic rats exhibited a significant reduction in OA-induced phosphorylation of the extracellular signal-regulated kinase (ERK, 59%), p38 (53%), protein kinase B (Akt, 46%), protein kinase C (PKC)-alpha (63%) and PKC-delta (38%) in lung homogenates following the antigen challenge. Activation of the NF-kappa B p65 subunit and phosphorylation of I kappa B alpha were almost suppressed in diabetic rats. Reduced expression of inducible nitric oxide synthase (iNOS, 32%) and cyclooxygenase-2 (COX-2, 46%) in the lung homogenates was also observed. The BAL concentration of prostaglandin (PG)-E(2), nitric oxide (NO) and interleukin (IL)-6 was reduced in diabetic rats (74%, 44% and 65%, respectively), whereas the cytokine-induced neutrophil chemoattractant (CINC)-2 concentration was not different from the control animals. Treatment of diabetic rats with insulin completely or partially restored all of these parameters. This protocol of insulin treatment only partially reduced the blood glucose levels. Conclusion: The data presented show that insulin regulates MAPK, PI3K, PKC and NF-kappa B pathways, the expression of the inducible enzymes iNOS and COX-2, and the levels of NO, PGE(2) and IL-6 in the early phase of allergic lung inflammation in diabetic rats. It is suggested that insulin is required for optimal transduction of the intracellular signals that follow allergic stimulation. Copyright (C) 2010 S. Karger AG, Basel

SIGNALING PATHWAYS AND MEDIATORS IN LPS-INDUCED LUNG INFLAMMATION IN DIABETIC RATS: ROLE OF INSULIN

Diabetic patients are more susceptible to infections, and their inflammatory response is impaired. This is restored by insulin treatment. In the present study, we investigated the effect of insulin on LPS-induced signaling pathways and mediators in the lung of diabetic rats. Diabetic male Wistar rats (alloxan, 42 mg/kg i.v., 10 days) and control rats received intratracheal instillation of LPS (750 mu g/0.4 mL) or saline. Some diabetic rats were given neutral protamine Hagedorn insulin (4 IU s.c.) 2 h before LPS. After 6 h, bronchoalveolar lavage was performed for the release of mediators, and lung tissue was homogenized for analysis of LPS-induced signaling pathways. Relative to control rats, diabetic rats exhibited a significant reduction in the LPS-induced phosphorylation of extracellular signal-regulated kinase (64%), p38 (70%), protein kinase B (67%), and protein kinase C alpha (57%) and delta (65%) and in the expression of iNOS (32%) and cyclooxygenase 2 (67%) in the lung homogenates. The bronchoalveolar lavage fluid concentrations of NO (47%) and IL-6 (49%) were also reduced in diabetic rats, whereas the cytokine-induced neutrophil chemoattractant 2 (CINC-2) levels were increased 23%, and CINC-1 was not different from control animals. Treatment of diabetic rats with insulin completely or partially restored all these parameters. In conclusion, data presented show that insulin regulates mitogen-activated protein kinase, phosphatidylinositol 3`-kinase, protein kinase C pathways, expression of the inducible enzymes, cyclooxygenase 2 and iNOS, and levels of IL-6 and CINC-2 in LPS-induced lung inflammation in diabetic rats. These results suggest that the protective effect of insulin in sepsis could be due to modulation of cellular signal transduction factors.

PEGylated polyethyleneimine-entrapped gold nanoparticles for enhanced and targeted gene delivery applications

Gene therapy, which involves the transfer of nucleic acid into target cells in patients, has become one of the most important and widely explored strategies to treat a variety of diseases, such as cancer, infectious diseases and genetic disorders. Relative to viral vectors that have high immunogenicity, toxicity and oncogenicity, non-viral vectors have gained a lot of interest in recent years. This is largely due to their ability to mimic viral vector features including the capacity to overcome extra- and intra-cellular barriers and to enhance transfection efficiency. Polyethyleneimine (PEI) has been extensively investigated as a non-viral vector. This cationic polymer, which is able to compact nucleic acid through electrostatic interactions and to transport it across the negatively charged cell membranes, has been shown to effectively transfect nucleic acid into different cell lines. Moreover, entrapment of gold nanoparticles (Au NPs) into such an amine-terminated polymer template has been shown to significantly enhance gene transfection efficiency. In this work, a novel non-viral nucleic acid vector system for enhanced and targeted nucleic acid delivery applications was developed. The system was based on the functionalization of PEI with folic acid (FA; for targeted delivery to cancer cells overexpressing FA receptors on their surface) using polyethylene glycol (PEG) as a linker molecule. This was followed by the preparation of PEI-entrapped Au NPs (Au PENPs; for enhancement of transfection efficiency). In the synthesis process, the primary amines of PEI were first partially modified with fluorescein isothiocyanate (FI) using a molar ratio of 1:7. The formed PEI-FI conjugate was then further modified with either PEG or PEGylated FA using a molar ratio of 1:1. This process was finally followed by entrapment of Au NPs into the modified polymers. The resulting conjugates and Au PENPs were characterized by several techniques, namely Nuclear Magnetic Resonance, Dynamic Light Scattering and Ultraviolet-Visible Spectroscopy, to assess their physicochemical properties. In the cell biology studies, the synthesized conjugates and their respective Au PENPs were shown to be non-toxic towards A2780 human ovarian carcinoma cells. The role of these materials as gene delivery agents was lastly evaluated. In the gene delivery studies, the A2780 cells were successfully transfected with plasmid DNA using the different vector systems. However, FA-modification and Au NPs entrapment were not determinant factors for improved transfection efficiency. In the gene silencing studies, on the other hand, the Au PENPs were shown to effectively deliver small interfering RNA, thereby reducing the expression of the B-cell lymphoma 2 protein. Based on these results, we can say that the systems synthesized in this work show potential for enhanced and targeted gene therapy applications.

Dose-dependent effect of Resveratrol on bladder cancer cells: Chemoprevention and oxidative stress

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

Cocaine induces cell death and activates the transcription nuclear factor kappa-b in pc12 cells

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

Effects of swim training on liver carcinogenesis in male Wistar rats fed a low-fat or high-fat diet

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