Profiling of Luteal Transcriptome during Prostaglandin F2-Alpha Treatment in Buffalo Cows: Analysis of Signaling Pathways Associated with Luteolysis

In several species including the buffalo cow, prostaglandin (PG) F-2 alpha is the key molecule responsible for regression of corpus luteum (CL). Experiments were carried out to characterize gene expression changes in the CL tissue at various time points after administration of luteolytic dose of PGF(2 alpha) in buffalo cows. Circulating progesterone levels decreased within 1 h of PGF(2 alpha) treatment and evidence of apoptosis was demonstrable at 18 h post treatment. Microarray analysis indicated expression changes in several of immediate early genes and transcription factors within 3 h of treatment. Also, changes in expression of genes associated with cell to cell signaling, cytokine signaling, steroidogenesis, PG synthesis and apoptosis were observed. Analysis of various components of LH/CGR signaling in CL tissues indicated decreased LH/CGR protein expression, pCREB levels and PKA activity post PGF(2 alpha) treatment. The novel finding of this study is the down regulation of CYP19A1 gene expression accompanied by decrease in expression of E-2 receptors and circulating and intra luteal E-2 post PGF(2 alpha) treatment. Mining of microarray data revealed several differentially expressed E-2 responsive genes. Since CYP19A1 gene expression is low in the bovine CL, mining of microarray data of PGF(2 alpha)-treated macaques, the species with high luteal CYP19A1 expression, showed good correlation between differentially expressed E-2 responsive genes between both the species. Taken together, the results of this study suggest that PGF(2 alpha) interferes with luteotrophic signaling, impairs intraluteal E-2 levels and regulates various signaling pathways before the effects on structural luteolysis are manifest.

Association of pro staglandin-endoperoxide synthase 2 (PTGS2) polymorphisms and Alzheimer's disease in Chinese

Cyclooxygenase-2 (COX-2, encoded by the gene prostaglandin-endoperoxide synthase 2, PTGS2) is a key enzyme in the conversion of arachidonic acid to prostaglandins. The prostaglandins produced by COX-2 are involved in inflammation and pain response in diff

Fas ligand expression and tumour immune evasion; the role of prostaglandin E2 and the EP1 receptor

Background and Aim: During carcinogenesis, tumours develop multiple mechanisms to evade the immune system and suppress the anti-tumour immune response. Upregulation of Fas Ligand (FasL/CD95L) expression may represent one such mechanism. FasL is a member of the tumour necrosis factor superfamily that triggers apoptotic cell death following ligation to its receptor Fas. Numerous studies have demonstrated upregulated FasL expression in tumor cells, with FasL expression associated with numerous pro-tumorigenic effects. However, little is known about the mechanisms that regulate FasL expression in tumours. The cyclooxgenase (COX) signalling pathway may play an important role in colon carcinogenesis, via the production of prostaglandins, in particular PGE2. PGE2 signals through four different receptor subtypes, EP1 – EP4. Thus, the aim of this study was to investigate the effect of targeting the PGE2-FasL signaling pathway. Results: (i) PGE2 induces FasL expression via the EP1 receptor in colon cancer cells. (ii) Suppression of FasL expression in colon tumour cells in vivo significantly delays and reduces tumour growth. (iii) Blocking EP1 receptor signaling, or suppression of the EP1 receptor in colon tumour cells, reduces tumour growth in vivo. Suppression of tumour growth correlates in part with suppression of FasL expression. (iv) The reduction in tumour growth is associated with an improved anti-tumour immune response. Tumour infiltration by Treg cells and macrophages was reduced, and the cytotoxic activity of CTL generated from splenocytes isolated from these mice increased. Conclusion: 1) Targeting FasL expression by blocking PGE2-EP1 receptor signalling reduces tumour development in vivo. 2) The mechanism is indirect but is associated with an increased anti-tumour immune response. Thus, unraveling the mechanisms regulating FasL expression and the pro-tumorigenic effects of the EP1 receptor may aid in the search for new therapeutic targets against colon cancer.

Beta-agonist- and prostaglandin E1-induced translocation of the beta-adrenergic receptor kinase: evidence that the kinase may act on multiple adenylate cyclase-coupled receptors.

beta-Adrenergic receptor kinase (beta-AR kinase) is a cytosolic enzyme that phosphorylates the beta-adrenergic receptor only when it is occupied by an agonist [Benovic, J. Strasser, R. H., Caron, M. G. & Lefkowitz, R. J. (1986) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83, 2797-2801.] It may be crucially involved in the processes that lead to homologous or agonist-specific desensitization of the receptor. Stimulation of DDT1MF-2 hamster smooth muscle cells or S49 mouse lymphoma cells with a beta-agonist leads to translocation of 80-90% of the beta-AR kinase activity from the cytosol to the plasma membrane. The translocation process is quite rapid, is concurrent with receptor phosphorylation, and precedes receptor desensitization and sequestration. It is also transient, since much of the activity returns to the cytosol as the receptors become sequestered. Stimulation of beta-AR kinase translocation is a receptor-mediated event, since the beta-antagonist propranolol blocks the effect of agonist. In the kin- mutant of the S49 cells (lacks cAMP-dependent protein kinase), prostaglandin E1, which provokes homologous desensitization of its own receptor, is at least as effective as isoproterenol in promoting beta-AR kinase translocation to the plasma membrane. However, in the DDT1MF-2 cells, which contain alpha 1-adrenergic receptors coupled to phosphatidylinositol turnover, the alpha 1-agonist phenylephrine is ineffective. These results suggest that the first step in homologous desensitization of the beta-adrenergic receptor may be an agonist-promoted translocation of beta-AR kinase from cytosol to plasma membrane and that beta-AR kinase may represent a more general adenylate cyclase-coupled receptor kinase that participates in regulating the function of many such receptors.

Cox-2 Promotes Chromogranin A Expression and Bioactivity: Evidence for a PGE2-Dependent Mechanism and the Involvement of a Proximal cAMP-Responsive Element.

Abstract The prostanoid biosynthetic enzyme cyclooxygenase-2 (Cox-2) is upregulated in several neuroendocrine tumors. The aim of the current study was to employ a neuroendocrine cell (PC12) model of Cox-2 over-expression to identify gene products that might be implicated in the oncogenic and/or inflammatory actions of this enzyme in the setting of neuroendocrine neoplasia. Expression array and real-time PCR analysis demonstrated that levels of the neuroendocrine marker chromogranin A (CGA) were 2-fold and 3.2-fold higher, respectively, in Cox-2 over-expressing cells (PCXII) vs their control (PCMT) counterparts. Immunocytochemical and immunoblotting analyses confirmed that both intracellular and secreted levels of CGA were elevated in response to Cox-2 induction. Moreover, exogenous addition of prostaglandin E2 (1u�­M), mimicked this effect in PCMT cells, while treatment of PCXII cells with the Cox-2 selective inhibitor NS-398 (100 nM) reduced CGA expression levels, thereby confirming the biospecificity of this finding. Levels of neurone specific enolase (NSE) were similar in the two cell lines, suggesting that the effect of Cox-2 on CGA expression was specific and not due to a global enhancement of neuroendocrine marker expression/differentiation. Cox-2-dependent CGA upregulation was associated with significantly increased chromaffin granule number and intracellular and secreted levels of dopamine. CGA promoter-driven reporter gene expression studies provided evidence that prostaglandin E2-dependent upregulation required a proximal cAMP-responsive element (CRE; -71 - -64 bp). This study is the first to demonstrate that Cox-2 upregulates both CGA expression and bioactivity in a neuroendocrine cell line and has major implications for the role of this polypeptide in the pathogenesis of neuroendocrine cancers in which Cox-2 is upregulated.

Prostaglandin E2 as a regulator of germ cells during ovarian development

CONTEXT: The formation of primordial follicles occurs during fetal life yet is critical to the determination of adult female fertility. Prior to this stage, germ cells proliferate, enter meiosis, and associate with somatic cells. Growth and survival factors implicated in these processes include activin A (INHBA), the neurotrophins BDNF and NT4 (NTF5), and MCL1. The prostaglandins have pleiotrophic roles in reproduction, notably in ovulation and implantation, but there are no data regarding roles for prostaglandins in human fetal ovarian development.

OBJECTIVE: The aim of the study was to investigate a possible role for prostaglandin (PG) E(2) in human fetal ovary development.

DESIGN: In vitro analysis of ovarian development between 8 and 20 wk gestation was performed.

MAIN OUTCOME MEASURE(S): The expression patterns of PG synthesis enzymes and the PGE(2) receptors EP2 and EP4 in the ovary were assessed, and downstream effects of PGE(2) on gene expression were analyzed.

RESULTS: Ovarian germ cells express the PG synthetic enzymes COX2 and PTGES as well as the EP2 and EP4 receptors, whereas COX1 is expressed by ovarian somatic cells. Treatment in vitro with PGE(2) increased the expression of BDNF mRNA 1.7 +/- 0.16-fold (P = 0.004); INHBA mRNA, 2.1 +/- 0.51-fold (P = 0.04); and MCL1 mRNA, 1.15 +/- 0.06-fold (P = 0.04), but not that of OCT4, DAZL, VASA, NTF5, or SMAD3.

CONCLUSIONS: These data indicate novel roles for PGE(2) in the regulation of germ cell development in the human ovary and show that these effects may be mediated by the regulation of factors including BDNF, activin A, and MCL1.

Regulation of microsomal prostaglandin E2 synthase-1 and 5-lipoxygenase-activating protein/5-lipoxygenase by 4-hydroxynonenal in human osteoarthritic chondrocytes

L’arthrose (OA) est une maladie dégénérative et multifactorielle caractérisée par une destruction de cartilage, une formation d’ostéophytes et une inflammation au niveau de la membrane synoviale. Le 4-hydroxynonénal (HNE), un produit final de la peroxydation lipidique, a été identifié récemment comme un facteur catabolique et un médiateur inflammatoire dans le cartilage arthrosique humain. Notre projet vise à étudier l’effet du HNE sur la régulation de la prostaglandine E2 synthase-1 microsomale (mPGES-1) et de la protéine activante 5-lipoxygénase (FLAP)/5-lipoxygénase (5-LOX) dans les chondrocytes arthrosiques humains. Lorsque les cellules sont traitées une seule fois avec 10 µM HNE, les résultats de Western blot et de PCR en temps réel montrent que l’expression de la cyclooxygénase-2 (COX-2) et de la mPGES-1 augmente de manière significative et atteint respectivement le maximum après 8 et 16 heures d’incubation puis diminue graduellement. Cependant, lorsque les cellules sont traitées plusieurs fois avec 10 µM HNE à 2 heures d’intervalle, l’expression de la COX-2 et de la mPGES-1 augmente en fonction du temps sans subir une baisse après 24 heures d’incubation. Le HNE induit l’activité du promoteur de la mPGES-1 via l’activation du facteur de transcription Egr-1. L’investigation de la 2ème voie du métabolisme de l’acide arachidonique, à savoir 5-LOX/FLAP, montre que le HNE induit l’expression de FLAP après 24 heures de stimulation et celle de 5-LOX seulement après 48 heures. Ceci semble survenir à l’étape de transcription au cours de laquelle HNE induit l’expression de l’ARNm et l’activité du promoteur du gène 5-LOX. Nous avons démontré aussi que le niveau de leukotriène B4 (LTB4) augmente et suit le même profil que celui de la 5-LOX. L’étude des mécanismes moléculaires susceptibles d’être impliqués dans la régulation de la 5-LOX/FLAP par le HNE montre que ce dernier stimule leur expression via l’action de prostaglandine E2 (PGE2) et du facteur de croissance transformant-beta 1 (TGF-β1). En conclusion, notre étude démontre que le HNE induit à court-terme d’incubation la voie de COX-2/mPGES-1 puis par la suite stimule celle de FLAP/5-LOX à long-terme d’incubation dans les chondrocytes arthrosiques humains. Ces résultats suggèrent que la mPGES-1 et 5-LOX/FLAP sont des potentielles cibles thérapeutiques intéressantes pour contrôler la production de PGE2 et LTB4 dans OA.

Rôle de la cyclo-oxygénase-2 constitutive dans la synthèse des prostaglandines et caractérisation de ses relations avec les prostaglandines synthases terminales

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Rôle de l’acétylation/déacétylation des histones dans la régulation de l’expression des gènes de la COX-2, iNOS et mPGES-1 dans les tissus articulaires.

L’arthrose ou ostéoarthrose (OA) est l’affection rhumatologique la plus fréquente au monde. Elle est caractérisée principalement par une perte du cartilage articulaire et l’inflammation de la membrane synoviale. L’interleukine (IL)-1ß, une cytokine pro-inflammatoire, joue un rôle très important dans la pathogenèse de l’OA. Elle exerce son action en induisant l’expression des enzymes cyclo-oxygénase 2 (COX-2), prostaglandine E synthétase microsomale 1 (mPGES-1) et l’oxyde nitrique synthétase inductible (iNOS) ainsi que la production de la prostaglandine E2 (PGE2) et de l’oxyde nitrique (NO). Ces derniers (PGE2 et NO) contribuent à la synovite et la destruction du cartilage articulaire par leurs effets pro-inflammatoires, pro-cataboliques, anti-anaboliques, pro-angiogéniques et pro-apoptotiques. Les modifications épigénétiques, telles que la méthylation de l’ADN, et l’acétylation et la méthylation des histones, jouent un rôle crucial dans la régulation de l’expression des gènes. Parmi ces modifications, l’acétylation des histones est la plus documentée. Ce processus est contrôlé par deux types d’enzymes : les histones acétyltransférases (HAT) qui favorisent la transcription et les histones déacétylases (HDAC) qui l’inhibent. L’objectif de ce travail est d’examiner le rôle des enzymes HDAC dans la régulation de l’expression de la COX-2, mPGES-1 et iNOS. Nous avons montré qu’au niveau des chondrocytes, les inhibiteurs des HDAC (iHDAC), trichostatine A (TSA) et butyrate de sodium (NaBu), suppriment l’expression de la COX-2 et iNOS au niveau de l’ARNm et protéique, ainsi que la production de la PGE2 et du NO, induites par l’IL-1ß. L’effet inhibiteur à lieu sans affecter l’activité de liaison à l’ADN du facteur de transcription NF-κB (nuclear factor κ B). La TSA et le NaBu inhibent également la dégradation induite par l’IL-1ß des protéoglycanes au niveau du cartilage. Nous avons également montré, qu’au niveau des fibroblastes synoviaux, les iHDAC, TSA, NaBu et acide valproïque (VA), suppriment l’expression de la mPGES-1 ainsi que la production de la PGE2 induites par l’IL-1ß. En utilisant diverses approches expérimentales, nous avons montré que HDAC4 est impliquée dans l’induction de l’expression de la mPGES-1 par l’IL-1ß. HDAC4 exerce son action, via son activité déacétylase, en augmentant l’activité transcriptionnelle de Egr-1 (early growth factor 1), facteur de transcription principal de l’expression de la mPGES-1. L’ensemble de ces résultats suggère que les inhibiteurs des HDAC pourraient être utilisés dans le traitement de l’OA.

The impact of topical prostaglandin analogs on the biomechanical properties of the cornea in patients with open angle glaucoma

Justification: Le glaucome entraîne une perte progressive de la vision causée par la détérioration du nerf optique. Le glaucome est répandu dans le monde et cause la cécité dans environ sept millions de personnes. Le glaucome touche plus de 400 000 Canadiens et sa prévalence augmente avec le vieillissement de la population.1,2 Il s'agit d'une maladie chronique surnoise dont les symptômes se manifestent uniquement lors des stades avancés et qui peuvent mener à la cécité. Présentement, le seul moyen possible d’arrêter la progression du glaucome au stade initial est de diminuer la pression intra-oculaire (PIO). Les analogues de prostaglandines (APG) topiques sont fréquemment utilisées comme traitement de première ligne. Cependant, la recherche démontre que cette classe de médicaments peut changer certaines propriétés de la cornée, et possiblement influencer la mesure de la PIO.3 Objectif: À déterminer si l'utilisation d'APG affecte les propriétés biomécaniques de la cornée. La conclusion sera basée sur l'analyse intégrée des résultats obtenus de l'analyseur Reichert oculaire Réponse (ORA), la tonométrie par applanation de Goldmann (TAG) et la pachymétrie ultrasonographique. Le deuxième objectif potentiel de cette étude est de déterminer la corrélation, le cas échéant, entre les propriétés biomécaniques de la cornée, l'épaisseur de la cornée centrale (ECC) et la PIO chez les patients subissant un traitement d’APG topique. L'hypothèse principale de cette étude est que l’APG influence les propriétés de la cornée telles que l'épaisseur centrale, l'élasticité et la résistance. Patients et méthodes : Soixante-dix yeux de 35 patients, âgés de 50-85 ans, atteints de glaucome à angle ouvert (GAO) et traités avec APG topique ont été examinés. Seulement les sujets avec une réfraction manifeste entre -6,00 D et +4,25 D ont été inclus. Les critères d'exclusion sont: patients avec n'importe quelle autre maladie de la cornée de l’œil, telles que la dystrophie endothéliale de Fuch’s et kératocône, ou tout antécédent de traumatisme ou d'une chirurgie de la cornée, ainsi que le port de lentilles de contact. Nous avons demandé aux patients atteints du glaucome qui ont des paramètres stables et qui utilisent l’APG dans les deux yeux de cesser l’APG dans l'œil moins affecté par la PIO, et de continuer l’utilisation d’APG dans l'œil contralatéral. Le meilleur œil est défini comme celui avec moins de dommage sur le champ visuel (CV) (déviation moyenne (DM), le moins négatif) ou une PIO maximale historique plus basse si la DM est égale ou encore celui avec plus de dommage sur la tomographie par cohérence optique (TCO, Cirrus, CA) ou la tomographie confocale par balayage laser (HRT, Heidelberg, Allemagne). Toutes les mesures ont été prises avant la cessation d’APG et répétées 6 semaines après l’arrêt. Les patients ont ensuite recommencé l’utilisation d’APG et toutes les mesures ont été répétées encore une fois après une période supplémentaire de 6 semaines. Après commencer ou de changer le traitement du glaucome, le patient doit être vu environ 4-6 semaines plus tard pour évaluer l'efficacité de la goutte.4 Pour cette raison, on été décidé d'utiliser 6 semaines d'intervalle. Toutes les mesures ont été effectuées à l’institut du glaucome de Montréal par le même technicien, avec le même équipement et à la même heure de la journée. L'œil contralatéral a servi comme œil contrôle pour les analyses statistiques. La tonométrie par applanation de Goldmann a été utilisée pour mesurer la PIO, la pachymétrie ultrasonographique pour mesurer l'ECC, et l’ORA pour mesurer les propriétés biomécaniques de la cornée, incluant l'hystérèse cornéenne (HC). L’hypothèse de l'absence d'effet de l'arrêt de l’APG sur les propriétés biomécaniques a été examiné par un modèle linéaire à effets mixtes en utilisant le logiciel statistique R. Les effets aléatoires ont été définies à deux niveaux: le patient (niveau 1) et l'œil de chaque patient (niveau 2). Les effets aléatoires ont été ajoutés au modèle pour tenir compte de la variance intra-individuelle. L’âge a également été inclus dans le modèle comme variable. Les contrastes entre les yeux et les temps ont été estimés en utilisant les valeurs p ajustées pour contrôler les taux d'erreur internes de la famille en utilisant multcomp paquet dans R. Résultats: Une augmentation statistiquement significative due l 'HC a été trouvée entre les visites 1 (sur APG) et 2 (aucun APG) dans les yeux de l'étude, avec une moyenne (±erreur standard) des valeurs de 8,98 ± 0,29 mmHg et 10,35 ± 0,29 mmHg, respectivement, correspondant à une augmentation moyenne de 1,37 ± 0,18 mmHg (p <0,001). Une réduction significative de 1,25 ± 0,18 mmHg (p <0,001) a été observée entre les visites 2 et 3, avec une valeur moyenne HC finale de 9,09 ± 0,29 mmHg. En outre, une différence statistiquement significative entre l’oeil d’étude et le contrôle n'a été observée que lors de la visite 2 (1,01 ± 0,23 mmHg, p <0,001) et non lors des visites 1 et 3. Une augmentation statistiquement significative du facteur de résistance conréen (FRC) a été trouvée entre les visites 1 et 2 dans les yeux de l'étude, avec des valeurs moyennes de 10,23 ± 0,34 mmHg et 11,71 ± 0,34 mmHg, respectivement. Le FRC a ensuite été réduit de 1,90 ± 0,21 mmHg (p <0,001) entre les visites 2 et 3, avec une valeur moyenne FRC finale de 9,81 ± 0,34 mmHg. Une différence statistiquement significative entre l’oeil d’étude et le contrôle n'a été observée que lors de la visite 2 (1,46 ± 0,23 mmHg, p <0,001). Une augmentation statistiquement significative de l'ECC a été trouvée entre les visites 1 et 2 dans les yeux de l'étude, avec des valeurs moyennes de 541,83 ± 7,27 µm et 551,91 ± 7,27 µm, respectivement, ce qui correspond à une augmentation moyenne de 10,09 ± 0,94 µm (p <0,001). L'ECC a ensuite diminué de 9,40 ± 0,94 µm (p <0,001) entre les visites 2 et 3, avec une valeur moyenne finale de 542,51 ± 7,27 µm. Une différence entre l’étude et le contrôle des yeux n'a été enregistré que lors de la visite 2 (11,26 ± 1,79 µm, p <0,001). De même, on a observé une augmentation significative de la PIO entre les visites 1 et 2 dans les yeux de l'étude, avec des valeurs moyennes de 15,37 ± 0,54 mmHg et 18,37 ± 0,54 mmHg, respectivement, ce qui correspond à une augmentation moyenne de 3,0 ± 0,49 mmHg (p <0,001). Une réduction significative de 2,83 ± 0,49 mmHg (p <0,001) a été observée entre les visites 2 et 3, avec une valeur moyenne de la PIO finale de 15,54 ± 0,54 mmHg. L’oeil de contrôle et d’étude ne différaient que lors de la visite 2 (1,91 ± 0,49 mmHg, p <0,001), ce qui confirme l'efficacité du traitement de l’APG. Lors de la visite 1, le biais de la PIO (PIOcc - PIO Goldmann) était similaire dans les deux groupes avec des valeurs moyennes de 4,1 ± 0,54 mmHg dans les yeux de contrôles et de 4,8 ± 0,54 mmHg dans les yeux d’études. Lors de la visite 2, après un lavage de 6 semaines d’APG, le biais de la PIO dans l'œil testé a été réduit à 1,6 ± 0,54 mmHg (p <0,001), ce qui signifie que la sous-estimation de la PIO par TAG était significativement moins dans la visite 2 que de la visite 1. La différence en biais PIO moyenne entre l'étude et le contrôle des yeux lors de la visite 2, en revanche, n'a pas atteint la signification statistique (p = 0,124). On a observé une augmentation peu significative de 1,53 ± 0,60 mmHg (p = 0,055) entre les visites 2 et 3 dans les yeux de l'étude, avec une valeur de polarisation finale de la PIO moyenne de 3,10 ± 0,54 mmHg dans les yeux d'études et de 2,8 ± 0,54 mmHg dans les yeux de contrôles. Nous avons ensuite cherché à déterminer si une faible HC a été associée à un stade de glaucome plus avancé chez nos patients atteints du glaucome à angle ouvert traités avec l’APG. Lorsque l'on considère tous les yeux sur l’APG au moment de la première visite, aucune association n'a été trouvée entre les dommages sur le CV et l'HC. Cependant, si l'on considère seulement les yeux avec un glaucome plus avancé, une corrélation positive significative a été observée entre la DM et l'HC (B = 0,65, p = 0,003). Une HC inférieure a été associé à une valeur de DM de champ visuelle plus négative et donc plus de dommages liés au glaucome. Conclusions : Les prostaglandines topiques affectent les propriétés biomécaniques de la cornée. Ils réduisent l'hystérèse cornéenne, le facteur de résistance cornéen et l'épaisseur centrale de la cornée. On doit tenir compte de ces changements lors de l'évaluation des effets d’APG sur la PIO. Plus de recherche devrait être menées pour confirmer nos résultats. De plus, d’autres études pourraient être réalisées en utilisant des médicaments qui diminuent la PIO sans influencer les propriétés biomécaniques de la cornée ou à l'aide de tonomètre dynamique de Pascal ou similaire qui ne dépend pas des propriétés biomécaniques de la cornée. En ce qui concerne l'interaction entre les dommages de glaucome et l'hystérésis de la cornée, nous pouvons conclure qu' une HC inférieure a été associé à une valeur de DM de CV plus négative. Mots Clés glaucome - analogues de prostaglandines - hystérèse cornéenne – l’épaisseur de la cornée centrale - la pression intraoculaire - propriétés biomécaniques de la cornée.

Role of histone methylation in the regulation of COX-2, iNOS, and mPGES-1 gene expression in human chondrocytes: Implication for Osteoarthritis

L'arthrose (OA) est une maladie articulaire dégénérative, classée comme la forme la plus fréquente au monde. Elle est caractérisée par la dégénérescence du cartilage articulaire, l’inflammation de la membrane synoviale, et le remodelage de l’os sous-chondral. Ces changements structurels et fonctionnels sont dues à de nombreux facteurs. Les cytokines, les prostaglandines (PG), et les espèces réactives de l'oxygène sont les principaux médiateurs impliqués dans la pathophysiologie de l'OA. L'interleukine-1β (IL-1β) est une cytokine pro-inflammatoire majeure qui joue un rôle crucial dans l'OA. L'IL-1β induit l'expression de la cyclooxygénase-2 (COX-2), la microsomale prostaglandine E synthase-1 (mPGES-1), la synthase inductible de l'oxyde nitrique (iNOS), ainsi que leurs produits la prostaglandine E2 (PGE2) et l'oxyde nitrique (NO). Ce sont des médiateurs essentiels de la réponse inflammatoire au cours de l'OA qui contribuent aux mécanismes des douleurs, de gonflement, et de destruction des tissus articulaires. Les modifications épigénétiques jouent un rôle très important dans la régulation de l’expression de ces gènes pro-inflammatoires. Parmi ces modifications, la méthylation/ déméthylation des histones joue un rôle critique dans la régulation des gènes. La méthylation/ déméthylation des histones est médiée par deux types d'enzymes: les histones méthyltransférases (HMT) et les histones déméthylases (HDM) qui favorisent l’activation et/ou la répression de la transcription. Il est donc nécessaire de comprendre les mécanismes moléculaires qui contrôlent l’expression des gènes de la COX-2, la mPGES-1, et l’iNOS. L'objectif de cette étude est de déterminer si la méthylation/déméthylation des histones contribute à la régulation de l’expression des gènes COX-2, mPGES-1, et iNOS dans des chondrocytes OA humains induits par l'IL-1β. Nous avons montré que la méthylation de la lysine K4 de l'histone H3 (H3K4) par SET-1A contribue à l’activation des gènes COX-2 et iNOS dans les chondrocytes humains OA induite par l'IL-1β. Nous avons également montré que la lysine K9 de l’histone H3 (H3K9) est déméthylée par LSD1, et que cette déméthylation contribue à l’expression de la mPGES-1 induite par IL-1β dans les chondrocytes humains OA. Nous avons aussi trouvé que les niveaux d'expression des enzymes SET-1A et LSD1 sont élevés au niveau du cartilage OA. Nos résultats montrent, pour la première fois, l'implication de la méthylation/ déméthylation des histones dans la régulation de l’expression des gènes COX-2, mPGES-1, et iNOS. Ces données suggèrent que ces mécanismes pourraient être une cible potentielle pour une intervention pharmacologique dans le traitement de la physiopathologie de l'OA.

Aldosterone induces endothelial dysfunction in resistance arteries from normotensive and hypertensive rats by increasing thromboxane A(2) and prostacyclin

Background and purpose: The present study was designed to assess whether cyclooxygenase-2 (COX-2) activation is involved in the effects of chronic aldosterone treatment on endothelial function of mesenteric resistance arteries (MRA) from Wistar-Kyoto (WKY) and spontaneously hypertensive rats (SHR). Experimental approach: Relaxation to acetylcholine was measured in MRA from both untreated and aldosterone-treated strains. Vasomotor responses to prostacyclin and U46619 were also analysed. Release of 6-oxo-prostaglandin (PG)F(1 alpha) and thromboxane B(2) (TxB(2)) was determined by enzyme immunoassay. COX-2 protein expression was measured by western blot. Key results: Aldosterone reduced acetylcholine relaxation in MRA from both strains. In MRA from both aldosterone-treated strains the COX-1/2 or COX-2 inhibitor (indomethacin and NS-398, respectively), Tx2 synthesis inhibitor (furegrelate), prostacyclin synthesis inhibitor (tranylcypromine) or Tx2/PG2 receptor antagonist (SQ 29 548), but not COX-1 inhibitor SC-560, increased acetylcholine relaxation. In untreated rats this response was increased only in SHR. Prostacyclin elicited a biphasic vasomotor response: lower concentrations elicited relaxation, whereas higher concentrations elicited contraction that was reduced by SQ 29 548. Aldosterone increased the acetylcholine-stimulated production of 6-oxo-PGF(1 alpha) and TxB(2) in MRA from both strains. COX-2 expression was higher in both strains of rats treated with aldosterone. Conclusions and implications: Chronic treatment with aldosterone impaired endothelial function in MRA under normotensive and hypertensive conditions by increasing COX-2-derived prostacyclin and thromboxane A(2). As endothelial dysfunction participates in the pathogenesis of many cardiovascular disorders we hypothesize that anti-inflammatory drugs, specifically COX-2 inhibitors, could ameliorate vascular damage in patients with elevated aldosterone production.

Insulin suppresses LPS-induced iNOS and COX-2 expression and NF-kappa B activation in alveolar macrophages

The development of septic shock is a common and frequently lethal consequence of gram-negative infection. Mediators released by lung macrophages activated by bacterial products such as lipopolysaccharide (LPS) contribute to shock symptoms. We have shown that insulin downregulates LPS-induced TNF production by alveolar macrophages (AMs). In the present study, we investigated the effect of insulin on the LPS-induced production of nitric oxide (NO) and prostaglandin (PG)-E(2), on the expression of inducible nitric oxide synthase ( iNOS) and cyclooxygenase (COX)-2, and on nuclear factor kappa B (NF-kappa B) activation in AMs. Resident AMs from male Wistar rats were stimulated with LPS (100 ng/mL) for 30 minutes. Insulin (1 mU/mL) was added 10 min before LPS. Enzymes expression, NF-kappa B p65 activation and inhibitor of kappa B (I-kappa B) a phosphorylation were assessed by immunobloting; NO by Griess reaction and PGE(2) by enzyme immunoassay (EIA). LPS induced in AMs the expression of iNOS and COX-2 proteins and production of NO and PGE(2), and, in parallel, NF-kappa B p65 activation and cytoplasmic I-kappa B alpha phosphorylation. Administration of insulin before LPS suppressed the expression of iNOS and COX-2, of NO and PGE(2) production and Nuclear NF-kappa B p65 activation. Insulin also prevented cytoplasmic I-kappa Ba phosphorylation. These results show that in AMs stimulated by LPS, insulin prevents nuclear translocation of NF-kappa B, possibly by blocking I-kappa Ba degradation, and supresses the production of NO and PGE(2), two molecules that contribute to septic shock. Copyright (C) 2008 S. Karger AG, Basel.

Modulation of inflammatory response by selective inhibition of cyclooxygenase-1 and cyclooxygenase-2 in acute kidney injury

This work explored the role of inhibition of cyclooxygenases (COXs) in modulating the inflammatory response triggered by acute kidney injury. C57Bl/6 mice were used. Animals were treated or not with indomethacin (IMT) prior to injury (days -1 and 0). Animals were subjected to 45 min of renal pedicle occlusion and sacrificed at 24 h after reperfusion. Serum creatinine and blood urea nitrogen, reactive oxygen species (ROS), kidney myeloperoxidase (MPO) activity, and prostaglandin E2 (PGE(2)) levels were analyzed. Tumor necrosis factor (TNF)-alpha, t-bet, interleukin (IL)-10, IL-1 beta, heme oxygenase (HO)-1, and prostaglandin E synthase (PGES) messenger RNA (mRNA) were studied. Cytokines were quantified in serum. IMT-treated animals presented better renal function with less acute tubular necrosis and reduced ROS and MPO production. Moreover, the treatment was associated with lower expression of TNF-alpha, PGE(2), PGES, and t-bet and upregulation of HO-1 and IL-10. This profile was mirrored in serum, where inhibition of COXs significantly decreased interferon (IFN)-gamma, TNF-alpha, and IL-12 p70 and upregulated IL-10. COXs seem to play an important role in renal ischemia and reperfusion injury, involving the secretion of pro-inflammatory cytokines, activation of neutrophils, and ROS production. Inhibition of COX pathway is intrinsically involved with cytoprotection.

PPARγ ligands, 15-deoxy-Δ12,14-prostaglandin J2 and rosiglitazone regulate human cultured airway smooth muscle proliferation through different mechanisms

1. The influence of two peroxisome proliferator-activated receptor γ (PPARγ) ligands, a thiazolidinedione, rosiglitazone (RG) and the prostaglandin D2 metabolite 15-deoxy-Δ12,14-prostaglandin J2 (15d-PGJ2) on the proliferation of human cultured airway smooth muscle (HASM) was examined.

2. The increases in HASM cell number in response to basic fibroblast growth factor (bFGF, 300 pm) or thrombin (0.3 U ml−1) were significantly inhibited by either RG (1–10 μm) or 15d-PGJ2 (1–10 μm). The effects of RG, but not 15d-PGJ2, were reversed by the selective PPARγ antagonist GW9662 (1 μm).

3. Neither RG nor 15d-PGJ2 (10 μm) decreased cell viability, or induced apoptosis, suggesting that the regulation of cell number was due to inhibition of proliferation, rather than increased cell death.

4. Flow-cytometric analysis of HASM cell cycle distribution 24 h after bFGF addition showed that RG prevented the progression of cells from G1 to S phase. In contrast, 15d-PGJ2 caused an increase in the proportion of cells in S phase, and a decrease in G2/M, compared to bFGF alone.

5. Neither RG nor 15d-PGJ2 inhibited ERK phosphorylation measured 6 h post mitogen addition. The bFGF-mediated increase in cyclin D1 protein levels after 8 h was reduced in the presence of 15d-PGJ2, but not RG.

6. Although both RG and 15d-PGJ2 can inhibit proliferation of HASM irrespective of the mitogen used, only the antiproliferative effects of RG appear to be PPARγ-dependent. The different antimitogenic mechanisms of 15d-PGJ2 and synthetic ligands for PPARγ may be exploited to optimise the potential for these compounds to inhibit airway remodelling in asthma.