Organització nuclear dels gens que codifiquen per a les proteïnes làcties en cèlules epitelials mamàries en diferents estadis de desenvolupament

Estudi realitzat a partir d’una estada al Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), a França, entre 2006 i 2008. En el ultims anys, estudis realitzats en diferents tipus cel•lulars han pogut determinar l’importància de l’organització nuclear en el control i regulació gènica. S’han realizat diferents experiments per tal de determinar si la posició dels gens de les proteïnes làcties en el nucli interfàsic de cel•lules epitelials mamaries és important per regular la seva expressió. Els gens de les proteïnes de la llet s’expressen a la glàndula mamaria durant la lactació en resposta a les hormones lactogèniques (majoritàriament prolactina i glucocorticoids). Mitjançant la tècnica de FISH (fluorescent in situ hibridization) en 3D s’ha caracteritzat la localització nuclear del gens WAP (whey acidic protein) i les caseïnes en cèl•lules epitelials mamaries de ratolí (HC11) cultivades en l’absència i presencia d’hormones lactogèniques. En absència d’hormones, els dos gens estan distribuïts dins del nucli de forma no aleatòria, el gen WAP es troba localitzat en l’interior del nucli, mentre que les caseïnes es troben localitzades prop de la perifèria nuclear. L’estimulació hormonal indueix un canvi significatiu en la distància dels dos gens a la perifèria nuclear. Així mateix, la posició del locus de la caseïna en relació al seu territori cromosòmic (CT) 5 està correlacionada amb la inducció hormonal i per tant amb la seva activació transcripcional, mentre que la posició del gen WAP amb relació al seu CT11 sembla més determinada pel context cromosòmic del gen. Per últim, no s’han trobat diferencies en la localització dels gens en relació a l'heterocromatina del centròmer, descrit com a compartiment repressiu, entre les cèl•lules estimulades amb hormones i les que no. En els dos casos s’ha trobat un gran percentatge de gens que no estan associats als centròmers.

Cultiu de les cèl·lules epididimàries de "Sus domesticus": anàlisi estructural, funcional i proteòmic

En aquest treball s'han desenvolupat dos mètodes simples i ràpids pel cultiu de les cèl·lules epitelials de les tres regions de l'epidídim de Sus domesticus. Un es basa en el cultiu de fragments del túbul epididimari intactes durant 8 dies. L'altre mètode es basa en el cultiu de fragments del túbul epididimari digerits amb col·lagenasa que, després de 7 dies, donen lloc a la formació d'una monocapa de cèl·lules epitelials epididimàries que adquireixen el 90-100% de confluència després de 12-16 dies en cultiu. Aquestes cèl·lules es mantenen viables durant més de 60 dies en cultiu i no s'observa proliferació de cèl·lules no epitelials. Per determinar el nivell de conservació de les característiques epididimàries en els cultius s'ha analitzat l'estructura cel·lular, l'activitat de síntesi i secreció proteica, i el manteniment i maduració dels espermatozoides en cocultiu.

Micropatterning of single endothelial cell shape reveals a tight coupling between nuclear volume in G1 and proliferation

Shape-dependent local differentials in cell proliferation are considered to be a major driving mechanism of structuring processes in vivo, such as embryogenesis, wound healing, and angiogenesis. However, the specific biophysical signaling by which changes in cell shape contribute to cell cycle regulation remains poorly understood. Here, we describe our study of the roles of nuclear volume and cytoskeletal mechanics in mediating shape control of proliferation in single endothelial cells. Micropatterned adhesive islands were used to independently control cell spreading and elongation. We show that, irrespective of elongation, nuclear volume and apparent chromatin decondensation of cells in G1 systematically increased with cell spreading and highly correlated with DNA synthesis (percent of cells in the S phase). In contrast, cell elongation dramatically affected the organization of the actin cytoskeleton, markedly reduced both cytoskeletal stiffness (measured dorsally with atomic force microscopy) and contractility (measured ventrally with traction microscopy), and increased mechanical anisotropy, without affecting either DNA synthesis or nuclear volume. Our results reveal that the nuclear volume in G1 is predictive of the proliferative status of single endothelial cells within a population, whereas cell stiffness and contractility are not. These findings show that the effects of cell mechanics in shape control of proliferation are far more complex than a linear or straightforward relationship. Our data are consistent with a mechanism by which spreading of cells in G1 partially enhances proliferation by inducing nuclear swelling and decreasing chromatin condensation, thereby rendering DNA more accessible to the replication machinery.

Mapping cell-matrix stresses during stretch reveals inelastic reorganization of the cytoskeleton.

The mechanical properties of the living cell are intimately related to cell signaling biology through cytoskeletal tension. The tension borne by the cytoskeleton (CSK) is in part generated internally by the actomyosin machinery and externally by stretch. Here we studied how cytoskeletal tension is modified during stretch and the tensional changes undergone by the sites of cell-matrix interaction. To this end we developed a novel technique to map cell-matrix stresses during application of stretch. We found that cell-matrix stresses increased with imposition of stretch but dropped below baseline levels on stretch release. Inhibition of the actomyosin machinery resulted in a larger relative increase in CSK tension with stretch and in a smaller drop in tension after stretch release. Cell-matrix stress maps showed that the loci of cell adhesion initially bearing greater stress also exhibited larger drops in traction forces after stretch removal. Our results suggest that stretch partially disrupts the actin-myosin apparatus and the cytoskeletal structures that support the largest CSK tension. These findings indicate that cells use the mechanical energy injected by stretch to rapidly reorganize their structure and redistribute tension.

Nasopalatine duct cyst: report of 22 cases and review of the literature

Objectives: Nasopalatine duct cysts (NPDCs) are the most common developmental, epithelial and non-odontogenic cysts of the maxillae. The present study describes the clinicopathological characteristics of 22 NPDCs and discusses their etiology, incidence, treatment and prognosis, with a review of the literature on the subject. Study design: A retrospective observational study was made comprising a period of 36 years (1970-2006), and yielding a series of 22 patients with histopathological confirmation of NPDC. Surgical treatment was carried out under local anesthesia and comprised the dissection and removal of the cyst adopting a usually palatine approach, with the preparation of an enveloping flap from 1.4 to 2.4. Results: No statistically significant correlation was observed between the size of the lesion and patient age, although the size of the cyst differed according to patient gender, with a mean NPDC diameter of 16 mm in males and 12 mm in females. In no case did we observe root reabsorption or loss of vitality of the upper incisors following surgery. The X-ray image was rounded in 15 cases and heart-shaped in the remaining 7 cases. In the majority of cases panoramic X-rays and periapical and occlusal X-rays sufficed to identify the lesion, though computed tomography was used in cases of doubt. Conclusions: The etiology of NPDC is unclear. Simple surgical resection is recommended, followed by clinical and radiological control to ensure correct resolution of the case.

Nasopalatine duct cyst: report of 22 cases and review of the literature

Objectives: Nasopalatine duct cysts (NPDCs) are the most common developmental, epithelial and non-odontogenic cysts of the maxillae. The present study describes the clinicopathological characteristics of 22 NPDCs and discusses their etiology, incidence, treatment and prognosis, with a review of the literature on the subject. Study design: A retrospective observational study was made comprising a period of 36 years (1970-2006), and yielding a series of 22 patients with histopathological confirmation of NPDC. Surgical treatment was carried out under local anesthesia and comprised the dissection and removal of the cyst adopting a usually palatine approach, with the preparation of an enveloping flap from 1.4 to 2.4. Results: No statistically significant correlation was observed between the size of the lesion and patient age, although the size of the cyst differed according to patient gender, with a mean NPDC diameter of 16 mm in males and 12 mm in females. In no case did we observe root reabsorption or loss of vitality of the upper incisors following surgery. The X-ray image was rounded in 15 cases and heart-shaped in the remaining 7 cases. In the majority of cases panoramic X-rays and periapical and occlusal X-rays sufficed to identify the lesion, though computed tomography was used in cases of doubt. Conclusions: The etiology of NPDC is unclear. Simple surgical resection is recommended, followed by clinical and radiological control to ensure correct resolution of the case.

Integrin-Specific Mechanoresponses to Compression and Extension Probed by Cylindrical Flat-Ended AFM Tips in Lung Cells

Cells from lung and other tissues are subjected to forces of opposing directions that are largely transmitted through integrin-mediated adhesions. How cells respond to force bidirectionality remains ill defined. To address this question, we nanofabricated flat-ended cylindrical Atomic Force Microscopy (AFM) tips with ~1 µm2 cross-section area. Tips were uncoated or coated with either integrin-specific (RGD) or non-specific (RGE/BSA) molecules, brought into contact with lung epithelial cells or fibroblasts for 30 s to form focal adhesion precursors, and used to probe cell resistance to deformation in compression and extension. We found that cell resistance to compression was globally higher than to extension regardless of the tip coating. In contrast, both tip-cell adhesion strength and resistance to compression and extension were the highest when probed at integrin-specific adhesions. These integrin-specific mechanoresponses required an intact actin cytoskeleton, and were dependent on tyrosine phosphatases and Ca2+ signaling. Cell asymmetric mechanoresponse to compression and extension remained after 5 minutes of tip-cell adhesion, revealing that asymmetric resistance to force directionality is an intrinsic property of lung cells, as in most soft tissues. Our findings provide new insights on how lung cells probe the mechanochemical properties of the microenvironment, an important process for migration, repair and tissue homeostasis.

Control of hair cell excitability by vestibular primary sensory neurons.

In the rat utricle, synaptic contacts between hair cells and the nerve fibers arising from the vestibular primary neurons form during the first week after birth. During that period, the sodium-based excitability that characterizes neonate utricle sensory cells is switched off. To investigate whether the establishment of synaptic contacts was responsible for the modulation of the hair cell excitability, we used an organotypic culture of rat utricle in which the setting of synapses was prevented. Under this condition, the voltage-gated sodium current and the underlying action potentials persisted in a large proportion of nonafferented hair cells. We then studied whether impairment of nerve terminals in the utricle of adult rats may also affect hair cell excitability. We induced selective and transient damages of afferent terminals using glutamate excitotoxicity in vivo. The efficiency of the excitotoxic injury was attested by selective swellings of the terminals and underlying altered vestibular behavior. Under this condition, the sodium-based excitability transiently recovered in hair cells. These results indicate that the modulation of hair cell excitability depends on the state of the afferent terminals. In adult utricle hair cells, this property may be essential to set the conditions required for restoration of the sensory network after damage. This is achieved via re-expression of a biological process that occurs during synaptogenesis.

Barrier-protective effects of activated protein C in human alveolar epithelial cells

Acute lung injury (ALI) is a clinical manifestation of respiratory failure, caused by lung inflammation and the disruption of the alveolar-capillary barrier. Preservation of the physical integrity of the alveolar epithelial monolayer is of critical importance to prevent alveolar edema. Barrier integrity depends largely on the balance between physical forces on cell-cell and cell-matrix contacts, and this balance might be affected by alterations in the coagulation cascade in patients with ALI. We aimed to study the effects of activated protein C (APC) on mechanical tension and barrier integrity in human alveolar epithelial cells (A549) exposed to thrombin. Cells were pretreated for 3 h with APC (50 mg/ml) or vehicle (control). Subsequently, thrombin (50 nM) or medium was added to the cell culture. APC significantly reduced thrombin-induced cell monolayer permeability, cell stiffening, and cell contraction, measured by electrical impedance, optical magnetic twisting cytometry, and traction microscopy, respectively, suggesting a barrier-protective response. The dynamics of the barrier integrity was also assessed by western blotting and immunofluorescence analysis of the tight junction ZO-1. Thrombin resulted in more elongated ZO-1 aggregates at cell-cell interface areas and induced an increase in ZO-1 membrane protein content. APC attenuated the length of these ZO-1 aggregates and reduced the ZO-1 membrane protein levels induced by thrombin. In conclusion, pretreatment with APC reduced the disruption of barrier integrity induced by thrombin, thus contributing to alveolar epithelial barrier protection.

Correlation between in vitro cytotoxicity and in vivo lethal activity in mice of epsilon toxin mutants from Clostridium perfringens

Epsilon toxin (Etx) from Clostridium perfringens is a pore-forming protein with a lethal effect on livestock, producing severe enterotoxemia characterized by general edema and neurological alterations. Site-specific mutations of the toxin are valuable tools to study the cellular and molecular mechanism of the toxin activity. In particular, mutants with paired cysteine substitutions that affect the membrane insertion domain behaved as dominant-negative inhibitors of toxin activity in MDCK cells. We produced similar mutants, together with a well-known non-toxic mutant (Etx-H106P), as green fluorescent protein (GFP) fusion proteins to perform in vivo studies in an acutely intoxicated mouse model. The mutant (GFP-Etx-I51C/A114C) had a lethal effect with generalized edema, and accumulated in the brain parenchyma due to its ability to cross the blood-brain barrier (BBB). In the renal system, this mutant had a cytotoxic effect on distal tubule epithelial cells. The other mutants studied (GFP-Etx-V56C/F118C and GFP-Etx-H106P) did not have a lethal effect or cross the BBB, and failed to induce a cytotoxic effect on renal epithelial cells. These data suggest a direct correlation between the lethal effect of the toxin, with its cytotoxic effect on the kidney distal tubule cells, and the ability to cross the BBB.

Mecanismes cel·lulars en la curació de ferides a Hirudo medicinalis

S'estudia la histologia normal de la paret corporal d'Hirudo medicinalis i els canvis morfogenètics que es donen durant el procés de cicatrització de ferides per incisió, cauterització i nitrat de plata. El procés de curació de ferides a Hirudo medicinalis consta d'una fase de formació d'un tap cel·lular, el pseudoblastema, d'un procés de reepitelització i de la formació d'un teixit cicatricial, com en els altres hirudinis estudiats (Myers, 1935; LeGore i Sparks, 1971; Cornec, 1984). Hem observat també el fenomen de la contracció de la ferida que permet l'acostament dels marges de la ferida. Formació i evolució del pseudoblastema El pseudoblastema, a diferència d'altres espècies estudiades, està format per un sol tipus cel·lular: les cèl·lules vasocentrals, provinents del teixit vasofibrós, una especialització del teixit connectiu. Aquestes cèl·lules estan capacitades per realitzar les diferents funcions que en espècies rincobdèl·lides realitzen diferents tipus cel·lulars. En concret: taponament de la ferida a través de la formació del pseudoblastema, fagocitosi dels teixits necrosats i regeneració, almenys d'una part, de la matriu connectiva cicatricial. També són responsables de la contracció de la ferida. Les cèl·lules vasocentrals en el seu estadi de repòs es troben en el teixit vasofibrós formant agrupacions coherents, però sense mostrar unions intercel·lulars especialitzades visibles en ME. La coherència del grup queda assegurada per les interdigitacions entre les cèl·lules vasocentrals i probablement per unions tipus adherens o especialitzades. Les unions amb la matriu són de tipus adherens. Aquestes cèl·lules vasocentrals presenten feixos de filaments d'actina força conspicus. En produir-se una ferida les cèl·lules vasocentrals s'activen, desconnecten les unions intercel·lulars i amb la matriu i migren cap a la zona afectada, on s'acumulen. El pseudoblastema actua com un tap cel·lular que funciona de forma eficient per tancar la ferida en un plaç de temps relativament curt. El pseudoblastema forma un teixit coherent amb unions intercel·lulars tipus adherens, caracteritzades per material electrodens en la cara intracitoplasmàtica, feixos de filaments d'actina que hi convergeixen i espais intercel·lulars petits, de 17-20 mm, atravessats per petites fibril·les. Un cop finalitzat el procés de reepitelització, es produeix una contracció de la ferida. Es produeix per la retracció del pseudoblastema cap a l'interior de l'animal. El pseudoblastema disminueix la seva amplària i arrossega els teixits contigus provocant un tancament. La força motriu que provoca la retracció i l'arrossegament dels teixits vindria donada per la presència dels filaments d'actina a les cèl·lules del pseudoblastema, els quals durant aquesta fase es tornen mes conspicus. La presència d'unions intercel·lulars especialitzades característiques de la fase de contracció, està relacionada amb la transmissió de la força de tensió. Aquestes unions connecten els feixos de filaments d'actina de les cèl·lules amb la matriu o d'una cèl·lula a altre a través d'espais intercel·lulars força amples en els que s'observa material electrodens. Reepitelització L'epitelització s'inicia quan el pseudoblastema està consolidat i segueix el mateix patró que la reepitelització de ferides en epitelis monoestratificats de vertebrats (Stem i DePalma, 1983, és a dir, per migració de tota la capa per sobre del substrat, segons l'anomenat model de lliscament. Les glàndules unicel·lulars mucoses del tegument degeneren abans de produir-se la migració epitelial i posteriorment, un cop consolidat l'epiteli a sobre de la ferida, es diferencien a partir de les cèl·lules epitelials. Durant l'epitelització es produeixen canvis importants en el citosquelet i les unions basals de les cèl·lules epitelials. En canvi, el complex d'unió lateral es manté durant tot el procés. En iniciar-se la migració els tonofilaments es desconnecten dels hemidesmosomes cuticulars i dèrmics i es reagrupen al voltant del nucli, a la vegada que els hemidesmosomes dèrmics es desconnecten de la làmina basal. Un cop acabada la migració, les cèl·lules epitelials estableixen unions basals amb les cèl·lules del pseudoblastema. Aquestes unions no són hemidesmosomes sinó que presenten el mateix aspecte que les unions intercel·lulars del pseudoblastema. Els hemidesmosomes no es tornen a formar fins que les cèl·lules epitelials han restablert la membrana basal. La regeneració de la membrana basal no s'inicia fins que no s'ha començat a regenerar matriu connectiva a la zona cicatricial. Regeneració de la cicatriu Al mateix temps que es dona el fenomen de contracció, s'observa regeneració de la matriu connectiva entre les cèl·lules del pseudoblastema. Aquestes cèl·lules són responsables almenys del recobriment fibrós que presenten en aquest estadi, durant el qual mostren sàculs del reticle endoplasmàtic rugós molt dilatats, característics de cèl·lules que secreten constituents de la matriu. A més, s'observa infiltració de matriu connectiva i processos citoplasmàtics dels fibròcits en els marges del pseudoblastema. En la matriu del teixit connectiu normal s'observen fibres que estan constituïdes per un còrtex de fibril·les col·làgenes organitzades al voltant dels processos citoplasmàtics dels fibròcits. Les fibres del teixit connectiu peridigestiu, d'uns 1,2-1,9 mm de diàmetre, presenten el còrtex prim, amb les fibril·les organitzades paral·lelament a l'eix de la fibra. En canvi, les fibres de la dermis i teixit connectiu intramuscular, d'uns 2,5-7,1 mm de diàmetre, tenen el còrtex gruixut, amb fibril·les que s'organitzen paral·lelament en la zona proximal a la medul·la i de forma desorganitzada en la part més distal. Als 8 mesos la cicatriu encara és detectable. La matriu cicatricial presenta fibres connectives del tipus prim i força material fibril·lar desorganitzat disposat laxament. S'observa colonització per part de fibròcits, cromatòfors, petites fibres musculars i nervis.

New insights into boar sperm function and survival from integrated field and laboratory studies

En aquesta tesi s'han dut a terme dos tipus d'estudis diferents. L'objectiu del primer era la preservació del semen de porcí a 15ºC i el del segon eren els co-cultius homòlegs de cèl·lules epitelials de l'oviducte i espermatozoides de porcí. Pel que fa al primer estudi, s'ha observat que l'addició de la prostaglandina F2α i àcid hialurònic a les dosis seminals no malmena la qualitat espermàtica i que la tolerància dels espermatozoides als canvis d'osmolalitat del medi es pot correlacionar proves de fertilitat i prolificitat.. Respecte el segon, s'ha determinat que les cèl·lules oviductals afecten els paràmetres espermàtics i que la presència d'espermatozoides sobreexpressa els gens que codifiquen per les proteïnes de xoc tèrmic. Així, se suggereix que aquestes proteïnes tenen algun paper en els processos reproductius que tenen lloc a l'oviducte, malgrat que s'hagi observat, mitjançant la tècnica de la interferència de l'RNA, que la HSP90AA1 no està implicada en el perllongament de la viabilitat espermàtica.

Redirecció de l'especificitat de les cél·lules T contra epítops del VIH restringit per la HLA-A2 mitjaçant transferència genética

Existeixen creixents evidències què la resposta dels limfòcits T CD8+ alpha beta citotòxics (CTLs) és un element fonamental en la infecció produïda pel VIH. Les CTLs VIH especifiques es consideren molt importants en la reducció de la càrrega viral i en la contenció de la infecció. Encara que la combinació dels antiretrovirals (HAART) ha suposat una millora considerable en la lluita contra el VIH induint una important reducció de la càrrega viral i augmentant el nombre de cèl•lules T CD4+, diverses complicacions han fet ressaltar la necessitat de noves alternatives terapèutiques. Les complicacions inclouen: manca de recuperació d’una resposta immune sòlida contra el VIH, toxicitat a llarg termini de la teràpia i el descobriment que les cèl•lules T CD4+ constitueixen un reservori pel virus. Les noves alternatives controlaran la replicació viral i reconstituiran la immunitat. L’eficàcia de la immunoteràpia cel•lular amb transferència adoptiva de CTLs virals específics s’ha provat en diferents infeccions virals humanes, incloent el VIH. Proposem una modificació de la immunoteràpia adoptiva redirigint l’especificitat de les cèl•lules T contra el VIH mitjançant la transfecció dels gens del TCR. En aquest assaig preclínic, ens aprofitarem de la tecnologia dels animals transgènics per les molècules de HLA, amb la finalitat de generar TCRs d’alta afinitat dirigits contra epitops del VIH restringits per la molècula HLA. Aquests TCRs seran induïts in vivo i seleccionats in vitro. Les cadenes alpha i beta dels TCRs VIH específics procedents de les CTLs seran clonades mitjançant tècniques de biologia molecular. Aquests TCRs VIH específics seran transferits a cèl•lules T CD8+ humanes i la seva especificitat i capacitat citolítica contra cèl•lules diana que presentin antígens de VIH-1 s’estudiaran mitjançant la combinació de diverses tècniques noves (FCC, transfecció mitjançant Nucleoefector). Finalment, una construcció retroviral adient per la seva transducció en cèl•lules T humanes s’establirà amb un TCR òptim seleccionat.

Paper dels exosomes en la comunicació entre cèl•lules presentadores d'antigen

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Institut Gustave-Roussy, França, entre febrer i març del 2007. L'objectiu principal del projecte consisteix en estudiar la interacció dels exosomes , obtinguts a partir d'un model in vitro com són les cél•lules dendrítiques derivades de monòcits, amb els subtipus de cel•lules dendrítiques mieloides i plasmacitoides, valorant la seva capacitat de captació i evaluant els canvis fenotípics i funcionals per part de les cèl•lules diana.