Cardiotrophin-like cytokine/cytokine-like factor 1 is an essential trophic factor for lumbar and facial motoneurons in vivo

The ciliary neurotrophic factor alpha-receptor(CNTFRalpha) is required for motoneuron survival during development, but the relevant ligand(s) has not been determined. One candidate is the heterodimer formed by cardiotrophin-like cytokine (CLC) and cytokine-like factor 1 (CLF). CLC/CLF binds to CNTFRalpha and enhances the survival of developing motoneurons in vitro; whether this novel trophic factor plays a role in neural development in vivo has not been tested. We examined motor and sensory neurons in embryonic chicks treated with CLC and in mice with a targeted deletion of the clf gene. Treatment with CLC increased the number of lumbar spinal cord motoneurons that survived the cell death period in chicks. However, this effect was regionally specific, because brachial and thoracic motoneurons were unaffected. Similarly, newborn clf -/- mice exhibited a significant reduction in lumbar motoneurons, with no change in the brachial or thoracic cord. Clf deletion also affected brainstem motor nuclei in a regionally specific manner; the number of motoneurons in the facial but not hypoglossal nucleus was significantly reduced. Sensory neurons of the dorsal root ganglia were not affected by either CLC treatment or clf gene deletion. Finally, mRNA for both clc and clf was found in skeletal muscle fibers of embryonic mice during the motoneuron cell death period. These findings support the view that CLC/CLF is a target-derived factor required for the survival of specific pools of motoneurons. The in vivo actions of CLC and CLF can account for many of the effects of CNTFRalpha on developing motoneurons.

clc is co-expressed with clf or cntfr in developing mouse muscles

Affiliation: Jean-François Gauchat : Département de Pharmacologie, Faculté de médecine, Université de Montréal

Caractérisation du motif acidique de la sous-unité p28 de l’IL-27 et étude des propriétés partagées entre cette protéine, le CNTF, CLC/CLF et l’interleukine-6

L’interleukine 6 (IL-6) est une cytokine qui joue un rôle essentiel dans l’inflammation. Son récepteur (IL-6R) est composé de la chaîne non signalétique IL-6Rα et de la chaîne transductrice du signal gp130, commune aux cytokines de la famille IL-6. La liaison de l’IL-6 à son récepteur permet l’activation de plusieurs voies de signalisation, notamment des voies Jak/STAT1 et préférentiellement Jak/STAT3. De façon complémentaire, nous avons démontré que l’IL-6 est capable d’activer la voie Jak/STAT5 dans les lymphocytes T CD4. L’activation de cette voie de signalisation pourrait être impliquée dans le rétrocontrôle des effets pro-inflammatoires de l’IL-6 sur les cellules T CD4. Le facteur neurotrophique ciliaire (CNTF) et la « cardiotrophin-like cytokine/cytokine-like factor 1 » (CLC/CLF) sont deux cytokines de la famille de l’IL-6 qui signalent à travers un récepteur commun, le récepteur au CNTF (CNTFR), composé du CNTFRα, « leukaemia inhibitory factor receptor β » (LIFRβ) et gp130. Toutes deux exercent des actions au niveau du système immunitaire, or la chaîne CNTFRα de leur récepteur n’y est pas exprimée. Il a été montré que le CNTFR humain peut également activer un récepteur formé des sous-unités IL-6Rα, LIFRβ et gp130. Nous avons comparé les effets du CNTF et du CLC/CLF de souris sur des transfectants exprimant LIFRβ et gp130 et les chaines α connues de la famille IL-6 (IL-6Rα, IL-11Rβ et CNTFRα). Nos résultats indiquent que le CNTF de souris, comme le CNTF humain est capable d’activer un récepteur formé de l’IL-6Rα, LIFRβ et gp130. Toutefois cette propriété n’est pas partagée par CLC/CLF et le récepteur impliqué dans les effets de cette cytokine sur le système immunitaire reste donc à identifier. L’IL-27 appartient à la famille de l’IL-6 composée d’une sous-unité cytokinique, p28, associée à un récepteur soluble « l’Epstein-Barr virus-induced gene 3» (EBI3). La sous-unité p28 peut s’associer avec le récepteur soluble CLF pour former une cytokine capable d’activer les lymphocytes T. Dans le but de caractériser cette cytokine, nous avons montré que p28/CLF agit aussi sur les lymphocytes B et permet leur différenciation en plasmocytes. Le partage de l’IL-6R par l’IL-6 et p28/CLF semble être à l’origine de la similarité des effets de ces deux cytokines. De plus, nous avons observé des effets semblables à ceux de l’IL-6 suite à l’association de la sous-unité p28 seule avec la chaîne IL-6Rα. En effet, afin de mieux caractériser la cytokine p28/CLF, nous avons étudié les effets dus au recrutement de la chaîne IL-6Rα par la sous-unité p28. Les cytokines de la famille de l’IL-6 sont composées de quatre hélices α disposées de façon anti-parallèle deux à deux. La sous-unité p28 possède, au niveau d’une boucle reliant deux hélices α, un motif de plusieurs acides glutamiques consécutifs (motif polyE) qui n’est retrouvé dans aucune autre cytokine de cette famille. Nous avons démontré que ce motif est impliqué dans la liaison de cette sous-unité avec l’hydroxyapatite et l’os. Cette caractéristique de p28 pourrait permettre un ciblage de l’IL-27 (p28/EBI3) et de p28/CLF préférentiellement vers la niche endostéale des cellules souches et des cellules immunitaires.

The role of cytokines in inflammatory bone loss

Chronic inflammatory processes close to bone often lead to loss of bone in diseases such as rheumatoid arthritis, periodontitis, loosened joint prosthesis and tooth implants. This is mainly due to local formation of bone resorbing osteoclasts which degrade bone without any subsequent coupling to new bone formation. Crucial for osteoclastogenesis is stimulation of mononuclear osteoclast progenitors by macrophage colony-stimulating factor (M-CSF) and receptor activator of nuclear factor-κB ligand (RANKL) which induces their differentiation along the osteoclastic lineage and the fusion to mature, multinucleated osteoclasts. M-CSF and RANKL are produced by osteoblasts/ osteocytes and by synovial and periodontal fibroblasts and the expression is regulated by pro- and anti-inflammatory cytokines. These cytokines also regulate osteoclastic differentiation by direct effects on the progenitor cells. In the present overview, we introduce the basic concepts of osteoclast progenitor cell differentiation and summarize the current knowledge on cytokines stimulating and inhibiting osteoclastogenesis by direct and indirect mechanisms. © Informa Healthcare USA, Inc.

Signal transducer and activator of transcription 3 in the heart transduces not only a hypertrophic signal but a protective signal against doxorubicin-induced cardiomyopathy

The signal transducer and activator of transcription (STAT) 3, a transcriptional factor downstream of several cytokines, is activated by Janus kinase families and plays a pivotal role in cardiac hypertrophy through gp130. To determine the physiological significance of STAT3 in vivo, transgenic mice with cardiac-specific overexpression of the Stat3 gene (STAT3-TG) were generated. STAT3-TG manifested myocardial hypertrophy at 12 wk of age with increased expression of the atrial natriuretic factor (ANF), β-myosin heavy chain (MHC), and cardiotrophin (CT)-1 genes. The animals were injected i.p. with 15 mg/kg doxorubicin (Dox), an antineoplastic drug with restricted use because of its cardiotoxicity. The survival rates after 10 days were 25% (5/20) for control littermates (WT), but 80% (16/20) for STAT3-TG (P < 0.01). WT showed increased expression of β-MHC and ANF mRNAs in the hearts 1 day after Dox treatment; this expression peaked at 3 days, suggesting that the WT suffered from congestive heart failure. Although the expression of these mRNAs was elevated in STAT3-TG hearts before Dox treatment, no additional increase was observed after the treatment. Dox administration significantly reduced the expression of the cardiac α-actin and Stat3 genes in WT hearts but not in STAT3-TG. These results provide direct evidence that STAT3 transduces not only a hypertrophic signal but also a protective signal against Dox-induced cardiomyopathy by inhibiting reduction of cardiac contractile genes and inducing cardiac protective factors.

Targeted disruption of gp130, a common signal transducer for the interleukin 6 family of cytokines, leads to myocardial and hematological disorders.

gp130 is a ubiquitously expressed signal-transducing receptor component shared by interleukin 6, interleukin 11, leukemia inhibitory factor, oncostatin M, ciliary neurotrophic factor, and cardiotrophin 1. To investigate physiological roles of gp130 and to examine pathological consequences of a lack of gp130, mice deficient for gp130 have been prepared. Embryos homozygous for the gp130 mutation progressively die between 12.5 days postcoitum and term. On 16.5 days postcoitum and later, they show hypoplastic ventricular myocardium without septal and trabecular defect. The subcellular ultrastructures in gp130-/- cardiomyocytes appear normal. The mutant embryos have greatly reduced numbers of pluripotential and committed hematopoietic progenitors in the liver and differentiated lineages such as T cells in the thymus. Some gp130-/- embryos show anemia due to impaired development of erythroid lineage cells. These results indicate that gp130 plays a crucial role in myocardial development and hematopoiesis during embryogenesis.

Les ligands du récepteur au CNTF dans le système immunitaire

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les ligands du récepteur au CNTF dans le système immunitaire

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.