Invasive aspergillosis in a user of inhaled cocaine: rhinosinusitis with bone and cartilage destruction

Aspergillosis is an infection caused by saprophytic fungi of the genus Aspergillus, which typically occurs in immunosuppressed individuals, but has also been reported in immunocompetent patients. The main routes of entry are the respiratory tract, skin, cornea, and ear, and the infection may be localized or disseminated by contiguity or vascular invasion. We report a severe case of rhinosinusitis with cutaneous involvement, caused by invasive aspergillosis, in an immunocompetent user of inhaled cocaine. Invasive aspergillosis related to cocaine abuse has not yet been reported in the literature. After itraconazole treatment and surgical debridement, complete clinical remission was achieved. Nasal reconstruction with a skin graft over a silicone prosthesis resulted in a satisfactory esthetic outcome.

Octacalcium Phosphate (OCP) Crystals Induce Synovial Inflammation and Cartilage

Introduction: The presence of intra-articular basic calcium phosphate (BCP) crystals, including OCP, carbonated-apatite, hydroxyapatite and tricalcium phosphate crystals, is associated with severe osteoarthritis and destructive arthropathies such as Milwaukee shoulder. Although BCP crystals displayed, in vitro, mitogenic, anabolic and catabolic responses, their intra-articular effect was never assessed.Objective: To determine the effects of OCP crystals in joints in vivo.Methods: OCP crystals (200 ug in 20 ml PBS) were injected into the right knee joint (the contra-lateral knee joint injected with 20 ul of PBS serving as a control) of wild-type mice treated or not by the IL1R antagonist Anakinra or mice deficient for the inflammasome proteins ASC and NALP3. 4 days and 17 days after crystal injection, mice were sacrificed and knee joints dissected. Histological scoring for synovial inflammation and characterisation of macrophages, neutrophils and T cells were performed. Technetium (Tc) uptake was measured at 6h, 1 and 4 days after OCP injection. Cartilage degradation was evaluated by Safranin O staining and VDIPEN immunohistochemistry. Intra-articular localisation of injected OCP crystals was evidenced by Von Kossa staining.Results: The intra-articular localisation of injected OCP crystals was evidenced by Von Kossa staining performed on non-decalcified samples embedded in methyl-metacrylate. Injection of OCP crystals into knee joints led at day 4 to an inflammatory response with intense macrophage staining and also some neutrophil recruitment in the synovial membrane. This synovitis was not accompanied by increased Tc uptake into the knee joint, Tc uptake being similar in OCP crystal injected knee or control knee at all time points investigated (6h, 1 day, 4 days). The histological modifications persisted over 17 days, with an additional fibrosis evidenced at this later time-point. The OCP crystal-induced synovitis was totally IL-1a and IL-1 independent as shown by the absence of inhibitory effects of anakinra injected into wild-type mice. Accordingly, OCP crystal-induced synovitis was similar in ASC-/- and NALP3-/- mice as no alterations of inflammation were demonstrated between these mice groups. Concerning cartilage matrix degradation, OCP crystals induced a strong breakdown of proteoglycans 4 and 17 days after injection, as measured by loss of red staining from Safranin O-stained sections of cartilage surfaces. In addition, we also measured advanced cartilage matrix destruction mediated by MMPs, as evidenced by VDIPEN staining of cartilage. OCP-mediated cartilage degradation was similar in all experimental conditions tested (WT+Anakinra, or ASC or NALP3 deficient mice).Conclusion: These data indicate in vivo that the intra-articular presence of OCP crystals is associated with cartilage destruction along with synovial inflammation. This is an interesting and new model of destructive arthropathy related to BCP crystals which will allow to assess new therapies in this disease.

Psychological stress alters the ultrastructure and increases IL-1β and TNF-α in mandibular condylar cartilage

Psychological factors can be correlated with temporomandibular disorders (TMDs), but the mechanisms are unknown. In the present study, we examined the microstructural changes and expression of proinflammatory cytokines in mandibular condylar cartilage of the temporomandibular joint (TMJ) in a psychological stress animal model. Male Sprague-Dawley rats (8 weeks old, 210 ± 10 g) were randomly divided into 3 groups: psychological stress (PS, N = 48), foot shock (FS, N = 24), and control (N = 48). After inducing psychological stress using a communication box with the FS rats for 1, 3, or 5 weeks, PS rats were sacrificed and compared to their matched control littermates, which received no stress and were killed at the same times as the PS rats. Body and adrenal gland weight were measured and corticosterone and adrenocorticotropic hormone levels were determined by radioimmunoassay. After hematoxylin-eosin staining for histological observation, the ultrastructure of the TMJ was examined by scanning electron microscopy. Transcription and protein levels of interleukin-1β (IL-1β) and tumor necrosis factor-α (TNF-α) were evaluated by ELISA and semi-quantitative RT-PCR. The PS group showed a significantly higher adrenal gland weight after 3 weeks of stress and higher hormone levels at weeks 1, 3, and 5. Histopathological changes and thinning cartilage were apparent at weeks 3 and 5. In the PS group, TNF-α increased at 1, 3, and 5 weeks and IL-1β increased significantly after 1 and 3 weeks of stress, and then decreased to normal levels by 5 weeks. Psychological stress increased plasma hormone levels and RT-PCR indicated increased IL-1β and TNF-α expression in the TMJ in a time-dependent manner. These results suggest that cytokine up-regulation was accompanied by stress-induced cartilage degeneration in the mandibular condyle. The proinflammatory cytokines play a potential role in initiating the cartilage destruction that eventually leads to the TMDs.

Ultrastructural quantification of cell death after injurious compression of bovine calf articular cartilage

OBJECTIVE: It has been suggested that chondrocyte death by apoptosis may play a role in the pathogenesis of cartilage destruction in osteoarthritis, but the results of in-vivo and in-vitro investigations have been conflicting. To investigate further the cell death in our in-vitro model for traumatic joint injury, we performed a quantitative analysis by electron microscopy (EM) of cell morphology after injurious compression. For comparison, the TUNEL assay was also performed. DESIGN: Articular cartilage explant disks were harvested from newborn calf femoropatellar groove. The disks were subjected to injurious compression (50% strain at a strain rate of 100%/s), incubated for 3 days, and then fixed for quantitative morphological analysis. RESULTS: By TUNEL, the cell apoptosis rate increased from 7 +/- 2% in unloaded controls to 33 +/- 6% after injury (P=0.01; N=8 animals). By EM, the apoptosis rate increased from 5 +/- 1% in unloaded controls to 62 +/- 10% in injured cartilage (P=0.02, N=5 animals). Analysis by EM also identified that of the dead cells in injured disks, 97% were apoptotic by morphology. CONCLUSIONS: These results confirm a significant increase in cell death after injurious compression and suggest that most cell death observed here was by an apoptotic process.

Genetic Susceptibility Loci in Rheumatoid Arthritis Establish Transcriptional Regulatory Networks with Other Genes

Linkage studies have identified the human leukocyte antigen (HLA)-DRB1 as a putative rheumatoid arthritis (RA) susceptibility locus (SL). Nevertheless, it was estimated that its contribution was partial, suggesting that other non-HLA genes may play a role in RA susceptibility. To test this hypothesis, we conducted microarray transcription profiling of peripheral blood mononuclear cells in 15 RA patients and analyzed the data, using bioinformatics programs (significance analysis of microarrays method and GeneNetwork), which allowed us to determine the differentially expressed genes and to reconstruct transcriptional networks. The patients were grouped according to disease features or treatment with tumor necrosis factor blocker. Transcriptional networks that were reconstructed allowed us to identify the interactions occurring between RA SL and other genes, for example, HLA-DRB1 interacting with FNDC3A (fibronectin type III domain containing 3A). Given that fibronectin fragments can stimulate mediators of matrix and cartilage destruction in RA, this interaction is of special interest and may contribute to a clearer understanding of the functional role of HLA-DRB1 in RA pathogenesis.

Dispensable role of myeloid differentiation primary response gene 88 (MyD88) and MyD88-dependent toll-like receptors (TLRs) in a murine model of osteoarthritis.

OBJECTIVES: The aim of our study was to evaluate the role of cell-membrane expressed TLRs and the signaling molecule MyD88 in a murine model of OA induced by knee menisectomy (surgical partial removal of the medial meniscus [MNX]). METHODS: OA was induced in 8-10weeks old C57Bl/6 wild-type (WT) female (n=7) mice and in knockout (KO) TLR-1 (n=7), -2 (n=8), -4 (n=9) -6 (n=5), MyD88 (n=8) mice by medial menisectomy, using the sham-operated contralateral knee as a control. Cartilage destruction and synovial inflammation were evaluated by knee joint histology using the OARSI scoring method. Apoptotic chondrocytes and cartilage metabolism (collagen II synthesis and MMP-mediated aggrecan degradation) were analyzed using immunohistochemistry. RESULTS: Operated knees exhibited OA features at 8weeks post-surgery compared to sham-operated ones. In menisectomized TLR-1, -2, -4, and -6 deficient mice, cartilage lesions, synovial inflammation and cartilage metabolism were similar to that in operated WT mice. Accordingly, using the same approach, we found no significant protection in MyD88-deficient mice in terms of OA progression as compared to WT littermates. CONCLUSIONS: Deficiency of TLRs or their signalling molecule MyD88 did not impact on the severity of experimental OA. Our results demonstrate that MyD88-dependent TLRs are not involved in this murine OA model. Moreover, the dispensable role of MyD88, which is also an adaptor for IL-1 receptor signaling, suggests that IL-1 is not a key mediator in the development of OA. This latter hypothesis is strengthened by the lack of efficiency of IL-1β antagonist in the treatment of OA.

Pathogenic role of basic calcium phosphate crystals in destructive arthropathies.

BACKGROUND: basic calcium phosphate (BCP) crystals are commonly found in osteoarthritis (OA) and are associated with cartilage destruction. BCP crystals induce in vitro catabolic responses with the production of metalloproteases and inflammatory cytokines such as interleukin-1 (IL-1). In vivo, IL-1 production induced by BCP crystals is both dependant and independent of NLRP3 inflammasome. We aimed to clarify 1/ the role of BCP crystals in cartilage destruction and 2/ the role of IL-1 and NLRP3 inflammasome in cartilage degradation related to BCP crystals. METHODOLOGY PRINCIPAL FINDINGS: synovial membranes isolated from OA knees were analysed by alizarin Red and FTIR. Pyrogen free BCP crystals were injected into right knees of WT, NLRP3 -/-, ASC -/-, IL-1α -/- and IL-1β-/- mice and PBS was injected into left knees. To assess the role of IL-1, WT mice were treated by intra-peritoneal injections of anakinra, the IL-1Ra recombinant protein, or PBS. Articular destruction was studied at d4, d17 and d30 assessing synovial inflammation, proteoglycan loss and chondrocyte apoptosis. BCP crystals were frequently found in OA synovial membranes including low grade OA. BCP crystals injected into murine knee joints provoked synovial inflammation characterized by synovial macrophage infiltration that persisted at day 30, cartilage degradation as evidenced by loss of proteoglycan staining by Safranin-O and concomitant expression of VDIPEN epitopes, and increased chondrocyte apoptosis. BCP crystal-induced synovitis was totally independent of IL-1α and IL-1β signalling and no alterations of inflammation were observed in mice deficient for components of the NLRP3-inflammasome, IL-1α or IL-1β. Similarly, treatment with anakinra did not prevent BCP crystal effects. In vitro, BCP crystals elicited enhanced transcription of matrix degrading and pro-inflammatory genes in macrophages. CONCLUSIONS SIGNIFICANCE: intra-articular BCP crystals can elicit synovial inflammation and cartilage degradation suggesting that BCP crystals have a direct pathogenic role in OA. The effects are independent of IL-1 and NLRP3 inflammasome.

RANK, RANKL and osteoprotegerin in arthritic bone loss

Rheumatoid arthritis is characterized by the presence of inflammatory synovitis and destruction of joint cartilage and bone. Tissue proteinases released by synovia, chondrocytes and pannus can cause cartilage destruction and cytokine-activated osteoclasts have been implicated in bone erosions. Rheumatoid arthritis synovial tissues produce a variety of cytokines and growth factors that induce monocyte differentiation to osteoclasts and their proliferation, activation and longer survival in tissues. More recently, a major role in bone erosion has been attributed to the receptor activator of nuclear factor kappa B ligand (RANKL) released by activated lymphocytes and osteoblasts. In fact, osteoclasts are markedly activated after RANKL binding to the cognate RANK expressed on the surface of these cells. RANKL expression can be upregulated by bone-resorbing factors such as glucocorticoids, vitamin D3, interleukin 1 (IL-1), IL-6, IL-11, IL-17, tumor necrosis factor-alpha, prostaglandin E2, or parathyroid hormone-related peptide. Supporting this idea, inhibition of RANKL by osteoprotegerin, a natural soluble RANKL receptor, prevents bone loss in experimental models. Tumor growth factor-ß released from bone during active bone resorption has been suggested as one feedback mechanism for upregulating osteoprotegerin and estrogen can increase its production on osteoblasts. Modulation of these systems provides the opportunity to inhibit bone loss and deformity in chronic arthritis.

Endothelin-1 in osteoarthritic chondrocytes triggers nitric oxide production and upregulates collagenase production

Affiliation: Florina Moldovan: Faculté de médecine dentaire, Université de Montréal & CHU Hôpital Sainte-Justine, Université de Montréal. Christina Alexandra Manacu, Marjolaine Roy-Beaudry, Fazool Shipkolye : CHU Hôpital Sainte-Justine, Université de Montréal. Johanne Martel-Pelletier & Jean-Pierre Pelletier : CHUM Hôpital Notre-Dame, Université de Montréal.

Therapeutic potential of endothelin receptor type A and bradykinin receptor B1 dual antagonism in osteoarthritis treatment

Nous avons préalablement démontré que l'endothéline-1 (ET-1), un peptide vasoconstricteur de 21 acides aminés, joue un rôle central dans le métabolisme des tissus articulaires et a des fonctions cataboliques sur le cartilage articulaire dans l'ostéoarthrose, en liant son récepteur de type A (ETA). Suite à la relâche du nonapeptide vasodilatateur bradykinine (BK), et l'augmentation d'expression du récepteur B1 des kinines (BKB1), ces médiateurs engendrent un cycle d'inflammation, une destruction du cartilage, et une douleur articulaire. Lors de cette étude, l'efficacité thérapeutique des antagonistes spécifiques du ETA et/ou BKB1 dans un modèle animal d'ostéoarthrose a été testée. Notre hypothèse est que l'antagonisme va diminuer la progression de la pathologie et de la douleur articulaire. L'ostéoarthrose a été induite chez des rats par rupture chirurgicale du ligament croisé antérieur. Les animaux ont été traités par injections intra articulaire hebdomadaires des antagonistes peptidiques spécifiques du ETA et/ou BKB1. La douleur articulaire a été évaluée par le test d'incapacitance statique durant les deux mois postopératoires ; la morphologie articulaire a été examinée post mortem par radiologie et histologie. On constate que le traitement a diminué la douleur et a préservé la morphologie articulaire ; la double inhibition a été plus efficace que la simple inhibition. En conclusion, l'antagonisme double d'ETA et BKB1 améliore la douleur chronique et prévient la dégradation articulaire dans l'ostéoarthrose, ce qui suggère que ces récepteurs peuvent être des cibles thérapeutiques potentiels pour le traitement de cette pathologie.

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 specific in vivo role of PPARgamma and its downstream signaling pathway in the pathophysiology of Osteoarthritis

L'arthrose est une maladie articulaire dégénérative, avec une pathogenèse inconnue. Des études récentes suggèrent que l'activation du facteur de transcription du récepteur activateur de la prolifération des peroxysomes (PPAR) gamma est une cible thérapeutique pour ce maladie. Les agonistes du PPARγ inhibent l'inflammation et réduisent la synthèse des produits de dégradation du cartilage in vitro et in vivo. Cependant, des études utilisant des agonistes du PPARγ n’élucident pas les effets exacts médiés par ce gène complexe. En effet, certains de ces agonistes ont la capacité de régulariser d'autres voies de signalisation indépendantes de PPARγ, ainsi entraînant des effets secondaires graves. Afin d'obtenir une efficacité thérapeutique avec potentiellement moins de problèmes de sécurité, il est donc essentiel d'élucider, in vivo, le rôle exact de PPARγ dans la physiopathologie OA. Mon projet de thèse permettra de déterminer, pour la première fois, le rôle spécifique de PPARγ in vivo dans la physiopathologie OA. Les souris utilisées pour l’étude avaient une délétion conditionnelle du gène PPARγ dans le cartilage. Ces dernières ont été générées en employant le système LoxP/Cre. Pour tester cette hypothèse, j'ai généré deux types de souris avec une délétion au PPARγ, (a) une suppression du gène PPARγ spécifiquement dans le cartilage germinale pour l'étude de l'arthrose liée au développement et à l'âge et (b) la suppression inductible du gène PPARγ spécifiquement dans le cartilage chez la souris adulte pour les études OA. L’étude précédente dans notre laboratoire, utilisant ces souris ayant une délétion au gène PPARγ germinales, montre que ces souris présentent des anomalies du développement du cartilage. J'ai également exploré si ces souris qui présentent des défauts précoces du développement ont toutes les modifications phénotypiques dans le cartilage au cours du vieillissement. Mes résultats ont montré que les souris adultes, ayant une délétion au gène PPARγ, ont présenter un phénotype de l'arthrose spontanée associée à une dégradation du cartilage, l’hypocellularité, la fibrose synoviale. Cette étude a montré que PPARγ est un régulateur essentiel pour le cartilage, et c’est le manque (l’absence) de ce dernier qui conduit à un phénotype de l'arthrose spontanée accélérée (American Journal of Pathologie). A partir de ce but de l'étude, on n’a pas pu vérifier si ces souris présentaient l’OA spontanée en raison des défauts de développement ou à la suite de la délétion du gène PPARγ. Pour contourner les défauts de développement, j'ai généré des souris ayant une délétion du gène PPARγ spécifiquement dans le cartilage inductible avec le système Col2rTACre. Ces souris ont été soumises à modèle de la chirurgie OA (DMM: déstabilisation du ménisque médial) et les résultats révèlent que les souris PPARγ KO ont une dégradation accélérée du cartilage, une hypocellularité, une fibrose synoviale et une augmentation de l'expression des marqueurs cataboliques et des marqueurs inflammatoire. La perte de PPAR dans le cartilage articulaire est un évènement critique qui initie la dégradation de cartilage dans OA. Les études récentes suggèrent que le procès d’autophagie, une forme de survie cellulaire programmée, est altéré pendant l’OA et peut contribuer vers une protection diminuée des cellules, résultant la dégradation du cartilage. J’ai donc exploré le rôle de PPARγ dans la protection des cellules en déterminant l’effet de manque de PPARγ dans le cartilage par l’expression de mTOR (régulateur négatif principal d’autophagie) et les gènes d’autophagie durant OA. Mes résultats ont montré que les souris KO PPARγ présentent également une augmentation sur l'expression de mTOR et une diminution sur l’expression des marqueurs autophagiques en comparaison avec les chondrocytes articulaires isolés des souris contrôles OA. J'ai suggéré l'hypothèse que PPARγ contrôle la régulation de la signalisation de mTOR/autophagie, et finalement la mort des chondrocytes et l’expression des facteurs cataboliques et les facteurs inflammatoire. Pour tester cette hypothèse, j’ai fait la transfection des chondrocytes arthrosiques PPARγ-KO avec le vecteur d’expression de PPARγ pour déterminer si la restauration de l'expression de PPARγ peut sauver le phénotype des cellules PPARγ-KO OA. J'ai observé que la restauration de l'expression de PPARγ dans les cellules PPARγ-KO en présence du vecteur d'expression PPARγ, a pu considérablement régulariser négativement l'expression de mTOR et mettre en règle positivement l'expression des gènes autophagiques ainsi que le sauvetage significative de l'expression du collagène de type II et l’aggrecan et de baisser de manière significative l'expression de marqueurs cataboliques critiques et des marqueurs inflammatoires. Pour prouver que l’augmentation de la signalisation de mTOR et la diminution de l'autophagie est responsable du phénotype OA accélérée observée dans les souris PPARγ KO in vivo, j'ai généré les souris doubles KO PPARγ- mTOR inductible spécifique du cartilage en utilisant le système Col2 - rtTA -Cre et soumis ces souris à DMM modèle de l'arthrose. Mes résultants démontrent que les souris avec PPARγ- mTOR doubles KO ont été significativement protégés contre les OA DMM induites associées à une protection significative contre la destruction du cartilage, la perte de protéoglycanes et la perte de chondro-cellularité par rapport aux souris témoins. Considérant que mTOR est un répresseur majeur de l'autophagie, j'ai trouvé que l'expression de deux marqueurs de l'autophagie critiques (ULK1 et LC3B) a été significativement plus élevée dans les chondrocytes extraits les souris doubles KO PPARγ-mTOR par rapport aux souris témoins. En plus, les études de sauvetage in vitro en utilisant le vecteur d'expression PPAR et les études in vivo utilisant les souris doubles KO PPARγ- mTOR montrent que PPARγ est impliqué dans la régulation de la protéine signalant de mTOR/autophagie dans le cartilage articulaire. Ces résultats contournent PPARγ et sa signalisation en aval de mTOR/autophagie en tant que cibles thérapeutiques potentielles pour le traitement de l'arthrose.

The role of transcription factor Nrf2 in osteoarthritis

Introduction: L'arthrose est caractérisée par une destruction progressive du cartilage, une inflammation synoviale, et un remodelage de l’os sous-chondral avec une production excessive des médiateurs inflammatoires et cataboliques. Nous avons démontré que le niveau du 4-hydroxynonénal (4-HNE), un produit de la peroxydation lipidique, est augmenté dans le cartilage humain arthrosique sans qu’on sache le mécanisme exacte impliqué dans l’augmentation de cette molécule. Des données de la littérature indiquent que l’accumulation du HNE est contrôlée par l’action de la glutathione S-transférase A4-4 (GSTA4-4), une enzyme impliquée dans la détoxification du HNE. Au niveau transcriptionel, l’expression de cette enzyme est régulée par la transactivation du facteur de transcription Nrf2. Objectif: L’objectif de cette étude vise à démontrer que l’augmentation du HNE dans le cartilage arthrosique est attribuée, en partie, à l’altération de l’expression de la GSTA4-4 et de Nrf2. Méthode: Le niveau d’expression de la GSTA4-4 et de Nrf2 a été mesurée par Western blot et par PCR en temps réel dans le cartilage humain arthrosique et dans le cartilage provenant des souris atteintes d’arthrose. Pour démontrer le rôle du Nrf2 dans l’arthrose, les chondrocytes humains arthrosiques ont été traités par l’interleukine 1beta (IL-1β) ou par le H2O2 en présence ou en absence des activateurs du Nrf2 tels que le Protandim®, AI, et du 6-Gingérol. Par ailleurs, les chondrocytes ont été transfectés par un vecteur d’expression de Nrf2 puis traités par l’IL-β. En utilisant le modèle d’arthrose chez la souris, les animaux ont été traités par voie orale de 10 mg/kg/jour de Protandim® pendant 8 semaines. Résultats: Nous avons observé une diminution significative de l’expression de la GSTA4-4 et de Nrf2 dans le cartilage humain et murin arthrosique. L'activation de Nrf2 bloque la stimulation de la métalloprotéinase-13 (MMP-13), la prostaglandine E2 (PGE2) et de l'oxyde nitrique (NO) par l’IL-1β. En outre, nous avons montré que l'activation Nrf2 protège les cellules contre la mort cellulaire induite par H2O2. Fait intéressant, l'administration orale de Protandim® réduit la production du HNE par l'intermédiaire de l’activation de la GSTA4. Nous avons démontré que le niveau d’expression de la GSTA4-4 et de Nrf2 diminue dans le cartilage provenant des patients et des souris atteints d’arthrose. De plus, la surexpression de ce facteur nucléaire Nrf2 empêche la production du HNE et la MMP-13 et l’inactivation de la GSTA4-4. Dans notre modèle expérimental d’arthrose induite par déstabilisation du ménisque médial chez la souris, nous avons trouvé que l'administration orale de Protandim® à 10 mg / kg / jour réduit les lésions du cartilage. Conclusion: Cette étude est de la première pour démontrer le rôle physiopathologique du Nrf2 in vitro et in vivo. Nos résultats démontrent que l’activation du Nrf2 est essentielle afin de maintenir l’expression de la GSTA4-4 et de réduire le niveau du HNE. Le fait que les activateurs du Nrf2 abolissent la production de la HNE et aussi un certain nombre de facteurs connus pour être impliqués dans la pathogenèse de l’arthrose les rend des agents cliniquement utiles pour la prévention de la maladie.

Differential arthritogenicity of Staphylococcus aureus strains isolated from biological samples

Background: Staphylococcus aureus is the most common agent of septic arthritis that is a severe, rapidly progressive and destructive joint disease. Superantigens produced by S. aureus are considered the major arthritogenic factors. In this study, we compared the arthritogenic potential of five superantigen-producing staphylococcal strains.Methods: Male C57BL/6 mice were intravenously infected with ATCC 19095 SEC+, N315 ST5 TSST-1+, S-70 TSST-1+, ATCC 51650 TSST-1+ and ATCC 13565 SEA+ strains. Clinical parameters as body weight, arthritis incidence and clinical score were daily evaluated. Joint histopathological analysis and spleen cytokine production were evaluated at the 14th day after infection.Results: Weight loss was observed in all infected mice. ATCC 19095 SEC+, N315 ST5 TSST-1+ and S-70 TSST-1+ were arthritogenic, being the highest scores observed in ATCC 19095 SEC+ infected mice. Intermediate and lower clinical scores were observed in N315 ST5 TSST-1+ and S-70 TSST-1+ infected mice, respectively. The ATCC 13565 SEA+ strain caused death of 85% of the animals after 48 h. Arthritis triggered by the ATCC 19095 SEC+ strain was characterized by accentuated synovial hyperplasia, inflammation, pannus formation, cartilage destruction and bone erosion. Similar joint alterations were found in N315 ST5 TSST-1+ infected mice, however they were strikingly more discrete. Only minor synovial proliferation and inflammation were triggered by the S-70 TSST-1+ strain. The lowest levels of TNF-α, IL-6 and IL-17 production in response to S. aureus stimulation were found in cultures from mice infected with the less arthritogenic strains (S-70 TSST-1+ and ATCC 51650 TSST-1+). The highest production of IL-17 was detected in mice infected with the most arthritogenic strains (ATCC 19095 SEC+ and N315 ST5 TSST-1+).Conclusions: Together these results demonstrated that S. aureus strains, isolated from biological samples, were able to induce a typical septic arthritis in mice. These results also suggest that the variable arthritogenicity of these strains was, at least in part, related to their differential ability to induce IL-17 production. © 2013 Colavite-Machado et al.; licensee BioMed Central Ltd.