scholarly journals Μελέτη του ρόλου του κυτταροσκελετού της δεσμίνης στην ανεύρεση νέων μηχανισμών καρδιομυοπροστασίας

2008 ◽  
Author(s):  
Παναγιώτα Παναγοπούλου

Η δεσμίνη, η μυοειδική πρωτεΐνη των ενδιαμέσων ινιδίων, δημιουργεί ένα εκτενές δίκτυο που συνδέει τη συσταλτή συσκευή των μυοκυττάρων με την κυτταροπλασματική μεμβράνη -στο επίπεδο των εμβόλιμων δίσκων για τα καρδιομυοκύτταρα- τον πυρήνα και διάφορα μεμβρανώδη κυτταρικά οργανίδια. Σκοπός αυτής της εργασίας ήταν η διερεύνηση του μηχανισμού καρδιοπροστασίας που παρέχει ο κυτταροσκελετός της δεσμίνης in vivo, καθώς και η γενικότερη συμμετοχή της στα μονοπάτια της απόπτωσης. Η αποδιοργάνωση του κυτταροσκελετού είναι μια βασική διαδικασία για την εξέλιξη του μονοπατιού της απόπτωσης. Τόσο τα μικροϊνίδια της ακτίνης, όσο και τα ενδιάμεσα ινίδια -συμπεριλαμβανομένων και των πυρηνικών λαμινών- αποτελούν υπόστρωμα πέψης για διάφορα μέλη της οικογένειας των κασπασών. Η δεσμίνη είναι γνωστό ότι πέπτεται in vitro από ανασυνδυασμένη κασπάση-6, στο 263 ασπαρτικό οξύ. Το αμινοτελικό προϊόν αυτής της πέψης δεν είναι ικανό να συμμετέχει στη συγκρότηση ινιδίων, αλλά αντίθετα παρεμποδίζει αυτή τη διαδικασία σχηματίζοντας συσσωματώματα. Ως in vivo μοντέλο επαγωγής της απόπτωσης χρησιμοποιήθηκαν διαγονιδιακά ποντίκια που υπερεκφράζουν, ειδικά στην καρδιά, τον Παράγοντα Νέκρωσης Όγκων (Tumor Necrosis Factor, TNF-α). O TNF-α έχει βρεθεί ότι επάγει διαφορετικά μονοπάτια κυτταρικού θανάτου ενεργοποιώντας, μεταξύ άλλων, μέλη της οικογένειας των πρωτεολυτικών ενζύμων, των κασπασών. Το μυοκάρδιο των ποντικιών που υπερεκφράζει TNF-α (ΜΗCsTNF) χαρακτηρίζεται αρχικά από ομόκεντρη υπερτροφία των καρδιομυοκυττάρων που ακολουθείται από διάταση τόσο των κόλπων, όσο και των κοιλιών. Τα ποντίκια αυτά πεθαίνουν από καρδιακή ανεπάρκεια σε ποσοστό 25% πριν τη συμπλήρωση του έκτου μήνα ζωής. Στο μυοκάρδιο των ΜΗCsTNF ποντικιών ελέγχθηκε αρχικά ο υποκυτταρικός εντοπισμός της δεσμίνης. Η δεσμίνη στην καρδιά των ΜΗCsTNF ποντικιών έχει χάσει τον εντοπισμό της στους εμβόλιμους δίσκους, αλλά διατηρεί, εν μέρει, την παρουσία της στους Ζ-δίσκους. Προκειμένου να διαπιστωθεί εάν εκτός από τη δεσμίνη, έχει αλλοιωθεί η παρουσία και άλλων πρωτεϊνών των εμβόλιμων δίσκων, μελετήθηκε στο μυοκάρδιο αυτών των ποντικιών, η υποκυτταρική κατανομή της δεσμοπλακίνης, της β-κατενίνης και της κοννεξίνης 43, που είναι χαρακτηριστικές πρωτεΐνες των δεσμοσωμάτων, των συνδέσμων πρόσδεσης και των χασματοσυνδέσμων, αντίστοιχα. Οι πρωτεΐνες αυτές αρχικά φαίνεται να αγκυροβολούνται στους εμβόλιμους δίσκους, παροδικά όμως απομακρύνονται και κατευθύνονται προς την πλευρική επιφάνεια των καρδιομυοκυττάρων. Μελέτη με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο αποκάλυψε ότι εκτός από την κατανομή συγκεκριμένων πρωτεϊνών, είναι διαταραγμένη και η γενική αρχιτεκτονική των εμβόλιμων δίσκων. Επιπρόσθετα, πιστοποιήθηκε ότι η δεσμίνη πέπτεται in vivo και συσσωρεύεται σε συσσωματώματα. Η παρουσία συσσωματωμάτων δεσμίνης έχει συσχετιστεί με αρκετές κληρονομικές μυοπάθειες στον άνθρωπο, οι οποίες χαρακτηρίζονται ως Μυοπάθειες Σχετιζόμενες με τη Δεσμίνη (Desmin Related Myopathies, DRM). Μεταλλάξεις, αλλά και τροποποιήσεις στη δεσμίνη ή σε άλλες πρωτεΐνες με τις οποίες αλληλεπιδρά προκειμένου να δημιουργήσει το συνεχόμενο κυτταροσκελετικό δίκτυο, έχουν ως συνέπεια τη συγκέντρωση συσσωματωμάτων στο κυτταρόπλασμα και έχουν ενοχοποιηθεί για τη διατατική μυοκαρδιοπάθεια και την εξέλιξη της καρδιακής ανεπάρκειας. Στο μυοκάρδιο των ΜΗCsTNF ποντικιών πιστοποιήθηκε η παρουσία δύο διαφορετικών ειδών συσσωματωμάτων της δεσμίνης. Τα πρώτα εμφανίζουν διάχυτο κυτταροπλασματικό πρότυπο και η δεσμίνη σε αυτά συνεντοπίζεται με την HSP25, ενώ τα δεύτερα τείνουν να περιοριστούν κοντά στον πυρήνα και εδώ η δεσμίνη συνεντοπίζεται με την ουμπικουϊτίνη. Μελέτη της υπερδομής των συσσωματωμάτων έδειξε ότι ποικίλουν σε μέγεθος και σύσταση, καθώς περιέχουν κυστίδια, μιτοχόνδρια, μεμβρανώδες υλικό και υλικό υψηλής πυκνότητας, που φαίνεται ότι παρεμποδίζουν, εκτός από τη λειτουργία του πρωτεασώματος, την συσταλτική ικανότητα των μυοϊνιδίων και συμβάλλουν στην εξέλιξη της καρδιακής ανεπάρκειας. Προκειμένου να μελετηθεί η σπουδαιότητα της δεσμίνης στην παθολογία του μυοκαρδίου που υπερεκφράζει TNF-α, ΜΗCsTNF ποντίκια διασταυρώθηκαν με ποντίκια που δεν εκφράζουν δεσμίνη (des-/-). Τα des-/- ποντίκια χαρακτηρίζονται από μια παροδική υπερτροφία των καρδιομυοκυττάρων, η οποία ακολουθείται από ανάπτυξη διατατικής μυοκαρδιοπάθειας με εξέχοντα χαρακτηριστικά τις ανωμαλίες στα μιτοχόνδρια, το μαζικό κυτταρικό θάνατο και τις εκτενείς εναποθέσεις ασβεστίου στην εξωτερική επιφάνεια της καρδιάς και κολλαγόνου στο εσωτερικό της. Τα ΜΗCsTNF des-/- ποντίκια παρουσίασαν δραματική μείωση και στις δύο μορφές συσσωματωμάτων, ενώ η δεσμοπλακίνη και η β-κατενίνη -πρωτεΐνες που ανήκουν σε μια ενιαία και διαπλεκόμενη μορφή κυτταρικών συνδέσεων, την “area composita”- διατήρησαν σημαντικά την παρουσία τους στους εμβόλιμους δίσκους. Οι παρατηρήσεις αυτές υπογραμμίζουν το βαθμό στον οποίο η δεσμίνη συμμετέχει στην εξέλιξη του ΜΗCsTNF φαινοτύπου. Παραδόξως, στο μυοκάρδιο των ΜΗCsTNF des-/- ποντικιών δεν παρατηρούνται τα μορφολογικά χαρακτηριστικά που προκαλεί η έλλειψη της δεσμίνης, ενώ διατηρούνται αυτά της υπερέκφρασης του TNF-α, υποδηλώνοντας ενδεχόμενη προστατευτική δράση του TNF-α για τα des-/- καρδιομυοκύτταρα. Η διερεύνηση του μηχανισμού της πέψης της δεσμίνης από την κασπάση-6, αλλά και της απομάκρυνσής της από τους εμβόλιμους δίσκους, με τις συνακόλουθες συνέπειες, αποτέλεσε τον επόμενο στόχο αυτής της εργασίας. Για το σκοπό αυτό, δημιουργήθηκαν διαγονιδιακά ποντίκια που εκφράζουν τη μεταλλαγμένη δεσμίνη D263E, η οποία στο 263 αμινοξύ φέρει αντί για ασπαρτικό, γλουταμινικό οξύ. Η D263E δεσμίνη δεν πέπτεται από τις κασπάσες στο ΜΗCsTNF μυοκάρδιο, διατηρεί σε μεγάλο βαθμό την παρουσία της στους εμβόλιμους δίσκους και φαίνεται ότι συγκρατεί και τις υπόλοιπες πρωτεΐνες της “area composita” στη δομή αυτή. Επιπλέον, τα συσσωματώματα της ουμπικουϊτίνης μειώνονται σημαντικά και χάνεται ο συνεντοπισμός με τη δεσμίνη σε όσα από αυτά σχηματίζονται. Τέλος, η παρουσία της D263E δεσμίνης μείωσε τον αριθμό των αποπτωτικών καρδιομυοκυττάρων στο ΜΗCsTNF μυοκάρδιο και βελτίωσε σημαντικά την καρδιακή λειτουργία. Συνοψίζοντας, τα αποτελέσματα αυτής της εργασίας υπογραμμίζουν ότι η δεσμίνη είναι ένα μόριο με σημαντικό ρόλο στην εξέλιξη της μυοκαρδιοπάθειας και της καρδιακής ανεπάρκειας, στο μοντέλο που προκαλείται από την υπερέκφραση του TNF-α. Η συμμετοχή της στο μονοπάτι της απόπτωσης ως υπόστρωμα πέψης για τις κασπάσες και οι επακόλουθες συνέπειες, αποτελούν βάση μελέτης του ρόλου των ενδιαμέσων ινιδίων και για άλλες εκφυλιστικές νόσους.

1999 ◽  
Vol 189 (12) ◽  
pp. 1923-1930 ◽  
Author(s):  
Mohamed Hachicha ◽  
Marc Pouliot ◽  
Nicos A. Petasis ◽  
Charles N. Serhan

The impact of  lipoxin A4 (LXA4) and aspirin-triggered lipoxins (ATLs) was investigated in tumor necrosis factor (TNF)-α–initiated neutrophil (polymorphonuclear leukocyte) responses in vitro and in vivo using metabolically stable LX analogues. At concentrations as low as 1–10 nM, the LXA4 and ATL analogues each inhibited TNF-α–stimulated superoxide anion generation and IL-1β release by human polymorphonuclear leukocytes. These LXA4-ATL actions were time and concentration dependent and proved selective for TNF-α, as these responses were not altered with either GM-CSF– or zymosan-stimulated cells. TNF-α–induced IL-1β gene expression was also regulated by both anti-LXA4 receptor antibodies and LXA4-ATL analogues. In murine air pouches, 15R/S-methyl-LXA4 dramatically inhibited TNF-α–stimulated leukocyte trafficking, as well as the appearance of both macrophage inflammatory peptide 2 and IL-1β, while concomitantly stimulating IL-4 in pouch exudates. Together, these results indicate that both LXA4 and ATL regulate TNF-α–directed neutrophil actions in vitro and in vivo and stimulate IL-4 in exudates, playing a pivotal role in immune responses.


2002 ◽  
Vol 70 (12) ◽  
pp. 6628-6637 ◽  
Author(s):  
Christopher J. Papasian ◽  
Richard Silverstein ◽  
Jian Jun Gao ◽  
David M. Bamberger ◽  
David C. Morrison

ABSTRACT The murine d-galactosamine (d-gal) model of tumor necrosis factor alpha (TNF-α) hypersensitization was used as an initial tool to investigate the potential contribution of TNF-α to lethal intraperitoneal (i.p.) infection with Enterococcus faecalis. d-gal sensitized mice to lethal E. faecalis infection, whereas dexamethasone and neutralizing anti-TNF-α antibody protected d-gal-treated, E. faecalis-infected mice, implicating TNF-α in the lethal response to E. faecalis infection in d-gal-treated mice. Circulating TNF-α was undetectable for at least 8 h following i.p. E. faecalis infection, although low peritoneal levels of TNF-α were detected within 3 h, suggesting that localized TNF-α production contributed to the lethal response to E. faecalis infection in d-gal-treated mice. Although i.p. E. faecalis infection failed to induce a detectable systemic TNF-α response, circulating Interleukin-6 (IL-6) was detected within 3 h of infection. IL-6 was also detected in the peritoneum within an hour of infection, prior to the appearance of peritoneal TNF-α. In striking contrast to in vivo results, E. faecalis induced a potent and rapid TNF-α response from both mouse peritoneal macrophages and the RAW 264.7 cell line in vitro. This led us to hypothesize that TNF-α production in response to E. faecalis infection is suppressed by IL-6 in vivo. In vitro experiments demonstrated a statistically significant, but modest, inhibitory effect of IL-6 on TNF-α production by RAW cells stimulated with E. faecalis. Collectively, these data indicate that acute, lethal E. faecalis infection appears to induce an unusual cytokine response that differs in character from that previously described for most other gram-positive and gram-negative bacteria.


2020 ◽  
Vol 7 (2) ◽  
pp. 79
Author(s):  
Erniati Erniati ◽  
Riri Ezraneti

AbstrakRumput laut merupakan sumber daya hayati perairan yang telah diteliti mengandung sejumlah komponen bioaktif untuk meningkatkan kesehatan manusia seperti meningkatkan sistem imun atau bersifat sebagai imunomodulator.Penulisan artikel ini bertujuan untuk menjelaskan lebih jauh tentang sifat imunomodulator rumput laut, diharapkan tulisan ini dapat memberikan informasi ilmiah tentang rumput laut sebagai imunomodulator, sehingga nantinya dapat dikembangkan lagi penelitian ilmiah tentang pemanfaatan rumput laut sebagai imunomodulator.Rumput laut dapat meningkatkan sistem imun spesifik dan non spesifik melalui berbagai sel imun seperti sel makrofag, monosit atau sel limfosit melalui berbagai mekanisme di tingkat seluler.Sifat imunomodulator rumput laut dalam meningkatkan aktivasi makrofag terjadi melalui peningkatan proliferasi makrofag, produksi NO dan sekresi sitokin. Rumput laut juga dapat memodulasi aktivitas makrofag secara in vitro dan in vivo yaitu melalui ekspresi reseptor dan sitokin inflamasi seperti tumor necrosis factor (TNF-α) dan interleukin-1β (IL-1β)., produksi NO dan PGE2 dan ekspresi gen NOS-2 dan COX-2. Sifat imunomodulator rumput laut juga terjadi melalui peningkatan fungsi dan aktivitas limfosit. Ekstrak atau komponen bioaktif rumput laut dapat meningkatkan aktivasi limfosit, diantaranya menstimulasi aktivitas sel limfosit B yaitu melalui peningkatan produksi antibodi imonoglobulin (Ig), meningkatkan proliferasi sel T dan produksi subset limfosit T seperti CD4 dan CD8. Ekstrak rumput laut juga telah diteliti  mempengaruhi ekspresi mRNA untuk meningkatkan produksi  sitokin oleh Th1 seperti TNF-α dan IFN-γ, dan menurunkan sitokin yang diproduksi oleh Th2 seperti  IL-4 dan IL-10 serta  meningkatkan produksi IL-2 pada sel limfosit T.Kata kunci: rumput laut; komponen bioaktif; imunomodulatori; makrofagAbstractSeaweed is one of the marine biological resources that is known to contain bioactive compounds to improve human health, such as enhancing the immune system or being as an immunomodulator. This study aims to explain more about the nature of seaweed immunomodulators so that scientific research could be developed in the use of seaweed as an immunomodulator later. Seaweed could increase specific and nonspecific immune systems by involving various immune cells such as macrophage cells, monocytes, or lymphocyte cells through various mechanisms at the cellular level. The role of Immunomodulatory properties of seaweed in increasing macrophage activation occurs through increasing macrophage proliferation, NO production, and cytokine secretion. Seaweed would modulate macrophage activity in vitro and in vivo through the expression of inflammatory receptors and cytokines such as tumor necrosis factor (TNF-α) and interleukin-1β (IL-1β), NO and PGE2 production and NOS-gene expression 2 and COX-2. Seaweed immunomodulatory activity would also occur through increasing function and activity of lymphocytes that stimulate the activity of B lymphocyte cells, production of antibody immunoglobulin (Ig), T cell proliferation and production of T lymphocyte subsets such as CD4 and CD8. Seaweed extracts also have been investigated to be able to affect mRNA expression to increase cytokine production by Th1 such as TNF-α and IFN-γ, decrease cytokines produced by Th2 such as IL-4 and IL-10 and increase IL-2 production in T lymphocytes.Keywords: seaweed; bioactive components; immunomodulatory; macrophage 


2015 ◽  
Vol 35 (suppl_1) ◽  
Author(s):  
Aman Gupta ◽  
Divay Chandra ◽  
Yingze Zhang ◽  
Steven Reis ◽  
Frank Sciurba

Rationale: There is significant in vitro evidence demonstrating anti-atherogenic effect of circulating Tumor necrosis factor (TNF)-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL). Also, decreased circulating TRAIL levels have been reported in patients with acute myocardial infarction and in those undergoing coronary catheterization due to suspected coronary atherosclerosis. However, it remains unknown if TRAIL levels are associated with sub-clinical coronary atherosclerosis. Methods: The study included 460 current and former smokers enrolled in the Pittsburgh COPD SCCOR study. Serum TRAIL levels were measured by electrochemiluminescence immunoassay, according to the manufacture’s protocol (Meso Scale Discovery, Gaithersburg, Maryland). Coronary atherosclerosis was assessed by a validated visual coronary artery calcium scoring system using non-EKG gated chest CT scans (Weston score). Ordinal logistic regression models were used to identify significant associations between categories of CAC score (0, 1-3, 4-8, and 9-12) and TRAIL level, and to adjust for cardiovascular risk factors. Results: The mean age of the 460 participants was 65.7 ± 6.3 years, 52.2% were male, and the mean pack years of smoking was 55.0 ± 30.8 years. In univariate analyses, each standard deviation decrease in TRAIL levels was associated with 1.42-fold increase in the odds of having calcium scores in one higher category (p<0.001). This association persisted despite adjustment for age, gender, race, body mass index, hypertension, diabetes, hyperlipidemia, pack years of smoking, and current smoking status (adjusted OR for higher category of calcium score per SD decrease in TRAIL level 1.22, p=0.04). Conclusions: Our results expand on the in vitro and in vivo data linking decreased TRAIL levels with increased atherosclerosis by demonstrating a novel association between lower circulating TRAIL and increased subclinical coronary atherosclerosis.


1997 ◽  
Vol 273 (6) ◽  
pp. R1885-R1890 ◽  
Author(s):  
Tom Van Der Poll ◽  
Stephen F. Lowry

Epinephrine has been found to inhibit the production of the proinflammatory cytokine tumor necrosis factor (TNF)-α and to enhance the production of anti-inflammatory cytokine interleukin (IL)-10. To determine the effect of epinephrine on IL-1β production, the following experiments were performed: 1) blood obtained from subjects at 4–21 h after the start of a continuous infusion of epinephrine (30 ng ⋅ kg−1⋅ min−1) produced less IL-1β after ex vivo stimulation with lipopolysaccharide (LPS), compared with blood drawn from subjects infused with saline; 2) in whole blood in vitro, epinephrine caused a dose-dependent decrease in LPS-induced IL-1β production, which was likely mediated via adrenergic receptors; and 3) inhibition of TNF and enhancement of IL-10 both contributed to epinephrine-induced inhibition of IL-1β production. Epinephrine, either endogenously produced or administered as a component of sepsis treatment, may attenuate excessive activity of proinflammatory cytokines early in the course of systemic infection.


Endocrinology ◽  
1998 ◽  
Vol 139 (5) ◽  
pp. 2278-2283 ◽  
Author(s):  
Brian N. Finck ◽  
Keith W. Kelley ◽  
Robert Dantzer ◽  
Rodney W. Johnson

Blood ◽  
2009 ◽  
Vol 113 (21) ◽  
pp. 5111-5120 ◽  
Author(s):  
Michael D. Milsom ◽  
Bernhard Schiedlmeier ◽  
Jeff Bailey ◽  
Mi-Ok Kim ◽  
Dandan Li ◽  
...  

AbstractEctopic delivery of HOXB4 elicits the expansion of engrafting hematopoietic stem cells (HSCs). We hypothesized that inhibition of tumor necrosis factor-α (TNF-α) signaling may be central to the self-renewal signature of HOXB4. Because HSCs derived from Fanconi anemia (FA) knockout mice are hypersensitive to TNF-α, we studied Fancc−/− HSCs to determine the physiologic effects of HOXB4 on TNF-α sensitivity and the relationship of these effects to the engraftment defect of FA HSCs. Overexpression of HOXB4 reversed the in vitro hypersensitivity to TNF-α of Fancc−/− HSCs and progenitors (P) and partially rescued the engraftment defect of these cells. Coexpression of HOXB4 and the correcting FA-C protein resulted in full correction compared with wild-type (WT) HSCs. Ectopic expression of HOXB4 resulted in a reduction in both apoptosis and reactive oxygen species in Fancc−/− but not WT HSC/P. HOXB4 overexpression was also associated with a significant reduction in surface expression of TNF-α receptors on Fancc−/− HSC/P. Finally, enhanced engraftment was seen even when HOXB4 was expressed in a time-limited fashion during in vivo reconstitution. Thus, the HOXB4 engraftment signature may be related to its effects on TNF-α signaling, and this pathway may be a molecular target for timed pharmacologic manipulation of HSC during reconstitution.


1994 ◽  
Vol 266 (6) ◽  
pp. H2535-H2541 ◽  
Author(s):  
P. Wang ◽  
Z. F. Ba ◽  
I. H. Chaudry

Although depressed endothelium-dependent relaxation occurs during early sepsis, the precise mechanism responsible for this remains unknown. Because the elevated levels of plasma tumor necrosis factor (TNF) play a major role in the pathophysiology of sepsis, we investigated whether TNF-alpha administration alters endothelium-dependent relaxation. To study this, recombinant TNF-alpha (1.2 x 10(7) U/mg) was infused intravenously (0.25 mg/kg body wt) for 0.5 h in normal rats, and mean arterial pressure was monitored. At 1 h after the completion of TNF-alpha or vehicle infusion, the aorta and a pulmonary artery were isolated, cut into 2.5-mm rings, and placed in organ chambers. Norepinephrine (2 x 10(-7) M) was applied to achieve near-maximal contraction, and dose responses for an endothelium-dependent vasodilator, acetylcholine, and an endothelium-independent vasodilator, nitroglycerine, were determined. In additional studies, aortic rings from normal animals were incubated with TNF-alpha for 2 h in vitro, and vascular reactivity was determined. The results indicate that TNF-alpha administration significantly reduced acetylcholine-induced vascular relaxation both in vivo and in vitro. Such a reduction was sustained at least 80 min after the completion of 2-h incubation with TNF-alpha. In contrast, TNF did not alter nitroglycerine-induced vascular relaxation. Thus TNF-alpha depresses endothelium-dependent relaxation in vitro as well as in vivo. Because TNF-alpha infusion increases plasma TNF levels without decreasing mean arterial pressure, the depressed endothelium-dependent relaxation observed during early sepsis may be due to the elevated circulating levels of TNF.


Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document