Refine
Document Type
- Article (3)
- Doctoral Thesis (1)
Has Fulltext
- yes (4)
Is part of the Bibliography
- no (4)
Keywords
- 5-lipoxygenase (1)
- apoptosis (1)
- cell proliferation (1)
- chromatin immunoprecipitation (1)
- cytotoxicity (1)
- epigenetics (1)
- histone acetylation (1)
- histone deacetylase inhibitor (1)
- leukotriene (1)
- mitogenic effects (1)
Institute
The 5-lipoxygenase (5-LO) is the key enzyme in the formation of leukotrienes. We have previously shown that the histone deacetylase (HDAC) inhibitor trichostatin A (TSA) activates 5-LO transcription via recruitment of Sp1, Sp3 and RNA polymerase II to the proximal promoter. To identify the HDACs involved in the regulation of 5-LO promoter activity isoform-specific HDAC inhibitors were applied. 5-LO promoter activity and mRNA expression were up-regulated by the class I HDAC inhibitors apicidin and MS-275 but not by class II inhibitors. Knockdown of HDAC 1, 2 and 3 revealed that HDAC2 and HDAC3 but not HDAC1 is involved in the up-regulation of 5-LO mRNA expression. To analyse the chromatin modifications at the 5-LO promoter associated with HDAC inhibition, the time course of 5-LO mRNA induction by trichostatin A was investigated and the concomitant changes in histone modifications at the 5-LO promoter in HL-60, U937 and Mono Mac6 cells were determined. Chromatin immunoprecipitation analysis revealed that trichostatin A increases acetylation of histones H3 and H4 at the 5-LO core promoter in HL-60 and U937 cells whereas no significant changes were observed in Mono Mac6 cells. The appearance of H3 and H4 acetylation preceded the 5-LO mRNA induction whereas in all three cell lines, induction of 5-LO mRNA expression correlated with histone H3 lysine 4 trimethylation (H3K4me3), a marker for transcriptional activity of gene promoters.
Leukotrienes constitute a group of bioactive lipids generated by the 5-lipoxygenase (5-LO) pathway. An increasing body of evidence supports an acute role for 5-LO products already during the earliest stages of pancreatic, prostate, and colorectal carcinogenesis. Several pieces of experimental data form the basis for this hypothesis and suggest a correlation between 5-LO expression and tumor cell viability. First, several independent studies documented an overexpression of 5-LO in primary tumor cells as well as in established cancer cell lines. Second, addition of 5-LO products to cultured tumor cells also led to increased cell proliferation and activation of anti-apoptotic signaling pathways. 5-LO antisense technology approaches demonstrated impaired tumor cell growth due to reduction of 5-LO expression. Lastly, pharmacological inhibition of 5-LO potently suppressed tumor cell growth by inducing cell cycle arrest and triggering cell death via the intrinsic apoptotic pathway. However, the documented strong cytotoxic off-target effects of 5-LO inhibitors, in combination with the relatively high concentrations of 5-LO products needed to achieve mitogenic effects in cell culture assays, raise concern over the assignment of the cause, and question the relationship between 5-LO products and tumorigenesis. Keywords: leukotriene, apoptosis, cell proliferation, mitogenic effects, cytotoxicity
Background: R-flurbiprofen, one of the enantiomers of flurbiprofen racemate, is inactive with respect to cyclooxygenase inhibition, but shows analgesic properties without relevant toxicity. Its mode of action is still unclear. Methodology/Principal Findings: We show that R-flurbiprofen reduces glutamate release in the dorsal horn of the spinal cord evoked by sciatic nerve injury and thereby alleviates pain in sciatic nerve injury models of neuropathic pain in rats and mice. This is mediated by restoring the balance of endocannabinoids (eCB), which is disturbed following peripheral nerve injury in the DRGs, spinal cord and forebrain. The imbalance results from transcriptional adaptations of fatty acid amide hydrolase (FAAH) and NAPE-phospholipase D, i.e. the major enzymes involved in anandamide metabolism and synthesis, respectively. R-flurbiprofen inhibits FAAH activity and normalizes NAPE-PLD expression. As a consequence, R-Flurbiprofen improves endogenous cannabinoid mediated effects, indicated by the reduction of glutamate release, increased activity of the anti-inflammatory transcription factor PPAR gamma and attenuation of microglia activation. Antinociceptive effects are lost by combined inhibition of CB1 and CB2 receptors and partially abolished in CB1 receptor deficient mice. R-flurbiprofen does however not cause changes of core body temperature which is a typical indicator of central effects of cannabinoid-1 receptor agonists. Conclusion: Our results suggest that R-flurbiprofen improves the endogenous mechanisms to regain stability after axonal injury and to fend off chronic neuropathic pain by modulating the endocannabinoid system and thus constitutes an attractive, novel therapeutic agent in the treatment of chronic, intractable pain.
Untersuchung der Wirkung von Cyclooxygenase-Inhibitoren auf die Entstehung der Arteriosklerose
(2006)
In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss der COX-2-selektiven NSAIDs Celecoxib und Rofecoxib sowie des traditionellen nichtselektiven NSAIDs Naproxen auf die Entstehung und Entwicklung von Arteriosklerose in ApoE-defizienten Mäusen untersucht. Befunde über kardiovaskuläre Risiken dieser Medikamentengruppe sowie die Beobachtung, dass COX-2 in arteriosklerotischen Plaques exprimiert wird, ließen sowohl die Hypothese von pro- als auch von antiatherogenen Wirkungen zu. Zunächst wurde die Funktionsfähigkeit des Versuchsdesigns nachgewiesen. In den Aorten von Diätgefütterten ApoE-defizienten Mäusen entwickelten sich im Alter von 22 Wochen Plaques, in denen typische atherogene sowie proinflammatorische Proteine exprimiert wurden. Die Effektivität und Selektivität der jeweiligen NSAIDs wurde durch Messung der Urinkonzentration relevanter Metabolite nachgewiesen, die aus der COX-2-vermittelten PGI2- und der COX-1-vermittelten TXA2-Synthese stammten. Erwartungsgemäß hemmten sowohl die Coxibe als auch Naproxen die Synthese von PGI2, während die TXA2-Produktion nur unter Naproxen reduziert wurde. Im Vergleich zu Kontrolltieren führte die chronische Behandlung mit Celecoxib und Rofecoxib tendenziell zu kleineren Plaques in der Aorta von diätgefütterten ApoE-defizienten Mäusen. In den Plaques wurde die Proteinexpression von COX-2 durch die Behandlung mit den NSAIDs nicht beeinflusst. Dies deutet darauf hin, dass die Reduktion der Plaques in den Aorten eher durch eine Hemmung der COX-2-Aktivität oder durch COX-unabhängige Effekte als über eine Inhibition der COX-2-Proteinexpression zustande kommt. Die Blutfettwerte wurden durch die eingesetzten NSAIDs nicht verändert, was den Daten aus der Literatur entspricht. ApoE-defiziente Mäuse, die normales Futter erhalten hatten und mit Celecoxib oder Rofecoxib behandelt wurden, entwickelten vereinzelt intimale Läsionen, während Kontrolltiere oder Naproxen-behandelte Mäuse in keinem Fall Plaques zeigten. Diese Ergebnisse könnten einen Hinweis dafür liefern, dass durch Coxibe COX-unabhängige Effekte ausgelöst werden, welche die Arteriogenese einleiten. Die umfangreichen Untersuchungen lassen auf eine unterschiedliche Beteiligung von NSAIDs bei der Arteriogenese schließen. Dabei scheinen die selektiven COX-2-Inhibitoren Celecoxib und Rofecoxib eine andere Rolle als Naproxen, dem nichtselektiven COX-2-Inhibitor, zu spielen. In ApoEdefizienten Diät-Mäusen wurde die Arteriosklerose durch Celecoxib und Rofecoxib über COX-2-abhängige Mechanismen inhibiert, wobei der Effekt vermutlich durch den stärker ausgeprägten Effekt der Hypercholesterinämie überlagert war. In den Kontroll-Mäusen (mit Normalfutter) dagegen könnte die Arteriogenese unter Celecoxib und Rofecoxib durch COX-unabhängige Mechanismen eingeleitet worden sein. Dabei scheint das Stadium der Arteriosklerose eine wichtige Rolle zu spielen. Zusammenfassend deuten die Ergebnisse daraufhin, dass Coxibe die Initiation der Arteriosklerose eher begünstigen, während bei weiter fortgeschrittenen Plaques tendenziell antiatherogene Effekte zu beobachten waren, die möglicherweise auf die entzündungshemmenden Eigenschaften der Substanzen zurückzuführen sind. Nachdem jedoch diese Effekte bisher nur in Maus-Modellen beobachtet und untersucht wurden, bleibt die Frage, wie NSAIDs thrombotische Ereignisse im Patienten auslösen, weiterhin offen. Erst kürzlich wurde beschrieben, dass unter Rofecoxib schon nach kurzer Behandlungsdauer Herzinfarkte ausgelöst werden können (Levesque et al. 2006). Weitere Daten deuten daraufhin, dass NSAIDs über COX-unabhängige Mechanismen dazu führen, dass sogar nach dem Absetzen des Medikament auf lange Sicht ein erhöhtes Risiko für die Entwicklung kardiovaskuläre Erkrankungen bestehen bleibt (Merck, APPROVe Report 2006; unter www.merck.com). Die genauen Mechanismen dieser Langzeiteffekte von NSAIDs auf das vaskuläre System sind zurzeit nach wie vor unklar. Abschließend kann jedoch aufgrund der aktuellen Datenlage vermutet werden, dass Coxibe eine Schädigung von vaskulären Zellen verursachen können und das Risiko für kardiovaskuläre Effekte eher erhöhen als antiatherogene Effekte zu erzeugen und die Arteriosklerose zu verbessern.