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Mechanical stress is known to modulate fundamental events such as cell life and death. Mechanical stretch in particular has been identified as a positive regulator of proliferation in skin keratinocytes and other cell systems. In the present study it was investigated whether antiapoptotic signaling is also stimulated by mechanical stretch. It was demonstrated that mechanical stretch rapidly induced the phosphorylation of the proto-oncogene protein kinase B (PKB)/Akt at both phosphorylation sites (serine 473/threonine 308) in different epithelial cells (HaCaT, A-431, and human embryonic kidney-293). Blocking of phosphoinositide 3-OH kinase by selective inhibitors (LY-294002 and wortmannin) abrogated the stretch-induced PKB/Akt phosphorylation. Furthermore mechanical stretch stimulated phosphorylation of epidermal growth factor receptor (EGFR) and the formation of EGFR membrane clusters. Functional blocking of EGFR phosphorylation by either selective inhibitors (AG1478 and PD168393) or dominant-negative expression suppressed stretch-induced PKB/Akt phosphorylation. Finally, the angiotensin II type 1 receptor (AT1-R) was shown to induce positive transactivation of EGFR in response to cell stretch. These findings define a novel signaling pathway of mechanical stretch, namely the activation of PKB/Akt by transactivation of EGFR via angiotensin II type 1 receptor. Evidence is provided that stretch-induced activation of PKB/Akt protects cells against induced apoptosis.
Cholecystokinin (CCK) and related peptides are potent growth factors in the gastrointestinal tract and may be important for human cancer. CCK exerts its growth modulatory effects through G(q)-coupled receptors (CCK(A) and CCK(B)) and activation of extracellular signal-regulated protein kinase 1/2 (ERK1/2). In the present study, we investigated the different mechanisms participating in CCK-induced activation of ERK1/2 in pancreatic AR42J cells expressing both CCK(A) and CCK(B). CCK activated ERK1/2 and Raf-1 to a similar extent as epidermal growth factor (EGF). Inhibition of EGF receptor (EGFR) tyrosine kinase or expression of dominant-negative Ras reduced CCK-induced ERK1/2 activation, indicating participation of the EGFR and Ras in CCK-induced ERK1/2 activation. However, compared with EGF, CCK caused only small increases in tyrosine phosphorylation of the EGFR and Shc, Shc-Grb2 complex formation, and Ras activation. Signal amplification between Ras and Raf in a CCK-induced ERK cascade appears to be mediated by activation of protein kinase Cepsilon (PKCepsilon), because 1) down-modulation of phorbol ester-sensitive PKCs inhibited CCK-induced activation of Ras, Raf, and ERK1/2 without influencing Shc-Grb2 complex formation; 2) PKCepsilon, but not PKCalpha or PKCdelta, was detectable in Raf-1 immunoprecipitates, although CCK activated all three PKC isoenzymes. In addition, the present study provides evidence that the Src family tyrosine kinase Yes is activated by CCK and mediates CCK-induced tyrosine phosphorylation of Shc. Furthermore, we show that CCK-induced activation of the EGFR and Yes is achieved through the CCK(B) receptor. Together, our data show that different signals emanating from the CCK receptors mediate ERK1/2 activation; activation of Yes and the EGFR mediate Shc-Grb2 recruitment, and activation of PKC, most likely PKCepsilon, augments CCK-stimulated ERK1/2 activation at the Ras/Raf level.
Introduction: Despite the excellent anti-inflammatory and immunosuppressive action of glucocorticoids (GCs), their use for the treatment of inflammatory bowel disease (IBD) still carries significant risks in terms of frequently occurring severe side effects, such as the impairment of intestinal tissue repair. The recently-introduced selective glucocorticoid receptor (GR) agonists (SEGRAs) offer anti-inflammatory action comparable to that of common GCs, but with a reduced side effect profile.
Methods: The in vitro effects of the non-steroidal SEGRAs Compound A (CpdA) and ZK216348, were investigated in intestinal epithelial cells and compared to those of Dexamethasone (Dex). GR translocation was shown by immunfluorescence and Western blot analysis. Trans-repressive effects were studied by means of NF-κB/p65 activity and IL-8 levels, trans-activation potency by reporter gene assay. Flow cytometry was used to assess apoptosis of cells exposed to SEGRAs. The effects on IEC-6 and HaCaT cell restitution were determined using an in vitro wound healing model, cell proliferation by BrdU assay. In addition, influences on the TGF-β- or EGF/ERK1/2/MAPK-pathway were evaluated by reporter gene assay, Western blot and qPCR analysis.
Results: Dex, CpdA and ZK216348 were found to be functional GR agonists. In terms of trans-repression, CpdA and ZK216348 effectively inhibited NF-κB activity and IL-8 secretion, but showed less trans-activation potency. Furthermore, unlike SEGRAs, Dex caused a dose-dependent inhibition of cell restitution with no effect on cell proliferation. These differences in epithelial restitution were TGF-β-independent but Dex inhibited the EGF/ERK1/2/MAPK-pathway important for intestinal epithelial wound healing by induction of MKP-1 and Annexin-1 which was not affected by CpdA or ZK216348.
Conclusion: Collectively, our results indicate that, while their anti-inflammatory activity is comparable to Dex, SEGRAs show fewer side effects with respect to wound healing. The fact that SEGRAs did not have a similar effect on cell restitution might be due to a different modulation of EGF/ERK1/2 MAPK signalling.
Für die geplanten Untersuchungen wurde eine eigene Methode für die Kultur primärer humaner Bronchialepithelzellen etabliert. Die Bronchialepithelzellen wurden aus Lungenteilresektaten durch eine cytologische Bürstung gewonnen. Die verwendeten Kulturschalen wurden mit Kollagen beschichtet. Als serumfreie Kulturmedien wurden ein Expansionsmedium und ein Differenzierungsmedium verwendet. Dabei enthielt das Expansionsmedium proliferationsfördernde Supplemente, was zu einer deutlich gesteigerten Zellausbeute gegenüber der Verwendung handelsüblicher Medien führte. Im Differenzierungsmedium wurden Supplemente verwendet, die für die Differenzierung und Ziliogenese bronchialer Epithelzellen erforderlich sind. Die Kultur erfolgte an einer Luft-Medium-Grenzfläche, die für Bronchialepithelzellen eine physiologische Umgebung darstellt. Die Charakterisierung der Kulturen zeigte keine Verunreinigungen mit Fibroblasten, Muskelzellen oder Zellen mesenchymalen Ursprungs. Das charakteristische kopfsteinplasterartige Erscheinungsbild, sowie der immunhistochemische Nachweis von Cytokeratin 18 belegten den bronchoepithelialen Charakter der Kulturen. In der vorliegenden Arbeit wurde mit der RT-kompetitive Multiplex-PCR (RCMP) eine Technik entwickelt, mit deren Hilfe die Expression von Genen in niedriger Kopienzahl oder aber in Proben mit geringer RNA-Menge nachgewiesen werden kann. Geringe Ausgangsmengen an RNA wiesen vor allem die Primärkulturen von humanem Bronchialepithel, als auch frische Gewebebürstungen des Bronchial- und Nasenepithels auf. Die RCMP basiert auf einer kompetitiven PCR und kombiniert eine exogen interne und endogen interne Standardisierung. Damit wurde die mRNA-Expression von bis zu vier Genen in einem Ansatz analysiert. Die RCMP löst dabei mehrere Probleme herkömmlicher PCR-Verfahren: 1. mRNAs mit hoher oder niedriger Kopienzahl können in einem Ansatz koamplifiziert werden. 2. Die semiquantitative Quantifizierung ist unabhängig von den Syntheseeffizienzen von Target und Referenzgenen. 3. Die RCMP kontrolliert Schwankungen der initialen RNA-Menge. 4. Die Unabhängigkeit der RCMP von der Kenntnis der initialen RNA Menge erlaubt auch die Bestimmung von Probenmaterial in dem nur geringe mRNA-Mengen vorhanden sind. Damit eignet sich die RCMP besonders für Expressionsstudien Materialien wie Bioptaten, Nasal- oder Bronchialbürstungen, sowie den Kulturen primärer Bronchialepithelzellen. Mit Hilfe der RCMP wurden erstmals die mRNA der Osmolyttransporter BGT-1, SMIT und TAUT in Bronchialepithelzellen nachgewiesen. Nach Behandlung mit hyperosmotischen Medien wurde die mRNA-Expression dieser Transporter stark induziert. Bronchialepithelzellen perzeptieren osmotische Belastungen und versuchen, ihnen entgegenzuwirken. Hyperosmotische Belastungen können in Bronchialepithelien zu einer Inflammation ohne zugrunde liegende Infektion führen. Dabei wird zeit- und dosisabhängig sowohl die Sekretion als auch die Expression von IL-8 induziert. An dieser Induktion ist die p38 MAP-Kinase beteiligt. Reaktive Sauerstoffspezies (ROS) sind sowohl an der Induktion der IL-8 Sekretion und Expression beteiligt, als auch an der Aktivierung der p38 MAPKinase. Weiterhin zeigte sich, dass die Induktion der Sekretion von IL-6 und IL-8 abhängig von osmotisch bedingten Änderungen des Zellvolumens ist. Auch hier wird bereits die p38 MAP-Kinase durch das Zellvolumen reguliert. Die Ergebnisse legen ein mögliches Modell für die initialen Vorgänge in der CF-Lunge nahe. Die Veränderungen des Ionenhaushalts bei der cystischen Fibrose, sowie die eingeschränkte Zellvolumenkontrolle bei CF-Zelllinien, weisen darauf hin, dass ein defektes CFTR-Protein zu einer von neutrophilen Granulozyten dominierten Inflammation führen kann, ohne das die Lunge bereits mit Erregern besiedelt wurde.
Background: PPARs exhibit anti-inflammatory capacities and are potential modulators of the inflammatory response. We hypothesized that their expression and/or function may be altered in cystic fibrosis (CF), a disorder characterized by an excessive host inflammatory response.
Methods: PPARα, β and γ mRNA levels were measured in peripheral blood cells of CF patients and healthy subjects via RT-PCR. PPARα protein expression and subcellular localization was determined via western blot and immunofluorescence, respectively. The activity of PPARα was analyzed by gel shift assay.
Results: In lymphocytes, the expression of PPARα mRNA, but not of PPARβ, was reduced (-37%; p < 0.002) in CF patients compared with healthy persons and was therefore further analyzed. A similar reduction of PPARα was observed at protein level (-26%; p < 0.05). The transcription factor was mainly expressed in the cytosol of lymphocytes, with low expression in the nucleus. Moreover, DNA binding activity of the transcription factor was 36% less in lymphocytes of patients (p < 0.01). For PPARα and PPARβ mRNA expression in monocytes and neutrophils, no significant differences were observed between CF patients and healthy persons. In all cells, PPARγ mRNA levels were below the detection limit.
Conclusion: Lymphocytes are important regulators of the inflammatory response by releasing cytokines and antibodies. The diminished lymphocytic expression and activity of PPARα may therefore contribute to the inflammatory processes that are observed in CF.
Aufgrund der leichten Handhabung und des Nachweises einer Mortalitätssenkung gilt der Nachweis von okkultem Blut (FOBT) im Stuhl derzeit als das am weitesten verbreitete Screeningverfahren für das kolorektale Karzinom. Als nachteilig erweisen sich allerdings eine unzureichende Sensitivität, insbesondere beim Nachweis früher Stadien und eine nach wie vor geringe Akzeptanz in der Bevölkerung. Vorläufige Daten zum Nachweis von Calprotectin oder der Tumor-M2-PK im Stuhl ließen bessere Screeningeigenschaften erwarten. Aber auch hierschränkt die geringe Sensitivität für frühe Vorstufen und unzureichende Spezifität mit zu erwartenden hohen Folgekosten die Tauglichkeit der Tests deutlich ein. Die kürzlich entwickelten immunologischen FOBTs (I-FOBT)erweisen sich als spezifischer und sensitiver. Sie beruhen auf dem Nachweis von humanem Hämoglobin mittels spezifischer Antikörper und sind somit unabhängig von diätetischen oder medikamentösen Faktoren, was zu einer deutlich besseren Akzeptanz führt. Sie gelten derzeit als kosteneffektivste Verfahren unter den nichtinvasiven Screeningmaßnahmen. Der Nachweis von Tumor-DNA im Stuhl eröffnet eine neue Ära zum frühzeitigen Nachweis kolorektaler Karzinome. Erste kleinere Studien weisen auf eine sehr gute Sensitivität dieser Verfahren hin. Sie lagen für kolorektale Karzinome zwischen 62–91% und für Adenome zwischen 26–73% bei mit 93–100% sehr guter Spezifität. Als nachteilig im Ver-gleich zu den derzeit verfügbaren Screeningtests erweisen sich allerdings die vergleichsweise hohen Kosten.
Given the simplicity of the method and how it can be applied, as well as proof that it lowers the mortality rate, fecal occult blood testing (FOBT) is currently the most commonly used screening method for colorectal cancer (CRC). However, the test suffers from poor sensitivity, particularly with respect to detecting early stages, as well as low acceptance among the population. Preliminary data on detecting calprotectin and tumour-M2-PK in the stool indicated that a better screening performance could be expected. But these tests also suffer from low sensitivity in detecting early stages and from poor specificity, thus limiting the usefulness of the tests as a result of high follow-up costs. Recently developed immunological tests (I-FOBT) demonstrate significantly increased sensitivity and specificity. I-FOBTs use antibodies specific to human hemoglobin and are therefore not affected by diet and drugs, leading to improved patient partipication. At present, I-FOBTs seem to be the most cost-effective approach for non-invasive screening. The detection of tumour-DNA in the stool opens up a new era in early diagnosis of colorectal cancer. Small trials have pointed to a very high sensitivity of these methods: 62–91% for colorectal cancer and between 26% and 73% for adenomas, with a very high level of specificity (93–100%). The major drawback of this type of testing, compared with other screening tests available today, is its high cost.