Cardiac fibroblasts are capable of a phenotype shift to myofibroblasts and the latter contribute to wound healing and interstitial fibrosis. TGF-β1 signals through R-Smads and Co-Smad proteins and modulates fibrillar collagen deposition. It also influences myofibroblast cells contractility, which they confer torsional forces on the surrounding matrix. c-Ski plays an inhibitory role in TGF-β1 signaling. C184M is a 27 kDa protein that is a novel cytosolic partner of c-Ski. c-Ski-C184M complexes may negatively regulate TGF-β1 signaling via sequestering R-Smad in the cytosol, however, the role of C184M in cardiac fibrosis is unknown. Herein we characterize the expression of C184M and explore its role in TGF-β1 signaling. We found that C184M is expressed in P0 primary fibroblasts, P1 and P2 cardiac myofibroblasts and as well in NIH 3T3 cells. Western blot analysis revealed that the C184M is not responsive to TGF-β1 treatment (10ng/ml, 12, 24 and 48hr treatment) and that Smad3 overexpression does not influence expression of C184M protein in P1 cardiac myofibroblasts. In the presence of overexpressed C184M, immunofluorescence studies indicated a shift in localization of Smad3 from a diffuse cytosolic pattern to a distinctly punctuate cytosolic pattern. C184M overexpression abrogates the effects of TGF-β1 mediated increased collagen synthesis in NIH 3T3 cells. Further, C184M is involved in reduction of contractility of NIH 3T3 cells.

Cardiac fibroblasts are capable of a phenotype shift to myofibroblasts and the latter contribute to wound healing and interstitial fibrosis. TGF-β1 signals through R-Smads and Co-Smad proteins and modulates fibrillar collagen deposition. It also influences myofibroblast cells contractility, which they confer torsional forces on the surrounding matrix. c-Ski plays an inhibitory role in TGF-β1 signaling. C184M is a 27 kDa protein that is a novel cytosolic partner of c-Ski. c-Ski-C184M complexes may negatively regulate TGF-β1 signaling via sequestering R-Smad in the cytosol, however, the role of C184M in cardiac fibrosis is unknown. Herein we characterize the expression of C184M and explore its role in TGF-β1 signaling. We found that C184M is expressed in P0 primary fibroblasts, P1 and P2 cardiac myofibroblasts and as well in NIH 3T3 cells. Western blot analysis revealed that the C184M is not responsive to TGF-β1 treatment (10ng/ml, 12, 24 and 48hr treatment) and that Smad3 overexpression does not influence expression of C184M protein in P1 cardiac myofibroblasts. In the presence of overexpressed C184M, immunofluorescence studies indicated a shift in localization of Smad3 from a diffuse cytosolic pattern to a distinctly punctuate cytosolic pattern. C184M overexpression abrogates the effects of TGF-β1 mediated increased collagen synthesis in NIH 3T3 cells. Further, C184M is involved in reduction of contractility of NIH 3T3 cells.

Cell-substrate interactions influence various cellular processes such as morphology, motility, proliferation and differentiation. Actin dynamics within cells have been shown to be influenced by substrate stiffness, as NIH 3T3 fibroblasts grown on stiffer substrates tend to exhibit more prominent actin stress fiber formation. Circular dorsal ruffles (CDRs) are transient actin-rich ring-like structures within cells, induced by various growth factors, such as the platelet-derived growth factor (PDGF). CDRs grow and shrink in size after cells are stimulated with PDGF, eventually disappearing ten of minutes after stimulation. As substrate stiffness affect actin structures and cell motility, and CDRs are actin structures which have been previously linked to cell motility and macropinocytosis, the role of substrate stiffness on the properties of CDRs in NIH 3T3 fibroblasts and how they proceed to affect cell behavior is investigated. Cells were seeded on Poly-dimethylsiloxane (PDMS) substrates of various stiffnesses and stimulated with PDGF to induce CDR formation. It was found that an increase in substrate stiffness increases the lifetime of CDRs, but did not affect their size. A mathematical model of the signaling pathways involved in CDR formation is developed to provide insight into this lifetime and size dependence, and is linked to substrate stiffness via Rac-Rho antagonism. CDR formation did not affect the motility of cells seeded on 10 kPa stiff substrates, but is shown to increase localized lamellipodia formation in the cell via the diffusion of actin from the CDRs to the lamellipodia. To further probe the influence of cell-substrate interactions on cell behavior and actin dynamics, a two dimensional system which introduces a dynamically changing, reversible and localized substrate stiffness environment is constructed. Cells are seeded on top of thin PDMS nano-membranes, and are capable of feeling through the thin layer, experiencing the stiffness of the polyacrylamide substrates below the nano-membrane. The membranes are carefully re-transplanted on top of other polyacrylamide substrates with differing stiffnesses. This reversible dynamic stiffness system is a novel approach which would help in the investigation of the influence of reversible dynamic stiffness environments on cell morphology, motility, proliferation and differentiation in various cells types.

No description available.

Wounds in the mouth, occurring after oral surgery, take time to heal. No ointment can be added to help with the healing process because mouth saliva will constantly wash it away. In order to combat this problem, we propose engineering a normal flora microbe to grow at the site of injury and secrete a recombinant growth factor to promote healing of the damaged tissue. Our goal is to have the yeast Pichia pastoris produce human basic fibroblast growth factor (bFGF), which aids in cellular proliferation. P. pastoris is a good choice for this application because not only is it considered generally recognized as safe (GRAS) by the FDA, but it is a eukaryote that is able to perform posttranslational modifications and secrete large amounts of recombinant protein. Previous studies have shown that a strain of P. pastoris can be engineered to express bFGF from a methanol-sensitive promoter. The study also showed that the bFGF, which was purified from the yeast’s extracellular medium, was able to promote the growth of NIH/3T3 cells (mice fibroblasts). Because we needed the P. pastoris to express the bFGF in glucose –based tissue culture medium in the presence of mammalian cells, we expressed the bFGF from the constitutive promoter GAP promoter. Along with optimizing and characterizing expression of bFGF, we also investigated the effect of the recombinant protein on mammalian cell growth using both scratch ad MTS assays. In addition, the effects of the yeast being co-cultured with mammalian cells was studied. Our results provide a basis for how a recombinant protein can be clinically used to improve wound healing in the mouth using a yeast strain to produce and secrete a growth factor at the site of injury.

Dissertation (Ph.D.)--University of South Florida, 2007. / Title from PDF of title page. Document formatted into pages; contains 82 pages. Includes vita. Includes bibliographical references.

No description available.

Die rheumatoide Arthritis ist eine chronisch-entzündliche Bindegewebserkrankung mit symmetrischem Befall der Gelenke. Die genaue Ätiologie ist bisher unbekannt. Aktivierte synoviale Fibroblasten sollen durch gesteigerte Adhäsion und Produktion von proinflammatorischen Zytokinen und Matrix-lysierenden Proteasen maßgeblich an der Gelenkdestruktion beteiligt sein. Ziel dieser Arbeit war es, ein neues in-vivo-Knorpeldestruktions-Modell zu etablieren, in welchem unter immunkompetenten Bedingungen, die Invasion und Destruktion von Gelenkknorpel durch die Fibroblasten-Zelllinie LS48 über einen längeren Zeitraum simuliert werden kann. Die am Institut für klinische Immunologie der Medizinischen Fakultät der Universität Leipzig etablierte Zelllinie LS48 wurde in die ipsilateralen Kniegelenke von BALB/c-Mäusen injiziert. Die dadurch induzierte Gewebsdestruktion wurde über zehn Wochen in zweiwöchigem Abstand histopathologisch beurteilt und klassifiziert. Als vergleichende Fibroblasten-Zelllinie wurden nicht-invasive NIH/3T3-Zellen eingesetzt. An Hand der Score-Parameter Zellinvasion, Pannusformation und Knorpeldestruktion wurde eine mäßige bis schwer-wiegende Gewebsdestruktion durch die LS48-Zellen bereits ab der zweiten Untersuchungswoche lichtmikroskopisch nachgewiesen, ohne dass dabei pathologische Effekte in den kontralateralen Kniegelenken aufgetreten sind. Polarisationsmikroskopisch wurden für den Parameter Knorpeldestruktion vergleichbare Ergebnisse erzielt. Damit wurde gezeigt, dass das Modell BALB/c LS48 ein erfolgversprechendes Instrument darstellt, das zur Testung neuer therapeutischer Strategien gegen die Gelenkdestruktion verwendet werden kann. Inwieweit die Auseinandersetzung der LS48-Zellen mit dem spezifischen Immunsystem der BALB/c-Maus Auswirkungen auf den Verlauf der Gewebsdestruktion hat, sollte in weiterführenden Experimenten untersucht werden.

Die rheumatoide Arthritis ist eine chronisch-entzündliche Bindegewebserkrankung mit symmetrischem Befall der Gelenke. Die genaue Ätiologie ist bisher unbekannt. Aktivierte synoviale Fibroblasten sollen durch gesteigerte Adhäsion und Produktion von proinflammatorischen Zytokinen und Matrix-lysierenden Proteasen maßgeblich an der Gelenkdestruktion beteiligt sein. Ziel dieser Arbeit war es, ein neues in-vivo-Knorpeldestruktions-Modell zu etablieren, in welchem unter immunkompetenten Bedingungen, die Invasion und Destruktion von Gelenkknorpel durch die Fibroblasten-Zelllinie LS48 über einen längeren Zeitraum simuliert werden kann. Die am Institut für klinische Immunologie der Medizinischen Fakultät der Universität Leipzig etablierte Zelllinie LS48 wurde in die ipsilateralen Kniegelenke von BALB/c-Mäusen injiziert. Die dadurch induzierte Gewebsdestruktion wurde über zehn Wochen in zweiwöchigem Abstand histopathologisch beurteilt und klassifiziert. Als vergleichende Fibroblasten-Zelllinie wurden nicht-invasive NIH/3T3-Zellen eingesetzt. An Hand der Score-Parameter Zellinvasion, Pannusformation und Knorpeldestruktion wurde eine mäßige bis schwer-wiegende Gewebsdestruktion durch die LS48-Zellen bereits ab der zweiten Untersuchungswoche lichtmikroskopisch nachgewiesen, ohne dass dabei pathologische Effekte in den kontralateralen Kniegelenken aufgetreten sind. Polarisationsmikroskopisch wurden für den Parameter Knorpeldestruktion vergleichbare Ergebnisse erzielt. Damit wurde gezeigt, dass das Modell BALB/c LS48 ein erfolgversprechendes Instrument darstellt, das zur Testung neuer therapeutischer Strategien gegen die Gelenkdestruktion verwendet werden kann. Inwieweit die Auseinandersetzung der LS48-Zellen mit dem spezifischen Immunsystem der BALB/c-Maus Auswirkungen auf den Verlauf der Gewebsdestruktion hat, sollte in weiterführenden Experimenten untersucht werden.:Bibliographische Zusammenfassung II Inhaltsverzeichnis III Abkürzungsverzeichnis IV 1 Einleitung 1 1.1 Rheumatische Erkrankungen 1 1.2 Die rheumatoide Arthritis 2 1.2.1 Immunologische Grundlagen der rheumatoiden Arthritis 2 1.2.1.1 Hypothese der Fibroblasten-Abhängigkeit 3 1.2.1.2 Hypothese der T-Zell-Abhängigkeit 4 1.3 Allgemeine Anatomie und Histologie des Kniegelenks 6 1.4 Die Histopathologie der rheumatoiden Arthritis 9 1.4.1 Verschiedene Synovialmembrantypen bei rheumatoider Arthritis 10 1.5 Tiermodelle zur Untersuchung der rheumatoiden Arthritis 11 1.5.1 Das Tiermodell der Fibroblasten-induzierten Gelenkdestruktion in der BALB/c-Maus 12 1.6 Histopathologische Score-Systeme der rheumatoiden Arthritis in Tiermodellen 13 1.7 Ziel 13 1.7.1 Fragestellungen 14 2 Material und Methoden 16 2.1 Zelllinien und Versuchstiere 16 2.1.1 Die Fibroblasten-Zelllinie NIH/3T3 16 2.1.2 Die Fibroblasten-Zelllinie LS48 16 2.1.3 Die BALB/c-Maus 17 2.2 Tierversuchsplan 18 2.3 Zellkultur 19 2.3.1 Geräte und Verbrauchsmaterialien 19 2.3.2 Reagenzien 20 2.3.3 Durchführung 21 2.4 Isolation der murinen Kniegelenke 22 2.5 Histologische Aufarbeitung 23 2.5.1 Geräte und Verbrauchsmaterialien 23 2.5.2 Reagenzien 24 2.5.3 Entkalkung, Entwässerung, Einbettung und Schneiden der Präparate 26 2.5.4 Azanfärbung nach Heidenhain (Kernechtrubin-Anillinblau-Orange G-Färbung) 27 2.6 Klassifikation mit dem Durchlichtmikroskop für das Modell der Fibroblasten-induzierten Knorpeldestruktion (Balb/c-LS48) 29 2.7 Klassifikation mit dem Polarisationsmikroskop für das Modell der Fibroblasten-induzierten Knorpeldestruktion (Balb/c-LS48) 29 2.8 Statistik 30 3 Ergebnisse 31 3.1 Score-Erhebung mit dem Lichtmikroskop für das Modell der Fibroblasten-induzierten Knorpeldestruktion (BALB/c-LS48) 31 3.1.1 Bewertungsmodus für den Score-Parameter Zellinvasion 32 3.1.2 Bewertungsmodus für den Score-Parameter Pannusformation 35 3.1.3 Bewertungsmodus für den Score-Parameter Knorpeldestruktion 38 3.2 Datenanalyse der lichtmikroskopisch untersuchten Parameter Zellinvasion, Pannusformation und Knorpeldestruktion für das Modell der Fibroblasten-induzierten Knorpeldestruktion (BALB/c-LS48) 41 3.2.1 Zellinvasion 41 3.2.2 Pannusformation 45 3.2.3 Knorpeldestruktion 48 3.2.4 Gesamtscore 51 3.3 Score-Erhebung mit dem Polarisationsmikroskop für das Modell der Fibroblasten-induzierten Knorpeldestruktion (BALB/c-LS48) 56 3.3.1 Bewertungsmodus für den Score-Parameter Knorpeldestruktion 56 3.4 Datenanalyse des polarisationsmikroskopisch untersuchten Parameters Knorpel-destruktion für das Modell der Fibroblasten-induzierten Knorpeldestruktion (BALB/c-LS48) 59 3.5 Statistischer Vergleich der licht- und polarisationsmikroskopischen Analysemethoden für den Parameter Knorpeldestruktion 62 3.6 Statistischer Vergleich der medialen und lateralen histologischen Sagittalschnitte der Kniegelenke 63 4 Diskussion 64 4.1 Die Bedeutung der histopathologischen Score-Parameter für das Modell der Fibroblasten-induzierten Gelenkdestruktion in der BALB/c-Maus 65 4.1.1 Der Score-Parameter Zellinvasion 65 4.1.1.1 Die pathophysiologische Bedeutung des Score-Parameters Zellinvasion 67 4.1.1.2 Interpretation der lichtmikroskopischen Befunde des Score-Parameters Zellinvasion für die Zelllinie LS48 im ipsilateralen Kniegelenk im Verlauf von zehn Wochen 69 4.1.2 Der Score-Parameter Pannusformation 70 4.1.2.1 Die pathophysiologische Bedeutung des Score-Parameters Pannusformation 71 4.1.2.2 Interpretation der lichtmikroskopischen Befunde des Score-Parameters Pannusformation für die Zelllinie LS48 im ipsilateralen Kniegelenk im Verlauf von zehn Wochen 73 4.1.3 Der Score-Parameter Knorpeldestruktion 74 4.1.3.1 Die pathophysiologische Bedeutung des Score-Parameters Knorpeldestruktion 75 4.1.3.2 Interpretation der lichtmikroskopischen Befunde des Score-Parameters Knorpeldestruktion für die Zelllinie LS48 im ipsilateralen Kniegelenk im Verlauf von zehn Wochen 76 4.1.4 Interpretation des lichtmikroskopisch erhobenen Gesamtscores für das Knorpeldestruktionsmodell (BALB/c-LS48) im ipsilateralen Kniegelenk im Verlauf von zehn Wochen 78 4.1.4.1 Verlaufsvergleich zu anderen Tiermodellen 81 4.2 Die histopathologischen Auswirkungen der Zelllinien LS48 und NIH/3T3 im ipsilateralen Kniegelenk der BALB/c-Maus im Vergleich 83 4.3 Vergleich der medialen und lateralen Sagittalebenen der histologischen Präparate der Kniegelenke 85 4.4 Beurteilung histopathologischer Veränderungen in den kontralateralen Kniegelenken im Verlauf von zehn Wochen 86 4.5 Vergleich der licht- und polarisationsmikroskopischen Untersuchungsergebnisse 87 4.6 Schlussfolgerungen und Ausblick 89 Zusammenfassung 94 Literaturverzeichnis 99 Abbildungs- und Tabellenverzeichnis 116 Eigenständigkeitserklärung VIII Danksagung IX