Tübingen, Univ., Diss., 2005.

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Dissertation (Ph.D.).--University of Texas Graduate School of Biomedical Sciences at San Antonio, 2008. / Vita. Includes bibliographical references.

Thesis (M.Sc.). / Written for the Dept. of Pharmacology and Therapeutics. Title from title page of PDF (viewed 2008/07/30). Includes bibliographical references.

Thesis (Ph.D.)--University of Alabama at Birmingham, 2008. / Title from PDF title page (viewed on July 14, 2010). Includes bibliographical references (p. 122-142).

La détermination du sexe et la différenciation des cellules germinales est un processus très organisé qui commence au stade embryonnaire et se termine à la vie adulte. Dans les gonades embryonnaires l'expression de Sry suivie par l'expression de Sox9 initie le développement testiculaire tandis que, en l'absence de l'expression de Sry, les gènes associés au sexe féminin initient le développement des ovaires. Les cellules germinales qui ont migré vers les gonades nouvellement formées continuent leur prolifération intense jusqu'à ce qu'ils s'engagent dans la voie le mâle ou femelle. La décision de devenir des cellules germinales mâle ou femelle ne dépend pas seulement du chromosome sexuel des cellules germinales, mais aussi du microenvironnement des gonades. Si les cellules germinales entrent dans la gonade femelle, ils doivent arrêter la prolifération, dépasser l'arrêt mitotique et entrer en méiose et alors s'arrêter en prophase I. Alors que si les cellules germinales entrent dans la gonade mâle, ils doivent arrêter la prolifération et entrer en arrêt de la mitose. Ici, nous montrons que, lors de la détermination du sexe embryonnaire, la prostaglandine D2 (PGD2) produite par chacune des deux enzymes: la L-PGDS et H-PGDS dans les cellules somatiques et les cellules germinales du testicule mâle participe au programme de différenciation des cellules germinales. La voie de signalisation PGD2 entraine l'arrêt de la mitose par l'activation de l'expression et de la localisation nucléaire de l'inhibiteur du cycle cellulaire p21Cip1 et en réprimant les marqueurs de pluripotence et aussi Stra8. En outre, PGD2 est responsable de l'activation du gène spécifique au mâle Nanos2. Par conséquent, ces données suggèrent que la signalisation par le récepteur de PGD2 DP2 est requise pour la différenciation correcte de la cellule germinale mâle. / The sex determination and subsequent germ cell differentiation is highly ordered process that starts at embryonic stage and completes at adult life. In the embryonic gonads Sry expression followed by Sox9 expression initiates testis development while in the absence of Sry expression, genes associated to female fate initiate ovary development. The germ cells that migrated towards newly formed gonads continue extensive proliferation until they commit to the male or female pathway. The fate decision of germ cells as male or female does not depend only on germ cell chromosomal sex but also on gonadal micro-environment. If germ cells enter into female gonad, they have to stop proliferation, pass through mitotic arrest and enter into meiosis; then arrest into prophase I. While if germ cells enter into male gonad, they have to stop proliferation and enter into mitotic arrest. Here we show that during embryonic sex determination, Prostaglandin D2 (PGD2) produced by each of the two enzymes: L-Pgds and H-Pgds in somatic cells and germ cells of testis participates in male germ cell differentiation program. PGD2 signalling supports mitotic arrest by activating the expression and nuclear localization of cell cycle inhibitor P21cip1 and by repressing pluripotency markers and PGD2 has negative effects on Stra8 expression. In addition PGD2 supports activation of male specific gene Nanos2. Hence these data suggest that PGD2 signalling through DP2 receptor is required for proper male germ cell differentiation.

O Histoplasma capsulatum é um fungo dimórfico, patogênico e responsável por graves lesões pulmonares. A infecção é adquirida pela inalação de conídios e posterior conversão para leveduras nos alvéolos e bronquíolos, onde são fagocitadas por macrófagos alveolares residentes e leucócitos que migram para o local da infecção. Recentemente, demonstramos que animais infectados com H. capsulatum e tratados com inibidor da síntese de prostaglandinas apresentaram diminuição de carga fúngica nos pulmões e baço, aumento da produção de nitrito e da fagocitose de leveduras por macrófagos alveolares, e maior sobrevivência, quando comparados com os animais somente infectados. Porém, neste estudo não foram determinados quais subtipos de prostaglandinas participam na patogênese da histoplasmose. Vários grupos de pesquisa têm demonstrado que PGD2 e PGE2 podem ter ações biológicas distintas quanto à remoção de microrganismos no hospedeiro. Desta maneira, é fundamental o entendimento do papel da PGD2 e da PGE2 nos mecanismos efetores dos macrófagos na defesa do hospedeiro, especialmente na histoplasmose. Portanto, o objetivo deste estudo foi investigar a participação da PGD2 e PGE2 na infecção experimental por H. capsulatum. Assim, demonstramos que a PGD2 aumentou a fagocitose e mecanismos microbicidas de macrófagos alveolares infectados in vitro com H. capsulatum. Observamos ainda que a 15dPGJ2, metabólito da PGD2, aumentou somente a fagocitose, e PGE2 inibiu os mecanismos efetores do macrófago. Mostramos ainda o aumento de BLT1 em macrófagos alveolares após adição de PGD2, e a possível ligação desta ao BLT1, e de LTB4 em DP2. Além disso, caracterizamos micropartículas de PLGA contendo PGD2 (MS-PGD2), e investigamos seus efeitos. O tamanho, carga elétrica e morfologia das micropartículas foram adequados para um tratamento intranasal e para fagocitose por macrófagos alveolares. As MS-PGD2 foram fagocitadas e capazes de ativar NF-B, e consequentemente, influenciar na produção de nitrito, IL-1, TNF-, IL-6 e TGF-. Com base nestes dados, avaliamos os efeitos do tratamento da MS-PGD2 ou da MS-PGE2 em animais infectados com H. capsulatum. Estas foram administradas via intranasal em animais infectados e tratados ou não com celecoxibe. Verificamos a diminuição da carga fúngica nos pulmões e baço, diminuição do infiltrador celular no espaço broncoalveolar e de citocinas inflamatórias no pulmão após tratamento com MS-PGD2. Contrariamente, após tratamento da MS-PGE2 observamos maior carga fúngica nos pulmões e baço, e aumento da inflamação no tecido e maior produção de IL-10. Além disso, demonstramos que no 21° dia após infecção, referente ao 7° dia após o término do tratamento com MS-PGD2, a carga fúngica manteve-se reduzida nos pulmões, comprovando assim a eficácia deste tratamento. Posteriormente, utilizando inibidores específicos, HQL-79 e CAY10526, mostramos respectivamente o papel protetor da PGD2 e o deletério da PGE2 na histoplasmose. Em conjunto, nossos dados contribuíram para o entendimento das funções antagônicas da PGD2 e PGE2 nesta micose. / Histoplasma capsulatum is a pathogenic dimorphic fungus and responsible for severe pulmonary lesions. Infection is acquired by inhalation of conidia and posterior conversion to yeasts in the alveoli and bronchioles, in which they are phagocyted by resident alveolar macrophages and leukocytes that migrate to the local infection. Recently, we demonstrate that mice infected by H. capsulatum and treated with inhibitor of prostaglandins synthesis presented a decrease in fungal burden in lungs and spleen, increase in nitrite production and uptake of yeasts by alveolar macrophages, and more survival, when compared with animals only infected. However, in this study, it was not determined what subtypes of prostaglandins participate in pathogenesis of histoplasmosis. Many research groups have demonstrated that PGD2 and PGE2 can have different biological effects regarding to microorganisms elimination in the host. Thus, it is primordial the understanding about the role of PGD2 and PGE2 on effector mechanisms of macrophages in host defense, especially in histoplasmosis. Therefore, the aim of this study was to investigate the role of PGD2 and PGE2 on experimental infection by H. capsulatum. So, we verify that PGD2 increased the uptake and microbicidal mechanisms of alveolar macrophages infected in vitro by H. capsulatum. 15dPGJ2, a PGD2 metabolite, increased only the phagocytosis, and PGE2 inhibited the effector mechanisms of macrophages. Among these results, we showed an increase of BLT1 expression on alveolar macrophages after addition of PGD2, and a possible binding of this mediator to BLT1, and of LTB4 to DP2. Later, as tool of therapeutic investigation, we used PGD2 encapsulation in biodegradable polymer, PLGA, in order to preserve its stability. Size, zeta potential and morphology were adequate for a possible intranasal treatment and uptake by alveolar macrophages. MS-PGD2 were phagocyted and able to activate NF-B, and consequently, to modulate nitrite, IL-1, TNF-, IL-6 and TGF- production. In this context, we purpose a treatment of the infection with MS-PGD2, in comparison to treatment with PGE2. MS-PGD2 were administrated via intranasal in infected mice, treated or not with celecoxib. We verify a decrease of fungal burden in lungs and spleen, less cellular infiltrate and decrease of some inflammatory cytokines. In contrast, after treatment of MS-PGE2, we observed greater fungal burden in the lungs and spleen, and an increase of the tissue inflammation and production of IL-10. Furthermore, we show that on day 21 after infection, referring to the 7th day after the treatment with MS-PGD2, fungal burden remained reduced in the lungs, thus proving the effectiveness of the treatment. Subsequently, using specific inhibitors, HQL-79 and CAY10526, respectively show the protective role of PGD2 and in deleterious to PGE2 in histoplasmosis. Together, our data contribute to the understanding of the antagonistic functions of PGD2 and PGE2 in this mycosis.

O Histoplasma capsulatum é um fungo dimórfico, patogênico e responsável por graves lesões pulmonares. A infecção é adquirida pela inalação de conídios e posterior conversão para leveduras nos alvéolos e bronquíolos, onde são fagocitadas por macrófagos alveolares residentes e leucócitos que migram para o local da infecção. Recentemente, demonstramos que animais infectados com H. capsulatum e tratados com inibidor da síntese de prostaglandinas apresentaram diminuição de carga fúngica nos pulmões e baço, aumento da produção de nitrito e da fagocitose de leveduras por macrófagos alveolares, e maior sobrevivência, quando comparados com os animais somente infectados. Porém, neste estudo não foram determinados quais subtipos de prostaglandinas participam na patogênese da histoplasmose. Vários grupos de pesquisa têm demonstrado que PGD2 e PGE2 podem ter ações biológicas distintas quanto à remoção de microrganismos no hospedeiro. Desta maneira, é fundamental o entendimento do papel da PGD2 e da PGE2 nos mecanismos efetores dos macrófagos na defesa do hospedeiro, especialmente na histoplasmose. Portanto, o objetivo deste estudo foi investigar a participação da PGD2 e PGE2 na infecção experimental por H. capsulatum. Assim, demonstramos que a PGD2 aumentou a fagocitose e mecanismos microbicidas de macrófagos alveolares infectados in vitro com H. capsulatum. Observamos ainda que a 15dPGJ2, metabólito da PGD2, aumentou somente a fagocitose, e PGE2 inibiu os mecanismos efetores do macrófago. Mostramos ainda o aumento de BLT1 em macrófagos alveolares após adição de PGD2, e a possível ligação desta ao BLT1, e de LTB4 em DP2. Além disso, caracterizamos micropartículas de PLGA contendo PGD2 (MS-PGD2), e investigamos seus efeitos. O tamanho, carga elétrica e morfologia das micropartículas foram adequados para um tratamento intranasal e para fagocitose por macrófagos alveolares. As MS-PGD2 foram fagocitadas e capazes de ativar NF-B, e consequentemente, influenciar na produção de nitrito, IL-1, TNF-, IL-6 e TGF-. Com base nestes dados, avaliamos os efeitos do tratamento da MS-PGD2 ou da MS-PGE2 em animais infectados com H. capsulatum. Estas foram administradas via intranasal em animais infectados e tratados ou não com celecoxibe. Verificamos a diminuição da carga fúngica nos pulmões e baço, diminuição do infiltrador celular no espaço broncoalveolar e de citocinas inflamatórias no pulmão após tratamento com MS-PGD2. Contrariamente, após tratamento da MS-PGE2 observamos maior carga fúngica nos pulmões e baço, e aumento da inflamação no tecido e maior produção de IL-10. Além disso, demonstramos que no 21° dia após infecção, referente ao 7° dia após o término do tratamento com MS-PGD2, a carga fúngica manteve-se reduzida nos pulmões, comprovando assim a eficácia deste tratamento. Posteriormente, utilizando inibidores específicos, HQL-79 e CAY10526, mostramos respectivamente o papel protetor da PGD2 e o deletério da PGE2 na histoplasmose. Em conjunto, nossos dados contribuíram para o entendimento das funções antagônicas da PGD2 e PGE2 nesta micose. / Histoplasma capsulatum is a pathogenic dimorphic fungus and responsible for severe pulmonary lesions. Infection is acquired by inhalation of conidia and posterior conversion to yeasts in the alveoli and bronchioles, in which they are phagocyted by resident alveolar macrophages and leukocytes that migrate to the local infection. Recently, we demonstrate that mice infected by H. capsulatum and treated with inhibitor of prostaglandins synthesis presented a decrease in fungal burden in lungs and spleen, increase in nitrite production and uptake of yeasts by alveolar macrophages, and more survival, when compared with animals only infected. However, in this study, it was not determined what subtypes of prostaglandins participate in pathogenesis of histoplasmosis. Many research groups have demonstrated that PGD2 and PGE2 can have different biological effects regarding to microorganisms elimination in the host. Thus, it is primordial the understanding about the role of PGD2 and PGE2 on effector mechanisms of macrophages in host defense, especially in histoplasmosis. Therefore, the aim of this study was to investigate the role of PGD2 and PGE2 on experimental infection by H. capsulatum. So, we verify that PGD2 increased the uptake and microbicidal mechanisms of alveolar macrophages infected in vitro by H. capsulatum. 15dPGJ2, a PGD2 metabolite, increased only the phagocytosis, and PGE2 inhibited the effector mechanisms of macrophages. Among these results, we showed an increase of BLT1 expression on alveolar macrophages after addition of PGD2, and a possible binding of this mediator to BLT1, and of LTB4 to DP2. Later, as tool of therapeutic investigation, we used PGD2 encapsulation in biodegradable polymer, PLGA, in order to preserve its stability. Size, zeta potential and morphology were adequate for a possible intranasal treatment and uptake by alveolar macrophages. MS-PGD2 were phagocyted and able to activate NF-B, and consequently, to modulate nitrite, IL-1, TNF-, IL-6 and TGF- production. In this context, we purpose a treatment of the infection with MS-PGD2, in comparison to treatment with PGE2. MS-PGD2 were administrated via intranasal in infected mice, treated or not with celecoxib. We verify a decrease of fungal burden in lungs and spleen, less cellular infiltrate and decrease of some inflammatory cytokines. In contrast, after treatment of MS-PGE2, we observed greater fungal burden in the lungs and spleen, and an increase of the tissue inflammation and production of IL-10. Furthermore, we show that on day 21 after infection, referring to the 7th day after the treatment with MS-PGD2, fungal burden remained reduced in the lungs, thus proving the effectiveness of the treatment. Subsequently, using specific inhibitors, HQL-79 and CAY10526, respectively show the protective role of PGD2 and in deleterious to PGE2 in histoplasmosis. Together, our data contribute to the understanding of the antagonistic functions of PGD2 and PGE2 in this mycosis.

No / This study shows that prostaglandins in human FM55 melanoma cells and epidermal melanocytes are produced by COX-1. Prostaglandin production in FM55 melanoma cells was unrelated to that of melanin suggesting that the two processes can occur independently. ¿-Melanocyte stimulating hormone (¿-MSH), which had no effect on melanin production in FM55 cells, stimulated PGD2 production in these cells without affecting PGE2. While cAMP pathways may be involved in regulating PGD2 production, our results suggest that ¿-MSH acts independently of cAMP, possibly by regulating the activity of lipocalin-type PGD synthase. This ¿-MSH-mediated effect may be associated with its role as an immune modulator. / The Wellcome Trust

As respostas termorregulatórias ao lipopolissacarídeo (LPS) são influenciadas por moduladores que aumentam (febrigênicos) ou diminuem (criogênicos) a temperatura corporal (Tb). Entre eles, o neurotransmissor gasoso sulfeto de hidrogênio (H2S) modula a inflamação sistêmica induzida por endotoxina em ratos, agindo como uma molécula anti-inflamatória e criogênica, embora os mecanismos subjacentes ainda sejam pouco compreendidos. Considerando que a endotoxina é um ligando para o Toll-like receptor 4 (TLR4) e que evidências recentes revelam um cross-talk entre a via de sinalização TLR e fosfo-Akt (p-Akt), o objetivo do presente estudo foi investigar se o H2S atua como um mediador antiinflamatório e antipirético durante as fases termorregulatórias que ocorrem no choque endotoxêmico (hipotermia e febre) induzido por lipopolissacarídeo bacteriano (LPS, 2,5 mg / kg intraperitoneal (ip)) através da modulação sobre a produção de prostaglandina D2 (PGD2) e a ativação de Akt na área pré-óptica ântero-ventral do hipotálamo (AVPO). A Tb profunda de ratos mantidos a uma temperatura ambiente de 25 °C foi registrada antes e depois da inibição farmacológica da enzima cistationina ?-sintase (CBS - responsável pela produção endógena de H2S no cérebro) usando aminooxiacetato (AOA, 100 pmol, intracerebroventricular (icv)), combinado ou não com administração de LPS. Para esclarecer os mecanismos responsáveis por esses ajustes da resposta imune, foram determinados na AVPO os níveis de H2S, a produção de PGD2 e o perfil de expressão das proteínas CBS, p-Akt e p-CREB. Além disso, foi analisada a concentração de citocinas plasmáticas (IL-1?, IL-6, IL-10, TNF?, IFN-? , E IL-4). A injeção ip de LPS causou hipotermia típica seguida de febre. Os níveis de AVPO H2S aumentaram significativamente durante a hipotermia quando comparado com ratos eutérmicos e febris. A microinjeção icv de AOA não causou nenhuma alteração na Tb nem na produção basal de PGD2 durante a eutermia. Em ratos tratados com LPS, o AOA causou uma atenuação na queda da Tb durante a fase de hipotermia e uma febre exacerbada, simultaneamente com o aumento na produção de PGD2 e abolição do aumento induzido pela endotoxina na atividade de Akt. Durante a fase de febre, a expressão relativa de CBS esteve significativamente diminuída enquanto a expressão relativa de p-Akt esteve aumentada, quando comparado com ratos eutérmicos e hipotérmicos. As citocinas plasmáticas aumentaram durante a inflamação sistêmica, mas apenas a IL-4 mostrou um padrão semelhante em relação à Akt. Estes dados são consistentes com a noção de que o neurotransmissor gasoso H2S modula as fases de hipotermia e febre durante o choque endotoxêmico, atuando como uma molécula criogênica. Este papel anti-inflamatório durante a inflamação sistémica envolve uma regulação positiva da PGD2, de Akt e da IL-4 plasmática. / Thermoregulatory responses to lipopolysaccharide (LPS) are affected by modulators that increase (pro-pyretic) or decrease (cryogenic) body temperature (Tb). Among them, the gaseous messenger hydrogen sulfide (H2S) modulates endotoxin-induced systemic inflammation being an anti-inflammatory and cryogenic molecule, although the underlying mechanisms are still poorly understood. Since endotoxin is a Toll-like receptor 4 (TLR4) ligand and recent evidence indicates that there is a possible a cross-talk between the TLR and phospho-Akt (p-Akt) signaling pathway, the current study aimed to investigate whether H2S acts as an anti-inflammatory and anti-pyretic mediator during thermoregulatory phases of endotoxic shock (hypothermia and fever) induced by bacterial lipopolysaccharide (LPS, 2.5 mg/kg intraperitoneal (ip)) through the modulation of prostaglandin D2 (PGD2) production and activation of Akt in the anteroventral preoptic region of the hypothalamus (AVPO). Deep Tb in rats kept at an ambient temperature of 25 °C, was recorded before and after pharmacological inhibition of the enzyme cystathionine ?-synthase (CBS - responsible for H 2S endogenous production in the brain) using aminooxyacetate (AOA; 100 pmol/1 ?l intracerebroventricular (icv)) combined or not with endotoxin administration. To clarify the mechanisms responsible for these adjustments on immune response were verified in the AVPO H 2S levels, PGD2 production and expression profiles of CBS, p-Akt and p-CREB. In addition, plasma cytokines concentration (IL-1?, IL-6, IL-10, TNF?, IFN-?, and IL-4) was analyzed. Intraperitoneal injection of LPS caused typical hypothermia followed by fever. Intracerebroventricular microinjection of AOA neither affected Tb nor basal PGD2 production during euthermia. Levels of AVPO H2S were significantly increased during hypothermia when compared to both euthermic and febrile rats. In LPS-treated rats, AOA increased Tb values during hypothermia and fever, along with enhanced PGD2 production and abolition of endotoxin-induced increase in Akt activity. During fever, CBS relative expression was significantly decreased whereas p-Akt was significantly increased when compared to both euthermic and hypothermic rats. Plasma cytokines were increased during systemic inflammation, but only IL-4 showed a similar pattern in relation to Akt. These data are consistent with the notion that the gaseous messenger H2S modulates hypothermia and fever during endotoxic shock, acting as a cryogenic molecule. This anti-inflammatory role during systemic inflammation involves a H2S-induced up-modulation of PGD2, Akt and plasma IL-4.