In this study, we aimed to determine the levels of cytokines IL-1β, IL-4, IL-10, IFN-γ, MIF and VEGF in tears derived from healthy subjects. We tested cytokines as potential markers of inflammation for their potential use in clinical practice. Having reliable method for measuring cytokine levels in tears would enable an early diagnosis of eye diseases. In two phases, cytokines in tears of healthy individuals were analyzed using Bio-Plex Cytokine Assay (Bio-Rad). We assessed the suitability of methods for diagnostic purposes as well as the suitability of our selected cytokines. Statistically significant positive correlations of cytokines were confirmed: IL-10 with IFN-γ (r = 0,81), MIF with VEGF (r = 0,42 / r = 0,49), IL-1β with IL-10 (r = 0,52), IL-1β with IFN-γ (r = 0,55), IL-1β with VEGF (r = 0,38), IFN-γ with VEGF (r = 0,45) and IL-4 with VEGF (r = 0,48) in healthy subjects in tears. IL-4 (r = -0,37) and IFN-γ (r = -0,42) correlate negatively with age. In healthy individuals, there seem to be no differences with regard to gender, BMI, body fat, time of meal consumption prior to tear collection, eye strain when using a computer, dry eyes. Thus, studied cytokines are suitable for diagnostic purposes. Significant differences in concentrations of four (IL-1β, IL-10, IFN-γ a VEGF) of the five...

CIS/SOCS (cytokine-inducible SH2 protein/suppressor of cytokine signaling) are a family of proteins that are thought to act as negative regulators of signaling by erythropoetin, interleukin-6 and other cytokines whose receptors are related to the growth hormone receptor (GHR), and like growth hormone (GH), signal through the JAK/STAT pathway. We examined the possibility that CIS/SOCS proteins may also be involved in GH signaling, in particular, in termination of the transient insulin-like effects of GH. mRNAs for CIS, SOCS3, and to a lesser extent SOCS1 were detectable by Northern blot analysis of rat adipocyte total RNA, and the expression of CIS and SOCS3 was markedly increased 30 min after incubation with 500 ng/ml hGH. Both CIS and SOCS3 were detected in adipocyte extracts by immunoprecipitation and immunoblotting with their corresponding antisera. GH stimulated the tyrosine phosphorylation of a 120 kDa protein (p120) that was co-precipitated from adipocyte extracts along with αCIS and detected in Western blots with phospho-tyrosine antibodies. However, no tyrosine phosphorylated proteins in these cell extracts were immunoprecipitated with antibodies to CIS3/SOCS3. p120 was later identified as the GHR based on the observations that two GHR antibodies recognized p120 in scale-up experiments and that p120 and the GHR share several characteristics, including their molecular weights, tyrosine phosphorylation upon GH stimulation, interaction with CIS, similar extent of glycosylation as judged by electrophoretic mobility shift after Endo F digestion, comparable mobility shifts upon thrombin digestion, and N-terminal histidine-tagging. The findings, however, do not rule out the possibility that there might be other tyrosine phosphorylated 120 kDa protein(s) that interact with CIS and contribute to the p120 signal, as well as the GHR. Further studies of the association of CIS with the GHR revealed that CIS might selectively interact with multiply tyrosine phosphorylated forms of the GHR, and these tyrosines are likely located near the carboxyl end of the GHR. Overexpression of CIS partially inhibited GH-induced STAT5 phosphorylation in CHO cells. Studies in freshly isolated and GH-deprived (sensitive) adipocytes revealed that the abundance of CIS does not correlate with the termination of the insulin-like effects of GH or the emergence of refractoriness. Neither the association of CIS with the GHR nor the tyrosine phosphorylation status of the GHR, JAK2 and STAT5 appear responsible for refractoriness in adipocytes. These data imply that some negative regulators other than CIS might contribute to the termination of GH-induced insulin-like effects in adipocytes.

Sepse é a resposta inflamatória sistêmica decorrente de infecção grave, com alto índice de mortalidade, tornando-se um grave problema de saúde pública. Apesar dos inúmeros estudos realizados em busca de alternativas terapêuticas, o entendimento acerca dos mecanismos envolvidos na doença permanece restrito. A interação entre o metabolismo lipídico e a resposta inflamatória tem sido intensamente investigada. Neste estudo, avaliou-se a influência da proteína de transferência de colesterol esterificado (CETP) - glicoproteína plasmática que promove a transferência de lípides entre lipoproteínas - na resposta inflamatória. Inicialmente, foram comparados camundongos transgênicos para CETP humana (CETP) e controles irmãos não transgênicos (WT) submetidos ao modelo de sepse polimicrobiana de ligadura e perfuração do ceco (CLP), avaliando a taxa de sobrevida e o perfil inflamatório entre os grupos. Em seguida, a resposta inflamatória em macrófagos de peritônio de camundongos estimulados com LPS na ausência ou presença da CETP exógena (CETP humana recombinante) e endógena (macrófagos de animais CETP) foi analisada. Verificou-se que camundongos CETP apresentaram maior taxa de sobrevida, maior migração de linfócitos para o foco infeccioso, menores concentrações plasmáticas de IL-6 e menor expressão proteica do receptor Toll-like 4 (TLR4) e da enzima aciloxiacilo hidrolase (AOAH) no fígado, comparados aos WT. Nos macrófagos, observou-se que a presença da CETP recombinante foi capaz de se ligar ao LPS, pela análise da microscopia confocal, e, em cultura, reduziu de forma dose dependente a captação de LPS, a expressão de TLR4, a ativação do NF-kB (p65) e a secreção de IL-6 para o sobrenadante do cultivo celular. Os dados obtidos com os macrófagos de animais CETP corroboraram, em parte, os encontrados com a utilização da CETP exógena. Houve redução da captação de LPS e da ativação do NF-kB (p65), sem alteração na expressão de TLR4 e secreção de IL-6. Entretanto, apresentaram redução das concentrações de TNF-alfa celular e no sobrenadante de cultura. Dessa maneira, foi possível concluir que a CETP atua como agente modulador da resposta inflamatória induzida pela CLP e em macrófagos estimulados pelo LPS. Esses achados devem ser considerados nas doenças inflamatórias e nos futuros estudos relacionados à inibição da CETP, além de estabelecer novas perspectivas de tratamento da sepse / Sepsis is a systemic inflammatory response due to serious infection with high mortality rate, which has become a serious problem for public health. Despite numerous studies seeking for therapeutic alternatives, the understanding of the mechanisms involved in this disease remains limited. The interaction between lipid metabolism and inflammatory response has been intensively investigated. In the present study it was evaluated the influence of CETP (cholesteryl ester transfer protein) - plasma glycoprotein that promotes the transfer of lipids between lipoprotein - in the inflammatory response. Initially transgenic mice for human CETP (CETP) were compared to non transgenic control mice (WT) after polymicrobial sepsis induced by cecal ligation and puncture (CLP), to determine survival rate and the inflammatory profile between groups. Then, macrophages isolated from peritoneal cavity stimulated with LPS in the presence or absence of exogenous CETP (recombinant human CETP) and endogenous CETP (macrophages from CETP mice) were analyzed. It was found that CETP mice showed a higher survival rate, a greater lymphocyte migration to infectious focus, a lower IL-6 plasma concentration and a decrease in Toll-like receptor 4 (TLR4) and acyloxyacyl hydrolase enzyme (AOAH) protein expression in the liver in comparison to WT mice. In macrophages, recombinant CETP was able to bind to LPS, by confocal microscopy analysis and in cell culture, it was observed that in the presence of the recombinant CETP macrophages presented decreased in LPS uptake, TLR4 expression, NF-kB activation (p65) and IL-6 secretion into the cell culture medium. Furthermore, the results with macrophages from animals CETP corroborate partly with what was found in the exogenous experiments. LPS uptake and NF-kB activation (p65) were reduced, but no difference regarding the expression of TLR4, nor the IL-6 secretion to the cell culture medium. However, the CETP group also showed reduced levels of TNF-alfa both in macrophages and in the culture supernatant. Thus, we conclude that CETP acts as modulator of the inflammatory response induced by CLP and in the macrophages stimulated by LPS. In addition, new therapeutic perspectives could be established

Objetivos: avaliar a associação entre dor oncológica crônica e as citocinas pró-inflamatórias interleucina-6 (IL-6), IL-8, IL-1&#946; e TNF-&#945;, e a interferência destas citocinas na relação entre dor, qualidade de vida relacionada à saúde (QVRS) e desempenho funcional (DF). Método: 220 pacientes ambulatoriais com câncer, que não haviam recebido nenhum tratamento antineoplásico nos últimos 30 dias, foram avaliados pelo Inventário Breve de Dor, Questionário de Dor McGill (MPQ), Inventário de Depressão de Beck, Escala de Desempenho Funcional de Karnofsky e a escala de QVRS, EORTC-QLQ-c30. Os níveis plasmáticos das citocinas foram dosados através do teste imunoenzimático ELISA e comparados entre pacientes com dor leve (G1), moderada a intensa (G2) e sem dor (G3) usando a ANOVA ou o teste de Kruskal-Wallis seguido por análise de múltiplas comparações. Os pacientes do G1 e G2 apresentavam apenas dor oncólogica e estavam em uso de analgésicos. Os do G3 tinham câncer, mas não apresentaram dor ou fizeram uso de analgésicos nos últimos 14 dias. 23 voluntários saudáveis (G4) foram incluídos como controle. A ANCOVA foi utilizada para avaliar o efeito das citocinas na relação dor, QVRS e DF. A análise de Árvore de Classificação e Regressão (CART) avaliou a relação entre citocinas e níveis de dor, ajustada por características clínicas, demográficas e sintomas. As correlações foram avaliadas pelos testes de Spearman e Pearson. Resultados: Os pacientes do G2 (n=49) apresentaram significativamente (p<0,05) maiores níveis de IL-6 e IL-8 que todos os demais grupos. Os níveis do TNF-&#945; e da IL-1&#946; foram maiores no G2 que no G1 (n=76) e G4, mas não diferiram significativamente do G3 (n=95). Entre pacientes com dor (n=125) foram observadas correlações significativas (p<0,05) ou com tendência a significância entre: IL-6 e a pior dor (r=0,23) e o escore total do MPQ (r=0,18); TNF-&#945; e os descritores afetivos do MPQ (r=0,33); IL-8 e escore total do MPQ (r=0,16); dimensão emocional da QVRS e IL-8 (p=-0,26) e IL-6 (r=-0,17); escalas de sintomas de dor e IL-6 (r=0,21), e de fadiga com IL-8 (r=0,14). A ANOVA mostrou que os pacientes do G2 tiveram significativamente pior DF e QVRS que os do G1, G3 e G4, na maioria das escalas. Segundo a ANCOVA apenas a IL-8 moderou o efeito da dor sobre a escala de perda de apetite; e independentemente aumentou a fadiga. A análise de CART selecionou o estádio da doença, a IL-8, a insônia moderada a intensa, a fadiga leve a intensa e a idade <=48 anos como preditoras de dor. O maior percentual de casos com dor moderada a intensa foi observado entre os com estádio IV da doença e IL-8 > 5,20 pg/ml. Conclusões: o aumento das citocinas pró-inflamatórias IL-6, IL-8, IL-1&#946; e TNF-&#945; esteve relacionado ao aumento da dor. A IL-6 e IL-8 estavam associadas à ocorrência de dor moderada a intensa. A IL-8 moderou o efeito da dor sobre a perda de apetite em pacientes com dor, não interferindo no impacto da dor sobre o desempenho funcional, a QVRS geral e os domínios físico, emocional, social e cognitivo da QVRS. A IL-8 e IL-6 estavam independentemente correlacionadas com redução da QVRS emocional e a IL-8 com piora da fadiga em pacientes com dor oncológica. Os resultados sugerem que tratamento com antagonistas/inibidores das citocinas IL-6, IL-8, IL-1&#946; e TNF-&#945; pode contribuir para o alívio da dor em pacientes com câncer / Aims: to examine the association between chronic cancer pain and the pro-inflammatory cytokines interleukin-6 (IL-6), IL-8, IL-1&#946; and TNF-&#945;, as well as the interference of these cytokines in the relationship between pain, health-related quality of life (HRQOL), and performance status (PS). Methods: 220 cancer outpatients, who didn`t receive any antineoplastic treatment in the last 30 days, were evaluated by the Brief Pain Inventory (BPI), McGill Pain Questionnaire (MPQ), Beck Depression Inventory (BDI), Karnofsky Performance Scale (KPS), and a HRQOL measurement, the EORTC-QLQ-30. Plasma cytokine levels were measured using an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) and were compared among patients with mild (G1), moderate to severe (G2) and without pain (G3) using one-way analysis of variance (ANOVA) or Kruskal-Wallis followed by multiple comparison tests. Patients in G1 and G2 had only cancer pain and were using analgesics. G3 members had cancer but felt no pain and didn`t use analgesics in the last 14 days. Twenty-three healthy volunteers (G4) were included as controls. ANCOVA was used to assess the effect of cytokines on the pain, HRQOL and PS relationship. Associations between pain and cytokines, adjusted by cancer symptoms and clinical and demographic characteristics were also examined using Classification and Regression Tree (CART) analysis. Correlations were assessed by Spearman\'s and Pearson\'s tests. Results: the IL-6 and IL-8 levels in G2 (n=49) patients was significantly (p<0.05) higher than of those in all other groups. The IL-1&#946; and TNF-&#945; levels were significantly higher in G2 than in G1 (n=76) and G4, but not significantly different when compared with G3 (n=95). Among patients with pain (n=125), it was observed significant, or almost significant, correlations between: IL-6 with worst pain (r=0.23) and with the total score of MPQ (r=0.18); TNF-&#945; with MPQ affective domain (r=0.33); IL-8 with total score of MPQ (r=0.16); emotional HRQOL domain and IL-8 (p=-0.26) and IL-6 (r=-0.17) and; between HRQOL pain scale and IL-6 (r=0.21), and fatigue scale and IL-8 (r=0.14). ANOVA showed that PS and HRQOL were significantly worse in G2 than in G1, G3 and G4 in most scales. According to ANCOVA, there was an interaction between pain and IL-8 that increased loss of appetite. IL-8 independently increased fatigue. CART analysis selected disease stage, IL-8, moderate to severe insomnia, mild to severe fatigue and age <=48 years as markers for pain. The highest percentage of patients with moderate to severe pain was observed among those with disease stage IV and plasma level of IL-8 > 5.20 pg/ml. Conclusions: increase of pro-inflammatory cytokines IL-6, IL-8, IL-1&#946; and TNF-&#945; was related to increase in pain. IL-6 and IL-8 were related to moderate to severe pain occurrence. IL-8 was a moderator to the pain effect on loss of appetite in patients with pain but has not interfered neither on pain effect over performance status, nor on general HRQOL nor its physical, emotional, social and cognitive domains. IL-8 and IL-6 were found to be independently correlated with the decrease of the emotional domain scores of HRQOL and the IL-8 with increased fatigue on patients with cancer pain. Results suggest that treatment with IL-6, IL-8, IL-1&#946; and TNF-&#945; cytokine inhibitors/antagonists may provide pain relief in cancer patients

Les cellules dendritiques sont les sentinelles du système immunitaire. Elles sont disséminées dans la plupart des tissus et organes et sont capables de détecter la présence de pathogènes. La perception des signaux de danger se fait notamment grâce à la présence de récepteurs de la famille Toll (TLRs). Deux voies de signalisation, qui reposent sur l'activation des molécules adaptatrices MyD88 ou TRIF, peuvent être induites par l’engagement de ces récepteurs par leur ligand. Ces voies de signalisation mènent à l’activation de différents facteurs de transcription nécessaires à la production de cytokines telles que les membres de la famille de l’interleukine-12 (IL-12).<p>La famille de l’IL-12 comprend quatre cytokines hétérodimériques: l’IL-12 (p35/p40), l’IL-23 (p19/p40), l’IL-27 (p28/EBI3) et l’IL-35 (p35/EBI3). Chacune de ces cytokines possède des fonctions bien définies et parfois complexes qui sont essentielles pour l’établissement des réponses immunes innées et adaptatives mais également pour l'atténuation de ces réponses limitant ainsi les effets délétères causés à l'organisme par des réponses immunes excessives. La régulation transcriptionnelle de ces cytokines est complexe puisque la présence des deux sous-unités est indispensable à leur production par la cellule.<p>Dans le cadre de ce travail, nous avons étudié l'implication de facteurs de transcription de la famille des IRFs dans l’induction des gènes codant pour les sous-unités qui composent les cytokines de la famille de l'IL-12 en réponse à l’engagement des différents TLRs. Le facteur de transcription IRF3 activé en aval de la voie TRIF dépendante joue un rôle crucial dans la production des IFNs de type I et des réponses antivirales. Nos résultats indiquent que ce facteur est également directement impliqué dans l'activation des gènes codant pour les sous-unités p35 et p28. Par contre, ce facteur ne participe pas au contrôle de l'expression de l'IL-12/23p40, l’IL-23p19 et d'EBI3. Nos observations indiquent qu’IRF3 coopère avec d'autres membres de la famille des IRFs. En effet, IRF1 permet l'expression optimale des sous-unités p35 et p28 alors qu'IRF9 joue un rôle essentiel dans le contrôle de l'expression de la p28, deux facteurs activés par la boucle autocrine des IFNs de type I. Nos résultats indiquent donc qu’en réponse aux ligands TLRs, l'expression des différentes sous-unités qui composent les cytokines de la famille de l'IL-12 est régulée de manière différentielle et complexe. Les facteurs de transcription de la famille des IRFs, de par leur implication dans le contrôle de l’expression de certaines de ces sous-unités, participent à la balance entre ces différentes cytokines.<p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Abstract The aims of this study were to investigate the clinical features, the endoscopic and histological abnormalities of ileocolonic and gastroduodenal mucosa and immunogenetic background of microscopic colitis (MC) and its subtypes collagenous colitis (CC) and lymphocytic colitis (LC). 30 patients with CC and 54 with LC were examined with different control groups used according to the study. The mean age at diagnosis was in the sixties in both CC and LC, with a female preponderance in both Autoimmune conditions such as celiac diseased (CD) were common in MC. Bronchial asthma associated with LC. Lactose intolerance associated with MC but colonic diverticulosis was rare. Ileal histological changes were common in MC. Focal gastritis did not associate with MC. Lymphocytic gastritis was found only in LC. Gastric endoscopic erosions were more prevalent in CC than in LC. The age at diagnosis of MC was higher in H. pylori positive than negative patients. The patients with MC had shorter duodenal villi than controls even when patients with CD were excluded. HLA-DR3-DQ2 haplotype and TNF2 allele carriage were more frequent in patients with MC compared to controls. The genotype GG of IL-6-174 was more prevalent in MC compared to the controls. IL-6 genotype did not associate with the serum IL-6 concentration. The concentration of IL-6 was higher in patients with CC than in LC. In conclusion, in addition to colonic typical inflammation, histological abnormalities were detected also in gastric, duodenal and ileal mucosa. CD was common in MC, but there was no association with specific types of gastritis. HLA association was found in MC. Polymorphism in the proinflammatory IL-6-174 gene displayed a possible association with MC. Although CC and LC share many clinical features, the differences in the occurrence of immune conditions, gastric abnormalities and IL-6 response point to differences in their pathogenesis. / Tiivistelmä Tutkimuksen tavoitteena oli tutkia mikroskooppisen koliitin sekä sen alaryhmien, kollageenikoliitin ja lymfosyyttisen koliitin kliinisiä piirteitä, mahalaukun ja ohutsuolen limakalvon muutoksia sekä immunogeneettistä taustaa. Tutkimukseen osallistui 30 kollageeni- ja 54 lymfosyyttikoliittipotilasta sekä verrokkeja. Sekä kollageenikoliitti että lymfosyyttinen koliitti diagnosoitiin keskimäärin 50&#8211;60 v iässä, ja molemmissa tautiryhmissä naisia oli enemmän kuin miehiä. Autoimmuunisairaudet kuten keliakia olivat yleisiä liitännäissairauksia. Astmaa esiintyi lymfosyyttistä koliittia sairastavilla verrokkeja enemmän. Laktoosi-intoleranssi oli yleistä, mutta paksusuolen divertikuloosia oli harvoin mikroskooppista koliittia sairastavilla potilailla. Ileumin muutokset olivat yleisiä. Mikroskooppinen koliitti ei assosioitunut fokaaliseen gastriittiin. Lymfosyyttigastriittia todettiin vain lymfosyyttisessä koliitissa. Mahalaukun eroosioita esiintyi enemmän kollageenikoliitissa kuin lymfosyyttisessa koliitissa. Mikroskooppinen koliitti ilmeni iäkkäämpänä niillä, joilla todettiin helikobakteeri. Pohjukaissuolen suolinukka oli keliakiasta riippumatta matalampaa kuin verrokeilla. HLA-DR3-DQ2 haplotyyppiä, TNF-2 alleelia ja IL-6-174-GG genotyyppiä esiintyi enemmmän mikroskooppista koliittia sairastavilla potilailla kuin verrokeilla. IL-6 genotyyppi ei vaikuttanut seerumin IL-6-pitoisuuteen. IL-6 pitoisuus oli korkeampi kollageenikoliitissa kuin lymfosyyttisessä koliitissa. Havainnot osoittavat, että mikroskooppisessa koliitissa limakalvomuutoksia on paksusuolen lisäksi myös muualla mahasuolikanavassa. Keliakia on tavallinen liitännäistauti. HLA-DR3-DQ2 on yleinen mikroskooppista koliittia sairastavilla myös ilman keliakiaa. IL-6-174-GG genotyypin yleisyys viittaa siihen, että tämä polymorfismi saattaa altistaa mikroskooppiselle koliitille. Vaikka kollageenikoliitti ja lymfosyyttinen koliitti ovat kliinisesti samankaltaisia sairauksia, erot tautiassosiaatioissa, mahan limakalvon muutoksissa ja seerumin IL-6-tasoissa viittaavat erilaisiin syntymekanismeihin.

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Le cancer de la prostate (PCa) est le deuxième cancer le plus courant chez les hommes au niveau mondial. Le suppresseur de la signalisation des cytokines 1 (SOCS1) est considéré comme un suppresseur de tumeur en raison de la fréquente répression épigénétique de ce gène dans de nombreux cancers. Il a été reporté que SOCS1 inhibait l’activation de STAT3 induite par l’IL-6, ainsi que les cyclines et les kinases dépendantes des cyclines dans les cellules malignes de la prostate. D’autre part, il a été montré que SOCS1 n’était pas essentiel lors du contrôle de la signalisation de l’IL-6 dans les hépatocytes dépourvus de cette protéine, cependant elle est essentielle pour atténuer la signalisation du facteur de croissance des hépatocytes (HGF) via son récepteur MET. MET est un récepteur de tyrosine kinases qui est surexprimé dans le PCa agressif et métastatique. Notre hypothèse de recherche propose que la répression de SOCS1 par méthylation du promoteur et la dérégulation de l’expression de MET et de sa signalisation, sont des mécanismes pathogéniques liés au développement et à la progression du PCa. Nous avons généré des lignées de cellules PC3 et DU145 stables exprimant SOCS1. Les cellules ont été stimulées avec HGF et l’activation des voies de signalisation a été évaluée par immunobuvardage. Des essais in vitro de migration, de prolifération et d’invasion ont été effectués en présence de HGF. Des gènes de transition épithélio-mésenchymateuse ont été évalués par PCR quantitatif en présence ou non du facteur de croissance. Les cellules du PCa transfectées ou pas avec SOCS1 ont été inoculées dans des souris NOD SCID gamma de façon sous-cutanée ou orthoptique afin d’évaluer respectivement la croissance tumorale et la formation de métastases. Les tumeurs reséquées ont été analysées histologiquement et biochimiquement. Nos résultats montrent que SOCS1 atténue l'activation de MET induite par HGF et la phosphorylation d’ERK dans les cellules PC3, ainsi que la phosphorylation d’ERK et d’AKT dans les cellules DU145. SOCS1 inhibe également la prolifération cellulaire induite par HGF, ainsi que la migration et l’invasion in vitro. De plus, SOCS1 réduit l’expression des gènes de transition épithélio-mésenchymateuse impliqués dans la dégradation des composants de la matrice extracellulaire dans les cellules DU145 mais pas dans les cellules PC3. La surexpression de SOCS1 a stimulé l’augmentation de déposition de collagène, in vivo. Les tumeurs formées par les cellules exprimant SOCS1 étaient de taille significativement plus petites avec une réduction de la prolifération comparé aux tumeurs provenant des cellules contrôles. En outre, SOCS1 a inhibé la formation de métastases à distance dans un modèle orthotopique. En conclusion, nous suggérons que SOCS1 est un suppresseur de tumeur indispensable de la prostate, et qu’au moins une partie de sa fonction a lieu via la régulation négative de la signalisation du récepteur MET. / Abstract : Prostate cancer (PCa) is the second most common cancer among men worldwide. Suppressor of cytokine signaling 1 (SOCS1) is considered a tumor suppressor due to frequent epigenetic repression of the SOCS1 gene in several human malignancies. Inactivation of SOCS1 also occurs in PCa by gene methylation and micro-RNA-mediated repression. SOCS1 has been reported to inhibit IL-6-induced STAT3 activation and down-regulates cyclins and cyclin-dependent kinases in PCa cells. It has been shown that SOCS1 is not required to control IL-6 signaling in SOCS1-deficient hepatocytes, but is essential to attenuate hepatocyte growth factor (HGF) signaling via its receptor MET. This protein is a receptor tyrosine kinase (RTK), overexpressed in aggressive and metastatic PCa. Thus we hypothesized that the repression of SOCS1 via promoter methylation and deregulated MET expression and signaling are inter-related pathogenic mechanisms in PCa development and progression. We generated stable SOCS1-expressing PCa cell lines (PC3 and DU145) using lentiviral transduction followed by clonal selection via limiting dilution. Cells were stimulated with HGF and downstream signaling events were assessed by Western blot. Proliferation, migration and invasion assays were also conducted in the presence of HGF in vitro. Epithelial mesenchymal transition genes were evaluated by qPCR in the presence or absence of the growth factor. The PCa cells transfected with SOCS1 and non-transfected controls were inoculated into NOD SCID gamma mice as xenografts or as orthotopic tumors to assess tumor growth and metastasis formation, respectively. Resected tumors were further analyzed histologically and biochemically. Our results showed that SOCS1 attenuates HGF-induced MET activation and ERK phosphorylation in PC3 and DU145 PCa cell lines. SOCS1 inhibited HGF induced cell proliferation, migration and invasion in vitro. Additionally, SOCS1 decreased epithelial mesenchymal transition genes involved in the degradation of extracellular matrix components in DU145 cells but not in PC3. In vivo, SOCS1 overexpression leads to an increase of collagen deposition. Tumors formed by SOCS1 expressing cells were significantly smaller in size with reduced cell proliferation compared to tumors arising from control cells. Furthermore, SOCS1 inhibited distant metastasis formation in the orthotopic model. Overall our results suggest that SOCS1 has a tumor suppressor role in PCa evolution and part of this function is mediated by the negative regulation of MET receptor signalling and down-regulation of genes supporting migration and invasion processes such as matrix metalloproteinases.

Stimulating lymphocytes with Ifn-γ, anti-CD3, and interleukin-2 promotes the proliferation of a cell population coexpressing T-lymphocyte surface antigens such as CD3, CD8a, and CD25 as well as natural killer cell markers such as NK1.1, CD49, and CD69. These cells, referred to as cytokine-induced killer cells (CIKs), display cytotoxic activity against tumour cells, even without prior antigen presentation, and offer a new cell-based approach to the treatment of malignant diseases. Because CIKs are limited in vivo, strategies to optimize in vitro culture yield are required. In the last 10 years, mesenchymal stem cells (MSCs) have gathered considerable attention. Aside from their uses in tissue engineering and as support in haematopoietic stem cell transplantations, MSCs show notable immunomodulatory characteristics, providing further possibilities for therapeutic applications. In this study, we investigated the influence of murine MSCs on proliferation, phenotype, vitality, and cytotoxicity of murine CIKs in a coculture system. We found that CIKs in coculture proliferated within 7 days, with an average growth factor of 18.84, whereas controls grew with an average factor of 3.7 in the same period. Furthermore, higher vitality was noted in cocultured CIKs than in controls. Cell phenotype was unaffected by coculture with MSCs and, notably, coculture did not impact cytotoxicity against the tumour cells analysed. The findings suggest that cell–cell contact is primarily responsible for these effects. Humoral interactions play only a minor role. Furthermore, no phenotypical MSCs were detected after coculture for 4 h, suggesting the occurrence of immune reactions between CIKs and MSCs. Further investigations with DiD-labelled MSCs revealed that the observed disappearance of MSCs appears not to be due to differentiation processes.:Inhaltsverzeichnis I Abbildungsverzeichnis III Tabellenverzeichnis IV Bibliographische Beschreibung V Abkürzungsverzeichnis VII 1 Einleitung 1 1.1 CIK-Zellen (CIK) 3 1.1.1 Merkmale von CIK-Zellen 3 1.1.2 Wirkungsmechanismen von CIK-Zellen 3 1.1.3 Studienlage 4 1.1.4 Bisherige Ansätze zur Verbesserung der Kultivierungsbedingungen 6 1.2 Mesenchymale Stammzellen (MSC) 7 1.2.1 Allgemein 7 1.2.2 Differenzierung von MSC 7 1.2.3 Heterogenität und Einflussfaktoren der MSC - Identitätsproblematik 8 1.2.4 Charakterisierung von MSC 9 1.2.5 Therapeutische Einsatzmöglichkeiten von MSC 11 2 Zielformulierung 15 3 Material und Methoden 16 3.1 Tiere 16 3.2 Materialien 17 3.2.1 Materialien für Zellkultur 17 3.2.2 Materialien für FACS-Analyse 18 3.2.3 Materialien für Zytotoxizitätsassay 19 3.2.4 Materialien für CFU-F-Assay 20 3.3 Methoden 21 3.3.1 Statistische Auswertung 21 3.3.2 Zellkultur 22 3.3.3 FACS (Fluorescence Activated Cell Sorting) 26 3.3.4 Markierung der MSC mit DiD 28 3.3.5 Zytotoxizitätsassay (LDH-Freisetzungsassay) 29 3.3.6 CFU-F-Assay 32 4 Ergebnisse 34 4.1 Beeinflussung der Wachstumskurve 34 4.1.1 Der Wachstumskurvenverlauf von CIK-Zellen (Kontrollen) 34 4.1.2 Der Wachstumskurvenverlauf von CIK-Zellen in der Kokultur mit MSC 35 4.1.3 Der Wachstumskurvenverlauf in MSC-konditioniertem Medium 37 4.1.4 Der Wachstumskurvenverlauf bei Restimulierung an Tag 14 38 4.2 Beeinflussung des Oberflächenphänotyps 40 4.2.1 Der Oberflächenphänotyp von CIK-Zellen 40 4.2.2 Vergleich Oberflächenphänotyp Kontrollen mit kokultivierten CIK 43 4.3 Beeinflussung der Vitalität 46 4.4 Beeinflussung der Zytotoxizität 48 4.5 Identifizierung der MSC 49 4.5.1 Adhärenz an Plastikoberflächen 50 4.5.2 Fibroblastenähnliche Wachstumsmorphologie 50 4.5.3 Wachstum in Colony-Forming-Units 51 4.5.4 Der Oberflächenphänotyp von MSC 53 4.6 Schicksal der MSC in der Kokultur 54 4.6.1 Der Oberflächenphänotyp der adhärenten Zellen nach Kokultur 54 4.6.2 Kokultur mit DiD gelabelten MSC 57 5 Diskussion 59 5.1 Beeinflussung der Wachstumskurve 60 5.1.1 Mechanismen der Beeinflussung des Wachstumskurvenverlaufs 60 5.1.2 Fehlerbetrachtung 68 5.2 Identifizierung der CIK sowie Beeinflussung von Phänotyp und Vitalität 69 5.3 Beeinflussung der Zytotoxizität 70 5.3.1 Vergleich Zytotoxizität Kontrollen mit Kokulturen 70 5.3.2 Fehlerbetrachtung 71 5.4 Identifizierung der MSC 72 6 Schlussfolgerung 75 7 Ausblick 77 8 Zusammenfassung 79 Literaturverzeichnis 83 Danksagung I

Für medizinische Anwendungen sind Stammzellen aufgrund ihrer Eigenschaften (Selbsterneuerung, hohe Proliferationsrate und Differenzierungsmöglichkeit in verschiedene Zelltypen) beispielsweise in den Bereichen des regenerativen Gewebeersatzes und der Zelltherapie sehr interessant. In vivo umgibt die Stammzellen eine definierte Mikroumgebung, die sie unterstützt sich zu teilen, ihren undifferenzierten Status aufrecht zu erhalten und Tochterzellen für das Wachstum, die routinemäßige Erneuerung oder den Ersatz von Gewebe zu produzieren. Diese Mikroumgebungen werden als Stammzellnischen bezeichnet. Für die Kultivierung von Stammzellen in vitro muss die in vivo-Situation möglichst getreu nachgestaltet werden. Ziel der Forschung ist die Schaffung einer künstlichen Umgebung, die sowohl die funktionellen Eigenschaften einer Nische besitzt als auch frei von Risiken xenogener Pathogene oder Gewebeunverträglichkeiten für die Anwendung am humanen Organismus eingesetzt werden kann. Einen Ansatz dafür bietet beispielsweise die Kopplung von Faktoren, die für den Erhalt der Stammzelleigenschaften notwendig sind, an synthetische Oberflächen. Ausgehend vom Bedarf an Kultur- oder Modellsystemen für die Expansion von (embryonalen) Stammzellen sollte in dieser Arbeit analysiert werden, ob alternierende Maleinsäureanhydrid (MA)-Copolymere ein geeignetes Trägersystem für die biofunktionelle kovalente Immobilisierung spezifischer Zytokine sind und dadurch unter anderem als künstliche Stammzellnische Anwendung finden können. MA-Copolymere eignen sich aufgrund ihrer spontanen Reaktion mit Aminogruppen für die Immobilisierung von Proteinen. Das Zytokin LIF (Leukemia inhibitory factor) existiert in vivo auch in immobilisierter Form und ist in embryonalen Mausstammzellen (mESC) allein in der Lage, das Stammzellpotential dieser Zellen zu erhalten. Aus diesem Grund ist LIF für die Analyse der Aufgabenstellung geeignet. Nach der Charakterisierung LIF-modifizierter Oberflächen wurde die biologische Verfügbarkeit des kovalent immobilisierten Zytokins mit Hilfe von LIF-sensitiven Fibroblasten und mESC der Linie R1 überprüft. Anschließend wurde im Mausmodell in vivo der Erhalt der Pluripotenz der mESC durch immobilisiertes LIF analysiert. Dafür standen die Oberflächen Poly(ethylen-alt-maleinsäureanhydrid) (PEMA) und Poly(octadecen-alt-maleinsäureanhydrid) (POMA) jeweils ohne und mit Polyethylenglykol (PEG7)-Modifizierung zur Verfügung, an die LIF kovalent gekoppelt wurde. Zusätzlich wurde LIF physisorptiv an einer Kollagen-Fibronektin-Matrix über hydrolysiertem POMA immobilisiert. Mit Hilfe von radioaktiv markiertem LIF konnte gezeigt werden, dass die Gesamtbeladungsmenge mit Zytokin von den Eigenschaften der MA-modifizierten Träger abhing. Auf PEMA konnten mit steigenden Immobilisierungskonzentrationen höhere Belegungsdichten an der Oberfläche erreicht werden, die im analysierten Bereich eine lineare Abhängigkeit zeigten. Aufgrund der starken Quellung in wässrigen Lösungen war eine Einlagerung von LIF-Molekülen in die Polymerschicht möglich und führte bei hohen Immobilisierungskonzentrationen auch nach 3 Tagen Inkubation mit proteinhaltigem Medium noch zur Verdrängung nicht kovalent gebundener Zytokinmoleküle aus PEMA-Oberflächen. Obwohl ein Teil des LIF in die Polymerschicht eindrang, war der Großteil der Moleküle für einen spezifischen Antikörper zugänglich. Hydrophobe Oberflächen mit POMA konnten bei hohen Immobilisierungskonzentrationen weniger LIF binden und zeigten Sättigungsverhalten der Oberflächen bei einer Belegungsdichte von 178 ng/cm^2 LIF. Eine Freisetzung von LIF nach mehr als 3 Tagen konnte nicht beobachtet werden. Gleichzeitig war hier aufgrund der hydrophoben Polymerseitenketten die Antikörperzugänglichkeit deutlich reduziert. Wegen des geringen Quellungsverhaltens von POMA in wässrigen Lösungen konnte eine Einlagerung des immobilisierten Zytokins in die Polymerschicht aber ausgeschlossen werden. Die kovalente LIF-Immobilisierung über PEG7-Spacer führte im Vergleich zu den nicht PEG-modifizierten Oberflächen PEMA und POMA zu jeweils geringeren Belegungsdichten, ohne dabei den Charakter der Abhängigkeit von der Immobilisierungskonzentration zu verändern (linear für PEMA+PEG7, Sättigung für POMA+PEG7). Die schlechte Antikörperzugänglichkeit von immobilisiertem LIF auf POMA konnte durch die Einführung des PEG7-Spacers deutlich verbessert werden und erreichte einen Wert ähnlich dem der hydrophilen PEMA-Oberflächen. Kovalent immobilisiertes LIF zeigte auf den vier MA-Oberflächen homogene und definiert einstellbare Belegungsdichten auf den einzelnen Proben. Die physisorptive Immobilisierung von LIF an extrazelluläre Matrixkomponenten auf hydrolysiertem POMA führte zu inhomogenen und bereits bei geringen Immobilisierungskonzentrationen instabilen Belegungsdichten. Die Einstellung definierter Belegungsdichten und die homogene Verfügbarkeit des Zytokins sind für die spätere Anwendung bei der Kultivierung wichtig, da so allen Zellen die gleiche definierte Zytokindosis unabhängig von der Oberflächencharakteristik präsentiert wird und Populationsunterschiede vermieden werden. LIF-sensitive Mausfibroblasten der Linie NIH3T3 reagierten auf immobilisiertes LIF mit der Aktivierung des Signalwegproteins STAT3. Durch den direkten Vergleich von STAT3-Aktivierungsprofilen nach Stimulation mit gelöstem oder immobilisiertem LIF konnte gezeigt werden, dass durch beide Präsentationsformen innerhalb der ersten 15 Minuten nach Stimulationsbeginn eine starke Aktivierung von STAT3 erfolgt, die anschließend wieder abklingt. Die Profile beider Präsentationsformen unterschieden sich in ihren Intensitäten nur bei der starken STAT3-Aktivierung. Dabei ergaben sich bei gelöstem LIF aufgrund der größeren Kontaktfläche mit Zytokin (gesamte Zelloberfläche) etwas stärkere Aktivierungen. Durch die sehr ähnlichen Aktivierungsprofile konnte nachgewiesen werden, dass das Zytokin LIF für Zellen zugänglich an MA-Copolymere mit und ohne Spacer-Modifizierung immobilisiert werden kann. Dabei lag ein Teil der Moleküle in einer Konformation und Orientierung gebunden vor, die die Funktionalität des Zytokins erhalten konnten. Zwischen den Oberflächen mit kovalenter LIF-Immobilisierung konnten keine wesentlichen Unterschiede in der STAT3-Aktivierung festgestellt werden. LIF war an all diesen Oberflächen für die LIF-sensitiven NIH3T3 Mausfibroblasten biologisch verfügbar. LIF-abhängige embryonale Mausstammzellen (mESC) reagierten nach 72 Stunden LIF-Stimulation mit der Aktivierung von STAT3. Bei Belegungsdichten ab 8 ng/cm^2 kovalent immobilisiertem LIF auf POMA mit und ohne PEG7-Spacer konnten ähnliche Aktivierungen wie durch die Stimulation mit gelöstem LIF festgestellt werden. Dies bestätigte die biofunktionelle LIF-Immobilisierung. Zwischen den POMA-Oberflächen mit und ohne PEG7 war dabei kein deutlicher Unterschied erkennbar. Eine reduzierte Zugänglichkeit des Antikörpers auf POMA beeinflusste demnach die biologische Verfügbarkeit des Zytokins für die mESC nicht. Der Erhalt des Stammzellpotentials durch kovalent an POMA gebundenes LIF konnte in vitro durch die Präsenz von Oct4 im Zellkern der mESC nachgewiesen werden. Durch die instabile Immobilisierung bei physisorptiver Assoziation des Zytokins an Matrixkomponenten über hydrolysiertem POMA reduzierte sich der Erhalt des Stammzellpotentials auf diesen Oberflächen stark. Kovalent immobilisiertes LIF dagegen konnte auch während der Kultur über mehrere Passagen hinweg die Pluripotenz der murinen ESC erhalten. Nach der Fusion mit Blastozysten beteiligten sich diese kultivierten Zellen in vivo erfolgreich an der Bildung von Chimären. Dabei konnten keine Unterschiede der Chimärenhäufigkeit zwischen der Kultivierung der mESC mit gelöstem oder kovalent an POMA immobilisiertem LIF festgestellt werden. Kovalent an MA-Copolymere immobilisiertes LIF ist demnach in der Lage, gelöstes LIF vollständig zu ersetzen und über mehrere Passagen hinweg allein das Stammzellpotential von mESC zu erhalten. Die Experimente zeigten, dass sich MA-Copolymere für die funktionelle kovalente Immobilisierung von Signalmolekülen eignen. Dabei konnten keine starken Unterschiede bei der Reaktion der Zellen auf die Oberflächen PEMA oder POMA festgestellt werden. Auch die Einführung eines zusätzlichen Spacers war für die Signaltransduktion nach Stimulation mit kovalent immobilisiertem LIF nicht notwendig. Für künftige Arbeiten zur kovalenten Immobilisierung von LIF an MA-Copolymeren ist deshalb aus Stabilitäts- und Effizienzgründen die Oberfläche POMA zu bevorzugen. Diese Favorisierung kann jedoch aufgrund der unterschiedlichen Tertiärstruktur anderer Proteine und ihrer verschiedenen Steifigkeiten sowie bei der Verwendung anderer Zelltypen nicht automatisch für ein anderes Modellsystem übernommen werden. Die Verwendung hydrophiler Oberflächen oder die Kopplung über Spacer sollte demnach in Abhängigkeit vom zu immobilisierenden Protein und den auszusiedelnden Zellen geprüft werden. Die vorgestellte Kopplungsmethode umgeht die Modifikation des Proteins sowie Behandlungen zur Vernetzung des Zytokins. Die Immobilisierungsreaktion ist bei Raumtemperatur und Umgebungsdruck sowie unter sterilen Bedingungen durchführbar. Immobilisierte Zytokine werden homogen kovalent an der Oberfläche gebunden und sind dort für die Zellen zugänglich. Außerdem ermöglicht die Einstellung definierter Belegungsdichten die gezielte Applikation von Zytokindosen. MA-Copolymere sind somit nicht nur für die Kultivierung von Stammzellen unter Erhaltung des Stammzellstatus einsetzbar, sondern eignen sich auch für Differenzierungsstudien. Teilergebnisse dieser Arbeit wurden publiziert unter K. Alberti, R.E. Davey, K. Onishi, S. George, K. Salchert, F.P. Seib, M. Bornhäuser, T. Pompe, A. Nagy, C.Werner, and P.W. Zandstra. Functional immobilization of signaling proteins enables control of stem cell fate. Nat Methods, 5(7):645–650, Jul 2008 und T. Pompe, K. Salchert, K. Alberti, P.W. Zandstra, and C. Werner. Immobilization of growth factors on solid supports for the modulation of stem cell fate. Nat Protocols, 5(6):1042–1050, Jun 2010. / In vitro cultivation of (embryonic) stem cells requires a defined environment. Together different properties as cytokine supplement, extracellular matrix composition or topographic design can mimic this stem cell niche in an artificial system. For mouse embryonic stem cells the cytokine leukemia inhibitory factor (LIF) is able to keep those cells in undifferentiated state and to enhance self renewal without the supplement of other factors. In vivo LIF exists in both diffusible and extracellular matrix immobilized form. This work investigates whether LIF can be immobilized covalently to alternating maleic anhydride (MA)-copolymers in a functional manner. When bioavailable, covalently immobilized LIF should be able to interact with specific cytokine receptor subunits and provide information to keep murine embryonic stem cells in a pluripotent state. In aqueous solution with neutral pH (such as phosphate buffered saline, PBS) and ambient temperature and pressure MA-copolymers react spontaneously with aminogroups and therefore represent a useful support for covalent protein immobilization. Depending on the choice of co-monomer, properties of copolymer vary: ethylene results in hydrophilic poly-(ethylene-alt-maleic anhydride) (PEMA), octadecene in more hydrophobic poly-(octadecene-alt-maleic anhydride) (POMA). LIF can be covalently immobilized onto the MA-copolymers as shown by radiolabeling experiments. The amount of cytokine coupled to PEMA increased linear whereas on POMA saturation could be observed for higher concentrations. A subsequent coupling of a polyethylene glycol spacer (PEG7) further modified the properties and led to more hydrophilic surfaces. The amount of LIF per area decreased in comparison to MA-copolymers without the spacer but the graph characteristics remained unaltered (linear for PEMA+PEG7, saturation for POMA+PEG7). During the first three days in buffer solution supplemented with bovine serum albumin, unbound LIF was displaced and the amount of immobilized cytokine remained stable. This Stability after preincubation allowed to immobilize required amounts of LIF per area. Although hydrophilic surfaces with PEMA showed swelling behavior resulting in increased layer thickness after incubation in PBS, accessibility to LIF for an antibody was not impaired. The amounts per area detected by radiolabeling method and using the antibody were similar and indicated that LIF was not covered by copolymers. For cell culture addition of diffusible as well as immobilized growth factors or cytokines requires dosage control. Frequently it is necessary to provide homogeneous distribution of the factor of interest. In the present study analysis by fluorescence microscopy confirmed homogeneity for surfaces with covalently immobilized LIF (iLIF) but not for LIF physisorbed to extracellular matrix components collagen type I and fibronectin. LIF transduces signals via the JAK/STAT pathway. Preliminary experiments with LIF-sensitive fibroblasts showed similar activation of STAT3 after stimulation with immobilized or diffusible LIF. The results of STAT3 activation revealed an activation profile with high intensities within the first 15 minutes for both immobilized and diffusible LIF followed by decrease. STAT3 activation profiles were similar on different surfaces and independent of LIF presentation mode. These results revealed that fibroblasts could recognize covalently immobilized LIF onto MA-copolymers and were able to activate STAT3. In the absence of LIF mESC start to differentiate within 24 to 36 hours and loose their pluripotency. To confirm the functional immobilization of LIF mouse embryonic stem cells (mESC) were cultivated on iLIF-modified POMA or POMA+PEG7 surfaces for 72 hours and stained for activated STAT3. Results showed a dose-dependent activation increasing with the iLIF amount per area. Higher amounts (8 and 75 ng/cm^2) of iLIF activated STAT3 similar to 10 ng/ml diffusible LIF. Introduction of PEG7 spacer did not further increased STAT3 activation. Both, the amount of ESC marker Oct4 and the percentage of Oct4-positive cells increased with higher amounts of iLIF and showed similar results as obtained with 10 ng/ml diffusible LIF. Murine ESC cultivated on LIF physisorbed to matrix components expressed similar amounts of transcription factor Oct4 compared to unstimulated cells. STAT3 activation and Oct4 expression in the absence of diffusible cytokine indicated a functional covalent immobilization of LIF. To confirm the pluripotency, mESC were stimulated for 6 to 8 subcultures only with iLIF, cell aggregates were fused with mouse embryos and implanted in pseudopregnant surrogate mothers. Three weeks after birth the contribution of mESC aggregates to chimera was evaluated. ESC stimulated with iLIF only contributed to chimera formation with around the same frequency as mESC cultivated with 10 ng/ml diffusible LIF. Thus, iLIF maintained pluripotency of mESC during in vitro expansion and could replace diffusible LIF. As shown by the experiments, MA-copolymers provide a support to covalently immobilize cell signaling molecules in a functional manner. This method of coupling does not need any protein modification or cross-linking treatment after protein incubation. Reaction can be carried out under sterile conditions at ambient temperature and pressure. The immobilized ligand is distributed equally on the supporting copolymer and the adjustment of required ligand amounts is possible. These properties characterize MA-copolymers as a suitable support to immobilize cell signaling molecules not only for keeping the stem cell fate but also for differentiation studies. Parts of this work were published: K. Alberti, R.E. Davey, K. Onishi, S. George, K. Salchert, F.P. Seib, M. Bornhäuser, T. Pompe, A. Nagy, C.Werner, and P.W. Zandstra. Functional immobilization of signaling proteins enables control of stem cell fate. Nat Methods, 5(7):645–650, Jul 2008. T. Pompe, K. Salchert, K. Alberti, P.W. Zandstra, and C. Werner. Immobilization of growth factors on solid supports for the modulation of stem cell fate. Nat Protocols, 5(6):1042–1050, Jun 2010.