Thesis (MScMed)--University of Stellenbosch, 2006. / Bibliography. Also available via the Internet.

Thesis (MScMedSc (Biomedical Sciences. Medical Physiology))--University of Stellenbosch, 2006. / Introduction: Obesity, which is implicated in the development of the metabolic syndrome (MS) is reaching epidemic proportions worldwide. MS significantly increases the risk of developing cardiovascular disease, which includes coronary artery disease. The current absence of animal models of diet induced obesity and the MS makes the investigation of the cardiovascular consequences of MS virtually impossible. As a result the effects of the MS on cardiac function, morphology and susceptibility to ischaemia are not well understood. Aims: We set out to: 1) develop and characterize a rodent model of dietinduced obesity and the MS, 2) investigate the susceptibility of hearts from these animals to ischaemia/reperfusion induced injury and, 3) determine whether angiotensin II (Ang II) and endothelin-1 (ET-1) plays a role in cardiac remodelling and/or the severity of ischaemia and reperfusion injury in this model. Methods: Male Wistar rats were fed a standard rat chow diet or cafeteria diet (CD) for 16 weeks. After the feeding period rats were sacrificed and blood and myocardial tissue samples were collected to document biochemical changes in these animals. Hearts were perfused on the isolated working rat heart perfusion apparatus to assess myocardial mechanical function before and after ischaemia. In a separate series of experiments, hearts underwent coronary artery ligation to determine the incidence and duration of ventricular arrhythmias during ischaemia and reperfusion, using electrocardiography. To assess a possible link between myocardial remodelling and ischaemia/reperfusion injury and myocardial Ang II and ET-1 content, we also measured these peptides under basal conditions and during ischaemia. Two-dimensional targeted Mmode echocardiography was used to assess in vivo myocardial mechanical function in control and obese rats. Results: After 16 weeks on the CD, obese rats satisfied the World Health Organization (WHO) criteria for the MS by having visceral obesity, insulin resistance, dyslipidaemia and an elevated systolic blood pressure, compared to control rats. Circulating Ang II levels, but not ET-1 levels, were elevated in CD fed rats. Obese rats had cardiac hypertrophy and ex vivo basal myocardial mechanical function was depressed in the CD fed rat hearts compared to control rat hearts. CD fed rat hearts had poorer aortic output (AO) recoveries compared to hearts from control rats. These hearts also had a higher incidence and duration of reperfusion arrhythmias. No such functional differences were seen in the in vivo experiments. No differences in basal or ischaemic myocardial Ang II and ET-1 levels were seen in either group. Conclusion: We have developed and characterized a model of diet-induced obesity and the MS. Obesity is associated with cardiac hypertrophy and an increased myocardial susceptibility to ischaemia and reperfusion injury in our model. The hearts from obese rats were also more prone to reperfusion ventricular arrhythmias. As myocardial function was only poorer in the ex vivo obese animal experiments, our data suggests that the obesity associated changes in function observed in the ex vivo studies may be related to the absence of circulating substrates or factors, which are essential for their normal mechanical function.

Endotelinas (ETs) e sarafotoxinas (SRTXs) pertencem a uma família de peptídeos vasconstritores que podem regular a migração e/ou produção de pigmentos em células pigmentares de vertebrados (cromatóforos). Em peixes teleósteos, ETs/SRTXs induzem a migração de pigmentos. Em melanócitos humanos, as ETs promovem a melanogênese e mitogênese. ETs também regulam a transcrição de diversos genes. Esses efeitos são mediados por diferentes vias de sinalização intracelular, dentre elas a via da fosfolipase C (PLC), da proteína quinase C (PKC) e da cascata de sinalização por proteína quinases ativadas por mitógeno (MAPKs). A rodopsina é um fotopigmento responsável pela detecção de fótons presente nos bastonetes dos olhos dos vertebrados. A modulação da transcrição do gene para rodopsina em peixes teleósteos e mamíferos parece ocorrer através de elementos conservados. Cromatóforos podem responder diretamente à luz, resultando no deslocamento dos grânulos de pigmentos através dos processos dendríticos das células. Essas respostas evocadas por luz são provavelmente mediadas por moléculas fotorreceptoras expressas por essas células. A linhagem celular GEM-81, proveniente de eritroforoma do peixe teleósteo Carassius auratus, assim como os melanócitos B16 de Mus musculus expressam rodopsina e receptores para ETs dos subtipos ETB e ETA, respectivamente. O objetivo deste trabalho foi determinar se: 1) os níveis do RNAm para rodopsina poderiam ser modulados por SRTX S6c em GEM-81 e por ET-1 em B16 e quais os mecanismos de sinalização intracelular envolvidos nessa modulação; 2) os níveis protéicos de rodopsina também poderiam ser modulados por SRTX S6c em GEM-81 e por ET-1 em B16. Através de PCR em tempo real (quantitativo), demonstrou-se que SRTX S6c e ET-1 modulam os níveis do RNAm para rodopsina em GEM-81 e B16, respectivamente, de forma temporal e dose-dependente. Em GEM-81, essa modulação envolve a ativação de uma PKC e da cascata das MAPKs. Já em B16, há o envolvimento de PLC, cálcio como mensageiro intracelular, calmodulina, quinase dependente de cálcio/calmodulina e PKC. Através de ensaios de Western blotting, foi demostrado que na linhagem GEM-81 os níveis protéicos de rodopsina não são significativamente alterados por 24 horas de tratamento com SRTX 10-9M S6c, sugerindo o envolvimento de mecanismos de controle pós-transcricional na modulação da expressão protéica de rodopsina. Nas células B16 cuja extração de proteína total ocorreu 0 ou 6h após o fim do tratamento de 24h com ET-1 10-10M, os níveis protéicos de rodopsina não são significativamente alterados. Já nas células cuja proteína total foi extraída 3h após o fim do tratamento com ET-1, observou-se uma diminuição significativa dos níveis da proteína rodopsina. Esses resultados sugerem o envolvimento de mecanismos de controle pós-transcricional na modulação da expressão protéica de rodopsina, mecanismos estes exacerbados nas células B16 cuja extração de proteína ocorreu 3h após o fim do tratamento. / Endothelins (ETs) and sarafotoxins (SRTXs) belong to a family of vasoconstrictor peptides, which can regulate pigment migration and/or production in vertebrate pigment cells (chromatophores). In teleostean fish, ETs/SRTXs induce pigment migration. In human melanocytes, ETs promote melanogenesis and mitogenesis. ETs also regulate the transcription of several genes. These effects are mediated by different intracellular signaling pathways, such as the phospholipase C (PLC), protein kinase C (PKC) and the mitogen-activated protein kinase (MAPK) cascade. Rhodopsin is a photopigment responsible for photon detection, found in vertebrate rod cells. Rhodopsin gene transcription regulation in teleostean fish and mammals seems to occur through conserved elements. Chromatophores can respond directly to light, promoting the migration of pigment granules along the cells dedritic processes. These light-evoked responses are probably mediated by photoreceptive molecules expressed by these cells. The teleost Carassius auratus erythrophoroma cell line, GEM-81 and Mus musculus B16 melanocytes express rhodopsin, as well as the ET receptors, ETB and ETA, respectively. The aim of this study was to determine whether 1) rhodopsin mRNA levels could be modulated by SRTX S6c in GEM-81 cells and ET-1 in B16 cells and the intracellular signaling mechanisms involved; 2) rhodopsin protein levels could also be modulated by SRTX S6c in GEM-81 and ET-1 in B16 cells. Using real time (quantitative) PCR, we demonstrated that SRTX S6c and ET-1 modulate rhodopsin mRNA levels in GEM-81 and B16, respectively, in a time and dose-dependent way. In GEM-81, this modulation involves the activation of a PKC and the MAPK cascade. In B16, it involves PLC, calcium as a second messenger, calmodulin, a calcium/calmodulin dependent kinase and PKC. The Western blotting assays demonstrated that in GEM-81 cells rhodopsin protein levels are not significantly altered by a 24-hour treatment with 10-9M SRTX S6c, suggesting the involvement of post-transcriptional mechanisms in the modulation of rhodopsin expression. In B16 cells, whose total protein was extracted 0 or 6 hours after the 24-hour treatment with 10-10M ET-1, rhodopsin protein levels were not significantly altered. When the cells total protein was extracted 3 hours after the 24-hour treatment with ET-1, a significant reduction in rhodopsin protein levels was observed. These results also suggest the involvement of post-transcriptional mechanisms in the modulation of rhodopsin expression in this cell line. These mechanisms could be somehow exacerbated in B16 cells whose protein was extracted 3 hours after the treatment.

INTRODUÇÃO: O transplante de intestino (TI) estabeleceu-se como tratamento para pacientes com falência intestinal e complicações da nutrição parenteral. Entretanto, sepse continua sendo a principal causa de mortalidade. A lesão causada pela isquemia seguida de reperfusão (LIR) é apontada como um dos fatores de ruptura da barreira mucosa intestinal, com consequente translocação bacteriana e sepse, seja precocemente, por lesão epitelial direta, seja mais tardiamente pela sua associação com o desenvolvimento da rejeição celular aguda. Criou-se um modelo de TI em porcos jovens com a finalidade de estudar a LIR e seus efeitos no epitélio intestinal. MÉTODOS: Para a padronização do modelo, foram realizados 25 procedimentos, tendo sido testados os tamanhos dos animais, as soluções de preservação, o tipo de drenagem venosa, o tipo de reconstrução intestinal e o tempo de duração do experimento. Na pesquisa propriamente dita, 20 porcos jovens foram submetidos a TI ortotópico. Dois grupos foram determinados conforme o tempo de isquemia fria a que foi submetido o intestino: grupo 1 (n=12) 90 minutos (min) e grupo 2 (n=8) 180 min. O procedimento foi realizado sob técnica asséptica e as anastomoses vasculares realizadas entre a aorta do doador e a aorta infra-renal do receptor e a veia porta do doador e a veia cava inferior do receptor. O trânsito intestinal foi reconstruído através de anastomoses entre o jejuno proximal do doador e do receptor e o íleo terminal do doador e do receptor. A solução de preservação utilizada foi Euro Collins. Não foi administrada medicação imunossupressora, exceto pela metilprednisolona (20mg/kg) no momento da reperfusão. Fragmentos de intestino foram obtidos: 1 no momento da laparotomia do doador, o fragmento basal, considerado controle, 2 30 min após a reperfusão e 3 3 dias após o transplante. Os fragmentos assim obtidos foram submetidos a: 1 análise histológica com coloração de hematoxilina-eosina (HE), 2 análise imunoistoquímica para a detecção de infiltração da mucosa por neutrófilos (marcados pelos grânulos ricos em mieloperoxidase MPO), 3 análise histoquímica para quantificação de células epiteliais em apoptose pelo método TUNEL, 4 análise da expressão dos genes da endotelina-1 (ET-1) e da interleucina-6 (IL-6), do gene antiapoptótico Bcl-XL e do gene pró-apoptótico Bak. A análise estatística foi realizada utilizando-se o teste de Mann-Whitney na comparação entre os grupos e, na análise da evolução temporal da LIR em cada grupo, o teste de Friedman seguido do teste post hoc de Dunn quando detectada diferença estatisticamente significante. RESULTADOS: Não foram encontradas diferenças entre os grupos quanto às alterações histológicas estudadas. O grau de infiltração da mucosa por neutrófilos elevou-se significantemente nos dois grupos 30 min após perfusão, tendo persistido elevado 3 dias após o TI somente no grupo 2. O número de células epiteliais em apoptose detectadas pelo método TUNEL sofreu incremento significante apenas no grupo 1, 3 dias após o procedimento. As duas citocinas estudadas, IL-6 e ET-1 mostraram elevação significante 30 minutos após a reperfusão, tendo retornado aos níveis basais 3 dias após a cirurgia em ambos os grupos. Detectou-se redução significante da expressão do Bcl-XL somente no grupo 1, 3 dias após o TI. CONCLUSÕES: As citocinas estudadas estão envolvidas no processo de LIR nas fases iniciais do TI. Ocorre diminuição da expressão de gene anti-apoptótico e aumento do número de células em processo de morte celular de maneira mais intensa no grupo submetido a menor tempo de isquemia / INTRODUCTION: Intestinal transplantation (ITx) has become an accepted mode of treatment of intestinal failure patients who develop parenteral nutrition-related complications. Overall outcomes have dramatically improved but sepsis remains the leading cause of mortality. Ischemia-reperfusion injury (IRI) has been related to the development of sepsis due either to direct mucosal damage or to increased risk of acute cellular rejection. An experimental ITx model has been idealized in order to better characterize IRI-associated mucosal damage. METHOD: 25 procedures involving 75 outbred pigs were necessary to standardize the procedure. Weight of the animals, venous drainage, intestinal transit reconstruction as well as the time period the animals should be maintained alive were evaluated. Orthotopic ITx was performed in 20 hybrid pigs. Two groups were assigned according to cold ischemia time (CI): group 1 (n=12) 90 minutes (min), group 2 (n=8) 180 min. The procedure was performed under aseptic technique and portal drainage was adopted as standard. Intestinal transit reconstruction involved the performance of termino-terminal anastomosis between donor and recipient jejunum and donor and recipient terminal ileum. Euro-Collins was used as preservation solution. 20mg/kg of metilprednisolone was administered at reperfusion and no other immunosuppressive drug has been employed. Specimens were collected from the donor at laparotomy, and from the receptor, 30 min, and 3 days after reperfusion. Mucosal damage was assigned by histological evaluation with hematoxylin-eosin dye. Neutrophilic infiltration was quantified using myeloperoxidase (MPO) immunohistochemical assay and epithelial cell apoptosis was also assigned by means of TUNEL assay. Molecular biology involved the quantification of the expression of the IL-6, ET-1, Bak, and Bcl-XL genes. RESULTS: No statistical difference was detected between the groups as far as plain histological evaluation is regarded. Neutrophilic infiltration increased in a similar fashion in both groups, but lasted longer in group 2. Apoptosis detected by TUNEL showed significant increase in group 1, 3 days after surgery. Anti-apoptotic gene Bcl-XL had its expression decreased in group 1, in 3 days as well. Endothelin-1 and IL-6 genes expression increased 30 min after the procedure and had already returned to baseline 3 d after surgery. CONCLUSION: IL-6 and ET-1 are involved precociously in the development of intestinal IRI. Neutrophilic infiltration lasted longer in the group submitted to longer CI. Although there were no significant differences between the groups, significant increase in the number of apoptotic epithelial cells 3 days after reperfusion could be detected in animals

INTRODUÇÃO: O transplante de intestino (TI) estabeleceu-se como tratamento para pacientes com falência intestinal e complicações da nutrição parenteral. Entretanto, sepse continua sendo a principal causa de mortalidade. A lesão causada pela isquemia seguida de reperfusão (LIR) é apontada como um dos fatores de ruptura da barreira mucosa intestinal, com consequente translocação bacteriana e sepse, seja precocemente, por lesão epitelial direta, seja mais tardiamente pela sua associação com o desenvolvimento da rejeição celular aguda. Criou-se um modelo de TI em porcos jovens com a finalidade de estudar a LIR e seus efeitos no epitélio intestinal. MÉTODOS: Para a padronização do modelo, foram realizados 25 procedimentos, tendo sido testados os tamanhos dos animais, as soluções de preservação, o tipo de drenagem venosa, o tipo de reconstrução intestinal e o tempo de duração do experimento. Na pesquisa propriamente dita, 20 porcos jovens foram submetidos a TI ortotópico. Dois grupos foram determinados conforme o tempo de isquemia fria a que foi submetido o intestino: grupo 1 (n=12) 90 minutos (min) e grupo 2 (n=8) 180 min. O procedimento foi realizado sob técnica asséptica e as anastomoses vasculares realizadas entre a aorta do doador e a aorta infra-renal do receptor e a veia porta do doador e a veia cava inferior do receptor. O trânsito intestinal foi reconstruído através de anastomoses entre o jejuno proximal do doador e do receptor e o íleo terminal do doador e do receptor. A solução de preservação utilizada foi Euro Collins. Não foi administrada medicação imunossupressora, exceto pela metilprednisolona (20mg/kg) no momento da reperfusão. Fragmentos de intestino foram obtidos: 1 no momento da laparotomia do doador, o fragmento basal, considerado controle, 2 30 min após a reperfusão e 3 3 dias após o transplante. Os fragmentos assim obtidos foram submetidos a: 1 análise histológica com coloração de hematoxilina-eosina (HE), 2 análise imunoistoquímica para a detecção de infiltração da mucosa por neutrófilos (marcados pelos grânulos ricos em mieloperoxidase MPO), 3 análise histoquímica para quantificação de células epiteliais em apoptose pelo método TUNEL, 4 análise da expressão dos genes da endotelina-1 (ET-1) e da interleucina-6 (IL-6), do gene antiapoptótico Bcl-XL e do gene pró-apoptótico Bak. A análise estatística foi realizada utilizando-se o teste de Mann-Whitney na comparação entre os grupos e, na análise da evolução temporal da LIR em cada grupo, o teste de Friedman seguido do teste post hoc de Dunn quando detectada diferença estatisticamente significante. RESULTADOS: Não foram encontradas diferenças entre os grupos quanto às alterações histológicas estudadas. O grau de infiltração da mucosa por neutrófilos elevou-se significantemente nos dois grupos 30 min após perfusão, tendo persistido elevado 3 dias após o TI somente no grupo 2. O número de células epiteliais em apoptose detectadas pelo método TUNEL sofreu incremento significante apenas no grupo 1, 3 dias após o procedimento. As duas citocinas estudadas, IL-6 e ET-1 mostraram elevação significante 30 minutos após a reperfusão, tendo retornado aos níveis basais 3 dias após a cirurgia em ambos os grupos. Detectou-se redução significante da expressão do Bcl-XL somente no grupo 1, 3 dias após o TI. CONCLUSÕES: As citocinas estudadas estão envolvidas no processo de LIR nas fases iniciais do TI. Ocorre diminuição da expressão de gene anti-apoptótico e aumento do número de células em processo de morte celular de maneira mais intensa no grupo submetido a menor tempo de isquemia / INTRODUCTION: Intestinal transplantation (ITx) has become an accepted mode of treatment of intestinal failure patients who develop parenteral nutrition-related complications. Overall outcomes have dramatically improved but sepsis remains the leading cause of mortality. Ischemia-reperfusion injury (IRI) has been related to the development of sepsis due either to direct mucosal damage or to increased risk of acute cellular rejection. An experimental ITx model has been idealized in order to better characterize IRI-associated mucosal damage. METHOD: 25 procedures involving 75 outbred pigs were necessary to standardize the procedure. Weight of the animals, venous drainage, intestinal transit reconstruction as well as the time period the animals should be maintained alive were evaluated. Orthotopic ITx was performed in 20 hybrid pigs. Two groups were assigned according to cold ischemia time (CI): group 1 (n=12) 90 minutes (min), group 2 (n=8) 180 min. The procedure was performed under aseptic technique and portal drainage was adopted as standard. Intestinal transit reconstruction involved the performance of termino-terminal anastomosis between donor and recipient jejunum and donor and recipient terminal ileum. Euro-Collins was used as preservation solution. 20mg/kg of metilprednisolone was administered at reperfusion and no other immunosuppressive drug has been employed. Specimens were collected from the donor at laparotomy, and from the receptor, 30 min, and 3 days after reperfusion. Mucosal damage was assigned by histological evaluation with hematoxylin-eosin dye. Neutrophilic infiltration was quantified using myeloperoxidase (MPO) immunohistochemical assay and epithelial cell apoptosis was also assigned by means of TUNEL assay. Molecular biology involved the quantification of the expression of the IL-6, ET-1, Bak, and Bcl-XL genes. RESULTS: No statistical difference was detected between the groups as far as plain histological evaluation is regarded. Neutrophilic infiltration increased in a similar fashion in both groups, but lasted longer in group 2. Apoptosis detected by TUNEL showed significant increase in group 1, 3 days after surgery. Anti-apoptotic gene Bcl-XL had its expression decreased in group 1, in 3 days as well. Endothelin-1 and IL-6 genes expression increased 30 min after the procedure and had already returned to baseline 3 d after surgery. CONCLUSION: IL-6 and ET-1 are involved precociously in the development of intestinal IRI. Neutrophilic infiltration lasted longer in the group submitted to longer CI. Although there were no significant differences between the groups, significant increase in the number of apoptotic epithelial cells 3 days after reperfusion could be detected in animals

Endotelinas (ETs) e sarafotoxinas (SRTXs) pertencem a uma família de peptídeos vasconstritores que podem regular a migração e/ou produção de pigmentos em células pigmentares de vertebrados (cromatóforos). Em peixes teleósteos, ETs/SRTXs induzem a migração de pigmentos. Em melanócitos humanos, as ETs promovem a melanogênese e mitogênese. ETs também regulam a transcrição de diversos genes. Esses efeitos são mediados por diferentes vias de sinalização intracelular, dentre elas a via da fosfolipase C (PLC), da proteína quinase C (PKC) e da cascata de sinalização por proteína quinases ativadas por mitógeno (MAPKs). A rodopsina é um fotopigmento responsável pela detecção de fótons presente nos bastonetes dos olhos dos vertebrados. A modulação da transcrição do gene para rodopsina em peixes teleósteos e mamíferos parece ocorrer através de elementos conservados. Cromatóforos podem responder diretamente à luz, resultando no deslocamento dos grânulos de pigmentos através dos processos dendríticos das células. Essas respostas evocadas por luz são provavelmente mediadas por moléculas fotorreceptoras expressas por essas células. A linhagem celular GEM-81, proveniente de eritroforoma do peixe teleósteo Carassius auratus, assim como os melanócitos B16 de Mus musculus expressam rodopsina e receptores para ETs dos subtipos ETB e ETA, respectivamente. O objetivo deste trabalho foi determinar se: 1) os níveis do RNAm para rodopsina poderiam ser modulados por SRTX S6c em GEM-81 e por ET-1 em B16 e quais os mecanismos de sinalização intracelular envolvidos nessa modulação; 2) os níveis protéicos de rodopsina também poderiam ser modulados por SRTX S6c em GEM-81 e por ET-1 em B16. Através de PCR em tempo real (quantitativo), demonstrou-se que SRTX S6c e ET-1 modulam os níveis do RNAm para rodopsina em GEM-81 e B16, respectivamente, de forma temporal e dose-dependente. Em GEM-81, essa modulação envolve a ativação de uma PKC e da cascata das MAPKs. Já em B16, há o envolvimento de PLC, cálcio como mensageiro intracelular, calmodulina, quinase dependente de cálcio/calmodulina e PKC. Através de ensaios de Western blotting, foi demostrado que na linhagem GEM-81 os níveis protéicos de rodopsina não são significativamente alterados por 24 horas de tratamento com SRTX 10-9M S6c, sugerindo o envolvimento de mecanismos de controle pós-transcricional na modulação da expressão protéica de rodopsina. Nas células B16 cuja extração de proteína total ocorreu 0 ou 6h após o fim do tratamento de 24h com ET-1 10-10M, os níveis protéicos de rodopsina não são significativamente alterados. Já nas células cuja proteína total foi extraída 3h após o fim do tratamento com ET-1, observou-se uma diminuição significativa dos níveis da proteína rodopsina. Esses resultados sugerem o envolvimento de mecanismos de controle pós-transcricional na modulação da expressão protéica de rodopsina, mecanismos estes exacerbados nas células B16 cuja extração de proteína ocorreu 3h após o fim do tratamento. / Endothelins (ETs) and sarafotoxins (SRTXs) belong to a family of vasoconstrictor peptides, which can regulate pigment migration and/or production in vertebrate pigment cells (chromatophores). In teleostean fish, ETs/SRTXs induce pigment migration. In human melanocytes, ETs promote melanogenesis and mitogenesis. ETs also regulate the transcription of several genes. These effects are mediated by different intracellular signaling pathways, such as the phospholipase C (PLC), protein kinase C (PKC) and the mitogen-activated protein kinase (MAPK) cascade. Rhodopsin is a photopigment responsible for photon detection, found in vertebrate rod cells. Rhodopsin gene transcription regulation in teleostean fish and mammals seems to occur through conserved elements. Chromatophores can respond directly to light, promoting the migration of pigment granules along the cells dedritic processes. These light-evoked responses are probably mediated by photoreceptive molecules expressed by these cells. The teleost Carassius auratus erythrophoroma cell line, GEM-81 and Mus musculus B16 melanocytes express rhodopsin, as well as the ET receptors, ETB and ETA, respectively. The aim of this study was to determine whether 1) rhodopsin mRNA levels could be modulated by SRTX S6c in GEM-81 cells and ET-1 in B16 cells and the intracellular signaling mechanisms involved; 2) rhodopsin protein levels could also be modulated by SRTX S6c in GEM-81 and ET-1 in B16 cells. Using real time (quantitative) PCR, we demonstrated that SRTX S6c and ET-1 modulate rhodopsin mRNA levels in GEM-81 and B16, respectively, in a time and dose-dependent way. In GEM-81, this modulation involves the activation of a PKC and the MAPK cascade. In B16, it involves PLC, calcium as a second messenger, calmodulin, a calcium/calmodulin dependent kinase and PKC. The Western blotting assays demonstrated that in GEM-81 cells rhodopsin protein levels are not significantly altered by a 24-hour treatment with 10-9M SRTX S6c, suggesting the involvement of post-transcriptional mechanisms in the modulation of rhodopsin expression. In B16 cells, whose total protein was extracted 0 or 6 hours after the 24-hour treatment with 10-10M ET-1, rhodopsin protein levels were not significantly altered. When the cells total protein was extracted 3 hours after the 24-hour treatment with ET-1, a significant reduction in rhodopsin protein levels was observed. These results also suggest the involvement of post-transcriptional mechanisms in the modulation of rhodopsin expression in this cell line. These mechanisms could be somehow exacerbated in B16 cells whose protein was extracted 3 hours after the treatment.

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Recent preclinical reports have provided evidence that endothelial colony forming cells (ECFCs), a subset of endothelial progenitor cells, significantly improve vessel formation, largely due to their robust vasculogenic potential. While it has been known that the Rho family GTPase Cdc42 is involved in this ECFC-driven vessel formation process, the effect of extracellular matrix (ECM) stiffness on its activity during vessel formation is largely unknown. Using a fluorescence resonance energy transfer (FRET)-based Cdc42 biosensor, we examined the spatio-temporal activity of Cdc42 of ECFCs in three-dimensional (3D) collagen matrices with varying stiffness. The result revealed that ECFCs exhibited an increase in Cdc42 activity in a soft (150 Pa) matrix, while they were much less responsive in a rigid (1 kPa) matrix. In both soft and rigid matrices, Cdc42 was highly activated near vacuoles. However, its activity is higher in a soft matrix than that in a rigid matrix. The observed Cdc42 activity was closely associated with vacuole formation. Soft matrices induced higher Cdc42 activity and faster vacuole formation than rigid matrices. However, vacuole area is not dependent on the stiffness of matrices. Time courses of Cdc42 activity and vacuole formation data revealed that Cdc42 activity proceeds vacuole formation. Collectively, these results suggest that matrix stiffness is critical in regulating Cdc42 activity in ECFCs and its activation is an important step in early vacuole formation.