Elastic fibres, a major component of many connective tissues, are composed of an amorphous elastin core surrounded by fibrillin - containing microfibrils. The function of these microfibrils appears to require the co - ordinated interactions of fibrillins with a range of extracellular matrix ( ECM ) macromolecules including, latent transforming growth factor - β ( TGF - β ) binding proteins ( LTBPs ). LTBPs share a high degree of structural similarity to fibrillins, since they both contain unique 8 - cysteine motifs. Of the four members of the LTBP family, LTBPs - 1, - 3 and - 4 covalently bind to latent forms of TGF - β. LTBP - 1 has been shown to interact with the N - terminal domains of fibrillin - 1 and - 2 and LTBP - 4 interacts with the N - terminal domains of fibrillin - 1, suggesting that fibrillin - containing microfibrils may act as TGF - β stores and localise latent TGF - β complexes to the ECM. LTBP - 2 differs from other members of the LTBP family since it does not covalently bind latent TGF - β. However, LTBP - 2 strongly co - localises with fibrillin - containing microfibrils in a number of tissues suggesting that LTBP - 2 could have a structural role associated with these elements presumably independent of TGF - β storage, or could act to mediate specific microfibril - ECM interactions. To understand more about the function of LTBP - 2, this study involved screening for potentially important molecular interactions of LTBP - 2 with fibrillins and a variety of ECM proteins. Human recombinant LTBP - 2 ( r - LTBP - 2 ) was cloned, expressed and purified using a mammalian cell culture system. Solid phase binding assays were used to screen for interactions between r - LTBP - 2 and continguous fragments of fibrillin - 1 and - 2 as well as MAGPs, tropoelastin, collagens and proteoglycans. A cation dependant interaction was found between the C - terminal domains of LTBP - 2 and the N - terminal domains of fibrillin - 1, but not with the analogous region of fibrillin - 2. Thus, LTBP - 2 seems to have an exclusive role associated with fibrillin - 1 - containing microfibrils. Further studies found that the C - terminal region of LTBP - 2 competes with LTBP - 1 for binding to fibrillin - 1, suggesting that the binding site for LTBP - 2 on fibrillin - 1 is the same or in close proximity to that for LTBP - 1. Immunohistochemical analysis of LTBP - 1 and - 2 within developing human aorta indicated that both LTBPs co - localised with fibrillin - 1. However, the two LTBPs did have distinct distribution patterns in relation to each other, in that LTBP - 2 was found throughout the medial layer whereas LTBP - 1 was mainly located in patches of the outer medial layer. No regions of strong co - localisation of the two LTBPs were found. Thus, these findings suggest that LTBP - 2 could indirectly modulate the presence of TGF - β upon the fibrillin - containing microfibrils by competing for binding with the LTBP- 1 / TGF - β complex to these structures. Other binding studies showed a cation independent interaction between r - LTBP - 2 and an as yet unidentified component of a crude bovine collagen - IV extract. Since collagen - IV is a major component of basement membranes, an interaction between r - LTBP - 2 and a protein within this bovine collagen - IV preparation suggests LTBP - 2 may have a further function involving a basement membrane component. It will be interesting to determine if LTBP - 2 acts as a bridging molecule between basement membrane structures and fibrillin - containing microfibrils or if it has another function independent of these microfibrils. / Thesis (Ph.D.)--School of Medical Sciences, 2006.

Thesis (Ph.D.)--University of Delaware, 2006. / Principal faculty advisors: Dionisios G. Vlachos and Jeremy S. Edwards, Dept. of Chemical Engineering. Includes bibliographical references.

La malignité des astrocytomes est établie sur base de critères morphologiques définis au sein de la classification de l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS). Ce système de gradation, qui s’échelonne de I à IV, constitue actuellement l’outil pronostique le plus fiable. Par facilité, les cliniciens regroupent les astrocytomes de grade I (astrocytomes pilocytiques) et les astrocytomes diffus de grade II sous le terme d’« Astrocytomes de bas-grade » par opposition aux astrocytomes de haut-grade, constitués des astrocytomes anaplasiques (grade III) et des glioblastomes (GBM ; grade IV). Cette terminologie conduit à des prises en charge cliniques inadéquates car elle englobe des tumeurs très différentes en terme d’agressivité : les astrocytomes de grade I, majoritairement non infiltrants, non évolutifs et indolents et les astrocytomes diffus de grade II, toujours infiltrants et évolutifs, progressant systématiquement en astrocytomes de haut-grade et entraînant le plus souvent le décès prématuré du patient. Bien que ces tumeurs soient définies par la classification de l’OMS comme des entités clinicopathologiques distinctes, peu de données sont disponibles dans la littérature pour expliquer leurs particularités biologiques et la pratique quotidienne montre que les différencier peut être difficile. Le but des études entreprises au cours de ce travail de thèse est d’apporter une contribution à la compréhension des mécanismes de tumorigenèse qui différencient l’astrocytome de grade I des astrocytomes diffus (grade II-IV), de manière à identifier des voies biologiques qui permettraient, au moins en partie, d’expliquer ces différences de comportement. Au cours de la première partie de ce travail, nous avons caractérisé les profils d’expression génomique des astrocytomes de grade I et de grade II, en comparant les données d’expression de gènes (évaluées par des technologies de micropuces d’ADN) de travaux publiés entre 2000 et 2005. L’expression des gènes identifiés a été validée par des analyses de RT-PCR quantitative sur une série indépendante d’astrocytomes de grade I, II et IV. Les fonctions biologiques des protéines codées par chacun de ces gènes ont fait l’objet de recherches bibliographiques détaillées afin de proposer un modèle permettant d’approcher les différences de comportement de ces tumeurs. Cette analyse nous a permis d’identifier TIMP4 (tissue inhibitor of metalloproteinases 4) et IGFBP2 (insulin-like growth factor binding protein 2) comme gènes candidats pour améliorer la caractérisation biologique et clinique des astrocytomes de grade I par rapport aux astrocytomes diffus. TIMP4 et IGFBP2 codent respectivement pour un inhibiteur endogène des métalloprotéinases matricielles (MMPs) et une protéine de liaison capable d’inhiber l’action des « insulin-like growth factors » (IGFs, dont IGFI et IGFII), des facteurs impliqués dans la croissance et la migration des astrocytes normaux et tumoraux. Sur base de la surexpression de TIMP4 et d’IGFBP2 dans les astrocytomes de grade I, en comparaison aux astrocytomes diffus de grade II, nous avons posé l’hypothèse suivante : « L’absence d’agressivité des astrocytomes de grade I, en comparaison aux astrocytomes diffus (grade II-IV) pourrait en partie être liée à l’inhibition par TIMP-4 de la protéolyse des complexes IGFBP2-IGFII au sein de ces tumeurs ». Cette protéolyse, qui diminue l’affinité d’IGFBP2 pour IGFII, pourrait contribuer à libérer IGFII dans la matrice extracellulaire (MEC), favoriser la liaison d’IGFII à son récepteur IGF-IR et stimuler la croissance et la migration des cellules astrocytaires tumorales. Pour tester cette hypothèse, nous avons réalisé différentes analyses biochimiques afin i) de caractériser les actions protéolytiques de MMP-2, MMP-9 et MT1-MMP sur le complexe IGFBP2-IGFII, ii) d’identifier la libération d’IGFII lors du clivage de ce complexe, et iii) d’étudier l’action inhibitrice de TIMP-4. A l’aide d’un modèle cellulaire in vitro (lignée astrocytaire tumorale LN229), nous avons ensuite observé l’influence de la protéolyse du complexe IGFBP2-IGFII sur la croissance et la motilité cellulaire. Cette étude a montré : (1) la protéolyse du complexe IGFBP2-IGFII par MMP-9, (2) l’inhibition partielle de cette protéolyse par TIMP-4, (3) la libération d’IGFII résultant de cette protéolyse et (4) les effets stimulants de la libération d’IGFII sur la croissance et la motilité des cellules LN229. Cette étude souligne le rôle important de la protéolyse des complexes IGFBP2-IGFII dans l’agressivité des astrocytomes diffus. Elle confirme les effets stimulants propres d’IGFII, d’IGFBP2 et de MMP-9 sur la motilité et/ou la croissance des cellules astrocytaires tumorales. Enfin, elle identifie un rôle inhibiteur potentiel de TIMP-4 sur la protéolyse du complexe IGFBP2-IGFII, qui pourrait contribuer à expliquer le caractère plus indolent des astrocytomes de grade I en comparaison aux astrocytomes diffus. Au cours de la troisième partie de ce travail, nous avons caractérisé l’expression de TIMP-4 et de son récepteur potentiel, la tétraspanine CD63, sur une série de 471 gliomes, dont 354 astrocytomes de grade I à IV par la méthode d’immunohistochimie quantitative appliquée aux « tissue-microarrays ». Pour chaque patient, les variables cliniques suivantes ont été collectées : âge, localisation tumorale et multifocalité, comportement infiltrant de la tumeur, étendue de la résection chirurgicale, grade histologique, type de traitement adjuvant, et suivi, évalué en termes de récidive tumorale et de durée de survie spécifiquement liée à la tumeur. Cette troisième étude confirme la surexpression de TIMP-4 dans les astrocytomes de grade I, en comparaison aux astrocytomes diffus de grade II, et montre que CD63 suit un profil d’expression similaire. Par conséquent, nous proposons l’utilisation de la co-expression TIMP-4/CD63 comme un nouveau marqueur diagnostique de l’astrocytome pilocytique de grade I dans la prise en charge anatomo-pathologique des « Astrocytomes de bas-grade ». Cette étude souligne également l’intérêt d’utiliser TIMP-4 et CD63 pour différencier le phénotype astrocytaire du phénotype oligodendroglial des gliomes diffus. Enfin, ce travail identifie CD63 et le profil de co-expression TIMP-4/CD63 comme nouveaux marqueurs pronostiques indépendants associés à une évolution défavorable des astrocytomes diffus et des oligoastrocytomes. Ce travail nous a donc permis, à partir de données de micropuces d’ADN, d’identifier TIMP4 et IGFBP2 comme gènes d’intérêt dans l’étude des astrocytomes. A partir de ces deux gènes, nous avons posé une hypothèse visant à expliquer le caractère non infiltrant des astrocytomes de grade I. Les tests in vitro menés dans le cadre de cette hypothèse confirment l’intérêt des protéines TIMP-4, IGFBP2 et IGFII dans la tumorigenèse des astrocytomes. Enfin, la caractérisation clinique de l’expression de TIMP-4 et de CD63, son récepteur potentiel, valide l’intérêt clinique que ces protéines représentent pour la prise en charge des patients porteurs d’un gliome. Il reste toutefois la nécessité d’approfondir nos connaissances sur les voies de signalisation utilisées par TIMP-4 et/ou CD63. Ces recherches permettraient de proposer de nouvelles stratégies thérapeutiques visant à améliorer le traitement de ces tumeurs et ainsi pallier au pronostic sombre des patients porteurs de gliomes diffus.

The receptor activator of nuclear factor-kB (RANK) and its ligand, RANKL has have been implicated as an important link between breast cancer and metastasis to bone because of their ability to activate intracellular signal cascades leading to altered cancer cell behaviour and bone breakdown. The JAK/STAT5a cell signaling pathway is also crucial to breast biology and is involved in transcriptional regulation of many genes. The objective of this study is to determine if RANKL mRNA expression is regulated through the JAK/STAT5a pathway by stimulating human breast cancer cell lines, MCF-7 and MDA-MB-231, with prolactin (PRL), epidermal growth factor (EGF) and heregulin-beta1 (HRG-1), all known to activate STAT5a and play a role in breast cancer progression. This study shows that RANKL expression is upregulated by PRL, EGF and HRG-1, and that PRL and HRG-1 regulate transcription through the JAK/STAT5a pathway. / UOIT

No description available.

Transforming growth factor-beta 1 (TGF-β1) is a multifunctional cytokine that orchestrates key events of development, disease and repair in the central nervous system (CNS). To investigate the effects of chronically producing TGF-β1 on synaptic structure and synaptic transmission, I performed immunohistochemistry and immunoblot of brain tissues from transgenic mice (TGF-β1 mice) that over-express active form of TGF-β1 from astrocytes in the CNS. Immunohistochemical assays showed that synaptophysin increased in the CA3 subfield whereas calbindin-D28K decreased in the mossy fibres. Immunoblot analysis revealed that several α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazoleproprionic acid (AMPA) and N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor subunit proteins were up-regulated in the hippocampus of TGF-β1 mice. To examine the direct effect of TGF-β1 alone on glutamatergic synaptic activity, cultured hippocampal neurons were treated with or without TGF-β1. Electrophysiological recordings displayed that TGF-β1 significantly increased the amplitude of glutamate-evoked current (p<0.05). Taken together, these data suggest that TGF-β1 modulates hippocampal glutamatergic synaptic protein expression and regulates synaptic transmission.

Recent genome-wide association studies identified FGFR2 as one of breast cancer susceptibility genes. FGFR2 expression was down-regulated in breast carcinomas when compared with paired normal epithelium. Stable retroviral transduction of FGFR2-IIIb and its alternatively spliced FGFR2-IIIc variants was achieved in breast cancer MDA-MB-231, T47D and near normal MCF-10A cells. Our findings revealed a direct reduction of breast cancer cell growth and motility, a significant arrest of transformed morphogenetic changes including the Epithelial to Mesenchymal transition (EMT), anchorage independent growth, and the formation of growth-arrested 3D acinar architectures, and suppressive actions on orthotopically xenografted epithelial neoplasms and surrounding tumor stroma. These tumor protective effects were concordant with physical interactions between the two FGFR2 isoforms and IKKβ. Consistent with these interactions we noted FGFR2 to inhibit NF-κB signaling, including decreased nuclear RelA/p65 NF-κB localization, down-regulation of a transfected NF-κB luciferase reporter, reduced production of NF-κB-dependent transcripts, Interleukin-6 and p-STAT3.

Transforming growth factor-beta 1 (TGF-β1) is a multifunctional cytokine that orchestrates key events of development, disease and repair in the central nervous system (CNS). To investigate the effects of chronically producing TGF-β1 on synaptic structure and synaptic transmission, I performed immunohistochemistry and immunoblot of brain tissues from transgenic mice (TGF-β1 mice) that over-express active form of TGF-β1 from astrocytes in the CNS. Immunohistochemical assays showed that synaptophysin increased in the CA3 subfield whereas calbindin-D28K decreased in the mossy fibres. Immunoblot analysis revealed that several α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazoleproprionic acid (AMPA) and N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor subunit proteins were up-regulated in the hippocampus of TGF-β1 mice. To examine the direct effect of TGF-β1 alone on glutamatergic synaptic activity, cultured hippocampal neurons were treated with or without TGF-β1. Electrophysiological recordings displayed that TGF-β1 significantly increased the amplitude of glutamate-evoked current (p<0.05). Taken together, these data suggest that TGF-β1 modulates hippocampal glutamatergic synaptic protein expression and regulates synaptic transmission.

Recent genome-wide association studies identified FGFR2 as one of breast cancer susceptibility genes. FGFR2 expression was down-regulated in breast carcinomas when compared with paired normal epithelium. Stable retroviral transduction of FGFR2-IIIb and its alternatively spliced FGFR2-IIIc variants was achieved in breast cancer MDA-MB-231, T47D and near normal MCF-10A cells. Our findings revealed a direct reduction of breast cancer cell growth and motility, a significant arrest of transformed morphogenetic changes including the Epithelial to Mesenchymal transition (EMT), anchorage independent growth, and the formation of growth-arrested 3D acinar architectures, and suppressive actions on orthotopically xenografted epithelial neoplasms and surrounding tumor stroma. These tumor protective effects were concordant with physical interactions between the two FGFR2 isoforms and IKKβ. Consistent with these interactions we noted FGFR2 to inhibit NF-κB signaling, including decreased nuclear RelA/p65 NF-κB localization, down-regulation of a transfected NF-κB luciferase reporter, reduced production of NF-κB-dependent transcripts, Interleukin-6 and p-STAT3.

These studies were conducted to examine the influence of several variables on the growth hormone binding protein (GHBP) in serum of pigs. Continuous long term porcine somatotropin (pST) injections (daily for 6-7 wk) increased GHBP activity (p < .05). However, periodic short term pST injections (daily, every second d or every fourth d for 2 wk) did not cause significant change in GHBP levels (p > .40). No difference was observed between fed animals and animals fasted for 5 days (p > .3). Between 0 and 6 mo of age boar and gilt serum GHBP activity were not significantly different from each other, but increased significantly with age in both sexes(p < .0001). There was no significant correlation between serum GHBP and body weight in this study (p > .30). In pregnant sows, GHBP concentrations were highest at the beginning (day 72) of the third trimester (p< .05). These values were compared with information in the literature on serum growth hormone (GH) concentrations and GH receptor activity under similar conditions. Growth hormone receptor activity reported by other researchers and GHBP activity appear to vary concurrently except during fasting which may indicate alternate regulation of either the GHBP or the GH receptor. / Graduation date: 1992