myo-lnositol (mIns), a natural component of the human diet and essential precursor of several signalling pathways, including that of G protein-coupled receptors, has also been shown to be effective in the treatment of psychiatric disorders such as depression, obsessive compulsive disorder and panic disorder. Most likely since mlns is a simple isomer of glucose, no serious side effects have been reported with its use, even at high oral doses of mlns. Previous studies suggest that the therapeutic action of mlns may include reduced serotonin 5HTzA and muscarinic acetylcholine receptor function. An important signal transduction system that may possibly be involved in the mechanism of action of antidepressants is phosphoinositide (PI) turnover. In this signalling system PI-phospholipase C (PLCpl), that is implicated in the in the mechanism of action of antidepressants and anxiolytics, is activated. The mechanism of action of mlns, however, still remains elusive and needs further investigation. In this study a possible modulatory role of 24-hour pre-treatment of human neuroblastoma cell line (SH-SY5Y) with mlns on mRNA levels and protein expression of phospholipase C-p1 (PLCP1) and glycogen synthase kinase 3P (GSK3p) was investigated. The effects of mlns were also compared to that of other prototype antidepressants, such as fluoxetine (a selective serotonin reuptake inhibitor), imipramine (a tricyclic antidepressant), lithium and another drug with potential antidepressant effects, sildenafil (phosphodiesterase 5-type (PDE5) inhibitor). Real-time reverse transcription Polymerase Chain Reaction (RTPCR) was performed in order to investigate the mRNA levels, while protein expression in membranes and the cytosol fraction of cells were quantified with Western blots. The expression of PLCPl was decreased after pre-treatments with imipramine or myoinositol in combination with fluoxetine. In addition, sildenafil alone or in combination with myo-inositol, also decreased the expression of membrane-bound PLCp1. However, a 24- hour pre-treatment with lithium did not alter PLCPl expression significantly. Determined mRNA levels for the expression of PLCPl were consistent in these findings, except for the inhibition of the mRNA for the expression of PLCPl also after lithium treatment. The reduced PLCpl mRNA levels after lithium pre-treatment may suggest the involvement of posttranscriptional modification (or delayed translational effects) of PLCpl after lithium treatment. The data from the current study suggest that antidepressant action may include downregulation of PLCPl expression and that modulators of the nitric oxidecGMP pathway (e.g. sildenafil as a PDE5 inhibitor) may exhibit similar properties. / Thesis (M.Sc. (Pharmacology))--North-West University, Potchefstroom Campus, 2005.

La phospholipase D (PLD) hydrolyse la phosphatidylcholine des membranes cellulaires, libérant le messager acide phosphatidique. La capacité de la PLD à influer sur la voie de signalisation de mTOR, acteur central dans le contrôle du tissu musculaire, nous a incités à étudier son rôle dans ce tissu. Mes travaux de thèse ont pour but d'étudier les mécanismes par lesquels la PLD intervient dans la différenciation myogénique et dans la régulation de la masse musculaire. Dans un premier temps, nous avons montré que le contrôle de la différenciation des myoblastes L6 par la PLD met en jeu l'activation des deux complexes de mTOR (mTORC1 et mTORC2). mTORC2 active la différenciation, probablement via son effecteur PKCalpha, alors que mTORC1 la réprime via son effecteur S6K1, en induisant la phosphorylation de rictor, un composant de mTORC2, et l'inhibition de ce complexe. Nous avons par ailleurs montré que l'extinction de PLD par interférence de I'ARN induit l'atrophie de myotubes L6 en culture, ainsi qu'une baisse de la phosphorylation de S6K1 et 4E-BP1, effecteurs de mTORC1. Inversement, la surexpression de PLD à l'aide de vecteurs adénoviraux induit une hypertrophie des myotubes, associée à une activation de la voie mTORC1, et de Akt, effecteur de mTORC2. De plus, la surexpression de PLD atténue l'atrophie induite par la dexaméthasone. Ces résultats mettent en évidence un rôle hypertrophique et anti-atrophique de la PLD, qui pourrait s'exercer par stimulation de la voie mTOR. Nos résultats suggèrent que la PLD est susceptible de jouer un rôle clé dans le muscle squelettique, en agissant tant au niveau de la régénération du tissu qu'au niveau de la régulation de sa masse.

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myo-lnositol (mIns), a natural component of the human diet and essential precursor of several signalling pathways, including that of G protein-coupled receptors, has also been shown to be effective in the treatment of psychiatric disorders such as depression, obsessive compulsive disorder and panic disorder. Most likely since mlns is a simple isomer of glucose, no serious side effects have been reported with its use, even at high oral doses of mlns. Previous studies suggest that the therapeutic action of mlns may include reduced serotonin 5HTzA and muscarinic acetylcholine receptor function. An important signal transduction system that may possibly be involved in the mechanism of action of antidepressants is phosphoinositide (PI) turnover. In this signalling system PI-phospholipase C (PLCpl), that is implicated in the in the mechanism of action of antidepressants and anxiolytics, is activated. The mechanism of action of mlns, however, still remains elusive and needs further investigation. In this study a possible modulatory role of 24-hour pre-treatment of human neuroblastoma cell line (SH-SY5Y) with mlns on mRNA levels and protein expression of phospholipase C-p1 (PLCP1) and glycogen synthase kinase 3P (GSK3p) was investigated. The effects of mlns were also compared to that of other prototype antidepressants, such as fluoxetine (a selective serotonin reuptake inhibitor), imipramine (a tricyclic antidepressant), lithium and another drug with potential antidepressant effects, sildenafil (phosphodiesterase 5-type (PDE5) inhibitor). Real-time reverse transcription Polymerase Chain Reaction (RTPCR) was performed in order to investigate the mRNA levels, while protein expression in membranes and the cytosol fraction of cells were quantified with Western blots. The expression of PLCPl was decreased after pre-treatments with imipramine or myoinositol in combination with fluoxetine. In addition, sildenafil alone or in combination with myo-inositol, also decreased the expression of membrane-bound PLCp1. However, a 24- hour pre-treatment with lithium did not alter PLCPl expression significantly. Determined mRNA levels for the expression of PLCPl were consistent in these findings, except for the inhibition of the mRNA for the expression of PLCPl also after lithium treatment. The reduced PLCpl mRNA levels after lithium pre-treatment may suggest the involvement of posttranscriptional modification (or delayed translational effects) of PLCpl after lithium treatment. The data from the current study suggest that antidepressant action may include downregulation of PLCPl expression and that modulators of the nitric oxidecGMP pathway (e.g. sildenafil as a PDE5 inhibitor) may exhibit similar properties. / Thesis (M.Sc. (Pharmacology))--North-West University, Potchefstroom Campus, 2005.

Die Verfütterung von Fetten mit mehrfach ungesättigter Fettsäuren (PUFA) stellt seit Jahren eine nebenwirkungsfreie Alternative in der Behandlung atopischer Erkrankungen wie der Caninen Atopischen Dermatitis (CAD) dar. Zahlreiche Studien belegen die antiinflammatorische Wirkung der PUFA und die damit verbundene Besserung der klinischen Symptomatik. Diese antiinflammatorische Wirkung kommt auf molekularer Ebene zustande, indem die supplementierten Fettsäuren die Eigenschaften zellulärer Membranen verändern, intrazelluläre Signalwege und Enzyme beeinflussen sowie die Expression verschiedener Gene modulieren. Die cytosolische Phospholipase A2 (cPLA2) stellt eines der Schlüsselenzyme im Rahmen der Synthese proinflammatorischer Eikosanoide dar, die allergische Symptome wie Juckreiz und Hautrötungen bedingen. Sie spaltet bevorzugt Arachidonsäure (AA) aus der sn2-Position membranständiger Phospholipide ab und stellt somit das Substrat für die Synthese von Entzündungsmediatoren wie Prostaglandinen, Leukotrienen und Thromboxanen zur Verfügung. Peroxisomen-Proliferator-aktivierte Rezeptoren (PPAR) gehören zur Großfamilie der Kernrezeptoren. Besonders die Isoform PPARγ ist an der Regulation der Expression verschiedener proinflammatorischer Proteine beteiligt, wie z.B. der Cyclooxygenase (COX). PUFA gehören zu den natürlichen Liganden dieser Rezeptoren, was die Vermutung nahe legt, dass zumindest ein Teil der Wirkungen über die Beeinflussung dieser Rezeptoren vermittelt wird. Über die Beeinflussung der Expression des cPLA2-Gens durch PPAR existieren zurzeit noch keine Erkenntnisse. Mastzellen spielen eine zentrale Rolle im Rahmen der Pathogenese allergischer Erkrankungen. Auf einen allergenen Stimulus hin sind sie in der Lage, präformierte (z.B. Histamin) und de novo synthetisierte Entzündungsmediatoren (z.B. Eikosanoide) freizusetzen und damit die für allergische Erkrankungen typischen Symptome hervorzurufen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, an einer caninen Mastozytomzelllinie (C2) die zeitabhängigen Effekte der Supplementierung des Zellkulturmediums mit jeweils 20 μM n3- PUFA (α-Linolensäure LE, C18:3n3; Eikosapentaensäure EPA, C20:5n3) und n6-PUFA (Linolsäure LA, C18:2n6; Arachidonsäure AA, C20:4n6) auf das Wachstum, das zelluläre Fettsäurenmuster, die Histaminfreisetzung, die Aktivität und Expression der cPLA2 sowie die Expression von PPARγ zu untersuchen. Vergleichend wurden die C2 auch im Grundmedium kultiviert. Zur Untersuchung des Einflusses der PUFA auf das Wachstum der Zellen erfolgte die Kultivierung über einen Zeitraum von 8 Tagen. Um die zeitabhängigen Effekte feststellen zu können, wurden die Zellen 6 h, 48 h bzw. 6 Tage in den entsprechenden Medien bzw. dem Grundmedium kultiviert und danach die folgenden Verfahren angewendet. – Bestimmung des zellulären Fettsäurenmusters mittels Gaschromatographie (GC) – Bestimmung der Histaminfreisetzung mit Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) – Bestimmung der Aktivität der cPLA2 über Messung der freigesetzten [3H]Arachidonsäure – Bestimmung der Expression der cPLA2 und des PPARγ mittels Western Blot. Die Ergebnisse zeigen, dass die Fettsäuren-Supplementierung keinerlei Auswirkung auf das Zellwachstum hat. Sie führt aber zur Anreicherung der jeweils angebotenen Fettsäure sowie ihrer Elongations- und Desaturierungsprodukte. Die Effekte auf die spontane und auch auf die Mastoparan-stimulierte Histaminfreisetzung waren zeitabhängig sehr unterschiedlich. Die Zugabe der Fettsäuren hatte auf die spontane cPLA2-Aktivität der Zellen nur bei längerer Kultivierungsdauer (6 d) einen Einfluss, wobei es zu einer Minderung der Aktivität nach PUFA- Gabe kam. Im Gegensatz dazu zeigten die Mastoparan-stimulierten C2 nur nach 6- stündiger Kultivierung eine signifikante Erhöhung der cPLA2-Aktivität in den mit den n6-FS supplementierten Medien. Die cPLA2-Expression war in ihrer Höhe von der Kultivierungsdauer abhängig. Nach 6 h zeigten die PUFA-supplementierten C2 eine im Vergleich zum Grundmedium gesteigerte Expression, unabhängig von der Art der zugesetzten Fettsäure. Nach 48 h war die Expression in den C20-PUFA-supplementierten C2 deutlich erhöht, während sie nach 6-tägiger Kultivierung in den mit C20-PUFA angereicherten Medien signifikant reduziert war. Der fehlende Zusammenhang zwischen der Aktivität des Enzyms und der Höhe der cPLA2-Expression lassen auf eine unterschiedliche Regulation dieser beiden Parameter schließen. Die PPARγ-Expression verhielt sich, besonders nach 48-stündiger und 6- tägiger Kultivierung, umgekehrt zur cPLA2-Expression. Dabei deutet das annähernd gegensätzliche Verhalten von cPLA2 und PPARγ nach 48 h und 6 d auf eine mögliche Beteiligung des Kernrezeptors an der Regulation der cPLA2-Expression hin. Aus den vorliegenden Untersuchungen geht somit deutlich hervor, dass die C2 mit der cPLA2 und dem PPARγ zwei bedeutende Regulatoren von Entzündungsprozessen exprimieren und somit als Modell zur Erforschung der Pathogenese der CAD geeignet sind.

Biomaterial surface properties such as microtopography and energy can change cellular responses at the cell-implant interface. Phospholipase D (PLD) is required for differentiation of osteoblast-like MG63 cells on machined and grit-blasted titanium surfaces. Here, we determined if PLD is also required on microstructured/high-energy substrates and the mechanism involved. shRNAs for human PLD1 and PLD2 were used to silence MG63 cells. Wild-type and PLD1 or PLD1/2 silenced cells were cultured on smooth-pretreatment surfaces (PT); grit-blasted, acid-etched surfaces (SLA); and SLA surfaces modified to have higher surface energy (modSLA). PLD was inhibited with ethanol or activated with 24,25-dihydroxyvitamin-D₃ [24R,25(OH)₂D₃]. As surface roughness/energy increased, PLD mRNA and activity increased, cell number decreased, osteocalcin and osteoprotegerin increased, and protein kinase C (PKC) and alkaline phosphatase specific activities increased. Ethanol inhibited PLD and reduced surface effects on these parameters. There was no effect on these parameters after knockdown of PLD1, but PLD1/2 double knockdown had effects comparable to PLD inhibition. 24R,25(OH)₂D₃increased PLD activity and production of osteocalcin and osteoprotegerin, but decreased cell number on the rough/high-energy surfaces. These results confirm that surface roughness/energy-induced PLD activity is required for osteoblast differentiation and that PLD2 is the main isoform involved in this pathway. Here we showed that PLD is activated by 24R,25(OH)₂D₃ in a surface-dependent manner and inhibition of PLD reduced the effects of surface microstructure/energy on PKC, suggesting that PLD mediates the stimulatory effect of microstructured/high-energy surfaces via PKC-dependent signaling.

Heidelberg, Univ., Diss., 2007.