Ccl2 and Ccl3 Mediate Neutrophil Recruitment via Induction of Protein Synthesis and Generation of Lipid Mediators

Objective: Although the chemokines monocyte chemoattractant protein-1 (Ccl2/JE/MCP-1) and macrophage inflammatory protein-1α (Ccl3/MIP-1α) have recently been implicated in neutrophil migration, the underlying mechanisms remain largely unclear. Methods and Results: Stimulation of the mouse cremaster muscle with Ccl2/JE/MCP-1 or Ccl3/MIP-1α induced a significant increase in numbers of firmly adherent and transmigrated leukocytes (>70% neutrophils) as observed by in vivo microscopy. This increase was significantly attenuated in mice receiving an inhibitor of RNA transcription (actinomycin D) or antagonists of platelet activating factor (PAF; BN 52021) and leukotrienes (MK-886; AA-861). In contrast, leukocyte responses elicited by PAF and leukotriene-B4 (LTB4) themselves were not affected by actinomycin D, BN 52021, MK-886, or AA-861. Conversely, PAF and LTB4, but not Ccl2/JE/MCP-1 and Ccl3/MIP-1α, directly activated neutrophils as indicated by shedding of CD62L and marked upregulation of CD11b. Moreover, Ccl2/JE/ MCP-1- and Ccl3/MIP-1α-elicited leakage of fluorescein isothiocyanate dextran as well as collagen IV remodeling within the venular basement membrane were completely absent in neutrophil-depleted mice. Conclusions: Ccl2/JE/MCP-1 and Ccl3/MIP-1α mediate firm adherence and (subsequent) transmigration of neutrophils via protein synthesis and secondary generation of leukotrienes and PAF, which in turn directly activate neutrophils. Thereby, neutrophils facilitate basement membrane remodeling and promote microvascular leakage

Surgery for Colorectal Cancer - Trends, Developments, and Future Perspectives

Background: Although colorectal surgery is long established as the mainstay treatment for colon cancer, certain topics regarding technical fine-tuning to increase postsurgical recurrence-free survival have remained a matter of debate throughout the past years. These include complete mesocolic excision (CME), treatment strategies for metastatic disease, significance of hyperthermic intraperitoneal chemotherapy (HIPEC), and surgical techniques for the treatment of colorectal cancer recurrence. In addition, new surgical techniques have been introduced in oncologic colorectal surgery, and their potential to provide sufficiently radical resection has yet to be proven. Methods: A structured review of the literature was performed to identify the current state of the art with regard to the mentioned key issues in colorectal surgery. Results: This article provides a comprehensive review of the current literature addressing the above-mentioned current challenges in colorectal surgery. The focus lies on the impact of CME and, in relation to this, on lymph node dissection, as well as on treatment of metastatic disease including peritoneal spread, and finally on the treatment of recurrent disease. Conclusion: Uniformly, the current literature reveals that surgery aiming at complete malignancy elimination within multimodal treatment approaches represents the fundamental quantum leap for the achievement of long-term tumor-free survival. (C) 2016 S. Karger GmbH, Freibur

Gap junctional communication promotes apoptosis in a connexin-type-dependent manner

Gap junctions (GJs) have been described to modulate cell death and survival. It still remains unclear whether this effect requires functional GJ channels or depends on channel-independent effects of connexins (Cx), the constituents of GJs. Therefore, we analysed the apoptotic response to streptonigrin (SN, intrinsic apoptotic pathway) or to α-Fas (extrinsic apoptotic pathway) in HeLa cells expressing Cx43 as compared with empty vector-transfected (CTL) cells. Apoptosis assessed by annexin V-fluorescein isothiocyanate/propidium iodide staining was significantly higher in HeLa-Cx43 compared with HeLa-CTL cells. Moreover, the cleavage of caspase-7 or Parp occurred earlier in HeLa-Cx43 than in HeLa-CTL cells. Comparative analysis of the effect of two further (endothelial) Cx (Cx37 and Cx40) on apoptosis revealed that apoptosis was highest in HeLa-Cx43 and lowest in HeLa-Cx37 cells, and correlated with the GJ permeability (assessed by spreading of a GJ-permeable dye and locally induced Ca(2+) signals). Pharmacologic inhibition of GJ formation in HeLa-Cx43 cells reduced apoptosis significantly. The role of GJ communication was further analysed by the expression of truncated Cx43 proteins with and without channel-forming capacity. Activation of caspases was higher in cells expressing the channel-building part (HeLa-Cx43NT-GFP) than in cells expressing the channel-incompetent C-terminal part of Cx43 (HeLa-Cx43CT-GFP) only. A hemichannel-dependent release and, hence, paracrine effect of proapoptotic signals could be excluded since the addition of a peptide (Pep)-blocking Cx43-dependent hemichannels (but not GJs) did not reduce apoptosis in HeLa-Cx43 cells. Treatment with SN resulted in a significant higher increase of the intracellular free Ca(2+) concentration in HeLa-Cx43 and HeLa-Cx43NT-GFP cells compared with HeLa-CTL or HeLa-Cx43CT-GFP cells, suggesting that Ca(2+) or a Ca(2+)-releasing agent could play a signalling role. Blocking of inositol triphosphate receptors reduced the SN-induced Ca(2+) increase as well as the increase in apoptosis. Our observations suggest that Cx43 and Cx40 but not Cx37 promote apoptosis via gap junctional transfer of pro-apoptotic signals between cells

Atrial Natriuretic Peptide Protects against Histamine-Induced Endothelial Barrier Dysfunction in Vivo

Endothelial barrier dysfunction is a hallmark of many severe pathologies, including sepsis or atherosclerosis. The cardiovascular hormone atrial natriuretic peptide (ANP) has increasingly been suggested to counteract endothelial leakage. Surprisingly, the precise in vivo relevance of these observations has never been evaluated. Thus, we aimed to clarify this issue and, moreover, to identify the permeability-controlling subcellular systems that are targeted by ANP. Histamine was used as important pro-inflammatory, permeability-increasing stimulus. Measurements of fluorescein isothiocyanate (FITC)-dextran extravasation from venules of the mouse cremaster muscle and rat hematocrit values were performed to judge changes of endothelial permeability in vivo. It is noteworthy that ANP strongly reduced the histamine-evoked endothelial barrier dysfunction in vivo. In vitro, ANP blocked the breakdown of transendothelial electrical resistance (TEER) induced by histamine. Moreover, as judged by immunocytochemistry and Western blot analysis, ANP inhibited changes of vascular endothelial (VE)-cadherin, β-catenin, and p120ctn morphology; VE-cadherin and myosin light chain 2 (MLC2) phosphorylation; and F-actin stress fiber formation. These changes seem to be predominantly mediated by the natriuretic peptide receptor (NPR)-A, but not by NPR-C. In summary, we revealed ANP as a potent endothelial barrier protecting agent in vivo and identified adherens junctions and the contractile apparatus as subcellular systems targeted by ANP. Thus, our study highlights ANP as an interesting pharmacological compound opening new therapeutic options for preventing endothelial leakage

Analyse der Thrombozyten-Endothelzell-Interaktion bei hepatischer Ischämie-Reperfusion

96 Der hepatische Ischämie-Reperfusionsschaden stellt ein relevantes klinisches Problem nach Lebertransplantation und Leberteilresektion sowie nach hämorrhagischem Schock dar. Es gibt zunehmend Hinweise darauf, daß Thrombozyten an der Ausbildung des hepatischen Ischämie-Reperfusionsschadens beteiligt sind. Bislang liegt jedoch keine Studie vor, in welcher die Mechanismen der Interaktion von Thrombozyten mit dem postischämischen hepatischen Endothel in vivo analysiert wurden. Insbesondere ist nicht geklärt, inwiefern diese Interaktion die Induktion und den Schweregrad des hepatozellulären Schadens beeinflußt. Ziele der Studie waren daher (1) die Thrombozyten-Endothelzell-Interaktion nach hepatischer I/R mittels intravitaler Fluoreszenzmikroskopie systematisch in Abhängigkeit von der Ischämie- und Reperfusionszeit quantitativ zu analysieren, (2) zu untersuchen, welche Mechanismen die Thrombozyten-Endothelzell-Interaktion in der Leber vermitteln und (3) zu analysieren, welchen Einfluß diese Interaktion auf den Ischämie-Reperfusionsschaden der Leber hat. An einem etablierten murinen Modell der warmen hepatischen Ischämie-Reperfusion wurde die Thrombozyten-Endothelzell-Interaktion mittels intravitaler Videofluoreszenzmikroskopie untersucht. Thrombozyten wurden von separaten syngenen Spendertieren isoliert, ex vivo mit Rhodamin-6G markiert, intravenös zu den jeweiligen Reperfusionszeitpunkten appliziert und bezüglich ihrer Interaktion mit dem Endothel der hepatischen Mikrogefäße quantitativ analysiert. Zur begleitenden Analyse des hepatischen Ischämie-Reperfusionsschadens wurden die sinusoidale Perfusionsrate, die Aktivität der Leberenzyme GOT/GPT im Serum und die Apoptosemarker Caspase-3- Aktivität und Anzahl TUNEL-positiver Zellen im Lebergewebe bestimmt. Durch Verwendung P-Selektin-defizienter Tiere (sowohl Thrombozytenspender als auch Thrombozytenempfänger) wurde die Rolle von endothelialem vs. thrombozytärem PSelektin für die Thrombozyten-Endothelzell-Interaktion untersucht. Des weiteren wurde versucht, durch Applikation eines Fibrinogen-Antikörpers die differentielle Bedeutung von Thrombozyten im Vergleich zu Leukozyten an der Ausbildung des Organschadens der Leber nach I/R in vivo aufklären. Es konnte gezeigt werden, daß hepatische Ischämie-Reperfusion eine Interaktion von Thrombozyten mit dem Endothel in präsinusoidalen Arteriolen, Sinusoiden und postsinusoidalen Venolen induzierte. Das Ausmaß dieser Interaktion war von der Ischämiedauer abhängig, während hingegen die Reperfusionsdauer keinen wesentlichen Einfluß hatte. Die vermehrte Thrombozytenadhäsion ging mit einem signifikanten Anstieg des mikrovaskulären und zellulären Organschadens einher. Untersuchungen an P-Selektin-defizienten Tieren demonstrierten, daß das endotheliale und nicht das thrombozytäre P-Selektin das Rollen und die nachfolgende Adhärenz von Thrombozyten in Arteriolen und Venolen der Leber vermittelte. Darüberhinaus war der postischämische Organschaden in P-Selektin-defizienten Tieren signifikant reduziert. Mittels der Blockade von Fibrinogen während der Reperfusionsphase konnte gezeigt werden, daß Fibrin(ogen) die postischämische Thrombozytenadhäsion vermittelte, an der Leukozytenadhärenz jedoch nicht beteiligt war. Die selektive Hemmung der Thrombozyten-Endothelzell-Interaktion führte zu einer signifikanten Reduktion des mikrovaskulären Schadens sowie der Apoptoseinduktion in der Leber nach Ischämie- Reperfusion. Somit demonstriert diese Studie erstmals in vivo, daß den Thrombozyten bei der Ausbildung des hepatischen I/R-Schadens eine wichtige Bedeutung zukommt

Einfluss von oxLDL auf die Apoptoseinduktion und Zellkopplung über Gap Junctions

Vaskuläre Erkrankungen sind als Ursache für Mortalität und Morbidität führend in westlichen Industrieländern. Es gibt zunehmend Hinweise darauf, dass oxLDL eine herausragende Rolle bei der Atheroskleroseinduktion bzw. -progression zukommt. Die initiale Wirkung von im Blut zirkulierendem oxLDL findet auf der Ebene der Interaktion mit dem vaskulären Endothel statt und resultiert in der endothelialen Dysfunktion. Da die Zellfunktion durch die Integrität der Endothelzellschicht bzw. deren interzelluläre Kommunikation mitbestimmt ist, wäre es denkbar, dass für die oxLDL-induzierten Veränderungen im Endothel u. a. die Beeinflussung der Zell-Zell-Kommunikation via Gap Junctions eine Rolle spielt. Bislang war jedoch wenig darüber bekannt, welchen Einfluss oxLDL auf die interzelluläre Kommunikation über Gap Junctions in Endothelzellen ausübt. Außerdem war es nicht geklärt, inwiefern diese Veränderungen in der Zell-Zell-Kommunikation die Induktion und den Schweregrad der oxLDL-induzierten Apoptose beeinflussen. Ziele der Studie waren daher i) zu analysieren, ob und über welche Mechanismen oxLDL einen Einfluss auf die interzelluläre Kommunikation über Gap Junctions in Endothelzellen ausübt, ii) zu untersuchen, welche Bedeutung der interzellulären Kommunikation über Gap Junctions bzw. einzelnen Connexinen bei der Induktion der Apoptose zukommt. Mittels der Dye-Transfer-Methode nach Farbstoffinjektion in eine einzelne Zelle konnten wir zeigen, dass oxLDL eine signifikante Steigerung der interzellulären Kommunikation über Gap Junctions in HUVEC induziert. Dieser Effekt ist dosisabhängig: er zeigte sich nur bei geringen oxLDL-Konzentrationen (15 bzw. 26 μg/ml) und wurde bei weiterer Erhöhung der Konzentration bis auf 100 μg/ml wiederum aufgehoben. Die durch oxLDL verstärkte Zell-Zell-Kommunikation wurde in Endothelzellen durch einen cAMP/PKA abhängigen Mechanismus vermittelt, wobei die cAMP-Freisetzung durch ein Cyclooxygenaseprodukt, wahrscheinlich Prostacyclin, getriggert wurde. Mittels immunhistochemischer Färbungen für Cx37 und Cx43 konnten wir nicht bestätigen, dass die oxLDL-induzierte Verstärkung der Zell-Zell-Kommunikation infolge einer Hochregulation der Connexin-Expression auftritt. Im zweiten Teil der Studie wurde der Einfluss von oxLDL auf die Apoptoseinduktion analysiert. Die Apoptose wurde mittels der Annexin V - Propidium Iodid Färbung bzw. durch Nachweis des Mitochondrienmembranpotentials durchflusszytometrisch erfasst. OxLDL verursachte einen signifikanten Anstieg der Apoptoserate in HUVEC. Zur Aufklärung der Rolle bestimmter Connexine wurden weitere Experimenten in Cx-transfizierten HeLa-Zellen durchgeführt. In diesen Zellen erhöhen einzelne Connexine die Apoptoserate in unterschiedlichem Ausmaß: Cx43 > Cx40 > Cx37. Um zu prüfen, ob die bloße Anwesenheit der Connexine dafür von Bedeutung war oder ob von Connexinen gebildete Gap Junctions dafür von Bedeutung waren, wurden weitere Experimente durchgeführt. Dafür wurden in einem neuen Versuchsansatz Zellen in Suspension (keine Zell-Zell-Kontakte) sowie adhärente Zellen im Monolayer (bestehende Zell-Zell- Kontakte) einer proapoptotischen Stimulation durch Streptonigrin unterzogen. Die Zellen in Suspension wiesen erst zu einem deutlich späteren Zeitpunkt apoptotische Veränderungen auf. Das deutet auf eine Beteiligung der Gap Junctions bei der Apoptoseinduktion hin. Diese Interpretation wurde durch Befunde einer weiteren Versuchsreihe bestätigt. Bei Inkubation von apoptotischen Cx43-positiven Zellen mit intakten Zellen wurde die Apoptoserate der Letzteren nur dann signifikant erhöht, wenn diese ebenfalls Connexin 43 exprimierten und funktionelle Gap Junctions mit den bereits apoptotischen Zellen de novo bilden konnten. Somit demonstriert diese Arbeit, dass Gap Junctions eine wichtige Rolle bei der Apoptoseinduktion spielen. In nachfolgenden Studien soll in Atherosklerose-Modellen überprüft werden, ob und inwiefern die hier beschriebenen Mechanismen auch unter den In-Vivo-Bedingungen bei den oxLDL-assoziierten Gefäß/Endothelschäden eine Rolle spielen

Estimation and attitude toward the health of students of pedagogical specialities in the process of physical education professionally-applied to the orientation

Opinion of students is shown in relation to the evaluation of the state of own health and anxiety about him. Attitude of future educators of child's educational establishments toward a health is certain. 116 students of I-IV of courses took part in research. The negative tendency of worsening of the state of health of students is set. There is growth of index of careful attitude toward the health from 20 % to 43,5 %, the index of indifferent relation diminishes from 15 % to 4,3 %. Considerable percent of students (60,8 %) untroubled about a health until there will not be problems. It is marked about the necessity of revision of passive position of departments of physical education in relation to the professionally applied physical preparation of students. It is shown that after the second year students have a fall-off of estimation of the health

Flavopiridol Protects Against Inflammation by Attenuating Leukocyte-Endothelial Interaction via Inhibition of Cyclin-Dependent Kinase 9

Objective: The cyclin-dependent kinase (CDK) inhibitor flavopiridol is currently being tested in clinical trials as anticancer drug. Beyond its cell death–inducing action, we hypothesized that flavopiridol affects inflammatory processes. Therefore, we elucidated the action of flavopiridol on leukocyte–endothelial cell interaction and endothelial activation in vivo and in vitro and studied the underlying molecular mechanisms. Methods and Results: Flavopiridol suppressed concanavalin A–induced hepatitis and neutrophil infiltration into liver tissue. Flavopiridol also inhibited tumor necrosis factor-α–induced leukocyte– endothelial cell interaction in the mouse cremaster muscle. Endothelial cells were found to be the major target of flavopiridol, which blocked the expression of endothelial cell adhesion molecules (intercellular adhesion molecule-1, vascular cell adhesion molecule-1, and E-selectin), as well as NF-κB-dependent transcription. Flavopiridol did not affect inhibitor of κB (IκB) kinase, the degradation and phosphorylation of IκBα, nuclear translocation of p65, or nuclear factor-κB (NF-κB) DNA-binding activity. By performing a cellular kinome array and a kinase activity panel, we found LIM domain kinase-1 (LIMK1), casein kinase 2, c-Jun N-terminal kinase (JNK), protein kinase Cθ (PKCθ), CDK4, CDK6, CDK8, and CDK9 to be influenced by flavopiridol. Using specific inhibitors, as well as RNA interference (RNAi), we revealed that only CDK9 is responsible for the action of flavopiridol. Conclusion: Our study highlights flavopiridol as a promising antiinflammatory compound and inhibition of CDK9 as a novel approach for the treatment of inflammation-associated diseases

ESAM supports neutrophil extravasation, activation of Rho, and VEGF-induced vascular permeability

Endothelial cell–selective adhesion molecule (ESAM) is specifically expressed at endothelial tight junctions and on platelets. To test whether ESAM is involved in leukocyte extravasation, we have generated mice carrying a disrupted ESAM gene and analyzed them in three different inflammation models. We found that recruitment of lymphocytes into inflamed skin was unaffected by the gene disruption. However, the migration of neutrophils into chemically inflamed peritoneum was inhibited by 70% at 2 h after stimulation, recovering at later time points. Analyzing neutrophil extravasation directly by intravital microscopy in the cremaster muscle revealed that leukocyte extravasation was reduced (50%) in ESAM−/− mice without affecting leukocyte rolling and adhesion. Depletion of >98% of circulating platelets did not abolish the ESAM deficiency–related inhibitory effect on neutrophil extravasation, indicating that it is only ESAM at endothelial tight junctions that is relevant for the extravasation process. Knocking down ESAM expression in endothelial cells resulted in reduced levels of activated Rho, a GTPase implicated in the destabilization of tight junctions. Indeed, vascular permeability stimulated by vascular endothelial growth factor was reduced in ESAM−/− mice. Collectively, ESAM at endothelial tight junctions participates in the migration of neutrophils through the vessel wall, possibly by influencing endothelial cell contacts