Inflammation, DNA-centered radicals, and oxidative genotoxicity: The role of HOCl produced by myeloperoxidase in carcinogenesis

Myeloid cells (macrophages and neutrophils) infiltrate and synthesize myeloperoxidase (MPO) in sites of inflammation, producing gentotoxicity. In RAW 264.7 macrophages, bacterial lipopolysaccharide (LPS) induces superoxide radical anion, nuclear deformation (nuclear protuberances), MPO synthesis, biomolecule oxidation and cell death. “Freezing” LPS-triggered macrophage activation with the nitrone spin trap 5,5-dimethyl-1-pyrroline N-oxide (DMPO) prevented cell activation and death. Oxidation of proteins and genomic DNA was also blocked, with formation of protein- and DNA-DMPO nitrone adducts, as analyzed by immuno-spin trapping with a polyclonal anti-DMPO serum. Interestingly, confocal microscopy analysis of these cells showed that MPO, genomic DNA, and DNA-DMPO nitrone adducts co-localized in the nuclear protuberances. These observations, and the fact that DNA is negatively charged and MPO is a cationic protein, suggest a role for uptaken or newly synthesized MPO in oxidative genotoxicity induced by myeloid cells in sites of inflammation. 
In order to understand MPO-induced formation of DNA-centered radicals, we studied DNA-DMPO nitrone adducts in calf thymus DNA treated with micromolar concentrations of hypochlorous acid (HOCl) added as a bolus or generated in situ by the MPO/H2O2/Cl- system in the presence of DMPO. We also investigated DNA-DMPO nitrone adducts inside living cells containing MPO. The cell models we used were: i) human leukemia (HL)-60 cells, which overexpress MPO, ii) RAW 264.7 macrophages activated with LPS (1 ng/ml for 24 h), to induce MPO, and iii) A549 human airway epithelial cells pre-loaded with human MPO. When these cells were activated with the phorbol ester PMA, the number of 6-thioguanine-resistant cells with the hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase (HRPT) mutation increased. This mutation was prevented by each of the following: the NADPH oxidase inhibitor apocynin; the MPO inhibitors salicylhydroxamic acid and 4-aminobenzoic acid hydrazide; the cell-permeable HOCl scavenger resveratrol; and DMPO, which traps DNA-centered radicals and prevents further oxidation. 
Genomic DNA-centered radicals and further mutagenesis induced by activated myeloid cells in sites of inflammation can be prevented by blocking MPO activity, preventing formation of and/or scavenging HOCl, or trapping DNA-centered radicals. Our findings provide new therapeutic avenues for preventing carcinogenesis induced by infiltration and activation of myeloid cells in sites of inflammation, for example, in the lung exposed to particulate matter. SUPPORTED BY NIEHS 5R00ES015415-03
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Le prototypage basé sur des méta données phase 1 du cycle de développement

Le processus de conception des systèmes d'information (SI) est un processus long et complexe qui résulte en de nombreux échecs. Le prototypage informatique et la conception guidée par modèles ont été proposés comme une solution en améliorant la qualité des spécifications au début du cycle de vie d'un SI. L'objectif de notre recherche est de mieux orienter l'action de spécification des exigences dans la phase initiale de conception "Communication Client - Concepteur" et dans le début de la phase de développement "Communication Concepteur - Développeur" en utilisant des artefacts de prototypage. Notre travail ouvre concrètement une voie dans laquelle il devient possible d'envisager que toute modification au cours de la vie d'un SI puisse être effectuée à partir du modèle du domaine qui est l'intrant du "prototypeur", qui devient alors le SI lui-même. Mots clés: système d'information; méthodologie de conception; modèle conceptuel de données; spécification déclarative; spécification exécutable; prototype; méta-donnée; architecture applicativeDesigning information systems is a lengthy and complex process that leads to numerous failures. Prototyping has been proposed as a solution to improve the specifications' quality in the beginning of an information system's life cycle. Every information system (IS) is based upon the information architecture ; it is, before all, a content about the perceived reality. A "domain" is a formalization of the perceived reality in which the IS users identify the representations of facts (the data) by means of semantic keys. IS designers have to transform this model using their knowledge about the abstract functioning of computers. The objective of our research is to guide the action of requirements specification in the initial design phase of "Communication Customer - Designer" and in the beginning of the development phase "Communication Designer - Developer" using prototyping artifacts. Our work actually opens the way where it becomes possible to envisage that every modification during the information system's life cycle could be done from within the domain model, which is an input for the "prototyper" and becomes then itself an information system. Keywords : information system ; design method ; conceptual data model ; déclarative specification; executables pecification; prototype ; méta-data ; application architectur

The Nitrone Spin Trap 5,5-Dimethyl-1-pyrroline N-oxide Affects Stress Response and Fate of Lipopolysaccharide-Primed RAW 264.7 Macrophage Cells

The nitrone spin trap 5,5-dimethyl-1-pyrroline N-oxide (DMPO) is commonly used to study free radicals. Due to its free radical trapping properties, DMPO is thought to reduce free radial-mediated oxidative damage and other related cellular responses. The purpose of this study was to assess the effect of DMPO on lipopolysaccharide (LPS)-induced inflammation, endoplasmic reticulum (ER) stress, and apoptosis in RAW 264.7 cells. The results showed that DMPO at 50 mM inhibited inducible nitric oxide synthase expression when added shortly after LPS treatment (≤3 h). Interestingly, DMPO increased anti-inflammatory heme oxygenase-1 (HO-1) expression and reversed LPS-induced decrease in HO-1 expression. LPS could increase cellular ER stress as indicated by C/EBP homologous protein (CHOP) induction; DMPO reduced LPS effect on CHOP expression. Unexpectedly, DMPO had a synergistic effect with LPS on increased caspase-3 activity. Overall, DMPO harbors multiple modulating effects but may induce apoptosis in LPS-stressed cells when given at 50 mM, an effective dose for its anti-inflammatory activity in vitro. Our data provide clues for further understanding of the nitrone spin trap with therapeutic potential.Fil: Zhai, Zili. University of Chicago. Department of Medicine. Section of Gastroenterology; Estados UnidosFil: Ramirez, Dario. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis; Argentina. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Quimica, Bioquimica y Farmacia. Departamento de Bioquímica y Ciencias Biológicas; ArgentinaFil: Gomez-Mejiba, Sandra Esther. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis; Argentina. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Quimica, Bioquimica y Farmacia. Departamento de Bioquímica y Ciencias Biológicas; Argentin

Detection of rapid orbital expansion of Saturn’s moon Titan

The Saturn satellite system is a complex dynamical system with several gravitational interactions happening between the satellites, the rings and the central body, such as resonances, librations and tides. These intricate dynamics carry information on the formation and evolution of the Saturn and Solar systems

Extracción de antioxidantes de genotipos nativos de achiote (Bixa Orellana L.) y jitomate (Solanum lycopersicum L.) mediante métodos no convencionales y determinación de su actividad funcional in vitro e in vivo

Para la obtención de extractos de jitomate, la aplicación de enzimas digestivas, en combinación con la sonicación y el uso del solvente acetato de isopropilo generó los extractos con mayor actividad funcional a nivel in vitro y mayor contenido de compuestos funcionales. Los extractos así obtenidos, tanto de achiote como de jitomate, fueron probados en los nematodos. Se observó que los extractos fueron capaces de extender la vida del nematodo, así como incrementar su resistencia a estrés térmico, oxidante y por radiación UV en la cepa nativa de C. elegans. Estos efectos protectores no estuvieron relacionados con la disminución en la fertilidad ni con la restricción calórica. Además, en el caso de los extractos de achiote fueron dependientes de la vía de la insulina, pero independientes de la actividad de los factores de transcripción DAF-16, HSF-1 y SKN-1. Estos resultados sugieren que el extracto de achiote puede modular la resistencia a estrés y la longevidad de manera directa, posiblemente evitando el daño oxidante debido a su alto contenido de carotenoides y vitamina E, pero también mediante la interacción con los mecanismos reguladores de la respuesta endógenos, como la vía de señalización de insulina. Los extractos de jitomate mostraron capacidad para extender la vida y la resistencia al estrés en la cepa nativa, en la mutante MEV-1 y en mutantes de la vía de insulina de C. elegans, sin embargo, no tuvieron el mismo efecto en mutantes de los factores de transcripción DAF-16, HSF-1 y SKN-1. Este comportamiento, principalmente lo ocurrido con las mutantes, fue contrario a lo que ocurrió con los extractos de achiote. A pesar de que los compuesto presentes en los extractos de cada tipo de material estudiado pertenecían a las mismas familias (carotenoides y vitamina E), los efectos que se presentaron en los gusano (efectos observados en la cepa nativa) parecen estar mediados por distintos mecanismos entre sí (según los resultados observados en las pruebas sobre mutantes del nematodo). Estos resultados son interesantes debido a que en la literatura hay mucha información sobre la actividad antioxidante de carotenoides y vitamina E, sin embargo esta es mucho más relacionada con su actividad directa como neutralizadores de radicales libres que con su capacidad para modular las vías de señalización de respuesta a estrés. De esta forma, se aportaron evidencias de la capacidad de los extractos de achiote y jitomate nativo para reforzar las respuestas antiestrés del nematodo C. elegans; debido a la similitud inter-especie en las vías de señalización que intervienene en estos mecanismos de respuesta, es posible pensar que los resultados presentados en C. elegans pueden ser relevantes para mamíferos e incluso para seres humanos, con lo que se podría dar un nuevo uso a estos productos sub-valorados en nuestro país, además del efecto positivo que podría llegar a tener en la salud de la población.Los radicales libres (RL) son moléculas altamente reactivas, actuando como oxidantes en medios biológicos. La formación de RL y otras ERO es parte inevitable del metabolismo de los organismos aerobios y actualmente son parte integral para su correcto funcionamiento. El interés en su estudio se debe a su posible implicación en el desarrollo de algunas enfermedades crónico-degenerativas; en años recientes, también se incluye entre estas al envejecimiento. Debido a su importancia biológica, las ERO requieren de un control preciso y bien regulado, este control está dado por los sistemas antioxidantes endógenos y exógenos. Evidencia científica sugiere que intervenciones dietéticas capaces de aumentar los mecanismos de respuesta al estrés (ej. estrés oxidante) podrían ser eficaces para prevenir el desarrollo de enfermedades degenerativas y promover un envejecimiento más saludable. Esto se podría conseguir mediante el consumo de compuestos bioactivos presentes en plantas. Las semillas de achiote (Bixa orellana) contienen grandes cantidades de los carotenoides bixina y norbixina, además de ser la mayor fuente de δ-tocotrienol conocida. Por su parte, los frutos de jitomate (Solanum lycopersicum) de variedades rojas son ricos en licopeno, además de contener cantidades considerables de β-caroteno y ser una fuente rica de α-tocoferol. En este trabajo se estudiaron distintos métodos de obtención de extractos ricos en carotenoides y vitamina E de semillas de achiote y de frutos de jitomates nativos, con la finalidad de aprovechar estos materiales como fuente de compuestos bioactivos, pero utilizando métodos de extracción que disminuyan el impacto en el ambiente generado por este tipo de procesos. En línea con esto, y con la promoción de la salud de la población, se ensayaron solventes verdes para reemplazar a los solventes orgánicos comúnmente usados. Estos solventes verdes, además de ser biodegradables son más seguros para usuarios y consumidores. Adicionalmente, la funcionalidad de los extractos obtenidos se evaluó en el modelo de Caenorhabditis elegans, el cual es ampliamente utilizado con este fin. Dentro de los resultados se observó que la aplicación de sonicación por sonda es una herramienta que permite reducir el tiempo de extracción, la cantidad de solvente usado, y la cantidad de energía necesaria en comparación con los métodos de maceración, extracción con equipo Soxhlet o sonicación en baño, siendo así la tecnología más eficiente para la obtención de extractos de semillas de achiote, además de ser una tecnología sencilla de aplicar. Los solventes verdes que se probaron en este trabajo mostraron ser una opción viable para la obtención de los extractos funcionales, destacando al acetato de isopropilo