Nlrp3 inflammasome activation modulates exosomal rna content and inhibits inflammatory responses in recipient cells

Non peer reviewe

New faster-acting insulin Fiasp® — do we need a new meal-time insulin?

Studies aiming at improving the treatment of patients on insulin therapy are conducted bidirectionally. On the one hand, there are attempts to find modified insulin that acts even faster and has shorter effect than currently used short-acting insulin analogs, and on the other hand researchers work to develop more stable basal insulins. Fiasp® is one of the new developments in this field. Addition of two excipients — niacinamide and L-arginine — resulted in faster hypoglycemic effect of insulin aspart while maintaining the stability of drug formulation. Clinical trials assessing pharmacokinetic parameters of Fiasp® showed a 2 times faster onset of action (4 vs. 9 min), 2 times higher exposure to insulin 30 minutes after its administration and 74% more hypoglycemic activity during the first 30 minutes following subcu­taneous injection. Clinical trials of Fiasp® were conducted under the acronym Onset. Overall, these studies included over 3,000 patients with diabetes, both type 1 and type 2. In patients with type 1 diabetes (DM1) comparable or better diabetes control was observed in the Fiasp® groups compared with groups treated with Novorapid, with significantly lower blood glucose levels in the early postprandial period. It has also been demon­strated that administration of insulin Fiasp® within 20 min of the beginning of the meal was associated with comparable results to Novorapid administered before the meal. Fiasp® is commercially available in Poland, but it is not yet widely used due to the high price and no reimburse­ment from NFZ.Badana naukowe prowadzone nad ulepszeniem terapii pacjentów leczonych insuliną prowadzone są dwukierunkowo. Podejmuje się próby znalezienia insuliny jeszcze szybciej i krócej działającej od dotychczas stosowanych analogów insulin krótkodziałających, a jednocześnie dąży się do uzyskania bardziej stabilnie działających insulin bazalnych. Isulina FIASP® jest kolejnym osiągnięciem nauki na tej drodze. Dzięki zastosowaniu dwóch dodatkowych substancji pomocniczych - niacynamidu i L-argininy osiągnięto przyśpieszenie działania hipoglikemizującego insuliny aspart przy jednoczesnym zachowaniu stabilności powstałej formulacji leku. W badaniach, w których oceniano parametry farmakokinetyczne insuliny FIASP® wykazano 2 razy szybszy początek działania (4 vs. 9 min.) i 2 razy większą ekspozycję na insulinę w 30 min. od jej podania oraz 74% większą aktywność hipoglikemizującą w czasie pierwszych 30 min. od iniekcji podskórnej. Badania kliniczne insuliny Fiasp były prowadzone pod akronimem Onset. Łącznie w badaniach tych wzięło udział ponad 3 tys. chorych na 1 i 2 typ cukrzycy. W badaniach u pacjentów z cukrzycą 1 (DM1) wykazano porównywalne lub lepsze wyrównanie cukrzycy w grupach Fiasp w porównaniu do insuliny Novorapid, ze znacząco niższymi glikemiami we wczesnym okresie poposiłkowym. Zaobserwowano także, że podanie insuliny Fiasp w ciągu 20 min. od rozpoczęcia posiłku pozwolił uzyskać porównywalne wyniki do uzyskanych przy pomocy insuliny Novorapid podanej przed posiłkiem. Insulina FIASP® jest zarejestrowana do stosowania w Polsce, nie jest jeszcze jednak szeroko dostępna dla chorych, ze względu na wysoką cenę i brak refundacji przez NFZ

Inflammasomes : Exosomal miRNAs loaded for action

Inflammasomes are multiprotein complexes of the innate immune system. Their activation leads to robust secretion of exosomes. In this issue, Wozniak et al. (2020. J. Cell Biol. https://doi.org/10.1083/jcb.201912074) reveal a connection between inflammasome-mediated cleavage of Rab-interacting lysosomal protein (RILP) and sequence-specific loading of miRNAs into exosomes.Non peer reviewe

From Inflammasome to Exosome-Does Extracellular Vesicle Secretion Constitute an Inflammasome-Dependent Immune Response?

Inflammasomes are intracellular protein complexes of pattern recognition receptors and caspase-1, with essential functions in regulating inflammatory responses of macrophages and dendritic cells. The primary role of inflammasomes is to catalyze processing and secretion of pro-inflammatory cytokines IL-1 beta and IL-18. Recently, intracellular non-canonical inflammasome activation by caspases-4/5, which are also regulators of pyroptosis via processing gasdermin D, has been elucidated. Caspase-1, the effector protease of inflammasome complex, is also known to modulate secretion of large number of other proteins. Thereby, besides its known role in processing pro-inflammatory cytokines, the inflammasome turns into a universal regulator of protein secretion, which allows the danger-exposed cells to release various proteins in order to alert and guide neighboring cells. Majority of these proteins are not secreted through the conventional ER-Golgi secretory pathway. Instead, they are segregated in membrane-enclosed compartment and secreted in nanosized extracellular vesicles, which protect their cargo and guide it for delivery. Growing evidence indicates that inflammasome activity correlates with enhanced secretion of extracellular vesicles and modulation of their protein cargo. This inflammasome-driven unconventional, vesicle-mediated secretion of multitude of immunoregulatory proteins may constitute a novel paradigm in inflammatory responses. In this mini review we discuss the current knowledge and highlight unsolved questions about metabolic processes, signals, and mechanisms linking inflammasome activity with regulated extracellular vesicle secretion of proteins. Further investigations on this relationship may in the future help understanding the significance of extracellular vesicle secretion in inflammatory diseases such as atherosclerosis, gouty arthritis, asthma, Alzheimer's and many others.Peer reviewe

Extracellular vesicles in innate immunity : Proteomic investigations

Extracellular vesicles (EVs) are small, membranous entities secreted from most eukaryotic cells at both homeostatic and stress conditions. Carrying active biological molecules nucleic acids, lipids and proteins EVs serve as important means of intercellular communication. In the immune system, EVs circulting in body fluids play important modulatory roles in coordination of responses. EVs are integral part of secretome all proteins secreted by cells. EVs provide means for secretion of proteins that are not trafficked through conventional, ER/Golgi-mediated mechanisms. Analysis of EV proteome provides basis for fundamental discoveries in understanding the biogenesis, secretion and delivery of these nanosized messengers to target cells. Macrophages are principal tissue-resident effector cells of innate immune system, performing surveillance of their neighborhood in search for danger. Macrophages express pattern recognition receptors (PRRs) which recognize conserved pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) conserved range of molecules expressed by pathogens. PRRs also recognize endogeneous ligands that appear in the human body in other dangerous conditions and diseases. These are collectively called danger-associated molecular patterns (DAMPs). Recognition of PAMPs and DAMPs by PRRs triggers intracellular signaling, leading to activation of macrophage defense mechanisms. These begin with inflammation and secretion of pro-inflammatory cytokines, but many other proteins are also actively secreted by activated macrophages. Although inflammatory cytokine secretion is a well-studied process, very few studies investigating overall and EV-mediated protein secretion from human macrophages were performed. This thesis aims at broadening our understanding of EV-mediated protein secretion from human macrophages activated in response to selected innate immune activators, namely extracellular adenosine triphosphate (ATP), a potent DAMP released during cell damage; (1,3)-β-glucan, a polysaccharide component of fungal cell wall, activating dectin-1-mediated signaling and influenza A virus (IAV) - common seasonal pathogenic virus targeting lung epithelia and macrophages. Total secretome and purified EVs were analyzed using different high-throughput mass spectrometry-based methods and further explored using bioinformatic and biochemical studies. The presented results provide evidence that EV-mediated protein secretion is an integral part of responses of human macrophages to studied stimuli. Its activation is demonstrated with quantitative and comparative proteomic approaches. The secreted vesicles are characterized by a broad size range consistent with both exosomes and microvesicles, demonstrating that both types of vesicular structures are involved in protein secretion. The EVs carry distinct set of immunologically important proteins, and bioinformatic analysis suggests that the secreted EVs may exert immunomodulatory effects on recipient cells. It is shown that during IAV infection, EVs are mediators of pro-inflammatory and antiviral cytokine release, thus they may serve as protective capsules of targeted cytokine delivery. Proteomic analysis identified also a broad set of DAMPs unconventionally secreted in association with EVs, further extrapolating their function towards danger signaling in cellular immune responses. The study on ATP-mediated responses further investigates the intracellular signaling involving calpains, abundant cytosolic proteases, identifying their crucial roles downstream P2X7 receptor: in EV release, as well as inflammasome activation and IL-1β secretion. The data presented here indicate that EVs serve as unconventional means for secretion of a broad range of proteins secreted in PRR-mediated responses in human macrophages. Bioinformatic and functional analysis identifies potential processes involved in their generation as well as their roles in intercellular communication. Together, the presented thesis contributes to our understanding of unconventional, EV-mediated protein secretion in macrophage responses towards common, physiologically releveant threats. The studies presented here will serve as basis for further detailed functional analysis of the roles of EVs in communication between macrophages and other immune system cells. It will also lay the grounds for future studies involving EV-mediated macrophage responses in patients with fungal and viral infections.Eukaryoottisolut erittävät pieniä membraanivesikkeleleitä, joilla on tärkeä rooli solujen välisessä viestinnässä. Nämä vesikkelit sisältävät aktiivisia biomolekyylejä kuten proteiineja, lipidejä ja nukleiinihappoja. Stressitilanteessa eritettävien membraanivesikkelien proteiinikoostumus muuttuu. Tämän proteiinikoostumuksen selvittäminen on olennaista, että voimme ymmärtää membraanivesikkelien toiminnallista roolia solujen viestinnässä. Luontainen immuunivaste on elimistön ensimmäinen puolustusreaktio. Makrofagit ovat luontaisen immuunijärjestelmän tärkeimpiä soluja, jotka aktivoituessaan erittävät pieniä liukoisia proteiineja, tulehdusvälittäjäaineita. Niiden lisäksi aktivoituneet makrofagit erittävät membraanivesikkeleitä mutta näiden vesikkelien proteiinikoostumus ja merkitys tunnetaan huonosti. Tässä väitöskirjatyössä on tutkittu makrofagien erittämien membraanivesikkelien proteiinikoostumusta luontaisen immuunivasteen aktivoitumisen aikana. Aktivaatiosignaaleina käytettiin sienien soluseinärakennetta beta-glukaania sekä influenssa A virus infektiota. Lisäksi makrofageja stimuloitiin ATP:llä, joka on elimistön tärkein vaarasignaali. Tutkimuksessa hyödynnettiin uusia systeemibiologian menetelmiä, proteomiikkaa ja bioinformatiikkaa. Näiden menetelmien avulla on mahdollista tutkia lähes kaikkia membraanivesikkelien sisältämiä proteiineja samanaikaisesti. Tutkimuksessa löydettiin lukuisia uusia signalointiproteiineja, jotka eritetään vesikkelivälitteisesti. Tutkimustulokset myös osoittavat että vesikkelivälitteinen proteiinieritys on keskeinen osa luontaista immuunipuolustusjärjestelmää

Cukrzyca ciążowa — rozpoznawanie i leczenie

W pracy zaprezentowano aktualną wiedzę na temat patogenezy, rozpoznawania i leczenia cukrzycy ciążowej w oparciu o literaturę przedmiotu oraz stanowiska Polskiego Towarzystwa Diabetologicznego i Polskiego Towarzystwa Ginekologicznego

Analiza wybranych czynników rodzinnych, antropometrycznych i biochemicznych wpływających na masę urodzeniową noworodków kobiet z cukrzycą ciążową

Objectives: Gestational diabetes mellitus (GDM) affects up to 25% of all pregnancies worldwide. If untreated, GDM leads to increased complication rates both, in the mother and the fetus. Early diagnosis and adequate management of GDM are essential to avoid macrosomia. Nonetheless, neonates born to GDM mothers often have high birth weight. The aim of the study was to evaluate selected factors which can affect neonatal birth weight. Material and methods: The study included 152 women with GDM and 58 healthy pregnant controls. Anthropometric data of both parents, maternal biochemical parameters, and neonatal birth weight were collected. Results: The independent factors influencing neonatal birth weight were pregnancy duration, maternal smoking, as well as birth weight and current weight of the father. The risk of delivering a large for gestational age (LGA) infant increases with the diagnosis of GDM, higher maternal pre-pregnancy weight, and higher fasting glycaemia. No correlation between maternal fasting glycaemia, HbA1c, 1,5-AG, lipids and neonatal birth weight was found. Conclusions: Risk factors for LGA include gestational diabetes, high maternal pre-pregnancy weight, and current body weight of the father. Neither HbA1c nor 1,5-AG were reliable predictors of neonatal birth weight and occurrence of LGA in the studied population.Cel pracy: Cukrzyca ciążowa (Gestational Diabetes Mellitus – GDM) dotyczy do 25% ciąż na całym świecie. Nieleczona prowadzi do zwiększonej częstości powikłań zarówno u kobiet jak i noworodków. Wczesna diagnostyka i leczenie cukrzycy jest niezbędne do zapobieżenia makrosomii. Mimo tego noworodki kobiet z cukrzycą często mają zwiększoną masę urodzeniową. Celem tego badania była ocena wpływu wybranych czynników które mogą mieć wpływ na masę ciała noworodka. Materiał i metody: Badaniem objęto 152 kobiety z GDM oraz 58 zdrowych kobiet w ciąży. Zebrano dane antropometryczne obojga rodziców, parametry biochemiczne matek, oraz dane dotyczące masy ciała noworodków. Wyniki: Niezależnymi czynnikami które wpływają na masę urodzeniową noworodków są: czas trwania ciąży, palenie tytoniu przez matkę, jak również masa ciała ojca – zarówno aktualna jak I urodzeniowa. Ryzyko urodzenia dziecka z hipertrofią (LGA) wzrasta wraz z diagnozą cukrzycy ciążowej, wyższą masą ciała matki przed ciążą i wyższą glikemią na czczo. Nie stwierdzono korelacji pomiędzy matczyną glikemią na czczo, stężeniem HbA1c, 1,5-AG, i lipidów a masą ciała noworodka. Wnioski: Stwierdziliśmy, że czynnikami LGA są: cukrzyca ciążowa, wysoka masa ciała matki przed ciążą i aktualna masa ciała ojca. Ani HbA1c ani 1,5-AG nie były predykatorami masy ciała noworodka lub wystąpienia LGA w badanej populacji

Mass spectrometry-based proteomic exploration of the human immune system : focus on the inflammasome, global protein secretion, and T cells

Introduction: The immune system is our defense system against microbial infections and tissue injury, and understanding how it works in detail is essential for developing drugs for different diseases. Mass spectrometry-based proteomics can provide in-depth information on the molecular mechanisms involved in immune responses.Areas covered: Summarized are the key immunology findings obtained with MS-based proteomics in the past five years, with a focus on inflammasome activation, global protein secretion, mucosal immunology, immunopeptidome and T cells. Special focus is on extracellular vesicle-mediated protein secretion and its role in immune responses.Expert commentary: Proteomics is an essential part of modern omics-scale immunology research. To date, MS-based proteomics has been used in immunology to study protein expression levels, their subcellular localization, secretion, post-translational modifications, and interactions in immune cells upon activation by different stimuli. These studies have made major contributions to understanding the molecular mechanisms involved in innate and adaptive immune responses. New developments in proteomics offer constantly novel possibilities for exploring the immune system. Examples of these techniques include mass cytometry and different MS-based imaging approaches which can be widely used in immunology.Peer reviewe

Gestational diabetes mellitus - an analysis of risk factors

Wstęp: Cukrzyca ciążowa (GDM, Gestational Diabetes Mellitus) zwiększa ryzyko powikłań ciąży, porodu i powikłań u noworodka. Celem pracy była ocena czynników ryzyka zachorowania na cukrzycę ciążową i ich wartości predykcyjnych. Materiał i metody: Do grupy badanej włączono 510 ciężarnych kobiet z rozpoznaną według kryteriów Światowej Organizacji Zdrowia (WHO, World Health Organization) cukrzycą ciążową (grupa GDM, gestational diabetes mellitus). Grupę kontrolną stanowiło 1160 kobiet z prawidłową gospodarką węglowodanową w ciąży (grupa NGT, normal glucose tolerance). Dla rozpoznanych czynników ryzyka cukrzycy ciążowej wykonano analizę wieloczynnikową oraz wyliczono iloraz szans. Wyniki: Pacjentki z GDM były starsze (30,1 vs. 27,2 lat; p < 0,0001), miały wyższy BMI przed ciążą (25,0 vs. 21,6 kg/m2; p < 0,0001), częściej miały krewnych z cukrzycą (40.0 vs. 25,7%; p < 0,01), częściej były wieloródkami (33,6 vs. 16,0%; p < 0,001) i częściej przebyły niepowodzenia położnicze (21,4 vs. 13,7%; p < 0,01) niż kobiety z NGT. Na podstawie analizy wieloczynnikowej wyłoniono następujące czynniki ryzyka GDM: BMI > 25 kg/m2 (OR 4,14); urodzenie dziecka z makrosomią (OR 2,72), 3 lub następne ciąże (OR 1,8), pozytywny wywiad rodzinny w kierunku cukrzycy (OR 1,76) oraz wiek > 25 lat (OR 1,34). U 12% ciężarnych z GDM nie stwierdzono żadnego czynnika ryzyka, a przynajmniej jeden czynniki ryzyka stwierdzono u 74,1% ciężarnych bez zaburzeń tolerancji glukozy w ciąży. Nie udało się znaleźć takiego zestawu czynników ryzyka, który pozwoliłby wyłonić pacjentki z wysokim ryzykiem cukrzycy ciążowej z ogółu ciężarnych. Wnioski: Wiek, nadwaga i otyłość, rodzinne obciążenie cukrzycą, rodność, makrosomia i niepowodzenia w wywiadzie położniczym są czynnikami ryzyka cukrzycy ciążowej. Ze względu na brak możliwości wyłonienia na podstawie obecności czynników ryzyka kobiet szczególnie zagrożonych cukrzycą ciążową, laboratoryjne badania przesiewowe powinny być wykonywane u wszystkich ciężarnych. (Endokrynol Pol 2008; 59 (5): 393-397)Introduction: Gestational diabetes mellitus (GDM) is associated with an increased frequency of gestational, perinatal and neonatal complications. The aim of the study was to evaluate risk factors for GDM and their predictive value. Material and methods: The group studied consisted of 510 pregnant women with GDM diagnosed according to World Health Organization (WHO) criteria (GDM). The controls were 1160 pregnant women with normal glucose tolerance (NGT). Multifactorial analysis was performed and odds ratios (OR) were calculated for each risk factor identified. Results: The GDM patients were significantly older than the NGT subjects (30.1 vs. 27.2 years; p < 0.0001), had a greater tendency towards obesity before pregnancy (BMI 25.0 vs. 21.6 kg/m2; p < 0.0001), more often had relatives with diabetes (40.0 vs. 25.7%; p < 0.01), had greater parity (third or subsequent pregnancy: 33.6 vs. 16.0%; p < 0.001) and more often experienced adverse perinatal outcomes (21.4 vs. 13.7%; p 25 kg/m2 (OR 4.14), a history of macrosomia (OR 2.72), being pregnant for the third time or more (OR 1.8), a family history of diabetes (OR 1.76) and age at gestation > 25 years (OR 1.34). No risk factors were present in 12% of GDM subjects, and at least one risk factor was found in 74.1% of subjects with NGT. No risk factor cluster was found which could be used easily in everyday practice to identify reliably subjects at increased risk of GDM. Conclusions: Age, overweight and obesity, diabetes in the family, parity, macrosomia and a history of perinatal complications were identified as risk factors for GDM. As no reliable method of identifying subjects at increased GDM risk was found, we suggest that all pregnant women should undergo laboratory screening for GDM. (Pol J Endocrinol 2008; 59 (5): 393-397

Stres oksydacyjny indukowany hiperglikemią w cukrzycy ciążowej (GDM)

An imbalance between production of reactive oxygen species (ROS) and their clearance by antioxidant defence mechanisms results in the development of oxidative stress. Biological consequences of this state involve oxidative damage of key cellular components such as nucleic acids, lipids, or proteins and, in turn, impairment of cell and tissue function. Evidence from clinical and experimental studies supports the notion that oxidative stress is one of pathologic factors associated with gestational diabetes mellitus (GDM), metabolic disorder defined as any degree of glucose intolerance with onset or first recognition during pregnancy. It has been established that high blood glucose concentrations in diabetic pregnancy induce oxidative stress by several mechanisms, including an enhanced ROS production in mitochondria, the polyol pathway and the hexosamine pathway, as well as protein kinase C (PKC) activation and an advanced glycation end-products (AGEs) formation, and changes in biomarkers of free radical-induced damage and antioxidant defences have been detected in maternal diabetes. Moreover, hyperglycaemia-induced oxidative stress is related with some congenital anomalies in diabetic pregnancy. The current article provides an overview how oxidative stress is related to GDM, with special emphasis on the involvement of the hyperglycaemia-induced mechanisms in ROS overproduction, followed by discussion of indicators of oxidative stress. In addition, the relationship between oxidative stress and congenital malformations in diabetic pregnancy is described.Brak równowagi między produkcją reaktywnych form tlenu (ROS) a ich usunięciem przez antyoksydacyjne mechanizmy obronne prowadzi do rozwoju stresu ok­sydacyjnego. Biologicznymi konsekwencjami tego stanu są oksydacyjne uszkodzenia kluczowych składników komórkowych, takich jak kwasy nukleinowe, białka lub lipidy, które prowadzą do upośledzenia funkcji komórek i tkanek. Dowody pochodzące z badań klinicznych i eksperymentalnych popierają koncepcję, że stres oksydacyjny jest jednym z patologicznych czynników związanych z cukrzycą ciążową (GDM), definiowaną jako różny stopień zaburzeń tolerancji węglowodanów po raz pierwszy rozpoznany lub rozwijający się podczas ciąży. Ustalono, że wysokie stężenia glukozy we krwi kobiet z GDM indukują stres oksydacyjny poprzez kilka mechanizmów, w tym zwiększoną produkcję ROS w mitochondriach, szlak poliolowy, szlak heksozoaminy, aktywację kinazy białkowej C (PKC) oraz tworzenie końcowych produktów zaawansowanej glikacji (AGEs). Zmiany zarówno w biomarkerach uszkodzeń oksydacyjnych, jak i antyoksydacyjnym systemie obronnym były wykryte u pacjentek z GDM. Ponadto stres oksydacyjny indukowany hiperglikemią w GDM jest związany z roz­wojem wad wrodzonych płodu. Niniejszy artykuł stanowi podsumowanie wiedzy o związku stresu oksydacyjnego z cukrzycą ciążową, ze szczególnym podkreśleniem udziału mechanizmów indukowanych hiperglikemią, które prowadzą do nadprodukcji ROS, oraz omówieniem wskaźników stresu oksydacyjnego. Opisano także związek między stresem oksydacyjnym a występowaniem wad wrodzonych płodu podczas cukrzycy w ciąży