Mecanismos intracelulares induzidos por leucotrienos durante a diferenciação osteogênica / Leukotriene-induced intracellular mechanisms during osteogenic differentiation

Os leucotrienos (LTs) são mediadores inflamatórios derivados da via 5- lipoxigenase (5-LO), com contribuição relevante na reabsorção óssea. Neste estudo investigamos o papel dos LTs na diferenciação osteogênica e o seu impacto na osteoclatogênese. Assim, foi avaliado o perfil ósseo dos camundongos 129/Sv (WT) e 5-LO Knockout (5-LO KO) por meio de microtomografia computadorizada, evidenciando maior densidade óssea vertebral e trabéculas mais espessas em machos 5-LO KO. Após isso, osteoblastos primários (OBL) foram isolados e cultivados para determinar a atividade de fosfatase alcalina (ALP) e o potencial de mineralização. Resultados mostraram que OBL KO possui maior atividade de ALP e mineralização, em todos os períodos quando comparados com WT. Em adição, o tratamento com os LTs B4 e D4 inibiu a deposição de cálcio. Os inibidores da síntese de LTs e os antagonistas do BLT1/2 foram efetivos em recuperar a formação dos nódulos mineralizados. A cinética do Alox5 apresentou um aumento da expressão nos períodos de maior diferenciação celular em OBL WT. Além disso, a expressão de OCN, MMPs 2 e 9 e RANKL foram aumentadas em células 5-LO KO em quase todos os períodos avaliados. Em geral, o estímulo com LTs, seus inibidores e antagonistas diminuiu a expressão de Sp7, Col1a1, Opg e MMP-9 e aumentou RANKL em células KO. A sinalização por meio de segundos mensageiros também foi avaliada. Células 5-LO KO apresentam menor concentração de cálcio intracelular (Ca2+i) em relação ao WT. No período de 14 dias, o estímulo com LTD4 inibiu a liberação Ca2+i independente da linhagem, em relação ao controle. Os níveis de cAMP foram menores em OBL 5- LO KO, em todos os grupos tratados ou controle. LTD4 diminuiu a concentração de cAMP, mas não LTB4, em OBL 5-LO KO. O estudo também quantificou a produção de LTB4 e outros eicosanoides em osteoblastos mostrando a sua capacidade de síntese. A análise proteômica revelou 89 proteínas com expressão diminuída em OBL 5-LO KO, de um total de 154, sendo a maioria relacionada ao citoesqueleto e ao metabolismo energético. Também foram identificadas 59 proteínas exclusivas em OBL 5-LO KO e 06 unicamente expressas em células WT, revelando as diferenças intrínsecas de cada animal. O perfil osteoclastogênico de camundongos WT vs. 5-LO KO mostrou diferenças significativas na análise fenotípica, TRAP e na expressão gênica de células derivadas da linhagem monocítica-macrofágica. Após o estímulo com M-CSF e RANKL, as células WT apresentaram osteoclastos gigantes multinucleados, porém, células 5-LO KO apresentaram uma população de células com formas e tamanhos variáveis, e menor grau de maturação. Em adição, os LTsexógenos não modularam a atividade da TRAP. O meio condicionado proveniente dos OBL WT e KO, retardaram o processo de formação dos osteoclastos. A análise da expressão gênica em osteoclastos mostrou diminuição da expressão de Alox5, Il- 1b, Il-6 e TNFa em células 5-LO KO. BLT1/2, CysLt1 e os marcadores da diferenciação Acp5, Ctsk e Nfact1 não apresentaram diferenças entre os animais. Em adição, o LTB4 diminuiu a expressão do Alox5 e a Il-1b foi aumentada em osteoclastos WT. Assim, os resultados demonstram que os LTs são capazes de modular o metabolismo ósseo, e a ausência do gene da 5-LO está relacionada ao maior perfil osteogênico.(AU)

Leukotrienes (LTs) are inflammatory mediators derived from the 5-lipoxygenase (5-LO) pathway, with a relevant contribution in bone resorption. In this study we investigated the role of LTs in osteogenic differentiation and its impact on osteoclastogenesis.Thus, the bone profile of the 129/Sv (WT) and 5-LO Knockout mice (5-LO KO) was evaluated by computerized microtomography, showing higher vertebral bone density and thicker trabeculae in 5-LO KO males. After that, primary osteoblasts (OBL) were isolated and cultured to determine alkaline phosphatase activity (ALP) and mineralization potential. Results showed that OBL KO has higher ALP activity and mineralization, in all periods when compared with WT. In addition, the treatment with LTB4 and LTD4 inhibited calcium deposition. Inhibitors of LT synthesis and BLT1/2 antagonists were effective to recover the mineralized nodules formation. The kinetics of Alox5 showed an increase in expression during cellular differentiation period in WT OBL. In addition, expression of OCN, MMPs 2 and 9 and RANKL were increased in 5- LO KO cells in almost all evaluated periods. In general, the stimulation with LTs, their inhibitors and antagonists decreased the expression of Sp7, Col1a1, Opg and MMP- 9. But it increased the RANKL expression in KO cells. The second messengers signaling was also evaluated. 5-LO KO cells showed lower concentration levels of intracellular calcium (Ca2+ i) when compared to WT cells. In the 14-day period, the LTD4 treatment inhibited the Ca2+i independent of the murine lineage, relative to the control. cAMP levels were lower in OBL 5-LO KO, in all treated or control groups. LTD4 decreased the concentration of cAMP, but not LTB4, in KO cells. The study also quantified the production of LTB4 and other eicosanoids in osteoblasts showing their ability to synthesize those metabolites. The proteomic analysis revealed 89 downregulated proteins in OBL KO, out of a total of 154, most of them related to cytoskeleton and energy metabolism. Also 59 identified proteins were unique in OBL 5-LO KO and 06 exclusively expressed in WT cells, revealing the intrinsic differences of each strain. The osteoclastogenic profile of WT vs. 5-LO KO showed significant differences in phenotypic analysis, TRAP and in the gene expression of cells derived from the monocyte-macrophage-lineage. After M-CSF and RANKL stimulation, WT cells showed multinucleated giant osteoclasts. However, 5-LO KO cells presented a population of cells with variable shapes and sizes, and a lower maturation stage. In addition, exogenous LTs did not modulate TRAP activity. The conditioned medium from OBL WT and 5-LO KO delayed the formation process of osteoclasts. Gene expression analysis in osteoclasts showed decreased expression of Alox 5, Il-1b, Il-6 and TNFα in 5-LO KO cells. BLT1/2, CysLt1 and the osteoclast differentiation markers Acp5, Ctsk and Nfact1 showed no differences between the strains. In addition, LTB4 decreased the expression of Alox5, and IL-1b was increased in WT osteoclasts. Thus, the results demonstrate that the LTs are able to modulate the bone metabolism, and the absence of the 5-LO gene is related to the greater osteogenic profile.(AU)

CXCL12 estimula fibroblastos pulmonares a produzir CCL3, CXCL2, LTB4 e LTC4 via p38, MEK1/2, PI-3K e JNK / CXCL12 stimulates pulmorary fibroblasts to produce CCL3, CXCL2, LTB4 and LTC4 via p38, MEK1/2, PI-3K and JNK

A quimiocina C-X-X motif ligand 12 (CXCL12) e seu receptor de quimiocina 4 (CXCR4) desenvolvem um papel crítico na inflamação das vias aéreas. No entanto, os efeitos da ativação da via CXCL12/CXCR4 sobre fibroblastos pulmonares ainda são desconhecidos. Neste estudo, investigamos o efeito da via CXCL12/CXCR4 sobre a quimiocina (C-C motif) ligante 3 (CCL3) e (C-X-C motif) ligante 2 (CXCL2) e sobre os mediadores lipídicos leucotrienos B4 (LTB4) e C4 (LTC4) por fibroblastos pulmonares e a sinalização intracelular envolvida neste processo. CXCL12 foi capaz de induzir a produção de CCL3, CXCL2, LTB4 e LTC4; a produção de CCL3 não é dependente da produção de CXCL2, mas a produção de CXCL2 é dependente da produção de CCL3. A produção de LTB4 pode ser parcialmente regulada por CXCL2 e CCL3 e a produção de LTC4 é dependente da produção de CCL3 e CXCL2. Fibroblastos pulmonares constitutivamente expressam CXCR4 e a estimulação com CXCL12 induz sua expressão. Análises de Western blot mostraram que CXCL12 aumenta a expressão proteica de CXCR4 e induz a fosforilação da S339 do CXCR4. A expressão gênica constitutiva e induzida de CXCR4 foram inibidas pelo anticorpo anti-CXCL2. No entanto, o anticorpo anti-CCL3 e o inibidor farmacológico MK886 foram capazes de diminuir a expressão gênica induzida de CXCR4. Os fibroblastos pulmonares foram pré-tratados com MK886, dexametasona (Dexa) e/ou loratadina (Lor). MK886 e Lor promoveram a diminuição da produção de LTC4 e LTB4, mas não a de CCL3 e CXCL2. Dexa diminuiu níveis de CCL3, CXCL2, LTB4 e LTC4, e quando associado com Lor esta diminuição foi mais eficaz. Identificamos que as vias de sinalização intracelular PI-3K e JNK estão envolvidas na produção CCL3; p38, MEK1 / 2, PI-3K e JNK estão envolvidas na produção de CXCL2 e as vias p38 e MEK1/2 estão envolvidas na produção de LTB4 por meio da ativação do eixo CXCL12/CXCR4 em fibroblastos pulmonares. CXCL12 induz o aumento de CCL3, CXCL2, LTB4 e LTC4 em fibroblastos pulmonares...

C-X-X motif ligand 12 (CXCL12) and its specific receptor Chemokine receptor 4 (CXCR4) play a critical role in airway inflammation. However, the effects of CXCL12/CXCR4 axis on pulmonary fibroblast activation are unknown. In this study, we investigated the effect of CXCL12/CXCR4 axis on chemokine (C-C motif) ligand 3 (CCL3), chemokine (C-X-C motif) ligand 2 (CXCL2), leukotrienes B4 (LTB4) and C4 (LTC4) production by pulmonary fibroblasts and the intracellular signaling involved in the process. CXCL12 induced CCL3, CXCL2, LTB4 and LTC4 production, and CCL3 production is not dependent on CXCL2; but CXCL2 production is dependent on CCL3 production. LTB4 production can be partially down-regulated by CXCL2 and CCL3 production and LTC4 production is dependent on CCL3 and CXCL2 production. Pulmonary fibroblasts constitutively expressed CXCR4, and CXCL12 stimulation up-regulated its expression. Western blot analysis showed that CXCL12 increased protein expression of CXCR4 and induced phosphorylation at S339 of CXCR4. Constitutive CXCR4 expression was decreased by anti-CCL3 antibody or MK 886. Inducible CXCR4 was inhibited by anti-CXCL2 antibody. Indeed pulmonary fibroblasts were pretreated with MK886, dexamethasone (Dexa) and loratadine (Lor). MK886 and loratadine was able to reduced LTB4 and LTC4 production but not CCL3 and CXCL2. Dexa decreased CCL3, CXCL2, LTB4 and LTC4 production, and when associated with Lor this decrease was more effective. We found that PI-3K and JNK intracellular signaling play a role in CCL3 production; p38, MEK1/2, PI-3K and JNK are involved in CXCL2 production and p38 and MEK1/2 pathways are involved in LTB4 production by CXCL12/CXCR4 axis activation in pulmonary fibroblasts. Taken together, our results suggest that CXCL12 increased CCL3, CXCL2, LTB4 and LTC4 production in pulmonary fibroblasts, activating different intracellular mechanisms, and playing an important role in production of pro-inflammatory mediators involved in the regulation...