Morphofunctional analysis of fibroblast-like synoviocytes in human rheumatoid arthritis and mouse collagen-induced arthritis.

BACKGROUND: Fibroblast-like synoviocytes (FLS) play a prominent role in rheumatoid synovitis and degradation of the extracellular matrix through the production of inflammatory cytokines and metalloproteinases (MMPs). Since animal models are frequently used for elucidating the disease mechanism and therapeutic development, it is relevant to study the ultrastructural characteristics and functional responses in human and mouse FLS. The objective of the study was to analyze ultrastructural characteristics, Interleukin-6 (IL-6) and Metalloproteinase-3 (MMP-3) production and the activation of intracellular pathways in Fibroblast like synoviocytes (FLS) cultures obtained from patients with rheumatoid arthritis (RA) and from mice with collagen-induced arthritis (CIA). METHODS: FLSs were obtained from RA patients (RA-FLSs) (n = 8) and mice with CIA (CIA-FLSs) (n = 4). Morphology was assessed by transmission and scanning electron microscopy. IL-6 and MMP-3 production was measured by ELISA, and activation of intracellular signaling pathways (NF-κB and MAPK: p-ERK1/2, p-P38 and p-JNK) was measured by Western blotting in cultures of RA-FLSs and CIA-FLSs stimulated with tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) and IL-1ß. RESULTS: RA-FLS and CIA-FLS cultures exhibited rich cytoplasm, rough endoplasmic reticula and prominent and well-developed Golgi complexes. Transmission electron microscopy demonstrated the presence of lamellar bodies, which are cytoplasmic structures related to surfactant production, in FLSs from both sources. Increased levels of pinocytosis and numbers of pinocytotic vesicles were observed in RA-FLSs (p < 0.05). Basal production of MMP-3 and IL-6 was present in RA-FLSs and CIA-FLSs. Regarding the production of MMP-3 and IL-6 and the activation of signaling pathways, the present study demonstrated a lower response to IL-1ß by CIA-FLSs than by RA-FLSs. CONCLUSION: This study provides a comprehensive understanding of the biology of RA-FLS and CIA-FLS. The differences and similarities in ultrastructural morphology and important inflammatory cytokines shown, contribute to future in vitro studies using RA-FLS and CIA-FLS, in addition, they indicate that the adoption of CIA-FLS for studies should take careful and be well designed, since they do not completely resemble human diseases.

Molecular Mechanism for Protection Against Liver Failure in Human Yellow Fever Infection.

Yellow fever (YF) is a viral hemorrhagic fever that typically involves the liver. Brazil recently experienced its largest recorded YF outbreak, and the disease was fatal in more than a third of affected individuals, mostly because of acute liver failure. Affected individuals are generally treated only supportively, but during the recent Brazilian outbreak, selected patients were treated with liver transplant. We took advantage of this clinical experience to better characterize the clinical and pathological features of YF-induced liver failure and to examine the mechanism of hepatocellular injury in YF, to identify targets that would be amenable to therapeutic intervention in preventing progression to liver failure and death. Patients with YF liver failure rapidly developed massive transaminase elevations, with jaundice, coagulopathy, thrombocytopenia, and usually hepatic encephalopathy, along with pathological findings that included microvesicular steatosis and lytic necrosis. Hepatocytes began to express the type 3 isoform of the inositol trisphosphate receptor (ITPR3), an intracellular calcium (Ca2+) channel that is not normally expressed in hepatocytes. Experiments in an animal model, isolated hepatocytes, and liver-derived cell lines showed that this new expression of ITPR3 was associated with increased nuclear Ca2+ signaling and hepatocyte proliferation, and reduced steatosis and cell death induced by the YF virus. Conclusion: Yellow fever often induces liver failure characterized by massive hepatocellular damage plus steatosis. New expression of ITPR3 also occurs in YF-infected hepatocytes, which may represent an endogenous protective mechanism that could suggest approaches to treat affected individuals before they progress to liver failure, thereby decreasing the mortality of this disease in a way that does not rely on the costly and limited resource of liver transplantation.

Morphofunctional analysis of fibroblast-like synoviocytes in human rheumatoid arthritis and mouse collagen-induced arthritis

Abstract Background Fibroblast-like synoviocytes (FLS) play a prominent role in rheumatoid synovitis and degradation of the extracellular matrix through the production of inflammatory cytokines and metalloproteinases (MMPs). Since animal models are frequently used for elucidating the disease mechanism and therapeutic development, it is relevant to study the ultrastructural characteristics and functional responses in human and mouse FLS. The objective of the study was to analyze ultrastructural characteristics, Interleukin-6 (IL-6) and Metalloproteinase-3 (MMP-3) production and the activation of intracellular pathways in Fibroblast like synoviocytes (FLS) cultures obtained from patients with rheumatoid arthritis (RA) and from mice with collagen-induced arthritis (CIA). Methods FLSs were obtained from RA patients (RA-FLSs) (n = 8) and mice with CIA (CIA-FLSs) (n = 4). Morphology was assessed by transmission and scanning electron microscopy. IL-6 and MMP-3 production was measured by ELISA, and activation of intracellular signaling pathways (NF-κB and MAPK: p-ERK1/2, p-P38 and p-JNK) was measured by Western blotting in cultures of RA-FLSs and CIA-FLSs stimulated with tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) and IL-1β. Results RA-FLS and CIA-FLS cultures exhibited rich cytoplasm, rough endoplasmic reticula and prominent and well- developed Golgi complexes. Transmission electron microscopy demonstrated the presence of lamellar bodies, which are cytoplasmic structures related to surfactant production, in FLSs from both sources. Increased levels of pinocytosis and numbers of pinocytotic vesicles were observed in RA-FLSs (p < 0.05). Basal production of MMP-3 and IL-6 was present in RA-FLSs and CIA-FLSs. Regarding the production of MMP-3 and IL-6 and the activation of signaling pathways, the present study demonstrated a lower response to IL-1β by CIA-FLSs than by RA-FLSs. Conclusion This study provides a comprehensive understanding of the biology of RA-FLS and CIA-FLS. The differences and similarities in ultrastructural morphology and important inflammatory cytokines shown, contribute to future in vitro studies using RA-FLS and CIA-FLS, in addition, they indicate that the adoption of CIA-FLS for studies should take careful and be well designed, since they do not completely resemble human diseases.

Processos de secreção e transporte vesicular da proteína básica principal (MBP-1) em eosinófilos durante a infecção por Schistosoma mansoni

A esquistossomose mansoni é uma doença crônica causada pela infecção parasitária por trematódeos da espécie Schistosoma mansoni que induz a formação de granulomas exsudativos. Durante a resposta granulomatosa, eosinófilos são ativados e recrutados para os sítios inflamatórios e desempenham suas funções através da liberação de produtos derivados de seus grânulos de secreção. Estes grânulos têm morfologia única e armazenam um número expressivo de citocinas e proteínas catiônicas previamente sintetizadas, principalmente proteína básica principal (MBP-1). MBP-1 tem sido implicada na imunoregulação de células imune e combate aos parasitos em diversas infecções helmínticas. Embora os mecanismos de desgranulação de eosinófilos murinos e humanos frente à doenças alérgicas encontrem-se bem estabelecidos, ainda não se conhece como estas células liberam seus produtos em resposta à infecções helmínticas. Devido à essa escassa informação, a ultraestrutura de eosinófilos murinos e humanos foi avaliada com ênfase em seus processos de desgranulação frente à infecção por S. mansoni. Fragmentos de fígado e intestino grosso de camundongos fêmeas Swiss Webster (SW) infectadas por 100 cercárias de S. mansoni, assim como biópsias de pacientes infectados com a forma crônica da doença foram processados e analisados por técnica histológica avançada (inclusão em resina glicolmetacrilato), e através de microscopia eletrônica de transmissão (MET). Eosinófilos foram encontrados em diferentes estágios dos granulomas tanto hepáticos quanto intestinais de camundongos SW com 57 e 115 dias de infecção e, constituiram a principal população de células inflamatórias. Foram encontrados os 3 processos de secreção nos eosinófilos teciduais murinos, ativados pela infecção mansônica, sendo o processo de \201Cpiecemeal degranulation\201D (PMD), o mais predominante PMD foi caracterizada pelo aumento do número de grânulos específicos em esvaziamento em relação aos grânulos intactos e em fusão. Eosinófilos hepáticos murinos foram submetidos à técnica de immunonanogold para marcação de MBP-1, a qual foi detectada na maioria dos grânulos específicos. Destes grânulos, MBP-1 foi amplamente distribuída entre os grânulos exibindo alterações morfológicas típicas de PMD e em vesículas de transporte, incluindo \201CEosinophil Sombrero Vesicles (EoSVs)\201D em associação com estes grânulos. Além disso, MBP-1 foi localizada na matriz extracelular, indicando a ocorrência de liberação extracelular desta proteína por PMD. Eosinófilos humanos provenientes de biópsias da mucosa retal apresentaram grânulos específicos com alterações ultraestruturais e presença de EoSVs ao redor e em contato com os mesmos. Estes grânulos foram encontrados dentro dos eosinófilos e na matriz extracelular adjacente, sugerindo que a secreção de produtos destes grânulos ocorra através de processo semelhante à desgranulação por PMD. Em conjunto, nossos resultados demonstram a importância dos esoinófilos na fase aguda e crônica da infecção por S. mansoni e identificam a desgranulação por piecemeal (liberação de moléculas específicas de forma seletiva e regulada) como o principal processo de secreção em resposta à infecção. Isto é importante para a compreensão das vias intracelulares envolvidas com a liberação de produtos estocados nos grânulos de eosinófilos durante respostas inflamatórias disparadas por infeções helmínticas

Processos de secreção e transporte vesicular da proteína básica principal (MBP-1) em eosinófilos durante a infecção por Schistosoma mansoni / x

A esquistossomose mansoni é uma doença crônica causada pela infecção parasitária por trematódeos da espécie Schistosoma mansoni que induz a formação de granulomas exsudativos. Durante a resposta granulomatosa, eosinófilos são ativados e recrutados para os sítios inflamatórios e desempenham suas funções através da liberação de produtos derivados de seus grânulos de secreção. Estes grânulos têm morfologia única e armazenam um número expressivo de citocinas e proteínas catiônicas previamente sintetizadas, principalmente proteína básica principal (MBP-1). MBP-1 tem sido implicada na imunoregulação de células imune e combate aos parasitos em diversas infecções helmínticas. Embora os mecanismos de desgranulação de eosinófilos murinos e humanos frente à doenças alérgicas encontrem-se bem estabelecidos, ainda não se conhece como estas células liberam seus produtos em resposta à infecções helmínticas. Devido à essa escassa informação, a ultraestrutura de eosinófilos murinos e humanos foi avaliada com ênfase em seus processos de desgranulação frente à infecção por S. mansoni. Fragmentos de fígado e intestino grosso de camundongos fêmeas Swiss Webster (SW) infectadas por 100 cercárias de S. mansoni, assim como biópsias de pacientes infectados com a forma crônica da doença foram processados e analisados por técnica histológica avançada (inclusão em resina glicolmetacrilato), e através de microscopia eletrônica de transmissão (MET). Eosinófilos foram encontrados em diferentes estágios dos granulomas tanto hepáticos quanto intestinais de camundongos SW com 57 e 115 dias de infecção e, constituiram a principal população de células inflamatórias. Foram encontrados os 3 processos de secreção nos eosinófilos teciduais murinos, ativados pela infecção mansônica, sendo o processo de “piecemeal degranulation” (PMD), o mais predominante

PMD foi caracterizada pelo aumento do número de grânulos específicos em esvaziamento em relação aos grânulos intactos e em fusão. Eosinófilos hepáticos murinos foram submetidos à técnica de immunonanogold para marcação de MBP-1, a qual foi detectada na maioria dos grânulos específicos. Destes grânulos, MBP-1 foi amplamente distribuída entre os grânulos exibindo alterações morfológicas típicas de PMD e em vesículas de transporte, incluindo “Eosinophil Sombrero Vesicles (EoSVs)” em associação com estes grânulos. Além disso, MBP-1 foi localizada na matriz extracelular, indicando a ocorrência de liberação extracelular desta proteína por PMD. Eosinófilos humanos provenientes de biópsias da mucosa retal apresentaram grânulos específicos com alterações ultraestruturais e presença de EoSVs ao redor e em contato com os mesmos. Estes grânulos foram encontrados dentro dos eosinófilos e na matriz extracelular adjacente, sugerindo que a secreção de produtos destes grânulos ocorra através de processo semelhante à desgranulação por PMD. Em conjunto, nossos resultados demonstram a importância dos esoinófilos na fase aguda e crônica da infecção por S. mansoni e identificam a desgranulação por piecemeal (liberação de moléculas específicas de forma seletiva e regulada) como o principal processo de secreção em resposta à infecção. Isto é importante para a compreensão das vias intracelulares envolvidas com a liberação de produtos estocados nos grânulos de eosinófilos durante respostas inflamatórias disparadas por infeções helmínticas. (AU)