Cyclooxygenase-2 inhibitors prevent trinitrobenzene sulfonic acid-induced P-glycoprotein up-regulation in vitro and in vivo

Intestinal inflammation causes an increased intestinal wall thickness, in part, due to the proliferation of smooth muscle cells, which impairs the contractile phenotype elsewhere. To study this, cells from the circular muscle layer of the rat colon (CSMC) were isolated and studied, both in primary culture and after extended passage, using quantitative PCR, Western blot analysis, and immunocytochemistry. By 4 days in vitro, both mRNA and protein for the smooth muscle marker proteins α-smooth muscle actin, desmin, and SM22-α were reduced by >50%, and mRNA for cyclin D1 was increased threefold, evidence for modulation to a proliferative phenotype. Continued growth caused significant further decrease in expression, evidence that phenotypic loss in CSMC was proportional to the extent of proliferation. In CSMC isolated at day 2 of trinitrobenzene sulfonic acid-induced colitis, flow cytometry and Western blotting showed that these differentiated markers were reduced in mitotic CSMC, while similar to control in nonmitotic CSMC. By day 35 post-trinitrobenzene sulfonic acid, when inflammation has resolved, CSMC were hypertrophic, but, nonetheless, showed markedly decreased expression of smooth muscle protein markers per cell. In vitro, day 35 CSMC displayed an accelerated loss of phenotype and increased thymidine uptake in response to serum or PDGF-BB. Furthermore, carbachol-induced expression of phospho-AKT (a marker of cholinergic response) was lost from day 35 CSMC in vitro, while retained in control cells. Therefore, proliferation reduces the expression of smooth-muscle-specific markers in CSMC, possibly leading to altered contractility. However, inflammation-induced proliferation in vivo also causes lasting changes that include unexpected priming for an exaggerated response to proliferative stimuli. Identification of the molecular mechanisms of intestinal smooth muscle cell phenotypic modulation will be helpful in reducing the detrimental effects of inflammation.

Download Full-text

Ρύθμιση της ανοσοαπάντησης στις ιδιοπαθείς φλεγμονώδεις νόσους του εντέρου και σε πειραματικά μοντέλα κολίτιδας

10.12681/eadd/44187 ◽

2018 ◽

Author(s):

Ελένη Κοντάκη

Keyword(s):

Sulfonic Acid ◽

Ex Vivo ◽

Binding Protein ◽

Suppressor Cells ◽

Trinitrobenzene Sulfonic Acid ◽

Hla Dr ◽

Enhancer Binding Protein ◽

Ccaat Enhancer Binding Protein

Οι Ιδιοπαθείς Φλεγμονώδεις Νόσοι του Εντέρου (ΙΦΝΕ) είναι χρόνιες φλεγμονώδεις παθήσεις του πεπτικού σωλήνα, με υποτροπίαζοντα ή προοδευτικό χαρακτήρα που επηρρεάζουν εκατομμύρια ανθρώπων παγκοσμίως. Ο όρος ΙΦΝΕ περιλαμβάνει τη νόσο του Crohn και την ελκώδη κολίτιδα. Η ηλικία εμφάνισης της νόσου τοποθετείται συνήθως στη δεύτερη και τρίτη δεκαετία της ζωής, με την πλειονότητα των ασθενών να εμφανίζουν κλινική πορεία χαρακτηριζόμενη από υφέσεις και εξάρσεις. Αν και η ακριβής αιτιολογία των ΙΦΝΕ δεν έχει πλήρως αποσαφηνιστεί, θεωρείται νόσος πολυπαραγοντική. Φαίνεται ότι υπάρχει γενετική προδιάθεση, με υπεύθυνα συγκεκριμένα γονίδια που πιθανώς είναι ο πλέον σπουδαίος παράγοντας κινδύνου εμφάνισης των ΙΦΝΕ. Επιπλέον, η αλλαγή του μικροβιώματος δημιουργεί δυσβίωση μεταξύ ξενιστή και μικροβιώματος του εντέρου και αποτελεί σημαντικό παράγοντα του ξενιστή για την αιτιολογία της νόσου. Δεδομένα από πειραματικά μοντέλα κολίτιδας έχουν βοηθήσει σημαντικά στην κατανόηση των ανοσολογικών μηχανισμών που εμπλέκονται στην έναρξη και την εξέλιξη της νόσου. Συνολικά, φαίνεται ότι μία διαταραχή στο ανοσολογικό σύστημα του εντερικού βλεννογόνου οδηγεί σε υπερπαραγωγή φλεγμονωδών κυτταροκινών, απελευθέρωση μεσολαβητών οξειδωτικού στρες και διήθηση του εντέρου από φλεγμονώδη κύτταρα με αποτέλεσμα φλεγμονή του εντέρου και ιστική καταστροφή. Τα κατασταλτικά κύτταρα μυελικής προέλευσης (Myeoid-derived suppressor cells- MDSCs) αποτελούν έναν ετερογενή πληθυσμό κυττάρων που περιλαμβάνει μακροφάγα, κοκκιοκύτταρα, δενδριτικά κύτταρα και κύτταρα μυελικής σειράς σε πρώιμα στάδια διαφοροποίησης. Στα ποντίκια, τα MDSCs χαρακτηρίζονται από την έκφραση των Gr-1 και CD11b δεικτών και περιλαμβάνουν δύο υποομάδες κυττάρων: αυτά με μορφολογία παρόμοια με εκείνη των κοκκιοκυττάρων και φαινότυπο CD11b+Ly6G+Ly6Clow και αυτά με μορφολογία παρόμοια με εκείνα των μονοκυττάρων και φαινότυπο CD11b+Ly6GlowLy6C+. Στους ανθρώπους, ο φαινοτυπικός προσδιορισμός των MDSCs συνιστά πρόκληση, λόγω της έλλειψης ενιαίων κριτηρίων. Συνηθέστερα, χαρακτηρίζονται απο την έκφραση του δείκτη CD33 της μυελικής σειράς και την έλλειψη έκφρασης τόσο του μορίου τάξης ΙΙ του μείζονος συμπλέγματος ιστοσυμβατότητας (MHC-ΙΙ), HLA-DR, όσο και άλλων δεικτών που χαρακτηρίζουν τις υπόλοιπες κυτταρικές σειρές του μυελού των οστών. Αν και ο ρόλος των MDSCs έχει κυρίως μελετηθεί σε πειραματικά μοντέλα καιασθενείς με καρκίνο, πρόσφατες μελέτες αναδεικνύουν το ρόλο αυτών σε πληθώρα παθολογικών καταστάσεων, όπως οι λοιμώξεις, η μεταμόσχευση και η αυτοανοσία. Παραδοσιακά, τα εν λόγω κύτταρα θεωρείται ότι καταστέλλουν την ανοσιακή απάντηση μέσω ποικίλων μηχανισμών. Ωστόσο, η πρόσφατη βιβλιογραφία επισημαίνει την πλαστικότητα αυτών των κυττάρων, δεδομένου ότι το εκάστοτε φλεγμονώδες περιβάλλον μπορεί να τους προσδώσει προφλεγμονώδεις ιδιότητες. Αν και οι κατασταλτικές ιδιότητες των MDSCs στις διαμεσολαβούμενες απο Τ κύτταρα ανοσιακές απαντήσεις είναι καλώς καθορισμένες, ο ρόλος αυτών στα αυτοάνοσα νοσήματα, όπως οι ΙΦΝΕ, είναι αμφιλεγόμενος. Πιο συγκεκριμένα, η ανοσοκατασταλτική δράση των MDSCs υποστηρίζεται από πολλές εργασίες που αναδεικνύουν την αύξηση των CD11b+Gr1+ MDSCs σε πειραματικά μοντέλα κολίτιδας. Παρομοίως, αύξηση των κατασταλτικών CD14+HLA-DRlow MDSCs περιγράφεται και στο περιφερικό αίμα ασθενών με ΙΦΝΕ. Ωστόσο, πρόσφατες μελέτες επισημαίνουν τον προφλεγμονώδη ρόλο των κυττάρων της μυελικής σειράς σε πειραματικά μοντέλα κολίτιδας, καθώς αυτόλογη μεταφορά Ly6Chigh κυττάρων εντερικού βλεννογόνου οδηγεί σε διαφοροποίηση των τελευταίων σε κύτταρα που προάγουν τη φλεγμονή του εντέρου. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή, το ενδιαφέρον εστιάστηκε στον ανοσορυθμιστικό ρόλο των MDSCs σε πειραματικά μοντέλα κολίτιδας, καθώς και στις ανοσιακές απαντήσεις που διαμεσολαβούνται από τα Τ κύτταρα σε ασθενείς με ΙΦΝΕ. Ο αριθμός των MDSCs (ταυτοποιούμενα ως CD14+HLA-DR-/lowCD33+CD15+ κύτταρα) προσδιορίστηκε στο περιφερικό αίμα ασθενών με ΙΦΝΕ, ενώ η δράση αυτών αξιολογήθηκε με in vitro δοκιμασίες. Το πειραματικό μοντέλο που χρησιμοποιήθηκε ήταν αυτό της χημικά 2,4,6-trinitrobenzene sulfonic acid (TNBS) επαγόμενης κολίτιδας. Τα MDSCs χαρακτηρίστηκαν με τη μέθοδο της κυτταρομετρία ροής. Η in vivo ανοσοκατασταλτική δράση των MDSCs που καλλιεργήθηκαν από μυελό των οστών υγιών ποντικιών (BM-MDSCs) ελέγχθηκε τόσο με δοκιμασίες απαλοιφής όσο και αυτόλογης μεταφοράς. Η μελέτη σε ανθρώπινα δείγματα ασθενών με ΙΦΝΕ, ανέδειξε αύξηση του αριθμού των MDSCs στο περιφερικό αίμα ασθενών με ενεργό νόσο. Παρομοίως, τα MDSCs, ιδιαίτερα ο υποπληθυσμός που χαρακτηρίζεται ως Ly6G+, αυξήθηκε στα περιφερικά λεμφικά όργανα ποντικών με TNBS επαγόμενη κολίτιδα κατά την ενεργό φάση της νόσου. Αντίθετα με τις αρχικές προσδοκίες, η αυτόλογη μεταφορά BM-MDSCs σε ποντίκια με TNBS κολίτιδα απέτυχε να ελέγξει τη φλεγμονή in vivo. Περαιτέρω μελέτη του μηχανισμού δράσης των MDSCs, έδειξε ότι η έκθεση των εν λόγω κυττάρων στο φλεγμονώδες περιβάλλον της κολίτιδας οδηγεί σε αλλαγή του φαινότυπου (μείωση των Gr1high και αύξηση των Gr1low κυττάρων) αυτών, καθώς και σε μειωμένη έκφραση της πρωτεΐνης CCAAT/enhancer-binding protein beta (CEBPβ), η οποία αποτελεί μεταγραφικό παράγοντα κλειδί στην ανοσοκατασταλτική δράση των MDSCs. Σε συμφωνία με τα αποτελέσματα της μελέτης στο πειραματικό μοντέλο κολίτιδας, MDSCs τα οποία απομονώθηκαν από περιφερικό αίμα ασθενών με ενεργό νόσο όχι μόνο δεν κατέστειλαν αλλά αντιθέτως ενίσχυσαν τον πολλαπλασιασμό αυτόλογων CD4+ Τ κυττάρων ex vivo. Συνολικά, τα δεδομένα αυτά αναδεικνύουν μια παράδοξη λειτουργία των MDSCs σε πειραματικά μοντέλα κολίτιδας, καθώς και στην in vitro ανοσιακή απάντηση ασθενών με ΙΦΝΕ. Η περαιτέρω κατανόηση των μηχανισμών που οδηγούν στην απώλεια του βασικού χαρακτηριστικού των MDSCs, που συνίσταται στην καταστολή των ανοσιακών απαντήσεων, θα μπορούσε να υποβοηθήσει στο σχεδιασμό νέων θεραπευτικών στόχων.

Download Full-text

Discovery of novel Methylsulfonyl phenyl derivatives as potent human Cyclooxygenase-2 inhibitors with effective anticonvulsant action: Design, synthesis, in-silico, in-vitro and in-vivo evaluation

European Journal of Medicinal Chemistry ◽

10.1016/j.ejmech.2018.04.007 ◽

2018 ◽

Vol 151 ◽

pp. 520-532 ◽

Cited By ~ 11

Author(s):

Chandra Bhushan Mishra ◽

Shikha Kumari ◽

Amresh Prakash ◽

Rajesh Yadav ◽

Ankit Kumar Tiwari ◽

...

Keyword(s):

In Silico ◽

Cyclooxygenase 2 ◽

In Vivo Evaluation ◽

Design Synthesis ◽

Anticonvulsant Action ◽

Cyclooxygenase 2 Inhibitors

Download Full-text

Identification of New Rofecoxib-Based Cyclooxygenase-2 Inhibitors: A Bioinformatics Approach

Pharmaceuticals ◽

10.3390/ph13090209 ◽

2020 ◽

Vol 13 (9) ◽

pp. 209 ◽

Cited By ~ 2

Author(s):

Rozires P. Leão ◽

Josiane V. Cruz ◽

Glauber V. da Costa ◽

Jorddy N. Cruz ◽

Elenilze F. B. Ferreira ◽

...

Keyword(s):

Binding Affinity ◽

Md Simulation ◽

Md Simulations ◽

Cyclooxygenase 2 ◽

In Vivo Studies ◽

Chemical Structures ◽

Anti Inflammatory ◽

Cyclooxygenase 2 Inhibitors

The cyclooxygenase-2 receptor is a therapeutic target for planning potential drugs with anti-inflammatory activity. The selective cyclooxygenase-2 (COX-2) inhibitor rofecoxib was selected as a pivot molecule to perform virtual ligand-based screening from six commercial databases. We performed the search for similarly shaped Rapid Overlay of Chemical Structures (ROCS) and electrostatic (EON) compounds. After, we used pharmacokinetic and toxicological parameters to determine the best potential compounds, obtained through the softwares QikProp and Derek, respectively. Then, the compounds proceeded to the molecular anchorage study, which showed promising results of binding affinity with the hCOX-2 receptor: LMQC72 (∆G = −11.0 kcal/mol), LMQC36 (∆G = −10.6 kcal/mol), and LMQC50 (∆G = −10.2 kcal/mol). LMQC72 and LMQC36 showed higher binding affinity compared to rofecoxib (∆G = −10.4 kcal/mol). Finally, molecular dynamics (MD) simulations were used to evaluate the interaction of the compounds with the target hCOX-2 during 150 ns. In all MD simulation trajectories, the ligands remained interacting with the protein until the end of the simulation. The compounds were also complexing with hCOX-2 favorably. The compounds obtained the following affinity energy values: rofecoxib: ΔGbind = −45.31 kcal/mol; LMQC72: ΔGbind = −38.58 kcal/mol; LMQC36: ΔGbind = −36.10 kcal/mol; and LMQC50: ΔGbind = −39.40 kcal/mol. The selected LMQC72, LMQC50, and LMQC36 structures showed satisfactory pharmacokinetic results related to absorption and distribution. The toxicological predictions of these compounds did not display alerts for possible toxic groups and lower risk of cardiotoxicity compared to rofecoxib. Therefore, future in vitro and in vivo studies are needed to confirm the anti-inflammatory potential of the compounds selected here with bioinformatics approaches based on rofecoxib ligand.

Download Full-text

Overcoming multidrug-resistance in vitro and in vivo using the novel P-glycoprotein inhibitor 1416

Bioscience Reports ◽

10.1042/bsr20120020 ◽

2012 ◽

Vol 32 (6) ◽

pp. 559-566 ◽

Cited By ~ 19

Author(s):

Yan Xu ◽

Feng Zhi ◽

Guangming Xu ◽

Xiaolei Tang ◽

Sheng Lu ◽

...

Keyword(s):

Multidrug Resistance ◽

Cancer Chemotherapy ◽

Antitumour Activity ◽

Multidrug Resistant ◽

The Novel ◽

Mice Model ◽

P Glycoprotein ◽

Channel Currents

MDR (multidrug-resistance) represents a major obstacle to successful cancer chemotherapy and is usually accomplished by overexpression of P-gp (P-glycoprotein). Much effort has been devoted to developing P-gp inhibitors to modulate MDR. However, none of the inhibitors on the market have been successful. 1416 [1-(2,6-dimethylphenoxy)-2-(3,4-dimethoxyphenylethylamino)propane hydrochloride (phenoprolamine hydrochloride)] is a new VER (verapamil) analogue with a higher IC50 for blocking calcium channel currents than VER. In the present paper, we examined the inhibition effect of 1416 on P-gp both in vitro and in vivo. 1416 significantly enhanced cytotoxicity of VBL (vinblastine) in P-gp-overexpressed human multidrug-resistant K562/ADM (adriamycin) and KBV cells, but had no such effect on the parent K562 and KB cells. The MDR-modulating function of 1416 was further confirmed by increasing intracellular Rh123 (rhodanmine123) content in MDR cells. Human K562/ADM xenograft-nude mice model verified that 1416 potentiates the antitumour activity of VBL in vivo. RT-PCR (reverse transcriptase-PCR) and FACS analysis demonstrated that the expression of MDR1/P-gp was not affected by 1416 treatment. All these observations suggest that 1416 could be a promising agent for overcoming MDR in cancer chemotherapy.

Download Full-text