De grootste kennisbank van het HBO

Inspiratie op jouw vakgebied

Vrij toegankelijk

Terug naar zoekresultatenDeel deze publicatie

The role of SDF-1 degradation in the accelerated release of neutrophils from the bone marrow during inflammation.

Rechten: Alle rechten voorbehouden

The role of SDF-1 degradation in the accelerated release of neutrophils from the bone marrow during inflammation.

Rechten: Alle rechten voorbehouden

Samenvatting

Summary

The pathophysiology of acute lung injury involves inflammation with diffuse alveolar damage, increased capillary permeability, interstitial and alveolar edema and the influx of circulating inflammatory cells, most prominently neutrophils. The bone marrow is the site of proliferation, differentiation, maturation and release of neutrophils. Neutrophils released from the bone marrow during a state of inflammation, have been shown to sequester in the pulmonary capillaries, resulting in damage to the alveolar endothelium and epithelium (the alveolar membrane) leading to the development of barrier dysfunction and the syndrome of ALI. The processes leading to the release of these cells from the bone marrow are poorly understood, however one potentially important chemokine pathway in the release of neutrophils from the bone marrow during ALI is the CXCR4/SDF-1 cytokine axis, which appears not only to be critical in the retention of neutrophils in the bone marrow, and during the tightly controlled homeostatic release of maturing neutrophils, but also possibly the accelerated release of these cells in response to acute inflammatory processes.
We hypothesized that the accelerated release of neutrophils during an inflammatory state is due to the degradation of SDF-1 in the bone marrow during inflammation. We have studied this using BrdU pulse in order to track neutrophil marrow kinetics and correlated this to SDF-1 expression in the bone marrow.
During homeostasis, BrdU label in this system has a periodicity of about 168hr, the time it takes the bone marrow to clear out all the labeled cells and totally renew the cells in the bone marrow. A 24hr delay exists between the marrow and blood neutrophil populations, the estimate time between departure from the bone marrow mitotic pool into the circulation. During inflammatory conditions, the release of neutrophils is accelerated, as shown by a shortened periodicity of post-mitotic neutrophil kinetics. Dividing cells in the mitotic pool of the bone marrow have more complex kinetics, perhaps reflecting both accelerated division and release. After studying different schemas for the timing of LPS exposure following BrdU pulse, the simultaneous dosing of BrdU and LPS appears to be optimal for the longitudinal characterization of marrow and blood neutrophil kinetics during inflammation. Yet, dosing of LPS 48hr after BrdU is most likely optimal for examination of neutrophil kinetics in marrow and lung during trafficking to the lungs in the first 24hrs after LPS exposure.
In our investigation into the mechanisms of accelerated marrow neutrophil release, we found that extra cellular SDF-1 protein levels in bone marrow supernatant decrease during systemic inflammation, consistent with the degradation of SDF-1 protein. Simultaneously an increase in SDF-1 mRNA expression in whole marrow is seen, indicating higher transcription by the marrow elements, perhaps to restore homeostasis.
In order to further investigate the role of SDF-1 in the release of neutrophils from the bone marrow, we plan to counteract SDF-1 loss in the bone marrow by producing a transgenic mouse over expressing SDF-1 specifically in the bone marrow. In this project preliminary work was performed creating the second DNA fragment necessary for the creation of the transgenic mouse and its functionality studied in a model cell line. Stably transfected cells showed a significant increase in SDF-1 mRNA expression, SDF-1 protein production and secretion, and this secreted SDF-1 is biologically active in attracting CXCR4 expressing cells specifically through the SDF-1/CXCR4 interactions.


Samenvatting

Acute long ziekten wordt gekarakteriseerd door infecties met diffuse alveolaire schade, verhoogde capillaire permeabiliteit, interstitieel en alveolair oedeem en de influx van circulerende ontstekingscellen, voornamelijk neutrofielen. Het beenmerg is de plaats van proliferatie, differentiatie, rijping en loslaten van de neutrofielen. Aangetoond is dat neutrofielen, losgelaten tijdens een ontsteking vast komen te zitten in kleine longvaatjes resulterend in schade aan het alveolair endothelium en epithelium leidend naar het ontstaan van barrière disfunctie en het syndroom van ALI. De mechanismen die leiden tot de migratie van cellen uit het beenmerg zijn onbekend. Een potentieel belangrijke chemokine pathway binnen de migratie van neutrofielen uit het beenmerg tijdens infecties is de SDF-1/CXCR4 cytokine as, welke kritiek blijk te zijn tijdens het sterk gecontroleerde homeostatisch loslaten van rijpe volwassen neutrofielen, maar potentieel ook tijdens de versnelde loslaten in reactie tot acute ontstekingsreacties.
We stelden de hypothese dat het versnelde loslaten van neutrofielen tijdens ontstekingsreacties veroorzaakt wordt door de degradatie van SDF-1 in het beenmerg. Dit werd onderzocht door de kinetiek van neutrofiel migratie, gebruikmakend van de BrdU pulse techniek, en dit gecorreleerd met de SDF-1 expressie in het beenmerg.
Tijdens homeostase heeft het BrdU label in dit systeem een tijdspanne van ongeveer 168 uur, de periode waarin het beenmerg alle gelabelde cellen heeft losgelaten en zich een totale repopulatie heeft plaatsgevonden met nieuwe cellen. Eveneens bestaat er een 24 uur durende vertraging tussen het opkomen en verdwijnen van populaties in beenmerg en circulatie. Tijdens ontstekingsreacties is het loslaten van neutrofielen versneld, aangetoond door de verminderde tijdspanne in de kinetiek van de post-mitose cellen. Delende cellen in het beenmerg vertonen een complexere kinetiek, waarschijnlijk wijzend op niet alleen een versnelde loslaten, maar ook een versnelde deling. Na het onderzoeken van verschillende tijdstippen van LPS toediening, lijkt het simultaan toe dienen van BrdU en LPS het beste voor het karakteriseren van de kinetiek over langere periode tijdens infecties en homeostase. Het toedienen van de LPS 48h na BrdU lijkt het best geschikt voor het onderzoeken van verschillen in neutrofiel kinetiek en het verplaatsen van neutrofielen naar de longen in de eerste 24uur naar LPS toediening.
In ons onderzoek naar de mechanismen van versneld loslaten van neutrofielen uit het beenmerg is gebleken dat het extracellulaire SDF-1 in het beenmerg is vermindert tijdens infecties, consistent met de degradatie van het SDF-1 eiwit. Tegelijkertijd is er een verhoging van SDF-1 mRNA in het beenmerg, wijzend op een verhoogde transcriptie van de beenmerg cellen, waarschijnlijk om de homeostase te herstellen.
Om de rol van SDF-1 in het versneld loslaten van neutrofielen verder te onderzoeken zijn we van plan het verlies van SDF-1 in het beenmerg te compenseren door een transgene muis te produceren dat SDF-1 tot over expressie brengt specifiek in het beenmerg. In dit project is voorbereidend werk uitgevoerd in het creëren van het tweede DNA fragment nodig voor het produceren van deze muis en het onderzoeken van zijn functionaliteit in een model cellijn. Stabiel getransfecteerde cellen vertonen een significant verhoogde SDF-1 mRNA expressie, SDF-1 eiwit productie en secretie, en dit eiwit is biologisch actief in het aantrekken van CXCR4 bevattende cellen, specifiek door de SDF-1/CXCR4 interacties.

Toon meer
OrganisatieAvans Hogeschool
AfdelingATGM Academie voor de technologie van Gezondheid en Milieu
PartnersUniversity of Vermont, Vermont Lung Center, Dept of Medicine, USA
Jaar2008
TypeBachelor
TaalEngels

Op de HBO Kennisbank vind je publicaties van 26 hogescholen

De grootste kennisbank van het HBO

Inspiratie op jouw vakgebied

Vrij toegankelijk