Journal of Cellular Biochemistry

Các thụ thể ryanodine (RyR) tham gia vào việc điều tiết quá trình di động Ca⁺⁺ bên trong tế bào của lymphocyte T. Tuy nhiên, tầm quan trọng của tín hiệu RyR trong suốt quá trình kích hoạt tế bào T vẫn chưa được xác định. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã sử dụng các chất đối kháng chọn lọc RyR, bao gồm ruthenium red và dantrolene, để xác định ảnh hưởng của việc chặn RyR đến các sự kiện kích hoạt trung gian thụ thể tế bào T và sự phát triển tế bào T phụ thuộc cytokine. Cả ruthenium red và dantrolene đều ức chế sự tổng hợp DNA và phân chia tế bào, cũng như sự tổng hợp interleukin (IL)‐2 của các lymphocyte T khi đáp ứng với kháng thể anti‐CD3 gây ra sự phát sinh. Việc chặn RyR ngay từ khi bắt đầu nuôi cấy hoặc muộn nhất là 24 giờ sau khi kích thích thụ thể tế bào T đã ức chế sự phát triển của tế bào T, cho thấy cần thiết phải có tín hiệu RyR liên tục trong suốt quá trình tiến triển của chu kỳ tế bào. Mặc dù phương pháp phân tích dòng chảy cho thấy việc chặn RyR có ít tác động đến sự biểu hiện của chuỗi α (CD25) của thụ thể IL‐2 có độ ái lực cao, nhưng tác động ức chế của các chất đối kháng RyR không thể đảo ngược được khi bổ sung IL‐2 ngoại sinh ngay từ đầu nuôi cấy. Thêm vào đó, cả ruthenium red và dantrolene đều có tác động ức chế mạnh mẽ đến sự phát triển phụ thuộc IL‐2 của tế bào CTLL‐2. Các dữ liệu này cho thấy RyR tham gia vào việc điều tiết tín hiệu thụ thể IL‐2, điều khiển sự tiến triển của tế bào T trong chu kỳ tế bào. Chúng tôi kết luận rằng tín hiệu Ca⁺⁺ liên quan đến RyR điều tiết sự phát triển của tế bào T bằng cách thúc đẩy cả tổng hợp IL‐2 và sự tiến triển của chu kỳ tế bào phụ thuộc IL‐2. © 2004 Wiley‐Liss, Inc.

Chúng tôi đã tạo ra một dòng tế bào tạo xương thai nhi người bất tử (hFOB) trước đây bằng cách sử dụng kháng nguyên SV40 T nhạy cảm với nhiệt độ đã được chuyển gen ổn định (Harris et al. [1995a] J. Bone. Miner. Res. 10:178–186). Để định hình các tế bào này cho các thuộc tính kiểu hình/kiểu gen mong muốn cho một hệ thống mô hình tế bào tốt, chúng tôi đã thực hiện phân tích karyotype bằng phương pháp lai huỳnh quang tại chỗ đa màu (M-FISH), khả năng của chúng trong việc hình thành xương in vivo mà không phát triển biến đổi tế bào, và cuối cùng là khả năng hình thành ma trận ngoại bào in vitro. Phân tích karyotype của các tế bào hFOB đã tiết lộ các bất thường cấu trúc hoặc số lượng liên quan đến 1–2 nhiễm sắc thể. Ngược lại, các tế bào osteosarcoma người MG63 thể hiện nhiều bất thường số lượng và cấu trúc phức tạp. Tiêm dưới da các tế bào hFOB trong sự hiện diện của Matrigel vào chuột nude dẫn đến sự hình thành xương sau 2–3 tuần. Phân tích vi mô điện tử của ma trận ngoại bào được lắng đọng bởi các tế bào hFOB trong nuôi cấy tiết lộ sự sắp xếp song song của các sợi băng nhẹ điển hình của collagen sợi như loại I và III. Những kết quả này chứng minh rằng dòng tế bào hFOB có bất thường nhiễm sắc thể tối thiểu, thể hiện các đặc tính tổng hợp ma trận của các osteoblast phân hóa, và là dòng tế bào bất tử nhưng không bị biến đổi. Do đó, các tế bào hFOB này dường như là một hệ thống mô hình xuất sắc cho nghiên cứu sinh học của osteoblast in vitro. J. Cell. Biochem. 87: 9–15, 2002. © 2002 Wiley-Liss, Inc.

Các tế bào tạo xương hay còn gọi là tế bào stroma tủy xương là cần thiết như các tế bào hỗ trợ để phân biệt tế bào hủy xương từ các tế bào tiền thân của chúng trong điều kiện nuôi cấy in vitro. Ligand kích hoạt thụ thể yếu tố nhân‐κB hòa tan (RANKL) có thể thay thế các tế bào hỗ trợ trong việc tăng cường sự hình thành tế bào hủy xương trong sự hiện diện của yếu tố kích thích thực bào (M‐CSF). Trong nghiên cứu hiện tại, sử dụng các dòng tế bào lấy từ Balb/c, sự hình thành tế bào hủy xương trong cả hai hệ thống—các dòng tế bào tạo xương/kết hợp tủy xương và sự hình thành tế bào hủy xương được kích thích bởi RANKL—đều bị ức chế bởi kháng thể đối với yếu tố hoại tử khối u‐α (TNF‐α), và gia tăng bởi sự bổ sung của cytokine này. TNF‐α tự nó đã thúc đẩy sự hình thành tế bào hủy xương trong sự hiện diện của M‐CSF. Tuy nhiên, ngay cả ở nồng độ cao của TNF‐α, hiệu quả của hoạt động này cũng thấp hơn nhiều so với hoạt động gây hủy xương của RANKL. RANKL đã làm tăng mức độ mRNA của TNF‐α và kích thích sự giải phóng TNF‐α từ các tiền thân tế bào hủy xương. Hơn nữa, kháng thể đối với thụ thể TNF‐α p55 (TNF receptor‐1) (nhưng không phải thụ thể TNF‐α p75 (TNF receptor‐2)) đã ức chế hiệu quả sự hình thành tế bào hủy xương do RANKL (và TNF‐α) gây ra. Kháng thể chống thụ thể TNF‐1 đã không ức chế sự hình thành tế bào hủy xương trong các dòng tế bào lấy từ C57BL/6. Tóm lại, dữ liệu của chúng tôi ủng hộ giả thuyết rằng, ở Balb/c, nhưng không phải ở C57BL/6 (các dòng được biết đến với sự khác biệt về phản ứng viêm và điều hòa cytokine), TNF‐α là một yếu tố nội tiết trong các tế bào hủy xương, thúc đẩy sự phân hóa của chúng, và trung gian, ít nhất là một phần, kích thích sự hình thành tế bào hủy xương do RANKL gây ra.

Tổn thương do thiếu oxy trên bề mặt mắt gây ra phản ứng viêm, một phần được điều hòa bởi 12-hydroxyeicosanoids do biểu mô giác mạc sản sinh. Các nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng một cytochrome P450 (CYP) monooxygenase, được xác định là CYP4B1, liên quan đến việc sản xuất các eicosanoids này, vốn có những đặc tính viêm và tạo mạch mạnh mẽ. Chúng tôi đã phân lập và nhân bản cDNA đầy đủ chiều dài của CYP4B1 từ biểu mô giác mạc và chứng minh rằng mRNA CYP4B1 được kích thích bởi tình trạng thiếu oxy trong ống nghiệm cũng như trong cơ thể sống. Để hiểu rõ hơn về việc điều hòa phân tử mà điều này phụ thuộc vào việc tổng hợp các eicosanoids viêm mạnh này trong phản ứng với tổn thương do thiếu oxy, chúng tôi đã phân lập và nhân bản vùng điều khiển (promoter) của CYP4B1. Thư viện GenomeWalker được xây dựng từ ADN gen biểu mô giác mạc thỏ đã được sử dụng làm mẫu cho các phản ứng PCR ban đầu và lồng ghép với các mồi đặc hiệu cho gen và mồi nối. Một đoạn ADN 3.41-kb từ vùng 5'-flanking của promoter CYP4B1 đã được phân lập, nhân bản, giải trình tự và phân tích bằng phần mềm máy tính để tìm kiếm sự tồn tại của các yếu tố hành động cis đã biết. Phân tích trình tự promoter cho thấy sự hiện diện của các chuỗi liên kết ADN đồng thuận cho các yếu tố được biết đến là tác nhân kích thích phiên mã gen trong điều kiện thiếu oxy, bao gồm HIF-1, NFκB và AP-1. Việc chuyển gen tạm thời các vector báo cáo luciferase (pGL3-Basic) chứa các độ dài khác nhau của đoạn promoter CYP4B1 đã chứng minh sự phiên mã được kích thích bởi thiếu oxy trong các tế bào biểu mô giác mạc thỏ (RCE). Thử nghiệm di chuyển điện thoại điện (EMSA) tiết lộ sự tăng cường rõ rệt hoạt động liên kết hạt nhân cho đầu dò HIF-1 đánh dấu từ promoter CYP4B1 trong các chiết xuất hạt nhân của các tế bào tiếp xúc với thiếu oxy. Hoạt động liên kết này là do sự liên kết chuỗi đặc hiệu với đầu dò oligonucleotide HIF-1 như đã chỉ ra bởi sự cạnh tranh với đầu dò chưa đánh dấu dư thừa cho HIF-1 nhưng không phải với đầu dò NFκB chưa đánh dấu. Hoạt động liên kết hạt nhân của các đầu dò AP-1 và NFκB từ promoter CYP4B1 cũng được tăng cường trong phản ứng với tình trạng thiếu oxy, cho thấy rằng các yếu tố phiên mã này góp phần vào sự kích thích thiếu oxy của biểu hiện CYP4B1. Kết quả của nghiên cứu này cung cấp lời giải thích cơ chế phân tử đầu tiên cho sự kích thích CYP4B1 và, do đó, sự sản xuất các eicosanoids viêm trong phản ứng với tổn thương do thiếu oxy. Cần có thêm các nghiên cứu để đánh giá đầy đủ việc điều hòa phân tử của gen này trong quá trình viêm. © 2004 Wiley‐Liss, Inc.

Các chuyển hóa phản ứng của benzo[a]pyrene (B[a]P) và cyclopenta[c,d]pyrene (CPP) đã gây ra sự tích tụ/ phosphoryl hóa p53 trong các tế bào Hepa1c1c7, trong khi việc ức chế p53 đã làm giảm quá trình apoptosis. Dựa trên hiệu ứng ức chế của wortmannin, các kinase phosphatidyl‐inositol‐3 (PI‐3) như kinase protein phụ thuộc DNA (DNA‐PK), ATM (ataxia-telangiectasia bị biến đổi), và/ hoặc ATR (kinase liên quan đến ATM), dường như đã tham gia vào việc nhận diện tổn thương DNA và sự tích tụ p53 do B[a]P/ CPP gây ra. B[a]P và CPP cũng kích hoạt phosphoryl hóa kinase JNK (jun‐N‐terminal) và kinase MAPK (mitogen activated protein kinase) p38. Trong khi việc ức chế JNK không ảnh hưởng đến sự apoptosis do B[a]P/ CPP gây ra, việc ức chế hoạt động của p38 MAPK đã giảm bớt hiệu ứng này. Thú vị là, các tín hiệu sinh tồn như phosphoryl hóa Akt và Bad dường như được kích thích bởi các hợp chất B[a]P/ CPP. Hơn nữa, kinase (ERK)1/2 được điều hòa bởi tín hiệu ngoại bào cũng đã được kích hoạt và dường như hoạt động như một tín hiệu sinh tồn trong quá trình apoptosis do B[a]P/ CPP gây ra. © 2004 Wiley‐Liss, Inc.

Kẽm là một yếu tố vi lượng cần thiết cho chức năng bình thường của các tế bào. Nó đóng vai trò là đồng yếu tố cho cấu trúc và chức năng của nhiều loại protein tế bào bao gồm enzyme, yếu tố phiên mã và protein cấu trúc. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng kẽm có vai trò trong sự phát triển của nhiều loại ung thư. Tuy nhiên, chưa có mối quan hệ chung nào được xác lập giữa kẽm với việc phát triển và tiến triển của ung thư. Kẽm được biết đến là có tác động toàn thân như điều chỉnh hệ miễn dịch cũng như các tác động trực tiếp đến tế bào dẫn đến điều chỉnh biểu hiện gen, sinh năng lượng, các con đường chuyển hóa, truyền tín hiệu và sự xâm nhập tế bào. Kẽm cũng được báo cáo là điều chỉnh sự tăng sinh và tăng trưởng tế bào. Trong bài tổng quan này, chúng tôi tập trung vào các tác động của kẽm liên quan đến sự điều chỉnh chết theo chương trình ở các tế bào ung thư. Chúng tôi đã chọn các hiệu ứng gây chết tế bào của kẽm vì nó được báo cáo là vừa gây ra chết tế bào ở một số loại ung thư vừa bảo vệ các tế bào ung thư khác khỏi chết tế bào do các yếu tố khác gây ra. Các tác động của kẽm trong việc điều chỉnh chết theo chương trình dường như đặc hiệu cho loại tế bào. Quan trọng hơn, các tác động được báo cáo của kẽm trên các tế bào ung thư phải được nhìn nhận từ quan điểm về sự điều tiết sinh lý của sự cân bằng kẽm trong cơ thể. Do đó, cần phải chú ý đến các điều kiện thí nghiệm mà các tác động của kẽm được nghiên cứu liên quan đến các điều kiện sinh lý và bệnh lý của sự phân phối và nồng độ kẽm tế bào có thể tồn tại tại chỗ. J. Cell. Biochem. 106: 750–757, 2009. © 2009 Wiley‐Liss, Inc.

Sự xáo trộn trong quá trình cân bằng của việc hình thành xương do tế bào tạo xương và sự tiêu hủy xương do tế bào hủy xương dẫn đến sự hình thành và/hoặc hoạt động tế bào hủy xương quá mức là nguyên nhân gây ra nhiều tình trạng bệnh lý về xương như loãng xương. Tế bào hủy xương là tế bào duy nhất trong cơ thể có khả năng tiêu hủy và phân hủy ma trận xương đã khoáng hóa. Sự hình thành tế bào hủy xương từ các tiền chất đơn dòng được điều chỉnh bởi hoạt động của hai cytokine chính là yếu tố kích thích thuộc địa đại thực bào và ligand kích hoạt thụ thể yếu tố nhân khu hoạch κB (RANKL). Việc RANKL gắn vào thụ thể RANK khởi phát một loạt các phản ứng tín hiệu đầu dòng dẫn đến sự phân hóa và hợp nhất của tế bào đơn dòng, và sự tiêu hủy xương cùng với sự sống còn của tế bào hủy xương trưởng thành. Đường tín hiệu kinase 3- phosphoinositide (PI3K)-protein kinase B (Akt) là một trong những con đường được kích hoạt để đáp ứng với RANKL. Protein kinase 1 (PDK1) phụ thuộc vào 3-phosphoinositide được coi là kinase lipid điều khiển phía trên của chuỗi PI3K-Akt. PDK1 hoạt động để phosphoryl hóa và một phần kích hoạt Akt, kích thích hoạt hóa các yếu tố tác động đầu dòng. Tuy nhiên, vai trò của PDK1 trong tế bào hủy xương vẫn chưa được xác định rõ ràng. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã xóa cụ thể gen PDK1 trong tế bào hủy xương bằng cách sử dụng hệ thống Cre-LoxP được điều khiển bởi promoter cathepsin-K. Chúng tôi phát hiện rằng việc xóa gen PDK1 cụ thể trong tế bào hủy xương dẫn đến một kiểu hình loãng xương với số lượng tế bào hủy xương ít ở chuột. Các xét nghiệm tế bào trong ống nghiệm đã xác nhận thêm về việc suy giảm hình thành tế bào hủy xương trong phản ứng với RANKL bởi các tế bào tiền chất tế bào đại thực bào (BMM) thiếu PDK1. Các BMM thiếu PDK1 thể hiện khả năng giảm đi trong việc tổ chức lại khung xương actin để tạo thành vòng đai actin podosome do khả năng giảm đi để hợp nhất thành các tế bào hủy xương đa nhân khổng lồ. Đáng chú ý, các phân tích hóa sinh cho thấy sự thiếu hụt PDK1 làm giảm phosphoryl hóa Akt và yếu tố tác động đầu dòng GSK3β, và giảm sự kích thích NFATc1. GSK3β là một chất điều hòa tiêu cực đã được báo cáo về NFATc1. Hoạt động của GSK3β bị ức chế bởi phosphoryl hóa phụ thuộc vào Akt. Do đó, dữ liệu của chúng tôi cung cấp những hiểu biết rõ ràng về mặt di truyền và cơ chế về vai trò quan trọng của PDK1 trong tế bào hủy xương.

Các thụ thể insulin và IGF-1 cổ điển là các phức hợp heterotetrameric α₂β₂ được tổng hợp từ hai tiền thụ thể αβ giống hệt nhau [1,2]. Tuy nhiên, dữ liệu gần đây cho thấy mạnh mẽ rằng các tiền thụ thể αβ khác nhau có thể kết hợp để tạo ra các loài holoreceptor lai cả trong in vivo và in vitro [3-6,41]. Bài tổng quan này chủ yếu tập trung vào hai loại thụ thể lai. Loại thứ nhất là thụ thể lai insulin/IGF-1 được tạo ra bằng cách kết hợp một tiền thụ thể insulin αβ với một tiền thụ thể IGF-1 αβ. Loại thứ hai là loại hình thành từ một tiền thụ thể insulin hoặc IGF-1 αβ kiểu hoang dã (kinase-đang hoạt động) và một tiền thụ thể insulin αβ đột biến (kinase-không hoạt động). Mặc dù các thuộc tính chức năng của thụ thể lai insulin/IGF-1 chưa được xác định hoàn toàn, nhưng các thụ thể lai kiểu hoang dã/đột biến về cơ bản là không hoạt động kinase dưới cơ chất [6]. Dữ liệu này cho thấy rằng tiền thụ thể αβ đột biến tạo ra một sự ức chế chuyển thể lên tiền thụ thể αβ kiểu hoang dã trong phức hợp holoreceptor α₂β₂. Khiếm khuyết trong hoạt động kinase dưới cơ chất này có thể góp phần vào khiếm khuyết phân tử dưới đây của một số hội chứng kháng insulin và tiểu đường nặng. Những cá thể dị hợp tử biểu hiện cả tiền thụ thể insulin kiểu hoang dã và đột biến bị thiếu tyrosine kinase cho thấy các mức độ kháng insulin và tiểu đường khác nhau [7-11]. Ngoài ra, các dòng tế bào biểu hiện cả thụ thể insulin kiểu hoang dã nội sinh và những thụ thể insulin kinase-đột biến bị chuyển gen cho thấy sự nhạy cảm và phản ứng với insulin và IGF-1 giảm rõ rệt [12-14]. Sự hình thành các thụ thể lai dẫn đến việc chấm dứt sớm quá trình truyền tín hiệu insulin có thể là một cơ chế dẫn đến quan sát rằng các thụ thể không hoạt động kinase ức chế chức năng của các thụ thể tự nhiên.

Trong quá trình mất xương, quần thể tế bào tạo xương có thể bị thay thế bởi mô mỡ. Mối quan hệ nghịch đảo rõ ràng này giữa việc giảm mật độ xương và tăng cường hình thành mỡ có thể được giải thích bởi sự mất cân bằng trong việc sản xuất các tế bào tạo xương và tế bào tạo mỡ trong khoang tủy xương. Do đó, các con đường tế bào tạo xương và tế bào mỡ dường như có mối quan hệ chặt chẽ và nghịch đảo hơn. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã điều tra tác động của dexamethasone (dex) và calcitriol [1,25(OH)₂D₃] lên sự tăng sinh và phân hóa của các tế bào tạo xương và tế bào mỡ trong các văn hóa tế bào stroma tủy xương của chuột. Các tế bào stroma được nuôi cấy ở dạng primoculture với sự hiện diện của dex và được cấy lại trong sự hiện diện của dex và/hoặc 1,25(OH)₂D₃. Tổng số lượng tế bào tăng sinh, số lượng tế bào tạo xương và tế bào mỡ, và các dấu hiệu mRNA đặc hiệu đã được sử dụng để nghiên cứu tác động của điều trị hormone lên các tế bào stroma. Tổng số lượng tế bào tăng sinh được kích thích bởi dex và bị ức chế bởi 1,25(OH)₂D₃. Dex làm tăng quần thể tế bào tạo xương và tế bào mỡ trong khi calcitriol làm giảm số lượng tế bào tạo xương và tăng quần thể tế bào mỡ. Sự hiện diện của cả hai hormone dẫn đến sự giảm mạnh trong số lượng tế bào tạo xương và sự tăng mạnh trong số lượng tế bào mỡ. Dex kích thích sự biểu hiện các dấu hiệu mRNA tế bào tạo xương như protein sialoprotein xương (BSP) và osteocalcin (OC) và sự biểu hiện dấu hiệu tế bào mỡ, protein liên kết axit béo aP2. Calcitriol làm giảm sự biểu hiện BSP do dex gây ra nhưng kích thích một chút OC và mRNA aP2. Tác động của cả hai hormone là làm tăng mạnh mRNA OC và aP2. Những kết quả này hỗ trợ rằng, trong tủy xương chuột, sự tăng sinh và phân hóa của tế bào mỡ được kích thích bởi glucocorticoids và calcitriol, các chất này hoạt động phối hợp, trong khi sự tăng sinh và phân hóa của tế bào tạo xương tăng lên do dex và bị ức chế bởi 1,25(OH)₂D₃. J. Cell. Biochem. 89: 364–372, 2003. © 2003 Wiley‐Liss, Inc.

Yếu tố tăng trưởng có nguồn gốc từ tiểu cầu (PDGF) đã được liên quan đến bệnh sinh xơ vữa động mạch và sự tăng sinh nội mạc tĩnh mạch. Chúng tôi đã nghiên cứu ảnh hưởng của các isoform PDGF đến tế bào cơ trơn (SMC) từ nguồn động mạch và tĩnh mạch nhằm hiểu rõ hơn về sự phản ứng khác nhau của những mạch máu này với các kích thích tăng sinh. Các SMC từ động mạnh và tĩnh mạch của người bị đói huyết thanh đã thể hiện những phản ứng tăng sinh rất khác nhau với các isoform PDGF. Trong khi sự tăng sinh của SMC động mạch bị kích thích mạnh bởi PDGF-AA, SMC tĩnh mạch không cho thấy phản ứng tăng sinh nào với PDGF-AA, mà thay vào đó thể hiện phản ứng tăng sinh lớn hơn một cách đáng kể với PDGF-BB so với SMC động mạch. Phần nào của sự khác biệt này có thể được quy cho sự khác biệt trong sự biểu hiện thụ thể PDGF. Có sự biểu hiện cao gấp 2,5 lần (P < 0.05) của thụ thể PDGF-α (PDGF-Rα) và sự biểu hiện thấp gấp 6,6 lần (P < 0.05) của PDGF-Rβ trên SMC động mạch so với SMC tĩnh mạch. Kèm theo một sự tăng sinh tăng lên đối với PDGF-AA ở SMC động mạch là sự kích hoạt mạnh mẽ PDGF-Rα, tăng cường phosphorylation của ERK1/2 và Akt, sự kích hoạt tạm thời của c-Jun NH2-terminal kinase (JNK), và sự giảm biểu hiện đáng kể của chất ức chế chu kỳ tế bào p27^kip1. Mô hình thay đổi tín hiệu này không được quan sát thấy ở SMC tĩnh mạch. Không phát hiện phosphorylation của PDGF-Rα sau khi SMC tĩnh mạch tiếp xúc với PDGF-AA, nhưng có sự tăng cường phosphorylation của ERK1/2 và Akt ở SMC tĩnh mạch, tương tự như những gì thấy ở SMC động mạch. Sự kích thích của PDGF-BB lên SMC tĩnh mạch dẫn đến sự kích hoạt PDGF-Rβ cũng như sự transactivation của thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu bì (EGF-R); transactivation của EGF-R không được quan sát thấy ở SMC động mạch. Những kết quả này có thể cung cấp một lời giải thích cho độ nhạy cảm khác nhau đối với các bệnh mạch máu tăng sinh của động mạch và tĩnh mạch. J. Cell. Biochem. 112: 289–298, 2011. © 2010 Wiley‐Liss, Inc.