In Trichinella spiralis infection, type 2 helper T (Th2) cell-related and regulatory T ($T_{reg}$) cell-related immune responses are the most important immune events. In order to clarify which Toll-like receptors (TLRs) are closely associated with these responses, we analyzed the expression of mouse TLR genes in the small intestine and muscle tissue during T. spiralis infection. In addition, the expression of several chemokine- and cytokine-encoding genes, which are related to Th2 and $T_{reg}$ cell mediated immune responses, were analyzed in mouse embryonic fibroblasts (MEFs) isolated from myeloid differentiation factor 88 (MyD88)/TIR-associated proteins (TIRAP) and Toll receptor-associated activator of interferons (TRIF) adapter protein deficient and wild type (WT) mice. The results showed significantly increased TLR4 and TLR9 gene expression in the small intestine after 2 weeks of T. spiralis infection. In the muscle, TLR1, TLR2, TLR5, and TLR9 gene expression significantly increased after 4 weeks of infection. Only the expression of the TLR4 and TLR9 genes was significantly elevated in WT MEF cells after treatment with excretory-secretory (ES) proteins. Gene expression for Th2 chemokine genes were highly enhanced by ES proteins in WT MEF cells, while this elevation was slightly reduced in MyD88/$TIRAP^{-/-}$ MEF cells, and quite substantially decreased in $TRIF^{-/-}$ MEF cells. In contrast, IL-10 and $TGF-{\beta}$ expression levels were not elevated in MyD88/$TIRAP^{-/-}$ MEF cells. In conclusion, we suggest that TLR4 and TLR9 might be closely linked to Th2 cell and $T_{reg}$ cell mediated immune responses, although additional data are needed to convincingly prove this observation.
Hui Tang;Hanmei Li;Dan Li;Jing Peng;Xian Zhang;Weitao Yang
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제33권9호
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pp.1213-1227
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2023
Fetal growth restriction (FGR) is a prevalent obstetric condition. This study aimed to investigate the role of Toll-like receptor 9 (TLR9) in regulating the inflammatory response and gut microbiota structure in FGR. An FGR animal model was established in rats, and ODN1668 and hydroxychloroquine (HCQ) were administered. Changes in gut microbiota structure were assessed using 16S rRNA sequencing, and fecal microbiota transplantation (FMT) was conducted. HTR-8/Svneo cells were treated with ODN1668 and HCQ to evaluate cell growth. Histopathological analysis was performed, and relative factor levels were measured. The results showed that FGR rats exhibited elevated levels of TLR9 and myeloid differentiating primary response gene 88 (MyD88). In vitro experiments demonstrated that TLR9 inhibited trophoblast cell proliferation and invasion. TLR9 upregulated lipopolysaccharide (LPS), LPS-binding protein (LBP), interleukin (IL)-1β and tumor necrosis factor (TNF)-α while downregulating IL-10. TLR9 activated the TARF3-TBK1-IRF3 signaling pathway. In vivo experiments showed HCQ reduced inflammation in FGR rats, and the relative cytokine expression followed a similar trend to that observed in vitro. TLR9 stimulated neutrophil activation. HCQ in FGR rats resulted in changes in the abundance of Eubacterium_coprostanoligenes_group at the family level and the abundance of Eubacterium_coprostanoligenes_group and Bacteroides at the genus level. TLR9 and associated inflammatory factors were correlated with Bacteroides, Prevotella, Streptococcus, and Prevotellaceae_Ga6A1_group. FMT from FGR rats interfered with the therapeutic effects of HCQ. In conclusion, our findings suggest that TLR9 regulates the inflammatory response and gut microbiota structure in FGR, providing new insights into the pathogenesis of FGR and suggesting potential therapeutic interventions.
Monocytes are the major inflammatory cells that infiltrate most solid tumors in humans. The interaction of tumor cells with infiltrating monocytes and their adhesion to these monocytes play a significant role in altering the tumor to become more aggressive. Recently, exposure to lipopolysaccharide (LPS) was suggested to promote cancer cell adhesion to monocytes; however, little is known about the details of the signaling mechanism involved in this process. In this study, we found that LPS up-regulates ICAM-1 expression in MDA-MB-231 breast cancer cells, which facilitates their adhesion to THP-1 monocytes. In addition, we analyzed the signaling mechanism underlying the up-regulation of ICAM-1 and found that the siRNA-mediated depletion of BLT2 markedly suppressed the LPS-induced expression of ICAM-1 in MDA-MB-231 cells and the subsequent adhesion of these cells to THP-1 monocytes. Moreover, we demonstrated that myeloid differentiation primary response gene 88 (MyD88) lies downstream of LPS/TLR4 and upstream of BLT2 and that this 'MyD88-BLT2' cascade mediates ERK activation and subsequent ICAM-1 expression, which is critical for the adhesion of MDA-MB-231 cells to THP-1 monocytes. Taken together, our results demonstrate for the first time that LPS up-regulates ICAM-1 expression in breast cancer cells via a MyD88-BLT2-ERK-linked signaling cascade, leading to the increased adhesion of breast cancer cells to monocytes.
BACKGROUND/OBJECTIVES: Mitochondrial DNA leakage leads to inflammatory responses via endosome activation. This study aims to evaluate whether the perennial grass water extract (Pogonatherum panicum) ameliorate mitochondrial DNA (mtDNA) leakage. MATERIALS/METHODS: The major bioactive constituents of P. paniceum (PPW) were investigated by high-performance liquid chromatography, after which their antioxidant activities were assessed. In addition, RAW 264.7 macrophages were stimulated with lipopolysaccharide, resulting in mitochondrial damage. Quantitative polymerase chain reaction and enzyme-linked immunosorbent assay were used to examine the gene expression and cytokines. RESULTS: Our results showed that PPW extract-treated activated cells significantly decrease reactive oxygen species and nitric oxide levels by reducing the p2phox and iNOS expression and lowering cytokine-encoding genes, including IL-6, TNF-α, IL-1β, PG-E2 and IFN-γ relative to the lipopolysaccharide (LPS)-activated macrophages. Furthermore, we observed that LPS enhanced the mtDNA leaked into the cytoplasm, increasing the transcription of Tlr9 and signaling both MyD88/Irf7-dependent interferon and MyD88/NF-κb p65-dependent inflammatory cytokine mRNA expression but which was alleviated in the presence of PPW extract. CONCLUSIONS: Our data show that PPW extract has antioxidant and anti-inflammatory activities by facilitating mtDNA leakage and lowering the Tlr9 expression and signaling activation.
Lee, Hyo-Ji;Kim, Keun-Cheol;Han, Jeong A;Choi, Sun Shim;Jung, Yu-Jin
Molecules and Cells
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제38권1호
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pp.26-32
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2015
Toll-like receptors (TLR) 7 and 9 transduce a cellular signal through the MyD88-dependent pathway and induce the production of inflammatory mediators against microbial nucleotide components. The repeated stimulation of TLR4 leads to endotoxin tolerance, but the molecular mechanisms of tolerance induced through the costimulation of individual TLR has not yet been established, although endosomal TLRs share signaling pathways with TLR4. In the present study, mouse macrophages were simultaneously stimulated with the TLR7 agonist, gardiquimod (GDQ), and the TLR9 agonist, CpG ODN 1826, to examine the mechanism and effector functions of macrophage tolerance. Compared with individual stimulation, the costimulation of both TLRs reduced the secretion of TNF-${\alpha}$ and IL-6 through the delayed activation of the NF-${\kappa}B$ pathway; notably, IL-10 remained unchanged in costimulated macrophages. This tolerance reflected the early induction of suppressor of cytokine signaling-1 (SOCS-1), according to the detection of elevated TNF-${\alpha}$ secretion and restored NF-${\kappa}B$ signaling in response to the siRNA-mediated abrogation of SOCS-1 signaling. In addition, the restimulation of each TLRs using the same ligand significantly reduced the expression of both TLRs in endosomes. These findings revealed that the costimulation of TLR7 and TLR9 induced macrophage tolerance via SOCS-1, and the restimulation of each receptor or both TLR7 and TLR9 downregulated TLR expression through a negative feedback mechanisms that protects the host from excessive inflammatory responses. Moreover, the insufficient and impaired immune response in chronic viral infection might also reflect the repeated and simultaneous stimulation of those endosomal TLRs.
Several investigators have shown that CpG-DNA has outstanding effects as a Th1-responsive adjuvant and that its potent adjuvant effects are enhanced by encapsulation with a liposome of proper composition. In this study, we showed that encapsulation with phosphatidyl-${\beta}$-oleoyl-${\gamma}$-palmitoyl ethanolamine (DOPE): cholesterol hemisuccinate (CHEMS) complex enhances the immunostimulatory activity of CpG DNA and the binding of CpG-DNA to TLR9. We also examined involvement of myeloid differentiation protein (MyD88) and NF-${\kappa}B$ activation in liposome-encapsulated CpG-DNA-induced IL-8 promoter activation. In this manuscript, the natural phosphodiester bond CpG-DNA encapsulated by DOPE : CHEMS complex is designated as Lipoplex(O). Importantly, we successfully screened B cell epitopes of envelope protein (E protein) of hepatitis C virus (HCV-E) and attachment glycoprotein G of human respiratory syncytial virus (HRSV-G) by immunization with complexes of several peptides and Lipoplex(O) without carriers. Therefore, Lipoplex(O) is potentially applicable as a universal adjuvant for peptide-based epitope screening and antibody production.
Modified Renshen Wumei decoction (MRWD), a famous traditional Chinese medicine, is widely used for treating persistent diarrhea. However, as the mechanism by which MRWD regulates diarrhea remains unknown, we examined the protective effects of MRWD on intestinal barrier integrity in a diarrhea model. In total, 48 male rats were randomly distributed to four treatment groups: the blank group (CK group), model group (MC group), Medilac-Vita group (MV group) and Chinese herb group (MRWD group). After a 21-day experiment, serum and colon samples were assessed. The diarrhea index, pathological examination findings and change in ᴅ-lactate and diamine oxidase (DAO) contents illustrated that the induction of diarrhea caused intestinal injury, which was ameliorated by MV and MRWD infusion. Metabolomics analysis identified several metabolites in the serum. Some critical metabolites, such as phosphoric acid, taurine, cortisone, leukotriene B4 and calcitriol, were found to be significantly elevated by MRWD infusion. Importantly, these differences correlated with mineral absorption and metabolism and peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) pathways. Moreover, it significantly increased the expression levels of TLR4, MyD88 and p-NF-κB p65 proteins and the contents of IL-1 and TNF-α, while the expression levels of occludin, claudin-1 and ZO-1 proteins decreased. These deleterious effects were significantly alleviated by MV and MRWD infusion. Our findings indicate that MRWD infusion helps alleviate diarrhea, possibly by maintaining electrolyte homeostasis, improving the intestinal barrier integrity, and inhibiting the TLR4/NF-κB axis.
염증의 중요한 분자학적 기전에는 cyclooxygenase-2 (COX-2)에 의한 prostaglandins (PGs) 생성과 inducible nitric oxide synthase (iNOS)에 의한 nitric oxide (NO) 생성이 있다. 많은 종류의 박테리아나 바이러스가 전사요소인 nuclear factor-${\kappa}$B(NF-${\kappa}$B)를 활성화시켜 여러 타깃 유전자의 발현을 조절해 PGs나 NO와 같은 염증물질을 유도하게 된다. 우리는 이번 실험을 통하여 phenethyl isothiocyanate (PEITC)가 toll-like receptor(TLR) agonists에 의해 유도된 NF-${\kappa}$B활성과 COX-2, iNOS 발현에 어떠한 영향을 미치는지 알아 보았다. PEITC는 lipopolysaccharide (LPS)와 polyinosinic-polycytidylic acid (poly[I:C])에 의해 유도된 NF-${\kappa}$B활성을 억제시켰다. 또한 PEITC는 LPS와 Poly[I:C]에 의해 유도된 iNOS의 발현도 억제시켰다. 하지만 PEITC는 TLR agonists들인 LPS, Poly[I:C], 2 kDa macrophage-activating lipopeptide (MALP-2), oligodeoxynucleotide 1668 (ODN1668)에 의한 COX-2 발현은 억제시키지 못하였다. 즉 PEITC가 TRIF-dependent 신호전달체계만을 조절하여 TRIF-dependent 신호전달체계에 의해 조절되는 iNOS는 억제하지만 MyD88-dependent 신호전달 체계에 의해 조절되는 COX-2는 억제하지 못한다는 것을 설명해준다. 이러한 결과는 iNOS와 COX-2가 서로 다른 메커니즘에 의해 조절된다는 것을 암시하며, PEITC가 여러 병원균들로부터 유도되는 염증반응이나 만성적인 질병들을 조절할 수 있음을 제시하는 중요한 결과이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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