وثيقة
Identification of cellular targets in regulating inflammatory pathways
الناشر
Sultan Qaboos University
ميلادي
2017
اللغة
الأنجليزية
الملخص الإنجليزي
ABSTRACT
Title: Identification of cellular targets in regulating inflammatory pathways
Inflammation plays a central role in many of the chronic diseases including type 2 diabetes, obesity, autoimmune and inflammatory bowel diseases as well as cancer. Detailed investigation of inflammatory pathways in both molecular and cellular levels is imperative for understanding the disease process and progression, Exploration of new therapeutic approaches has now become mandatory. Recent studies demonstrated that inflammatory pathways might be regulated by the cellular actions of SOCS2 protein. In contrast to the available evidence focusing on SOCS2 anti-inflammatory effects, the cellular target remain largely unexplored. This thesis will undertake a multi-faceted approach to evaluate the physiological function of SOCS2 protein through identifying its substrate and enhancing growth hormone sensitivity in an acute inflammation model of colitis. The first part of the study was carried out to identify new molecular targets of SOC$2 using quantitative proteomic approach. We found the serine-threonine kinase NDR1, a known regulator of TNFa-NF-kB signaling, as a novel target of SOCS2 protein. In addition, we investigated the functional interplay between SOC$2 and NDR1, which would provide more understanding of SOCS2 function and how its deregulation causes immune-pathological conditions. We showed that SOCS2 interacts with NDRI and favors its degradation through ubiquitin-mediated proteolysis. Our data provided evidence to suggest that SOCS2 restriction of the TNFa-NF-kB pathway is mediated, at least partially, through NDR1, In line with our findings, we used a SOCS2' mice model of colon inflammation, which strengthen the view that SOCS2-deficiency is hyper-inflammatory and showed a negative relationship between SOCS2 with NDR1 and nuclear p65. The second part consists of a GH-SOCS2 axis molecular analysis in the inflammatory process of an in vivo model using DSS-induced colitis. We demonstrated that the deletion of SOCS2 induced inflammatory process as reported earlier in steatohepatitis model and this may contribute to higher disease activity. Despite the acute inflammation, our finding of increased growth hormone sensitivity by SOC$2 deletion showed less tissue damage and less fibrotic lesions, which is explained by lower a-SMA expression and less collagen deposition in the recovery phase. In addition, enhanced GH sensitivity via soc$2 deletion showed higher intestinal epithelial regeneration through BrdU proliferation assay. Furthermore, both expression of TGF-B and TGF-B receptors were down regulated in SOCS2 knockout mice. Another important consideration in my thesis is that we investigated other modalities to manage the inflammatory processes. Gum Arabic (GA) is an herbal medicine, which acts as an anti-oxidant compound and we suggest it has a beneficial effects on ulcerative colitis disease. To substantiate this assumption, macroscopic and microscopic parameters analysis was carried out to evaluate the protective effect of GA in improving the severity of the UC disease through DSS-induced colitis in vivo model. Our data indicated that GA effectively facilitated recovery of pathologic changes in the colon, as evidenced by a significant less body weight reduction, decrease of disease activity index and histopathological score. Additionally, we found that intake of GA continuously provide higher intestinal epithelial regeneration as well as less fibrotic markers that indicate a major role of GA in fibroblast function regulation, These findings provide novel insights into E3 ligase activity of SOCS2 and point towards an explanation for the effects of SOCS2 on NF-kB activity. Moreover, a new mechanistic understanding of SOCS2 role with interaction of GH in disease activity of inflammatory bowl disease has investigated. In addition, administration of GA was found to have protective and alleviative effect on the severity of DSS-induced colitis model. Our knowledge of such mechanisms is valuable as to optimize and design new strategies to enhance regeneration of damaged intestinal epithelial cells. Further understanding of these mechanisms could eventually lead to elucidation of new targets for interventions that may modulate disease incidence or activity.
المجموعة
URL المصدر
الملخص العربي
الملخص
الالتهاب يلعب دورا محوريا في العديد من الأمراض المزمنة بما في ذلك مرض السكري من النوع الثاني، السمنة، أمراض المناعة الذاتية وأمراض الأمعاء الالتهابية وكذلك السرطان. التحقيق المفصل للمسارات الالتهابية في كل من المستويات الجزيئية والخلوية أمر حتمي لفهم عملية المرض والتقدم. واصبح استكشاف أساليب علاجية جديدة إلزاميا الآن. أظهرت الدراسات الحديثة أن المسارات الالتهابية يمكن أن تنظم من خلال الإجراءات الخلوية من البروتين (SOCS2)، لكن لا يزال الهدف الخلوي لي SOCS2 غیر مستكشف إلى حد كبير. هذه الأطروحة سوف تتخذ نهج متعدد الأوجه لتقييم الوظيفة الفسيولوجية لبروتين (SOCS2 من خلال تحديد الركيزة المادة المتفاعلة المادة التي يعمل فيها الإنزيم) وتعزيز حساسية هرمون النمو في نموذج التهاب القولون الحاد. وأيضا مدی تاثیر تخفيض مستوى (SocS2) الخلوي على حدة مرض التهاب القولون. تم تنفيذ الجزء الأول من الدراسة لتحديد الأهداف الجزيئية الجديدة ل (SocS2 باستخدام النهج البروتيني الكمي. لقد وجدنا ال (NER1) سيرين تريونين کيناز، وهو منظم معروف في ارسال اشارات من TNFg - NF - kB ، كهدف جديد لبروتين (SOCS2). وبالإضافة إلى ذلك، تحققنا من التفاعل الوظيفي بين (SoCS2) و (NDR1)، والتي من شأنها أن توفر المزيد من فهم وظيفة (SOCS2) وكيف يؤدي تحرير الضوابط التنظيمية له إلى حالات المناعة المرضية. ولقد أظهرت الدراسة إلى أن (SOCS2) يتفاعل مع (NDR1) ويعمل على انحلاله من خلال التحلل البروتيني بواسطة مركب ال Ubiquitin, قدمت نتائج الدراسة أدلة تشير إلى أن تحديد (SoCS2) لمسار ( TNFU - NF - kB) يتحقق على الأقل جزئيا، من خلال NDR1. وبما يتناسق مع النتائج التي توصلنا إليها، استخدمنا نموذج من التهاب القولون الفئران (--SOCS2)، مما عزز وجهة النظر في أن نقص إخلل في (Socs2) يتسبب في فرط الالتهابات و أوضحت النتائج وجود علاقة سلبية بين (SOCS2) مع (NDR1) و (p65). و الجزء الثاني من الدراسة يتكون من التحليل الجزيئي لمحور ( GH - SOCS2 في العملية الالتهابية باستخدام نموذج التهاب القولون الناجم من المادة الكيميائية (DSS). حيث أثبتت الدراسة أن حذف (SoCS2) يحفز العملية الالتهابية كما ذكرت في وقت سابق في نموذج التهاب الكبد الدهني وهذا قد يساهم في ارتفاع نشاط المرض. الجدير بالذكر أنه على الرغم من تواجد الالتهاب الحاد في النموذج المدروس، أظهرت نتائج زيادة حساسية هرمون النمو عن طريق حذف بروتين (SocS2) أقل ضررا في الأنسجة مع وجود أقل للتليف، وهذا ما يفسره انخفاض لمستوى البروتين المسؤول عن التكامل التركيبي للخلايا (GSMA) و ترسب أقل لمادة الكولاجين في مرحلة الاستشفاء. وبالإضافة إلى ذلك، تبين أن زيادة حساسية هرمون النمو عبر حذف (SoCS2) ساهم في زيادة تجديد الخلايا المبطنة للأمعاء وذلك من خلال الكشف عن مقدار (BrdU) في نسيج القولون. وعلاوة على ذلك، فإن كلا من مستويات (TGF - B و TGF - p receptors) انخفض بشكل ملحوظ في فئة فتران (--SoCS2) ومن الاعتبارات الهامة الأخرى في أطروحتي هي أننا قمنا بالتحقيق في طرائق أخرى لإدارة العمليات الالتهابية. الصمغ العربي هو من الأدوية العشبية، التي تعمل كمركب مضاد للأكسدة ونقترح أن يكون له آثار مفيدة على مرض التهاب القولون التقرحي. لإثبات هذا الافتراض، تم إجراء تحليل المعايير العينية والمجهرية التقييم التأثير الوقائي للصمغ العربي في تحسين شدة مرض التهاب القولون التقرحي من خلال استخدام نموذج التهاب القولون الناجم من المادة الكيميائية (DSS). وأشارت النتائج أن الصمغ العربي ساعد بشكل فعال في عملية الاستشفاء من التغيرات المرضية في القولون، كما هو واضح في تغير وزن الجسم فقد انخفض بشكل أقل ، ولوحظ انخفاض مؤشر نشاط المرض ومدى تضرر الأنسجة. بالإضافة إلى ذلك، وجدنا أن تناول الصمغ العربي باستمرار بدعم أعلى مستوى لتجديد الخلايا المبطنة للأمعاء وكذلك أقل لعلامات تلیف القولون والذي يشير إلى الدور الرئيسي للصمغ العربي في تنظيم وظيفة الخلايا الليفية. توفر هذه النتائج رؤى جديدة في نشاط (E3 ligase) لبروتين (SocS2) وتحديد اتجاه تفسير آثار (SoCS2) على نشاط NF - RB . وعلاوة على ذلك، قد حققت فهم آلية جديدة لدور (SoCS2) وعلاقته مع هرمون النمو في نشاط مرض التهاب الأمعاء. وبالإضافة إلى ذلك، وجدنا في هذه الدراسة أن الصمغ العربي يعمل كمادة وقائية ضد التهاب القولون في النموذج المستخدم معرفتنا لمثل هذه الآليات تعتبر نتيجة قيمة لتحسين وتصميم استراتيجيات جديدة لتعزيز تجديد الخلايا المبطنة للأمعاء التالفة. كذلك يمكن أن يؤدي المزيد من الفهم لهذه الآليات في نهاية المطاف إلى توضيع أهداف جديدة للمدخلات التي قد تساهم في تنظيم حالات الإصابة بالأمراض أو النشاط المرضي لها.
الالتهاب يلعب دورا محوريا في العديد من الأمراض المزمنة بما في ذلك مرض السكري من النوع الثاني، السمنة، أمراض المناعة الذاتية وأمراض الأمعاء الالتهابية وكذلك السرطان. التحقيق المفصل للمسارات الالتهابية في كل من المستويات الجزيئية والخلوية أمر حتمي لفهم عملية المرض والتقدم. واصبح استكشاف أساليب علاجية جديدة إلزاميا الآن. أظهرت الدراسات الحديثة أن المسارات الالتهابية يمكن أن تنظم من خلال الإجراءات الخلوية من البروتين (SOCS2)، لكن لا يزال الهدف الخلوي لي SOCS2 غیر مستكشف إلى حد كبير. هذه الأطروحة سوف تتخذ نهج متعدد الأوجه لتقييم الوظيفة الفسيولوجية لبروتين (SOCS2 من خلال تحديد الركيزة المادة المتفاعلة المادة التي يعمل فيها الإنزيم) وتعزيز حساسية هرمون النمو في نموذج التهاب القولون الحاد. وأيضا مدی تاثیر تخفيض مستوى (SocS2) الخلوي على حدة مرض التهاب القولون. تم تنفيذ الجزء الأول من الدراسة لتحديد الأهداف الجزيئية الجديدة ل (SocS2 باستخدام النهج البروتيني الكمي. لقد وجدنا ال (NER1) سيرين تريونين کيناز، وهو منظم معروف في ارسال اشارات من TNFg - NF - kB ، كهدف جديد لبروتين (SOCS2). وبالإضافة إلى ذلك، تحققنا من التفاعل الوظيفي بين (SoCS2) و (NDR1)، والتي من شأنها أن توفر المزيد من فهم وظيفة (SOCS2) وكيف يؤدي تحرير الضوابط التنظيمية له إلى حالات المناعة المرضية. ولقد أظهرت الدراسة إلى أن (SOCS2) يتفاعل مع (NDR1) ويعمل على انحلاله من خلال التحلل البروتيني بواسطة مركب ال Ubiquitin, قدمت نتائج الدراسة أدلة تشير إلى أن تحديد (SoCS2) لمسار ( TNFU - NF - kB) يتحقق على الأقل جزئيا، من خلال NDR1. وبما يتناسق مع النتائج التي توصلنا إليها، استخدمنا نموذج من التهاب القولون الفئران (--SOCS2)، مما عزز وجهة النظر في أن نقص إخلل في (Socs2) يتسبب في فرط الالتهابات و أوضحت النتائج وجود علاقة سلبية بين (SOCS2) مع (NDR1) و (p65). و الجزء الثاني من الدراسة يتكون من التحليل الجزيئي لمحور ( GH - SOCS2 في العملية الالتهابية باستخدام نموذج التهاب القولون الناجم من المادة الكيميائية (DSS). حيث أثبتت الدراسة أن حذف (SoCS2) يحفز العملية الالتهابية كما ذكرت في وقت سابق في نموذج التهاب الكبد الدهني وهذا قد يساهم في ارتفاع نشاط المرض. الجدير بالذكر أنه على الرغم من تواجد الالتهاب الحاد في النموذج المدروس، أظهرت نتائج زيادة حساسية هرمون النمو عن طريق حذف بروتين (SocS2) أقل ضررا في الأنسجة مع وجود أقل للتليف، وهذا ما يفسره انخفاض لمستوى البروتين المسؤول عن التكامل التركيبي للخلايا (GSMA) و ترسب أقل لمادة الكولاجين في مرحلة الاستشفاء. وبالإضافة إلى ذلك، تبين أن زيادة حساسية هرمون النمو عبر حذف (SoCS2) ساهم في زيادة تجديد الخلايا المبطنة للأمعاء وذلك من خلال الكشف عن مقدار (BrdU) في نسيج القولون. وعلاوة على ذلك، فإن كلا من مستويات (TGF - B و TGF - p receptors) انخفض بشكل ملحوظ في فئة فتران (--SoCS2) ومن الاعتبارات الهامة الأخرى في أطروحتي هي أننا قمنا بالتحقيق في طرائق أخرى لإدارة العمليات الالتهابية. الصمغ العربي هو من الأدوية العشبية، التي تعمل كمركب مضاد للأكسدة ونقترح أن يكون له آثار مفيدة على مرض التهاب القولون التقرحي. لإثبات هذا الافتراض، تم إجراء تحليل المعايير العينية والمجهرية التقييم التأثير الوقائي للصمغ العربي في تحسين شدة مرض التهاب القولون التقرحي من خلال استخدام نموذج التهاب القولون الناجم من المادة الكيميائية (DSS). وأشارت النتائج أن الصمغ العربي ساعد بشكل فعال في عملية الاستشفاء من التغيرات المرضية في القولون، كما هو واضح في تغير وزن الجسم فقد انخفض بشكل أقل ، ولوحظ انخفاض مؤشر نشاط المرض ومدى تضرر الأنسجة. بالإضافة إلى ذلك، وجدنا أن تناول الصمغ العربي باستمرار بدعم أعلى مستوى لتجديد الخلايا المبطنة للأمعاء وكذلك أقل لعلامات تلیف القولون والذي يشير إلى الدور الرئيسي للصمغ العربي في تنظيم وظيفة الخلايا الليفية. توفر هذه النتائج رؤى جديدة في نشاط (E3 ligase) لبروتين (SocS2) وتحديد اتجاه تفسير آثار (SoCS2) على نشاط NF - RB . وعلاوة على ذلك، قد حققت فهم آلية جديدة لدور (SoCS2) وعلاقته مع هرمون النمو في نشاط مرض التهاب الأمعاء. وبالإضافة إلى ذلك، وجدنا في هذه الدراسة أن الصمغ العربي يعمل كمادة وقائية ضد التهاب القولون في النموذج المستخدم معرفتنا لمثل هذه الآليات تعتبر نتيجة قيمة لتحسين وتصميم استراتيجيات جديدة لتعزيز تجديد الخلايا المبطنة للأمعاء التالفة. كذلك يمكن أن يؤدي المزيد من الفهم لهذه الآليات في نهاية المطاف إلى توضيع أهداف جديدة للمدخلات التي قد تساهم في تنظيم حالات الإصابة بالأمراض أو النشاط المرضي لها.
قالب العنصر
الرسائل والأطروحات الجامعية