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Measurement of Cellular Chemotaxis with ECIS/Taxis

Cellular movement in response to external stimuli is fundamental to many cellular processes including wound healing, inflammation and the response to ...

Grating-coupled surface plasmon resonance imaging (GCSPRI) utilizes an optical diffraction grating embossed on a gold-coated sensor chip to couple collimated incident light into surface plasmons. The angle at which this coupling occurs is sensitive to the capture of analyte at the chip surface. This approach permits the use of disposable biosensor chips that can be mass-produced at low cost and spotted in microarray format to greatly increase multiplexing capabilities. The current GCSPRI instrument has the capacity to simultaneously measure binding at over 1000 unique, discrete regions of interest (ROIs) by utilizing a compact microarray of antibodies or other specific capture molecules immobilized on the sensor chip. In this report, we describe the use of GCSPRI to directly detect multiple analytes over a large dynamic range, including soluble protein toxins, bacterial cells, and viruses, in near real-time. GCSPRI was used to detect a variety of agents that would be useful for diagnostic and environmental sensing purposes, including macromolecular antigens, a nontoxic form of Pseudomonas aeruginosa exotoxin A (ntPE), Bacillus globigii, Mycoplasma hyopneumoniae, Listeria monocytogenes, Escherichia coli, and M13 bacteriophage. These studies indicate that GCSPRI can be used to simultaneously assess the presence of toxins and pathogens, as well as quantify specific antibodies to environmental agents, in a rapid, label-free, and highly multiplexed assay requiring nanoliter amounts of capture reagents.

A microarray biosensor for multiplexed detection of microbes using grating-coupled surface plasmon resonance imaging.

Gitter-gekoppelter Surface Plasmon Resonance imaging (GCSPRI) nutzt eine optische Beugung-Gitter auf einem Gold-&uuml;berzogenen Sensorchip, paar kollimiert einfallende Licht in Oberfl&auml;chenplasmonen gepr&auml;gt. Der Winkel an dem erfolgt diese Kopplung ist empfindlich auf die Gefangennahme des Analyten an der Chip-Oberfl&auml;che. Dieser Ansatz erlaubt den Einsatz von Einweg-Biosensor-Chips, die kosteng&uuml;nstig in Serie produziert und im Microarray-Format deutlich steigern multiplexing F&auml;higkeiten entdeckt werden kann. Das aktuelle GCSPRI-Instrument hat die Kapazit&auml;t auf &uuml;ber 1000 einzigartige, diskrete Regions of Interest (ROIs) gleichzeitig zu ermitteln, durch die Verwendung einer kompakten Microarray von Antik&ouml;rpern oder andere spezifische Sicherung-Molek&uuml;le auf den Sensorchip immobilisiert. In diesem Bericht beschreiben wir die Verwendung von GCSPRI, mehrere Analyte direkt &uuml;ber einen gro&szlig;en Dynamikbereich, einschlie&szlig;lich l&ouml;sliches Protein Toxine, Bakterien und Viren, in nahezu in Echtzeit zu erkennen. GCSPRI wurde verwendet, um eine Vielzahl von Agenten zu erkennen, die f&uuml;r Diagnose und &ouml;kologischen Fernerkundung Zwecke, einschlie&szlig;lich Makromolekulare Antigene, eine ungiftige Form von Pseudomonas Aeruginosa Exotoxin A (NtPE), Bacillus Globigii, Mycoplasma Hyopneumoniae, Listeria Monocytogenes, Escherichia coli und Bakteriophage M13 sinnvoll w&auml;re. Diese Studien zeigen, dass GCSPRI verwendet werden, kann gleichzeitig das Vorhandensein von Toxinen und Krankheitserregern zu bewerten, als auch spezifische Antik&ouml;rper gegen Umwelteinwirkungen, in einer schnellen, Etikett-frei, zu quantifizieren und hoch Multiplex-Assays erfordern Nanoliter Betr&auml;ge erfassen Reagenzien.

Ein Microarray-Biosensor f&uuml;r Multiplex-Erkennung von Mikroben mit Gitter-gekoppelter Surface Plasmon Resonance Imaging.

Mice homozygous for the viable motheaten (Hcph(me-v)) mutation are deficient in SHP-1 protein-tyrosine phosphatase, resulting in severe systemic autoimmunity and immune dysfunction. A high percentage of B-cells in viable motheaten mice express the cell surface glycoprotein CD5, in contrast to wild type mice that express CD5 on only a small percentage of B-cells. CD5(+) B-cells have been associated with autoantibody production. To determine the role of CD5 in the development of the inflammatory disease in me(v)/ me(v) mice, we created a stock of CD5(null)me(v)/ me(v) mice. The longevity of CD5(null)me(v)/ me(v) mice was increased 69% in comparison to me(v)/ me(v) mice on a similar (B6;129) background. The increased lifespan was associated with a marked reduction in pulmonary inflammation. Flow cytometry analysis of spleen cells from CD5(null)me(v)/ me(v) mice at 9-12 weeks of age revealed significant decreases in percentages of IgM/B220 double positive B-cells, Mac-1/Gr-1 double positive cells and CD4(+) T-cells compared with me(v)/ me(v) mice. CD5(null)me(v)/ me(v) mice also had significantly lower serum IgM levels in comparison to me(v)/ me(v) mice. Study of CD5(null)me(v)/ me(v) mice may provide further insight into the role of CD5 in cell signaling and may help explain the observed association of CD5(+) B-cells with autoimmune disease.

Absence of CD5 dramatically reduces progression of pulmonary inflammatory lesions in SHP-1 protein-tyrosine phosphatase-deficient 'viable motheaten' mice.

Fehlen von CD5 drastisch reduziert Progression der pulmonalen entz&#xFC;ndlichen L&#xE4;sionen im SHP-1-Protein-Tyrosin-Phosphatase-Mangel &#x26;#39;lebensf&#xE4;hig mottenzerfressenen &#x26;quot;M&#xE4;usen.

In this paper we describe the establishment and characterization of a transplantable cell line derived from a spontaneously occurring chondroblastic osteosarcoma in a C57BL/6J mouse. The tumor line, MOS-J, forms solid tumors when injected intramuscularly into immunocompetent syngeneic hosts, mimicking endochondral bone development. These transplantable tumors have the capacity to destroy and invade existing bone and invade vessels in close proximity to the tumor. In culture, MOS-J cells form layers of pleomorphic cells with high mitotic activity. These cells have marked alkaline phosphatase activity and form calcified foci in vitro that stain with alizarin red. MOS-J cells also promote osteoclast development in vitro from normal bone marrow cells. These characteristics indicate the potential utility of the MOS-J osteosarcoma cell line as a model for studies of human osteosarcoma and bone biology.

Establishment and characterization of a new osteogenic cell line (MOS-J) from a spontaneous C57BL/6J mouse osteosarcoma.

Etablierung und Charakterisierung eines neuen osteogenen Zelllinie (MOS-J) aus einem spontanen C57BL/6J Maus Osteosarkom.

Viable motheaten mice (abbreviated gene symbol me(v)) are deficient in SHP-1, a critical negative regulator of signal transduction in hematopoietic cells. These mice exhibit severe immune dysfunction accompanied by hyperproliferation of myeloid cells, widespread inflammatory lesions, and regenerative anemia. The aim of this study was to investigate the mechanisms underlying anemia in me(v)/me(v) mice.

Mechanisms of anemia in SHP-1 protein tyrosine phosphatase-deficient "viable motheaten" mice.

Mechanismen der An&#xE4;mie bei SHP-1-Protein-Tyrosin-Phosphatase-Mangel &#x26;quot;lebensf&#xE4;hig mottenzerfressenen&#x26;quot; M&#xE4;usen.

Although toxicologic effects need to be considered at the organismal level, the adverse events originate from interactions and alterations at the molecular level. Cellular structures and functions can be disrupted by modifications of the nanometer structure of critical molecules; therefore, devices used to assess biologic and toxicologic processes at the nanoscale will allow important new research pursuits. In order to properly assess alterations at these dimensions, nanofabricated tools are needed to detect, separate, analyze, and manipulate cells or biologic molecules of interest. The emergence of laser tweezers, surface plasmon resonance (SPR), laser capture microdissection (LCM), atomic force microscopy (AFM), and multi-photon microscopes have allowed for these assessments. Micro- and nanobiotechnologies will further advance biologic, clinical, and toxicologic endeavors with the aid of miniaturized, more sensitive devices. Miniaturized table-top laboratory equipment incorporating additional innovative technologies can lead to new advances, including micro total analysis systems (microTAS) or "lab-on-a-chip" and "sentinel sensor" devices. This review will highlight several devices, which have been made possible by techniques originating in the microelectronics industry. These devices can be used for toxicologic assessment of cellular structures and functions, such as cellular adhesion, signal transduction, motility, deformability, metabolism, and secretion.

Shrinking the biologic world--nanobiotechnologies for toxicology.

Verkleinern des biologischen Welt - Nanobiotechnologie f&#xFC;r Toxikologie.

Heavy metals in the environment originate from both human activities and natural processes. Exposure to these metals can result in important changes to immune activity. Depending on the metal and dose, these changes can result in enhanced immune function, diminished immune responses, or altered responses that produce autoimmune disease. One of the intriguing aspects of these various phenomena are the multiple points of interaction with cellular machinery at which metals elicit these changes. The individual sections of this review serve to underscore the variety of targets that can be altered by exposure to heavy metals, and provide some comparisons between the effects of specific heavy metals on the immune system. These observations may ultimately lead us to a comprehensive understanding of the mechanisms by which metals alter the immune system, and may enable the development of countermeasures to offset these effects.

Gene expression influences on metal immunomodulation.

Die Genexpression beeinflusst, auf Metall Immunmodulation.

Metallothionein (MT) is a cysteine-rich, metal-binding protein that can be induced by a variety of agents. Modulation of MT levels has also been shown to alter specific immune functions. We have noticed that the MT genes map close to the chemokines Ccl17 and Cx3cl1. Cysteine motifs that characterize these chemokines are also found in the MT sequence suggesting that MT might also act as a chemotactic factor.

Metallothionein mediates leukocyte chemotaxis.

Metallothionein (MT) ist ein Cystein-Reich, Metall-Binding Protein, das induziert werden kann, durch eine Vielzahl von Agenten. Modulation der MT-Level hat auch nachweislich bestimmte immune-Funktionen &auml;ndern. Wir haben festgestellt, dass die MT-Gene in der N&auml;he der Chemokine Ccl17 Landkarte und Cx3cl1. Cystein-Motive, die charakterisieren diese Chemokine finden sich auch in der MT Sequenz darauf hindeutet, dass MT auch als chemotaktische Faktor handeln k&ouml;nnte.

Metallothionein vermittelt die Chemotaxis von Leukozyten.

Grating-coupled surface plasmon resonance (GCSPR) is a method for the accurate assessment of analyte in a multiplexed format using small amounts of sample. In GCSPR, the analyte is flowed across specific receptors (e.g. antibodies or other proteins) that have been immobilized on a sensor chip. The chip surface is illuminated with p-polarized light that couples to the gold surface's electrons to form a surface plasmon. At a specific angle of incidence, the GCSPR angle, the maximum amount of coupling occurs, thus reducing the intensity of reflected light. Shifts in the GCSPR angle can be correlated with refractive index increases following analyte capture by chip-bound receptors. Because regions of the chip can be independently analyzed, this system can assess 400 interactions between analyte and receptor on a single chip. We have used this label-free system to assess a number of molecules of immunological interest. GCSPR can simultaneously detect an array of cytokines and other proteins using the same chip. Moreover, GCSPR is also compatible with assessments of antigen expression by intact cells, detecting cellular apoptosis and identifying T cells and B cells. This technology represents a powerful new approach to the analysis of cells and molecular constituents of biological samples.

Grating-coupled surface plasmon resonance: a cell and protein microarray platform.

Gitter-gekoppelter Surface Plasmon Resonance (GCSPR) ist eine Methode f&uuml;r die genaue Beurteilung der Analyten in einer Multiplex-Format mit kleine Mengen der Probe. In GCSPR Analyten-nur &uuml;ber bestimmte Rezeptoren (z.B. Antik&ouml;rper oder andere Proteine), die auf einen Sensorchip immobilisiert wurde haben. Die Chip-Oberfl&auml;che ist mit p-polarisierten Licht beleuchtet, die auf die Goldene Oberfl&auml;che Elektronen bilden ein Surface Plasmon Paare. Bei einem bestimmten Einfallswinkel, den GCSPR Winkel, tritt die maximale Menge an Kupplung, wodurch die Intensit&auml;t des reflektierten Lichts. Verschiebungen in der GCSPR-Winkel k&ouml;nnen mit Brechungsindex erh&ouml;ht nach Analyten Gefangennahme durch Chip gebundene Rezeptoren korreliert werden. Da Regionen des Chips unabh&auml;ngig voneinander analysiert werden k&ouml;nnen, kann dieses System 400 Wechselwirkungen zwischen Analyt und Rezeptor auf einem einzigen Chip beurteilen. Wir haben dieses Etikett-frei-System verwendet, eine Anzahl von Molek&uuml;len von immunologischen Interesse zu beurteilen. GCSPR kann gleichzeitig ein Array von Zytokinen und anderen Proteinen, die mit dem gleichen Chip erkennen. Dar&uuml;ber hinaus ist GCSPR auch kompatibel mit Bewertungen der Antigen-Ausdruck durch die intakten Zellen, Nachweis zellulares Apoptosis und zur Identifizierung von T-Zellen und B-Zellen. Diese Technologie stellt einen leistungsstarken neuen Ansatz f&uuml;r die Analyse der Zellen und molekularen Bestandteile der biologischen Proben.

Gitter-gekoppelter Surface Plasmon Resonance: eine Zelle und Protein Microarray-Plattform.

Grating-coupled surface plasmon resonance imaging (GCSPRI) is a method for the accurate assessment of both cell phenotype and function. In GCSPRI, cells and/or proteins of interest are flowed across antibodies immobilized on a gold-coated sensor chip. The surface of the chip is illuminated with monochromatic light that couples with surface plasmons in the gold. At a specific angle of incidence, the GCSPR angle, the maximum amount of coupling occurs. Shifts in the GCSPR angle can be correlated with refractive index changes following cell or analyte capture by the immobilized antibodies. In addition, GCSPRI can image the cells as they are being captured. GCSPRI's multiplexed format allows for the parallel assessment of up to 400 individual antibody regions. In this paper, we demonstrate GCSPRI's ability to identify cells and proteins of interest and compare results to a traditional flow cytometry system. This technology represents a fast and powerful method for the simultaneous assessment of cell phenotype and function.

Cytometry on a chip: cellular phenotypic and functional analysis using grating-coupled surface plasmon resonance.

Gitter-gekoppelter Surface Plasmon Resonance imaging (GCSPRI) ist eine Methode f&uuml;r die genaue Beurteilung der Zelle Ph&auml;notypus und Funktion. In GCSPRI sind Zellen und/oder Proteine des Interesses &uuml;ber Antik&ouml;rper immobilisiert auf einem Gold-&uuml;berzogenen Sensorchip floss. Die Oberfl&auml;che des Chips ist mit monochromatischem Licht beleuchtet, die mit Oberfl&auml;chenplasmonen in der Gold-Paare. Bei einem bestimmten Einfallswinkel, den GCSPR Winkel, tritt die maximale Menge der Kupplung. Verschiebungen in der GCSPR-Winkel k&ouml;nnen mit Brechungsindex &Auml;nderungen nach Zelle oder Analyten Gefangennahme durch die immobilisierte Antik&ouml;rper korreliert werden. Dar&uuml;ber hinaus kann GCSPRI Zellen Bild, wie sie aufgezeichnet sind. GCSPRI des Multiplex-Format erm&ouml;glicht die parallele Bewertung von bis zu 400 einzelne Antik&ouml;rper-Regionen. In diesem Beitrag zeigen wir GCSPRIs F&auml;higkeit, Zellen und Proteine des Interesses zu identifizieren und Ergebnisse zu einem traditionellen flie&szlig;en Cytometry System vergleichen. Diese Technologie stellt eine schnelle und leistungsf&auml;hige Methode f&uuml;r die simultane Bestimmung der Zelle Ph&auml;notypus und Funktion.

Cytometry auf einem Chip: Zellul&auml;re ph&auml;notypische und funktionelle Analyse mit Gitter-gekoppelter Surface Plasmon Resonance.

Metallothionein and anti-metallothionein, complementary elements of cadmium-induced renal disease.

Metallothionein und Anti-Metallothionein, erg&auml;nzende Elemente von Kadmium-induzierter Niereninsuffizienz.

Metallothionein (MT) is a low-molecular-weight protein with a number of roles to play in cellular homeostasis. MT is synthesized as a consequence of a variety of cellular stressors, and has been found in both intracellular compartments and in extracellular spaces. The intracellular pool of this cysteine-rich protein can act as a reservoir of essential heavy metals, as a scavenger of reactive oxygen and nitrogen species, as an antagonist of toxic metals and organic molecules, and as a regulator of transcription factor activity. The presence of MT outside of cells due to the influence of stressors suggests that this protein may make important contributions as a "danger signal" that influences the management of responses to cellular damage. While conventional wisdom has held that extracellular MT is the result of cell death or leakage from stressed cells, there are numerous examples of selective release of proteins by nontraditional mechanisms, including stress response proteins. This suggests that MT may similarly be selectively released, and that the pool of extracellular MT represents an important regulator of various cellular functions. For example, extracellular MT has effects both on the severity of autoimmune disease, and on the development of adaptive immune functions. Extracellular MT may operate as a chemotactic factor that governs the trafficking of inflammatory cells that move to resolve damaged tissues, as a counter to extracellular oxidant-mediated damage, and as a signal that influences the functional behavior of wounded cells. A thorough understanding of the mechanisms of MT release from cells, the conditions under which MT is released to the extracellular environment, and the ways in which MT interacts with sensitive cells may both illuminate our understanding of an important control mechanism that operates in stressful conditions, and should indicate new opportunities for therapeutic management via the manipulation of this pool of extracellular MT.

The physiological roles of extracellular metallothionein.

Metallothionein (MT) ist ein Low-molecular-Weight-Protein mit einer Anzahl von Rollen in zellul&auml;re Hom&ouml;ostase spielen. MT ist als Folge einer Vielzahl von zellul&auml;ren Stressoren synthetisiert und in den beiden intrazellul&auml;ren Abteilen und in extrazellul&auml;ren R&auml;umen gefunden wurde. Der intrazellul&auml;ren Pool dieses Proteins Cystein-Reich kann als ein Reservoir an wesentlichen Schwermetalle als Aasfresser reaktive Sauerstoff und Stickstoff-Spezies, als ein Antagonist von giftigen Metallen und organischen Molek&uuml;len und als Regulator der Transkription Faktor T&auml;tigkeit fungieren. Das Vorhandensein von MT au&szlig;erhalb der Zellen durch den Einfluss der Stressoren legt nahe, dass dieses Protein kann wichtige Beitr&auml;ge leisten, als ein &quot;Signal der Gefahr&quot;, die die Verwaltung der Antworten zu zellul&auml;ren Sch&auml;den beeinflusst. W&auml;hrend konventionelle Weisheit entschieden hat, dass extrazellul&auml;re MT Zelltod oder Leckage aus gestresste Zellen zur&uuml;ckzuf&uuml;hren ist, gibt es zahlreiche Beispiele von selektiven Freisetzung von Proteinen durch nicht-traditionellen Mechanismen, einschlie&szlig;lich Stressproteine Antwort. Dies l&auml;sst vermuten, dass MT ebenso selektiv freigegeben werden kann, und der Pool von extrazellul&auml;ren MT einen wichtigen Regulator der verschiedenen Zellfunktionen darstellt. Beispielsweise hat die extrazellul&auml;re MT Effekte der Schweregrad der Autoimmunerkrankung, sowohl auf die Entwicklung der adaptive Immunfunktionen. Extrazellul&auml;re MT t&auml;tig werden d&uuml;rfen als chemotaktische Faktor, der regelt den Handel von Entz&uuml;ndungszellen, die sich bewegen, besch&auml;digte Gewebe aufzul&ouml;sen, als Z&auml;hler auf extrazellul&auml;re Oxidationsmittel-vermittelte Schaden und als ein Signal, das funktionale Verhalten der verletzten Zellen beeinflusst. Ein gr&uuml;ndliches Verst&auml;ndnis der Mechanismen der MT-Freisetzung aus Zellen, die Bedingungen, unter denen MT der extrazellul&auml;ren Umwelt freigegeben und die Art und Weise, in der MT mit lichtempfindlichen Zellen interagiert, kann beide, beleuchten unser Verst&auml;ndnis von ein wichtiger Kontrollmechanismus, die in stressigen Bedingungen arbeitet und anzugeben sind neue M&ouml;glichkeiten f&uuml;r therapeutische Management &uuml;ber die Manipulation der Pool an extrazellul&auml;ren MT

Die physiologische Rolle des extrazellul&auml;ren Metallothionein.

We have previously described an automated system (ECIS/taxis) for measuring chemotactic movement of Dictyostelium amoebae in a folic acid gradient [Hadjout, N., Laevsky, G., Knecht, D.A. and Lynes, M.A., 2001. Automated real-time measurement of chemotactic cell motility. Biotechniques 31, 1130-1138.]. In the ECIS/taxis system, cells migrate in an under-agarose environment, and their position is monitored by determining the impedance change caused by cells crawling onto the surface of an electrode. In this report, we show that chemotaxis of primary and immortalized leukocytes in response to complement (C5a) could be measured using the ECIS/taxis system. Several modifications to the design of the target electrode were tested, and a linear electrode perpendicular to the direction of movement was found to increase the sensitivity and reliability of the assay. Using the optimized ECIS/taxis assay, the dose response of neutrophils and WBC 265-9C cells was established and compared to the Boyden chamber assay. The ECIS/taxis assay system can be used to compare the movement of different cell types, to assess the effect of complex chemotactic gradients, or to determine the effects of pharmaceuticals on chemotactic motility.

Automated real-time measurements of leukocyte chemotaxis.

Wir haben zuvor ein automatisiertes Systems (ECIS/Taxis) zur Messung der chemotaktische Bewegung von Dictyostelium Am&ouml;ben in einem Fols&auml;ure-Farbverlauf beschrieben [Hadjout, N., Laevsky, G., Knecht, D.A. und Lynes, M.A., 2001. Automatisierte Echtzeit-Messung von chemotaktische Zelle Motilit&auml;t. Biotechniques 31, 1130-1138.]. In der ECIS/Taxi-System Zellen in einer unter-Agarose-Umgebung zu migrieren und ihre Position wird durch die Bestimmung der Impedanz-&Auml;nderung verursacht durch Zellen kriechen auf die Oberfl&auml;che einer Elektrode &uuml;berwacht. In diesem Bericht zeigen wir die Chemotaxis der Grund- und verewigt Leukozyten als Reaktion auf Erg&auml;nzung (C5a) mit das ECIS/Taxi-System gemessen werden k&ouml;nnen. Mehrere &Auml;nderungen am Entwurf der Ziel-Elektrode getestet wurden, und eine lineare Elektrode senkrecht zur Richtung der Bewegung wurde festgestellt, dass die Empfindlichkeit und Zuverl&auml;ssigkeit des Tests erh&ouml;hen. Mit der optimierten ECIS/Taxi-Assay, der Dosis-Antwort des neutrophile und WBC 265-9 C Zellen wurde eingerichtet und im Vergleich zu der Boyden Kammer-Assay. Die ECIS/Taxi-Testsystem kann verwendet werden, um die Bewegung der verschiedenen Zelltypen, die Folgen des komplexen chemotaktische Gradienten oder zur Bestimmung der Wirkung von Pharmaka auf chemotaktische Motilit&auml;t zu vergleichen.

Automatisierte Echtzeit-Messungen der Chemotaxis von Leukozyten.

As a group, heavy metals include both those essential for normal biological functioning (e.g., Cu and Zn), and nonessential metals (e.g., Cd, Hg, and Pb). Both essential and nonessential metals can be present at concentrations that disturb normal biological functions, and which evoke cellular stress responses. The cellular targets for metal toxicity include tissues of the kidney, liver, heart, and the immune response and nervous systems. Intriguingly, manipulations of specific metals, their reservoirs, and the cellular stress response can have therapeutic effects on certain diseases. In this minireview, we will consider both the biological responses to stressful levels of heavy metal cations, and experimental and clinical manipulations of these cations as a means to improve human health parameters.

Heavy metal ions in normal physiology, toxic stress, and cytoprotection.

Als Gruppe sind Schwermetalle sowohl f&uuml;r normale biologische Funktion (z. B. Cu und Zn) und nicht ben&ouml;tigte Metalle (z. B. Cd, Hg und Pb). Sowohl die grundlegenden als auch die nicht ben&ouml;tigte Metalle k&ouml;nnen bei Konzentrationen vorhanden sein, st&ouml;ren die normale biologische Funktionen und die zellul&auml;ren Stress-Reaktionen hervorrufen. Die zellulare Ziele f&uuml;r Metall-Toxizit&auml;t umfassen Gewebe der Niere, Leber, Herz, und die Immunantwort und Nervensystem. Interessanterweise k&ouml;nnen Manipulationen der bestimmte Metalle, die Stauseen und die zellul&auml;ren Stressantwort therapeutische Wirkungen auf bestimmte Krankheiten haben. In diesem Minireview betrachten wir sowohl die biologischen Reaktionen auf Stress-Level von Schwermetall-kationen und experimentelle und klinische Manipulationen von diesen kationen als Mittel zur Verbesserung der menschlichen Gesundheit-Parameter.

Schwermetallionen in normale Physiologie, toxische Belastung und Cytoprotection.

Metallothioneins (MTs) are cysteine-rich proteins that assist in cellular homeostasis and protect against oxidant injury. MTs can be induced by heavy metals and inflammatory mediators and function as free radical scavengers, reservoirs for essential heavy metals, and immunomodulators. In light of MTs' roles in responses to stress, we evaluated the in vivo effects of MT gene dose on the course of Listeria monocytogenes (LM) infection. LM burden was measured in livers and spleens, and flow cytometric assays were used to analyze splenocyte surface sulfhydryls, oxidative burst and apoptosis. Our results suggest that deviations from the normal complement of MT genes alter the course of LM infection. Compared to the wild-type C57BL/6J (B6-WT) strain, a congenic partner that carries a larger number of Mt1 genes (B6-MTTGN) and a congenic strain in which both Mt1 and Mt2 are disrupted (B6-MTKO) both showed lower bacterial burdens three days post-inoculation. This difference was prominent in the first 48h of infection, after which LM clearance occurred at comparable rates in all three strains. Lymphocytes from B6-MTKO mice exhibited increased cell death and increased levels of surface sulfhydryls compared to B6-WT and B6-MTTGN mice. Lymphocytes from B6-MTTGN mice had increased levels of intracellular oxidants compared to B6-WT and B6-MTKO mice. The oxidative burst by macrophages from infected B6-MTTGN and B6-MTKO mice was increased, suggesting one mechanism by which these strains might reduce the LM burden. These results indicate that MT gene dose dramatically influences host-defenses against LM infection.

Manipulations of metallothionein gene dose accelerate the response to Listeria monocytogenes.

Metallothioneins (MTs) sind Cystein-reiche Proteine, die helfen, zellul&auml;re Hom&ouml;ostase und gegen oxidativen Sch&auml;digung zu sch&uuml;tzen. MTs k&ouml;nnen dazu gebracht werden, durch Schwermetalle und entz&uuml;ndliche Mediatoren und Funktion als freie Radikale Aasfresser, Stauseen f&uuml;r wesentliche Schwermetalle und Immunmodulatoren. Wir Auswertung unter Ber&uuml;cksichtigung der MTs Rollen in Antworten zu betonen die in-vivo Effekte MT gen-Dosis auf dem Platz von Listeria Monocytogenes (LM)-Infektion. LM Belastung wurde in Leber und Milz gemessen und flie&szlig;en Cytometric Proben wurden zur Splenocyte Oberfl&auml;che Sulfhydryls, oxidativer Burst und Apoptose zu analysieren. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass Abweichungen von der normalen Zahl MT Gene den Verlauf des LM-Infektion ver&auml;ndern. Im Vergleich zu den Wildtyp-Stamm C57BL/6J (B6-WT), eines Congenic Partners, die eine gr&ouml;&szlig;ere Anzahl von Mt1 Gene (B6-MTTGN) tr&auml;gt und eine Congenic Belastung in der Mt1 und Mt2 sind gest&ouml;rt (B6-MTKO) beide zeigten geringere bakterielle Belastungen drei Tage Post-inoculation. Dieser Unterschied war in den ersten 48 Stunden der Infektion, woraufhin LM Abstand zu vergleichbaren Preisen in allen drei St&auml;mmen aufgetreten ist. Lymphozyten aus B6-MTKO M&auml;use stellte erh&ouml;hte Zelltod und umfassendere Oberfl&auml;che Sulfhydryls im Vergleich zu B6-WT und B6-MTTGN-M&auml;use. Lymphozyten von B6-MTTGN M&auml;usen stieg Niveaus intrazellul&auml;ren Oxidantien im Vergleich zu B6-WT und B6-MTKO-M&auml;use. Der oxidative Burst durch Makrophagen von infizierten M&auml;usen von B6-MTTGN und B6-MTKO wurde erh&ouml;ht, schl&auml;gt ein Mechanismus durch diese St&auml;mme die LM-Belastung verringern k&ouml;nnte. Diese Ergebnisse zeigen, dass MT gen Dosis Host-Abwehr gegen LM-Infektion dramatisch beeinflusst.

Manipulationen von Metallothionein gen Dosis beschleunigen die Reaktion auf Listeria Monocytogenes.

The circulating population of peripheral T lymphocytes obtained from a blood sample can provide a large amount of information about an individual's medical status and history. Recent evidence indicates that the detection and functional characterization of antigen-specific T cell subsets within the circulating population may provide a diagnostic indicator of disease and has the potential to predict an individual's response to therapy. In this report, a microarray detection platform that combines grating-coupled surface plasmon resonance imaging (GCSPRI) and grating-coupled surface plasmon coupled emission (SPCE) fluorescence detection modalities were used to detect and characterize CD4(+) T cells. The microspot regions of interest (ROIs) printed on the array consisted of immobilized antibodies or peptide loaded MHC monomers (p/MHC) as T cell capture ligands mixed with additional antibodies as cytokine capture ligands covalently bound to the surface of a corrugated gold sensor chip. Using optimized parameters, an unlabeled influenza peptide reactive T cell clone could be detected at a frequency of 0.1% in a mixed T cell sample using GCSPRI. Additionally, after cell binding was quantified, differential TH1 cytokine secretion patterns from a T cell clone cultured under TH1 or TH2 inducing conditions was detected using an SPCE fluorescence based assay. Differences in the secretion patterns of 3 cytokines, characteristic of the inducing conditions, indicated that differences were a consequence of the functional status of the captured cells. A dual mode GCSPRI/SPCE assay can provide a rapid, high content T cell screening/characterization tool that is useful for diagnosing disease, evaluating vaccination efficacy, or assessing responses to immunotherapeutics.

Antigen-specific T cell phenotyping microarrays using grating coupled surface plasmon resonance imaging and surface plasmon coupled emission.

Die zirkulierende Bev&ouml;lkerung von peripheren T-Lymphozyten aus einer Blutprobe gewonnen bieten eine gro&szlig;e Menge an Informationen &uuml;ber den Status eines einzelnen medizinischen und Geschichte. Neuere Beweise gibt, dass die Erkennung und Funktionelle Charakterisierung der Antigen-spezifische T-Zell-Untergruppen innerhalb der zirkulierenden Bev&ouml;lkerung einen diagnostischen Indikator f&uuml;r Krankheit vorsehen und das Potenzial hat, eine individuelle Reaktion auf Therapie vorherzusagen. In diesem Bericht eine Microarray-Erkennung-Plattform, die Gitter-gekoppelter Surface Plasmon Resonance imaging (GCSPRI) und Gitter-gekoppelter Oberfl&auml;chen Plasmon gekoppelt Emission (SPCE) Fluoreszenz Detektion Modalit&auml;ten kombiniert wurden zur Erkennung und Charakterisierung von CD4(+) T-Zellen. Microspot-Regionen von Interesse (ROIs) gedruckt auf dem Array bestand aus immobilisierte Antik&ouml;rper oder Peptid geladen MHC-Monomere (p/MHC) als T-Zell-Erfassung-Liganden gemischt mit zus&auml;tzlichen Antik&ouml;rper als Zytokin erfassen Liganden kovalent gebunden an die Oberfl&auml;che eines Wellpappe gold Sensor-Chips. Mit optimierter Parameter, eine unbeschriftete Grippe Peptid reaktive T-Zell-Klon k&ouml;nnte bei einer Frequenz von 0,1 % in einer gemischten T-Zell-Probe mit GCSPRI erkannt werden. Dar&uuml;ber hinaus nach Zelle Bindung quantifizierte, differenzielle TH1 Cytokine Absonderung Muster aus einem T-Zell-Klon kultiviert unter induzieren TH1 oder TH2 war Bedingungen wurde anhand erkannt ein SPCE-basierte Fluoreszenz-Assay. Unterschiede im Muster Sekretion 3 Zytokine, charakteristisch f&uuml;r die fehlertr&auml;chtige Bedingungen zeigten Unterschiede eine Folge des funktionellen Status der aufgezeichneten Zellen. Ein dual-Mode-GCSPRI/SPCE Assay kann eine schnelle, hohe Inhalt T-Zell-Screening und-Charakterisierung-Tool anbieten, die hilfreich f&uuml;r die Diagnose Krankheit, Bewertung der Wirksamkeit der Impfung oder Bewertung Antworten zu Immunotherapeutika.

Antigen-spezifische T-Zell pathologies Microarrays mit Gitter gekoppelt Oberfl&auml;chen Plasmon-Magnetresonanz-Bildgebung und Oberfl&auml;chen Plasmon gekoppelt-Emission.

Article	Year
A microarray biosensor for multiplexed detection of microbes using grating-coupled surface plasmon resonance imaging. Environmental science & technology\| PubMed ID: 22029256	2012
Absence of CD5 dramatically reduces progression of pulmonary inflammatory lesions in SHP-1 protein-tyrosine phosphatase-deficient 'viable motheaten' mice. Journal of autoimmunity\| PubMed ID: 11908943	2002
Establishment and characterization of a new osteogenic cell line (MOS-J) from a spontaneous C57BL/6J mouse osteosarcoma. In vivo (Athens, Greece)\| PubMed ID: 12224130	2002
Mechanisms of anemia in SHP-1 protein tyrosine phosphatase-deficient "viable motheaten" mice. Experimental hematology\| PubMed ID: 12644021	2003
Shrinking the biologic world--nanobiotechnologies for toxicology. Toxicological sciences : an official journal of the Society of Toxicology\| PubMed ID: 12832654	2003
Gene expression influences on metal immunomodulation. Toxicology and applied pharmacology\| PubMed ID: 15993910	2006
Metallothionein mediates leukocyte chemotaxis. BMC immunology\| PubMed ID: 16164753	2005
Grating-coupled surface plasmon resonance: a cell and protein microarray platform. Proteomics\| PubMed ID: 16222719	2005
Cytometry on a chip: cellular phenotypic and functional analysis using grating-coupled surface plasmon resonance. Biosensors & bioelectronics\| PubMed ID: 16455238	2006
Metallothionein and anti-metallothionein, complementary elements of cadmium-induced renal disease. Toxicological sciences : an official journal of the Society of Toxicology\| PubMed ID: 16680814	2006
The physiological roles of extracellular metallothionein. Experimental biology and medicine (Maywood, N.J.)\| PubMed ID: 17018879	2006
Automated real-time measurements of leukocyte chemotaxis. Journal of immunological methods\| PubMed ID: 17275834	2007
Heavy metal ions in normal physiology, toxic stress, and cytoprotection. Annals of the New York Academy of Sciences\| PubMed ID: 17483202	2007
Manipulations of metallothionein gene dose accelerate the response to Listeria monocytogenes. Chemico-biological interactions\| PubMed ID: 19576872	2009
Antigen-specific T cell phenotyping microarrays using grating coupled surface plasmon resonance imaging and surface plasmon coupled emission. Biosensors & bioelectronics\| PubMed ID: 22104646	2012

Michael A. Lynes

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