Upregulation of LITAF mRNA expression upon exposure to TiAlV and polyethylene wear particles in THP-1 macrophages / Hochregulation der LITAF-mRNA Expression nach Exposition gegenüber TiAlV- und Polyethylen-Abriebpartikeln in THP-1 Makrophagen
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Bernd Baumann
Abstract
Tumor necrosis factor α (TNFα) plays a fundamental role in the pathogenesis of wear particle-induced periprosthetic osteolysis. However, particle-induced mechanisms that control TNFα gene expression are not yet well characterized. LITAF [lipopolysaccharide (LPS)-induced TNFα factor] is a novel transcription factor that regulates expression of the TNFα gene, but nothing is known about its role in wear particle-induced osteolysis. We evaluated the effect of titanium aluminum vanadium (TiAlV) and polyethylene particles on mRNA expression of LITAF. A human monocytic leukemia cell line (THP-1) was used in this in vitro study. THP-1 monocytes were differentiated to macrophage-like cells and exposed to LPS-detoxified polyethylene particles and prosthesis-derived TiAlV particles. Supernatant was used for TNFα protein measurement and total RNA was extracted from cells. LITAF was analyzed at the mRNA level using semiquantitative RT-PCR. Both polyethylene and TiAlV particles induced significant upregulation of LITAF mRNA that was followed by a significant TNFα response. These effects were dependent on the particle dose. Low particle concentrations exhibited no significant effect on expression of TNFα and LITAF mRNA. In comparison to exposure to polyethylene and TiAlV particles, LPS stimulation exhibited similar upregulation of LITAF mRNA, but led to an overwhelming TNFα response. Our findings provide evidence that LITAF is implicated in the pathogenesis of wear particle-induced osteolysis.
Zusammenfassung
Tumor necrosis factor α (TNFα) spielt eine fundamentale Rolle in der Pathogenese der abriebpartikelinduzierten Osteolyse. Indes sind die partikelinduzierten Mechanismen, die die Genexpression von TNFα kontrollieren, bisher nicht gut charakterisiert. LITAF [lipopolysaccharide (LPS)-induced TNFα] ist ein kürzlich identifizierter Transkriptionsfaktor, der die TNFα-Genexpression reguliert, wobei aber nichts bekannt ist über dessen Rolle bei der partikelinduzierten Osteolyse. Unser Ziel war es, die Effekte von Titan-Aluminium-Vanadium- (TiAlV) und Polyethylen-Partikeln auf die mRNA-Expression von LITAF zu untersuchen. In dieser in vitro-Studie verwendeten wir eine humane, monozytäre Zelllinie (THP-1). Die Zellen wurden zu makrophagenähnlichen Zellen differenziert und LPS-detoxifizierten Polyethylen- und TiAlV-Partikeln ausgesetzt. Im Überstand wurde TNFα gemessen, zudem wurde die gesamte RNA aus den Zellen extrahiert. LITAF wurde auf mRNA-Ebene mittels semiquantitativer RT-PCR analysiert. Sowohl Polyethylen- als auch TiAlV-Partikel induzierten eine signifikante Hochregulation von LITAF-mRNA, die von einer signifikanten TNFα-Antwort zeitlich gefolgt war. Die Effekte waren abhängig von der Partikelkonzentration. Niedrige Partikelkonzentrationen zeigten keine signifikanten Effekte auf die Expression von TNFα und LITAF-mRNA. Im Vergleich zur Stimulation mit Polyethylen- und TiAlV-Partikeln bewirkte LPS eine ähnliche Hochregulation von LITAF-mRNA, aber eine überschießende TNFα-Antwort. Die Ergebnisse liefern Beweiskraft, dass LITAF substanziell bei der Pathogenese der abriebpartikelinduzierten Osteolyse beteiligt ist.
©2007 by Walter de Gruyter Berlin New York
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