Paroxysmal nocturnal hemoglobinuria is an acquired hematopoietic disease characterized by abnormal blood cell populations in which the biosynthesis of the glycosylphosphatidylinositol (GPI) anchor is deficient. Deficiency of surface expressions of GPI-anchored complement inhibitors leads to complement-mediated hemolysis. Here we report that PIG-A, which participates in the early step of GPI anchor biosynthesis, is the gene responsible for paroxysmal nocturnal hemoglobinuria. Affected granulocytes and B lymphocytes had the same somatic mutation of PIG-A, indicating their clonal origin from a multipotential hematopoietic stem cell. We localized PIG-A to the X chromosome, which accounts for expression of the recessive phenotype of the somatic mutation and the fact that the same one of the multiple biosynthetic steps is affected in all patients so far characterized.

Acrolein (CH 2 =CH—CHO) is known as a ubiquitous pollutant in the environment. Here we show that this notorious aldehyde is not just a pollutant, but also a lipid peroxidation product that could be ubiquitously generated in biological systems. Upon incubation with BSA, acrolein was rapidly incorporated into the protein and generated the protein-linked carbonyl derivative, a putative marker of oxidatively modified proteins under oxidative stress. To verify the presence of protein-bound acrolein in vivo , the mAb (mAb5F6) against the acrolein-modified keyhole limpet hemocyanin was raised. It was found that the acrolein-lysine adduct, N ɛ -(3-formyl-3,4-dehydropiperidino)lysine, constitutes an epitope of the antibody. Immunohistochemical analysis of atherosclerotic lesions from a human aorta demonstrated that antigenic materials recognized by mAb5F6 indeed constituted the lesions, in which intense positivity was associated primarily with macrophage-derived foam cells and the thickening neointima of arterial walls. The observations that ( i ) oxidative modification of low-density lipoprotein with Cu 2+ generated the acrolein-low-density lipoprotein adducts and ( ii ) the iron-catalyzed oxidation of arachidonate in the presence of protein resulted in the formation of antigenic materials suggested that polyunsaturated fatty acids are sources of acrolein that cause the production of protein-bound acrolein. These data suggest that the protein-bound acrolein represents potential markers of oxidative stress and long-term damage to protein in aging, atherosclerosis, and diabetes.

The glycosylphosphatidylinositol (GPI) anchor is a membrane attachment structure of many proteins and occurs in a wide variety of eukaryotes from yeasts to mammals. The structure of the core of the GPI anchor is conserved in protozoa and mammals and so is its biosynthetic pathway. A complementary DNA encoding a human protein termed PIG-A (phosphatidylinositol glycan-class A) was cloned. PIG-A was necessary for synthesis of N -acetylglucosaminyl-phosphatidylinositol, the very early intermediate in GPI-anchor biosynthesis.

Advanced glycation end products (AGEs) include a variety of protein adducts whose accumulation alters the structure and function of tissue proteins and stimulates cellular responses. They have been implicated in tissue damage associated with diabetic complications. To assess the possible link between AGE accumulation and the development of diabetic nephropathy (DN), we have examined the immunohistochemical localization of various AGE structures postulated to date, i.e., pentosidine, Nepsilon-(carboxymethyl)lysine (CML), and pyrraline, in diabetic and control kidneys. CML and pentosidine accumulate in the expanded mesangial matrix and thickened glomerular capillary walls of early DN and in nodular lesions and arterial walls of advanced DN, but were absent in control kidneys. By contrast, pyrraline was not found within diabetic glomeruli but was detected in the interstitial connective tissue of both normal and diabetic kidneys. Although the distribution of pyrraline was topographically identical to type III collagen, distribution of pentosidine and CML was not specific for collagen type, suggesting that difference in matrix protein composition per se could not explain heterogeneous AGE localization. Since oxidation is linked closely to the formation of pentosidine and CML, we also immunostained malondialdehyde (MDA), a lipid peroxidation product whose formation is accelerated by oxidative stress, assuming that local oxidative stress may serve as a mechanism of pentosidine and CML accumulation. Consistent with our assumption, diabetic nodular lesions were stained positive for MDA. These findings show that AGE localization in DN varies according to AGE structure, and suggest that the colocalization of markers of glycoxidation (pentosidine and CML) with a marker of lipid peroxidation reflects a local oxidative stress in association with the pathogenesis of diabetic glomerular lesions. Thus, glycoxidation markers may serve as useful biomarkers of oxidative damage in DN.

beta 2-Microglobulin (beta 2M) is a major constituent of amyloid fibrils in hemodialysis-associated amyloidosis, a complication of long-term hemodialysis patients. Amyloid fibril proteins were isolated from connective tissues forming carpal tunnels in hemodialysis patients with carpal tunnel syndrome. Two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis and Western blotting demonstrated that most of the beta 2M forming amyloid fibrils exhibited a more acidic pI value than normal beta 2M. This acidic beta 2M was also found in a small fraction of beta 2M in sera and urine from these patients, whereas heterogeneity was not observed in healthy individuals. We purified acidic and normal beta 2M from the urine of long-term hemodialysis patients and compared their physicochemical and immunochemical properties. Acidic beta 2M, but not normal beta 2M, was brown in color and fluoresced, both of which are characteristics of advanced glycation end products (AGEs) of the Maillard reaction. Immunochemical studies showed that acidic beta 2M reacted with anti-AGE antibody and also with an antibody against an Amadori product, an early product of the Maillard reaction, but normal beta 2M did not react with either antibody. Incubating normal beta 2M with glucose in vitro resulted in a shift to a more acidic pI, generation of fluorescence, and immunoreactivity to the anti-AGE antibody. The beta 2M forming amyloid fibrils also reacted with anti-AGE antibody. These data provided evidence that AGE-modified beta 2M is a dominant constituent of the amyloid deposits in hemodialysis-associated amyloidosis.

Research Article1 January 1994free access Paroxysmal nocturnal haemoglobinuria (PNH) is caused by somatic mutations in the PIG-A gene. M. Bessler M. Bessler Department of Haematology, Hammersmith Hospital, Royal Postgraduate Medical School, London, UK. Search for more papers by this author P.J. Mason P.J. Mason Department of Haematology, Hammersmith Hospital, Royal Postgraduate Medical School, London, UK. Search for more papers by this author P. Hillmen P. Hillmen Department of Haematology, Hammersmith Hospital, Royal Postgraduate Medical School, London, UK. Search for more papers by this author T. Miyata T. Miyata Department of Haematology, Hammersmith Hospital, Royal Postgraduate Medical School, London, UK. Search for more papers by this author N. Yamada N. Yamada Department of Haematology, Hammersmith Hospital, Royal Postgraduate Medical School, London, UK. Search for more papers by this author J. Takeda J. Takeda Department of Haematology, Hammersmith Hospital, Royal Postgraduate Medical School, London, UK. Search for more papers by this author L. Luzzatto L. Luzzatto Department of Haematology, Hammersmith Hospital, Royal Postgraduate Medical School, London, UK. Search for more papers by this author T. Kinoshita T. Kinoshita Department of Haematology, Hammersmith Hospital, Royal Postgraduate Medical School, London, UK. Search for more papers by this author M. Bessler M. Bessler Department of Haematology, Hammersmith Hospital, Royal Postgraduate Medical School, London, UK. Search for more papers by this author P.J. Mason P.J. Mason Department of Haematology, Hammersmith Hospital, Royal Postgraduate Medical School, London, UK. Search for more papers by this author P. Hillmen P. Hillmen Department of Haematology, Hammersmith Hospital, Royal Postgraduate Medical School, London, UK. Search for more papers by this author T. Miyata T. Miyata Department of Haematology, Hammersmith Hospital, Royal Postgraduate Medical School, London, UK. Search for more papers by this author N. Yamada N. Yamada Department of Haematology, Hammersmith Hospital, Royal Postgraduate Medical School, London, UK. Search for more papers by this author J. Takeda J. Takeda Department of Haematology, Hammersmith Hospital, Royal Postgraduate Medical School, London, UK. Search for more papers by this author L. Luzzatto L. Luzzatto Department of Haematology, Hammersmith Hospital, Royal Postgraduate Medical School, London, UK. Search for more papers by this author T. Kinoshita T. Kinoshita Department of Haematology, Hammersmith Hospital, Royal Postgraduate Medical School, London, UK. Search for more papers by this author Author Information M. Bessler1, P.J. Mason1, P. Hillmen1, T. Miyata1, N. Yamada1, J. Takeda1, L. Luzzatto1 and T. Kinoshita1 1Department of Haematology, Hammersmith Hospital, Royal Postgraduate Medical School, London, UK. The EMBO Journal (1994)13:110-117https://doi.org/10.1002/j.1460-2075.1994.tb06240.x PDFDownload PDF of article text and main figures. ToolsAdd to favoritesDownload CitationsTrack CitationsPermissions ShareFacebookTwitterLinked InMendeleyWechatReddit Figures & Info Paroxysmal nocturnal haemoglobinuria (PNH), an acquired clonal blood disorder, is caused by the absence of glycosyl phosphatidylinositol (GPI)-anchored surface proteins due to a defect in a specific step of GPI-anchor synthesis. The cDNA of the X-linked gene, PIG-A, which encodes a protein required for this step has recently been isolated. We have carried out a molecular and functional analysis of the PIG-A gene in four cell lines deficient in GPI-linked proteins, obtained by Epstein-Barr virus (EBV) transformation of affected B-lymphocytes from PNH patients. In all four cell lines transfection with PIG-A cDNA restored normal expression of GPI-linked proteins. In three of the four cell lines the primary lesion is a frameshift mutation. In two of these there is a reduction in the amount of full-length mRNA. The fourth cell line contains a missense mutation in PIG-A. In each case the mutation was present in the affected granulocytes from peripheral blood of the patients, but not in normal sister cell lines from the same patient. These data prove that PNH is caused in most patients by a single mutation in the PIG-A gene. The nature of the mutation can vary and most likely occurs on the active X-chromosome in an early haematopoietic stem cell. Previous ArticleNext Article Volume 13Issue 11 January 1994In this issue RelatedDetailsLoading ...

Abstract Metabolic dysfunction is thought to contribute to the severity of psychiatric disorders; however, it has been unclear whether current high-simple-sugar diets contribute to pathogenesis of these diseases. Here we demonstrate that a high-sucrose diet during adolescence induces psychosis-related behavioral endophenotypes, including hyperactivity, poor working memory, impaired sensory gating, and disrupted interneuron function in mice deficient for glyoxalase-1 (Glo1), an enzyme involved in detoxification of sucrose metabolites. Further, the high-sucrose diet induced microcapillary impairments and reduced brain glucose uptake in brains of Glo1 deficient mice. Aspirin protected against this angiopathy, enhancing brain glucose uptake, and preventing abnormal behavioral phenotypes. Similar vascular damage to our model mice was found in the brains of randomly collected schizophrenia and bipolar disorder patients, suggesting that psychiatric disorders are associated with angiopathy in the brain caused by various environmental stresses, including metabolic stress.

Abstract Methylglyoxal (MG) is a cytotoxic α -dicarbonyl byproduct of glycolysis. Our bodies have several bio-defense systems to detoxify MG, including an enzymatic system by glyoxalase (GLO) 1 and a scavenge system by vitamin B6 (VB6). We know a population of patients with schizophrenia impaired MG detoxification systems. However, the molecular mechanism connecting them remains poorly understood. We created a novel mouse model for MG detoxification deficits by feeding Glo1 knockout mice VB6-lacking diets (KO/VB6(-)) and evaluated the effects of impaired MG detoxification systems on brain function. KO/VB6(-) mice accumulated MG in the prefrontal cortex (PFC), hippocampus, and striatum, and displayed schizophrenia-like behavioral deficits. Furthermore, we found aberrant gene expression related to mitochondria function in the PFC of the KO/VB6(-) mice. We demonstrated respiratory deficits in mitochondria isolated from the PFC of KO/VB6(-) mice. These findings suggest that MG detoxification deficits might cause schizophrenia-like behavioral deficits via mitochondrial dysfunction in the PFC.

Anti-programmed cell death 1 antibodies (anti-PD-1 Abs) are widely used for advanced melanoma, but the efficacy of an anti-PD-1 Abs is limited in the Asian population. There remains an unmet need to improve the therapeutic effects of anti-PD-1 Abs treatment, particularly in melanoma patients who are refractory to anti-PD-1 Abs. The aim was to evaluate anti-PD-1 Abs treatment in combination with TM5614 (plasminogen activator inhibitor-1: PAI-1 inhibitor) in patients with unresectable melanoma.

OBJECTIVE Exposure to air pollutants leads to the development of pulmonary and cardiovascular diseases, and thus air pollution is one of the major global threats to human health. Air pollutant particulate matter 2.5 (PM 2.5 )-induced cellular dysfunction impairs tissue homeostasis and causes vascular and cardiopulmonary damage. To test a hypothesis that elevated plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1) levels play a pivotal role in air pollutant-induced cardiopulmonary pathologies, we examined the efficacy of a drug-like novel inhibitor of PAI-1, TM5614, in treating PM 2.5 -induced vascular and cardiopulmonary pathologies. APPROACH AND RESULTS Results from biochemical, histological, and immunohistochemical studies revealed that PM 2.5 increases the circulating levels of PAI-1 and thrombin and that TM5614 treatment completely abrogates these effects in plasma. PM 2.5 significantly augments levels of pro-inflammatory cytokine IL-6 in bronchoalveolar lavage fluid, and this also can be reversed by TM5614, indicating its efficacy in amelioration of PM 2.5 -induced increases in inflammatory and pro-thrombotic factors. TM5614 reduces PM 2.5 -induced increased levels of inflammatory markers Mac3 and pSTAT3, adhesion molecule VCAM1, and apoptotic marker cleaved caspase 3. Longer exposure to PM 2.5 induces pulmonary and cardiac thrombosis, but TM5614 significantly ameliorates PM 2.5 -induced vascular thrombosis. TM5614 also reduces PM 2.5 -induced increased blood pressure and heart weight. In vitro cell culture studies revealed that PM 2.5 induces the levels of PAI-1, type I collagen, fibronectin, and SREBP-1/2, a transcription factor that mediates profibrogenic signaling, in cardiac fibroblasts. TM5614 abrogated that stimulation, indicating that it may block PM 2.5 -induced PAI-1 and profibrogenic signaling through suppression of SREBP-1. Furthermore, TM5614 blocked PM 2.5 -mediated suppression of Nrf2, a major antioxidant regulator in cardiac fibroblasts. CONCLUSIONS Pharmacological inhibition of PAI-1 with TM5614 is a promising therapeutic approach to control air pollutant PM 2.5 -induced cardiopulmonary and vascular pathologies. Abstract Figure