Chemokines selectively recruit and activate a variety of cells during inflammation. Interactions between cell surface glycosaminoglycans (GAGs) and chemokines drive the formation of haptotactic or immobilized gradients of chemokines at the site of inflammation, directing this recruitment. Chemokines bind to glycosaminoglycans on human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) with affinities in the micromolar range: RANTES > MCP-1 > IL-8 > MIP-1alpha. This binding can be competed with by soluble glycosaminoglycans: heparin, heparin sulfate, chondroitin sulfate, and dermatan sulfate. RANTES binding showed the widest discrimination between glycosaminoglycans (700-fold), whereas MIP-1alpha was the least selective. Almost identical results were obtained in an assay using heparin sulfate beads as the source of immobilized glycosaminoglycan. The binding of chemokines to glycosaminoglycan fragments has a strong length dependence, and optimally requires both N- and O-sulfation. Isothermal titration calorimetry data confirm these results; IL-8 binds heparin fragments with a K(d) of 0.39-2.63 microM, and requires five saccharide units to bind each monomer of chemokine. In membranes from cells expressing the G-protein-coupled chemokine receptors CXCR1, CXCR2, and CCR1, soluble GAGs inhibit the binding of chemokine ligands to their receptors. Consistent with this, heparin and heparin sulfate could inhibit IL-8-induced neutrophil calcium flux. Chemokines can therefore form complexes with both cell surface and soluble GAGs; these interactions have different functions. Soluble GAG chemokines complexes are unable to bind the receptor, resulting in a block of the biological activity. Previously, we have shown that cell surface GAGs present chemokines to the G-protein-coupled receptors, by increasing the local concentration of protein. A model is presented which brings together all of these data. The selectivity in the chemokine-GAG interaction suggests selective disruption of the haptotactic gradient may be an achievable therapeutic approach in inflammatory disease.

Chemokines are 8-10 kDa proteins involved in the control of leukocyte trafficking and activation. In free solution, chemokines are monomers at physiologic concentrations, although many multimerize at higher concentrations. Cell surface heparan sulfate may sequester chemokines, increasing their local concentrations and facilitating their binding to receptors expressed on leukocytes. In competitive binding assays using immobilized heparin, a 2-3-fold increase in the bound radiolabeled chemokine was seen with increasing concentrations of unlabeled chemokine in the nanomolar range. Unlabeled chemokine concentrations between 0.25 and 50 microM were needed to compete the bound radioactivity. This biphasic competition curve was not seen for N-methyl-L25 IL-8, a variant of IL-8 which is unable to dimerize. In addition, complexes of chemokine and heparin eluted from gel filtration columns with apparent molecular masses of 33-60 kDa, suggesting that chemokine multimerization had occurred. The physiological relevance of this multimerization process was seen from studies using human endothelial cells. The endothelial cell binding sites for IL-8, RANTES, and MCP-1 were deduced to be glycosaminoglycans since competition assays showed the biphasic curves and micromolar IC50 values seen in studies with immobilized heparin, and mRNA for known chemokine receptors was not detected. Furthermore, digestion of endothelial cell monolayers with glycosaminidases decreased chemokine binding by up to 80%. Glycosaminoglycans can act as modulators of the ligand binding affinity of chemokine receptor-bearing cells. Removal of glycosaminoglycans from CHO cells expressing chemokine receptors CXCR1, CCR1, or CCR2 resulted in 40-70% decreases in the binding of RANTES, MCP-1, IL-8, and MIP-1alpha. Our data show that cell surface glycosaminoglycans induce polymerization of chemokines, increasing their local concentration and therefore enhancing their effects on high-affinity receptors within the local microenvironment.

Extension of recombinant human RANTES by a single residue at the amino terminus is sufficient to produce a potent and selective antagonist. RANTES is a proinflammatory cytokine that promotes cell accumulation and activation in chronic inflammatory diseases. When mature RANTES was expressed heterologously in Escherichia coli, the amino-terminal initiating methionine was not removed by the endogenous amino peptidases. This methionylated protein was fully folded but completely inactive in RANTES bioassays of calcium mobilization and chemotaxis of the promonocytic cell line THP-1. However, when assayed as an antagonist of both RANTES and macrophage inflammatory polypeptide-1α (MIP-1α) in these assays, the methionylated RANTES (Met-RANTES) inhibited the actions of both chemokines. T cell chemotaxis was similarly inhibited. The antagonistic effect was selective since Met-RANTES had no effect on interleukin-8- or monocyte chemotractant protein-1-induced responses in these cells. Met-RANTES can compete with both [125I]RANTES and [125I]MIP-1α binding to THP-1 cells or to stably transfected HEK cells recombinantly expressing their common receptor, CC-CKR-1. These data show that the integrity of the amino terminus of RANTES is crucial to receptor binding and cellular activation. Extension of recombinant human RANTES by a single residue at the amino terminus is sufficient to produce a potent and selective antagonist. RANTES is a proinflammatory cytokine that promotes cell accumulation and activation in chronic inflammatory diseases. When mature RANTES was expressed heterologously in Escherichia coli, the amino-terminal initiating methionine was not removed by the endogenous amino peptidases. This methionylated protein was fully folded but completely inactive in RANTES bioassays of calcium mobilization and chemotaxis of the promonocytic cell line THP-1. However, when assayed as an antagonist of both RANTES and macrophage inflammatory polypeptide-1α (MIP-1α) in these assays, the methionylated RANTES (Met-RANTES) inhibited the actions of both chemokines. T cell chemotaxis was similarly inhibited. The antagonistic effect was selective since Met-RANTES had no effect on interleukin-8- or monocyte chemotractant protein-1-induced responses in these cells. Met-RANTES can compete with both [125I]RANTES and [125I]MIP-1α binding to THP-1 cells or to stably transfected HEK cells recombinantly expressing their common receptor, CC-CKR-1. These data show that the integrity of the amino terminus of RANTES is crucial to receptor binding and cellular activation.

Purpose: The population of Tijuana, Mexico is growing rapidly, with a current official population estimate of 1.7 million. Nearly 80,000 people migrate to Tijuana each year, resulting in the rise of neighborhoods with substandard housing, lack of services and inadequate access to health care, including eye care. This study describes refractive errors and the need for corrective lenses among participants attending free clinics in these neighborhoods where they received free eye exams and glasses during January 2016. Methods: This is a retrospective observational chart review of de-identified data collected from intake forms that were filled out for each participant at the clinics. Subjects were self-selected in response to announcements in the neighborhoods where clinics were conducted. Subjects with presenting uncorrected visual acuity 20/30 OU or worse were examined with an autorefractor to measure spherical refractive error. Either prescription or reading glasses were then distributed to participants who had refractive errors. Epi Info, an open source program provided by the CDC, was used to analyze demographic, visual acuity and refractive error data. Results: Presenting visual acuity was evaluated in 1209 people. Of these patients, 70% had a visual acuity of 20/30 or worse. Only 23% of these patients had glasses. Among the patients who were given refractions, 13% had clinically significant myopia (-0.75 D or worse in at least one eye). In participants 20 years old and younger, only 8% had clinically significant myopia. Clinically significant hyperopia (+0.75 D or worse in at least one eye) was detected in 25% of participants. Astigmatism (-1.5 D or worse in at least one eye) was present in 18% of participants. Prescription glasses were given to 542 participants and 396 of these people received their first glasses. Reading glasses were given to 386 people. Among students only 15% presented at the clinics with glasses, while it was determined that 56% of student participants needed glasses. Conclusion: The high levels of uncorrected refractive error in this study suggest limited access to affordable eye care in neighborhoods where clinics were conducted. Prevalence of myopia among adolescents and young adults is increasing in many parts of the world. In contrast, a relatively high prevalence of hyperopia was observed in this age group in Tijuana. The data demonstrate an urgent need for eye care and correction of refractive error in the study group.