Advances in Clinical and Experimental Medicine

Title abbreviation: Adv Clin Exp Med
JCR Impact Factor (IF) – 2.1
5-Year Impact Factor – 2.2
Scopus CiteScore – 3.4 (CiteScore Tracker 3.6)
Index Copernicus  – 161.11; MNiSW – 70 pts

ISSN 1899–5276 (print)
ISSN 2451-2680 (online)
Periodicity – monthly

Download original text (EN)

Advances in Clinical and Experimental Medicine

2008, vol. 17, nr 4, July-August, p. 399–404

Publication type: original article

Language: English

Activation of STAT−1, −3, and −6 Proteins in Early Arthritis

Aktywacja białek STAT−1, −3 i −6 we wczesnym zapaleniu stawów

Magdalena A. Sokalska−Jurkiewicz1,, Marta Madej1,, Beata Nowak1,, Anna Czarny2,, Ewa Zaczyńska2,, Piotr Wiland3,

1 Department of Rheumatology and Internal Diseases Silesian Piasts University of Medicine in Wrocław, Poland

2 Ludwik Hirszfeld Institute of Immunology and Experimental Therapy, Polish Academy of Sciences, Wrocław, Poland

3 Department of Balneology Silesian Piasts University of Medicine in Wroclaw, Poland

Abstract

Background. Early arthritis is the inflammation of one or more joints which appears for the first time and lasts shortly. The role of STAT proteins, which belong to a family of latent cytoplasmic transcription factors activated in a response to cell stimulation through various cytokine receptors, in autoimmune diseases is being widely discussed. It is postulated that STATs play a vital role in rheumatoid arthritis. Their exact function in its pathogenesis, especially in its early stage, is not known. The aim of the study was to investigate STAT activation levels in the leukocytes of early arthritis patients.
Material and Methods. The levels of STAT−1, −3, and −6 in peripheral blood leukocytes from 31 early arthritis patients and 30 healthy individuals were examined by an immunocytochemical method. Clinical characteristics and the final diagnoses of the patients were assessed.
Results. STAT−3 and −6 activation was increased in the leukocytes of early arthritis patients compared with the healthy controls. There was no statistically significant difference in STAT−1 activation between these groups. The subgroups of early arthritis (rheumatoid arthritis and undifferentiated arthritis) did not differ in STAT−1, −3, or −6 activation.
Conclusion. The increased activation levels of STAT−3 and STAT−6 in the leukocytes of early arthritis patients confirms the importance of STATs in the pathogenesis of autoimmune arthritis. The lack of differences in STAT−1 activation may result from the early stage of the disease, the heterogeneity of the patient group, the fact that STAT−1 was predominantly expressed in the cells not migrating to peripheral blood (present only in synovial tissue), or inhibition by c−fos gene. The lack of differences in STAT−1, −3, and −6 activation between the subgroups of early arthritis (rheumatoid arthritis and undifferentiated arthritis) supports the hypothesis of the undifferentiated character of the onset of these types of inflammatory arthritis.

Streszczenie

Wprowadzenie. Wczesne zapalenie stawów jest definiowane jako stan zapalny minimum jednego stawu o krótkim czasie trwania, pojawiający się po raz pierwszy u danego pacjenta. Rola białek STAT należących do grupy cytoplazmatycznych czynników transkrypcyjnych, aktywowanych w odpowiedzi na pobudzenie komórki przez agonistów błonowych receptorów cytokinowych, w chorobach autoimmunologicznych jest obecnie często dyskutowana. Postuluje się, że białka te odgrywają ważną rolę w reumatoidalnym zapaleniu stawów. Dokładne ich znaczenie w patogenezie zapalenia stawów, a zwłaszcza w jego początkowym okresie, nie jest jeszcze znane.
Cel pracy. Określenie stopnia aktywacji białek STAT w leukocytach pobranych od chorych na wczesne zapalenie stawów.
Materiał i metody. Do badania zakwalifikowano 31 chorych na wczesne zapalenie stawów oraz 30 zdrowych ochotników. Przeprowadzono kliniczną charakterystykę chorych oraz wykonano badania diagnostyczne w celu postawienia ostatecznego rozpoznania. Stopień aktywacji STAT−1, −3 i −6 w leukocytach krwi obwodowej określono za pomocą metody immunocytochemicznej.
Wyniki. Stopień aktywacji białek STAT−3 i STAT−6 był znacząco większy u chorych w porównaniu z grupą kontrolną. Nie stwierdzono istotnej statystycznie różnicy w stopniu aktywacji białka STAT−1 między grupami. Podgrupy wyodrębnione z grupy chorych na wczesne zapalenie stawów (chorzy na reumatoidalne zapalenie stawów i niezróżnicowane zapalenie stawów) nie różniły się pod względem stopnia aktywacji białek STAT.
Wnioski. Zwiększona aktywacja STAT−3 i STAT−6 w leukocytach chorych na wczesne zapalenie stawów potwierdza znaczenie tych czynników transkrypcyjnych STAT w patogenezie autoimmunologicznego zapalenia stawów. Brak zmian w stopniu aktywacji STAT−1 może wynikać z bardzo wczesnego etapu choroby, niejednorodności grupy chorych, obecności komórek z aktywowanymi białkami STAT−1 poza układem krążenia (tylko w obrębie błony maziowej) lub hamowania aktywacji w wyniku wzmożonej ekspresji genu c−fos. Brak różnicy w aktywacji STAT−1, STAT−3 i STAT−6 między podgrupami chorych na wczesne zapalenie stawów wskazuje na niezróżnicowany charakter procesu patologicznego w początkowym okresie zapalenia stawów.

Key words

arthritis, STAT transcription factors

Słowa kluczowe

zapalenie stawów, czynniki transkrypcyjne STAT

References (14)

  1. Pincus T, Smolen JS: Early arthritis Introduction. Clin Exp Rheumatol 2003, 21, Suppl. 31, S1.
  2. Emery P, Salmon M: Early rheumatoid arthritis: time to aim for remission? Ann Rheum Dis 1995, 54, 944–947.
  3. Firestein GS, Manning AM: Signal transduction and transcription factors in rheumatic disease. Arthritis Rheum 1999, 42, 4, 609–621.
  4. Ivashkiv LB, Hu X: The JAK/STAT pathway in rheumatoid arthritis: pathogenic or protective? Arthritis Rheum 2003, 48, 2092–2096.
  5. Ivashkiv LB, Hu X: Signaling by STATs. Arthritis Res Ther 2004, 6, 159–168.
  6. Sengupta TK, Chen A, Zhong Z, Darnell JE Jr, Ivashkiv LB: Activation of monocyte effector genes and STAT family transcription factors by inflammatory synovial fluid is independent of interferon gamma. J Exp Med 1995, 181, 1015–1025.
  7. Wang F, Sengupta TK, Zhong Z, Ivashkiv LB: Regulation of the balance of cytokine production and the signal transducer and activator of transcription (STAT) transcription factor activity by cytokines and inflammatory synovial fluids: J Exp Med 1995, 182, 1825–1831.
  8. Van der Pouw Kraan TCTM, van Gaalen FA, Kasperkovitz PV, Verbeet NL, Smeets TJ, Kraan MC, Fero M, Tak PP, Huizinga TW, Pieterman E, Breedveld FC, Alizadeh AA, Verweij CL: Rheumatoid arthritis is a heterogeneous disease: evidence for differences in the activation of the STAT−1 pathway between rheumatoid tissues. Arthritis Rheum 2003, 48, 2132–2145.
  9. Kasperkovitz PV, Verbeet NL, Smeets TJ, van Rietschoten JG, Kraan MC, van der Pouw Kraan TC, Tak PP, Verweij CL: Activation of the STAT1 pathway in rheumatoid arthritis. Ann Rheum Dis 2004, 63, 3, 233–239.
  10. Krause A, Scaletta N, Ji J, Ivashkiv LB: Rheumatoid arthritis synoviocyte survival is dependent on Stat3. J Immunol 2002, 169, 6610–6616.
  11. Walker JG, Ahern MJ, Coleman M, Weedon H, Papangelis V, Beroukas D, Roberts−Thomson PJ, Smith MD: Expression of Jak3, STAT1, STAT4, and STAT6 in inflammatory arthritis: unique Jak3 and STAT4 expression in dendritic cells in seropositive rheumatoid arthritis. Ann Rheum Dis 2006, 65, 149–156.
  12. Shouda T, Yoshida T, Hanada T, Wakioka T, Oishi M, Miyoshi K, Komiya S, Kosai K, Hanakawa Y, Hashimoto K, Nagata K, Yoshimura A: Induction of the cytokine signal regulator SOCS3/CIS3 as a therapeutic strategy for treating inflammatory arthritis. J Clin Invest 2001, 108, 1781–1788.
  13. Van der Pouw Kraan TCTM, van Gaalen FA, Kasperkovitz PV, Verbeet NL, Smeets TJ, Kraan MC, Fero M, Tak PP, Huizinga TW, Pieterman E, Breedveld FC, Alizadeh AA, Verweij CL: Rheumatoid arthritis is a heterogeneous disease: evidence for differences in the activation of the STAT−1 pathway between rheumatoid tissues. Arthritis Rheum 2003, 48, 2132–2145.
  14. Hikasa M, Yamamoto E, Kawasaki H, Komai K, Shiozawa K, Hashiramoto A, Miura Y, Shiozawa S: p21waf1/cip1 is down−regulated in conjunction with up−regulation of c−Fos in the lymphocytes of rheumatoid arthritis patients. Biochem Biophys Res Commun 2003, 25, 304, 1, 143–147.