Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... ·...

38
F LORIDA A TLANTIC U NIVERSITY MAY 17, 2013 Research Day

Transcript of Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... ·...

Page 1: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

F l o r i d a a t l a n t i c U n i v e r s i t y

May 17, 2013Research Day

Page 2: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

Dedication  

This book is dedicated to the Schmidt Family Foundation for its 

generosity and vision of a biomedical science program  

at Florida Atlantic University.  

 

 

Charles E. Schmidt  

 

 

Page 3: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

Charles E. Schmidt College of Medicine 

  

We enjoy research affiliations with leading organizations including the Scripps Research Institute, the Max 

Planck Florida Institute for Neuroscience, the Torrey Pines Institute for Molecular Studies, and the Vaccine 

Gene Therapy Institute of Florida. These affiliations provide additional opportunities of collaborations and 

research training for our students.   

Among the research highlights for our College this fiscal year 2012‐13 include NIH grants for Huntington’s 

disease  and  breast  cancer metastasis,  the  identification  of  a  unique mechanism  in  bacteria  that  has  the 

potential  to  serve  as  a  target  for  developing  new  antibiotics  for  diseases  such  as AIDS  and  soft  tissue 

infections, a unique collaboration with Georgia Aquarium  to conduct  the  first study of key  immune cells 

(dendritic cells) of Bottlenose dolphins and their response to environmental stressors, and a first of its kind 

collaboration  with  Boca  Raton  Regional  Hospital  aimed  at  predicting  breast  cancer  behavior  and 

developing  therapies  that will block  the metastatic process. Our  faculty have  joined  forces with  industry 

partners  to  further develop and  test  the effectiveness of  INTERACT  (Interventions  to Reduce Acute Care 

Transfers) and provide recommendations to our federal government. Our faculty members have published 

the  results of  their  research  in scientific  journals  that  include The Lancet, American  Journal of Medicine,  the 

Journal of Biological Chemistry, the Journal of Psychiatric Research, the Journal of the American Geriatric Society, 

Molecular Neurobiology, and numerous others.    

During Research Day 2013, we will find examples of innovative research that is taking place throughout the 

College. The Dean’s Office is committed to promoting the research efforts of our faculty and students. In the 

coming year, I  look  forward  to continuing work with  faculty and  leadership  to  increase opportunities  for 

funded research and discovery at the Charles E. Schmidt College of Medicine.  

 

 

John W. Newcomer, M.D. 

Vice Dean for Research and Graduate Programs   

 

 

A Message from the Vice Dean for Research   

and Graduate Programs  

Our shared goal  in the Charles E. Schmidt College of Medicine  is to conduct 

basic,  translational  and  clinical  research  that  increases  the understanding of 

human  biology,  and  particulary  the  treatment  and  prevention  of  human 

disease.  The  ultimate  goal  of  our  biomedical  research  is  to  advance  global 

health and the health of our  local community  in the process. Research  in the 

College  is  focused  in  the areas of  cardiovascular disease and  stroke,  cancer, 

neurodegenerative  diseases  such  as  Parkinson’s  and  Alzheimer’s  disease, 

genetic  eye  diseases,  macular  degeneration  and  cataracts,  autoimmune 

diseases, malaria, HIV/AIDS, and healthy aging.  

Page 4: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

Research Day Agenda                                                 

Charles E. Schmidt College of Medicine 

Lobby and Room 126 

  

 

 

 

 

Noon      Posters will be displayed in the lobby  

 

 

Noon to     Registration and Lunch (Lobby and Room 126) 

to 12:30 p.m.  

 

12:30 p.m.    Welcoming Remarks       John W. Newcomer, M.D. 

Vice Dean for Research and Graduate 

Programs  

                 

12:40 p.m.    Improving Breast Cancer Survival:  Vijaya Iragavarapu‐Charyulu, Ph.D. 

Prevention of Metastasis   Associate Professor of  

Biomedical Science 

               

1:10 p.m.                   A Test and Treat Pilot Study to    Joanna Drowos, D.O., M.P.H., M.B.A. 

Combat Lymphatic Filiriasis in    Director, Community and Preventive 

Palm Beach County  Medicine Clerkship and Assistant 

Professor of Clinical Biomedical 

Science  

 

1:40 p.m.                    Student Poster Presentations 

                                    and Competition (Lobby)  

 

3:00 p.m.                    Announcement of Poster Winner    John W. Newcomer, M.D.  

 

 

 

 

  

 Confocal image for the Research Day book cover provided by Dr. Vijaya Iragavarapu‐Charyulu 

Page 5: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                               

 

 

 

Research 

Day  

Posters  

Page 6: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

Posters 

  

1. Intracellular trafficking of an androgen receptor splice variant, AR8 Ciny John and Michael L. Lu  

 

2. Pulmonary inflammation associated with chitinase‐3‐like‐1 molecule (CHI3L1) expression accelerates breast cancer metastasis to the lung 

Stephania Libreros, Ramon Garcia‐Areas, Roberto Carrio and Vijaya Iragavarapu‐Charyulu 

 

3. Determination of levels and expression of IL‐1β, IL‐4, TNF‐α, IL‐10, and IFN‐γ in the lacrimal glands of a predisposed mouse model of Sjögren’s Syndrome (SS): the influence of sex 

hormones and genetic background in the pathogenesis of SS 

Stefanie P.C. Czerwinski, Safinaz Mostafa and Ana Maria Azzarolo 

 

4. Fast Glutamate Uptake by EAAT2 Prevents Glutamate Depletion in Rod Photoreceptors L.A. Purpura, H. Ripps and W. Shen   

 

5. Structure‐energy study of interactions between Membrane‐type matrix metalloproteinase 1 and Tissue inhibitors of metalloproteinase 

         Haiyin Zou, Tim Logue, Ying Wu, Michelle Lizotte‐Waniewski and Keith Brew  

6. Ribosomal RNA damage and degradation under oxidative stress Min Liu and Zhongwei Li 

 

7. Effects of Green Tea Catechins on Diastolic Function in Mice with Restrictive Cardiomyopathy  Lei Zhang, Pierre‐Yves Jean‐Charles, Changlong Nan and Xupei Huang  

 

8. Annotation of neurodevelopmental regulators in dopaminergic and GABAergic neurons for links to ischemia‐hypoxia response 

Kim McKain, Maryanne Joseph and Rainald Schmidt‐Kastner   

 

9. Cholera toxin induces a shift from inactive to active COX‐2 in alveolar macrophages activated by Mycobacterium bovis BCG  

Mari Kogiso, Tsutomo Shinohara, C. Kathleen Dorey and Yoshimi Shibata  

 

10. Semaphorin7A is up‐regulated in human breast tumors and promotes tumor growth and metastasis in a mouse breast cancer model 

R. Garcia‐Areas, S. Libreros, S. Amat, S. Durat, K. Schilling, E. Wojcikiewicz and 

V. Iragavarapu‐Charyulu 

 

11. TNF‐alpha‐ mediated modulation of mammary epithelial cell biophysical properties promote cell adhesion to collagen type I 

Samrat Dutta, Justyna Jaczewska and Ewa P. Wojcikiewicz 

 

Page 7: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

12. Investigation of cell stiffness and cytoskeletal remodeling in response to inflammatory mediators using atomic force microscopy 

Sherylne Magny and Ewa P. Wojcikiewicz 

 

13. Interprofessional Education: Evaluation of a Pilot Program Mario Jacomino, Joseph Ouslander, Lindsey Henson, Mira Sarsekeyeva and Jo Ann Bamdas  

 

14. Whole Transcriptome Analysis of Chicken Eye Lens Development and Cellular Differentiation Pathways Reveals Key Autophagy and Mitophagy Genes Required for Cell Differentiation 

Daniel Chauss, Lisa Brennan, J. Fielding Hejtmancik, Sue Menko, Subhasaree Basu, Ales 

Cvekl and Marc Kantorow  

 

15. Delaying the Progression of Driving Impairment in Individuals with Mild Alzheimer’s Disease P. Holland, R. Tappen, L. Fisher and A.L. Curtis   

 

16. The Impact of DaTscan on the Diagnosis and Management of Movement Disorders: A Retrospective Study  

Kimberly D. Seifert and Jonathan I. Wiener  

 

17. Thermodynamics analysis of substrate binding to a Bacteroides ovatus family 6 glycosyltransferase  

Brittany Stinson, K. Ravi Acharya, Percy Tumbale, Michelle Lizotte‐Waniewski and Keith 

Brew 

 

18. Chronic variable stress‐induced dendritic plasticity and associated changes in brain‐derived neurotrophic factor in the hippocampus and the basolateral amygdala in the novelty‐seeking 

phenotype: Implications for depressive‐ and anxiety‐like behaviors 

Ozge Oztan, Cigdem Aydin, Fareen Hossain and Ceylan Isgor  

 

19. Does High‐Density Lipoprotein Influence the Development of Vein Graft Disease After Coronary Artery Bypass Graft Surgery?: Analysis from the CASCADE Randomized Trial 

Katie Jerzewski and Alexander Kulik 

 

20. The Safety of Ketorolac After Cardiac Surgery: Is the Black Box Warning Justified? Lisa Oliveri, Katie Jerzewski, James J. Morris and Alexander Kulik  

 

21. Reliability of the Diagnosis of Peruneural Invasion as a Prognostic Indicator in Colorectal Cancer 

S. Millette, D. Allende, E. Silva, A. Maya, N. Sengul, F. Potenti, S. Wexner and M. Berho   

 

22. The Impact of Histopathological Features in Survival of Stage I‐II Colorectal Cancer Patients? A. Maya, S. Wexner, H. Chong, F. Potenti, S. Millette, D. Allende and M. Berho   

 

23. Improving the immunogenicity of vaccines through TLR agonists Mahyar Nouri‐Shirazi and Elisabeth Guinet   

 

Page 8: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

 

 

 

 

 

 

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                               

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abstracts 

 

Page 9: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

ABSTRACT TITLE: Intracellular trafficking of an androgen receptor splice variant, AR8 

 

AUTHORS: Ciny John and Michael L. Lu 

 

DEPARTMENT: Biomedical Sciences     

 

BACKGROUND:  The  classical model  of  the  intracellular  trafficking  of  the  ligand‐stimulated  androgen 

receptor  (AR)  involves  receptor  dimerization  upon  ligand  binding,  dissociation  from  chaperones  and 

interactions with nuclear membrane importins and Ran‐GTPases in order to gain access to nucleus. In the 

nucleus, AR  forms complexes with  transcriptional co‐regulators and binds  to  target sequences. However, 

the molecular mechanism AR signaling between the cytoplasm and the membrane remains undetermined. 

In current study, we determined the intracellular trafficking of a newly identified AR isoform, AR8. AR8 is 

a  splice  variant  of  the  original  full‐length  AR  and  is  shown  to  be  up‐regulated  in  castration‐resistant 

prostate  cancer  cells. The unique C‐terminal amino acid  sequence  immediately  following  the N‐terminal 

domain (NTD) of a conventional AR makes AR8 structurally different from other AR variants. Two cysteine 

residues within this sequence were identified to be palmitoylated, and is determined to be responsible for 

the localization of AR8 to plasma membrane.  

 

OBJECTIVES:  It was previously established  that AR8 predominantly  localizes on  the plasma membrane.  

In  this  study,  we  wanted  to  elucidate  a  possible  mechanism  of  intracellular  trafficking  between  the 

membrane and cytoplasm and predict potential functions of AR8. 

 

METHODS:  In  order  to  investigate  the  intracellular  trafficking  of AR8, we used  a mCherry  fluorescent 

protein  tagged  to AR8  and  confocal microscopy,  as well  as  time‐lapse  confocal  imaging,  to  determine 

localization and migration of AR8 and markers for the components of the endocytic pathway.  

 

RESULTS: Using mCherry‐AR8 and confocal microscopy, we confirmed the plasma membrane localization 

of AR8, as previously described, and determined  that AR8 co‐localized with a Golgi marker, GM‐130, as 

well as GFP  tagged galactosyltransferase  (GalT), a golgi‐targeting sequence  (GalT‐GFP; green  fluorescent 

protein) at Golgi  compartments. Additionally, we  found  that mCherry‐AR8  co‐localized with EGFR‐GFP 

(epidermal growth factor receptor‐GFP) on the plasma membrane within the raft domain. Using time‐lapse 

confocal microscopy, we observed that AR8 co‐migrated with EGFR in a retrograde fashion and associated 

with endosomal compartments upon EGF (5ng/ml) stimulation, which later fused with lysosomes shown by 

co‐localizations of mCherry‐AR8 with GFP‐LAMP‐1.  

 

CONCLUSIONS: Our observations propose a potential  intracellular  trafficking pathway associated with 

AR8 and are  consistent with  the original  report  that EGF  stimulation promotes  the  interactions between 

AR8 and EGFR. AR8 localizes specifically to the lipid raft domain as shown by the co‐localization of AR8 

with caveolin‐1, co‐migrates with EGFR in a retrograde manner as seen in the time‐lapse experiment, and 

AR8  trafficking  also  involves  endosome  and  lysosome  transport.  This  co‐localization  also  suggests  the 

possibility  that AR8  also migrates  from  the plasma membrane  through  receptor‐independent pathways. 

Additionally, AR8  also  co‐localizes with Golgi markers,  suggesting potential  trafficking  to  and  from  the 

Golgi apparatus.  

 

Page 10: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

REFERENCES: Yang, X., Guo, Z., Sun, F., Li, W., Alfano, A., Shimelis, H., Qiu, Y. (2011). Novel membrane‐

associated  androgen  receptor  splice  variant  potentiates  proliferative  and  survival  responses  in  prostate 

cancer cells. J Biol Chem, 286(41), 36152‐36160. doi: 10.1074/jbc.M111.265124 

 

 

 ABSTRACT  TITLE:    Pulmonary  inflammation  associated  with  chitinase‐3‐like‐1  molecule  (CHI3L1) 

expression accelerates breast cancer metastasis to the lung 

 

AUTHORS:  Stephania  Libreros1,  Ramon  Garcia‐Areas1,  Roberto  Carrio2  and  Vijaya  Iragavarapu‐ 

Charyulu1. Charles E. Schmidt College of Medicine, Florida Atlantic University, Boca Raton, FL. 

 

DEPARTMENT: Biomedical Science  

 

Metastasis of a primary tumor to distant organs  is the principal cause of mortality  in patients with breast 

cancer.  Recently,  it was  reported  that  asthmatic  patients  have  a  greater  propensity  to  develop  distant 

metastasis  to  the  lung. Using a  ragweed pulmonary  inflammation model, we  found  that asthmatic mice 

implanted with 4T1 mammary tumors have a 5‐fold increase in formation of metastatic foci in their lungs 

compared  to  non‐asthmatic  4T1 mammary  tumor‐bearing mice.  Further,  asthmatic  tumor‐bearing mice 

showed  accelerated  tumor  growth  and  shorter disease‐free  survival.   We have previously  reported  that 

Chitinase‐3  like‐1 protein  (CHI3L1)  expression  is  increased  in mammary  tumor‐bearing mice  and  that  it 

induces production  of prometastatic mediators, CCL2, CXCL2  and MMP‐9 by macrophages.   Asthmatic 

patients have been  reported  to  exhibit  elevated  levels of CHI3L1  in  their  lungs  and  circulation while  in 

breast cancer patients  these  levels are  further elevated. We  found  that  the  levels of CHI3L1 are higher  in 

circulation and lungs of asthmatic mammary tumor‐bearers compared to mice with either asthma or tumor 

alone.   It is unknown if exposure to high levels of CHI3L1 previous to tumorigenesis accelerates metastasis.  

We hypothesize  that CHI3L1‐induced pulmonary  inflammation generates  the proper environment  for 

recruiting circulating breast cancer cells as well as proinflammatory  leukocytes  (M2 macrophages and 

myeloid derived  suppressors),  resulting  in  increased  rate of metastasis  to  the  lung.   Treatment of 4T1 

asthmatic mammary  tumor‐bearing mice with  chitin microparticles,  the  ligand  of  CHI3L1,  resulted  in 

decreased levels of metastasis to the lung.   These studies provide an understanding of the role of CHI3L1 

and existing inflammation in accelerating metastasis, the major cause of death in breast cancer patients.  

 

 

 

ABSTRACT TITLE: Determination of levels and expression of IL‐1β, IL‐4, TNF‐α, IL‐10, and IFN‐γ in the 

lacrimal glands of a predisposed mouse model of Sjögren’s Syndrome (SS): the influence of sex hormones 

and genetic background in the pathogenesis of SS 

 

AUTHORS: Stefanie P.C. Czerwinski, Safinaz Mostafa, Ana Maria Azzarolo 

 

DEPARTMENT: Integrated Medical Science  

 

Page 11: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

BACKGROUND: Sjögren’s Syndrome (SS) is a chronic, inflammatory autoimmune disease affecting mostly 

the exocrine cells of lacrimal and salivary glands, leading to diminished secretory function and resulting in 

keratoconjunctivitis  sicca  (dry eye disease) and/or  stomatitis  sicca  (dry mouth disease). Nevertheless,  the 

exact  etiology  and mechanisms  of  SS  remain  unknown.  SS  has  been  diagnosed  predominantly  in  post‐

menopausal women with the female to male ratio reaching 9:1, suggesting a role of ovarian sex hormones in 

the pathogenesis of SS. However, not all postmenopausal women develop SS, indicating the contribution of 

other  factors  such  as  a  genetic  background  to  the  onset  of  SS.  SS  has  also  been  characterized  by  the 

upregulation of several pro‐inflammatory cytokines  in  the  lacrimal gland. However,  the source and  time 

course of  the  cytokine  increase  remain  to be elucidated. We have been  studying  the disease progression 

using  ovariectomized  (OVX)  NOD.B10.H2b  mice,  which  provide  a  model  of  menopause  and  genetic 

predisposition  to  SS. We  have  previously  shown  that  lymphocytic  infiltration  followed  by  acinar  cell 

apoptosis in the lacrimal gland significantly increased at 3, 7, 21 and 30 days after OVX, and this infiltration 

and apoptosis was prevented by physiological doses of 17β estradiol (E2) or dihydrotestosterone (DHT). 

 

OBJECTIVES:  In  this  study, we  investigated  the  time  course of  changes  in  the  levels and  expression of 

cytokines IL‐1β, IL‐4, TNF‐α, IL‐10 and IFN‐γ in the lacrimal glands of NOD.B10.H2b mice following OVX. 

We  also  investigated whether  treatment with  E2  or DHT  prevented  the  changes  in  cytokine  levels  and 

expression found after OVX.  

 

METHODS:  Six  weeks  old  NOD.B10.H2b  and  C57BL/10 mice  were  sham  operated,  OVX,  OVX+E2  or 

OVX+DHT  for  3,  7,  21  and  30 days. At  the  end of  each  experimental  time period,  lacrimal glands were 

collected and processed  for RNA analysis by  rt‐qPCR and protein assays by ELISA  to evaluate  cytokine 

expression and concentrations of IL‐1β, IL‐4, TNF‐α, IL‐10 and IFN‐γ. 

 

RESULTS: A  significant  increase  in  the  expression  of  IL‐1β,  TNF‐α,  and  IL‐4  in  the  lacrimal  glands  of 

NOD.B10.H2b mice was  seen at 3, 7, 21, and 30 days after OVX as  compared  to  sham operated animals, 

while a  significant  increase  in  the expression of  IL‐10 was  seen only at 7, 21, and 30 days after OVX. A 

significant but much smaller  increase  in expression of IL‐1β and IL‐4 was seen at only 7, 21, and 30 days 

after OVX in the lacrimal glands of C57BL/10 mice. No significant changes were observed for TNF‐α and IL‐

10  at  any  of  the  experimental  times.  The  cytokine  levels  of  IL‐1β,  TNF‐α,  and  IL‐4 were  significantly 

increased at 3, 7, 21, and 30 days after OVX  in  the  lacrimal glands of NOD.B10.H2b mice as compared  to 

sham operated animals. Significant  increase  in  levels of IL‐10 was seen only at 21 and 30 days after OVX. 

No  significant differences were observed  in  the  levels of  IL‐1β, TNF‐α,  IL‐4,  and  IL‐10  for  all  treatment 

groups at all four experimental times in the lacrimal glands of C57BL/10 mice. Treatment with physiological 

doses of E2 or DHT at time of OVX prevented the increase in cytokine levels and expression in both strains. 

Both expression and levels of IFN‐γ remained undetected in both mouse strains for all experimental groups 

and times. 

 

CONCLUSIONS: The results of this study suggest ovarian sex hormones and genetic background seem to 

be necessary for the pathogenesis of SS. Furthermore, this study suggests that cytokines are key players in 

the  etiology  of  SS.  It  has  been  previously  reported  that  IL‐1  and  TNF‐ may  be  involved  in  different 

pathways leading to the clinical manifestations of SS, including the activation of the transcription factor NF‐

B. NF‐B has been reported to be involved in the transcription of various inflammatory and pro‐apoptotic 

genes. Therefore,  IL‐1 and/or TNF‐ mediated NF‐B activation  could  cause apoptosis and a persistent inflammatory  reaction  in  the  lacrimal glands of SS patients. Furthermore,  the  specific  time  frame of up‐

regulation of each cytokine is crucial to the understanding of the exact disease mechanism. For instance, this 

Page 12: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

study  showed  a  delayed  increase  in  IL‐10, which  is  a  reportedly  anti‐inflammatory  cytokine  known  to 

inhibit  the  Th1  response.  This  observation  suggests  that  IL‐10  could  be  responsible  for  a  switch  in  the 

immune  response  from  an  early Th1  to  a  later Th2  in  the progression  of  SS. Overall,  this  study  further 

unravels possible mechanisms  for SS manifestations, allowing  for potential  therapeutic advancements  in 

treatment of this disease, including cytokine‐directed therapies. 

 

REFERENCE:  Mostafa  S,  Seamon  V,  Azzarolo  AM,  (2012).  Influence  of  sex  hormones  and  genetic 

predisposition in Sjögrenʹs syndrome: a new clue to the immunopathogenesis of dry eye disease. Exp Eye 

Res. 96(1):88‐97. 

 

 

 

ABSTRACT  TITLE:  Fast  Glutamate  Uptake  by  EAAT2  Prevents  Glutamate  Depletion  in  Rod 

Photoreceptors  

 

AUTHORS: L.A. Purpura1; H. Ripps2; W.  Shen1  1 College of Medicine, Florida Atlantic University, Boca 

Raton, FL, United States.  2 Ophthalmology and Visual Science, University of  Illinois College of Medicine, 

Chicago, IL, United States. 

     

DEPARTMENT: Biomedical Science    

 

BACKGROUND:  The  rapid  reuptake  of  extracellular  glutamate  by  high‐affinity  excitatory  amino  acid 

transporters (EAATs) is critical for continued glutamate release in photoreceptors.  As of now, five subtypes 

of EAATs, (EAAT1 to EAAT5) have been cloned and localized in both neurons and glial cells of the CNS. In 

salamander,  the  five EAATs have been  identified, and  their molecular properties and distributions have 

been described  [1,2].   sEAAT2A and sEAAT5 are expressed  in salamander photoreceptors, and biophysical 

studies have shown  that  the  transporters display  two separate conductance when activated  (i) a coupled 

Na+,H+,K+‐dependent conductance, which is necessary for the transporter to bind and translocate glutamate, 

and  (ii)  a  stoichiometrically  uncoupled Cl‐  conductance,  gated  by Na+  and  glutamate. Although  a  large 

EAAT‐mediated Cl‐ conductance was first recorded from glutamatergic retinal neurons, i.e., photoreceptors 

and  bipolar  cells[3,4],  the  role  of  the membrane  transporter  at  the  synapse  between  photoreceptors  and 

second‐order neurons was largely unknown. 

 

OBJECTIVES:  Previously,  we  demonstrated  that  EAAT2A  (excitatory  amino  acid  transporter  2A)  is 

expressed  predominantly  in  the  photoreceptor  terminals,  and  showed  that  its  function  is  important  in 

shaping the cone‐mediated light‐offset response in bipolar cells. In this study we examined how EAAT2A 

prevents glutamate depletion  in rods, and  the contribution of EAAT2A  to synaptic plasticity  in  the distal 

retina.  

 

METHODS:  Whole  cell  patch‐clamp  recordings  were  obtained  from  rod  photoreceptors  in  tiger 

salamander retinal slices. Single and multiple depolarizing pulses were applied to trigger glutamate release 

from the photoreceptors. After release, EEAT2A serves to restore glutamate in the receptor terminals, and 

the  synaptic  EAAT  currents  were  recorded  in  rods  with  electrodes  containing  a  high  intracellular 

concentration of CsNO3. DHKA, a specific inhibitor of the EAAT2 subtype, was used to block the synaptic 

EAAT2A currents.  

Page 13: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

RESULTS: We  find  that DHKA  blocks  80%  of  the  EAAT2A‐mediated  current  in  the  rod  terminals,  an 

indication  that  the  transporter effectively  takes up glutamate  in dark. However, DHKA only blocked 35‐

40%  of  the  transporter  current  in  cones,  and  the DHKA‐  insensitive  currents were blocked  by TBOA,  a 

broad‐spectrum EAAT inhibitor,. EAAT2A activation in rods was tightly controlled by glutamate levels in 

the  synaptic  cleft, whereas  the  kinetics  of  the  transporter was  not  affected  by  glutamate  levels.  After 

applying a 2ms depolarizing pre‐pulse to trigger a rapid release of glutamate from rod terminals, we found 

that EAAT2A activates in less that a millisecond. Our results also show that internal Ca2+ levels, protons, 

and the cell’s ECl can affect the action of EAAT2A in rod terminals.  

 

CONCLUSIONS: Our  study  reveals  a  role  for  EAAT2A  in  preventing  glutamate  depletion  at  the  rod 

photoreceptor terminals. The fast reuptake of glutamate by EAAT2A may help to sustain glutamate release 

from rods in darkness. 

 

REFERENCES:  

1.  Eliasof S, Arriza JL, Leighton BH, Kavanaugh MP, Amara SG (1998) Excitatory  Amino acid transporters 

of the salamander retina: identification, Localization and functions.  J Neuroscie.  18(2):698‐712. 

2. Eliasof S, Arriza JL, Leighton BH, Amara SG & Kavanaugh MP (1998) Localization and function of five 

glutamate transporters cloned from the salamander retina.  Vision Res 38, 1443‐1454.  

3. Arriza JL, Eliasof S, Kavanaugh MP & Amara SG (1997).   Excitatory amino acid  transporter 5, a retinal 

glutamate transporter coupled to a chloride conductance. Proc Natl Acad Sci U SA 94, 4155‐4160.  

4. Grant GB & Werblin FS (1996).  A glutamate‐elicited chloride current with transporter ‐like properties in 

rod photoreceptors of the tiger salamander. Vis Neurosci 13, 135‐144. 

5. Rowan MJ, Ripps H & Shen W (2010) Fast glutamate uptake via EAAT2 shapes the cone‐mediated light 

offset response in bipolar cells. J Physiol., 588:3943‐56.  

 

  ABSTRACT  TITLE:  Structure‐Energy  study  of  interactions  between  Membrane‐  type  matrix 

metalloproteinase 1 and Tissue inhibitors of metalloproteinase 

 

AUTHORS: Haiyin Zou, Tim Logue, Ying Wu, Michelle Lizotte‐Waniewski and Keith Brew  

 

DEPARTMENT: Biomedical Science 

 

BACKGROUND:  The matrix metalloproteinases  (MMPs)  play  key  roles  in many  biological  processes, 

such as wound healing, embryo implantation, bone remodeling, and organogenesis. The activities of MMPs 

are  regulated by  their endogenous protein  inhibitors,  the  tissue  inhibitors of metalloproteinases  (TIMPs). 

Uncontrolled matrix degradation occurs when the balance between TIMPs and active MMPs is disrupted, 

resulting in serious disease processes such as cancer cell metastasis, arthritis and chronic tissue ulceration. 

Thus, the engineering of TIMPs to produce highly selective and efficacious inhibitors of individual MMPs 

has  potential  for  developing  novel  disease  treatments.  A  goal  of  our  research  is  to  understand  the 

biophysical and structural basis of TIMP/MMP interactions to facilitate the design of MMP‐specific TIMP 

variants with high binding affinity and specificity (1). 

 

 

Page 14: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

OBJECTIVES: TIMP‐1 and its inhibitory domain, N‐TIMP‐1 are weak inhibitors of MT1‐ MMP, a key 

enzyme  in  the pericellular degradation of  the ECM.  In previous studies, a variant of N‐TIMP‐1, T98L 

was  identified  (2)  that  has  a  higher  affinity  for  MT1‐MMP.  The  objective  is  to  determine  the 

thermodynamic  profiles  of  the  interactions  of N‐TIMP‐2, N‐TIMP‐1 wild‐type  and  its mutant T98L 

with  MT1‐MMP  to  understand  how  structural  differences  change  the  binding  affinity  and  the 

specificity of TIMP/MMP interactions. 

 

METHODS: Human MT1‐MMP, N‐TIMP‐2 and ‐1 and the N‐TIMP‐1 T98L mutant were expressed in 

E. coli BL21(DE3) cells as inclusion bodies and were folded and purified as previously described (2, 3). 

Inhibition constants (Ki values) with MMPs were measured by fluorimetric assays (2). Solutions of N‐

TIMPs and MMPs were  extensively dialyzed against various buffers and degassed. N‐TIMPs  (12‐20 

μM) were titrated with an MMP (120‐300 μM) at different temperatures and in buffers with different 

enthalpies of  ionization using  a MicroCal VP‐ITC microcalorimeter. The  ITC data were analyzed  to 

elucidate  the  thermodynamic  profiles  for  the  interactions  of MT1‐MMP with N‐TIMP‐2, N‐TIMP‐1 

wild‐type  and  its  T98L mutant.  ITC  requires  relatively  large  quantities  of  purified  proteins,  but  is 

capable of measuring  the changes  in enthalpy  (ΔH) and  free energy  (ΔG) of binding  from which  the 

entropy  (ΔS) can be calculated. Also,  the heat capacity change, ΔCp  (the  temperature dependence of 

ΔH)  and  ionization  changes  associated with  the  interactions  can  be measured.  ΔCp  can  be  used  to 

estimate the contribution of solvent ΔS arising from changes in the exposure of hydrophobic groups to 

the ΔS of binding. With  information about the structures of experimentally determined and modeled 

complexes, it is possible to correlate the structures of interaction sites with thermodynamic parameters 

(3). 

 

RESULTS:  The  interactions  of MT1‐MMP with N‐TIMP‐2, N‐TIMP‐1  (wild‐type)  and  T98L mutant 

have  large positive enthalpy changes (9.9±0.04; 8.9±0.5; 14.7±0.02 kcal mol‐1) compensated by  favorable 

entropy change. ΔHobs for all these interactions shows a strong negative dependence on temperature (ΔCp) 

suggesting that a large fraction of the ΔSof binding arises from the hydrophobic effect. The associations of 

MT1‐MMP with N‐TIMP‐  1  (WT  and  T98L mutant)  have  slightly  larger  (more  negative)  heat  capacity 

changes  (ΔCp)  than  the  interaction with N‐TIMP‐2  (‐0.39±0.01,  ‐0.58±0.004  vs  ‐0.29±0.01  kcal mol‐1). 

Compared  with  N‐TIMP‐1  (WT),  the  interaction  of  the  T98L mutant  with MT1‐MMP  has  a modified 

thermodynamic profile, that includes a larger (unfavorable) enthalpy change (8.9±0.5 vs 14.7±0.02 kcal mol‐

1) and larger (favorable) entropy change, as well as an increased hydrophobic contribution to the binding 

together with a large estimated increase in conformational entropy. 

 

CONCLUSIONS: Our current results show  that  the hydrophobic contributions  to  the  interactions of 

MT1‐MMP  with  N‐TIMP‐2,  N‐TIMP‐1  wild‐type  and  mutant  T98L  accounts  for  the  most  of  the 

entropic contribution to the Gibbs free energy of binding. The interaction of N‐TIMP‐2 with MT1‐MMP 

has a smaller (negative) ΔCp, smaller entropy change and more positive (unfavorable) ΔH than that for 

the N‐TIMP1/MT1‐MMP interaction. These suggest that there may be a large conformational change in 

the  formation  of  N‐TIMP‐1/MT1‐ MMP  complex  but  only  minor  changes  in  N‐TIMP‐2/MT‐MMP 

complex  that gives  rise  to  the positive ΔH values  for  the  interactions. The higher binding affinity of 

T98L for MT1‐ MMP compared with that of wild‐type N‐TIMP‐1 wild‐type appears to be  linked to a 

greater increase in conformational dynamics during the formation of complex. The interactions of both 

N‐TIMP‐2/MT1‐MMP and N‐TIMP‐1 T98L/MT1‐MMP do not result in the uptake or release of protons, 

Page 15: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

but  the association of N‐TIMP‐1  (wild‐type) with MT1‐MMP  is accompanied by  release of a proton. 

The difference between wild‐type N‐TIMP‐1 and the T98L mutant seem  likely to arise from different 

conformational changes in that occur when these variants interact with MT1‐MMP. 

This work was supported by grant RO1 AR40994 from NIAMS, NIH. 

 

REFERENCES: 

1. Brew, K  and Nagase H,  (2010). The  tissue  inhibitors of metalloproteinases  (TIMPs): Anancient  family 

with structural and functional diversity. Biochim Biophys Acta 1803(1): 55–71. 

 2.  Hamze, A B, Wei, S., Bahudhanapati, H. Kota, S., Acharya, K.R. and 

Brew.  K  (2007).  Constraining  specificity  in  the  N‐domain  of  tissue  inhibitor  of  metalloproteinases‐1  ; 

gelatinase‐selective inhibitors: {JOURNAL, VOLUME???] 1905‐ 1913.  

3. Wu, Y., Wei, S., Van Doren, S.R., and Brew, K. (2011) Entropy  increases from different sources support 

the high‐affinity binding of the N‐terminal inhibitory domains of tissue inhibitors of metalloproteinases (N‐

TIMPs)  to  the catalytic domains of matrix metalloproteinases  (MMPs)  ‐1 and‐3.  J. Biol. Chem. 286, 16891‐

16899. 

 

 

 

ABSTRACT TITLE:   Ribosomal RNA damage and degradation under oxidative stress   

 

AUTHORS:  Min Liu*, Zhongwei Li  

(*Currently at Tsinghua University) 

 

DEPARTMENT:   Biomedical Science   

 

BACKGROUND:  RNA is now well recognized as a major target of chemical damage such as those created 

by  free  radicals  and  other  reactive  species  that  are  increased  under  oxidative  stress. Recent  compelling 

evidence  suggests  that  RNA  damage  causes  detrimental  effect  on  protein  products  and  cell  viability. 

Ribosomal  RNA  (rRNA)  accounts  for  the  majority  of  cellular  RNA  in  any  living  organism,  and  is 

presumably a major  target of oxidative damage. We have previously shown  that  rRNA, although highly 

structured and associated with ribosomal proteins under normal conditions, is highly oxidized when cells 

are challenged by an oxidant. We hypothesize that rRNA oxidation abolish its function in protein synthesis, 

and  that  cells  control  the  quality  of  rRNA  by  degradation  under  oxidative  stress  conditions. Although 

rRNA degradation has been previously reported under other conditions, we are  interested  in elucidating 

degradation mechanisms that may be employed specifically under oxidative stress. 

 

OBJECTIVES:  To  understand  the  nature  of  rRNA  oxidation  and  the mechanism  of  rRNA  degradation 

caused by oxidative stress. 

 

METHODS: RNA  oxidation  level was determined by HPLC  analysis  of  8‐hydroxyguanosine. Oxidative 

stress was created by addition of hydrogen peroxide or other oxidants. RNA fragmentation was detected by 

Northern blotting. 

 

RESULTS: We  have  been  testing  these  hypotheses  using  Escherichia  coli  (E.  coli)  cell  cultures. We  have 

shown that RNA is a primary target of reactive oxygen species (ROS). Under oxidative stress, most nucleic 

Page 16: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

acid damages in are present in RNA as shown by the high levels of 8‐oxo‐G, an oxidized form of guanine. 

Increased RNA  oxidation  is  closely  correlated  to  cell death under  oxidative  stress.  Surprisingly,  neither 

RNA  structure  nor  association with  proteins  protects  RNA  from  oxidation. When  E.  coli  cultures were 

treated with hydrogen peroxide  (H2O2),  8‐oxo‐G  forms  at higher  levels  in  ribosomal RNA  than  in non‐

ribosomal RNA  species. The preferential  formation  of  8‐oxo‐G  in  ribosomal RNA  is  related  to  the  high 

order structure of the RNA since oxidation produces more 8‐oxo‐G in native RNA than in denatured RNA, 

and in a RNA:DNA duplex than in single‐stranded RNA of the same sequence. H2O2‐induced 8‐ 

oxo‐G  in  ribosomes  is  removed  specifically depending on  the activities of polynucleotide phosphorylase 

(PNPase) and RNase R, two 3’ exoribonucleases capable of degrading structured RNA. H2O2–treatment of 

E.  coli  cultures also  causes  rRNA degradation  in a dosage dependent manner.  In  cells  lacking  the RNA‐

degradation exoribonucleases, RNase R, PNPase, and/or RNase II, rRNA fragments accumulated to a high 

level upon H2O2‐treatment. The pattern of  the  rRNA  fragments  suggested a  specific  rRNA degradation 

pathway  that  is  initiated  by  endonucleolytic  cleavages  of  16S  and  23S  rRNA  in  the  intact  ribosomes  or 

subunits of ribosomes, followed by the degradation of the fragments exonucleolytically. Surprisingly, none 

of the known specific endoribonucleases, RNase E, G, or P, is involved in the initial cleavages of 16S rRNA.  

 

CONCLUSIONS:  

1. RNA  is  oxidized  to  higher  levels  than DNA under  both  normal  and  oxidative  stress  conditions, 

which suggests that RNA damage may contribute to increased cell death under oxidative stress.  

2. RNA structure and association with proteins do not protect RNA from being oxidized. 

3. Our results demonstrate a major role for RNA degradation in controlling oxidized RNA.  

4. We have identified activities that may work in specific pathways for selectively degrading damaged 

RNA. These activities may play pivotal role in controlling oxidized RNA and protecting cells under 

oxidative stress. 

 

REFERENCES:   

1. Li Z, Wu J and DeLeo CJ. (2006) RNA damage and surveillance under oxidative stress. IUBMB Life. 

58: 581‐588. 

2. Liu M, Gong X, Alluri RK, Wu J, Sablo T and Li Z. (2012) Characterization of RNA damage under 

oxidative stress in Escherichia coli. Biol. Chem. 393:123‐132.  

 

Acknowledgement‐This work was supported by NIH grant S06 GM073621 and R15 GM097693 to Z.L.  M.L. 

was supported by FAU Integrated Biology Ph.D. program. 

 

  ABSTRACT  TITLE:  Effects  of  Green  Tea  Catechins  on  Diastolic  Function  in  Mice  with  Restrictive 

Cardiomyopathy  

 

AUTHORS: Lei Zhang, Pierre‐Yves Jean‐Charles, Changlong Nan and Xupei Huang 

 

DEPARTMENT:  Department  of  Biomedical  Science,  Charles  E.  Schmidt  College  of  Medicine,  Florida 

Atlantic University, Boca Raton, FL 

 

Page 17: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

BACKGROUND:  Cardiomyopathy  refers  to  heart  muscle  disorders  that  cause  various  cardiac 

dysfunctions. Among the major cardiomyopathies, restrictive cardiomyopathy (RCM)  is associated with a 

severe  prognosis  often  leading  to  heart  failure  and  sudden  death.  Cardiac  dysfunction  in  RCM  is 

characterized by damaged diastolic  function  resulting  in a  reduced blood  filling of  the ventricles during 

diastole. Understanding  the mechanisms  behind  diastolic  dysfunction  and RCM will  have  a  significant 

impact on  the prevention and  treatment of cardiomyopathies and heart  failure,  since up  to 40% of heart 

failure patients present diastolic dysfunction. Our  laboratory have previously generated RCM  transgenic 

mice  that manifest  a  phenotype  similar  to  that  observed  in RCM  patients  i.e.  enlarged  atria,  ventricles 

presenting  normal morphology  but  increased  stiffness  and  impaired  cardiac  relaxation  (Du  et  al,  2006; 

2008). We also found  that  increased myofibril sensitivity  to Ca2+  is a key mechanism behind  the  impaired 

relaxation in RCM (Li et al, 2010). Compounds with Ca2+ desensitizing abilities suitable for therapeutic use 

are rare. Catechins which are biologically active polyphenols from green tea, have been recently reported to 

possess  some Ca2+ desensitizing properties and various protective  effects against  cardiovascular diseases 

(Robertson  et  al,  2009;  Tadano  et  al,  2010).  In  the  present  study,  we  determined  the  effects  of  (‐)‐

epigallocatechin gallate (EGCg), a most biologically active component  in catechins, on cardiac function  in 

transgenic RCM mice. 

 

OBJECTIVES: This study aimed at exploring the effect of catechins, on cardiac function in RCM mice to test 

the hypothesis that desensitization of myofibrils to Ca2+ is useful in correcting the impaired relaxation and 

diastolic dysfunction  in RCM. The  therapeutic potential  of Ca2+ desensitizers  for  cardiomyopathies with 

diastolic dysfunction will be determined from our experiments. 

 

METHODS: RCM  cTnI  TG mice  (cTnI193His)  expressing  cTnI R193H  in  the  heart were  generated  in  our 

laboratory (Du et al, 2006) and the transgenic colonies are maintained in the Animal Care facilities at Florida 

Atlantic  University.  For  cell‐based  assays,  mouse  cardiomyocytes  were  freshly  isolated  from WT  and 

cTnI193His transgenic mice. The mechanical properties and calcium transients of single cardiomyocytes were 

determined using an  IonOptix Myocam system  (IonOptix  Inc., Milton, MA). Fura‐2 was used as calcium 

indicator  (Li  et  al,  2010).  The  tested  cells  were  exposed  to  various  concentrations  of  EGCg  for  the 

measurement  of  sarcomere  contractility  and Ca2+ dynamics.  For  in  vivo  experiments,  2 month‐old male 

R193H transgenic and WT mice were treated with (‐)‐epigallocatechin gallate (EGCg, i.p. injection) for three 

months. Animals injected with vehicles were used as control. Cardiac functions were measured in vivo on 

mice  using  a  Vevo  770  High‐Resolution  echocardiography  (VisualSonics,  Toronto,  ON,  Canada)  as 

described (Du et al, 2006, 2008; Li et al, 2010; Jean‐Charles et al, 2011; Chen et al,2012). 

 

RESULTS: Untreated  transgenic cardiomyocytes presented prolonged  sarcomeric  relaxation and delayed 

Ca2+ decay compared to WT. EGCg treatment improved the sarcomere contractility in the diseased animals 

in a dose dependent manner. The delay in Ca2+ decay kinetics in the RCM cardiomyocytes was restored as 

well following the treatment. The systolic parameters of the cardiomyocytes were not affected by the drug. 

Cardiac  function measurement with  echocardiography  revealed  that EGCg was  able  to  improve  cardiac 

function  in  the  transgenic  animals.  Left  ventricular  end  diastolic  dimension  (LVEDD) was  significantly 

increased in RCM mice after treatment and the isovolumetric relaxation time (IVRT) significantly reduced 

when  compared with untreated RCM mice. These  changes  in diastolic parameters  confirm  the beneficial 

effect of the compound on diastolic function in vivo. The ejection fraction and fractional shortening in WT 

and RCM mice with or without treatment of EGCg did not present significant difference. 

 

Page 18: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

CONCLUSIONS:  The  Ca2+  desensitizing molecule,  (‐)‐epigallocatechin  gallate  (EGCg),  can  reverse  the 

impaired relaxation and delayed Ca2+ decay  in RCM cardiac myocytes by restoring  the myofilament Ca2+ 

sensitivity. EGCg  improves diastolic  function  in RCM mice without damaging  the  systolic  function. The 

restored diastolic function was manifested by the correction of the prolonged IVRT in the RCM animals and 

the increased of the left ventricular end diastolic dimension in RCM mice following the treatment. The Ca2+ 

desensitizing properties of  the green  tea extract, EGCg, are beneficial  for RCM and provide a  therapeutic 

alternative for diastolic dysfunction due to increased myofilament Ca2+ sensitivity. 

 

REFERENCES:  

Du J, C Zhang, J Liu, C Sidky, XP Huang. Arch Biochem Biophys 456:143‐150, 2006. 

Du J, et al. Am J Physiol Heart Circ Physiol 294:H2604‐H2613, 2008. 

Robertson IM, MX Li, BD Sykes. J Biol Chem 284:23012‐23023, 2009. 

Tadano N, et al. Bri J Pharmacology  161:1034‐1043, 2010. 

Li Y, et al. J Mol Cell Cardiol  49:402‐411, 2010. 

Jean‐Charles P, Y Li, C Nan, XP Huang. J Geriatr Cardiol 8:168‐183, 2011. 

Chen G, et al. Biochem Res Internat doi:10.1155/2012/715197, 2012   

  

ABSTRACT  TITLE:  Annotation  of  neurodevelopmental  regulators  in  dopaminergic  and  GABAergic 

neurons for links to ischemia‐hypoxia response  

 

AUTHORS: Kim McKain, Maryanne Joseph, Rainald Schmidt‐Kastner  

 

DEPARTMENT: Integrated Medical Science  

 

BACKGROUND:  A  leading  concept  for  the  pathogenesis  of  schizophrenia  (SCZ)  is  based  on  gene  – 

environment  interactions during neurodevelopment.  In previous  in silico work, genes associated with  the 

risk of SCZ were examined for links to ischemia‐hypoxia responses and vascular factors, and a significant 

overlap  was  demonstrated  (1,  2).  Our  analysis  has  stimulated  clinical  studies  of  gene  x  environment 

interactions in SCZ (3). In preparation for translational research, we are now developing strategies to create 

gene  databases  related  to  a)  known  pathophysiological  mechanisms  for  SCZ,  b)  regulation  of 

neurodevelopment, and c) ischemia‐hypoxia responses in the brain. Dysfunction of the dopaminergic (DA) 

system  in  SCZ  has  been  confirmed  by  recent  PET  studies  of  dopamine  receptors,  and  abnormalities  of 

GABAergic cortical interneurons have been described in post‐mortem tissue. 

 

OBJECTIVES:  The  aim  of  this  study  is  to  define  possible  interactions  between  neurodevelopmental 

mechanisms for DA and GABAergic neurons and ischemia‐hypoxia responses. Using literature‐mining, we 

generated databases for genes/proteins broadly related to the development of the DA midbrain neurons or 

GABAergic  telencephalic  interneurons,  and  then  looked  for  an  overlap  with  our  own  databases  for 

ischemia‐hypoxia responses.  

 

METHODS: Lists of genes related  to regulation of DA and GABAergic neurogenesis were generated via 

literature mining  (PubMed, Web of Knowledge) and by compilation of gene expression profiling studies. 

Genes expressed during development of DA and GABAergic were annotated using  the  ischemia‐hypoxia 

Page 19: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

response  (IHR)  gene  database.  The  overlap  was  tested  using  the  chi‐square  test  (two‐sided,  p<0.025). 

Selected data sets were examined for enrichment of pathways using DAVID Bioinformatics. 

 

RESULTS: N=94 genes were retrieved as related to the development of DA neurons and 23% matched with 

the  IHR  list  (p=0.015).  LHX2,  NR4A2/NURR1  and  RGS4  stand  out  as  regulated  genes  in  DA  neuron 

development. N=416  genes were  retrieved  for  the development  of GABAergic  cortical  interneurons  and 

22%  overlapped  with  the  IHR  list  (p=0.0001).  CXCR4,  DLX1  and  GRM5  are  of  particular  interest  for 

developing GABAergic neurons. 

 

CONCLUSIONS: Literature for neural stem cells has indicated a positive interaction between low oxygen 

levels and generation of DA neurons, and our analysis provides putative genes involved in this interaction. 

The  strong match between genes  for GABAergic  interneurons and  response  to hypoxia  could  reflect  the 

metabolic  stress  during  tangential migration  from  the  ganglionic  eminence  to  the  cortex.  Both  the DA 

neurons and GABAergic neurons may react to hypoxic conditions during neurodevelopment which could 

program long‐lasting changes that in turn increase the risk of SCZ.  

 

REFERENCES:  

(1) Schmidt‐Kastner, R., van Os,  J., Steinbusch, H.W.M., Schmitz, C. Gene  regulation by hypoxia and  the 

neurodevelopmental origin of schizophrenia. Schizophrenia Res. 84: 253‐271, 2006 

 

(2)  Schmidt‐Kastner, R.,  van Os,  J., Esquivel, G.,  Steinbusch, H.W.M., Rutten, B.P.F.   An  environmental 

analysis of genes associated with schizophrenia: hypoxia and vascular factors as interacting elements in the 

neurodevelopmental model. Mol. Psychiatry 17 (12): 1194‐1205, 2012 (Advance Online Publication, Jan. 31, 

2012) 

 

(3) Nicodemus, K.K., Marenco, S., Batten, A.J., Vakkalanka, R., Egan, M.F., Straub, R.E., 

Weinberger,  D.R.  Serious  obstetric  complications  interact  with  hypoxia‐regulated/vascular‐expression 

genes to influence schizophrenia risk. Mol. Psychiatry 13(9): 873‐877, 2008  

  

ABSTRACT TITLE: Cholera  toxin  induces a shift from  inactive  to active COX‐2  in alveolar macrophages 

activated by Mycobacterium bovis BCG  

 

AUTHORS: Mari Kogiso, Tsutomu Shinohara, C. Kathleen Dorey and Yoshimi Shibata 

College of Medicine, Florida Atlantic University, Boca Raton, FL, Virginia Tech Carilion School of Medicine, 

Roanoke, VA  

 

BACKGROUND: The development of effective mucosal vaccines has been hindered by the  lack of useful 

adjuvants and by our limited knowledge of their modes of action (1).  The cyclooxygenase (COX) product 

prostaglandin  E2  (PGE2),  pharmacologically  targeted  by  non‐steroidal  anti‐inflammatory  drugs,  is 

commonly considered a potent pro‐inflammatory mediator; PGE2 shifts T cells to Th2, Th17 and regulatory 

T  cell  responses  and  shifts  macrophages  to  alternatively  activated  macrophages  (M2)  in  autoimmune 

diseases, cancer and other chronic  inflammatory diseases  (2).    In contrast, PGE2  in  the  lungs has complex 

pro‐  and  anti‐  inflammatory  roles modulating  not  only  the  immune‐inflammatory  responses,  but  also 

mucosal protection  from  inflammatory  injuries and  tissue  repair processes  (3‐5).   More  specifically,  lung 

Page 20: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

PGE2  is  reported  to  play  paradoxical  roles  including  up‐regulation  of  apoptotic  death  of  bactericidal 

macrophages, thereby inhibiting replication of intracellular Mycobacterium tuberculosis (6), and inhibition of 

Th2 differentiation and allergic inflammation (5, 7).  This complexity is at least in part explained by multiple 

pulmonary mucosal and inflammatory cells differentially expressing four distinct PGE2 receptors, termed E‐

prostanoid  1  –  4, which  are  pharmacologically  targeted  for  chronic  inflammatory  diseases.   However, 

despite  recognition  of  the  indispensable  roles  of  constitutive  COX‐1  and  inducible  COX‐2  for  PGE2‐

mediated mucosal inflammation, there is still insufficient information regarding the activities of these two 

rate‐limiting enzymes for PGE2 release during the course of mucosal vaccination. Our previous studies (8, 9) 

indicate that intranasal BCG develops bactericidal alveolar macrophages (M1), but  both□ COX‐1 and COX‐

2 are dissociated from the nuclear envelop (NE), accumulated in aggregates in the endoplasmic reticulum 

(ER), and catalytically inactive; these COX‐2+  macrophages release no PGE2 (8). 

 

OBJECTIVES: This study  tested  the hypothesis  that  intranasal administration of BCG with cholera  toxin 

(CT), a mucosal vaccine component, would  shift  the  inactive/NE‐dissociated COX‐1/COX‐2  to active/NE‐

associated forms.   

 

METHODS:  Groups of mice (6 mice/group) were given 50 μl of saline containing 500 μg of M. bovis BCG 1 

μg of CT, 500 μg of BCG and 1 μg of CT, or saline (controls) intranasally at 0 h, and samples were collected 

at 24 h.   Alveolar macrophages were fixed, permeabilized, and  incubated in blocking buffer consisting of 

10% FBS overnight at 4ºC prior  to  incubation with anti‐COX‐2 or anti‐COX‐1 antibody overnight at 4°C.  

Subsequently,  cells were washed with PBS  and  incubated with Alexa Fluor  488 goat  anti‐rabbit  IgG  for 

COX‐1  and COX‐2  for  1  h  at  22°C.   Nuclei  and BCG were  stained with propidium  iodide.   Cells were 

examined with a laser scanning confocal microscope (LSM700, ZEISS).   

 

RESULTS:  The  results  showed  increased  PGE2  release  in  the  lungs  and  NE‐associated  COX‐2  in  the 

majority of COX‐2+ macrophages.  These COX‐2+ macrophages were the primary source of PGE2 release in 

the lungs, since there was only slight enhancement of NE‐associated COX‐1, and no change in COX‐1/COX‐

2  levels  in alveolar epithelial  cells  following  treatment with CT and/or BCG.   To  further understand  the 

effect  of  CT,  we  investigated  the  timing  of  BCG  versus  CT  administration  for  in  vivo  and  in  vitro 

macrophage  activations.   When CT  followed BCG  treatment, macrophages  in  vitro had  elevated COX‐2‐

mediated PGE2 release, but macrophages in vivo exhibited less activation of NE‐associated COX‐2. 

 

CONCLUSIONS:  Our results indicate that including CT in the intranasal BCG vaccination enhances COX‐

2‐mediated  PGE2  release  by  alveolar macrophages,  and  further  suggest  that  the  effect  of  CT  in  vivo  is 

mediated by other lung cells.  The full article has been published in 2013 (10). 

 

REFERENCES:  

1.  Negri, D. R., D. Pinto, S. Vendetti, M. Patrizio, M. Sanchez, A. Riccomi, P. Ruggiero, G. Del Giudice, 

and M. T. De Magistris. 2009. Cholera toxin and Escherichia coli heat‐labile enterotoxin, but not their 

nontoxic counterparts, improve the antigen‐presenting cell function of human B lymphocytes. Infect 

Immun 77:1924‐1935. 

2.  Kalinski, P. 2012. Regulation of immune responses by prostaglandin E2. J Immunol 188:21‐28. 

3.  Morsy, M. A., Y. Isohama, and T. Miyata. 2001. Prostaglandin E(2) increases surfactant secretion via 

the EP(1) receptor in rat alveolar type II cells. Eur J Pharmacol 426:21‐24. 

4.  Savla, U., H. J. Appel, P. H. Sporn, and C. M. Waters. 2001. Prostaglandin E(2) regulates wound 

closure in airway epithelium. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 280:L421‐431. 

Page 21: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

5.  Vancheri, C., C. Mastruzzo, M. A. Sortino, and N. Crimi. 2004. The lung as a privileged site for the 

beneficial actions of PGE2. Trends Immunol 25:40‐46. 

6.  Chen, M., M. Divangahi, H. Gan, D. S. Shin, S. Hong, D. M. Lee, C. N. Serhan, S. M. Behar, and H. G. 

Remold. 2008. Lipid mediators in innate immunity against tuberculosis: opposing roles of PGE2 and 

LXA4 in the induction of macrophage death. J Exp Med 205:2791‐2801. 

7.  Martin, J. G., M. Suzuki, K. Maghni, R. Pantano, D. Ramos‐Barbon, D. Ihaku, F. Nantel, D. Denis, Q. 

Hamid, and W. S. Powell. 2002. The immunomodulatory actions of prostaglandin E2 on allergic 

airway responses in the rat. J Immunol 169:3963‐3969. 

8.  Shinohara, T., T. Pantuso, S. Shinohara, M. Kogiso, Q. N. Myrvik, R. A. Henriksen, and Y. Shibata. 

2009. Persistent inactivation of macrophage cyclooxygenase‐2 in mycobacterial pulmonary 

inflammation. Am J Respir Cell Mol Biol 41:146‐154. 

9.  Kogiso, M., T. Shinohara, C. K. Dorey, and Y. Shibata. 2012. Role of PPARgamma in COX‐2 

Activation in Mycobacterial Pulmonary Inflammation. Inflammation 35:1685‐1695. 

10.  Kogiso, M., T. Shinohara, C. K. Dorey, and Y. Shibata. 2013. Cholera Toxin Induces a Shift from 

Inactive to Active Cyclooxygenase 2 in Alveolar Macrophages Activated by Mycobacterium bovis 

BCG. Infect Immun 81:373‐380. 

 

Additional Project.    

11.      C‐J Huang, KN Beasley, EO Acevedo, RL Franco, TL Jones, DC Mari, and Y Shibata, Chitin enhances 

obese inflammation ex vivo, Submitted for publication. 

12.   Kamba A, Y Shibata, E Mizoguchi, Potential roles of chitin in mucosal inflammation, in preparation. 

 

 

 

ABSTRACT TITLE: Semaphorin7A  is up‐regulated  in human breast tumors and promotes tumor growth 

and metastasis in a mouse breast cancer model 

 

AUTHORS:  R.  Garcia‐Areas1,  S.  Libreros1,  S.  Amat1,  S.  Durat1,  K.  Schilling2  E.  Wojcikiewicz1,  V. 

Iragavarapu‐Charyulu1. 1Florida Atlantic University, Schmidt College of Medicine, Boca Raton, USA. 2Boca 

Raton Regional Hospital, Boca Raton, USA. 

 

Semaphorins are a family of proteins that were originally discovered to play a role in neurogenesis and are 

now  found  to have  important physiological  roles outside of  the nervous system. Moreover, semaphorins 

have  also  been  found  to  be dysregulated during  tumorigenesis. Although most  vertebrate  semaphorins 

have  been  linked  to  various  cancers,  no  published  studies  to  date  have  shown  a  role  for  the  novel 

Semaphorin7A (Sema7A) in tumorigenesis. Our laboratory has discovered that Sema7A is highly expressed 

in tumor tissues of breast cancer patients and is weakly expressed in normal breast epithelia. To determine 

a functional role for Sema7A in breast tumors, we have used shRNA technology to silence Sema7A in the 

highly metastatic  4T1 mammary  tumor  cells. To  assay  the  in  vivo  effects  of  tumor‐derived  Sema7A, we 

implanted BALB/c mice with  4T1  control  cells  or  4T1  Sema7A  knock‐down  cells. Mice  bearing  Sema7A 

knock‐down cells showed a significant decrease  in  tumor growth and metastasis, while having enhanced 

survival.  Using  pathway  focused  gene  arrays,  we  found  that  knocking  down  Sema7A  reduced  the 

metastatic  and  mesenchymal  phenotype  of  the  4T1  mammary  tumor  cells. We  further  analyzed  4T1 

Sema7A knock‐down cells using Atomic Force Microscopy. We found that decreasing Sema7a increased cell 

stiffness in 4T1mammary tumor cells, which may also be contribute to their decrease in metastatic potential. 

Using a combination of clinical studies and animal models we have uncovered a novel role for Sema7A in 

Page 22: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

breast cancer. Sema7A could prove  to be a novel  therapeutic  target  to  limit  tumor growth and metastasis 

not only for breast cancer but for other solid tumors as well. 

  

ABSTRACT TITLE:   TNF‐alpha‐ mediated modulation of mammary epithelial cell biophysical properties 

promote cell adhesion to collagen type I 

 

AUTHORS:  Samrat Dutta, Justyna Jaczewska, and Ewa P. Wojcikiewicz 

     

DEPARTMENT: Biomedical Science    

 

BACKGROUND: Studies have shown that cancerous cells are  less stiff as compared to normal cells (1,2). 

However,  the mechanisms  through which  their  biophysical  properties  are  altered  have  not  been  fully 

elucidated.   Tumor necrosis factor alpha (TNF‐alpha)  is a widely studied  inflammatory cytokine  involved 

in apoptosis, cell survival,  inflammation and tumor angiogenesis.   It has also been shown to promote cell 

migration and cytoskeletal rearrangement. 

 

OBJECTIVES: We  hypothesize  that  TNF‐alpha  promotes  prometastatic  changes  in  normal  mammary 

epithelial cells by altering their biophysical properties.  These changes facilitate adhesive interactions with 

the extracellular matrix (ECM) and promote cell migration and metastasis. 

 

METHODS: MCF‐10A cells were sustained  in a 1:1 mixture of Dulbeccoʹs Modified Eagleʹs Medium and 

Hamʹs F‐12 (DMEM/F‐12) that were supplemented with 5% horse serum, epidermal growth factor (EGF) 20 

NG/ML,  hydrocortisone  (0.5  g/ml),  cholera  toxin  (100  ng/ml),  insulin  (10 μg/ml)  and 

penicillin/streptomycin. The MFP‐3D Bio atomic  force microscope  (Asylum Research, Santa Barbara, CA) 

was used to measure the cell stiffness of the mammary epithelial cell  line. The obtained force‐indentation 

curves were fitted to the Young’s modulus.  In addition, AFM single cell force spectroscopy was carried out 

on collagen type I (3).  All measurements were performed using living cells in liquid at 37 deg. C. Data was 

analyzed using the Igor Pro analysis platform. 

 

RESULTS: Preliminary  results suggest  that 24‐hour TNF‐alpha  treatment promotes a  less stiff mammary 

epithelial cell phenotype.   Cell stiffness was reduced by ~80%  following  treatment.   TNF‐alpha  treatment 

also enhanced adhesion of MCF10A to collagen type I, the chief component of the mammary extracellular 

matrix. 

 

CONCLUSIONS:   Taken together, our results  implicate that decreased cell stiffness most  likely mediated 

by  cytoskeletal  remodeling  facilitates  cell  spreading on  collagen.   This  allows  for  the  formation of more 

adhesive contacts and therefore enhanced cell adhesion. 

 

REFERENCES:  

 

1. Lekka M, Laidler P, Gil D, Lekki J, Stachura Z, Hrynkiewicz AZ. Elasticity of normal and cancerous human 

bladder cells studied by scanning force microscopy. Eur Biophys J 1999;28(4):312‐316. 

2. Cross, S., Y. Jin, et al. (2007). ʺNanomechanical analysis of cells from cancer patients.ʺ Nat Nanotechnol 

2(12): 780‐783.  

Page 23: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

3. Wojcikiewicz, E., R. Koenen, et al. (2009). ʺLFA‐1 binding destabilizes the JAM‐A homophilic interaction 

during leukocyte transmigration.ʺ Biophys J 96(1): 285‐293.  

 

   

ABSTRACT TITLE:  Investigation of cell stiffness and cytoskeletal remodeling in response to inflammatory 

mediators using atomic force microscopy  

   

AUTHORS:   Sherlyne Magny and Ewa P. Wojcikiewicz 

     

DEPARTMENT: Biomedical Science  

 

BACKGROUND: Atomic force microscopy (AFM) is a novel technology with emerging potential for cancer 

detection based on cell stiffness measurements. Studies have shown that cancerous cells were recognized to 

be  less stiff  than normal epithelial cells  (1,2). However,  the mechanisms  through which  their biophysical 

properties are altered have not been fully elucidated.   

 

OBJECTIVES: In this study, we investigated the role of transforming growth factor‐β (TGF‐β) as a potential 

mediator  involved  in altering  the biophysical properties such as cell stiffness of mammary epithelial cells 

(MCF10A).  AFM  was  used  to  obtain  cell  stiffness  measurements. We  hypothesized  that  TGF‐β  will 

promote decreased cell stiffness through the disruption of f‐actin using the AFM.   

 

METHODS: MCF‐10A cells were sustained  in a 1:1 mixture of Dulbeccoʹs Modified Eagleʹs Medium and 

Hamʹs F‐12 (DMEM/F‐12) that were supplemented with 5% horse serum, epidermal growth factor (EGF) 20 

NG/ML,  hydrocortisone  (0.5  g/ml),  cholera  toxin  (100  ng/ml),  insulin  (10 μg/ml)  and 

penicillin/streptomycin. The MFP‐3D Bio atomic  force microscope  (Asylum Research, Santa Barbara, CA) 

was used to measure the cell stiffness of the mammary epithelial cell  line. The obtained force‐indentation 

curves were fitted to the Young’s modulus.  All measurements were carried out on living cells in liquid at 

37 deg. C.  Data was analyzed using the Igor Pro analysis platform. 

 

RESULTS: We determined  that disrupting  f‐actin of MCF10A using  cytocholasin D decreased measured 

cell stiffness. However, disrupting microtubules using colchicine did not alter cell stiffness. Additionally, 

our AFM measurements revealed that MCF10A treatment with TGF‐β reduced the measured cell stiffness 

more than 3‐fold, down to the level measured for MDA‐MB‐231 cancer cells in our previous studies. 

 

CONCLUSIONS: TGF‐β promotes metastatic progression in part by disrupting the f‐actin cytoskeleton that 

likely  leads  to  the  reduced  stiffness measured  by AFM.    This  study will make  a  contribution  towards 

unraveling  the mechanism  through which  a  normal  cell’s  biophysical  properties  are modulated  during 

prometastatic progression.  

 

REFERENCES:  

 

4. Lekka M, Laidler P, Gil D, Lekki J, Stachura Z, Hrynkiewicz AZ. Elasticity of normal and cancerous human 

bladder cells studied by scanning force microscopy. Eur Biophys J 1999;28(4):312‐316. 

Page 24: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

5. Cross,  S., Y.  Jin,  et  al.  (2007).  ʺNanomechanical  analysis of  cells  from  cancer patients.ʺ Nat Nanotechnol 

2(12): 780‐783.  

  

ABSTRACT TITLE:   Interprofessional Education: Evaluation of a Pilot Program 

 

AUTHORS:  Mario Jacomino, Joseph Ouslander, Lindsey Henson, Mira Sarsekeyeva, Jo Ann Bamdas 

     

DEPARTMENT: Integrated Medical Science      

 

BACKGROUND: The  Interprofessional Education  (IPE) program was  created  to help  students  from  the 

Florida Atlantic University’s  (FAU) Colleges of Medicine, Nursing, and School of Social Work  learn and 

work  collaboratively.   The program  is  led by a  steering  committee and  faculty  subcommittees.   The  IPE 

program had  two components:  IPE development sessions  (IPEDS) and  interdisciplinary  team visits.   The 

first component  included  three sessions with small group case discussion  facilitated by  faculty  from each 

college  following  recommended  “Core Competencies  for  IPE.”     The  second  component of  the program 

included four student IP team visits with Senior Aging and Geriatrics Educator (SAGE) Mentors at a local 

retirement  community  (Abbey Delray  and Abbey Delray  South).   The  second  year  of  the  program was 

revised based on feedback from faculty and students.       

 

OBJECTIVES: The objectives were  to: 1) Develop an IPE program based on  the Interprofessional Education 

Collaborative  “Core  Competencies  for  Interprofessional  Collaborative  Practice;”2)  Create  and  implement 

evaluation  methods  to  assess  the  IPE  program;  3)  Conduct  collaborative  interprofessional  activities 

concentrating on a geriatric population; 4) Disseminate the lessons learned from the IPE pilot program. 

 

METHODS:  A combination of pre‐test and post‐test questionnaires was distributed for all students during 

the three IPEDS: 1) introduction to roles and responsibilities, care, and collaboration; 2) communication and 

teamwork; and 3) health care policy and quality.   Likert scale questions and open‐ended questions were 

included to obtain quantitative and qualitative data that would complement each other.  At each IPED, case 

studies were created by subcommittee faculty teams and facilitated in 9‐10 small groups of students.  Based 

on feedback, in the second year the groups were divided into smaller groups of  3‐5 students.  Also, an IRB‐ 

approved survey for students and faculty facilitators was drafted to gather data from this component of the 

program.     For the SAGE Mentor program, the College of Medicine created an IRB‐approved survey with 

Likert‐scale and open‐ended questions.  This survey is administered to medical students and SAGE mentors 

at the end of each year of the SAGE mentor visits program.   

   

RESULTS:  In the first year, a total of 64 medical students, 48 social work students, and 46 nursing students 

(n=158) participated in the IPE pilot program. At the end of the first year, 155 students remained. A total of 

fifteen  faculty members were  involved  in  one  or more  of  the  IPEDS.    In  the  second  year,  a  total  of  61 

medical  students,  75  nursing  students,  and  66  social  work  students  (n=  202)  participated  in  the  IPE 

program.    The response rate for the pre/post‐test survey of the IPED sessions varied from 85% to 95%.  In 

the  first year,  the results revealed  that  the majority of students  felt  that  their expectations were met, core 

competencies were  known  by  them  or  presented  to  them  during  the  sessions,  and  that  the  facilitators 

helped guide  the  case discussion.   The  statistics  indicated  that  almost  all of  the  average  scores  for  each 

group of students and for all the students together improved slightly from pre to post test.  Two out of the 

three  sessions  (communication  and  health  care  policy  and  quality) were  helpful  for  their  professional 

Page 25: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

learning.   The SAGE mentor survey was administered to the medical students and mentors in the first year.  

A total of 63 out of 64 medical students and 36 out of 64 SAGE mentors at two facilities responded to the 

survey.  The SAGE Mentor program was deemed successful by the students and stated that “the best part 

was  working  with  my  SAGE  Mentor.”    Students  and  mentors  were  most  challenged  by  scheduling. 

However, the challenges were outweighed by the amount of communication and  learning that took place 

during the SAGE Mentor visits. 

 

DISCUSSION AND CONCLUSION:   An  IPE program was  successfully developed,  implemented,  and 

assessed at FAU.  While year 1 of the program was centered on developing new pre and post‐test surveys, 

year 2 was dedicated to gathering data and modifying instruments to better reflect input.  Year 3 will be a 

critical year in this longitudinal study to transfer what we have learned.   

 

In this unique pilot program at FAU the majority of students found that two out of the three IPEDS were 

beneficial  for  their professional  learning.   The collaborative  interprofessional activities concentrating on a 

geriatric population were very well received by students and mentors.   Students and mentors were most 

challenged  by  scheduling  of  the  SAGE  visits,  but  this  has  been  outweighed  by  the  amount  of  learning 

taking place during  the  visits.  Important  lessons were  learned  to  refine  the  content  and  logistics  of  the 

program  for  the  coming  years.   After  two  full  years  of  this  program with  few monetary  resources,  the 

program has been successful.  In order to continue developing the program, several recommendations are 

being made to the Interprofessional Education Steering Committee and the Administration at FAU.   

 

REFERENCES  

Interprofessional  Education  Collaborative  Expert  Panel.  (2011).  Core  competencies  for  interprofessional 

collaborative practice: Report of an expert panel. Washington, D.C.: Interprofessional Education Collaborative. 

http://www.aacn.nche.edu/education‐resources/ipecreport.pdf 

 

Acknowledgements: This  Interprofessional Education  pilot  program  has  been  supported  in  part  by  the Retirement 

Research Foundation. 

 

  

ABSTRACT TITLE:  Whole Transcriptome Analysis of Chicken Eye Lens Development and Cellular 

Differentiation Pathways Reveals Key Autophagy and Mitophagy Genes Required for Cell Differentiation 

 

AUTHORS:   Daniel Chauss  (presenter), Lisa Brennan, Fielding Hejtmancik(1), Sue Menko  (2), Subharsee 

Basu(2), Ales Cvekl(3), Marc Kantorow 

     

DEPARTMENT:  BIOMED with (1) NIH; (2) Thomas Jefferson University, (3) Einstein University 

   

BACKGROUND:   The pathways  that operate  to  initiate  lens differentiation and degrade  lens organelles 

must be identified to reveal those genes important for prevention of cataract formation.  Here 16,000 genes 

were analyzed in the chick model of development and the pathways identified. 

 

OBJECTIVES:  To identify genes whose disruption is a factor in eye lens cataract formation‐a leading cause 

of world blindness. 

Page 26: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

METHODS: Whole genome RNA sequencing analysis, Western Analysis, Spatial gene expression imaging.  

Bioinformatic analysis, Gene‐silencing, Retroviral transgenic characterization. 

 

RESULTS:  Here  16,000  genes  were  analyzed  in  the  chick  model  of  development  and  the  pathways 

identified.  At least 800 genes play key roles in autophagy, mitophagy and other pathways essential for lens 

development and differentiation. 

 

CONCLUSIONS:  Autophagy  and  mitophagy  pathways  are  essential  for  lens  development  and 

differentiation and their disruption as a consequence of inherited mutation or environmental damage likely 

plays a major role in cataract formation. 

 

REFERENCES: Brennan et al., Molecular Vision 2013 

 

  

ABSTRACT TITLE:  Delaying  the  Progression  of  Driving  Impairment  in  Individuals  with  Mild 

Alzheimer’s Disease  

 

AUTHORS: P. Holland, R. Tappen, L. Fisher and A.L. Curtis   

 

DEPARTMENT:  Integrated Medical  Science  and Christine E. Lynn College  of Nursing, Florida Atlantic 

University 

 

OBJECTIVES:  Evaluate the effects of 20 mg/day memantine on the inhibition of the progression of driving 

impairment  in  60  subjects with mild Alzheimer’s  disease  as measured  by  actual  driving  and  cognitive 

performance based on a battery of neuropsychological assessments  testing abilities necessary  for driving 

(executive  functioning, visuospatial abilities, attention, orientation and  tests designed  to measure driving 

ability in older adults). 

 

METHODS: A sample of 60 otherwise healthy men and women 60 years and older with mild (Mini Mental 

State  Exam‐MMSE  ≥  23) Alzheimerʹs Disease was  randomized  at  a  1:1  ratio  in  a  double‐blind,  placebo 

controlled, 12 month trial of memantine titrated to a target dose of 20mg/day verses placebo. Subjects with 

poor vision and depression were excluded. Driving ability was measured by actual driving  (on  the  road 

driving  test)  and  cognitive performance  on  a  battery  of neuropsychological  assessments  testing  abilities 

necessary for driving (executive functioning, visuospacial abilities, attention, orientation and tests designed 

to measure driving ability in older adults). The primary outcome measure is the number of subjects in each 

group who are able to pass the DriveABLE test at month 12 (endpoint). The secondary outcome measures 

are  the  change  from baseline  to  endpoint  on driving  related measures. Outcome measures  (scores  from 

DriveABLE‐On Road Test and cognitive assessments) were acquired at baseline, 6‐months, and 12 months. 

Cognitive  assessments  included ADAS‐Cog,  Trail Making  Tests A &  B, Rey‐Osterrieth Complex  Figure 

Test, Useful Field of Vision, and the Motor Free Visual Perception Test ‐ Visual Closure Subtest. 

 

RESULTS:    43  subjects  were  randomized.  Preliminary  analysis  showed  efficacy  for  memantine 

delaying progression of driving impairment. At 12 months 100% of the treatment group either stayed 

Page 27: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

the same or improved their driving ability, while only 75% of the placebo group did the same or better 

(p=.04).  

CONCLUSION:  In this preliminary analysis, addition of memantine to the drug regimen appears to have 

efficacy in delaying driving impairment in subjects with mild Alzheimerʹs disease. 

  

ABSTRACT TITLE: The impact of DaTscan on the diagnosis and management of movement disorders: A 

retrospective study 

 

AUTHORS:  Kimberly D. Seifert and Jonathan I. Wiener  

Florida Atlantic University Charles E. Schmidt College of Medicine1, Boca Radiology Group, Boca Raton 

Regional Hospital2 

 

The diagnosis  of  Parkinson’s disease  remains  a  challenge  in  patients who  have  abnormal  symptoms  or 

show  a  lack  of  response  to  medication.   The  imaging  technique,  DaTscan,  can  be  used  to  visualize 

dopamine  degeneration  in  the  nigro‐striatum,  which  is  associated  with  Parkinsonian  Syndrome.   We 

examined  the  use  of  the  DaTscan  in  diagnosis,  confidence  in  diagnosis,  and  clinical 

management.  Methods:  Physicians of 125 patients were contacted to fill out a brief survey about changes 

in  diagnosis,  confidence  of  diagnosis,  and  clinical  management  after  assessment  with  the 

DaTscan.   Results:   There  was  an  overall  increase  in  confidence  of  diagnosis  with  the  results  of  the 

DaTscan.  Physicians also stated that the DaTscan impacted their diagnosis in 68% of the patients, as well as 

an impact in the clinical management of 58% of the patients.  Conclusion:  The DaTsan can be used as a tool 

to help diagnose Parkinsonian Syndrome in patients with unclear symptoms. 

  

ABSTRACT TITLE:    Thermodynamics analysis of substrate binding to a Bacteroides ovatus family 

glycosyltransferase  

 

AUTHORS: Brittany Stinson, K. Ravi Acharya, Percy Tumbale, Michelle Lizotte‐Waniewski 

and Keith  Brew  

 

DEPARTMENT:  Biomedical Science 

 

BACKGROUND:    Family  6  Glycosyltransferases  (GT6)  catalyze  steps  in  the  biosynthesis  of  complex 

glycans  that are  important  for pathogenicity,  cellular  recognition, and  immunity. The  immune  system  is 

able to distinguish between pathogenic and mutualistic organisms partly by recognizing foreign glycans on 

the cell surface. Some bacteria decorate  their cell surfaces with glycans  that mimic  those of  their hosts,  to 

avoid attack by the host immune system. We have identified a GT6 from a bacterial resident of the human 

intestine,  Bacteroides  ovatus,  that  catalyzes  the  synthesis  of  glycans  similar  to  human  blood  group  A. 

Although this enzyme, BoGT6a, is homologous with the enzyme that produces human blood group A and 

catalyzes  a  similar  reaction,  it  differs  from mammalian  GT6s  in  not  requiring  divalent metal  ions  for 

activity.  This  is  linked  to  the  change  of  an Asp‐X‐Asp  (DxD)  sequence motif  found  in many GTs  that 

interacts with a Mn2+cofactor required for catalytic activity to Asn‐x‐Asn. α3GT from bovines contains a D‐

Page 28: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

X‐D motif  as well  as  an  elongated N‐terminal  region  in  comparison  to  BoGT6a. We  are  investigating 

structure‐function  relationships  in BoGT6a  to  try  and  understand  the  basis  of  glycosyltransferase metal 

dependence and its implications for the catalytic mechanism. 

 

OBJECTIVES:    Our  goal  is  to  determine  the  thermodynamic  profiles  for  the  binding  of  substrates  to 

BoGT6a and α3GT using Isothermal Titration Calorimetry (ITC). In collaborative studies we will use X‐ray 

crystallography  to determine  the structure of  the enzymes  in  the  free state and  in complexes with donor 

and acceptor substrates.   

 

METHODS: His‐tagged forms of BoGT6a and its E192Q mutant were expressed in soluble forms in E. coli 

BL21(DE3) cells and purified using Ni‐NTA columns. The BoGT6a E192Q mutant was selected because this 

mutation greatly lowers catalytic activity but does not eliminate substrate binding. Studies using wild type 

forms of BoGT6a and α3GT were also performed for comparison. ITC was used to generate thermodynamic 

profiles for BoGT6a E192Q substrate binding. For ITC studies BoGT6a was dialyzed into a buffer containing 

20  mM  HEPES,  1  mM  DTT,  and  0.2  M  NaCl  at  pH  7.5.  UDP,  UDP‐Galactose  (UDP‐Gal),  UDP‐N‐

Acetylgalactosamine  (UDP‐GalNAc),  and UDP‐Glucose  (UDP‐Glc)  at  3 mM  concentrations  in  the  same 

buffer were  titrated  into  the enzyme  (28 X 10 μL  injections). The enthalpy  (ΔH), entropy  (ΔS), Gibbs  free 

energy  (ΔG),  and  association  constants  (Ka)  were  measured  for  enzyme‐  ligand  complex  formation. 

Titrations were conducted in different buffers (PIPES, MES, HEPES, MOPS, BES, and ACES) with different 

enthalpies of ionization to determine ionization changes. Heat capacity changes (ΔCp) were determined by 

measurements  of  ΔH  at  different  temperatures:  291 K,  297 K,  300 K,  and  303 K. X‐ray  crystallographic 

studies  of  BoGT6a  E192Q  complexes with  donor  and  acceptor  substrates were  conducted  by  Dr.  K.R. 

Acharya and his group at Bath University, UK. 

 

RESULTS: ITC shows that BoGT6a binding to its preferred substrate (UDP‐GalNAc) is similar to that of a 

homologous mammalian enzyme, bovine α3GT, for binding to its preferred substrate (UDP‐Gal) despite the 

absence of a divalent metal ion in BoGT6a studies. The Ka values for BoGT6a binding to UDP‐GalNAc and 

α3GT +Mn2+ binding to UDP‐Gal are 18 x 10‐3 and 16.7 x 10‐3 respectively verifying the metal independence 

of BoGT6a. A comparison of ΔH values of BoGT6a binding to UDP‐GalNAc (‐16.37 kcal/mol), UDP‐Gal (‐

14.75  kcal/mol), UDP‐Glc  (‐13.68  kcal/mol),  and UDP  (‐13.00  kcal/mol)  revealed  that UDP‐GalNAc,  the 

preferred  donor  substrate  for  BoGT6a,  has  the  highest  ‐ΔH  of  binding.  Binding  to  UDP‐Glc  is  least 

thermodynamically favored. UDP‐GalNAc and UDP binding to BoGT6a have similar Ka values. However, 

the entropies for these interactions are very different. ‐T ΔS for these interactions are 10.55 kcal/mol and 7.3 

kcal/mol respectively. The temperature‐dependence of ΔH of binding revealed that the presence of a sugar 

attached  to  the UDP of Leloir  substrates makes  ΔCp more negative  indicating an  increased hydrophobic 

effect.  ΔCp  values  for UDP, UDP‐GalNAc,  and UDP Gal  are  ‐105  cal*K/mol,  ‐704  cal*K/mol,  and  ‐1511 

cal*K/mol  respectively.  ITC  studies  in different buffers  revealed a  slope of  ‐0.96 when plotting observed 

enthalpy  changes  against  the  buffer  enthalpies  of  ionization  for  BoGT6a  binding  to UDP‐GalNAc.  This 

indicates that one proton is released to buffer when UDP‐GalNAc binds to BoGT6a.   

 

CONCLUSIONS: ITC studies indicate that UDP‐GalNAc, the preferred donor substrate for BoGT6a, has a 

greater affinity, and highest (negative) ΔH for binding to the enzyme than other substrates. UDP binds to 

BoGT6a E192Q with a Ka value  that  is  similar  to UDP‐GalNAc but has a  significantly  less negative TΔS. 

However, UDP interacts with BoGT6a wt with a lower Ka.   This indicates that the UDP component of the 

substrate is directly identified by the enzyme but may not cause a conformational change similar to that of 

the preferred substrate. Measurements of heat capacity changes show that UDP‐GalNAc binding to BoGT6a 

Page 29: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

is linked to a greater hydrophobic effect than UDP binding. UDP‐GalNAc interactions with BoGT6a cause a 

proton  to  be  released.  ITC  studies  have  shown  that  Ka  values  for  2’fucosyllactose  binding  to  BoGT6a 

increased from 8.0 x 102 to 1.3 x 104 in the presence of UDP. This suggests that, although substrates can bind 

randomly, there may be a preferred order of donor and acceptor substrates.  

 

  

ABSTRACT TITLE: Chronic variable stress‐induced dendritic plasticity and associated changes  in brain‐

derived  neurotrophic  factor  in  the  hippocampus  and  the  basolateral  amygdala  in  the  novelty‐seeking 

phenotype: Implications for depressive‐ and anxiety‐like behaviors 

 

AUTHORS:  Ozge Oztan, Cigdem Aydin, Fareen Hossain and Ceylan Isgor 

 

DEPARTMENT: Biomedical Science  

 

Experimentally naive rats show variance  in  their  locomotor reactivity  to novelty, some displaying higher 

(HR) while others displaying  lower  (LR)  reactivity,  associated with vulnerability  to  stress.  The novelty‐

seeking phenotype  (the LRHR phenotype)  is proposed  as  an  antecedent  to development of  stress hyper 

responsiveness.  We employed chronic (16 sessions), variable physical stress (CVP; restraint, cold, or ether) 

and  chronic variable  social  stress  (CVS;  isolation, novelty, or  crowding)  exposure or  control handling  to 

LRHR rats during the peripubertal‐juvenile period (postnatal days 28‐44) to determine the effects of chronic 

variable  stress  on  dendritic  plasticity  underlying  enhanced  stress‐induced  anxiety  in  the  basolateral 

amygdala (BLA) and differential regulation of depressive‐like behavior in the hippocampus of the juvenile 

LRHR rats. Our previously published work showed opposite regulation of depressive‐ and social anxiety‐

like behaviors  following chronic variable stress  in  the HR phenotype  that may be mediated by  increased 

levels of BDNF  in  the hippocampus and  in  the BLA  respectively.   In addition,  increased depressive‐ and 

social  anxiety‐like  behaviors  were  observed  following  CVP  in  the  LR  rats  that  may  be  mediated  by 

decreased  levels  of  BDNF  in  the  hippocampus  and  increased  levels  of  BDNF  in  the  BLA 

respectively.   Concurrent  with  findings  on  regulation  of  hippocampal  BDNF,  our  results  showed  a 

significant  increase  in  total mossy  fibre  volume,  particularly  in  suprapyramidal mossy  fibres  (SP‐MF) 

terminal field size in HRs and a significant decrease in SP‐MF terminal field size in LRs following CVP.  In 

the present study, changes  in spine density  in  the BLA and dendritic processes of  the hippocampal CA3 

neurons that are affected by CVP and CVS were determined using Golgi‐Cox impregnation method and 3‐

D reconstruction of neurons following chronic variable stress in LRHR rats. CVP resulted in increased spine 

density in the BLA spiny pyramidal neurons and decreased dendritic length and spine density in the apical 

dendritic  arbors  of  CA3  neurons  in  juvenile  LRs,  in  line with  increased  BDNF  levels  in  the  BLA  and 

decreased BDNF levels in the hippocampus respectively.  In contrast, both stress regimens caused increased 

spinogenesis in the BLA and hypertrophy of the apical CA3 dendritic arbors in  juvenile HRs, in line with 

increased BDNF  levels both  in the BLA and the hippocampus.  These findings  implicate a phenotype and 

stress specific remodeling of ultrastructure in the hippocampus and the amygdala. 

 

Grant Support: NIH DA023675   

 

  

Page 30: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

ABSTRACT TITLE:    Does High‐Density Lipoprotein Influence the Development of Vein Graft Disease 

After Coronary Bypass Graft Surgery?: Analysis from the CASCADE Randomized Trial   

 

AUTHORS:   Katie Jerzewski and Alexander Kulik   

 

DEPARTMENT: Integrated Medical Science   

 

BACKGROUND:  Low levels of high‐density lipoprotein (HDL) purportedly increase the risk after  

coronary bypass surgery. This may relate to the development of saphenous vein graft (SVG) disease early  

postoperatively, but this premise has never been evaluated in the context of a prospective trial.  

 

METHODS:  The CASCADE Trial was a multi‐center study of 113 patients evaluating the use of 

postoperative clopidogrel. Patients received standard lipid management after surgery (96% statins). At 12  

months, angiography and intravascular ultrasound was performed to assess SVG occlusion and intimal  

hyperplasia, respectively. In this exploratory analysis, we evaluated the influence of HDL levels on the  

development of SVG diseases at 12 months, using the established cut‐off of <40 mg/dL suggesting increased  

risk. 

 

RESULTS:   While HDL levels increased over the time‐period of the trial (P<0.0001), 51.1% of patients had  

HDL levels <40 mg/dL 12 months after surgery. Slightly more SVG occlusions occurred amongst patients  

with HDL levels <40 mg/dL (6.8%), compared to patients with HDL levels >40 mg/dL (4.0%, P=0.5). With  

multivariate adjustment, HDL levels <40 mg/dL was associated with a trend towards more SVG occlusions  

(odds ratio 3.2; P=0.12). Lower HDL level was also associated with more intimal hyperplasia on  

ultrasound at 12 months (P=0.10). Patients who had HDL levels >60 mg/dL had the least amount of intimal  

hyperplasia, significantly less than the remainder of the cohort (P=0.01).  

 

CONCLUSIONS:  Within this population, lower HDL levels were associated with trends towards more  

graft occlusions and more vein intimal hyperplasia. Modulation of postoperative HDL levels may represent  

a valuable future strategy for the reduction of SVG disease.  

 

  

 

ABSTRACT TITLE: The Safety of Ketorolac After Cardiac Surgery: Is the Black Box Warning Justified? 

 

AUTHORS: Lisa Oliveri, Katie Jerzewski, James J. Morris and Alexander Kulik 

 

DEPARTMENT: Integrated Medical Science   

 

BACKGROUND:   After  cardiovascular  safety  concerns were  identified with  several  non‐steroidal  anti‐

inflammatory drugs (NSAIDs), the United States Food and Drug Administration (FDA) issued a black box 

warning  recommending  against  the use  of  ketorolac,  an  intravenous NSAID,  following  cardiac  surgery.  

The goal of this study was to assess the safety of ketorolac in the management of early postoperative pain 

after cardiac operations. 

 

Page 31: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

METHODS:   A  retrospective  chart  review was performed at a  single  center  to  identify all patients who 

received ketorolac for postoperative analgesia within 72 hours after cardiac surgery to  limit postoperative 

narcotic use.   Perioperative data was collected,  focusing on preoperative comorbidities,  types of surgery, 

and  postoperative  ketorolac  dosing.    Postoperative  adverse  events  were  recorded,  including  bleeding, 

cardiovascular, and renal complications. 

 

RESULTS: Between September 2006 and July 2012, 488 patients received at least one dose of ketorolac for 

pain  management  after  cardiac  surgery  (78.9%  coronary  bypass,  16.6%  valve).  Patients  treated  with 

ketorolac were often young men  (mean age 67.2 years, 70.3% male) with near normal preoperative  renal 

function  (mean preoperative  creatinine:  1.05 mg/dL).   Ketorolac was  administered  on  average  8.7 hours 

after surgery (mean doses: 3.1; mean cumulative dose 81.7 mg).   Eight patients (1.6%) required reopening 

for  bleeding  after  ketorolac  administration,  and  6  patients  (1.2%)  developed  gastrointestinal  bleeding.  

While  the mean postoperative  increase  in  creatinine was  0.20 mg/dL,  2 patients  (0.4%) developed  acute 

renal failure requiring dialysis.   Two patients (0.4%) had a perioperative myocardial  infarction, 4 patients 

(0.8%) had a perioperative stroke or transient ischemic attack, and there were 2 perioperative deaths (0.4%). 

 

CONCLUSION: Ketorolac appears safe for use as a postoperative analgesic when administered selectively 

following cardiac operations. With a low risk of complications associated with its administration, our data 

call  into  question  the  need  for  a  black  box warning  recommending  against  the  use  of  ketorolac  in  the 

postoperative setting after cardiac surgery. 

 

  

ASBTRACT  TITLE:  Reliability  of  the  diagnosis  of  perineural  invasion  as  a  prognostic  indicator  in 

colorectal cancer 

 

AUTHORS:  S. Millette, D. Allende, E. Silva, A. Maya, N. Sengul, F. Potenti, S. Wexner and M. Berho 

 

DEPARTMENT:  Integrated Medical Science and Cleveland Clinic Florida  

 

BACKGROUND: Perineural  invasion  (PNI) has  emerged  as  an  adverse prognostic marker  in  colorectal 

cancer, however its applicability may be limited due to variable inter‐observer variability. 

 

AIM:    To  assess  the  impact  of  nerve  stains  (S100)  in  the  recognition  of  PNI,  to  evaluate  inter‐observer 

variability (IOV) and to correlate PNI with other markers of prognosis. 

 

METHODS: After  IRB approval, patients with colorectal cancer who underwent surgical  treatment  from 

1/2002  to  12/2009,  were  identified  from  a  prospective  database.  Only  cases  in  which  clinical/surgical 

information  and  slides/blocks were  available were  included.  Clinical  and  histological  parameters were 

obtained by chart review. IOV in the detection of PNI by both H&E and S100 stained slides was assessed by 

two  gastrointestinal  pathologists.  Time  required  to  read  the H&E  and  S100  slides  and  the  number  of 

positive slides for PNI were recorded.  

 

RESULTS:  139  colorectal  patients  (mean  64  years,  67%  female) were  included  in  the  study  (colon:  46, 

rectum:  93),  with  a mean  follow‐up  of  50.8 months.  PNI  was  noted  in  44%  (pathologist  A)  and  52% 

(pathologist B) of  the cases on H&E; and 63% and 58% on S100, respectively. The  time  to diagnosis went 

Page 32: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

from 3.2 minutes (H&E) to 1.1 minutes (S100) for pathologist A and from 2.4 minutes (H&E) to 1.8 minutes 

(S100)  for pathologist B.  IOV showed good  levels of agreement  for both H&E  (k=0.75) and S100  (k=0.72). 

Overall recurrence was 17%, mean time to recurrence was 36 months. PNI by both H&E and S100 was an 

independent predictor  of mortality  (OR  3.39, p<0.05)  after  controlling  for  factors  such  as budding, node 

status, and vascular invasion.  

 

CONCLUSIONS:  PNI  can  be  effectively  identified  on  routine  H&E  stains  with  good  interobserver 

variability. It  is also an  independent predictor of mortality. Even  though S100 stain does not significantly 

impact sensitivity or specificity, its use significantly reduced time to diagnosis (p=0.05).  

 

  

 

ABSTRACT TITLE:  The impact of histopathological features in survival of Stage I‐II Colorectal Cancer  

Patients? 

 

AUTHORS:  A.  Maya,  S.  Wexner,  H.  Chong,  F.  Potenti,  S.  Millette,  D.  Allende  and  M.  Berho 

 

DEPARTMENT:  Integrated Medical Science and Cleveland Clinic Florida  

 

BACKGROUND:  A small but significant group of patients with node negative colorectal cancer (Stage I‐II) 

will  develop  recurrent  disease  and  may  therefore  benefit  from  adjuvant  therapy.  Determination  of 

clinicopathological variables that could predict an adverse prognosis is essential to plan treatment. 

 

AIM: To identify histopathological parameters associated with poor outcome in patients with Stage I – II 

colorectal cancer. 

 

METHODS: After IRB approval, all the patients with Stage I‐II colorectal cancer who underwent surgical 

treatment  with  curative  intent  and  negative  margins,  from  12/2002‐1/2010,  were  identified  from  a 

prospective  database.  Demographics,  operative  and  tumor  variables  were  obtained  by  chart  review. 

Patients  with  concomitant  diseases  or  adjuvant  treatment  were  excluded.  Pathological  variables  were 

abstracted from pathology reports as well as review of actual slides.  

 

RESULTS: 193 patients  (median 69 years, 42% male) underwent surgical  treatment  for colon  (72.1%) and 

rectal  (27.9%) cancer. The median  follow‐up  in days was 1520.6  (SD: 681.7). Surgical procedures were as 

follows:  Right  colectomy:  36.8%,  low  anterior  resection:  24.9%,  left  colectomy:  19.2%,  proctocolectomy: 

10.4%, subtotal colectomy: 5.7% and APR: 2.1%. The median number of LN dissected was 29.6. Deceased 

and alive groups were well matched for demographics, ASA score, surgical procedures, number of lymph 

nodes dissected and comorbidities. 54 patients died during the follow up period.  Analysis of the different 

tumor variables revealed that only perineural invasion (PNI) was significantly associated with the deceased 

group (p < 0.01). Vascular and perineural invasion were each associated with a <12 lymph nodes dissected 

(p<0.001). All other histopathological variables were not correlated with prognosis. Lower number of lymph 

nodes  dissected  was  noted  in  the  deceased  group,  however  this  difference  did  not  reach  statistical 

significance, most likely related to the high median of lymph nodes found overall (29.6). 

 

 

Page 33: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

ABSTRACT TITLE:   Improving the immunogenicity of vaccines through TLR agonists   

 

AUTHORS: Mahyar Nouri‐Shirazi and Elisabeth Guinet 

 

DEPARTMENT: Integrated Medical Science    

 

BACKGROUND:  Vaccines  are  one  of  the most  successful means  of  preventing  communicable  disease 

spread  to  human  by  directly  protecting  vaccinated  individuals  and  indirectly  preventing  circulation  of 

infectious  agents  to  individuals  (newborns,  elderly,  pregnant  women,  HIV/AIDS,  and 

immunocompromised) who are not eligible for vaccines through its herd effect. In addition, vaccines ease 

financial strain  from  illness‐related hospitalization and  increase workforce productivity due  to  fewer sick 

days. Today, one of the priorities of vaccine program agencies (WHO, NIH, CDC) is to put a global halt to 

infectious  diseases  by  developing  new  and  improved  vaccines  that  are  safe  and  effective  in  all  target 

populations. However, the reduced protection seen in smokers compared to nonsmokers after vaccination 

(1‐3) has been one of  the major hurdles  to  this effort and could have dire consequences  for public health 

particularly  during  epidemic  season,  pandemic  outbreak,  or  biological  warfare.  The  current  research 

addresses this public health concern by identifying the means to optimize the efficacy of current and future 

vaccines in vaccinated individuals.  

 

OBJECTIVES:  Our  in  vitro  and  in  vivo  work  (4‐8)  revealed  that  nicotine‐induced  defects  in  the 

differentiation and the biological activities of dendritic cells (DCs) diminishes the development of antigen‐

specific effector memory Th1 cells and antibody production, leading to poor host response to an otherwise 

protective and therapeutic vaccine (5).  We also reported that the defects observed in DCs are reversible and 

IFN‐ known to be produced by NK cells, is an absolute requirement in this process.  Hence, the objective 

was  to  test whether  an adjustment of vaccine  formulation with  immunological  adjuvants, TLR  agonists, 

would  restore  the  interactions  between DC  and NK  cells  and  allow  vaccines  to  also work  optimally  in 

nicotine‐exposed host. 

 

METHODS:  Nicotine  exposure  model:  The  osmotic  pump  mode  was  used  to  increase  the  accuracy  of 

delivery, and served as a constant source for delivery of nicotine for up to 6 weeks. Transgenic mouse model: 

We utilized the ovalbumin (OVA) transgenic mouse models (DO11.10) to evaluate both humoral and cell‐

mediated immune responses to a protein‐based vaccine formulated with TLR agonists. The TCR transgenic 

mice, DO11.10  (BALB/c background),  contain  rearranged TCR and TCR genes  in  their germline DNA 

encoding TCR  specific  for  the  ovalbumin peptide  fragment  (OVA  323‐339)  bound  to  I‐Ad  class  II MHC 

molecules. Disease model: We  used  the  EG7‐OVA  animal model  of  cancer  to  test  both  prophylactic  and 

therapeutic vaccines  formulated with TLR agonists  in nicotine‐exposed mice. The well‐established OVA‐

EG.7 immunogenic tumor cells (ATCC) expressing the gene for the known experimental antigen OVA are 

mouse  thymoma EL4 cells stably  transfected with  the complementary DNA of chicken ovalbumin  (OVA) 

and thus express OVA epitopes as a unique antigen. Flow cytometry: We used the flow cytometry to assess 

the phenotype and functional characteristics of DCs and T cells in response to vaccination. 

 

RESULTS: The key  observations made were:    1) None  of  the TLR  agonists  could directly  induce  IFN‐ production by NK cells and the presence of nicotine had no effect. The candidate agonist, however, was the 

only one capable of synergizing with exogenous IL‐12 to trigger adequate IFN‐ production by nicNKs.  2) 

It was also the only agonist capable of triggering similar production of the key Th1 cytokine IL‐12 and IFN‐

 by Flt3‐L expanded nicDCs as compared to control DCs.  3) Importantly, in contrast to TLR4 agonist LPS, 

Page 34: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

the candidate agonist was able to act on both nicDCs and nicNKs and restored nicDC:nicNK cross‐talk, as 

evidenced by significant amounts of  IFN‐ and  IL‐12 produced during co‐cultures. 4)  Immunization with 

soluble OVA and LPS, induced clonal expansion of adoptively transferred OVA‐specific T cells (detected by  

CD4+KJ+ monoclonal antibodies) in the spleen and lymph nodes of both control and nicotine‐exposed mice 

(0.4  to 2.32% and 2.11% respectively). 5) Nicotine exposure prior  to  immunization, however, significantly 

reduced the frequency of OVA‐specific IFN‐‐secreting effector Th1 cells (15.9% vs. 7.7%).  6) Immunization 

with  soluble OVA plus  the  candidate  agonist  induced  clonal  expansion  of  adoptively  transferred OVA‐

specific CD4+KJ+ T  cells,  and  promoted  the differentiation  of OVA‐specific  IFN‐‐secreting  effector Th1 cells in the spleen and lymph nodes of both control and nicotine‐exposed mice (14.1% vs. 14.7%).  

 

CONCLUSIONS:  Our  research  has  revealed  the  physiological  changes  triggered  by  nicotine  on  host 

immunity and opened the possibility of developing a vaccine formulation that works optimally in all target 

populations. The  lab  is currently  investigating  into  the mechanisms by which  the candidate TLR agonist 

exerts its unique adjuvant effects in nicotine‐exposed hosts. 

 

REFERENCES: 

  

1.  J. F. Finklea et al., Am Rev Respir Dis 104, 368 (Sep, 1971). 

2.  J. S. MacKenzie, I. H. MacKenzie, P. G. Holt, J Hyg (Lond) 77, 409 (Dec, 1976). 

3.  A. P. Winter, E. A. Follett, J. McIntyre, J. Stewart, I. S. Symington, Vaccine 12, 771 (Jul, 1994). 

4.  E. Guinet, K. Yoshida, M. Nouri‐Shirazi, Immunol Lett 95, 45 (Aug 15, 2004). 

5.  M. Nouri‐Shirazi, E. Guinet, J Immunol (Jan 25). 

6.  M. Nouri‐Shirazi, E. Guinet, Immunology 109, 365 (Jul, 2003). 

7.  M. Nouri‐Shirazi, E. Guinet, Immunol Lett 103, 167 (Mar 15, 2006). 

8.  M. Nouri‐Shirazi, R. Tinajero, E. Guinet, Immunol Lett 109, 155 (Apr 15, 2007). 

 

 

  

ABSTRACT TITLE: Inhibition of HIV‐1 replication by expression of the cellular splicing factors hnRNPA1 

and SF2 

 

AUTHORS: Jacques Kepler Jean‐Philippe, Sean Paz and Massimo Caputi 

     

DEPARTMENT: Biomedical Science    

 

BACKGROUND: Expression of  the HIV‐1 genome  is  regulated by  the  interaction of several cellular and 

viral  factors with a number of viral sequences. The viral  transactivator Tat and several cellular co‐factors 

mediate transcription of the  integrated viral genome via binding to the Trans‐activation response element 

(TAR)  to  generate  a  single  transcript.  This  viral  pre‐mRNA  is  alternatively  spliced  into more  than  40 

mRNAs  that  code  for  the  9  viral  genes. Regulation  of  viral  splicing  relies  on  the  interaction  of  cellular 

factors,  namely members  of  the  arginine‐serine  rich  (SR)  and  heterogeneous  nuclear  ribonucleoproteins 

(hnRNP) protein families, with multiple viral sequences. We have previously characterized the activity on 

viral  splicing of  several members of  the hnRNP and SR protein  families and  shown  that expression of a 

Page 35: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

number of  these cellular  factors can down‐regulate viral expression by deregulating proper processing of 

the viral mRNA. 

 

RESULTS: We wanted to determine if factors regulating the processing of the viral RNA might affect also 

the  regulation  of viral  transcription. To  this  aim we  co‐expressed  the  cellular  splicing  factor  SF2 with  a 

series of reporter minigenes under the control of the viral promoter LTR. We observed that over‐expression 

of SF2 counteracts the activity of the viral transcriptional trans‐activator Tat. SF2 activity is independent of 

the  transcript generated by  the LTR promoter. Thus,  the  inhibitory activity exerted by SF2 on Tat  is not 

dependent on SF2 splicing activity exerted on  the viral mRNA. The results obtained by utilizing reporter 

minigenes were confirmed by a series of assays that utilized full‐length pro‐viral HIV‐1 clones. We are now 

in  the  process  of  dissecting  the molecular mechanism  underlying  SF2  inhibition  of  Tat  transcriptional 

activity. To this end we are utilizing a genomic RNA sequencing (RNA‐Seq) approach coupled to chromatin 

immunoprecipitation (ChIP) assays.  

 

A second goal of our research was to deliver hnRNPA1 to infected CD4+ T cells. We have previously shown 

that  the  cellular  protein  hnRNPA1  down‐regulates HIV  replication  in  stable  cell  lines  by  inhibiting  the 

processing of Tat‐specific viral mRNAs. The lower level of Tat induces a decrease of transcription from the 

viral  LTR  promoter. Although  stable  cell  lines  are  useful models  they  do  not  faithfully  reproduce  the 

complexity of CD4+ T cells, the main cellular type targeted by the HIV‐1 virus within the human host. We 

have compared several transduction techniques to deliver hnRNP A1 expression vectors to T cells purified 

from healthy donors and shown  that electroporation  is  the most efficient method, achieving over 60% of 

transfection efficiency. We are now analyzing the effects of hnRNPA1 over‐expression on HIV‐1 replication 

in CD4+  T  cells  utilizing  a  combined  RNA‐Seq  and  quantitative  PCR  approach. We  have  also  isolated 

truncated  variants  of  the  hnRNPA1  protein  that  efficiently  down‐regulate  viral  replication.  Given  the 

difficulty to deliver and expression vector to primary T cells we have produced a recombinant hnRNPA1 

protein conjugated with a cell penetrating peptide (CPP) and the GFP protein in bacteria. Preliminary data 

show that the recombinant hnRNPA1‐CPP‐GFP protein can reduce viral replication when added to the cell 

culture media of infected cells. 

 

CONCLUSIONS: The  final goal of our  research  is  the understanding of  the mechanisms  regulating  the 

replication of the HIV‐1 virus and the development of therapeutics to resolve the viral infection. To this end 

we have studied the role of cellular proteins  in the transcription and processing of the viral mRNAs. Our 

recent  findings show  that  the expression of key cellular proteins can severely  reduce viral  replication by 

reducing viral transcription and the proper processing of the viral mRNA. 

 

REFERENCES:  

Massimo Caputi (2011) The regulation of HIV‐1 mRNA biogenesis. RNA Processing. InTech. 79‐100. 

Joseph A.  Jablonski, Antonio A. Amelio, Mauro Giacca  and Massimo Caputi.  (2010)  The  transcriptional 

transactivator Tat regulates viral splicing. Nucleic Acids Res. 38(4), 1249‐60 

Joseph  A.  Jablonski  and  Massimo  Caputi.  (2009).  Role  of  cellular  RNA  processing  factors  in  human 

immunodeficiency virus type 1 mRNA metabolism, replication, and infectivity. J. Virology 83, 981‐992. 

 

 

  

 

Page 36: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

NOTES  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 37: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

NOTES  

 

 

Page 38: Research Day Book - FINAL - 5-9-13med.fau.edu/newsandevents/Research Day Book - FINAL - 5-9... · 2015-09-04 · Research Day Agenda Charles E. Schmidt College of Medicine Lobby and

7 7 7 G l a d e s R o a d , B l d G . 7 1 , B o c a R a t o n , F l 3 3 4 3 1 • m e d . F a u . e d u