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The pathogenic spirochete Leptospira interrogans disseminates throughout its hosts via the bloodstream, then invades and colonizes a variety of host tissues. Infectious leptospires are resistant to killing by their hosts' alternative pathway of complement-mediated killing, and interact with various host extracellular matrix (ECM) components. The LenA outer surface protein (formerly called LfhA and Lsa24) was previously shown to bind the host ECM component laminin and the complement regulators factor H and factor H-related protein-1. We now demonstrate that infectious L. interrogans contain five additional paralogs of lenA, which we designated lenB, lenC, lenD, lenE and lenF. All six genes encode domains predicted to bear structural and functional similarities with mammalian endostatins. Sequence analyses of genes from seven infectious L. interrogans serovars indicated development of sequence diversity through recombination and intragenic duplication. LenB was found to bind human factor H, and all of the newly-described Len proteins bound laminin. In addition, LenB, LenC, LenD, LenE and LenF all exhibited affinities for fibronectin, a distinct host extracellular matrix protein. These characteristics suggest that Len proteins together facilitate invasion and colonization of host tissues, and protect against host immune responses during mammalian infection.
Kindliche Sarkome sind eine heterogene Gruppe maligner Erkrankungen mesodermalen Ursprungs. Trotz operativer Therapie, Chemotherapie und Bestrahlung versterben noch viele Patienten. Auch gegenüber immunologischen Behandlungsansätzen sind Sarkome relativ resistent. Inhalt dieser Arbeit sind die Mechanismen, die der Resistenz kindlicher Sarkome gegenüber NK-Zellen zugrunde liegen könnten. Hierbei wurde insbesondere die Interaktion von HLA-Klasse-I-Molekülen mit inhibitorischen NK-Zellrezeptoren untersucht. Als einzige Sarkomzelllinie konnte A-673 mit einer Zelllyse von 40% bei einer E : T-Ratio von 20 : 1 als sensitiv eingestuft werden. Schwach sensitiv waren die Zelllinien MHH-ES und HOS-TE mit einer spezifischen Lyse von 25%. Als resistent gegenüber einer Zelllyse durch NK-92 erwiesen sich die Sarkomzelllinien SAOS-2, ZK58 und RD-ES mit einer Lyserate zwischen 10 und 15%. Die HLA-Klasse-I-Expression war bei den untersuchten Zelllinien HOSTE, SAOS-2, ZK58 und RD relativ schwach, bei A-673 und MHH-ES moderat und bei RD-ES stark. Gegenüber der klonalen NK-Zelllinie NK-92 zeigten sie mit Ausnahme von A-673 (40% Lyse) keine Sensitivität gegenüber einer NK-vermittelten Lyse. Dies liegt offenbar nicht an der Inhibition der NK-Zellen durch HLA-Klasse-I-Liganden, wie durch funktionelle Untersuchungen mit Blockierung der korrespondierenden HLA-Liganden gezeigt werden konnte. Auch korreliert die Sensitivität bzw. Resistenz der Sarkomzelllinien nicht mit der Expressionsdichte der HLA-Klasse-I-Moleküle auf den untersuchten Sarkomzelllinien. Die Ergebnisse dieser Arbeit deuten somit darauf hin, dass die Resistenz kindlicher Sarkome gegenüber NK-Zellen möglicherweise nicht auf eine Inhibition, sondern auf eine mangelnde Aktivierung der Immunzellen zurückzuführen ist.
Background: Models of isolated and perfused kidneys are used to study the effects of drugs, hazardous or toxic substances on renal functions. Since physiological and morphological parameters of small laboratory animal kidneys are difficult to compare to human renal parameters, porcine kidney perfusion models have been developed to simulate closer conditions to the human situation, but exact values of renal parameters for different collection and perfusion conditions have not been reported so far. If the organs could be used out of regular slaughtering processes animal experiments may be avoided.
Methods: To assess renal perfusion quality, we analyzed different perfusion settings in a standardized model of porcine kidney hemoperfusion with organs collected in the operating theatre (OP: groups A-D) or in a public abattoir (SLA: group E) and compared the data to in vivo measurements in living animals (CON). Experimental groups had defined preservation periods (0, 2 and 24 hrs), one with additional albumin in the perfusate (C) for edema reduction.
Results: Varying perfusion settings resulted in different functional values (mean +/- SD): blood flow (RBF [ml/min*100 g]: (A) 339.9 +/- 61.1; (C) 244.5 +/- 53.5; (D) 92.8 +/- 25.8; (E) 153.8 +/- 41.5); glomerular filtration (GFR [ml/min*100 g]: (CON) 76.1 +/- 6.2; (A) 59.2 +/- 13.9; (C) 25.0 +/- 10.6; (D) 1.6 +/- 1.3; (E) 16.3 +/- 8.2); fractional sodium reabsorption (RFNa [%] (CON) 99.8 +/- 0.1; (A) 82.3 +/- 8.1; (C) 86.8 +/- 10.3; (D) 38.4 +/- 24.5; (E) 88.7 +/- 5.8). Additionally the tubular coupling-ratio of Na-reabsorption/O2-consumption was determined (TNa/O2-cons [mmol-Na/mmol- O2] (CON) 30.1; (A) 42.0, (C) 80.6; (D) 17.4; (E) 23.8), exhibiting OP and SLA organs with comparable results.
Conclusion: In the present study functional values for isolated kidneys with different perfusion settings were determined to assess organ perfusion quality. It can be summarized that the hemoperfused porcine kidney can serve as a biological model with acceptable approximation to in vivo renal physiology, also if the organs originate from usual slaughtering processes.
kurz und kn@pp news : Nr. 8
(2007)
* Vorankündigung: 1. Frankfurter Tag der Allgemeinmedizin
* Tipps zur Fehlervermeidung
* STERN-Titel zu Bluthochdruck unter Mitarbeit des Instituts
* 2. Teil DEGAM-Leitlinie "Herzinsuffizienz", Langfassung
* Start des anonymen Fehlerzirkels!
* Über 1000 Studierende in Evidenzbasierter Medizin ausgebildet
* Wissenschaftliche/r Mitarbeiter/in gesucht
* Advance Notice: 1st Frankfurt General Practice Day
* Tips on how to avoid errors
* STERN-Leading article on high blood pressure in cooperation with the Institute
* 2nd part of DEGAM chronic heart failure guideline - long version
* Launch of the anonymous error circle!
* Over 1,000 students trained in evidence based medicine
* Research assistant wanted
kurz und kn@pp news : Nr. 9
(2007)
kurz und kn@pp news : Nr. 10
(2007)
* Prof. Gerlach in den Sachverständigenrat Gesundheit berufen
* Zusätzliche Professur im Institut für Allgemeinmedizin
* Jeder-Fehler-zaehlt in neuem Design
* Betreuung von Menschen mit chronischen Erkrankungen
* Fehlerforschung: Studie zur Sicherheitskultur geplant
* Online-Eintragung für Studierende jetzt möglich
* BMBF fördert PRoMPT-Folgestudie
* Prof. Gerlach appointed to the Health Advisory Council
* New professorship at the Institute for General Practice
* Every-Error-Counts website revamped
* Taking care of patients with chronic diseases
* Error research: Study on safety culture planned
* Online registration now possible for students
* BMBF sponsors PRoMPT follow-up study
short @nd sweet news : Nr. 9
(2007)
Poor condition subarachnoid hemorrhage (SAH) patients present a high mortality and morbidity. In this study, we reviewed the acute interventional (surgical and endovascular) management of 109 SAH-poor condition patients, who were treated as early as logistically possible after confirming stable circulation parameters. Patients over the age of 70 years, without clinical response to painful stimulation were excluded. We recognized at least 3 different postinterventional therapeutic approaches: (1) Norm- or hypovolemic, normotensive hemodilution in 30 patients with space-occupying intracranial hematomas as well as in 31 cases with acute cerebro-spinal-fluid obstruction. (2) Normovolemic, hypertensive hemodilution after unilateral decompressive craniotomy in 23 surgical- and 2 endovascular-treated patients with focalized space occupying lesions and reduced cerebral perfusion. (3) Hypovolemic, normo-, or hypertensive hemodilution after bilateral decompressive craniotomy in 23 cases with massive brain-swelling. We observed a reduced mortality (21%). The overall late outcome was favorable in 56% and unfavorable in 23%. Selective aggressive treatment adapted to increase the cerebral perfusion, seems to be an effective therapy to improve the survival and outcome of several poor condition SAH-patients.
Introduction: Metabolic acidosis during hemorrhagic shock is common and conventionally considered to be due to hyperlactatemia. There is increasing awareness, however, that other nonlactate, unmeasured anions contribute to this type of acidosis.
Methods: Eleven anesthetized dogs were hemorrhaged to a mean arterial pressure of 45 mm Hg and were kept at this level until a metabolic oxygen debt of 120 mLO2/kg body weight had evolved. Blood pH, partial pressure of carbon dioxide, and concentrations of sodium, potassium, magnesium, calcium, chloride, lactate, albumin, and phosphate were measured at baseline, in shock, and during 3 hours post-therapy. Strong ion difference and the amount of weak plasma acid were calculated. To detect the presence of unmeasured anions, anion gap and strong ion gap were determined. Capillary electrophoresis was used to identify potential contributors to unmeasured anions.
Results: During induction of shock, pH decreased significantly from 7.41 to 7.19. The transient increase in lactate concentration from 1.5 to 5.5 mEq/L during shock was not sufficient to explain the transient increases in anion gap (+11.0 mEq/L) and strong ion gap (+7.1 mEq/L), suggesting that substantial amounts of unmeasured anions must have been generated. Capillary electrophoresis revealed increases in serum concentration of acetate (2.2 mEq/L), citrate (2.2 mEq/L), alpha-ketoglutarate (35.3 microEq/L), fumarate (6.2 microEq/L), sulfate (0.1 mEq/L), and urate (55.9 microEq/L) after shock induction.
Conclusion: Large amounts of unmeasured anions were generated after hemorrhage in this highly standardized model of hemorrhagic shock. Capillary electrophoresis suggested that the hitherto unmeasured anions citrate and acetate, but not sulfate, contributed significantly to the changes in strong ion gap associated with induction of shock.
Einleitung: Es wurden die Leistungen beim Verstehen im Störgeräusch von CI-Patienten mit unterschiedlichen Implantattypen verglichen. Der TEMPO+ Sprachprozessor (MED-EL, Implantat C40+) verwendet ein Mikrophon mit Kugelcharakteristik, während der ESPrit 3G Prozessor (COCHLEAR, Implantat CI24R(CA)) mit einem frontal ausgelegten Richtmikrophon ausgestattet ist.
Methode: Von den zwei untersuchten Patientengruppen (n=20) war eine mit einem C40+ Implantat (MED-EL, Innsbruck), die andere mit dem CI24RCA Implantat (Cochlear, Melbourne) versorgt. Es wurde die S0N180 Lautsprecheranordnung im Freifeld für den HSM-Test (Hochmair, Schulz und Moser, 1997) und die S0N0 Anordnung für den Oldenburger Satztest (Wagener, Kühnel und Kollmeier, 1999) verwendet. Der OLSA wurde mit festem Sprachpegel (65 dB SPL) und adaptivem Störgeräusch durchgeführt. Der HSM-Satztest wurde bei Signal-/ Rauschverhältnissen von 15 dB, 10 dB, 5 dB, 0dB sowie ohne Störgeräusch durchgeführt.
Ergebnisse: Im HSM-Satztest (S0N180) wurden signifikant bessere Leistungen beim Verstehen im Störgeräusch für die Gruppe mit dem Richtmikrophon nachgewiesen. Im Oldenburger Satztest zeigten sich keine signifikanten Unterschiede.
Schlussfolgerungen: Im Vergleich zu einem Mikrophon mit Kugelcharakteristik verbessert ein Richtmikrophon das Sprachverstehen in Situationen, in denen die Sprache frontal und der Störschall von hinten dargeboten werden.
Visual selective attention and visual working memory (WM) share the same capacity-limited resources. We investigated whether and how participants can cope with a task in which these 2 mechanisms interfere. The task required participants to scan an array of 9 objects in order to select the target locations and to encode the items presented at these locations into WM (1 to 5 shapes). Determination of the target locations required either few attentional resources (“popout condition”) or an attention-demanding serial search (“non pop-out condition”). Participants were able to achieve high memory performance in all stimulation conditions but, in the non popout conditions, this came at the cost of additional processing time. Both empirical evidence and subjective reports suggest that participants invested the additional time in memorizing the locations of all target objects prior to the encoding of their shapes into WM. Thus, they seemed to be unable to interleave the steps of search with those of encoding. We propose that the memory for target locations substitutes for perceptual pop-out and thus may be the key component that allows for flexible coping with the common processing limitations of visual WM and attention. The findings have implications for understanding how we cope with real-life situations in which the demands on visual attention and WM occur simultaneously. Keywords: attention, working memory, interference, encoding strategies
Der ubiquitäre Redoxregulator Thioredoxin-1 (Trx-1) hat wichtige Funktionen für den zellulären Redoxstatus, Zellwachstum und Apoptose. Reaktive Sauerstoffspezies (ROS) sind beteiligt an der Pathogenese kardiovaskulärer Erkrankungen wie der Atherosklerose und werden zunehmend in ihrer Rolle als intra- und extrazelluläre Signalmoleküle charakterisiert. Ein Ungleichgewicht zwischen der Entstehung von ROS und ihrem Abbau durch antioxidative Systeme führt zu oxidativem Stress, zur Oxidation von Proteinen und letztlich zum Zelltod. Daher wurde in dieser Doktorarbeit untersucht, wie reaktive Sauerstoffspezies Trx-1 in Endothelzellen regulieren, welchen Einfluss dies für die Endothelzellapoptose hat und welche Bedeutung Antioxidantien, Stickstoffmonoxid (NO) und Schubspannung haben. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass H2O2 konzentrationsabhängig die Expression von Trx-1 beeinflusst. Geringe Konzentrationen H2O2 wie 10 und 50 µM induzierten Trx-1-mRNA nach 3 Stunden. Auf Proteinebene fand sich dann nach 6 Stunden eine transiente Hochregulation von Trx-1. Diese geringen Konzentrationen von H2O2 wirkten antiapoptotisch. Dieser antiapoptotische Effekt war von der Trx-1 Proteinexpression abhängig. Im Gegensatz dazu kam es bei hohen Konzentrationen H2O2 zu einer Degradierung von Trx-1. Durch das Antioxidans NAC und NO konnte der Abbau von Trx-1 unter höheren H2O2-Konzentrationen verhindert werden. Untersuchungen zum Mechanismus des Degradierungsprozesses ergaben, dass Trx-1 durch die Aspartatprotease Cathepsin D abgebaut wird. Der protektive Effekt von NO auf die Trx-1 Expression konnte auch im Gewebe eNOS-defizienter Mäuse gezeigt werden, da bereits eNOS-defiziente Mäuse in den Nieren weniger Trx-1 Protein aufwiesen im Vergleich zu Wildtyp-Kontrollmäusen. Bei der Entstehung endothelialer Läsionen und der Stabilität atheromatöser Plaques spielt die Endothelzellapoptose vermutlich eine wichtige Rolle. Trx-1 schützt Endothelzellen vor Apoptose, wird jedoch unter oxidativem Stress abgebaut. Faktoren, die Trx-1 unter oxidativem Stress stabilisieren wie NAC und NO, kommt daher eine besondere Bedeutung für die Endothelzellhomöostase zu.
In der vorliegenden Arbeit wurde ein tierexperimentelles Wundheilungsmodell etabliert, welches nach Kultivierung und Transplantation autologer Keratinozyten auf einer biologische Trägermembran aus Hyaluronsäure ein Vergleich mit verschiedenen Wundauflagen im Rahmen einer standardisierten Wundbehandlung erlaubte. Acht narkotisierten Schweinen wurden paravertebral 6 Polytetraflouroethylen-Kammern implantiert und die entstandenen Vollhautwunden mit verschiedenen Wundauflagen konditioniert. Parallel dazu erfolgte die Gewinnung und Kultivierung autologer Keratinozyten auf dem Zellkulturträger Laserskin – einer Hyaluronsäureestermembran. Die Transplantation der Zellen erfolgte 1 Woche nach Wundsetzung und anschließend wurden die Wunden mit den verwendeten Wundauflagen Jelonet, Schaumstoff und Hyalofill-F, einem Hyaluronsäureesterfleece, zweitägig über einen Zeitraum von 3 Wochen behandelt. Zu fest definierten Zeitpunkten erfolgten die vergleichenden photooptischen Dokumentationen und histologischen Untersuchungen (Hämatoxilin-Eosin-Färbung, Bindegewebsfärbung nach Goldner, Elastika-Anfärbung nach Weigert) der Wunden. Zur Bestimmung der biomechanischen Narbenqualität wurde das exzidierte Narbengewebe am Versuchsende 21 Tage nach Transplantation mechanischen Zugversuchen im Laserextensiometer zugeführt und die Zugfestigkeit und Dehnung bei Maximalspannung des Gewebes bestimmt. Sowohl die mikro- und makroskopischen als auch die biomechanischen Eigenschaften der untersuchten Wunden zeigten unabhängig von dem untersuchten Tier, der untersuchten Wunde bzw. der Wundbehandlung und unabhängig vom Zeitpunkt das einheitliche Bild eines neu entstandenen Narbengewebes ohne Anzeichen einer Epithelneubildung und ohne signifikante Unterschiede hinsichtlich der Zugfestigkeit und des Dehnungsverhaltens. Verschiedene Ursachen mögen für die ausbleibende Reepithelialisierung verantwortlich sein. Es konnte jedoch mit Hilfe der hier vorgestellten Wundheilungsstudie mit verschiedenen Wundauflagen an einem Hausschweinemodell eine systematische, reproduzierbare und standardisierte Methode entwickelt werden, um Narbengewebe hinreichend zu beschreiben. Weitere Anstrengungen werden noch notwendig sein, um die Lücke zwischen tierexperimentellen Studien und bereits klinisch erfolgreich angewandten Transplantation autologer Keratinozyten beim Menschen zu schließen.
FTY720, ein synthetisches Sphingosin Analogon von Myriocin, ist ein neuartigerImmunomodulator, der in vivo Homing und Migration von Lymphozyten moduliertund hierbei die Immunantwort in verschiedenen Transplantations- undAutoimmunmodellen hemmt. Zudem konnte in aktuellen Untersuchungen einausgeprägter Anti-Tumor-Effekt von FTY720 in mehreren Krebszelllinien,einschließlich Leukämie-, Lymphoma- und Glioma-Zellen dargelegt werden. In vitroVersuche zeigten, dass FTY720 die Proliferation von malignen Zellen hemmtund/oder Apoptose in Krebszellen induziert. Im Rahmen dieser Dissertationuntersuchten wir zum ersten Mal die biologischen Wirkungen von FTY720 inhumanen Kolonkarzinomzellen.
Zunächst wurde die Auswirkung von FTY720 auf das Wachstumsverhalten von dreiverschiedenen Kolonkarzinomzelllinien (Caco-2, HT-29 und HCT-116) durch dieMessung der Zell-Proliferation mittels BrdU-Einbau und Kristallviolett-Assay sowiederStoffwechselaktivität im MTT-Test ermittelt. Die Behandlung dieser Zelllinienmit steigenden Konzentrationen von FTY720 (6-15 μM) führte zu einer dosis- undzeitabhängigen Verminderung der Zell-Überlebensrate. Zur Charakterisierung dieserHemmung der Proliferation untersuchten wir mit Hilfe von Western blot Analysen dieExpression wichtiger Faktoren der Zellzykluskontrolle in Caco-2-Zellen unterWirkung von FTY720. Dabei konnten wir zeigen, dass die Expression des Cdk-Inhibitor p27Kip1 hochreguliert wird, während die von Cyclin D1 und Cdk4 starkreduziert werden, was auf einen Zellzyklusarrest in der G1-Phase hindeutet. Dienachfolgende Untersuchung hinsichtlich einer Induktion von Apoptose zeigte eineSteigerung der DNA-Fragmentierung nach Behandlung mit FTY720, begleitet voneiner Zunahme der Bax/Bcl-2-Ratio als Zeichen einer Aktivierung desmitochondrialen (intrinsischen) Weges, und letztendlich einer Aktivierung vonCaspase-3. Ferner stellten wir fest, dass FTY720 zu einer signifikanten Steigerung derTRAIL-Protein-Expression führt und so möglicherweise Apoptose ebenfalls über denextrinsischen Signalweg vermittelt. Schließlich konnte gezeigt werden, dass der Anti-Tumor-Effekt von FTY720 mit einer Hemmung der Phosphorylierung vonp44/42MAPK, terminalem Stellglied des Ras/MAPK-Signalweges, und einer Induktion der Expression von PTEN, einem negativem Regulator des PI3K/Akt-Signalweges,einhergeht.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass FTY720 in vitro im kolorektalen Karzinomeinen ausgeprägten Anti-Tumor-Effekt besitzt, welcher durch eine Inhibition desZellwachstums über einen G1-Zellzyklusarrest und eine Induktion der Apoptose überden extrinsischen und den intrinsischen Weg vermittelt wird.
It has often been proposed that regions of the human parietal and/or frontal lobe may modulate activity in visual cortex, for example, during selective attention or saccade preparation. However, direct evidence for such causal claims is largely missing in human studies, and it remains unclear to what degree the putative roles of parietal and frontal regions in modulating visual cortex may differ. Here we used transcranial magnetic stimulation (TMS) and functional magnetic resonance imaging (fMRI) concurrently, to show that stimulating right human intraparietal sulcus (IPS, at a site previously implicated in attention) elicits a pattern of activity changes in visual cortex that strongly depends on current visual context. Increased intensity of IPS TMS affected the blood oxygen level–dependent (BOLD) signal in V5/MT+ only when moving stimuli were present to drive this visual region, whereas TMS-elicited BOLD signal changes were observed in areas V1–V4 only during the absence of visual input. These influences of IPS TMS upon remote visual cortex differed significantly from corresponding effects of frontal (eye field) TMS, in terms of how they related to current visual input and their spatial topography for retinotopic areas V1–V4. Our results show directly that parietal and frontal regions can indeed have distinct patterns of causal influence upon functional activity in human visual cortex. Key words: attention, frontal cortex, functional magnetic resonance imaging, parietal cortex, top--down, transcranial magnetic stimulation
Ziel dieser Arbeit war die Evaluation eines 13C-Atemtests zur Beurteilung der hepatischen mitochondrialen Beta-Oxidation, der z.B. in Diagnostik und Therapiekontrolle der NASH zum Einsatz kommen könnte. Octanoat ist eine mittelkettige Fettsäure (8C), die im Dünndarm schnell resorbiert wird und über den portalvenösen Kreislauf in die Leber gelangt. Bisher wird Octanoat vor allem zur Beurteilung der Magenentleerung fester Speisen eingesetzt. Für diesen Atemtest wird die Fettsäure in Verbindung mit einer standardisierten Testmahlzeit verabreicht. Wir führten den Atemtest in vereinfachter Form mit 100mg 13C-Natrium-Octanoat, gelöst in 200ml Wasser, durch. So wurde die Magenentleerungszeit vernachlässigbar kurz und die Beta-Oxidation des Octanoats zum geschwindigkeitsbestimmenden Schritt des Tests. Zunächst analysierten wir retrospektiv die cPDR von 69 Patienten, die den Magenentleerungsatemtest erhalten hatten. Die Analyse zeigte bei 27/69 Patienten (p = 0,055) mit verlängerter Magenentleerungshalbwertszeit sowie in der Gesamtgruppe aller 69 Patienten (p = 0,054) eine leicht erhöhte cPDR bei Frauen im Vergleich zu Männern. Dies gab uns erste Hinweise auf geschlechtsspezifische Unterschiede im Octanoatmetabolismus. Anschließend führten wir den vereinfachten Octanoatatemtest bei 39 erwachsenen Kontrollen (20m, 19w), 10 Kindern (5m, 5w), 26 NAFLD bzw. NASH-Patienten (15m, 11w) und 12 Leberzirrhosepatienten (8m, 4w) durch. Die Atemproben wurden mittels nichtdispersiver Infrarotspektrometrie hinsichtlich PDR und cPDR analysiert. Bei 40 von 77 Kontrollen/Patienten erfolgten zusätzliche eine BIA und eine indirekte Kalorimetrie. Es zeigten sich zu keinem Zeitpunkt signifikante Differenzen zwischen PDR bzw. cPDR der einzelnen Gruppen. Die PDR erreichte in allen Gruppen ihren Höhepunkt nach durchschnittlich 30 Minuten. Im Vergleich der geschlechtsspezifischen Subgruppen erreichten Frauen signifikant höhere cPDR-Werte nach 180 Minuten sowohl in der Kontrollgruppe (38,7 ± 2,8 vs. 29,2 ± 5,7%; p < 0,0001), in der Kindergruppe (32,5 ± 5,2 vs. 26,1 ± 2,2%; p = 0,008) als auch in der NAFLD/NASH-Gruppe (37,0 ± 6,0 vs. 32,1 ± 5,2%; p = 0,046). In der Leberzirrhosegruppe erzielten die Männer höhere cPDR-Werte als die Frauen (33,1 ± 9,7 vs. 38,2 ± 6,2%, p = 0,28) und damit die signifikant höchste cPDR aller Männer. Beim Vergleich der Ergebnisse von BIA und indirekter Kalorimetrie ergaben sich keine signifikanten Unterschiede in Bezug auf Körperzusammensetzung und Ruheenergieumsatz der verschiedenen Gruppen. Der Höhepunkt der PDR nach durchschnittlich 30 Minuten in allen Gruppen zeigte, dass die Oxidation des Octanoats den geschwindigkeitsbestimmenden Faktor des Atemtests darstellt und er somit zuverlässig die mitochondriale Beta-Oxidation auf Gesamtkörperniveau misst. Die Analyse der cPDR bestätigte eine deutliche Geschlechtsspezifität im Octanoatmetabolismus. Der Nachweis einer höheren cPDR auch bei Mädchen vor der Gonadarche im Vergleich zu Jungen gleichen Alters deutet auf eine frühe Determinierung der geschlechtsspezifischen Unterschiede hin. Die Geschlechtsabhängigkeit des MCFA-Metabolismus sollte in Zukunft sowohl in Studien mit MCFA als auch bei deren pharmakologischer und diätetischer Anwendung Beachtung finden. Die gesteigerte Beta-Oxidation, die in der Pathogenese der NASH eine entscheidende Rolle spielt, nahm keinen Einfluss auf den Octanoatmetabolismus. Der bei männlichen Leberzirrhosepatienten gesteigerte Octanoatstoffwechsel wies daraufhin, dass das Octanoat über portosystemische Shunts schneller zu den Hauptorten seiner Metabolisierung gelangt. Die Resultate von fünf zusätzlich untersuchten TIPS-Patienten, die cPDR-Werte bis zu 51,3% erreichten, unterstützten diese Annahme. Diese Ergebnisse sprechen dafür, dass Octanoat nach oraler Applikation hauptsächlich extrahepatisch und kaum in der Leber oxidiert wird. Daher ist der Octanoatatemtest nicht zum Einsatz in der Leberfunktionsdiagnostik geeignet.
Proton pumping respiratory complex I is a major player in mitochondrial energy conversion. Yet little is known about the molecular mechanism of this large membrane protein complex. Understanding the details of ubiquinone reduction will be prerequisite for elucidating this mechanism. Based on a recently published partial structure of the bacterial enzyme, we scanned the proposed ubiquinone binding cavity of complex I by site-directed mutagenesis in the strictly aerobic yeast Yarrowia lipolytica. The observed changes in catalytic activity and inhibitor sensitivity followed a consistent pattern and allowed us to define three functionally important regions near the ubiquinone-reducing iron-sulfur cluster N2. We identified a likely entry path for the substrate ubiquinone and defined a region involved in inhibitor binding within the cavity. Finally, we were able to highlight a functionally critical structural motif in the active site that consisted of Tyr-144 in the 49-kDa subunit, surrounded by three conserved hydrophobic residues.
Sphingosylphosphorylcholine (SPC) is a bioactive lipid that binds to G protein-coupled-receptors and activates various signaling cascades. Here, we show that in renal mesangial cells, SPC not only activates various protein kinase cascades but also activates Smad proteins, which are classical members of the transforming growth factor-β (TGFβ) signaling pathway. Consequently, SPC is able to mimic TGFβ-mediated cell responses, such as an anti-inflammatory and a profibrotic response. Interleukin-1β-stimulated prostaglandin E2 formation is dose-dependently suppressed by SPC, which is paralleled by reduced secretory phospholipase A2 (sPLA2) protein expression and activity. This effect is due to a reduction of sPLA2 mRNA expression caused by inhibited sPLA2 promoter activity. Furthermore, SPC upregulates the profibrotic connective tissue growth factor (CTGF) protein and mRNA expression. Blocking TGFβ signaling by a TGFβ receptor kinase inhibitor causes an inhibition of SPC-stimulated Smad activation and reverses both the negative effect of SPC on sPLA2 expression and the positive effect on CTGF expression. In summary, our data show that SPC, by mimicking TGFβ, leads to a suppression of proinflammatory mediator production and stimulates a profibrotic cell response that is often the end point of an anti-inflammatory reaction. Thus, targeting SPC receptors may represent a novel therapeutic strategy to cope with inflammatory diseases.
Das Hauptrisiko einer transfusionsbedingten Übertragung von Pathogenen fokussiert sich gegenwärtig auf bakterielle Infektionen. Dem gegenüber steht ein um den Faktor 1000 bis 10.000 reduziertes virales Restinfektionsrisiko durch transfusionsmedizinisch relevante Viren (HBV, HCV und HIV-1). Bedingt durch die analytische Sensitivität jeder Nachweismethode, kann die zusätzliche Einführung neuer Nachweismethoden nicht zu einer 100%igen Sicherheit führen. Prinzipiell ist jedoch auf der Basis der vorliegenden Studienergebnisse ein Schnelltest zum Bakteriennachweis einer Kulturmethode vorzuziehen. Schnelltestmethoden bieten die Möglichkeit, Probenvolumina zu einem späteren Zeitpunkt zu entnehmen. Dadurch kann eine Probenfehler (sample error) reduziert werden. Folgende bakterielle Schnelltestmethoden wurden synoptisch miteinander verglichen: Die Real-time PCR-Methode zeichnet sich durch die höchste analytische Sensitivität aus. Die FACS-TM-Methode besticht durch die einfache Anwendung, sowie das schnell verfügbare Testergebnis. Fraglich positive Proben können nach 4 – 8 Stunden erneut getestet werden. Die Scansystem-TM-Methode zeichnet sich dadurch aus, dass Thrombozyten in Mini-Pools (bis zu 3 Proben pro Pool) analysiert werden. Da im europäischen Umland die Anzahl der Länder zunimmt, die eine Sterilitätstestung auf bakterielle Kontaminationen bei Thrombozytenkonzentraten durchführen, wird noch 2007 vom Paul-Ehrlich-Institut (Bundesoberbehörde) ein Stufenplan erwartet. Dieser wird voraussichtlich ein Verfahren zur Reduktion des bakteriellen Kontaminationsrisikos (Testung oder alternativ Pathogeninaktivierung) vorschreiben.
Low concentrations of oxidized low density lipoprotein (OxLDL) are cytoprotective for phagocytes, although the underlying mechanisms remain unclear. We investigated signaling pathways used by OxLDL to attenuate apoptosis in monocytic cells. OxLDL at 25–50 μg/ml inhibited staurosporine-induced apoptosis in THP-1 cells and mouse peritoneal macrophages, and it was cytoprotective in human primary monocytes upon serum withdrawal. Attenuated cell demise was reversed by blocking extracellular signal-regulated kinase (ERK) signaling. Translocation of cytochrome c to the cytosol was attenuated by OxLDL, which again demanded ERK signaling. Analysis of Bcl-2 family proteins revealed phosphorylation of Bad at serine 112 as well as ERK-dependent inhibition of Mcl-1 degradation. Although the formation of reactive oxygen species (ROS) is an established signal generated by OxLDL, ROS scavengers did not interfere with cell protection by OxLDL. Thus, activation of the ERK signaling pathway by OxLDL is important to protect phagocytes from apoptosis.
Thioredoxin 1 and thioredoxin 2 have opposed regulatory functions on hypoxia-inducible factor-1α
(2007)
Hypoxia inducible factor 1 (HIF-1), a key regulator for adaptation to hypoxia, is composed of HIF-1alpha and HIF-1beta. In this study, we present evidence that overexpression of mitochondria-located thioredoxin 2 (Trx2) attenuated hypoxia-evoked HIF-1alpha accumulation, whereas cytosolic thioredoxin 1 (Trx1) enhanced HIF-1alpha protein amount. Transactivation of HIF-1 is decreased by overexpression of Trx2 but stimulated by Trx1. Inhibition of proteasomal degradation of HIF-1alpha in Trx2-overexpressing cells did not fully restore HIF-1alpha protein levels, while HIF-1alpha accumulation was enhanced in Trx1-overexpressing cells. Reporter assays showed that cap-dependent translation is increased by Trx1 and decreased by Trx2, whereas HIF-1alpha mRNA levels remained unaltered. These data suggest that thioredoxins affect the synthesis of HIF-1alpha. Trx1 facilitated synthesis of HIF-1alpha by activating Akt, p70S6K, and eIF-4E, known to control cap-dependent translation. In contrast, Trx2 attenuated activities of Akt, p70S6K, and eIF-4E and provoked an increase in mitochondrial reactive oxygen species production. MitoQ, a mitochondria specific antioxidant, reversed HIF-1alpha accumulation as well as Akt activation under hypoxia in Trx2 cells, supporting the notion of translation control mechanisms in affecting HIF-1alpha protein accumulation.
Grundlage der hier vorliegenden retrospektiven Studie stellen alle in der Zeit von März bis Oktober 2004 an den Städtischen Kliniken Frankfurt-Höchst zur Geburt aufgenommenen 102 Patientinnen mit der Diagnose Gestationsdiabetes (GDM) und ihrer gleichstarken Kontrollgruppe dar. In beiden Gruppen kamen jeweils 102 Kinder auf die Welt. Die Untersuchung erstreckte sich darauf, innerhalb der beiden Gruppen fetales Outcome, Unterschiede und Risikofaktoren, die für einen GDM prädisponieren, herauszuarbeiten. Keine Auffälligkeiten ergaben sich bei mütterlichem Alter und Herkunft der Patientinnen. Die Gestationsdiabetikerinnen hatten im Mittel ein höheres Körpergewicht sowie einen höheren BMI vor und nach der Schwangerschaft. Die Gewichtszunahme während der Schwangerschaft war dagegen in der Kontrollgruppe mit 20,3 % höher als in der GDM-Gruppe (16,3 %). Hinsichtlich der Fehlgeburtenrate, der Anzahl an vorherigen Geburten, der Schwangerschaftsdauer und der Frühgeburtlichkeit konnten wir keine Unterschiede zwischen den beiden Gruppen feststellen. Bestätigen konnten wir jedoch den Risikofaktor „familiärer Diabetes“. In der GDM-Gruppe gaben 30,6 % der Patientinnen eine positive familiäre Diabetesanamnese an gegenüber 6,9 % in der Kontrolle. Beim Entbindungsmodus fiel in der GDM-Gruppe eine erhöhte Anzahl an sekundären Sectiones mit 20,6 % gegenüber 6,9 % in der Kontrollgruppe auf. Betrachtet man die Gruppe der adipösen Gestationsdiabetikerinnen separat, so fiel ebenfalls eine erhöhte Anzahl an Schnittentbindungen auf. Den in der Literatur beschriebenen Trend zur Schnittentbindung bei GDM bzw. Adipositas können wir somit in unserer Studie bestätigen. Die primäre Sectiorate bei makrosomen Kindern der GDM-Gruppe war mit 52,9 % ebenfalls erhöht. Geburtstraumata wie Schulterdystokien und Plexusschäden fielen bei keinem der untersuchten Kinder auf. Erhöhte Verlegungsraten in die Kinderklinik und somit ein schlechteres fetales Outcome ergaben sich bei Gestationsdiabetikerinnen mit erhöhtem Alter (> 34 Jahren), osteuropäischer und asiatischer Herkunft, erhöhtem BMI (> 30 kg/m²) vor und nach Schwangerschaft sowie starker Gewichtszunahme (> 30 %) während der Schwangerschaft. Tendenziell erhöhte Verlegungsraten in der GDM-Gruppe fanden sich bei Mehrgravida und bei Frauen mit mehr als einer Fehlgeburt in der geburtshilflichen Anamnese. Die Neugeborenen der beiden Gruppen unterschieden sich nicht hinsichtlich Geschlecht, Körperlänge, Körpergewicht, Kopfumfang, pH-Wert, Base Excess und Fehlbildungsrate. Auffälligkeiten ergaben sich dagegen bei der Makrosomierate. 16,7 % der GDM-Kinder lagen über der 90. Perzentile, gegenüber 5,9 % der Kinder der Kontrollgruppe. Das Outcome unmittelbar nach Geburt war bei Neugeborenen gestationsdiabetischer Mütter öfter schlechter als bei Neugeborenen der Kontrolle. Dies wurde beim APGAR-Score deutlich. In den ersten 5 Minuten hatten 8 GDMKinder jeweils einen APGAR-Wert < 7 gegenüber nur einem Kind aus der Kontrolle. Bei 35,3 % der Neugeborenen diabetischer Mütter wurde eine Hypoglykämie ≤ 45 mg/dl innerhalb der ersten 3 Stunden nach Geburt gemessen. Hiervon stammen 41,7 % der Kinder von insulinär eingestellten Frauen. Als mütterliche Risikofaktoren, die eine Verlegung des Neugeborenen in die Kinderklinik wahrscheinlich machen, sind eine kurze Schwangerschaftsdauer, Adipositas und eine Insulintherapie bei Gestationsdiabetes aufzuführen. Insgesamt ist festzustellen, dass es Unterschiede zwischen gestationsdiabetischen und normoglykämischen Schwangeren gibt. Bestimmte Risikofaktoren stellen weiterhin eine Gefahr für das Neugeborene dar. Es gilt diese Unterschiede und Prädiktoren rechtzeitig zu erkennen und zu therapieren. Nur durch Aufklärung der Bevölkerung über den Gestationsdiabetes und Verschärfung der metabolischen Kontrolle in der Schwangerschaft, sowie frühzeitiges Erkennen prädisponierender Risikofaktoren für einen Gestationsdiabetes lässt sich für die Zukunft eine Angleichung der kindlichen Morbidität bei GDM an das Schwangerschaftsprodukt normoglykämisch Schwangerer erreichen.
All living organisms exhibit daily fluctuations in biochemical, physiological and behavioural parameters driven by endogenous oscillators, residing in the organism itself. In mammals, the core circadian oscillator is located in the paired suprachiasmatic nuclei (SCN) of the hypothalamus. Circadian rhythm generation in the SCN depends upon the expression of clock genes interacting in positive and negative transcriptional/translational feedback loops. The SCN governs the timing of peripheral circadian oscillators by neuronal pathways and by neuroendocrine mechanisms. An important neuroendocrine hand of the core circadian oscillator is melatonin, which is produced in and secreted from the pineal gland night by night. The adenohypophysis represents a peripheral circadian oscillator and the secretion of one of its hormones, prolactin, is known to be regulated by melatonin. The aim of the present study was to analyze a putative influence of melatonin on the activity state and diurnal variations of identified cell types in the hypophysis. Particular attention was paid to lactotroph, gonadotroph and pars intermedia cells. Experiments were performed with young male mice of different strains: melatonin-proficient C3H, melatonin-deficient C57BL, melatonin-proficient C3H with targeted deletions of the Mel1a receptor (MelaaBB), Mel1b receptor (MelAAbb) or both receptors (Melaabb). Cells producing prolactin (PRL), follicle stimulating hormone (FSH) were immunocytochemically identified and the presence of phosphorylated CREB protein (pCREB) and clock gene protein PER1 was demonstrated by double immunolabeling at different time points during the light/dark cycle in melatonin deficient, melatonin proficient and melatonin receptor knockout mice. Melatonin influence on Prl mRNA levels was investigated by means of in situ hybridization. At night the percentage of lactotroph cells showing a positive nuclear pCREB- and PER1-immunoreaction is significantly smaller in C57BL than in C3H mice. In both mouse strains, the percentage of pCREB –immunoreactive cells is minimal in the early morning and gradually increases to reach a maximum in the late night. PER1 levels show a parallel temporal variation in C3H, but in C57BL, they are drastically reduced in the early afternoon. The percentage of FSH-immunoreactive cells showing pCREB immunoreaction was significantly lower in the melatonin-deficient C57Bl mice than in the melatonin-proficient C3H mice during the second part of the day and during the night. In each strain, the percentage of FSH-immunoreactive cells was lowest at the early morning and gradually increases until the maximum at late night. In wild type (MelAABB) and MelAAbb mice the percentage of lactotroph cells with nuclear pCREB immunoreactions varied significantly over 24 h period, whereas in MelaaBB and Melaabb mice no significant differences were found between the five time points analyzed. The number of Prl mRNA expressing cells was significantly higher in MelaaBB and MelAAbb than in their wild type (MelAABB) littermates. pCREB levels in the pars intermedia did not show rhythmic variation in wild type or Melaabb animals, but wild type mice had higher pCREB levels than Melaabb. The observation that, during darkness, the percentage of lactotroph cells with nuclear pCREB immunoreaction is significantly higher in C3H than in C57BL mice suggests the existence of a distinct cell population that is under the control of melatonin-dependent intrapituitary signaling. Results with melatonin receptor knockout mice indicate that Mel1a and Mel1b melatonin receptors are involved in the control of the activity state of lactotroph cells, but to a differing degree. Analysis of cells expressing Prl mRNA showed that inhibitory action on the Prl expression is mostly mediated through the Mel1a receptor. The significant difference between pCREB immunoreaction in gonadotroph cells of C3H and C57BL mice might suggest that, like lactotrophes, FSH cells represent a heterogeneous population and only a subpopulation is under control of melatonin signaling. The present study is first to show that melatonin signaling also affects pCREB levels in pars intermedia of mice.
Clear native electrophoresis and blue native electrophoresis are microscale techniques for the isolation of membrane protein complexes. The Coomassie Blue G-250 dye, used in blue native electrophoresis, interferes with in-gel fluorescence detection and in-gel catalytic activity assays. This problem can be overcome by omitting the dye in clear native electrophoresis. However, clear native electrophoresis suffers from enhanced protein aggregation and broadening of protein bands during electrophoresis and therefore has been used rarely. To preserve the advantages of both electrophoresis techniques we substituted Coomassie dye in the cathode buffer of blue native electrophoresis by non-colored mixtures of anionic and neutral detergents. Like Coomassie dye, these mixed micelles imposed a charge shift on the membrane proteins to enhance their anodic migration and improved membrane protein solubility during electrophoresis. This improved clear native electrophoresis offers a high resolution of membrane protein complexes comparable to that of blue native electrophoresis. We demonstrate the superiority of high resolution clear native electrophoresis for in-gel catalytic activity assays of mitochondrial complexes I–V. We present the first in-gel histochemical staining protocol for respiratory complex III. Moreover we demonstrate the special advantages of high resolution clear native electrophoresis for in-gel detection of fluorescent labeled proteins labeled by reactive fluorescent dyes and tagged by fluorescent proteins. The advantages of high resolution clear native electrophoresis make this technique superior for functional proteomics analyses.
Consequences of altered eicosanoid patterns for nociceptive processing in mPGES-1-deficient mice
(2007)
Cyclooxygenase-2 (COX-2)-dependent prostaglandin (PG) E2 synthesis in the spinal cord plays a major role in the development of inflammatory hyperalgesia and allodynia. Microsomal PGE2 synthase-1 (mPGES-1) isomerizes COX-2-derived PGH2 to PGE2. Here, we evaluated the effect of mPGES-1-deficiency on the noci-ceptive behavior in various models of nociception that depend on PGE2 synthesis. Surprisingly, in the COX-2-dependent zymosan-evoked hyperalgesia model, the nociceptive behavior was not reduced in mPGES-1-deficient mice despite a marked decrease of the spinal PGE2 synthesis. Similarly, the nociceptive behavior was unaltered in mPGES-1-deficient mice in the formalin test. Importantly, spinal cords and primary spinal cord cells derived from mPGES-1-deficient mice showed a redirection of the PGE2 synthesis to PGD2, PGF2α and 6-keto-PGF1α (stable metabolite of PGI2). Since the latter prostaglandins serve also as mediators of noci-ception they may compensate the loss of PGE2 synthesis in mPGES-1-deficient mice.
Phosphodiesterase type 2A (PDE2A) hydrolyzes cyclic nucleotides cAMP and cGMP, thus efficiently controlling cNMP-dependent signaling pathways. PDE2A is composed of an amino-terminal region, two regulatory GAF domains, and a catalytic domain. Cyclic nucleotide hydrolysis is known to be activated by cGMP binding to GAF-B; however, other mechanisms may operate to fine-tune local cyclic nucleotide levels. In a yeast two-hybrid screening we identified XAP2, a crucial component of the aryl hydrocarbon receptor (AhR) complex, as a major PDE2A-interacting protein. We mapped the XAP2 binding site to the GAF-B domain of PDE2A. PDE assays with purified proteins showed that XAP2 binding does not change the enzymatic activity of PDE2A. To analyze whether PDE2A could affect the function of XAP2, we studied nuclear translocation of AhR, i.e. the master transcription factor controlling the expression of multiple detoxification genes. Notably, regulation of AhR target gene expression is initiated by tetrachlorodibenzodioxin (TCDD) binding to AhR and by a poorly understood cAMP-dependent pathway followed by the translocation of AhR from the cytosol into the nucleus. Binding of PDE2A to XAP2 inhibited TCDD- and cAMP-induced nuclear translocation of AhR in Hepa1c1c7 hepatocytes. Furthermore, PDE2A attenuated TCDD-induced transcription in reporter gene assays. We conclude that XAP2 targets PDE2A to the AhR complex, thereby restricting AhR mobility, possibly by a local reduction of cAMP levels. Our results provide first insights into the elusive cAMP-dependent regulation of AhR.
Defects in podocyte signaling are the basis of many inherited glomerular diseases leading to glomerulosclerosis. CD2-associated protein (CD2AP) is highly expressed in podocytes and is considered to play an important role in the maintenance of the glomerular slit diaphragm. Mice deficient for CD2AP (CD2AP(-/-)) appear normal at birth but develop a rapid onset nephrotic syndrome at 3 weeks of age. We demonstrate that impaired intracellular signaling with subsequent podocyte damage is the reason for this delayed podocyte injury in CD2AP(-/-) mice. We document that CD2AP deficiency in podocytes leads to diminished signal initiation and termination of signaling pathways mediated by receptor tyrosine kinases (RTKs). In addition, we demonstrate that CIN85, a paralog of CD2AP, is involved in termination of RTK signaling in podocytes. CIN85 protein expression is increased in CD2AP(-/-) podocytes in vitro. Stimulation of CD2AP(-/-) podocytes with various growth factors, including insulin-like growth factor 1, vascular endothelial growth factor, and fibroblast growth factor, resulted in a significantly decreased phosphatidylinositol 3-kinase/AKT and ERK signaling response. Moreover, increased CIN85 protein is detectable in podocytes in diseased CD2AP(-/-) mice, leading to decreased base-line activation of ERK and decreased phosphorylation after growth factor stimulation in vivo. Because repression of CIN85 protein leads to a restored RTK signaling response, our results support an important role of CD2AP/CIN85 protein balance in the normal signaling response of podocytes.