Medizin
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In dieser Studie wurde ein Tiermodell mit chronischer erhöhter Scherspannung verwendet. Es wurde eine arteriovenöse Seit-zu-Seit-Anastomose zwischen der Arteria und Vena femoralis angelegt, eine Woche nachdem die Arteria femoralis proximal beidseits ligiert wurde. Auf diesem Weg entleerte sich ein großer Teil des Kollateralblutflußes in das venöse Niederdrucksystem, was zu einem erhöhten Fluß führte. Nach einer weiteren Woche wurde das Experiment nach Durchführung einer digitalen Subtraktionsangiographie beendet. Im Anschluß erfolgte die Präparation von Kollateralarterien, Muskel und Kontrollarterien von beiden Seiten. Mit den Gewebeproben wurden 2-dimensionale Polyacrylamid-Gelelektrophoresen, Western und Northern Blots durchgeführt. Im Vergleich zur nur ligierten Seite fand sich auf der Fistelseite eine signifikant erhöhte Zahl an angiographisch sichtbaren Kollateralgefäßen. Die 2- dimensionale Polyacrylamid-Gelelektrophorese zeigte etwa 1000 Spots, von denen fast 50 in ihrer Expression verändert waren; darunter war das auf die Aktindynamik und damit Zellbewegung einwirkende Cofilin, das starke Expressionsunterschiede zwischen Ligatur- und Fistelseite aufwies. Diese Ergebnisse wurden mittels den Blotverfahren bestätigt und die unterschiedliche Ausprägung der Isoformen Cofilin 1 und 2 ausgewertet. Dabei entspricht das erstere dem undifferenzierten Status und das zweite dem differenzierten Status der glatten Muskelzellen. Dieses Tiermodell demonstriert, daß anhaltende Scherkrafterhöhung einen anhaltenden arteriogenetischen Prozeß unterhält und daß Zellmigration eine wichtige Rolle in diesem spielt, was durch die Veränderungen in der Cofilinexpression während der Kollateralentwicklung deutlich wird.
Die Detektion und die Charakterisierung von Leberläsionen gehört zu den wichtigsten Aufgaben der radiologischen Leberdiagnostik. Dafür stehen verschiedene bildgebende Verfahren wie Sonographie, Computertomographie (CT) und Magnetresonanztomographie (MRT) zur Verfügung. Aufgrund der technischen Verbesserungen und der Entwicklung von neuen Sequenzen zur Leberbildgebung in der MRT hat sich die Diagnostik von fokalen Leberläsionen entscheidend verbessert. Verbunden mit dem Einsatz von modernen MRT-Kontrastmitteln ist die MRT in den letzten Jahren zum Goldstandard für die bildgebende Diagnostik von Lebertumoren, vor allem in deren Differentialdiagnose, avanciert. Magnevist® (Gd-DPTA), wurde 1988 als erstes extrazelluläres MRT-Kontrastmittel auf dem Markt eingeführt, und ist seither verfügbar. Resovist® (SHU 555 A) ist ein leberspezifisches, superparamagnetisches Kontrastmittel bestehend aus Eisenoxid (SPIO)- Partikeln, das seit 2001 für die Magnetresonanztomographie der Leber zugelassen ist. Als ein extrazelluläres Kontrastmittel ist Gadovist® (Gadobutrol), das einzige 1.0 molare Kontrastmittel, seit dem Jahr 2000 von der deutschen Gesundheitsbehörde (BfArM) für die Magnetresonanztomographie des zentralen Nervensystems zugelassen. Das Sicherheitsprofil, Kontrastverhalten und die Wertigkeit von Gadovist® in der Diagnostik der Leber wurde unter Verwendung unterschiedlicher Sequenzprotokolle in Phase-III-Studien weiter untersucht. Als ein Teil einer klinisch offenen, randomisierten, doppelblinden, interindividuell kontrollierten Phase III-Studie wurden 60 Patienten mit dem hochgradigen Verdacht auf eine Leberläsion oder mit einer bekannten Leberläsion an unserem Institut in diese Studie eingeschlossen. Der Hälfte der Patienten wurde Gadobutrol (Gadovist®, Molarität 1,0 mol/l), der anderen Hälfte Gd-DTPA (Magnevist®, Molarität 0,5 mol/l) intravenös im Bolus für die MRTBildgebung der Leber appliziert. Hierbei wurden keine schwerwiegenden Nebenwirkungen registriert. Die Sicherheit und Verträglichkeit von Gadobutrol war mit der von herkömmlichen, Gadolinium-haltigen MRT-Kontrastmitteln vergleichbar. Routinemäßig wurden weitere Vergleichsuntersuchungen bei den Patienten aufgrund der vorliegenden Erkrankung durchgeführt. Als Goldstandard zur Erfassung der Leberläsionen wurden MRT-Untersuchungen mit Resovist® (50 Patienten), CT-Untersuchungen (10 Patienten), Sonographie, Biopsie, chirurgische Maßnahmen, Szintigraphie und Laboruntersuchungen eingesetzt. In der dynamischen und statischen Gd-verstärkten MRT wiesen die einzelnen Läsionen in Abhängigkeit vom Vaskularisationsgrad ein spezifisches Kontrastverhalten auf, was eine Unterscheidung in maligne und benigne zu einem hohen Grad ermöglichte. In der eisenverstärkten MRT zeigte sich die T2- gewichtete Sequenz als die geeignetste Methode zur Detektion und Differenzierung der Leberläsionen. Besonders bei den gutartigen Lebertumoren mit Kupffer’schen Sternzellen, wie FNH oder hoch differenzierten HCC’s, war ein signifikanter Signalintensitätsverlust zu evaluieren. Anders hingegen zeigten die undifferenzierten bis mäßig differenzierten HCC’s und maligne Lebermetastasen keinen wesentlichen Signalintensitätsabfall. In einem Vergleich mit dem Goldstandard wurden die Sensivität, die Spezifität und die Genauigkeit der nativen-MRT, Gd-MRT, SPIO-MRT/CT und SPIO-MRT ermittelt. Der Einsatz von MRT-Kontrastmitteln führte zur Erhöhung von Sensivität, Spezifität und Genauigkeit bei der Untersuchung der Leberläsionen im Vergleich zur MRT ohne Kontrastmittel. Die Sensivität von Gadolinium-MRT (94%) war vergleichbar mit der von SPIO-MRT/CT (96%) und SPIO-MRT (95%). Im indirekten Vergleich wurde für die Gadobutrol-MRT eine höhere Sensivität (100%) als für die Gd-DTPA-MRT (86%) dokumentiert. Die Spezifität war bei Gadolinium-MRT mit 88% schlechter als bei SPIO-MRT/CT (95%) und SPIO-MRT (95 %). In der indirekten Evaluierung zeigte sich für die Gadobutrol-MRT eine höhere Sensivität (100%) und Spezifität (91%) als für die Gd-DTPA-MRT (Sensivität 86%, Spezifität 84%). Die diagnostische Genauigkeit der Gd-DTPA-verstärkten MRT war mit 85% schlechter als die der Gadobutrol-verstärkten MRT (96%). Jedoch war zwischen der Genauigkeit von Gadobutrol-MRT (96%), SPIO-MRT/CT (96%) und SPIO-MRT (95%) kein statistisch signifikanter Unterschied feststellbar. Insgesamt zeigte sich für die Gadobutrol-verstärkte MRT im Vergleich zur Gd-DTPAverstärkten MRT eine verbesserte Sensivität, Spezifität und diagnostische Genauigkeit. Aufgrund des interindividuellen Ansatzes der Studie konnte kein direkter Vergleich der Wertigkeit zwischen den beiden extrazelluären Kontrastmitteln dargestellt werden. Die Ergebnisse dieser Studie weisen Gadovist® als ein ausgezeichnetes extrazelluläres Kontrastmittel mit gutem Sicherheitsprofil, hoher Detektionsrate, ausgezeichneter Charakterisierung von Lebertumoren und guter diagnostischer Genauigkeit aus.
Introduction: Lymphocyte infiltration (LI) is often seen in breast cancer but its importance remains controversial. A positive correlation of human epidermal growth factor receptor 2 (HER2) amplification and LI has been described, which was associated with a more favorable outcome. However, specific lymphocytes might also promote tumor progression by shifting the cytokine milieu in the tumor.
Methods: Affymetrix HG-U133A microarray data of 1,781 primary breast cancer samples from 12 datasets were included. The correlation of immune system-related metagenes with different immune cells, clinical parameters, and survival was analyzed.
Results: A large cluster of nearly 600 genes with functions in immune cells was consistently obtained in all datasets. Seven robust metagenes from this cluster can act as surrogate markers for the amount of different immune cell types in the breast cancer sample. An IgG metagene as a marker for B cells had no significant prognostic value. In contrast, a strong positive prognostic value for the T-cell surrogate marker (lymphocyte-specific kinase (LCK) metagene) was observed among all estrogen receptor (ER)-negative tumors and those ER-positive tumors with a HER2 overexpression. Moreover ER-negative tumors with high expression of both IgG and LCK metagenes seem to respond better to neoadjuvant chemotherapy.
Conclusions: Precise definitions of the specific subtypes of immune cells in the tumor can be accomplished from microarray data. These surrogate markers define subgroups of tumors with different prognosis. Importantly, all known prognostic gene signatures uniformly assign poor prognosis to all ER-negative tumors. In contrast, the LCK metagene actually separates the ER-negative group into better or worse prognosis.
Sepsis is caused by infection and often followed by an overwhelming inflammatory response. This can lead to shock, organ failure and even death. Each year approximately 60,000 people die in Germany due to sepsis. There is good evidence that sepsis is associated with failure of the hypothalamic-pituitary-adrenal-axis. In patients with sepsis, glucocorticoids (e.g. corticosterone, cortisol) released from adrenal glands play an essential role in preventing an excessive pro-inflammatory response. Adrenal insufficiency occurs in a large number of patients with septic shock and is associated with an increased mortality. In the innate immune system, Toll-like receptors (TLRs) play a crucial role in its onset by recognizing pathogenassociated molecules. It is well known that there are interactions between the immune and endocrine stress systems; glucocorticoids and TLRs regulate each other in a bi-directional way. Therefore, a coordinated response of the adrenal and immune system is of vital importance for survival during severe inflammation. This experimental study focuses on the role of TLR-2, TLR-4 and TLR-9 during adrenal stress. The results show that in mice, the absence of TLR-2 and TLR-4, but not TLR-9 leads to altered adrenal morphology, relating to size and cellular structure. However, this alteration does not appear to compromise the phenotype of TLR knock-out mice. Mice deficient of TLR-2, 4 and 9 are not able to respond adequately to inflammatory stress induced by their potential ligands lipopolysaccharide (LPS), lipoteichoic acid (LTA) or cytidine phosphate guanosine-oligodeoxynucleotides (CpG-ODN). This impaired adrenal stress response appears to be associated with a decrease in systemic and intra-adrenal cytokine expressions. Taken together, these results suggest that TLR-2, 4 and 9 are key players in the immuno-endocrine response during inflammation and SIRS. In conclusion, TLRs play a crucial role in the immune-adrenal crosstalk. This close functional relationship needs to be considered in the treatment of inflammatory diseases where an intact adrenal stress response is required. Furthermore, TLR polymorphisms could contribute to the underlying mechanisms of impaired adrenal stress response in patients with bacterial sepsis
Proline-rich tyrosine kinase 2 (PYK2) can be activated by angiotensin II (Ang II) and reactive oxygen species. We report that in endothelial cells, Ang II enhances the tyrosine phosphorylation of endothelial NO synthase (eNOS) in an AT1-, H2O2-, and PYK2-dependent manner. Low concentrations (1–100 µmol/liter) of H2O2 stimulated the phosphorylation of eNOS Tyr657 without affecting that of Ser1177, and attenuated basal and agonist-induced NO production. In isolated mouse aortae, 30 µmol/liter H2O2 induced phosphorylation of eNOS on Tyr657 and impaired acetylcholine-induced relaxation. Endothelial overexpression of a dominant-negative PYK2 mutant protected against H2O2-induced endothelial dysfunction. Correspondingly, carotid arteries from eNOS–/– mice overexpressing the nonphosphorylatable eNOS Y657F mutant were also protected against H2O2. In vivo, 3 wk of treatment with Ang II considerably increased levels of Tyr657-phosphorylated eNOS in the aortae of wild-type but not Nox2y/– mice, and this was again associated with a clear impairment in endothelium-dependent vasodilatation in the wild-type but not in the Nox2y/– mice. Collectively, endothelial PYK2 activation by Ang II and H2O2 causes the phosphorylation of eNOS on Tyr657, attenuating NO production and endothelium-dependent vasodilatation. This mechanism may contribute to the endothelial dysfunction observed in cardiovascular diseases associated with increased activity of the renin–angiotensin system and elevated redox stress.
Anaphylactic shock is a severe allergic reaction involving multiple organs including the bronchial and cardiovascular system. Most anaphylactic mediators, like platelet-activating factor (PAF), histamine, and others, act through G protein – coupled receptors, which are linked to the heterotrimeric G proteins Gq /G 11 , G12/G13 , and Gi . The role of downstream signaling pathways activated by anaphylactic mediators in defi ned organs during anaphylactic reactions is largely unknown. Using genetic mouse models that allow for the conditional abrogation of G q /G 11 - and G 12 /G 13 -mediated signaling pathways by inducible Cre/loxP-mediated mutagenesis in endothelial cells (ECs), we show that Gq /G11 -mediated signaling in ECs is required for the opening of the endothelial barrier and the stimulation of nitric oxide formation by various infl ammatory mediators as well as by local anaphylaxis. The systemic effects of anaphylactic mediators like histamine and PAF, but not of bacterial lipopolysaccharide (LPS), are blunted in mice with endothelial G alpha q/G alpha 11 deficiency. Mice with endothelium-specific G alpha q /G alpha 11 deficiency, but not with G alpha 12/G alpha 13 deficiency, are protected against the fatal consequences of passive and active systemic anaphylaxis. This identifies endothelial Gq/G11 -mediated signaling as a critical mediator of fatal systemic anaphylaxis and, hence, as a potential new target to prevent or treat anaphylactic reactions.
Diabetic nephropathy (DN) is a major cause of end-stage renal failure worldwide. Oxidative stress has been reported to be a major culprit of the disease and increased oxidized low density lipoprotein (oxLDL) immune complexes were found in patients with DN. In this study we present evidence, that CXCL16 is the main receptor in human podocytes mediating the uptake of oxLDL. In contrast, in primary tubular cells CD36 was mainly involved in the uptake of oxLDL. We further demonstrate that oxLDL down-regulated α3-integrin expression and increased the production of fibronectin in human podocytes. In addition, oxLDL uptake induced the production of reactive oxygen species (ROS) in human podocytes. Inhibition of oxLDL uptake by CXCL16 blocking antibodies abrogated the fibronectin and ROS production and restored α3 integrin expression in human podocytes. Furthermore we present evidence that hyperglycaemic conditions increased CXCL16 and reduced ADAM10 expression in podocytes. Importantly, in streptozotocin-induced diabetic mice an early induction of CXCL16 was accompanied by higher levels of oxLDL. Finally immunofluorescence analysis in biopsies of patients with DN revealed increased glomerular CXCL16 expression, which was paralleled by high levels of oxLDL. In summary, regulation of CXCL16, ADAM10 and oxLDL expression may be an early event in the onset of DN and therefore all three proteins may represent potential new targets for diagnosis and therapeutic intervention in DN.
The manifestation of chronic back pain depends on structural, psychosocial, occupational and genetic influences. Heritability estimates for back pain range from 30% to 45%. Genetic influences are caused by genes affecting intervertebral disc degeneration or the immune response and genes involved in pain perception, signalling and psychological processing. This inter-individual variability which is partly due to genetic differences would require an individualized pain management to prevent the transition from acute to chronic back pain or improve the outcome. The genetic profile may help to define patients at high risk for chronic pain. We summarize genetic factors that (i) impact on intervertebral disc stability, namely Collagen IX, COL9A3, COL11A1, COL11A2, COL1A1, aggrecan (AGAN), cartilage intermediate layer protein, vitamin D receptor, metalloproteinsase-3 (MMP3), MMP9, and thrombospondin-2, (ii) modify inflammation, namely interleukin-1 (IL-1) locus genes and IL-6 and (iii) and pain signalling namely guanine triphosphate (GTP) cyclohydrolase 1, catechol-O-methyltransferase, μ opioid receptor (OPMR1), melanocortin 1 receptor (MC1R), transient receptor potential channel A1 and fatty acid amide hydrolase and analgesic drug metabolism (cytochrome P450 [CYP]2D6, CYP2C9).
Thalassämia major und Sichelzellanämie sind hereditäre Erkrankungen, die zu der Gruppe der quantitativen bzw. qualitativen Hämoglobinsynthesestörungen gehören und in unterschiedlichem Maße mit einer chronischen Anämie einhergehen. Dabei besteht die Therapie der Anämie in regelmäßigen Bluttransfusionen. Im Falle der Thalassämia major sind regelmäßige Bluttransfusionen alle 2-4 Wochen notwendig. Dabei übersteigt die damit zugeführte Eisenmenge bei weitem die Eisenausscheidungskapazität des Körpers, die limitiert und passiver Natur ist. Es kann dadurch zur Eisenüberladung des Körpers mit Erschöpfung der Eisenbindungskapazität und Nachweisbarkeit von freiem Eisen kommen. Freies Eisen generiert über die Fenton-Reaktion freie Radikale und reaktive Sauerstoffspezies, die ihrerseits in der Lage sind, biologische Moleküle sowie Zellstrukturen zu schädigen. Der Organismus verfügt über Mechanismen um diese Schäden zu verhindern bzw. den Ausmaß der Schäden zu begrenzen, die als antioxidativen Abwehrmechanismen bezeichnet werden. In dieser vorliegenden Arbeit wurden Blutproben von 22 Patienten mit ß-Thalassämia major und 16 Patienten mit Sichelzellanämie Patienten untersucht. Bei ihnen wurde das Vorliegen der pathologischen Modellsituation einer Eisenüberladung angenommen. Als Kontrollgruppe wurden 16 phänotypisch gesunde Geschwister der beiden Patientenkollektive herangezogen. Hauptziele dieser Arbeit war, die Bleomycin-Methode im Stoffwechsellabor des Zentrums für Kinderheilkunde und Jugendmedizin der Johann Wolfgang Goethe-Universität zu etablieren und dabei die folgenden Fragen zu klären: 1. Entsteht freies Eisen bei polytransfundierten Patienten? 2. Ist die Bleomycin-Assay zur Bestimmung des freien Eisens geeignet? 3. Welche Zusammenhänge bestehen zwischen den Parametern des Eisenstoffwechsels und können diese zur Abschätzung des freien Eisens genutzt werden? Freies Eisen entsteht dann, wenn die Eisenbindungskapazität des Transferrins überschritten wird. Bei gesunden Menschen liegt eine Transferrinsättigung im Durchschnitt bei unter 30%. Es ist also eine wertvolle Reserve vorhanden, um effektiv die Enstehung des freien Eisens zu verhindern. Bei bestimmten pathologischen Situationen, wie sie auch bei polytransfundierten Patienten bei Thalassämie vorliegen, wird dem Körper massiv Eisen zugeführt. Wir konnten bei 18 von 22 Patienten in der Thalassämiegruppe freies Eisen nachweisen. Der Median der freien Eisenkonzentration lag bei 1,25 μmol/l bei einer Spannbreite von 5,3μmol/l. In der Sichelzellanämiegruppe konnte nur bei einem Patienten freies Eisen nachgewiesen werden. Dieser hatte ebenfalls häufig Bluttransfusionen erhalten. Zur Messung des freien Eisens wurde die Bleomycin Methode nach Gutteridge et al angewandt. Es ist eine nasschemische Methode (Messung erfolgt via Spektroskopie) und erfordert keinen hohen technischen Aufwand. Da bei der Bestimmung des freien Eisens im mikromolaren Bereich geschieht, ist das Hauptproblem die Kontamination der Reagenzien durch das ubiquitär vorkommende Eisen. Durch höchste Sorgfalt und genaues Arbeiten im staubfreien Milieu und Behandlung der Reagenzien mit einem geeigneten Eisenkomplexbildner, wie z.B. Chelex100®, ist dieses Problem beherrschbar. Dennoch erfordert die Methode einen enormen Zeitaufwand, weshalb nach Parametern gesucht wurde, die zur Abschätzung oder zur Vorselektion der geeigneten Blutproben zur Bestimmung des freien Eisens herangezogen werden können. Wie oben schon erwähnt, hatten 18 von 22 Thalassämiepatienten freies Eisen im Blut. Davon hatten 15 eine Transferrinsättigung über 100% und 2 knapp unter 100%. Lediglich ein Patient, bei dem aber auch nur freies Eisen von 0,05 μmol/l gemessen wurde, hatte eine Transferrinsättigung deutlich unter 100%. Ein Patient aus der Sichelzellanämiegruppe, bei dem auch freies Eisen gemessen wurde, hatte ebenfalls eine Transferrinsättigung über 100%. Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass eine hoch signifikante positive Korrelation zwischen dem freien Eisen und der Transferrinsättigung festegestellt wurde (r = 0,63, p = 0,002). 95% der Patienten, die freies Eisen im Blut hatten, wiesen auch Transferrinsättigungswerte über bzw. knapp unter 100% auf. Es besteht auch ein statistisch signifikanter positiver Zusammenhang zwischen der Serumeisenkonzentration und freiem Eisen. Alle Patienten mit freiem Eisen im Blut hatten Serumeisenwerte über 170 μg/dl. Damit konnte die Arbeitshypothese bestätigt werden, dass es bei polytransfundierten Thalassämiepatienten zu einer Eisenüberladung mit in der Folge entstehendem freiem Eisen kommt; bekannterweise induziert zweiwertiges Eisen die Fenton-Reaktion bzw. Haber-Weiss-Reaktion und damit oxidativen Stress. Bei Sichelzellanämiepatienten , die keine regelmäßigen Hochregimebluttransfusionen erhalten, die ebenso, wie in der Literatur beschrieben, oxidativem Stress ausgesetzt sind, müssen auch andere Pathomechanismen angenommen werden.