Refine
Year of publication
- 2012 (269) (remove)
Document Type
- Article (218)
- Doctoral Thesis (14)
- Part of Periodical (11)
- Conference Proceeding (8)
- Part of a Book (6)
- Book (4)
- Contribution to a Periodical (4)
- Review (4)
Has Fulltext
- yes (269)
Is part of the Bibliography
- no (269)
Keywords
- Goethe-Universität Frankfurt am Main. Fachbereich Humanmedizin (4)
- Apoptosis (3)
- Biographie (3)
- Medizingeschichte (3)
- Ubiquitination (3)
- apoptosis (3)
- inflammation (3)
- p53 (3)
- ADHD (2)
- BCR/ABL (2)
Institute
- Medizin (269) (remove)
The cellular and molecular mechanisms of tumor angiogenesis and its prospects for anti-angiogenic cancer therapy are major issues in almost all current concepts of both cancer biology and targeted cancer therapy. Currently, (1) sprouting angiogenesis, (2) vascular co-option, (3) vascular intussusception, (4) vasculogenic mimicry, (5) bone marrow-derived vasculogenesis, (6) cancer stem-like cell-derived vasculogenesis and (7) myeloid cell-driven angiogenesis are all considered to contribute to tumor angiogenesis. Many of these processes have been described in developmental angiogenesis; however, the relative contribution and relevance of these in human brain cancer remain unclear. Preclinical tumor models support a role for sprouting angiogenesis, vascular co-option and myeloid cell-derived angiogenesis in glioma vascularization, whereas a role for the other four mechanisms remains controversial and rather enigmatic. The anti-angiogenesis drug Avastin (Bevacizumab), which targets VEGF, has become one of the most popular cancer drugs in the world. Anti-angiogenic therapy may lead to vascular normalization and as such facilitate conventional cytotoxic chemotherapy. However, preclinical and clinical studies suggest that anti-VEGF therapy using bevacizumab may also lead to a pro-migratory phenotype in therapy resistant glioblastomas and thus actively promote tumor invasion and recurrent tumor growth. This review focusses on (1) mechanisms of tumor angiogenesis in human malignant glioma that are of particular relevance for targeted therapy and (2) controversial issues in tumor angiogenesis such as cancer stem-like cell-derived vasculogenesis and bone-marrow-derived vasculogenesis.
We among others have recently demonstrated that normal cells produce “fusion mRNAs”. These fusion mRNAs do not derive from rearranged genomic loci, but rather they are derived from “early-terminated transcripts” (ETTs). Premature transcriptional termination takes place in intronic sequences that belong to “breakpoint cluster regions”. One important property of ETTs is that they exhibit an unsaturated splice donor site. This results in: (1) splicing to “cryptic exons” present in the final intron; (2) Splicing to another transcript of the same gene (intragenic trans-splicing), resulting in “exon repetitions”; (3) splicing to a transcript of another gene (intergenic trans-splicing), leading to “non-genomically encoded fusion transcripts” (NGEFTs). These NGEFTs bear the potential risk to influence DNA repair processes, since they share identical nucleotides with their DNA of origin, and thus, could be used as “guidance RNA” for DNA repair processes. Here, we present experimental data about four other genes. Three of them are associated with hemato-malignancies (ETV6, NUP98 and RUNX1), while one is associated with solid tumors (EWSR1). Our results demonstrate that all genes investigated so far (MLL, AF4, AF9, ENL, ELL, ETV6, NUP98, RUNX1 and EWSR1) display ETTs and produce transpliced mRNA species, indicating that this is a genuine property of translocating genes.
Validierung einer neuen Messmethode zur direkten Bestimmung der Heparin-Konzentration im Blut
(2012)
In dieser Arbeit wurde ein neues Verfahren zur Heparin-Bestimmung (LiSA-H, light scattering assay of heparin) evaluiert. Dieses wurde an der Universität Frankfurt a. M. am Institut für Biophysik entwickelt und ermittelt erstmals die direkte Heparin-Konzentration im Blutplasma. Durch die Analyse der Lichtstreuung einer Plasmaprobe wird die Bildung von Nanopartikeln aus Heparin und Protamin verfolgt. Die Lichtstreuintensität ist dabei proportional zu der in der Probe enthaltenen Heparin-Plasmakonzentration (Heparin-PK). Das Antikoagulans Heparin wird bei Herz-OPs mit Einsatz der Herz-Lungen-Maschine (HLM) verwendet und soll perioperativ eine lutgerinnselbildung in der HLM, sowie Thromboembolien im Patienten verhindern. Am OP-Ende wird die Wirkung durch Protamin antagonisiert, um eine suffiziente Gerinnung wieder herzustellen. Das derzeitige Gerinnungsmanagement basiert auf einem indirekten Messverfahren, der ACT (activated clotting time), welches starken Störeinflüssen, wie z.B. der Hypothermie, Hämodilution und bestimmten Medikamenten unterliegt. Durch die mögliche Falschdosierung der beiden Medikamente, steigt die Gefahr einer Blutung und Thrombose. LiSA-H soll in Zukunft eine zuverlässigere und kostengünstige „point of care― Analyse der Gerinnung und hierdurch eine gezielte Dosierung von Heparin und Protamin ermöglichen, die die Komplikationsrate verringert. In der vorliegenden Studie handelt es sich um eine offene, nicht kontrollierte, prospektive Multicenter-Studie, die mit 50 Patienten am Universitätsklinikum Frankfurt a.M. und 30 Patienten am Kinderherzzentrum Gießen durchgeführt wurde. Es wurde gezeigt, dass die durchschnittliche perioperative Heparin-PK bei Erwachsenen und Kindern bei ca. 5,4 I.E./ml liegt. Es wurde nachgewiesen, dass die Heparin-Clearance bei Kindern (~113 Min.) um das zweifache im Vergleich zu Erwachsenen (~254 Min.), erhöht ist. Besonders hervorzuheben ist die hohe Fehlerquote der ACT-Messung, die bei Erwachsenen in bis zu 1,8 % und bei Kindern in bis zu 20 % der Messungen keinen aussagekräftigen Wert lieferte. Das bedeutet, dass bei Kindern während einer OP bis zu zwei und bei Erwachsenen bis zu drei Stunden keine Information über den aktuellen Gerinnungszustand vorlag. Um eine Validierung der Messergebnisse vorzunehmen, wurden Rückstellproben mit dem Standardlaborverfahren PiCT (Prothrombinase induced clotting time) gemessen. Die Daten aus dem PiCT korrelieren mit den Ergebnissen aus der LiSA-H-Messung wesentlich besser (r² = 0,80), als mit der herkömmlichen ACT-Messmethode (r² = 0,57). Die ermittelten Heparin-PK und die ACT-Werte während einer OP wurden in Chronogrammen dargestellt. Es wurde gezeigt, dass in 30 % der OPs bei Erwachsenen und in 60 % bei Kindern die Messdaten aus der ACT und LiSA-H nur unzureichend synchron bei Nachdosierung mit Heparin anstiegen oder entsprechend der Heparin-Clearance im OP-Verlauf abfielen. Dies zeigte sich besonders kritisch während langandauernder, komplikationsreicher OPs, die einen erhöhten Blutverlust oder sogar Rethorakotomien nach sich zogen, in denen der ACT-Wert eine suffiziente Gerinnung nahe legte, die LiSA-HMessung aber eine noch hohe Heparin-PK nachwies. Erfahrungen aus den klinischen Studien zeigten, dass die Kombination aus der Messung der Heparin-PK und einer Gerinnungsanalyse bei einem ATIII-Mangel von Vorteil ist. Erst die Kombination aus einerseits mehrfach niedrig gemessener ACT-Werte, trotz ggf. Nachdosierungen von Heparin und andererseits ausreichend gemessener Heparin-PK im LiSA-H, kann einen ATIII-Mangelzustand aufdecken. Dadurch können Nach- bzw. Überdosierungen vermieden und damit die Wahrscheinlichkeit für postoperative Komplikationen verringert werden. Der wichtigste Einflussfaktor auf die LiSA-H-Messung ist die Hämodilution, die durch Einbeziehung des Patienten-Blutvolumens (z.B. mit der Nadler-Formel) durch mathematische Korrektur berücksichtigt werden kann. Patientenindividuelle Reaktionen auf gleiche Heparin- und Protamin-Dosierungen sowie eine patientenspezifische Heparin-Clearance zeigten in diesen Studien auf, dass das derzeitige Antikoagulationsmanagement mit den Dosierungsempfehlungen (Körpergewichtsbezogene Dosierung, 1:1 Dosierung von Protamin zur initialen Heparin-Dosis oder der summierten Heparin-Dosis, „pauschale― Nachdosierungen von 5.000 oder 10.000 I.E. Heparin bei ACT < 480) für eine optimale Dosierung der Medikamente unzureichend ist. In Outcome-Studien soll mit der LiSA-H-Messung Dosierungsempfehlungen von Heparin und Protamin ausgearbeitet werden. Außerhalb der Herz-Thorax-Chirurgie eröffnen sich weitere Möglichkeiten, wie z.B. in Dialysezentren und in der Neurochirurgie, für die bereits Studien geplant sind.
One challenge of squamous cell carcinoma of the head and neck (SCCHN) chemotherapy is a small percentage of tumor cells that arrest in the G0 phase of the cell cycle and are thus not affected by chemotherapy. This could be one reason for tumor recurrence at a later date. The recruitment of these G0-arresting cells into the active cell cycle and thus, proliferation, may increase the efficacy of chemotherapeutic agents. The aim of this study was to investigate whether stimulation with recombinant epidermal growth factor (EGF) or serotonin leads to an increased tumor cell proliferation in xenografts. Detroit 562 cells were injected into NMRI-Foxn1nu mice. Treatment was performed with 15 µg murine or human EGF, or 200 µg serotonin. The control mice were treated with Lactated Ringer's solution (5 mice/group). Tumor size was measured on days 4, 8 and 12 after tumor cell injection. The EGF stimulated mice showed a significantly higher tumor growth compared to the serotonin-stimulated mice and the untreated controls. In the present study, we show that it is possible to stimulate tumor cells in xenografts by EGF and thus, enhance cell proliferation, resulting in a higher tumor growth compared to the untreated control group. In our future investigations, we plan to include a higher number of mice, an adjustment of the EGF dosage and cell subanalysis, considering the heterogeneity of SCCHN tumors.
The objective of this pilot clinical study was to assess the safety, technical feasibility, pharmacokinetic (PK) profile and tumour response of DC Bead™ with irinotecan (DEBIRI™) delivered by intra-arterial embolisation for the treatment of metastatic colorectal cancer. Eleven patients with unresectable liver metastases from CRC, tumour burden <30% of liver volume, adequate haematological, liver and renal function, performance status of <2 were included in this study. Patients received up to 4 sessions of TACE with DEBIRI at 3-week intervals. Feasibility of the procedure, safety and tumour response were assessed after each cycle. PK was measured after the first cycle. Patients were followed up to 24 weeks. Only mild to moderate adverse events were observed. DEBIRI is a technically feasibile procedure; no technical complications were observed. Average Cmax for irinotecan and SN-38 was 194 ng/ml and 16.7 ng/ml, respectively, with average t½ of 4.6 h and 12.4 h following administration of DEBIRI. Best overall response during the study showed disease control in 9 patients (2 patients with partial response and 7 with stable disease, overall response rate of 18%). Our study shows that transarterial chemoembolisation with irinotecan-loaded DC beads (DEBIRI) is safe, technically feasible and effective with a good PK profile.
Purpose: Student circus artists train as both artists and athletes with their bodies holding the key to professional success. The daily training load of student circus artists is often associated with maximum physical and psychological stress with injuries posing a threat to a potential professional career. The purpose of this study is the differentiated analysis and evaluation of work accidents in order to initiate the development of injury preventive programs.
Methods: The 17 years of data were obtained from standardized anonymous work accident records of the Berlin State Accident Insurance (UKB) as well as a State Artist Educational School (n = 169, Male: 70; Female: 99) from student artists. Evaluation and descriptive statistics were conducted with Excel 2007 and PASW Statistics 18.
Results: The injury risk seems to be relatively low (0.3 injuries/1000h). There are gender specific differences as to the location of injuries. Only 7% of the accidents demand a break of more than 3 days. Injury patterns vary depending on the activity and the employment of props/equipment. 75.2% of work accidents have multifactorial and 24.8% exogenous causes.
Conclusions: Because physical fitness is all important in the circus arts there are numerous options for injury prevention programs that should be realized subject to gender-specific differences. Follow-ups on chronic complaints and a more individual approach are indispensable due to the very specific activities in the circus arts.
Meeting abstract : Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012), 23.10.-26.10.2012, Berlin.
Fragestellung: Die Behandlung langstreckiger Knochendefekte ist eine große Herausforderung. Die Masquelet-Technik zur Behandlung solcher Defekte ist eine zweizeitige Operationstechnik. Zuerst erfolgt die Insertion eines PMMA (Polymethylmethacrylat)-Zementspacers in den Knochendefekt, der die Bildung einer Membran induziert. Diese Membran enthält Wachstumsfaktoren und regenerative Zellen, die möglicherweise die Knochenheilung unterstützen. Nach einigen Wochen wird der Zementspacer entfernt und der induzierte Membranschlauch mit Beckenkammspongiosa aufgefüllt. Im weiteren Verlauf kommt es zu einer kompletten Knochenheilung. Ziele dieser Untersuchung waren die Etablierung der Masquelettechnik am Rattenmodell und die Definition eines Zeitpunkts, an welchem die Membran eine ausreichende Festigkeit sowie einen signifikanten Gehalt von Vorläuferzellen aufweist.
Methodik: Nach Genehmigung der Experimente wurden die Femura von 24 männlichen SD-Ratten osteotomiert. Die Lücke (10 mm) wurde mit PMMA-Zement aufgefüllt und mittels Miniplatte stabilisiert. Parallel wurden den Versuchstieren gleich große PMMA-Spacer subcutan unter die Rückenhaut implantiert. Nach 2, 4, bzw. 6 Wochen (W) erfolgte die Entnahme der Membranen. Ein Teil der Membran wurde für (immun)histologische Untersuchungen aufbereitet (CD34, vWF, van Giesson), ein Teil für die in vitro Kultur. Auswachsende Vorläuferzellen in vitro wurden über CD34 und STRO-1-Färbung nachgewiesen. Statistik: Mediane, Kruskal-Wallis-Test, p<0,05 ist signifikant.
Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Im zeitlichen Verlauf nahmen die Vaskularisierung (vWF-positive Fläche [%]: 2 W: 1,8; 4 W:1.6 vs 6 W: 6,4), die Dicke der Membran ([µm]: 2 W: 350 vs 4W: 517, 6 W: 592) und der Bindegewebsanteil ([µm]: 2W: 201 vs 4W: 324, 6W: 404) signifikant zu. Der Hauptanteil elastischer Fasern war auf der dem Zement zugewandten Seite, Vaskularisierung war eher auf der Weichteil zugewandten Seite zu finden. Der Anteil CD34 positiver Zellen nahm signifikant ab (2W: 5%, 4 W: 4% vs 6 W: 1%). Auswachsende STRO-1 positive Zellen konnten nur in zweiwöchigen Membranen nachgewiesen werden. Ältere Membranen wiesen einen zunehmenden Anteil seneszenter Zellen auf. Subcutan induzierte Membranen waren vergleichbar, wiesen jedoch tendentiell eine geringere Dicke und keine STRO-1 positiven Zellen auf.
Mit dieser Studie wurde erstmalig die Induktion einer Membran nach Masquelet im Rattenmodell etabliert. Es konnte nachgewiesen werden, dass der strukturelle Aufbau sowie die zellulären Komponenten zeitlichen Änderungen unterliegen und der Ort der Induktion Einfluss auf die zellulären Komponenten der Membran hat. Junge Membranen (2W) enthielten CD34 und STRO-1 positive Zellen. 4W-Membranen enthielten nur CD34 positive Zellen wiesen aber einen signifikanten Bindegewebsanteil auf, der für eine erhöhte mechanische Stabilität spricht. Ob 2 bzw. 4 Wochen alte Membranen den Knochenheilungsprozess fördern, muss in weiterführenden Studien untersucht werden.
Fragestellung: Beurteilung der Korrektur des Astigmatismus mit der multifokalen torischen Intraokularlinsen (IOL) ReSTOR Toric (Alcon, Ft. Worth, USA) bei Kataraktoperation.
Methodik: Die Multicenterstudie umfasste Kataraktepatienten mit präoperativem Astigmatismus von ≥0,75 bis ≤2,5 dpt. die Patienten wurden einer bilateralen Implantation einer torischen multifokalen IOL zur Korrektur der Hornhautverkrümmung unterzogen. Die OP erfolgte ohne relaxierende limbale Inzisionen durch eine clear-cornea Inzision <3,0 mm. Prä- und postoperativ wurden für diese Subanalyse Autokeratometrie sowie subjektiver Astigmatismus von 39 Augen von 40 Patienten im Alter von 59,8±7,0 Jahren analysiert.
Ergebnisse: Präoperativ betrug der mittlere keratometrische Astigmatismus 1,43±0,57 dpt. Die mittlere Inzisionsgröße betrug 2,59±0,41 mm. 1 Monat postoperativ betrug der mittlere keratometrische Astigmatismus 1,51±0,95 dpt (25 Augen). Der Unterschied im keratometrischen Astigmatismus zwischen präoperativ und 1-Monat-postop betrug 0,57±0,96 dpt. Der präoperative subjektive Astigmatismus wurde signifikant von 0,32±0,33 dpt (25 Augen) auf 0,99±0,70 dpt reduziert. (39 Augen, p <0,0001).
Schlussfolgerung: Die Implantation der multifokale torischen IOL zeigt vorhersehbare postoperative Ergebnisse bei der Korrektur des Astigmatismus nach kataraktoperation.
Die exakte Positionierung von Intraokularlinsen in den Kapselsack ist von entscheidender Bedeutung für das postoperative visuelle Ergebnis nach Kataraktoperation oder refraktivem Linsenaustausch. Schon leichte Dezentrierungen können optische Aberrationen hervorrufen welche das Sehen der Patienten negativ beeinflussen. Besonders kommt dieses Phänomen bei sog. Premium Intraokularlinsen mit speziellen Optiken (asphärisch, torisch oder multifokal, sowie Kombinationen dieser) zum Tragen. Diese Optiken können Ihre gewünschte Wirkung nur bei exakter Positionierung entfalten. Eine postoperative Feinpositionierung ist nicht möglich, was die Ansprüche an den Operateur bei Implantation der Linsen erhöht. Minimalinvasive microinzisionelle Operationstechniken bieten heute gute Möglichkeiten, die Implantate exakt zu positionieren. Neben den Dezentrierungen können Intraokularlinsen auch dislozieren, beispielweise durch intra- oder postoperative Kapselrupturen, Linsenverziehungen oder auch Rotation der Implantate. Hier ist ein weiterer chirurgischer Eingriff von Nöten. Der Vortrag stellt dementsprechend verschiedene Videos und praktische Hinweise zur Handhabung postoperativer Linsendislokationen vor.
Die Rolle von NO und cGMP in der Schmerzverarbeitung im Rückenmark ist in den letzten Jahren durch viele Berichte untermauert worden. Nicht vollständig bekannt sind hingegen die Mechanismen, derer sich cGMP bedient, um die Transmission von Schmerzen zu beeinflussen. In der vorliegenden Arbeit wurde deshalb untersucht, welche cGMPabhängigen Phosphodiesterasen (PDEs) hierbei eine Rolle spielen könnten und wie sich diese Beteiligung funktionell äußert. Dazu wurden immunhistochemische Färbungen von Rückenmarkschnitten angefertigt und Western-Blot-Analysen von Rückenmarkgewebe durchgeführt. Beide Methoden lieferten Hinweise dafür, dass die PDEs 1A, 1B, 3A,3B, 5A und 11A keine Rolle in der Verarbeitung von Schmerzen spielen. Demgegenüber scheinen die PDE1C, 2A und 10A in schmerzrelevanten Gebieten des Rückenmarks lokalisiert zu sein. Die funktionelle Relevanz der PDE2A und PDE10A im Rahmen der Schmerzverarbeitung wurde mit Hilfe des PDE2A-Inhibitors BAY 60-7550 und des PDE-10A-Inhibitors Papaverin in nozizeptiven Tiermodellen untersucht. Dabei bewirkte, im Modell der Complete Freund’s Adjuvant (CFA)-induzierten mechanischen Hyperalgesie, die i.p. Applikation von BAY 60-7550 oder Papaverin eine Verstärkung der Hyperalgesie. Weiterhin war die Leckzeit in der 2. Phase des Formalin-Modells bei einer Inhibition von PDE10A signifikant verlängert. Insgesamt bestätigen die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit frühere Berichte, dass cGMP an der Schmerzsensibilisierung im Hinterhorn des Rückenmarks beteiligt ist und deuten auf eine Rolle insbesondere von PDE2A und 10A im Rahmen der Schmerzsensibilisierung hin.
Uncalibrated semi-invasive continous monitoring of cardiac index (CI) has recently gained increasing interest. The aim of the present study was to compare the accuracy of CI determination based on arterial waveform analysis with transpulmonary thermodilution. Fifty patients scheduled for elective coronary surgery were studied after induction of anaesthesia and before and after cardiopulmonary bypass (CPB), respectively. Each patient was monitored with a central venous line, the PiCCO system, and the FloTrac/Vigileo-system. Measurements included CI derived by transpulmonary thermodilution and uncalibrated semi-invasive pulse contour analysis. Percentage changes of CI were calculated. There was a moderate, but significant correlation between pulse contour CI and thermodilution CI both before (r(2) = 0.72, P < 0.0001) and after (r(2) = 0.62, P < 0.0001) CPB, with a percentage error of 31% and 25%, respectively. Changes in pulse contour CI showed a significant correlation with changes in thermodilution CI both before (r(2) = 0.52, P < 0.0001) and after (r(2) = 0.67, P < 0.0001) CPB. Our findings demonstrated that uncalibrated semi-invasive monitoring system was able to reliably measure CI compared with transpulmonary thermodilution in patients undergoing elective coronary surgery. Furthermore, the semi-invasive monitoring device was able to track haemodynamic changes and trends.
Malignant melanoma of the urethra is a rare tumour that is difficult to diagnose and treat, resulting in a poor prognosis. In this paper, we present the case of a 65-year-old woman who was referred to a gynaecologist because of a urethral mass that mimicked a caruncle. The tumour was removed by local excision, and a pathological analysis revealed a malignant melanoma. Distal urethrectomy was performed after three months with no evidence of residual tumour. There was no evidence of disease at a six-year followup. In this paper, we compare the epidemiology, treatment, staging, and prognosis of vulvar cancer in general to malignant melanoma of the vulva in particular.
Inhibitors of Apoptosis Proteins (IAPs) are well-studied E3 ubiquitin ligases predominantly known for regulation of apoptosis. We uncovered that IAPs can function as a direct E3 ubiquitin ligase of RhoGTPase Rac1. cIAP1 and XIAP directly conjugate polyubiquitin chains to Lysine 147 of activated Rac1 and target it for proteasomal degradation. Consistently, loss of these IAPs by various strategies led to stabilization of Rac1 and mesenchymal mode of migration in tumor cells. IAPs also regulate Rac1 degradation upon RhoGDI1 depletion and CNF1 toxin treatment. Our observations revealed an evolutionarily conserved role of IAPs in regulating Rac1 stability shedding light on to the mechanisms behind ubiquitination–dependent inactivation of Rac1 signaling.
While it is apparent that rare variation can play an important role in the genetic architecture of autism spectrum disorders (ASDs), the contribution of common variation to the risk of developing ASD is less clear. To produce a more comprehensive picture, we report Stage 2 of the Autism Genome Project genome-wide association study, adding 1301 ASD families and bringing the total to 2705 families analysed (Stages 1 and 2). In addition to evaluating the association of individual single nucleotide polymorphisms (SNPs), we also sought evidence that common variants, en masse, might affect the risk. Despite genotyping over a million SNPs covering the genome, no single SNP shows significant association with ASD or selected phenotypes at a genome-wide level. The SNP that achieves the smallest P-value from secondary analyses is rs1718101. It falls in CNTNAP2, a gene previously implicated in susceptibility for ASD. This SNP also shows modest association with age of word/phrase acquisition in ASD subjects, of interest because features of language development are also associated with other variation in CNTNAP2. In contrast, allele scores derived from the transmission of common alleles to Stage 1 cases significantly predict case status in the independent Stage 2 sample. Despite being significant, the variance explained by these allele scores was small (Vm< 1%). Based on results from individual SNPs and their en masse effect on risk, as inferred from the allele score results, it is reasonable to conclude that common variants affect the risk for ASD but their individual effects are modest.
During polychemotherapy, cytotoxic drugs are given in combinations to enhance their anti-tumor effectiveness. For most drug combinations, underlying signaling mechanisms responsible for positive drug-drug interactions remain elusive. Here, we prove a decisive role for the Bcl-2 family member NOXA to mediate cell death by certain drug combinations, even if drugs were combined which acted independently from NOXA, when given alone. In proof-of-principle studies, betulinic acid, doxorubicin and vincristine induced cell death in a p53- and NOXA-independent pathway involving mitochondrial pore formation, release of cytochrome c and caspase activation. In contrast, when betulinic acid was combined with either doxorubicine or vincristine, cell death signaling changed considerably; the drug combinations clearly depended on both p53 and NOXA. Similarly and of high clinical relevance, in patient-derived childhood acute leukemia samples the drug combinations, but not the single drugs depended on p53 and NOXA, as shown by RNA interference studies in patient-derived cells. Our data emphasize that NOXA represents an important target molecule for combinations of drugs that alone do not target NOXA. NOXA might have a special role in regulating apoptosis sensitivity in the complex interplay of polychemotherapy. Deciphering the differences in signaling of single drugs and drug combinations might enable designing highly effective novel polychemotherapy regimens.
Autoimmune hepatitis is a rare but life threatening autoimmune disease of the liver of unknown etiology1,2. In the past many attempts have been made to generate an animal model that reflects the characteristics of the human disease 3-5. However, in various models the induction of disease was rather complex and often hepatitis was only transient3-5. Therefore, we have developed a straightforward mouse model that uses the major human autoantigen in type 2 autoimmune hepatitis (AIH-2), namely hCYP2D6, as a trigger6. Type 1 liver-kidney microsomal antibodies (LKM-1) antibodies recognizing hCYP2D6 are the hallmark of AIH-27,8. Delivery of hCYP2D6 into wildtype FVB or C57BL/6 mice was by an Adenovirus construct (Ad-2D6) that ensures a direct delivery of the triggering antigen to the liver. Thus, the ensuing local inflammation generates a fertile field9 for the subsequent development of autoimmunity. A combination of intravenous and intraperitoneal injection of Ad-2D6 is the most effective route to induce a long-lasting autoimmune damage to the liver (section 1). Here we provide a detailed protocol on how autoimmune liver disease is induced in the CYP2D6 model and how the different aspects of liver damage can be assessed. First, the serum levels of markers indicating hepatocyte destruction, such as aminotransferases, as well as the titers of hCYP2D6 antibodies are determined by sampling blood retroorbitaly (section 2). Second, the hCYP2D6-specific T cell response is characterized by collecting lymphocytes from the spleen and the liver. In order to obtain pure liver lymphocytes, the livers are perfused by PBS via the portal vein (section 3), digested in collagen and purified over a Percoll gradient (section 4). The frequency of hCYP2D6-specific T cells is analyzed by stimulation with hCYP2D6 peptides and identification of IFNγ-producing cells by flow cytometry (section 5). Third, cellular infiltration and fibrosis is determined by immunohistochemistry of liver sections (section 6). Such analysis regimen has to be conducted at several times after initiation of the disease in order to prove the chronic nature of the model. The magnitude of the immune response characterized by the frequency and activity of hCYP2D6-specific T and/or B cells and the degree of the liver damage and fibrosis have to be assessed for a subsequent evaluation of possible treatments to prevent, delay or abrogate the autodestructive process of the liver.
To search for novel strategies to enhance the tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL)-induced apoptosis pathways in glioblastoma, we used the B-cell lymphoma 2/Bcl2-like 2-inhibitor ABT-737. Here we report that ABT-737 and TRAIL cooperate to induce apoptosis in several glioblastoma cell lines in a highly synergistic manner (combination index <0.1). Interestingly, the concerted action of ABT-737 and TRAIL to trigger the accumulation of truncated Bid (tBid) at mitochondrial membranes is identified as a key underlying mechanism. ABT-737 and TRAIL cooperate to cleave BH3-interacting domain death agonist (Bid) into its active fragment tBid, leading to increased accumulation of tBid at mitochondrial membranes. Coinciding with tBid accumulation, the activation of Bcl2-associated X protein (Bax), loss of mitochondrial membrane potential, release of cytochrome-c and second mitochondria-derived activator of caspase (Smac) into the cytosol and caspase activation are strongly increased in cotreated cells. Of note, knockdown of Bid significantly decreases ABT-737- and TRAIL-mediated Bax activation and apoptosis. Also, caspase-3 silencing reduces ABT-737- and TRAIL-induced Bid cleavage and apoptosis, indicating that a caspase-3-driven, mitochondrial feedback loop contributes to Bid processing. Importantly, ABT-737 profoundly enhances TRAIL-triggered apoptosis in primary cultured glioblastoma cells derived from tumor material, underlining the clinical relevance. Also, ABT-737 acts in concert with TRAIL to suppress tumor growth in an in vivo glioblastoma model. In conclusion, the rational combination of ABT-737 and TRAIL cooperates to trigger tBid mitochondrial accumulation and apoptosis. This approach presents a promising strategy for targeting the apoptosis pathways in glioblastoma, which warrants further investigation.
Immunomodulatory properties and molecular effects in inflammatory diseases of low-dose X-irradiation
(2012)
Inflammatory diseases are the result of complex and pathologically unbalanced multicellular interactions. For decades, low-dose X-irradiation therapy (LD-RT) has been clinically documented to exert an anti-inflammatory effect on benign diseases and chronic degenerative disorders. By contrast, experimental studies to confirm the effectiveness and to reveal underlying cellular and molecular mechanisms are still at their early stages. During the last decade, however, the modulation of a multitude of immunological processes by LD-RT has been explored in vitro and in vivo. These include leukocyte/endothelial cell adhesion, adhesion molecule and cytokine/chemokine expression, apoptosis induction, and mononuclear/polymorphonuclear cell metabolism and activity. Interestingly, these mechanisms display comparable dose dependences and dose-effect relationships with a maximum effect in the range between 0.3 and 0.7 Gy, already empirically identified to be most effective in the clinical routine. This review summarizes data and models exploring the mechanisms underlying the immunomodulatory properties of LD-RT that may serve as a prerequisite for further systematic analyses to optimize low-dose irradiation procedures in future clinical practice.