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Alcoholism is one of the leading and increasingly prevalent reasons of liver associated morbidity and mortality worldwide. Alcoholic hepatitis (AH) constitutes a severe disease with currently no satisfying treatment options. Lipoxin A4 (LXA4), a 15-lipoxygenase (ALOX15)-dependent lipid mediator involved in resolution of inflammation, showed promising pre-clinical results in the therapy of several inflammatory diseases. Since inflammation is a main driver of disease progression in alcoholic hepatitis, we investigated the impact of endogenous ALOX15-dependent lipid mediators and exogenously applied LXA4 on AH development. A mouse model for alcoholic steatohepatitis (NIAAA model) was tested in Alox12/15+/+ and Alox12/15−/− mice, with or without supplementation of LXA4. Absence of Alox12/15 aggravated parameters of liver disease, increased hepatic immune cell infiltration in AH, and elevated systemic neutrophils as a marker for systemic inflammation. Interestingly, i.p. injections of LXA4 significantly lowered transaminase levels only in Alox12/15−/− mice and reduced hepatic immune cell infiltration as well as systemic inflammatory cytokine expression in both genotypes, even though steatosis progressed. Thus, while LXA4 injection attenuated selected parameters of disease progression in Alox12/15−/− mice, its beneficial impact on immunity was also apparent in Alox12/15+/+ mice. In conclusion, pro-resolving lipid mediators may be beneficial to reduce inflammation in alcoholic hepatitis.
Autism spectrum disorders (ASD) are highly heritable and are characterized by deficits in social communication and restricted and repetitive behaviors. Twin studies on phenotypic subdomains suggest a differing underlying genetic etiology. Studying genetic variation explaining phenotypic variance will help to identify specific underlying pathomechanisms. We investigated the effect of common variation on ASD subdomains in two cohorts including >2500 individuals. Based on the Autism Diagnostic Interview-Revised (ADI-R), we identified and confirmed six subdomains with a SNP-based genetic heritability h2SNP = 0.2–0.4. The subdomains nonverbal communication (NVC), social interaction (SI), and peer interaction (PI) shared genetic risk factors, while the subdomains of repetitive sensory-motor behavior (RB) and restricted interests (RI) were genetically independent of each other. The polygenic risk score (PRS) for ASD as categorical diagnosis explained 2.3–3.3% of the variance of SI, joint attention (JA), and PI, 4.5% for RI, 1.2% of RB, but only 0.7% of NVC. We report eight genome-wide significant hits—partially replicating previous findings—and 292 known and novel candidate genes. The underlying biological mechanisms were related to neuronal transmission and development. At the SNP and gene level, all subdomains showed overlap, with the exception of RB. However, no overlap was observed at the functional level. In summary, the ADI-R algorithm-derived subdomains related to social communication show a shared genetic etiology in contrast to restricted and repetitive behaviors. The ASD-specific PRS overlapped only partially, suggesting an additional role of specific common variation in shaping the phenotypic expression of ASD subdomains.
Recent studies suggested an important contribution of sphingosine-1-phospate (S1P) signaling via its specific receptors (S1PRs) in the production of pro-inflammatory mediators such as Interleukin (IL)-1β in cancer and inflammation. In an inflammation-driven cancer setting, we previously reported that myeloid S1PR1 signaling induces IL-1β production by enhancing NLRP3 (NOD-, LRR- and Pyrin Domain-Containing Protein 3) inflammasome activity. However, the autocrine role of S1P and enzymes acting on the S1P rheostat in myeloid cells are unknown. Using human and mouse macrophages with pharmacological or genetic intervention we explored the relative contribution of sphingosine kinases (SPHKs) in NLRP3 inflammasome activity regulation. We noticed redundancy in SPHK1 and SPHK2 activities towards macrophage NLRP3 inflammasome transcriptional induction and IL-1β secretion. However, pharmacological blockade of both kinases in unison completely abrogated NLRP3 inflammasome induction and IL-1β secretion. Interestingly, human and mouse macrophages demonstrate varied responses towards SPHKs inhibition and IL-1β secretion. Clinical datasets of renal cell carcinoma and psoriasis patients showed a positive correlation between enzymes affecting the S1P rheostat with NLRP3 inflammasome components expression, which corroborates our finding. Our data provide a better understanding on the role of SPHKs and de novo synthesized S1P in macrophage NLRP3 inflammasome activation
Bei der Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung (ADHS) handelt es sich um eine hochprävalente Erkrankung, die bisher insbesondere im Erwachsenenalter nur unzureichend berücksichtigt wurde. Neben den Kernsymptomen bestehend aus Einschränkungen in der Aufmerksamkeit sowie einem erhöhten Maß an Hyperaktivität und Impulsivität gilt es, Komorbiditäten und Beeinträchtigungen zu berücksichtigen, die mit dieser Erkrankung einhergehen. In früheren Studien konnte bereits nachgewiesen werden, dass sowohl Kinder als auch Erwachsene mit einer ADHS vermehrte Unfälle und infolgedessen eine erhöhte Rate an stationären Behandlungen aufweisen. Zusätzlich besteht bei ADHS-Betroffenen ein höheres Risiko, frühzeitig zu versterben, wobei Unfälle als unnatürliche Todesursache den häufigsten Grund darstellen. Bisher existieren auf internationaler Ebene einige Studien, die sich mit den Zusammenhängen von adulter ADHS und Unfallraten beschäftigten. Eine differenzierte Betrachtung, die eine deutsche Population einschließt und den Einfluss des Geschlechts auf das Unfallgeschehen bei ADHS-Betroffenen untersucht, wurde bisher nicht realisiert. Aus diesen Gründen führten wir eine Querschnittsstudie auf unfallchirurgischen Stationen an zwei Kliniken in Frankfurt am Main durch. Im Rahmen der Studie sollte die Prävalenz von adulter ADHS bei stationär betreuten Unfallopfern ermittelt und mögliche unfallcharakteristische Unterschiede zwischen den Geschlechtern der ADHS-Positivkohorte erfasst werden.
Mithilfe der etablierten Adult ADHD Self-Report Scale (ASRS v1.1) der WHO wurden alle Unfallopfer, die den Einschlusskriterien entsprachen, auf adulte ADHS gescreent. Bei der Auswertung des ASRS verwendeten wir zwei unterschiedliche Methoden, die bereits in früheren Studien zur Anwendung kamen. Durch einen eigens erstellten Unfallfragebogen konnten Unfallcharakteristika sowie psychische Komorbiditäten der ADHSPositivkohorte erfasst werden. Zusätzlich erhoben wir zum Vergleich die Unfallcharakteristika bei einer nicht von ADHS betroffenen Kontrollgruppe. Bei einem Teil der positiv gescreenten Patienten wurde eine ausführliche Testung in der ADHS Spezialambulanz des Universitätsklinikums Frankfurt am Main vorgenommen. Mittels diagnostischer Interviews und weiteren Selbstauskunftsfragebögen (DIVA, HASE) konnte eine definitive ADHS-Diagnose gestellt und das positive Screeningergebnis verifiziert werden.
Wir stellten fest, dass die Prävalenz adulter ADHS unter Unfallopfern mit 6,89 % bzw. 8,68 % in Abhängigkeit der ASRS Auswertungskriterien im Vergleich zu der Prävalenz der adulten ADHS in der Allgemeinbevölkerung erhöht war. Des Weiteren gab es mehr Männer mit einem positiven ADHS-Screeningergebnis und einem Unfallgeschehen. Es konnten keine signifikanten geschlechtsspezifischen Unterschiede in den Unfallcharakteristika und Unfallorten in der ADHS Positivkohorte festgestellt werden. Auch in dem Vorhandensein psychischer Komorbiditäten unterschieden sich die beiden Geschlechtergruppen der ADHS-Positivkohorte nicht. Unabhängig der Geschlechterzugehörigkeit wurden die meisten Unfälle der ADHS-Positivkohorte im Straßenverkehr verzeichnet und als selbstverschuldet eingestuft. Es konnten signifikant mehr Unfälle außerhalb des Straßenverkehrs in der nicht von ADHS betroffenen Kontrollgruppe im Vergleich zu der ADHS Positivkohorte nachgewiesen werden. Insgesamt war nur bei 14 % aller positiv gescreenten Patienten eine ADHS-Erkrankung bereits bekannt und diagnostiziert worden.
Auf Grundlage der Ergebnisse dieser Studie lässt sich schlussfolgern, dass Menschen mit einer ADHS-Symptomatik vermehrt auf unfallchirurgischen Stationen anzutreffen sind und im Einklang mit früheren Forschungsergebnissen ein erhöhtes Unfall- und Verletzungsrisiko aufweisen. Darüber hinaus folgern wir aus unseren Ergebnissen, dass sich Männer und Frauen mit einer ADHS-Erkrankung hinsichtlich Symptomatik, Komorbidität und spezifischer Unfallcharakteristika ähnlicher sein könnten, als dass sie sich in diesen Bereichen unterscheiden. Im Hinblick auf die geringen vorbestehenden ADHS-Diagnosen in der Positivkohorte erscheint eine Etablierung eines Screeningsystems bei Patienten sinnvoll, die im Rahmen von Unfallgeschehen gehäuft stationär betreut werden müssen. Da ADHS-Betroffene ein erhöhtes Risiko für multiple Unfälle zu haben scheinen, könnte unter diesen Voraussetzungen eine adulte ADHS-Symptomatik früher erkannt und negative Folgen wie eine erhöhte Unfallrate reduziert werden. Methodologische Limitierungen bestanden in unserer Erhebung durch eine geringe Anzahl an ausführlichen Testungen zur Verifizierung der ADHS-Diagnose sowie dem Informationsgewinn auf der Basis einer Selbstauskunft. Um Ergebnisse aussagekräftiger zu gestalten und auch kleinere Unfälle zu erfassen, erscheint eine Ausweitung der Testung in Ambulanzen sinnvoll.
In der durchgeführten Studie erfolgte die Untersuchung des visuellen Arbeits-gedächtnisses von bipolaren Patienten im Vergleich zu gesunden Kontrollen. Es erfolgten bereits viele Untersuchungen an Patienten mit bipolarer Störung. Wird das Hauptaugenmerk auf die kognitiven Funktionen der Patienten gelegt, so konnte bereits in einigen Studien gezeigt werden, dass nicht nur in depressi-ver oder manischer, sondern auch in euthymer Stimmungslage kognitive Defizi-te vorliegen. Zur näheren Untersuchung der Funktionen des visuellen Arbeits-gedächtnisses der Patienten mit bipolarer Störung wurde daher eine fMRT-Untersuchung durchgeführt. Hier wurden Patienten, die an bipolarer Störung erkrankt sind, mit gesunden Kontrollen verglichen. Dabei wurden die bipolaren Patienten in euthymer Stimmungslage untersucht. Weder in Antwortrichtigkeit noch Reaktionsgeschwindigkeit konnte ein signifikanter Gruppenunterschied nachgewiesen werden. Außerdem wurde in der Untersuchung eine Differenzie-rung zwischen den einzelnen Phasen gemacht, die eine Gedächtnisinformation durchläuft. Bei diesen Phasen handelt es sich um Enkodierungs-, Halte- und Abrufphase. Hierbei konnten veränderte Aktivierungsmuster an diversen Hirn-strukturen der bipolaren Patienten dargestellt werden. Diese Veränderungen ziehen sich durch alle drei Phasen der Gedächtniskonsolidierung und können vor allem im präfrontalen Kortex nachgewiesen werden. Es handelt sich dabei vor allem um eine schwächere Aktivierung des präfrontalen Kortex (PFC) der bipolaren Patienten im Vergleich zu gesunden Kontrollen. Unter anderem ist das Arbeitsgedächtnis im PFC lokalisiert. Diese Ergebnisse scheinen ein Hin-weis dafür zu sein, dass bei den bipolaren Patienten neuronale Defizite im visu-ellen Arbeitsgedächtnis vorliegen.
Pulmonary failure is the main cause of morbidity and mortality in the human chromosomal instability syndrome Ataxia-telangiectasia (A-T). Major phenotypes include recurrent respiratory tract infections and bronchiectasis, aspiration, respiratory muscle abnormalities, interstitial lung disease, and pulmonary fibrosis. At present, no effective pulmonary therapy for A-T exists. Cell therapy using adipose-derived mesenchymal stromal/stem cells (ASCs) might be a promising approach for tissue regeneration. The aim of the present project was to investigate whether ASCs migrate into the injured lung parenchyma of Atm-deficient mice as an indication of incipient tissue damage during A-T. Therefore, ASCs isolated from luciferase transgenic mice (mASCs) were intravenously transplanted into Atm-deficient and wild-type mice. Retention kinetics of the cells were monitored using in vivo bioluminescence imaging (BLI) and completed by subsequent verification using quantitative real-time polymerase chain reaction (qRT-PCR). The in vivo imaging and the qPCR results demonstrated migration accompanied by a significantly longer retention time of transplanted mASCs in the lung parenchyma of Atm-deficient mice compared to wild type mice. In conclusion, our study suggests incipient damage in the lung parenchyma of Atm-deficient mice. In addition, our data further demonstrate that a combination of luciferase-based PCR together with BLI is a pivotal tool for tracking mASCs after transplantation in models of inflammatory lung diseases such as A-T.
Progressive bladder cancer growth is associated with abnormal activation of the mammalian target of the rapamycin (mTOR) pathway, but treatment with an mTOR inhibitor has not been as effective as expected. Rather, resistance develops under chronic drug use, prompting many patients to lower their relapse risk by turning to natural, plant-derived products. The present study was designed to evaluate whether the natural compound, sulforaphane (SFN), combined with the mTOR inhibitor everolimus, could block the growth and proliferation of bladder cancer cells in the short- and long-term. The bladder cancer cell lines RT112, UMUC3, and TCCSUP were exposed short- (24 h) or long-term (8 weeks) to everolimus (0.5 nM) or SFN (2.5 µM) alone or in combination. Cell growth, proliferation, apoptosis, cell cycle progression, and cell cycle regulating proteins were evaluated. siRNA blockade was used to investigate the functional impact of the proteins. Short-term application of SFN and/or everolimus resulted in significant tumor growth suppression, with additive inhibition on clonogenic tumor growth. Long-term everolimus treatment resulted in resistance development characterized by continued growth, and was associated with elevated Akt-mTOR signaling and cyclin-dependent kinase (CDK)1 phosphorylation and down-regulation of p19 and p27. In contrast, SFN alone or SFN+everolimus reduced cell growth and proliferation. Akt and Rictor signaling remained low, and p19 and p27 expressions were high under combined drug treatment. Long-term exposure to SFN+everolimus also induced acetylation of the H3 and H4 histones. Phosphorylation of CDK1 was diminished, whereby down-regulation of CDK1 and its binding partner, Cyclin B, inhibited tumor growth. In conclusion, the addition of SFN to the long-term everolimus application inhibits resistance development in bladder cancer cells in vitro. Therefore, sulforaphane may hold potential for treating bladder carcinoma in patients with resistance to an mTOR inhibitor.
Treatment of large bone defects is one of the great challenges in contemporary orthopedic and traumatic surgery. Grafts are necessary to support bone healing. A well-established allograft is demineralized bone matrix (DBM) prepared from donated human bone tissue. In this study, a fibrous demineralized bone matrix (f-DBM) with a high surface-to-volume ratio has been analyzed for toxicity and immunogenicity. f-DBM was transplanted to a 5-mm, plate-stabilized, femoral critical-size-bone-defect in Sprague-Dawley (SD)-rats. Healthy animals were used as controls. After two months histology, hematological analyses, immunogenicity as well as serum biochemistry were performed. Evaluation of free radical release and hematological and biochemical analyses showed no significant differences between the control group and recipients of f-DBM. Histologically, there was no evidence of damage to liver and kidney and good bone healing was observed in the f-DBM group. Reactivity against human HLA class I and class II antigens was detected with mostly low fluorescence values both in the serum of untreated and treated animals, reflecting rather a background reaction. Taken together, these results provide evidence for no systemic toxicity and the first proof of no basic immunogenic reaction to bone allograft and no sensitization of the recipient.
Although the therapeutic armamentarium for bladder cancer has considerably widened in the last few years, severe side effects and the development of resistance hamper long-term treatment success. Thus, patients turn to natural plant products as alternative or complementary therapeutic options. One of these is curcumin, the principal component of Curcuma longa that has shown chemopreventive effects in experimental cancer models. Clinical and preclinical studies point to its role as a chemosensitizer, and it has been shown to protect organs from toxicity induced by chemotherapy. These properties indicate that curcumin could hold promise as a candidate for additive cancer treatment. This review evaluates the relevance of curcumin as an integral part of therapy for bladder cancer.
Genetic association studies have shown their usefulness in assessing the role of ion channels in human thermal pain perception. We used machine learning to construct a complex phenotype from pain thresholds to thermal stimuli and associate it with the genetic information derived from the next-generation sequencing (NGS) of 15 ion channel genes which are involved in thermal perception, including ASIC1, ASIC2, ASIC3, ASIC4, TRPA1, TRPC1, TRPM2, TRPM3, TRPM4, TRPM5, TRPM8, TRPV1, TRPV2, TRPV3, and TRPV4. Phenotypic information was complete in 82 subjects and NGS genotypes were available in 67 subjects. A network of artificial neurons, implemented as emergent self-organizing maps, discovered two clusters characterized by high or low pain thresholds for heat and cold pain. A total of 1071 variants were discovered in the 15 ion channel genes. After feature selection, 80 genetic variants were retained for an association analysis based on machine learning. The measured performance of machine learning-mediated phenotype assignment based on this genetic information resulted in an area under the receiver operating characteristic curve of 77.2%, justifying a phenotype classification based on the genetic information. A further item categorization finally resulted in 38 genetic variants that contributed most to the phenotype assignment. Most of them (10) belonged to the TRPV3 gene, followed by TRPM3 (6). Therefore, the analysis successfully identified the particular importance of TRPV3 and TRPM3 for an average pain phenotype defined by the sensitivity to moderate thermal stimuli.