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The genetic variability of hepatitis B virus (HBV) represents a challenge for the sensitivity of immunodiagnosis, especially for the detection of surface antigen (HBsAg). There are two types of variants of HBV. Naturally occurring variants are the results of random changes selected over years of population pressure. These variants include HBV genotypes and unusual sequences, which may be poorly detected by immunoassays. The selected variants are mutants that arise in individuals under medically (vaccine, hepatitis B immune globulin and antiviral therapy) or naturally (chronic hepatitis B) induced immune pressure. HBV S-gene mutants have been identified in successfully immunized people worldwide. Based on the assumption that current vaccines containing S protein do not cross-protect against S gene mutants, a mathematical model predicts the disappearance of wild-type HBV in areas with HBsAg endemicity and the emergence of S gene mutants in approximately 100 years as a consequence of universal HBV vaccination. Mutant viruses may escape detection by commercial HBsAg kits. There are several reports on HBsAg negative carriers (HBVDNA positive) of S gene mutants with immunosilent infection or ‘‘unusual’’ serologic constellations. Although S gene mutants have been found to be associated with a more severe clinical course of HBV infection and hepatocellular carcinoma, the clinical significance of the genetic variability of HBV genotypes and HBsAg mutants needs to be further investigated. Detection of HBsAg needs to be improved by the introduction of new HBsAg assays able to recognize S gene mutants described so far and with a lower detection threshold than current immunoassays in order to detect smallest amounts of HBsAg in low-level carriers. There is also a need for more complete epidemiological data on the prevalence of HBsAg mutants in Western Europe and assays for the (differential) screening of mutants need to be developed and evaluated.
Zum Screening auf Bence Jones-Proteinurie wird die Immunfixations-Elektrophorese (IFE) des unkonzentrierten Harnes empfohlen. Aufgrund einer Nachweisempfindlichkeit für freie Leichtketten zwischen 9 und 65 mg/1 werden die klinisch relevanten Bence Jones-Proteinurien erfaßt.
Der VK-Wert der Intraassay-Präzision der IFE zum Bence Jones-Proteinnachweis beträgt 12 %, derjenige der Interassay-Präzision 30%.
Mit der Ausbildung eines Zonenphänomens in der IFE beim Screening auf Bence Jones-Proteinurie muß gerechnet werden, wenn die Bence Jones-Proteinausscheidung vom Kappa-Typ über 1,4 g/l und vom Lambda-Typ über 0,7 g/l beträgt.
Die Konzentrationsbestimmung von Bence Jones-Protein sollte mit der Biuret-Methode erfolgen. Mit der Coomassie Brilliant Blau G 250-Methode wird Bence Jones-Protein nur in sehr unterschiedlichem Ausmaß erfaßt.
Über erste Erfahrungen mit dem Immunoassaysystem Access® wird berichtet. Die Impräzision von Tag zu Tag lag unter Verwendung von kommerziellem Kontrollmaterial meist unter 5%, betrug aber vereinzelt bis zu 8,6%. Die Richtigkeit bezugnehmend der Sollwerte von Richtigkeitskontrollseren zeigte eine gute Vergleichbarkeit. Ein Methodenvergleich an Patientenproben mit anderen kommerziellen Immunoassaysystemen wurde ebenfalls durchgeführt. Die Korrelationskoeffizienten für alle Methoden liegen zwischen 0.92 und 0.99. Es gibt jedoch Unterschiede in der Steigung und dem Intercept, die aber toleriert werden können. Unsere ersten Erfahrungen zeigen, daß mit dem Access® Immunoassaysystem hinsichtlich Impräzision und Richtigkeit eine Zuverlässigkeit erreicht wird, die anderen Immunoassaysystemen vergleichbar ist.
18-OH-Corticosteron (18 ) wird als die unmittelbare Vorstufe der Aldosteron-Synthese angesehen. In-vitro-Untersuchungen sowie vereinzelten klinischen Beobachtungen zufolge sollen Nebennierenrinden-Adenome, im Gegensatz zu Nebennierenrinden-Hyperplasie, vermehrt 8- bilden. In der vorliegenden Studie wurde an 1.272 Patienten einer Hochdruckambulanz, wobei bei 84 Patienten mit primärem Aldosteronismus infolge eines Adenoms sowie bei 110 Patienten infolge einer Nebennierenrinden-Hyperplasie die Diagnose gesichert werden konnte, der diagnostische Stellenwert von 8- im Vergleich zu den Aldosteron-Metaboliten Aldosteron-18-Glucuronid (ALD-18-G) und Tetrahydroaldosteron (TH-ALD) untersucht. Dies im Hin blick auf: 1. die Erkennung eines primären Aldosteronismus, und 2. der differentialdiagnostischen Unterscheidung zwischen einem Adenom und einer Hyperpläsie.
Bezüglich der ersten Fragestellung wurde für 18-OHB - hinsichtlich der Unterscheidung zwischen dem primären Aldosteronismus infolge eines Adenoms und einer essentiellen Hypertonie-eine diagnostische Sensitivität von 99,2% bei einer diagnostischen Spezifität von 95,2% berechnet. Deutlich geringer war mit einer diagnostischen Sensitivität von 79,7% bei einer diagnostischen Spezifität von 60,9% die Abgrenzung zwischen dem primären Aldosteronismus infolge einer Hyperpläsie und einer essentiellen Hypertonie.
18-OHB war bei 11 der 84 Adenom- und 5 der 110 Hyperplasie-Patienten zunächst das einzig erhöhte Steroid im 24 h-Urin. Bei ihnen konnte erst innerhalb einer bis zu 2jährigen Beobachtungszeit ein langsamer Anstieg der Aldosteron-Metabolite beobachtet werden. Somit stellt das 18-OHB einen „Frühmarker" der Erkrankung dar.
In der Unterscheidung zwischen einem Nebennierenrinden-Adenom und einer -Hyperplasie besitzt 18-OHB mit einer diagnostischen Sensitivität von 84,5% bei einer diagnostischen Spezifität von 96,4% ein höheres Abgrenzungsvermögen als Tetrahydro-Aldosteron und Aldosteron-18-Glucuronid dar.
Für die Unterscheidung des Adenoms von der Hyperpläsie ließ sich für 18-OH-Corticosteron im 24 h-Urin ein Wert von 7,9 [ig/die als eine optimale Diskriminanzschwelle berechnen. Bei einer höheren Ausscheidung ist in 84,5% der Fälle mit einem Nebennierenrinden-Adenom zu rechnen. Hinsichtlich der diagnostischen Wertung von 18-OHB sind weder geschlechts- noch altersspezifische Abhängigkeiten zu berücksichtigen.
Die Bestimmung von Tetrahydro-Aldosteron (oder Aldosteron-18-Glucuronid) in Kombination mit 18-OH-Corticosteron stellt die optimale Methode zur Diagnostik des primären Hyperaldosteronismus, insbesondere infolge eines Adenoms, dar.
Die Neuregelung der Qualitätssicherung für Hormone und Pharmaka gemäß den Qualitätssicherungsrichtlinien der Bundesärztekammer (Rili-BÄK) unterliegt einer intensiven Diskussion, besonders in Hinsicht auf die Praktikabilität Für die ärztlichen Laboratorien und die Diagnostikahersteller ergeben sich erhebliche Veränderungen, die aufgezeigt werden.
Long non-coding RNAs are a very versatile class of molecules that can have important roles in regulating a cells function, including regulating other genes on the transcriptional level. One of these mechanisms is that RNA can directly interact with DNA thereby recruiting additional components such as proteins to these sites via an RNA:dsDNA triplex formation. We genetically deleted the triplex forming sequence (FendrrBox) from the lncRNA Fendrr in mice and found that this FendrrBox is partially required for Fendrr function in vivo. We found that the loss of the triplex forming site in developing lungs causes a dysregulation of gene programs associated with lung fibrosis. A set of these genes contain a triplex site directly at their promoter and are expressed in lung fibroblasts. We biophysically confirmed the formation of an RNA:dsDNA triplex with target promoters in vitro. We found that Fendrr with the Wnt signalling pathway regulates these genes, implicating that Fendrr synergizes with Wnt signalling in lung fibrosis.
After myocardial infarction in the adult heart the remaining, non-infarcted tissue adapts to compensate the loss of functional tissue. This adaptation requires changes in gene expression networks, which are mostly controlled by transcription regulating proteins. Long non-coding transcripts (lncRNAs) are now recognized for taking part in fine-tuning such gene programs. We identified and characterized the cardiomyocyte specific lncRNA Sweetheart RNA (Swhtr), an approximately 10 kb long transcript divergently expressed from the cardiac core transcription factor coding gene Nkx2-5. We show that Swhtr is dispensable for normal heart development and function, but becomes essential for the tissue adaptation process after myocardial infarction. Re-expressing Swhtr from an exogenous locus rescues the Swhtr null phenotype. Genes depending on Swhtr after cardiac stress are significantly occupied, and therefore most likely regulated by NKX2-5. Our results indicate a synergistic role for Swhtr and the developmentally essential transcription factor NKX2-5 in tissue adaptation after myocardial injury.
After myocardial infarction in the adult heart the remaining, non-infarcted tissue adapts to compensate the loss of functional tissue. This adaptation requires changes in gene expression networks, which are mostly controlled by transcription regulating proteins. Long non-coding transcripts (lncRNAs) are taking part in fine-tuning such gene programs. We describe and characterize the cardiomyocyte specific lncRNA Sweetheart RNA (Swhtr), an approximately 10 kb long transcript divergently expressed from the cardiac core transcription factor coding gene Nkx2-5. We show that Swhtr is dispensable for normal heart development and function but becomes essential for the tissue adaptation process after myocardial infarction in murine males. Re-expressing Swhtr from an exogenous locus rescues the Swhtr null phenotype. Genes that depend on Swhtr after cardiac stress are significantly occupied and therefore most likely regulated by NKX2-5. The Swhtr transcript interacts with NKX2-5 and disperses upon hypoxic stress in cardiomyocytes, indicating an auxiliary role of Swhtr for NKX2-5 function in tissue adaptation after myocardial injury.
Long non-coding RNAs are a very versatile class of molecules that can have important roles in regulating a cells function, including regulating other genes on the transcriptional level. One of these mechanisms is that RNA can directly interact with DNA thereby recruiting additional components such as proteins to these sites via a RNA:dsDNA triplex formation. We genetically deleted the triplex forming sequence (FendrrBox) from the lncRNA Fendrr in mice and find that this FendrrBox is partially required for Fendrr function in vivo. We find that the loss of the triplex forming site in developing lungs causes a dysregulation of gene programs, associated with lung fibrosis. A set of these genes contain a triplex site directly at their promoter and are expressed in fibroblasts. We confirm the formation of RNA:dsDNA formation with target promoters. We find that Fendrr with the Wnt signalling pathway regulates these genes, implicating that Fendrr synergizes with Wnt signalling in lung fibrosis.
Fendrr synergizes with Wnt signalling to regulate fibrosis related genes during lung development
(2021)
Long non-coding RNAs are a very versatile class of molecules that can have important roles in regulating a cells function, including regulating other genes on the transcriptional level. One of these mechanisms is that RNA can directly interact with DNA thereby recruiting additional components such as proteins to these sites via a RNA:dsDNA triplex formation. We genetically deleted the triplex forming sequence (FendrrBox) from the lncRNA Fendrr in mice and find that this FendrrBox is partially required for Fendrr function in vivo. We find that the loss of the triplex forming site in developing lungs causes a dysregulation of gene programs, associated with lung fibrosis. A set of these genes contain a triplex site directly at their promoter and are expressed in fibroblasts. We find that Fendrr with the Wnt signaling pathway regulates these genes, implicating that Fendrr synergizes with Wnt signaling in lung fibrosis.
Cannabis is the most commonly used illicit drug in the world. However, because of a changing legal landscape and rising interest in therapeutic utility, there is an increasing trend in (long-term) use and possibly cannabis impairment. Importantly, a growing body of evidence suggests that regular cannabis users develop tolerance to the impairing, as well as the rewarding, effects of the drug. However, the neuroadaptations that may underlie cannabis tolerance remain unclear. Therefore, this double-blind, randomized, placebo-controlled, cross-over study assessed the acute influence of cannabis on the brain and behavioral outcomes in two distinct cannabis user groups. Twelve occasional and 12 chronic cannabis users received acute doses of cannabis (300-μg/kg delta-9-tetrahydrocannabinol) and placebo and underwent ultrahigh field functional magnetic resonance imaging and magnetic resonance spectroscopy. In occasional users, cannabis induced significant neurometabolic alterations in reward circuitry, namely, decrements in functional connectivity and increments in striatal glutamate concentrations, which were associated with increases in subjective high and decreases in performance on a sustained attention task. Such changes were absent in chronic users. The finding that cannabis altered circuitry and distorted behavior in occasional, but not chronic users, suggests reduced responsiveness of the reward circuitry to cannabis intoxication in chronic users. Taken together, the results suggest a pharmacodynamic mechanism for the development of tolerance to cannabis impairment, of which is important to understand in the context of the long-term therapeutic use of cannabis-based medications, as well as in the context of public health and safety of cannabis use when performing day-to-day operations.
Cannabis is the most commonly used illicit drug in the world. However due to a changing legal landscape, and rising interest in therapeutic utility, there is an increasing trend in (long-term) use and possibly, cannabis impairment. Importantly, a growing body of evidence suggests regular cannabis users develop tolerance to the impairing, as well as the rewarding, effects of the drug. However, the neuroadaptations that may underlie cannabis tolerance remain unclear. Therefore, this double-blind, randomized, placebo controlled, cross-over study assessed the acute influence of cannabis on brain and behavioral outcomes in two distinct cannabis user groups. Twelve occasional (OUs) and 12 chronic (CUs) cannabis users received acute doses of cannabis (300 μg/kg THC) and placebo, and underwent ultra-high field functional magnetic resonance imaging (fMRI) and magnetic resonance spectroscopy (MRS). In OUs, cannabis induced significant neurometabolic alterations in reward circuitry, namely decrements in functional connectivity and increments in striatal glutamate concentrations, which were associated with increases in subjective high and decreases in performance on a sustained attention task. Such changes were absent in CUs. The finding that cannabis altered circuitry and distorted behavior in OUs, but not CUs, suggests reduced responsiveness of the reward circuitry to cannabis intoxication in chronic users Taken together, the results suggest a pharmacodynamic mechanism for the development of tolerance to cannabis impairment.
In der vorliegenden Arbeit wird ein quantitatives Verfahren zur Auswertung des ELI S As vorgestellt das alle Anforderungen an eine gute Antikörpermessung erfüllt und sich besonders durch große klinische Plausibilität und Ökonomie in der Virusdiagnostik auszeichnet. Die Forderung nach der überregionalen Teststandardisierung wird berücksichtigt. Verschiedene Methoden zur quantitativen Antikörpermessung werden verglichen. Bestimmt werden Antikörper der Immunglobulinklasse G (IgG) gegen das Zytomegalievirus (CMV). Die Methode basiert auf der Herstellung einer einzigen Serumverdünnung (1:160) und führt in Kombination mit einer Standardkurve zu Ergebnissen in Form von Titern. Drei Varianten mit unterschiedlichen Anwendungsschwerpunkten stehen zur Verfügung. Für jedes Probanden-Serum wird immer die Reaktion mit Antigen und Kontrollantigen gleichzeitig in einem Testansatz geprüft.
Lebertransplantation
(1988)
Die Biologie der Onkogene
(1991)
Onkogene wurden zuerst als dominante, maligne transformierende Gene in den Genomen von Retroviren identifiziert. In normalen Zellen existieren eng verwandte Gene, die phylogenetisch hochkonserviert sind und wichtige regulatorische Funktionen bei Differenzierung und Wachstum haben. Diese Gene werden als Proto-Onkogene bezeichnet. Onkogene haben häufig ähnliche, Jedoch aberrante enzymatische oder regulatorische Aktivitäten wie die normalen Gene. Sie werden in verschiedene Klassen eingeteilt (Proteinkinasen, GTP-bindende Proteine, Wachstumsfaktor-Analoga, nukleare Proteine, Wachstumsfaktor-Rezeptor-Analoga). Die normalen Funktionen der Proto-Onkogene werden schon ansatzweise verstanden. So regeln beispielsweise die Analoga der Tyrosinkinase-Onkogene unter anderem die Hämatopoese. Ein neuer Vertreter dieser Gruppe wurde von uns isoliert und als c-tkl bezeichnet.
Onkogene treten in malignen Geweben auch unabhängig von Retroviren auf. Mit DNA aus Tumoren gelang es in Transfektionsexperimenten, normale Zellen zu transformieren. Die Analyse zeigte, daß ein Onkogen in die Zellen eingeschleust worden war, das man schon von Experimenten mit Retroviren kannte. Gene, die das Transformations-Potential der Onkogene inhibieren, werden als Tumor-Suppressor-Gene bezeichnet und stellen einen neuen Zweig der Krebsforschung dar.
Insgesamt ist die Entstehung einer Krebszelle immer an eine oder mehrere genetische Veränderungen gebunden, die ein regulatorisch wichtiges normales Gen funktionell ändern oder es zur falschen Zeit, in der falschen Zelle oder in der falschen Menge exprimieren. Diese genetische Änderung kann angeboren sein, sie kann durch die Infektion mit Viren, durch Strahlen, durch chemische Karzinogenese oder durch spontane Mutation erfolgen. Die Tatsache, daß heute eine Vielzahl von Genen bekannt ist, deren Veränderung Krebs induziert, läßt für die Zukunft eine wesentlich verbesserte Tumor-Diagnostik und eine spezifischere Therapie erwarten. Die systematische Aufklärung der Genome höherer Organismen dürfte für das Studium der Tumor-Suppressorgene und der Onkogene neue Erkenntnisse liefern.
Die immunturbidimetrische Bestimmung von Proteinen im Serum in niedriger Konzentration wie des CRP,mit klinisch chemischen Analysensystemen, ist aufgrund der Eigentrübung der Probe problematisch. Durchdie Verwendung eines Tris-Puffers, der das Detergens Teepol enthält, gelingt es- die Eigentrübung des Probenansatzes stark herabzusetzen, ohne die Antigen-Antikörper-Komplexbildungzu stören,- den Verlauf der Immunkomplexbildung so zu steuern, daß eine optimale Messung am Boehringer-Hitachi705 durch Einpunkteichung möglich ist,- CRP im Serum ohne Vorverdünnung der Probe im Konzentrationsbereich von 5-400 mg/1 zu messen.Die Impräzision in Serie und von Tag zu Tag hat WC-Werte von 1,5 bis 3,6 %. Im Vergleich mit der radialen Im-mundiffusion zeigt die immunturbidimetrische Bestimmung eine gute Richtigkeit, die Vergleichbarkeit zur im-munnephelometrischen Bestimmung am Kallestad QM 300 ist weniger gut.
Präsenzdiagnostik in der Laboratoriumsmedizin ist die zuverlässige Erbringung von Laborbefunden in einer dem Krankheitszustand des Patienten angemessenen Zeit, unter wirtschaftlichen Bedingungen.
Ergänzend zu den konventionellen Analysenverfahren, die auf der Anwendung von Reagenzien in gelöster Form und photometrischer Messung beruhen, wurden seit Anfang der 80er Jahre alternative Systeme entwickelt.
Die alternativen Systeme bestehen aus Reagenzträgern sowie Meß- und Auswertegeräten. Die Reagenzträger enthalten die zur Analysenreaktion erforderlichen Reagenzien, entweder in trockener Form oder in Kammern von Reaktionskassetten. Die Meß- und Auswertegeräte sind vollmechanisiert und haben den Vorteil der einfachen Bedienbarkeit.
Aufgrund apparativer Einfachheit kehrt möglicherweise der Teil der Labordiagnostik, der aufgrund der Einführung der Qualitätskontrolle und steigender Kosten in Laborgemeinschaften verlagert wurde, zurück zum niedergelassenen Arzt. Dadurch wäre in diesem ärztlichen Bereich ähnlich den Krankenhäusern eine Präsenzdiagnostik möglich.
Zur Zeit ist die Qualität der alternativen Analysensysteme noch unzureichend gesichert, da die seit über einem Jahrzehnt bewährten Qualitätssicherungsmaßnahmen der konventionellen Techniken nicht anwendbar sind. Auch liegen teilweise nur unzureichende Kenntnisse über Störmöglichkeiten und Referenzbereiche für 25°C-Methoden vor.
Background: During the current second wave of COVID-19, the radiologists are expected to face great challenges in differentiation between COVID-19 and other virulent influenza viruses, mainly H1N1. Accordingly, this study was performed in order to find any differentiating CT criteria that would help during the expected clinical overlap during the current Influenza season.
Results: This study was retrospectively conducted during the period from June till November 2020, on acute symptomatic 130 patients with no history of previous pulmonary diseases; 65 patients had positive PCR for COVID-19 including 50 mild patients and 15 critical or severe patients; meanwhile, the other 65 patients had positive PCR for H1N1 including 50 mild patients and 15 critical or severe patients. They included 74 males and 56 females (56.9%:43.1%). Their age ranged 14–90 years (mean age 38.9 ± 20.3 SD). HRCT findings were analyzed by four expert consultant radiologists in consensus. All patients with COVID-19 showed parenchymal or alveolar HRCT findings; only one of them had associated airway involvement. Among the 65 patients with H1N1; 56 patients (86.2%) had parenchymal or alveolar HRCT findings while six patients (9.2%) presented only by HRCT signs of airway involvement and three patients (4.6%) had mixed parenchymal and airway involvement. Regarding HRCT findings of airway involvement (namely tree in bud nodules, air trapping, bronchial wall thickening, traction bronchiectasis, and mucous plugging), all showed significant p value (ranging from 0.008 to 0.04). On the other hand, HRCT findings of parenchymal or alveolar involvement (mainly ground glass opacities) showed no significant relation.
Conclusion: HRCT can help in differentiation between non-severe COVID-19 and H1N1 based on signs of airway involvement.
Diese Versuchsreihe beschäftigte sich mit der Fragestellung, ob günstige Handelsmarken- Zigaretten mehr Feinstaub als teure Markenzigaretten emittieren. Dabei wurde der Passivrauch untersucht, welcher durch das Verrauchen verschiedener Zigarettenmarken entstand. Feinstaub stellt heutzutage den wichtigsten einzelnen gesundheitsschädlichen Faktor in Innenräumen dar. Das Augenmerk liegt dabei hauptsächlich auf den feinen Partikeln (PM2,5, PM1). Tumore, chronische Atemwegserkrankungen und eine erhöhte Mortalität stellen nur einen Teil der massiven gesundheitlichen Folgen durch Feinstaub dar. Vulnerable Bevölkerungsgruppen wie Kinder und alte Personen sind besonders durch Passivrauch gefährdet. Die Ergebnisse der Versuchsreihe dienen als Grundlage, um den gesundheitsschädlichen Einfluss des Passivrauchs zu interpretieren. Günstige Handelsmarken-Zigaretten weisen, unter anderem wegen des beständig ansteigenden Zigarettenpreises als auch der anhaltenden Inflation in Deutschland, einen wachsenden Marktanteil auf. Daher müssen sie auch weiterhin in wissenschaftlichen Untersuchungen mit einbezogen werden.
Drei teure sowie drei günstige Zigarettenmarken wurden miteinander und mit der Referenzzigarette 3R4F der Universität Kentucky verglichen. Zu den teuren Marken zählten Marlboro, Camel und Nil. Die günstigeren Handelsmarken-Zigaretten waren Giants, Goldfield und Jakordia. Die Rauchpumpe „Automatic environmental tobacco smoke emitter“ (AETSE) ermöglichte in einem definierten Raum der abgeschlossenen Rauchkammer, Passivrauch zu erzeugen, ohne die menschliche Gesundheit zu gefährden. Ein standardisiertes Rauchprotokoll garantierte dabei reproduzierbare und vergleichbare Ergebnisse. Das Laser Aerosolspektrometer (LAS) Modell 1.109 der Firma Grimm wies eine Messspanne von 0,25 μm bis 32 μm auf. So konnte der Feinstaub gemessen und gruppiert werden. Obwohl der Versuchsaufbau nicht vollkommen realitätsgetreu war, entstand ein adäquater Vergleich der Feinstaubemissionen von (Handels-)Markenzigaretten.
PM10 und PM2,5 wurden erhoben, weil sie die von der EU und WHO standardisierten Messwerte für die Luftverschmutzung durch Feinstaub sind. Die Messung von PM1 rechtfertigt sich durch die stärker gesundheitsschädigende Komponente von Partikeln dieser Größenordnung. Für diese drei Größenfraktionen wurden die mittlere Konzentration Cmean sowie die Area Under The Curve (AUC) ermittelt. Die AUC stellt dabei die Höhe der Gesamtexposition durch Feinstaub dar.
Die Ergebnisse dieser Versuchsreihe zeigen, dass PM1 den größten Anteil der Feinstaubemission der getesteten Zigaretten ausmachte. Alle Zigarettenmarken haben in einem abgeschlossenen Raum Feinstaubmengen in gesundheitsgefährdender Menge produziert. Die Handelsmarke Jakordia emittierte beim Verrauchen generell weniger Feinstaub als alle anderen Zigarettenmarken. Im Allgemeinen konnte kein Unterschied zwischen den günstigen Handels- und den teuren Markenzigaretten festgestellt werden. Es ist wissenschaftlich belegt, dass sich jede Feinstaubkonzentration negativ auf die Gesundheit auswirkt. Die Ergebnisse können dementsprechend in Gänze unter dem Gesichtspunkt der Gesundheitsschädlichkeit eingestuft werden.
Aufgrund veralteter und unspezifischer, beziehungsweise fehlender Angaben zu den Inhaltsstoffen der einzelnen Zigarettensorten, konnte die Ursache der Unterschiede zwischen Jakordia und den anderen Marken nicht geklärt werden. Die Zigarettenhersteller müssen verpflichtet werden, die detaillierten Zusammensetzungen der Tabakprodukte den Behörden wie dem BMEL oder dem Bundesgesundheitsministerium zugänglich zu machen. Dies wäre ein wichtiger Bestandteil für die zukünftige Forschung und Risikobewertung der verschiedenen Inhalts- und Zusatzstoffe.
Die Bande q23 auf Chromosom 11 ist in zahlreiche reziproke chromosomale Translokationen verwickelt. Diese sind dominant mit dem Krankheitsphänotyp einer AML, ALL und seltener mit malignen Lymphomen und myelodysplastischen Syndromen assoziiert. Mittlerweile sind fünfundachtzig cytogenetische Aberrationen der Bande 11q23 bekannt. Das auf 11q23 betroffene Gen wird als das Mixed Lineage Leukemia (MLL), Acute Lymphoblastic Leukemia (ALL-1), Human Homolog of trithorax (HRX) oder als Human Trithorax 1 (Htrx1) bezeichnet. Die häufigsten Partnergene des MLL sind AF4 (40 %), AF9 (27 %), sowie ENL, AF6, ELL und AF10 (4-7 %).
Die Bruchpunkte von t(11;V) Translokationen sind nicht gleichmäßig über das gesamte, 92 kb große humane MLL-Gen verteilt, sondern liegen alle in der 8,3 kb großen Bruchpunktsregion Bpr. Auch innerhalb der Bpr ist die Verteilung der Translokationsbruchpunkte nicht homogen. Die Bruchpunkte von Patienten mit de novo Leukämien und einem Alter über einem Jahr liegen mehrheitlich in der 5’-Hälfte der Bpr, dem Subcluster I. Dagegen liegen die Bruchpunkte von Patienten mit therapiebedingten Leukämien und einem Alter unter einem Jahr überwiegend in der 3’-Hälfte der Bpr, dem Subcluster II.
Neuere Forschungsergebnisse zeigten, daß DNA-Doppelstrangbrüche auf zwei verschiedenen Chromosomen eine hinreichende Voraussetzung für das Entstehen chromosomaler Translokationen sind. Aufgrund der inhomogenen Verteilung der Translokationsbruchpunkte im MLL-Gen stellte sich die Frage, ob bestimmte Regionen dieses Gens für DNA-Doppelstrangbrüche prädisponiert sind. Interessanterweise ist Subcluster II extrem sensitiv gegenüber DNA-Doppelstrangbrüchen, die durch cytotoxische Agenzien oder Apoptose-auslösende Ereignisse induziert werden können. In unserer Arbeitsgruppe konnte eine etwa 200 bp große Region lokalisiert werden, über die sich nahezu alle Etoposid-induzierten DNA-Doppelstrangbrüche verteilten.
In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, daß die Bildung von DNA-Doppelstrangbrüchen in dieser Region durch die Gabe eines Caspase-Inhibitors gehemmt werden kann. Eine Etoposid-induzierte Protein-DNA-Wechselwirkung konnte allerdings nicht nachgewiesen werden. In der Literatur fanden sich Hinweise darauf, daß Subcluster II im Gegensatz zu Subcluster I eine verstärkte Histonacetylierung aufweist. Basierend auf diesen Hinweisen sollte die Arbeitshypothese untersucht werden, ob Subcluster II einen geninternen Promotor des MLL-Gens darstellt.
Die potentielle Promotorregion wurde zunächst durch Computeranalysen eingegrenzt. Mit RT-PCR Experimenten wurde anschließend der potentielle geninterne Promotor des murinen Mll-Gens in einer murinen Fibroblastenzellinie lokalisiert, die einen Transkriptionsstop und eine Polyadenylierungssequenz in Exon 4 des Mll-Gens trug. Um die am Mausmodell gewonnenen Erkenntnisse auch im humanen System zu überprüfen, wurde die geninterne Promotorregion des humanen MLL Gens vor ein Luciferasereportergen kloniert. Durch RTPCR konnte der geninterne Transkriptionsstart im Subcluster II des humanen MLL-Gens lokalisiert werden. Damit konnte zum ersten Mal gezeigt werden, daß Transkriptionsinitiation und genetische Instabilität im Subcluster II des humanen MLL-Gens kolokalisieren.
Durch Deletionsmutanten wurde die Bedeutung der einzelnen Module dieser Promotorregion ermittelt. Dabei zeigte sich, daß die Anwesenheit von zwei retromobilen Elementen eine Enhancer-Funktion haben. Demgegenüber zeigte die homologe murine Sequenz, die in unserer Arbeitsgruppe gleichzeitig von S. Scharf untersucht wurde und für die keine erhöhte Anfälligkeit für DNA-Doppelstrangbrüche bekannt ist, nur eine schwache Promotoraktivität. Dies weist auf einen Zusammenhang zwischen der genetischen Instabilität von Subcluster II und der Rate geninterner Transkriptionsinitiationsprozesse hin.
Das Protein, für das das Transkript des geninternen murinen Promotors kodiert, wurde mittels immunhistologischer und Western Blot Experimente nachgewiesen. Dabei konnte gezeigt werden, daß dieses Protein, wie auch das MLL-Protein, proteolytisch durch Taspase1 und daß sich ein Mini-MLL-Komplex bildet.
Ziel der vorliegenden In-vitro-Untersuchung war der Vergleich drei unterschiedlicher maschineller Nickel-Titan-Wurzelkanalinstrumente bezüglich ihres Vermögens, künstliche Wurzelkanäle mit einem standardisierten Krümmungsradius von 36° nach der Crown-downMethode aufzubereiten. Die verwendeten Systeme waren Profile .04- und Profile .06-Feilen, sowie Mity -Roto-Feilen; angetrieben wurden die Instrumente mit dem ATR Tecnika Motor, einem drehmomentbegrenztem, computergesteuerten Endodontiemotor. Insgesamt wurden vom selben Behandler 60 Kanäle aufbereitet, nachdem diese zuvor in drei Gruppen aufgeteilt wurden: Gruppe 1 wurde ausschließlich mit Profile .04-Instrumenten aufbereitet, Gruppe 2 mit Mity-Roto-Feilen und Gruppe 3 in der Kombination Profile .04-, sowie Profile .06-Feilen. Die einzelnen Kanäle wurden in Hinsicht der Parameter Aufbereitungszeit, Arbeitslängenverlust, Gewichtsverlust, Instrumentenfraktur, sowie Veränderungen der Kanalanatomie miteinander verglichen. Durch Übereinanderprojektion von DiapositivAufnahmen vor und nach Aufbereitung erfolgte die Auswertung der Veränderung der Kanalanatomie.
Hinsichtlich der Aufbereitungszeit gab es zwischen den Systemen Mity-Roto und Profile .04/06 keine statistisch signifikanten Unterschiede.
Die besten Ergebnisse bezüglich Verlust von Arbeitslänge wurden mit den Mity-Roto-Feilen erzielt. Bei allen 20 Kanälen wurde nach der Aufbereitung die volle Arbeitslänge wieder erreicht. Im Gegensatz dazu ergaben sich bei der Aufbereitung mit Profile .04-Instrumenten in allen 20 Kanälen Arbeitslängenverluste, diese betrugen im Mittel 2,8 mm. Mit nur 0,3 mm mittleren Verlusts an Arbeitslänge unterscheidet sich die Profile .04/06-Gruppen nicht statistisch signifikant von der Mity-Roto-Gruppe, es gilt aber hierbei zu berücksichtigen, dass die von einer Fraktur betroffenen Kanäle nicht in die statistischen Auswertungen einbezogen wurden. Insgesamt wurde bei der Kombination der Instrumente Profile .04 und .06, d.h. in Gruppe 3, bei ca. der Hälfte der Kanäle die ursprüngliche Arbeitslänge nicht erreicht.
Die Auswertung dieses Parameters weist darauf hin, dass eine Kombination der Profile .04-Instrumente mit den stärker konischen .06-Instrumenten für die oberen Kanalanteile zu einer Verbesserung der Ergebnisse führt. Demgegenüber sind die Mity-Roto-Instrumente mit ihrem 2-prozentigem Konus in der Lage, auch ohne den zusätzlichen Einsatz eines stärker konischen Instruments für den Kanaleingang bei allen Kanälen die Ursprungsarbeitslänge zu erreichen. Bei den Werten für den Gewichtsverlust nach Aufbereitung unterschieden sich die drei Aufbereitungsmethoden statistisch nicht voneinander.
Bei sechs von 60 aufbereiteten Kanälen ergaben sich Frakturen, dies entspricht einer Frakturrate von 10 %. Absolut gesehen traten nur bei den Profile 04-Instrumenten Frakturen auf, jeweils drei bei der Profile .04- Gruppe und ebenfalls drei bei der Profile .04/06-Gruppe. Häufigste Frakturstelle war das apikale Drittel des 16 mm langen Arbeitsteils der Feile. Betroffen waren vor allem die Feilen stärkeren Durchmessers, insbesondere kam es bei der Feile # 30 in vier Fällen zu einer Fraktur. Die Mity-Roto-Feilen verfügen über eine hohe Arbeitssicherheit, in keinem der 20 Wurzelkanäle kam es zum Auftreten einer Fraktur.
Bezüglich der Veränderung der Kanalanatomie lässt sich für die Mity-Roto-Feilen ein weitgehend zentriertes Aufbereitungsverhalten feststellen. Hingegen weisen die Profile .04-Gruppe, sowie die Profile .04/06-Gruppe lediglich im apikalen Kanalanteil ein zentriertes Aufbereitungsmuster auf, im mittleren Teil kommt es zu einem stärkeren Abtrag an der Außenkurvatur und koronal ist eine Verlagerung des stärksten Abtrags nach mesial festzustellen.
Bei der Bewertung der Veränderung der Kanalanatomie muss berücksichtigt werden, dass durch die Diapositivtechnik nur eine Betrachtung in zwei-dimensionaler Weise möglich war, die dritte Ebene ist ausgespart und entzieht sich somit der Möglichkeit der Bewertung. Der Großteil von Studien, der sich mit der Aufbereitung von Wurzelkanälen beschäftigt, bereitet diese häufig nicht in dem starken Maße auf, wie in der vorliegenden Untersuchung geschehen. Statt einer Masterfeile von # 40, wie in der vorliegenden Untersuchung, wird häufig lediglich bis # 30, beziehungsweise # 35 aufbereitet.
Unter den Bedingungen der vorliegenden Studie führte die maschinelle
Wurzelkanalpräparation mit Profile .04-Instrumenten zu unbefriedigenden Ergebnissen, die sich jedoch durch den zusätzlichen Einsatz der stärker konisch geformten .06-Instrumente deutlich verbessern lassen. Aufgrund der relativ hohen Frakturhäufigkeit kann der kombinierte Einsatz von Profile .04- und Profile .06-Instrumenten für die Aufbereitung von gekrümmten Kanälen eingeschränkt empfohlen werden.
In Bezug auf alle erhobenen Parameter erzielte die Aufbereitung mit den Mity-Roto-Feilen die besten Ergebnisse und kann für die maschinelle Aufbereitung gekrümmter Wurzelkanäle empfohlen werden.
Ziel dieser Arbeit war es, eine Methode zur akustischen Konditionierung speziell für cochleaimplantierte Katzen zu entwickeln. Die Methode sollte bei den Katzen Interesse an akustischen Reizen induzieren und mit einem geringen Aufwand Hör- und Unterschiedsschwellen bestimmbar machen.
Dabei konnte auf den Erfahrungen aus der Arbeit von Manos Pramateftakis aufgebaut werden.
Bei der Katze handelt es sich um ein gutgeeignetes Tiermodell, wodurch sich die gewonnenen Ergebnisse in gewissem Maße auf den Menschen übertragen lassen. Zusammen mit den Resultaten aus den neurophysiologischen und histologischen Untersuchungen sollen sie helfen, die Implantate und deren Codierungsstrategien zu verbessern.
Es wurden insgesamt sieben Katzen für die Konditionierungsexperimente verwendet, davon vier Tiere, zwei taub geborene und zwei künstlich vertäubte, mit einem Cochleaimplantat ausgestattet. Es wurde sichergestellt, daß die Tiere vor der Implantation taub waren und keinerlei Hörerfahrung hatten. Die Tiere wurden im Alter von 2,5 bis 6,5 Monaten implantiert. Drei weitere Katzen dienten als hörende Kontrollen. Die sieben Katzen wurden zwischen 12 und 102 Tage konditioniert.
Die verwendeten Cochleaimplantate wurden in unserem Institut speziell für den Einsatz bei Katzen entwickelt. Es handelt sich dabei um fünf kugelförmige Reizelektroden, die in die Scala tympani eines Ohres inseriert wurden, und eine indifferente Elektrode. Es wurde ein rein monopolares Reizmuster verwendet. Bei der entwickelten Methode handelte es sich um eine operante Konditionierung mit positiver Verstärkung und einem konstanten Verstärkungsmuster. Die Konditionierungssitzungen fanden einmal täglich, an sieben Tagen der Woche in einer schalldichten Kammer statt, mit 15 – 20 Trials (Tests) pro Sitzung. Die Tiere wurden nicht futterdepriviert, erhielten aber für mindestens sechs Stunden vor der Konditionierung keine Nahrung.
Ziel war es, daß die Katzen ein Verhalten zur Frequenzdiskrimination erlernten. Dazu mußten die Tiere bei zwei verschiedenen Reizfrequenzen unterschiedliche Futternäpfe aufsuchen, um eine Belohnung zu erhalten. Das Hinlaufen zu dem richtigen Futternapf wurde als Treffer (Hit) gewertet und in jedem Fall verstärkt. Bei den Versuchen wurde bewußt auf eine Automatisierung verzichtet. Damit es möglich war auf das individuelle Verhalten der Katzen zu reagieren, wurde einem Versuchsleiter der Vorzug gegeben. Es waren mit dieser Methode nur durchschnittlich sieben Sitzungen oder 122,2 Trials nötig, damit die Tiere zuverlässig den Zusammenhang zwischen Reiz und Verstärker erkannten. Die Methode kann aufgrund dieser Daten als sehr effektiv bezeichnet werden, die mit wenig Zeitaufwand durchzuführen ist. Es konnte kein Unterschied zwischen normal hörenden und implantierten Tieren bezüglich des Lernerfolges festgestellt werden. Einzig die Katze, die erst im Alter von über sechs Monaten implantiert wurde, zeigte einen deutlich schlechteren Lernfortschritt als alle anderen Tiere. Möglicherweise ein Zeichen, daß bei dem Tier zum Zeitpunkt der Implantation die kritische Periode der Gehirnentwicklung bereits abgeschlossen war.
Mit dieser Methode konnte allerdings keine der Katzen ein Verhalten zur Frequenzdiskrimination erlernen. Die Tiere vermochten nicht die unterschiedlichen Reize den verschiedenen Futterstellen zuzuordnen. Das Fehlen eines Manipulandums und damit einer eindeutigen, zu verstärkenden Verhaltensweise könnten hierfür der Grund sein. Es ist zu vermuten, daß die Anforderungen an die Tiere in letzter Konsequenz zu schwierig waren. Weiterführende Untersuchungen werden nötig sein, um die Methode zu optimieren.
The G2A receptor (GPR132) contributes to oxaliplatin-induced mechanical pain hypersensitivity
(2017)
Chemotherapy-induced peripheral neuropathic pain (CIPN) is a common and severe debilitating side effect of many widely used cytostatics. However, there is no approved pharmacological treatment for CIPN available. Among other substances, oxaliplatin causes CIPN in up to 80% of treated patients. Here, we report the involvement of the G-protein coupled receptor G2A (GPR132) in oxaliplatin-induced neuropathic pain in mice. We found that mice deficient in the G2A-receptor show decreased mechanical hypersensitivity after oxaliplatin treatment. Lipid ligands of G2A were found in increased concentrations in the sciatic nerve and dorsal root ganglia of oxaliplatin treated mice. Calcium imaging and patch-clamp experiments show that G2A activation sensitizes the ligand-gated ion channel TRPV1 in sensory neurons via activation of PKC. Based on these findings, we conclude that targeting G2A may be a promising approach to reduce oxaliplatin-induced TRPV1-sensitization and the hyperexcitability of sensory neurons and thereby to reduce pain in patients treated with this chemotherapeutic agent.
Highligthts
• Marburg virus infects and replicates in primary human proximal tubular cells (PTC).
• Transcriptome analyses at multiple time points revealed a profound inflammatory response by IFNα, -y and TNFα signaling.
• Among the strongly downregulated gene sets were targets of the transcription factors MYC and E2F, the G2M checkpoint, as well as oxidative phosphorylation.
• Importantly, the downregulated factors comprise PGC-1α, a key factor in mitochondrial biogenesis and renal energy homeostasis, to be substantially downregulated in MARV-infected PTC.
• Our results suggest inflammation-induced changes in tubular energy metabolism as a possible factor in MARV-associated tubular dysfunction.
Abstract
Marburg virus, a member of the Filoviridae, is the causative agent of Marburg virus disease (MVD), a hemorrhagic fever with a case fatality rate of up to 90 %. Acute kidney injury is common in MVD and is associated with increased mortality, but its pathogenesis in MVD remains poorly understood. Interestingly, autopsies show the presence of viral proteins in different parts of the nephron, particularly in proximal tubular cells (PTC). These findings suggest a potential role for the virus in the development of MVD-related kidney injury. To shed light on this effect, we infected primary human PTC with Lake Victoria Marburg virus and conducted transcriptomic analysis at multiple time points. Unexpectedly, infection did not induce marked cytopathic effects in primary tubular cells at 20 and 40 h post infection. However, gene expression analysis revealed robust renal viral replication and dysregulation of genes essential for different cellular functions. The gene sets mainly downregulated in PTC were associated with the targets of the transcription factors MYC and E2F, DNA repair, the G2M checkpoint, as well as oxidative phosphorylation. Importantly, the downregulated factors comprise PGC-1α, a well-known factor in acute and chronic kidney injury. By contrast, the most highly upregulated gene sets were those related to the inflammatory response and cholesterol homeostasis. In conclusion, Marburg virus infects and replicates in human primary PTC and induces downregulation of processes known to be relevant for acute kidney injury as well as a strong inflammatory response.
The human immune system is determined by the functionality of the human lymph node. With the use of high-throughput techniques in clinical diagnostics, a large number of data is currently collected. The new data on the spatiotemporal organization of cells offers new possibilities to build a mathematical model of the human lymph node - a virtual lymph node. The virtual lymph node can be applied to simulate drug responses and may be used in clinical diagnosis. Here, we review mathematical models of the human lymph node from the viewpoint of cellular processes. Starting with classical methods, such as systems of differential equations, we discuss the values of different levels of abstraction and methods in the range from artificial intelligence techniques formalism.
Resilienz als Schutzfaktor vor der Entwicklung psychischer Erkrankungen ist angesichts der zunehmenden gesellschaftlichen Belastung durch chronischen Stress und stressassoziierte Folgeerkrankungen ein hochaktuelles Forschungsthema. Obwohl bereits zahlreiche Erhebungen zur Resilienz existieren, herrscht kein Konsens über die konkrete Operationalisierung des Konzepts. In der Folge differieren vorliegende Studienergebnisse stark voneinander, sind nur schwer miteinander vergleichbar und fraglich auf die Gesellschaft zu übertragen. Die vorliegende Arbeit untersucht daher, ob Haarcortisol einen geeigneten Biomarker in der Resilienzforschung darstellt und einen Beitrag zur Vereinheitlichung und Objektivierung dieses Forschungsgebietes leisten kann.
Zur Beantwortung dieser Frage wurde auf die Daten des aktuell laufenden Langzeitforschungsprojekts „Longitudinal Resilience Assessment“ der Universitätskliniken Frankfurt und Mainz aus den Jahren 2017 bis 2019 zurückgegriffen. Alle Proband*innen der psychisch gesunden Stichprobe (N= 192, 18-50 Jahre) füllten zu insgesamt drei Erhebungszeitpunkten nach Studieneinschluss und im Abstand von je drei Monaten Onlinefragebögen zur Ermittlung der aktuell vorherrschenden Stressexposition, der allgemeinen psychischen Gesundheit sowie des subjektiven Stresserlebens aus. Gleichzeitig fand die Entnahme von Haarproben für die Analyse der Haarcortisolkonzentration statt. Zum Studieneinschluss erfolgte ergänzend die Erhebung der Traumatisierung und negativen Erfahrungen im Kindesalter.
Mittels linearer multivariater Regression wurde ein Effekt möglicher anthropometrischer und soziodemographischer Einflussfaktoren auf die Cortisolkonzentration im Haar ausgeschlossen. Ferner wurde die Auswirkung der Lagerungszeit auf die Höhe der Cortisolwerte im Haar untersucht. Es zeigte sich, dass Haarproben mit einer kürzeren Lagerungszeit signifikant höhere Cortisolwerte aufwiesen als solche mit einer längeren Lagerungszeit. Die Stabilität der Cortisolkonzentrationen über die einzelnen Messzeitpunkte hinweg erwies sich dabei insgesamt nur als mäßig hoch. Zur Untersuchung des Zusammenhangs zwischen subjektivem und objektivem Stress, Traumatisierung und negativen kindlichen Erfahrungen, allgemeiner psychischer Gesundheit, Resilienz und HCC wurden Spearman-Rang-Korrelationen angewandt. Auch hier ließen sich keine statistisch signifikanten Zusammenhänge feststellen. Dennoch konnten bei Personen mit einer Veränderung des Stressniveaus während des Beobachtungszeitraumes eine insgesamt deskriptiv erhöhte Stressexposition sowie statistisch signifikant höhere Mengen an Haarcortisol beobachtet werden. Bei weiteren explorativen Datenanalysen innerhalb einer kleinen Subpopulation der Studienstichprobe konnten während des Einwirkens eines intensiven spezifischen Stressors erhöhte HCC-Werte in Verbindung mit schlechteren psychischen Gesundheitsergebnissen gebracht werden.
Auf Grundlage dieser Arbeit lässt sich kein relevanter Einfluss verschiedener Stressvariablen auf die Cortisolkonzentration im Haar ableiten. Auch die individuelle Resilienz steht in keinem Zusammenhang zum HCC. Die Ergebnisse der explorativen Untersuchungen deuten in Zusammenschau mit einer mäßig hohen Stabilität des HCC jedoch darauf hin, dass Haarcortisol ein veränderungssensitiver Biomarker sein kann. Bei intensiver spezifischer Stresseinwirkung steht es in Zusammenhang mit schlechteren Gesundheitsergebnissen und damit indirekt mit der individuellen Resilienz. In zukünftigen Arbeiten sollte untersucht werden, auf welche Weise die Höhe des Haarcortisols Hinweise auf die Auswirkungen einer spezifischen Stressexposition und damit auf den psychischen Gesundheitszustand eines Individuums liefern kann, um so Risikogruppen identifizieren und diese durch frühzeitige Interventionen vor der Entwicklung psychischer Erkrankungen schützen zu können.
Highlights
• Constrictional structures range from dome-and-basin folds to coeval folds and boudins.
• Under bulk constriction, the competent layer rotates slower than a passive plane.
• Extension-parallel and –perpendicular folds grow simultaneously.
• Extension-perpendicular folds affect previous boudins.
Abstract
We conducted scaled analogue modelling to show the influence of varying single layer initial orientation on the geometry of folds and boudins in a bulk constrictional strain field. The initial angle between the plane of shortening and the competent layer (θZ(i)) was incrementally increased from 0° to 90° by multiples of 11.25°. While the amount of layer thickening decreased with increasing θZ(i), the deformation structures produced range from pure dome-and-basin folds to coeval folds and boudins. Based on the attitude of fold axes, there are extension-parallel (FEPR) and extension-perpendicular (FEPP) folds, with axes subparallel and subperpendicular to the principal stretching axis (X), respectively. Coeval growth of FEPR folds and boudins occurred when θZ(i) > ca. 25°. The FEPP folds can be subdivided into a first type which affect the entire layer (if θZ(i) ranges between 11.25 and 78.75°) and a second type, referred to as FBEPP folds, which are affecting pre-existing boudins if θZ(i) > 45°. The interlimb angle of all types of folds increases with increasing θZ(i). Folds and boudins similar to the ones produced in this study can be found in salt domes and in tectonites of subduction zones.
Background/Objective: Evidence-based clinical pathways can be a useful tool for guideline implementation. However, there seem to be barriers to the use of clinical pathways. The aim of the present questionnaire survey was to assess the perceived usability of the clinical pathway “Overweight/obesity in children and adolescents at primary care level” and to identify factors promoting and hindering the use of the clinical pathway.
Methods: In January 2020, an online questionnaire survey was sent out to 3,916 general practitioners and 470 pediatricians in Austria. The data collected were analysed descriptively.
Results: A total of 148 people took part in the questionnaire survey (response rate 3.7 %). The majority of respondents indicated that they, in general, perceive evidence-based clinical pathways as helpful (90 %) and also make use of them (57 %). Few respondents (9 %) felt well-informed about new clinical pathways developed in Austria. Most of the respondents considered the clinical pathway “Overweight/obesity in children and adolescents at primary care level” as a useful support (60 %), as a reference work (72 %) or as a facilitator for justifying their approach to their patients (68 %). However, a large proportion of the respondents stated that the clinical pathway is not easily applicable in everyday practice. The three most frequently cited barriers to using the clinical pathway were lack of time resources, lack of structures and lack of financial incentives. Other display and access options (e. g., individualisation, integration into practice software) were most frequently cited as factors that might promote the use of the pathway.
Conclusion: Although the majority of the respondents had positive expectations regarding the use of the clinical pathway “Overweight/obesity in children and adolescents at primary care level”, many of them still perceived its usability in everyday clinical practice as difficult. The necessary next steps to improve the use of evidence-based clinical pathways seem to be: an economic and practicable design, easy accessibility of clinical pathways and the creation of framework conditions that facilitate their use in everyday practice.
Although exercise guidelines now recommend exercise for patients with MCI, the long-term effects of exercise in patients with MCI has not been reviewed systematically. The aim was to assess (1) the effectiveness of exercise and physical activity (EXPA) interventions in improving long-term patient-relevant cognitive and non-cognitive outcomes in people with mild cognitive impairment, (2) how well the included trials reported details of the intervention, and (3) the extent to which reported endpoints were in line with patient preferences that were assessed in patient workshops. Following PRISMA guidelines, we performed a systematic review and meta-analysis including randomized controlled trials. A total of ten studies were included after searching in six electronic sources from 1995 onwards. There is a trend that 6 + -month EXPA interventions improve global cognition 12 months after initiation. Evidence on long-term effects of EXPA interventions on non-cognitive health outcomes could not be meaningfully pooled and the individual studies reported mixed results. Workshop participants considered freedom from pain and stress, mood, motivation and self-efficacy to be important, but these outcomes were rarely addressed. Too little information is available on intervention details for EXPA programs to be replicated and confidently recommended for patients with MCI. PROSPERO registration in December, 2021 (CRD42021287166).
Objectives: Patient-level factors that influence compliance with a recommendation for CBT in nursing home residents diagnosed with depression were identified.
Methods: Within a cluster-randomized trial on stepped care for depression in nursing homes (DAVOS-study, Trial registration: DRKS00015686), participants received an intake interview administered by a licensed psychotherapist. If psychotherapy was required, patients were offered a referral for CBT. Sociodemographic characteristics, severity of depression, loneliness, physical health, antidepressant medication, prior experience with psychotherapy, and attitudes towards own aging were assessed. A binary regression determined predictors of compliance with referral.
Results: Of 123 residents receiving an intake interview, 80 were recommended a CBT. Forty-seven patients (58.8 %) followed the recommendation. The binary logistic regression model on compliance with recommended CBT was significant, χ2(9) = 21.64, p = .010. Significant predictors were age (Odds Ratio (OR) = 0.9; 95 % Confidence Interval (CI) = 0.82, 0.99; p = .024) and depression (OR = 1.33; 95 % CI = 1.08, 1.65; p = .008).
Conclusion: Within the implemented setting compliance rate was comparable to other age groups. Future interventions should include detailed psychoeducation on the benefits of psychotherapy on mild depressive symptoms in older age and evidence-based interventions to address the stigma of depression. Interventions such as reminiscence-based methods or problem-solving could be useful to increase compliance with referral, especially in very old patients (80+). Language barriers and a culturally sensitive approach should be considered when screening residents.
Association of mortality and early tracheostomy in patients with COVID-19: a retrospective analysis
(2022)
COVID-19 adds to the complexity of optimal timing for tracheostomy. Over the course of this pandemic, and expanded knowledge of the disease, many centers have changed their operating procedures and performed an early tracheostomy. We studied the data on early and delayed tracheostomy regarding patient outcome such as mortality. We performed a retrospective analysis of all tracheostomies at our institution in patients diagnosed with COVID-19 from March 2020 to June 2021. Time from intubation to tracheostomy and mortality of early (≤ 10 days) vs. late (> 10 days) tracheostomy were the primary objectives of this study. We used mixed cox-regression models to calculate the effect of distinct variables on events. We studied 117 tracheostomies. Intubation to tracheostomy shortened significantly (Spearman’s correlation coefficient; rho = − 0.44, p ≤ 0.001) during the course of this pandemic. Early tracheostomy was associated with a significant increase in mortality in uni- and multivariate analysis (Hazard ratio 1.83, 95% CI 1.07–3.17, p = 0.029). The timing of tracheostomy in COVID-19 patients has a potentially critical impact on mortality. The timing of tracheostomy has changed during this pandemic tending to be performed earlier. Future prospective research is necessary to substantiate these results.
Aim: To evaluate the influence of the width of keratinized tissue (KT) on the prevalence of peri-implant diseases, and soft- and hard-tissue stability.
Materials and methods: Clinical studies reporting on the prevalence of peri-implant diseases (primary outcome), plaque index (PI), modified plaque index (mPI), bleeding index (mBI), bleeding on probing (BOP), probing pocket depths (PD), mucosal recession (MR), and marginal bone loss (MBL) and/or patient-reported outcomes (PROMs; secondary outcomes) were searched. The weighted mean differences (WMD) were estimated for the assessed clinical and radiographic parameters by employing a random-effect model that considered different KT widths (i.e., <2 and ≥2 mm).
Results: Twenty-two articles describing 21 studies (15 cross-sectional, five longitudinal comparative studies, and one case series with pre–post design) with an overall high to low risk of bias were included. Peri-implant mucositis and peri-implantitis affected 20.8% to 42% and at 10.5% to 44% of the implants with reduced or absent KT (i.e., <2 mm or 0 mm). The corresponding values at the implant sites with KT width of ≥2 mm or >0 mm were 20.5% to 53% and 5.1% to 8%, respectively. Significant differences between implants with KT < 2 mm and those with KT ≥ 2 mm were revealed for WMD for BOP, mPI, PI, MBL, and MR all favoring implants with KT ≥ 2 mm.
Conclusion: Reduced KT width is associated with an increased prevalence of peri-implantitis, plaque accumulation, soft-tissue inflammation, mucosal recession, marginal bone loss, and greater patient discomfort.
Compressive knee joint contact force during walking is thought to be related to initiation and progression of knee osteoarthritis. However, joint loading is often evaluated with surrogate measures, like the external knee adduction moment, due to the complexity of computing joint contact forces. Statistical models have shown promising correlations between medial knee joint contact forces and knee adduction moments in particularly in individuals with knee osteoarthritis or after total knee replacements (R2 = 0.44–0.60). The purpose of this study was to evaluate how accurately model-based predictions of peak medial and lateral knee joint contact forces during walking could be estimated by linear mixed-effects models including joint moments for children and adolescents with and without valgus malalignment. Peak knee joint moments were strongly correlated (R2 > 0.85, p < 0.001) with both peak medial and lateral knee joint contact forces. The knee flexion and adduction moments were significant covariates in the models, strengthening the understanding of the statistical relationship between both moments and medial and lateral knee joint contact forces. In the future, these models could be used to evaluate peak knee joint contact forces from musculoskeletal simulations using peak joint moments from motion capture software, obviating the need for time-consuming musculoskeletal simulations.
Objective: To assess predictive factors for poststroke pneumonia (PSP) in patients with acute ischemic stroke (AIS) due to large vessel occlusion (LVO) of the anterior circulation, with special regard to the impact of intravenous thrombolysis (IVT) and endovascular treatment (EVT) on the risk of PSP. As a secondary goal, the validity of the A2DS2, PNEUMONIA, and ISAN scores in LVO will be determined.
Methods: Analysis was based on consecutive data for the years 2017 to 2019 from the prospective inpatient stroke registry covering the entire federal state of Hesse, Germany, using the Kruskal-Wallis test and binary logistic regression.
Results: Data from 4,281 patients with LVO were included in the analysis (54.8% female, median age = 78 years, range = 18–102), of whom 66.4% (n = 2,843) received recanalization therapy (RCT). In total, 19.4% (n = 832) of all LVO patients developed PSP. Development of PSP was associated with an increase in overall in-hospital mortality of 32.1% compared with LVO patients without PSP (16.4%; p < 0.001). Incidence of PSP was increased in 2132 patients with either EVT (n = 928; 25.9% PSP incidence) or combined EVT plus IVT (n = 1,204; 24.1%), compared with 2,149 patients with IVT alone (n = 711; 15.2%) or conservative treatment only (n = 1,438; 13.5%; p < 0.001). Multivariate analysis identified EVT (OR 1.5) and combined EVT plus IVT (OR 1.5) as significant independent risk factors for PSP. Furthermore, male sex (OR 1.9), age ≥ 65 years (OR 1.7), dysphagia (OR 3.2) as well as impaired consciousness at arrival (OR 1.7) and the comorbidities diabetes (OR 1.4) and atrial fibrillation (OR 1.3) were significantly associated risk factors (each p < 0.001). Minor stroke (NIHSS ≤ 4) was associated with a significant lower risk of PSP (OR 0.5). Performance of risk stratification scores varied between A2DS2 (96.1% sensitivity, 20.7% specificity), PNEUMONIA (78.2% sensitivity and 45.1% specificity) and ISAN score (98.0% sensitivity, 20.0% specificity).
Conclusion: Nearly one in five stroke patients with LVO develops PSP during acute care. This risk of PSP is further increased if an EVT is performed. Other predictive factors are consistent with those previously described for all AIS patients. Available risk stratification scores proved to be sensitive tools in LVO patients but lack specificity.
Das CD-44-Molekül ist ein membranständiger Oberflächenrezeptor, der als Adhäsionselement von Tumorzellen im Rahmen der Metastasierung genutzt wird. Berichte verweisen auf eine direkte Korrelation zwischen CD-44-Expression eines Tumors und der klinischen Prognose. Darüber hinaus kann der CD-44-Rezeptor auch intrazelluläre Signalwege aktivieren, und als solches Signalelement in die Regulation des Zellzyklus eingreifen.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde postuliert, dass der CD-44-Rezeptor zellzyklusabhängige Veränderungen erfährt und sich daraus Modifikationen des Adhäsionsverhaltens von Tumorzellen ergeben.
Repräsentativ wurde an der Magenkarzinom-Zell-Linie MKN-45 die CD-44-Expression bzw. dessen Splice-Varianten während des Zellzyklus fluorometrisch untersucht (FACS-Analyse, konfokale Laserscan-Mikroskopie). Parallel wurde das Adhäsionsverhalten an isolierten und kultivierten humanen Endothelzellen evaluiert. Die Tumorzellen wurden zuvor mittels Aphidicolin synchronisiert. Als Kontrolle dienten nicht-synchronisierte Zellen.
Die Untersuchungen verdeutlichten eine spezifische Expression der CD-44-Varianten CD44v4, CD44v5, CD44v7. Die Inkubation der Tumorzellen mit Aphidicolin bewirkte eine ausgeprägte Akkumulation von MKN-45-Zellen in der S-Phase. Nach Absetzen des Aphidicolins und Freisetzung in den Zellzyklus kam es zur signifikanten zyklusabhängigen Modulation der Rezeptorexpression. CD44v4, CD44v5 und CD44v7 waren in der G2/MPhase gegenüber der G0/G1- und S-Phase deutlich vermehrt auf der Membran detektierbar. In der G2/M-Phase erhöhte sich zudem signifikant die Adhäsionskapazität der MKN-45-Zellen. Blockadestudien mit gegen die CD-44-Varianten gerichteten monoklonalen Antikörpern belegten die CD-44-abhängige Tumorzell-Endothelzell-Interaktion.
Die Studien belegen zumindest am in vitro Zellkulturmodell die zellzyklus-gesteuerte CD-44-Expression und CD-44-abhängige Invasionseigenschaften von Tumorzellen. Es lässt sich daraus ableiten, dass eine anti-tumorale Therapie an zuvor synchronisierten Tumorzellen womöglich besonders effektiv sein kann. Auch die pharmakologische Blockade des CD-44-Rezeptors könnte einen anti-tumoralen Effekt besitzen.
A novel approach to measure brain-to-brain spatial and temporal alignment during positive empathy
(2022)
Empathy is defined as the ability to vicariously experience others’ suffering (vicarious pain) or feeling their joy (vicarious reward). While most neuroimaging studies have focused on vicarious pain and describe similar neural responses during the observed and the personal negative affective involvement, only initial evidence has been reported for the neural responses to others’ rewards and positive empathy. Here, we propose a novel approach, based on the simultaneous recording of multi-subject EEG signals and exploiting the wavelet coherence decomposition to measure the temporal alignment between ERPs in a dyad of interacting subjects. We used the Third-Party Punishment (TPP) paradigm to elicit the personal and vicarious experiences. During a positive experience, we observed the simultaneous presence in both agents of the Late Positive Potential (LPP), an ERP component related to emotion processing, as well as the existence of an inter-subject ERPs synchronization in the related time window. Moreover, the amplitude of the LPP synchronization was modulated by the presence of a human-agent. Finally, the localized brain circuits subtending the ERP-synchronization correspond to key-regions of personal and vicarious reward. Our findings suggest that the temporal and spatial ERPs alignment might be a novel and direct proxy measure of empathy.
Two-person neuroscience (2 PN) is a recently introduced conceptual and methodological framework used to investigate the neural basis of human social interaction from simultaneous neuroimaging of two or more subjects (hyperscanning). In this study, we adopted a 2 PN approach and a multiple-brain connectivity model to investigate the neural basis of a form of cooperation called joint action. We hypothesized different intra-brain and inter-brain connectivity patterns when comparing the interpersonal properties of joint action with non-interpersonal conditions, with a focus on co-representation, a core ability at the basis of cooperation. 32 subjects were enrolled in dual-EEG recordings during a computerized joint action task including three conditions: one in which the dyad jointly acted to pursue a common goal (joint), one in which each subject interacted with the PC (PC), and one in which each subject performed the task individually (Solo).
A combination of multiple-brain connectivity estimation and specific indices derived from graph theory allowed to compare interpersonal with non-interpersonal conditions in four different frequency bands. Our results indicate that all the indices were modulated by the interaction, and returned a significantly stronger integration of multiple-subject networks in the joint vs. PC and Solo conditions. A subsequent classification analysis showed that features based on multiple-brain indices led to a better discrimination between social and non-social conditions with respect to single-subject indices. Taken together, our results suggest that multiple-brain connectivity can provide a deeper insight into the understanding of the neural basis of cooperation in humans.
Highlights
• The goal was to assess the intra- and inter-scanner reproducibility of qMRI data.
• Mean scan-rescan variations were not exceeding 2.14%.
• Mean inter-scanner model deviations were not exceeding 5.21%.
• Provided that identical acquisition sequences are used, discrepancies between qMRI data acquired with different scanner models are low.
Abstract
Background: Quantitative MRI (qMRI) techniques allow assessing cerebral tissue properties. However, previous studies on the accuracy of quantitative T1 and T2 mapping reported a scanner model bias of up to 10% for T1 and up to 23% for T2. Such differences would render multi-centre qMRI studies difficult and raise fundamental questions about the general precision of qMRI. A problem in previous studies was that different methods were used for qMRI parameter mapping or for measuring the transmitted radio frequency field B1 which is critical for qMRI techniques requiring corrections for B1 non-uniformities.
Aims: The goal was to assess the intra- and inter-scanner reproducibility of qMRI data at 3 T, using two different scanner models from the same vendor with exactly the same multiparametric acquisition protocol.
Methods: Proton density (PD), T1, T2* and T2 mapping was performed on healthy subjects and on a phantom, performing each measurement twice for each of two scanner models. Although the scanners had different hardware and software versions, identical imaging sequences were used for PD, T1 and T2* mapping, adapting the codes of an existing protocol on the older system line by line to match the software version of the newer scanner. For T2-mapping, the respective manufacturer’s sequence was used which depended on the software version. However, system-dependent corrections were carried out in this case. Reproducibility was assessed by average values in regions of interest.
Results: Mean scan-rescan variations were not exceeding 2.14%, with average values of 1.23% and 1.56% for the new and old system, respectively. Inter-scanner model deviations were not exceeding 5.21% with average values of about 2.2–3.8% for PD, 2.5–3.0% for T2*, 1.6–3.1% for T1 and 3.3–5.2% for T2.
Conclusions: Provided that identical acquisition sequences are used, discrepancies between qMRI data acquired with different scanner models are low. The level of systematic differences reported in this work may help to interpret multi-centre data.
Highlights
• Increased values in SVD, suggesting reduced oxygen extraction fraction (OEF).
• Vascular dysfunction and microstructural impairment limit OEF capacity.
• Association between prolonged and more alkaline intracellular pH.
• Adaptation of intracellular energy metabolism compensates for reduced OEF.
Abstract
Background: We aimed to investigate whether combined phosphorous (31P) magnetic resonance spectroscopic imaging (MRSI) and quantitative T′2 mapping are able to detect alterations of the cerebral oxygen extraction fraction (OEF) and intracellular pH (pHi) as markers the of cellular energy metabolism in cerebral small vessel disease (SVD).
Materials and methods: 32 patients with SVD and 17 age-matched healthy control subjects were examined with 3-dimensional 31P MRSI and oxygenation-sensitive quantitative T′2 mapping (1/T′2 = 1/T2* - 1/T2) at 3 Tesla (T). PHi was measured within the white matter hyperintensities (WMH) in SVD patients. Quantitative T′2 values were averaged across the entire white matter (WM). Furthermore, T′2 values were extracted from normal-appearing WM (NAWM) and the WMH and compared between patients and controls.
Results: Quantitative T′2 values were significantly increased across the entire WM and in the NAWM in patients compared to control subjects (149.51 ± 16.94 vs. 138.19 ± 12.66 ms and 147.45 ± 18.14 vs. 137.99 ± 12.19 ms, p < 0.05). WM T′2 values correlated significantly with the WMH load (ρ=0.441, p = 0.006). Increased T′2 was significantly associated with more alkaline pHi (ρ=0.299, p < 0.05). Both T′2 and pHi were significantly positively correlated with vascular pulsatility in the distal carotid arteries (ρ=0.596, p = 0.001 and ρ=0.452, p = 0.016).
Conclusions: This exploratory study found evidence of impaired cerebral OEF in SVD, which is associated with intracellular alkalosis as an adaptive mechanism. The employed techniques provide new insights into the pathophysiology of SVD with regard to disease-related consequences on the cellular metabolic state.
Background and Objectives: Proteins of the coagulation system contribute to autoimmune inflammation in patients with multiple sclerosis (MS). On blood-brain barrier (BBB) disruption, fibrinogen enters the CNS and is rapidly converted to fibrin, unfolding pleiotropic autoimmune mechanisms. Fibrin accumulation leads to subsequent proteolytic degradation that results in D-dimer generation. The primary objective of this study was to determine intrathecal levels of D-dimer in CSF as a measure of intrathecal coagulation cascade activation and to evaluate its diagnostic utility in patients with MS in contrast to healthy subjects. Key secondary objectives included analysis of CSF D-dimer in differential diagnoses of MS and its relation to routine clinical markers of disease activity.
Methods: Patients admitted for the assessment of suspected MS were prospectively recruited from October 2017 to December 2020. Blood plasma and citrated CSF samples were analyzed using a highly sensitive luminescent oxygen channeling immunoassay. Intrathecal generation of D-dimer was analyzed by adjusting for CSF/serum albumin (Qalb) and CSF/plasma D-dimer quotients (QD-dimer), and corresponding CSF fibrinogen levels were determined. Final diagnoses after full evaluation and clinical data were recorded.
Results: Of 187 patients, 113 patients received a diagnosis of MS or clinically/radiologically isolated syndrome. We found increased intrathecal CSF D-dimer generation levels (QD-dimer/Qalb-index) for patients with relapsing-remitting MS (RRMS; n = 71, median 4.7, interquartile range [IQR] 2.5–8.0) when compared with those for disease controls (n = 22, median 2.6, IQR 2.1–4.8, p = 0.031). Absolute CSF D-dimer values correlated with CSF fibrinogen levels (r = 0.463; p < 0 .001) and CSF leukocytes (r = 0.273; p = 0.003) and were elevated in MS patients with contrast enhancement (CE) compared with MS patients without CE on MRI (n = 48, median 6 ng/mL, and IQR 3–15.25 vs n = 41, median 4 ng/mL, and IQR 2–7; p = 0.026). Exploratory subgroup analyses indicated a correlation of intrathecal inflammatory activity and CSF D-dimer levels.
Discussion: D-dimer in CSF can be reliably determined and correlates with markers of CNS inflammation and CSF fibrinogen levels. Adjusted for BBB dysfunction, CSF D-dimer may allow the identification of intrathecal coagulation cascade activation in patients with MS.
Classification of Evidence: This study provides Class I evidence that CSF D-dimer levels are elevated in patients with RRMS.
Nanoplastics affect the inflammatory cytokine release by primary human monocytes and dendritic cells
(2022)
So far, the human health impacts of nano- and microplastics are poorly understood. Thus, we investigated whether nanoplastics exposure induces inflammatory processes in primary human monocytes and monocyte-derived dendritic cells. We exposed these cells in vitro to nanoplastics of different shapes (irregular vs. spherical), sizes (50–310 nm and polydisperse mixtures) and polymer types (polystyrene; polymethyl methacrylate; polyvinyl chloride, PVC) using concentrations of 30–300 particles cell−1. Our results show that irregular PVC particles induce the strongest cytokine release of these nanoplastics. Irregular polystyrene triggered a significantly higher pro-inflammatory response compared to spherical nanoplastics. The contribution of chemicals leaching from the particles was minor. The effects were concentration-dependent but varied markedly between cell donors. We conclude that nanoplastics exposure can provoke human immune cells to secrete cytokines as key initiators of inflammation. This response is specific to certain polymers (PVC) and particle shapes (fragments). Accordingly, nanoplastics cannot be considered one homogenous entity when assessing their health implications and the use of spherical polystyrene nanoplastics may underestimate their inflammatory effects.
There has been a renewed interest in the potential use of psychedelics for the treatment of psychiatric conditions. Nevertheless, little is known about the mechanism of action and molecular pathways influenced by ayahuasca use in humans. Therefore, for the first time, our study aims to investigate the human metabolomics signature after consumption of a psychedelic, ayahuasca, and its connection with both the psychedelic-induced subjective effects and the plasma concentrations of ayahuasca alkaloids.
Plasma samples of 23 individuals were collected both before and after ayahuasca consumption. Samples were analysed through targeted metabolomics and further integrated with subjective ratings of the ayahuasca experience (i.e., using the 5-Dimension Altered States of Consciousness Rating Scale [ASC]), and plasma ayahuasca-alkaloids using integrated network analysis. Metabolic pathways enrichment analysis using diffusion algorithms for specific KEGG modules was performed on the metabolic output.
Compared to baseline, the consumption of ayahuasca increased N-acyl-ethanolamine endocannabinoids, decreased 2-acyl-glycerol endocannabinoids, and altered several large-neutral amino acids (LNAAs). Integrated network results indicated that most of the LNAAs were inversely associated with 9 out of the 11 subscales of the ASC, except for tryptophan which was positively associated. Several endocannabinoids and hexosylceramides were directly associated with the ayahuasca alkaloids. Enrichment analysis confirmed dysregulation in several pathways involved in neurotransmission such as serotonin and dopamine synthesis.
In conclusion, a crosstalk between the circulating LNAAs and the subjective effects is suggested, which is independent of the alkaloid concentrations and provides insights into the specific metabolic fingerprint and mechanism of action underlying ayahuasca experiences.
Pathologies associated with tissue ischemia/reperfusion (I/R) in highly metabolizing organs such as the brain and heart are leading causes of death and disability in humans. Molecular mechanisms underlying mitochondrial dysfunction during acute injury in I/R are tissue-specific, but their details are not completely understood. A metabolic shift and accumulation of substrates of reverse electron transfer (RET) such as succinate are observed in tissue ischemia, making mitochondrial complex I of the respiratory chain (NADH:ubiquinone oxidoreductase) the most vulnerable enzyme to the following reperfusion. It has been shown that brain complex I is predisposed to losing its flavin mononucleotide (FMN) cofactor when maintained in the reduced state in conditions of RET both in vitro and in vivo. Here we investigated the process of redox-dependent dissociation of FMN from mitochondrial complex I in brain and heart mitochondria. In contrast to the brain enzyme, cardiac complex I does not lose FMN when reduced in RET conditions. We proposed that the different kinetics of FMN loss during RET is due to the presence of brain-specific long 50 kDa isoform of the NDUFV3 subunit of complex I, which is absent in the heart where only the canonical 10 kDa short isoform is found. Our simulation studies suggest that the long NDUFV3 isoform can reach toward the FMN binding pocket and affect the nucleotide affinity to the apoenzyme. For the first time, we demonstrated a potential functional role of tissue-specific isoforms of complex I, providing the distinct molecular mechanism of I/R-induced mitochondrial impairment in cardiac and cerebral tissues. By combining functional studies of intact complex I and molecular structure simulations, we defined the critical difference between the brain and heart enzyme and suggested insights into the redox-dependent inactivation mechanisms of complex I during I/R injury in both tissues.
Tight control over transcription factor activity is necessary for a sensible balance between cellular proliferation and differentiation in the embryo and during tissue homeostasis by adult stem cells, but mechanistic details have remained incomplete. The homeodomain transcription factor MEIS2 is an important regulator of neurogenesis in the ventricular–subventricular zone (V-SVZ) adult stem cell niche in mice. We here identify MEIS2 as direct target of the intracellular protease calpain-2 (composed of the catalytic subunit CAPN2 and the regulatory subunit CAPNS1). Phosphorylation at conserved serine and/or threonine residues, or dimerization with PBX1, reduced the sensitivity of MEIS2 towards cleavage by calpain-2. In the adult V-SVZ, calpain-2 activity is high in stem and progenitor cells, but rapidly declines during neuronal differentiation, which is accompanied by increased stability of MEIS2 full-length protein. In accordance with this, blocking calpain-2 activity in stem and progenitor cells, or overexpression of a cleavage-insensitive form of MEIS2, increased the production of neurons, whereas overexpression of a catalytically active CAPN2 reduced it. Collectively, our results support a key role for calpain-2 in controlling the output of adult V-SVZ neural stem and progenitor cells through cleavage of the neuronal fate determinant MEIS2.
Objective: Randomized trials have shown that concomitant methotrexate (MTX) augments the effectiveness of tumour necrosis factor (TNF) inhibitors in rheumatoid arthritis (RA), but its benefit in psoriatic arthritis (PsA) has not been demonstrated. The goal of this study was to examine whether the impact of concomitant MTX on therapeutic outcomes in patients with PsA was similar to its effects in RA.
Methods: We used data from highly comparable and concurrent observational studies of patients with PsA (N = 1424) or RA (N = 3148) who initiated adalimumab therapy during routine clinical care. The 28-joint Disease Activity Score (DAS28) and patient-reported pain scores were evaluated in patients who received 24 months of continuous treatment with adalimumab monotherapy or adalimumab + MTX and in patients who initiated or stopped concomitant MTX during ongoing adalimumab therapy.
Results: Twenty-four months of continuous treatment with adalimumab + MTX was superior to adalimumab monotherapy in RA patients, while no significant difference was observed in patients with PsA. RA patients who added MTX during the study showed significant individual improvements in DAS28 and pain scores at 6 months after the change in therapy, while those who removed MTX had slight increases in disease activity. In contrast, in patients with PsA, neither initiation nor removal of MTX during continuous adalimumab therapy had a significant effect on therapeutic outcomes.
Conclusion: Addition of MTX to adalimumab confers further therapeutic benefit in patients with RA, but not in those with PsA, suggesting differences in MTX effects in these two patient populations.
Clinicaltrials.gov NCT01078090, NCT01077258, NCT01111240
Hematopoietic mutations in epigenetic regulators like DNA methyltransferase 3 alpha (DNMT3A), play a pivotal role in driving clonal hematopoiesis of indeterminate potential (CHIP), and are associated with unfavorable outcomes in patients suffering from heart failure (HF). However, the precise interactions between CHIP-mutated cells and other cardiac cell types remain unknown. Here, we identify fibroblasts as potential partners in interactions with CHIP-mutated monocytes. We used combined transcriptomic data derived from peripheral blood mononuclear cells of HF patients, both with and without CHIP, and cardiac tissue. We demonstrate that inactivation of DNMT3A in macrophages intensifies interactions with cardiac fibroblasts and increases cardiac fibrosis. DNMT3A inactivation amplifies the release of heparin-binding epidermal growth factor-like growth factor, thereby facilitating activation of cardiac fibroblasts. These findings identify a potential pathway of DNMT3A CHIP-driver mutations to the initiation and progression of HF and may also provide a compelling basis for the development of innovative anti-fibrotic strategies.
In der präoperativen Diagnostik fokaler maligner Leberläsionen nimmt die MRT mit Resovist® einen zunehmend höheren Stellenwert ein.
T2 gewichtete TSE- und FS-Sequenzen der Resovist® unterstützten MRT sind dabei sensitiver als die in der präoperativen Diagnostik etablierte CTAP mit Ultravist® 370, einem nichtionischen jodhaltigen Kontrastmittel.
Die visuelle Differenzierung und Charakterisierung fokaler maligner Leberläsionen und deren Abgrenzung vom Leberparenchym in der Resovist® unterstützten MRT kann durch die Analyse der Signalintensitätskurven optimiert werden. Eine effektivere Charakterisierung der fokalen Leberläsionen wirkt sich damit positiv auf die Sensitivität und Spezifität der SPIO verstärkten MRT aus.
Es bleibt daher offen, die Signalintensitäten der primären und sekundären Leberläsionen der hier nicht untersuchten Gewebearten in weiteren Studien zu analysieren.
Desweiteren könnten nachfolgende Untersuchungen das Ziel haben, die Sensitivität und Spezifität der Resovist® unterstützten MRT durch eine Verminderung der Schichtdicke zu verbessern, womit sich die Detektion von Läsionen < 1 cm effektiver gestalten würde.
The mitochondrial matrix peptidase CLPP is crucial during cell stress. Its loss causes Perrault syndrome type 3 (PRLTS3) with infertility, neurodegeneration, and a growth deficit. Its target proteins are disaggregated by CLPX, which also regulates heme biosynthesis via unfolding ALAS enzymes, providing access for pyridoxal-5′-phosphate (PLP). Despite efforts in diverse organisms with multiple techniques, CLPXP substrates remain controversial. Here, avoiding recombinant overexpression, we employed complexomics in mitochondria from three mouse tissues to identify endogenous targets. A CLPP absence caused the accumulation and dispersion of CLPX-VWA8 as AAA+ unfoldases, and of PLPBP. Similar changes and CLPX-VWA8 co-migration were evident for mitoribosomal central protuberance clusters, translation factors like GFM1-HARS2, the RNA granule components LRPPRC-SLIRP, and enzymes OAT-ALDH18A1. Mitochondrially translated proteins in testes showed reductions to <30% for MTCO1-3, the mis-assembly of the complex IV supercomplex, and accumulated metal-binding assembly factors COX15-SFXN4. Indeed, heavy metal levels were increased for iron, molybdenum, cobalt, and manganese. RT-qPCR showed compensatory downregulation only for Clpx mRNA; most accumulated proteins appeared transcriptionally upregulated. Immunoblots validated VWA8, MRPL38, MRPL18, GFM1, and OAT accumulation. Co-immunoprecipitation confirmed CLPX binding to MRPL38, GFM1, and OAT, so excess CLPX and PLP may affect their activity. Our data mechanistically elucidate the mitochondrial translation fidelity deficits which underlie progressive hearing impairment in PRLTS3.
In recent years, the number and type of treatment options in advanced bladder cancer (BC) have been rapidly evolving. To select an effective therapy and spare unnecessary side effects, predictive biomarkers are urgently needed. As the host’s anti-cancer immune response is by far the most effective system to impede malignant tumor growth, immune system-based biomarkers are promising. We have recently described altered proteasomal epitope processing as an effective immune escape mechanism to impair cytotoxic T-cell activity. By altering the neoantigens’ characteristics through different proteasomal peptide cleavage induced by non-synonymous somatic mutations, the ability for T-cell activation was decreased (“processing escapes”). In the present study, we analyzed primary chemo-naïve tissue samples of 26 adjuvant platinum-treated urothelial BC patients using a targeted next-generation sequencing panel followed by the epitope determination of affected genes, a machine-learning based prediction of epitope processing and proteasomal cleavage and of HLA-affinity as well as immune activation. Immune infiltration (immunohistochemistries for CD8, granzyme B, CD45/LCA) was digitally quantified by a pathologist and clinico-pathological and survival data were collected. We detected 145 epitopes with characteristics of a processing escape associated with a higher number of CD8-positive but lower number of granzyme B-positive cells and no association with PD-L1-expression. In addition, a high prevalence of processing escapes was associated with unfavorable overall survival. Our data indicate the presence of processing escapes in advanced BC, potentially creating a tumor-promoting pro-inflammatory environment with lowered anti-cancerous activity and independence from PD-L1-expression. The data also need to be prospectively validated in BC treated with immune therapy.
The adult human body contains about 4 g of iron. About 1–2 mg of iron is absorbed every day, and in healthy individuals, the same amount is excreted. We describe a patient who presents with severe iron deficiency anemia with hemoglobin levels below 6 g/dL and ferritin levels below 30 ng/mL. Although red blood cell concentrates and intravenous iron have been substituted every month for years, body iron stores remain depleted. Diagnostics have included several esophago-gastro-duodenoscopies, colonoscopies, MRI of the liver, repetitive bone marrow biopsies, psychological analysis, application of radioactive iron to determine intact erythropoiesis, and measurement of iron excretion in urine and feces. Typically, gastrointestinal bleeding is a major cause of iron loss. Surprisingly, intestinal iron excretion in stool in the patient was repetitively increased, without gastrointestinal bleeding. Furthermore, whole exome sequencing was performed in the patient and additional family members to identify potential causative genetic variants that may cause intestinal iron loss. Under different inheritance models, several rare mutations were identified, two of which (in CISD1 and KRI1) are likely to be functionally relevant. Intestinal iron loss in the current form has not yet been described and is, with high probability, the cause of the severe iron deficiency anemia in this patient.
Background: To test the impact of urethral sphincter length (USL) and anatomic variants of prostatic apex (Lee-type classification) in preoperative multiparametric magnet resonance imaging (mpMRI) on mid-term continence in prostate cancer patients treated with radical prostatectomy (RP). Methods: We relied on an institutional tertiary-care database to identify patients who underwent RP between 03/2018 and 12/2019 with preoperative mpMRI and data available on mid-term (>6 months post-surgery) urinary continence, defined as usage 0/1 (-safety) pad/24 h. Univariable and multivariable logistic regression models were fitted to test for predictor status of USL and prostatic apex variants, defined in mpMRI measurements. Results: Of 68 eligible patients, rate of mid-term urinary continence was 81% (n = 55). Median coronal (15.1 vs. 12.5 mm) and sagittal (15.4 vs. 11.1 mm) USL were longer in patients reporting urinary continence in mid-term follow-up (both p < 0.01). No difference was recorded for prostatic apex variants distribution (Lee-type) between continent vs. incontinent patients (p = 0.4). In separate multivariable logistic regression models, coronal (odds ratio (OR): 1.35) and sagittal (OR: 1.67) USL, but not Lee-type, were independent predictors for mid-term continence. Conclusion: USL, but not apex anatomy, in preoperative mpMRI was associated with higher rates of urinary continence at mid-term follow-up.
The purpose of this study is to compare the efficacy and safety of microwave ablation (MWA) versus laser-induced thermotherapy (LITT) as a local treatment for hepatocellular carcinoma (HCC,) with regard to therapy response, survival rates, and complication rates as measurable outcomes. This retrospective study included 250 patients (52 females and 198 males; mean age: 66 ± 10 years) with 435 tumors that were treated by MWA and 53 patients (12 females and 41 males; mean age: 67.5 ± 8 years) with 75 tumors that were treated by LITT. Tumor response was evaluated using CEMRI (contrast-enhanced magnetic resonance imaging). Overall, 445 MWA sessions and 76 LITT sessions were performed. The rate of local tumor progression (LTP) and the rate of intrahepatic distant recurrence (IDR) were 6% (15/250) and 46% (115/250) in the MWA-group and 3.8% (2/53) and 64.2% (34/53) in the LITT-group, respectively. The 1-, 3-, and 5-year overall survival (OS) rates calculated from the date of diagnosis were 94.3%, 65.4%, and 49.1% in the MWA-group and 96.2%, 54.7%, and 30.2% in the LITT-group, respectively (p-value: 0.002). The 1-, 2-, and 3-year disease-free survival (DFS) rates were 45.9%, 30.6%, and 24.8% in the MWA-group and 54.7%, 30.2%, and 17% in the LITT-group, respectively (p-value: 0.719). Initial complete ablation rate was 97.7% (425/435) in the MWA-group and 98.7% (74/75) in the LITT-group (p-value > 0.99). The overall complication rate was 2.9% (13/445) in the MWA-group and 7.9% (6/76) in the LITT-group (p-value: 0.045). Based on the results, MWA and LITT thermal ablation techniques are well-tolerated, effective, and safe for the local treatment of HCC. However, MWA is recommended over LITT for the treatment of HCC, since the patients in the MWA-group had higher survival rates.
Brain metastases are a common finding upon initial diagnosis of otherwise locally limited non-small cell lung cancer. We present a retrospective case series describing three cases of patients with symptomatic, synchronous brain metastases and resectable lung tumors. The patients received local ablative treatment of the brain metastases followed by neoadjuvant immunochemotherapy with pemetrexed, cisplatin, and pembrolizumab. Afterwards, resection of the pulmonary lesion with curative intent was performed. One patient showed progressive disease 12 months after initial diagnosis, and passed away 31 months after initial diagnosis. Two of the patients are still alive and maintain a good quality of life with a progression-free survival and overall survival of 28 and 35 months, respectively, illustrating the potential of novel combinatorial treatment approaches.
Inguinal hernia repair (IHR) is a common procedure in childhood. Laparoscopic IHR has been evolving for the last three decades. Although clear advantages have been shown, adaptation in Germany has been slow. We aim to study the current status of pediatric laparoscopic IHR. A survey was sent to all 89 pediatric surgical departments in Germany on current practices and preferences of open versus laparoscopic IHR. Two nationwide databases of administrative claims data from 2019 were analyzed and correlated with responses from the survey. A total of 56% of the pediatric surgical departments supplied data through the quality reports. The recall of our survey was 58% of all pediatric surgery departments. According to the pooled data, laparoscopic IHR was performed in 8.2% of all inpatients treated. Laparoscopic IHR was considered a training procedure in 48% of the departments. Five different laparoscopic techniques were described (most commonly percutaneous closure of the hernia under laparoscopic vision). The choice between open and laparoscopic IHR was mainly determined by the child’s age. Currently, only a minority of German children undergo inguinal hernia repair by laparoscopy. More training opportunities in the form of hands-on and video workshops may lead to more widespread employment of the laparoscopic technique.
Reactive oxygen species (ROS) are important mediators of both physiological and pathophysiological signal transduction in the cardiovascular system. The effects of ROS on cellular processes depend on the concentration, localization, and duration of exposure. Cellular stress response mechanisms have evolved to mitigate the negative effects of acute oxidative stress. In this study, we investigate the short-term and long-term metabolic and transcriptomic response of human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) to different types and concentrations of ROS. To generate intracellular H2O2, we utilized a lentiviral chemogenetic approach for overexpression of human D-amino acid oxidase (DAO). DAO converts D-amino acids into their corresponding imino acids and H2O2. HUVEC stably overexpressing DAO (DAO-HUVEC) were exposed to D-alanine (3 mM), exogenous H2O2 (10 µM or 300 µM), or menadione (5 µM) for various timepoints and subjected to global untargeted metabolomics (LC-MS/MS) and RNAseq by MACE (Massive analysis of cDNA ends). A total of 300 µM H2O2 led to pronounced changes on both the metabolic and transcriptomic level. In particular, metabolites linked to redox homeostasis, energy-generating pathways, and nucleotide metabolism were significantly altered. Furthermore, 300 µM H2O2 affected genes related to the p53 pathway and cell cycle. In comparison, the effects of menadione and DAO-derived H2O2 mainly occurred at gene expression level. Collectively, all types of ROS led to subtle changes in the expression of ribosomal genes. Our results show that different types and concentration of ROS lead to a different metabolic and transcriptomic response in endothelial cells.
Gram-negative Tripartite Resistance Nodulation and cell Division (RND) superfamily efflux pumps confer various functions, including multidrug and bile salt resistance, quorum-sensing, virulence and can influence the rate of mutations on the chromosome. Multidrug RND efflux systems are often characterized by a wide substrate specificity. Similarly to many other RND efflux pump systems, AcrAD-TolC confers resistance toward SDS, novobiocin and deoxycholate. In contrast to the other pumps, however, it in addition confers resistance against aminoglycosides and dianionic β-lactams, such as sulbenicillin, aztreonam and carbenicillin. Here, we could show that AcrD from Salmonella typhimurium confers resistance toward several hitherto unreported AcrD substrates such as temocillin, dicloxacillin, cefazolin and fusidic acid. In order to address the molecular determinants of the S. typhimurium AcrD substrate specificity, we conducted substitution analyses in the putative access and deep binding pockets and in the TM1/TM2 groove region. The variants were tested in E. coli ΔacrBΔacrD against β-lactams oxacillin, carbenicillin, aztreonam and temocillin. Deep binding pocket variants N136A, D276A and Y327A; access pocket variant R625A; and variants with substitutions in the groove region between TM1 and TM2 conferred a sensitive phenotype and might, therefore, be involved in anionic β-lactam export. In contrast, lower susceptibilities were observed for E. coli cells harbouring deep binding pocket variants T139A, D176A, S180A, F609A, T611A and F627A and the TM1/TM2 groove variant I337A. This study provides the first insights of side chains involved in drug binding and transport for AcrD from S. typhimurium.
In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, daß die Proteinkinase Akt das
Zellzyklusprotein p21 in Endothelzellen an der Aminosäure Threonin 145
phosphoryliert und auf diese Weise p21 posttranskriptionell reguliert. So führt die Aktabhängige Phosphorylierung zur Aufhebung der PCNA-Bindungsfähigkeit und zu einer Abnahme der Komplexbildung von p21 mit Cdk2 und Cdk4. Dementsprechend reduziert die Akt-Phosphorylierung von p21 an Threonin 145 die Hemmung der Cdk2-Aktivierung durch p21, begünstigt damit die Phosphorylierung von Retinoblastoma-Protein und die Freisetzung des Transkriptionsfaktors E2F. Diese Daten weisen auf einen neuen Signaltransduktionsweg hin, über den Akt die Endothelzellproliferation reguliert.
Außerdem führt die Akt-vermittelte Phosphorylierung von p21 an T145 zur Stabilisierung von p21 gegenüber Caspase-abhängiger Degradation während der pro-apoptotischen Stimulation der Endothelzellen und schützt die Zellen gegenüber der Apoptose-Induktion durch TNFα. Die p21-Phosphorylierung durch Akt stellt dabei einen essentiellen Mechanismus der endothelzellprotektiven Wirkung von Akt dar, denn in Abwesenheit von p21 infolge Antisense-Transfektion vermag die Überexpression von Akt nicht mehr zu einer Senkung der endothelialen Apoptoserate nach TNFα -Stimulation führen.
Biallelic pathogenic variants in CLPP, encoding mitochondrial matrix peptidase ClpP, cause a rare autosomal recessive condition, Perrault syndrome type 3 (PRLTS3). It is characterized by primary ovarian insufficiency and early sensorineural hearing loss, often associated with progressive neurological deficits. Mouse models showed that accumulations of (i) its main protein interactor, the substrate-selecting AAA+ ATPase ClpX, (ii) mitoribosomes, and (iii) mtDNA nucleoids are the main cellular consequences of ClpP absence. However, the sequence of these events and their validity in human remain unclear. Here, we studied global proteome profiles to define ClpP substrates among mitochondrial ClpX interactors, which accumulated consistently in ClpP-null mouse embryonal fibroblasts and brains. Validation work included novel ClpP-mutant patient fibroblast proteomics. ClpX co-accumulated in mitochondria with the nucleoid component POLDIP2, the mitochondrial poly(A) mRNA granule element LRPPRC, and tRNA processing factor GFM1 (in mouse, also GRSF1). Only in mouse did accumulated ClpX, GFM1, and GRSF1 appear in nuclear fractions. Mitoribosomal accumulation was minor. Consistent accumulations in murine and human fibroblasts also affected multimerizing factors not known as ClpX interactors, namely, OAT, ASS1, ACADVL, STOM, PRDX3, PC, MUT, ALDH2, PMPCB, UQCRC2, and ACADSB, but the impact on downstream metabolites was marginal. Our data demonstrate the primary impact of ClpXP on the assembly of proteins with nucleic acids and show nucleoid enlargement in human as a key consequence.
The accumulation of functionally impaired mitochondria is a key event in aging. Previous works with the fungal aging model Podospora anserina demonstrated pronounced age-dependent changes of mitochondrial morphology and ultrastructure, as well as alterations of transcript and protein levels, including individual proteins of the oxidative phosphorylation (OXPHOS). The identified protein changes do not reflect the level of the whole protein complexes as they function in-vivo. In the present study, we investigated in detail the age-dependent changes of assembled mitochondrial protein complexes, using complexome profiling. We observed pronounced age-depen-dent alterations of the OXPHOS complexes, including the loss of mitochondrial respiratory supercomplexes (mtRSCs) and a reduction in the abundance of complex I and complex IV. Additionally, we identified a switch from the standard complex IV-dependent respiration to an alternative respiration during the aging of the P. anserina wild type. Interestingly, we identified proteasome components, as well as endoplasmic reticulum (ER) proteins, for which the recruitment to mitochondria appeared to be increased in the mitochondria of older cultures. Overall, our data demonstrate pronounced age-dependent alterations of the protein complexes involved in energy transduction and suggest the induction of different non-mitochondrial salvage pathways, to counteract the age-dependent mitochondrial impairments which occur during aging.
Background and Aims: In patients with Rat sarcoma proto-oncogene (RAS) wild-type metastatic colorectal cancer (mCRC), anti-epidermal growth factor receptor (EGFR) antibodies have been established in first- and further therapy lines. Due to limited treatment options upon disease progression, anti-EGFR re-exposure is increasingly employed in real-world oncology. The aim of this study was to assess clinical implementation and utility of anti-EGFR retreatment strategies in real-world mCRC patients. Methods: In this monocentric retrospective study, we included 524 patients with CRC and identified patients who received an anti-EGFR-based treatment as well as anti-EGFR rechallenge (progression on first-line anti-EGFR therapy) or reintroduction (discontinuation due to intolerance/toxicity/other). Results: In total, 143 patients received an anti-EGFR-based first- or second-line treatment, showing a similar overall survival (OS) compared to the non-anti-EGFR treatment group (38.3 vs. 39.6 months, p = 0.88). Thirty-three patients met the inclusion criteria for anti-EGFR re-exposure and were either assigned to rechallenge (n = 21) or reintroduction (n = 12) subgroups. The median FU after re-exposure was 45.8 months. Cetuximab and Panitumumab were used in 21 and 12 patients, respectively, and the main chemotherapy at re-exposure was FOLFIRI in 39.4%. Anti-EGFR re-exposure was associated with a distinct trend towards a better outcome (median OS 56.0 vs. 35.4 months, p = 0.06). In a subgroup comparison, reintroduction was associated with a higher OS and PFS in trend compared to the rechallenge (mOS 66 vs. 52.4, n.s., mPFS 7.33 vs. 3.68 months, n.s.). Conclusions: This retrospective study provides real-world evidence underscoring that anti-EGFR re-exposure strategies might benefit patients independently of the reason for prior discontinuation.
Background: To test for differences in complication rates, in-hospital mortality, length of stay (LOS) and total hospital costs (THCs) in patients treated with neoadjuvant chemotherapy (NAC) prior to radical cystectomy (RC). Methods: Within the National (Nationwide) Inpatient Sample (NIS) database (2016–2019), we identified RC-treated, non-metastatic, lymph-node negative bladder cancer patients, stratified by NAC status. Trend analyses, multivariable logistic, multivariable Poisson and multivariable linear regression models were used. Results: We identified 4347 RC-treated bladder cancer patients. Of those, 805 (19%) received NAC prior to RC. Overall, complications rates did not differ (65 vs. 66%; p = 0.7). However, NAC patients harbored lower rates of surgical site (6 vs. 9%), cardiac (13 vs. 19%) and genitourinary (5.5 vs. 9.7%) complications. In-hospital mortality (<1.7 vs. 1.8%) and LOS (6 vs. 7 days) was lower in NAC patients (all p < 0.05). Moreover, NAC was an independent predictor of shorter LOS in multivariable Poisson regression models (Risk ratio: 0.86; p < 0.001) and an independent predictor for higher THCs in multivariable linear regression models (Odds ratio: 1474$; p = 0.02). Conclusion: NAC was not associated with higher complication rates and in-hospital mortality. Contrary, NAC was associated with shorter LOS, yet moderately higher THCs. The current analysis suggests no detriment from NAC in the context of RC.
Traumatic brain injury (TBI) is often complicated by long-lasting disabilities, including headache, fatigue, insomnia, hyperactivity, and cognitive deficits. In a previous study in mice, we showed that persistent non-goal-directed hyperactivity is a characteristic post-TBI behavior that was associated with low levels of endocannabinoids in the perilesional cortex. We now analyzed lipidome patterns in the brain and plasma in TBI versus sham mice in association with key behavioral parameters and endocannabinoids. Lipidome profiles in the plasma and subcortical ipsilateral and contralateral brain were astonishingly equal in sham and TBI mice, but the ipsilateral perilesional cortex revealed a strong increase in neutral lipids represented by 30 species of triacylglycerols (TGs) of different chain lengths and saturation. The accumulation of TG was localized predominantly to perilesional border cells as revealed by Oil Red O staining. In addition, hexosylceramides (HexCer) and phosphatidylethanolamines (PE and ether-linked PE-O) were reduced. They are precursors of gangliosides and endocannabinoids, respectively. High TG, low HexCer, and low PE/PE-O showed a linear association with non-goal-directed nighttime hyperactivity but not with the loss of avoidance memory. The analyses suggest that TG overload and HexCer and PE deficiencies contributed to behavioral dimensions of post-TBI psychopathology.
Bone vasculature provides protection and signals necessary to control stem cell quiescence and renewal1. Specifically, type H capillaries, which highly express Endomucin, constitute the endothelial niche supporting a microenvironment of osteoprogenitors and long-term hematopoietic stem cells2–4. The age-dependent decline in type H endothelial cells was shown to be associated with bone dysregulation and accumulation of hematopoietic stem cells, which display cell-intrinsic alterations and reduced functionality3. The regulation of bone vasculature by chronic diseases, such as heart failure is unknown. Here, we describe the effects of myocardial infarction and post-infarction heart failure on the vascular bone cell composition. We demonstrate an age-independent loss of type H bone endothelium in heart failure after myocardial infarction in both mice and in humans. Using single-cell RNA sequencing, we delineate the transcriptional heterogeneity of human bone marrow endothelium showing increased expression of inflammatory genes, including IL1B and MYC, in ischemic heart failure. Inhibition of NLRP3-dependent IL-1β production partially prevents the post-myocardial infarction loss of type H vasculature in mice. These results provide a rationale for using anti-inflammatory therapies to prevent or reverse the deterioration of vascular bone function in ischemic heart disease.
Inhibitors of the mammalian target of rapamycin (mTOR) have improved the treatment of renal cell carcinoma (RCC). However, chronic drug exposure may trigger resistance, limiting the utility of these agents. The metastatic behavior of RCC cells, susceptible (RCC(par)) or resistant (RCC(res)) to the mTOR inhibitor temsirolimus, was investigated. Adhesion to vascular endothelium or immobilized collagen and fibronectin was quantified. Chemotactic motility was evaluated with a modified Boyden chamber assay. Integrin α and β subtype receptors were analyzed by flow cytometry and Western blot analysis. The physiological relevance of the integrins was then determined by blocking studies and small interfering RNA knockdown. Adhesion to endothelial cells and to fibronectin (not to collagen) and chemotaxis were enhanced in RCC(res) compared to RCC(par). RCC(res) detached from fibronectin and motile activity further increased under retreatment with low-dosed temsirolimus. α5 integrin was diminished inside the cell and at the cell surface, whereas the β3 subtype was reduced intracellularly but elevated at the plasma membrane. In RCC(par), blocking α5 surface receptors enhanced RCC-collagen but reduced RCC-fibronectin interaction, whereas the opposite was true for RCC(res). Chemotaxis of RCC(par) but not of RCC(res) was strongly diminished by the α5 antibody. Blocking β3 significantly lowered chemotaxis with stronger effects on RCC(res), compared to RCC(par). Importantly, β3 knockdown reduced chemotaxis of RCC(par) but upregulated the motile behavior of RCC(res). Temsirolimus resistance is characterized by quantitative alterations of integrin α5 and β3 expression, coupled to functional changes of the integrin molecules, and forces a switch from RCC adhesion to RCC migration.
Human serum albumin (HSA) nanoparticles represent a promising tool for targeted drug delivery to tumor cells. The coupling of the antibody trastuzumab to nanoparticles uses the capability of human epidermal growth factor receptor 2 (HER2)-positive cells to incorporate agents linked to HER2. In our present study, we developed targeted nanoparticles loaded with antisense oligonucleotides (ASOs) against polo-like kinase 1 (Plk1). We evaluated the receptor-mediated uptake into HER2-positive and -negative breast cancer and murine cell lines. We performed quantitative real-time PCR and Western blot analyses to monitor the impact on Plk1 expression in HER2-positive breast cancer cells. Antibody-conjugated nanoparticles showed a specific targeting to HER2-overexpressing cells with cellular uptake by receptor-mediated endocytosis and a release into HER2-positive BT-474 cells. We observed a significant reduction of Plk1 mRNA and protein expression and increased activation of Caspase 3/7. Thus, this is the first report about ASO-loaded HSA nanoparticles, where an impact on gene expression could be observed. The data provide the basis for the further development of carrier systems for Plk1-specific ASOs to reduce off-target effects evoked by systemically administered ASOs and to achieve a better penetration into primary and metastatic target cells. Treatment of tumors using trastuzumab-conjugated ASO-loaded HSA nanoparticles could be a promising approach to reach this goal.
In der vorliegenden Arbeit wird die Expression der Nonapetide Oxytocin und Vasopressin im Zentralnervensystem der Ratte, Rattus rattus und des afrikanischen Graumulls, Cryptomys anselli, mit immunhistochemischen Methoden untersucht. Bei Säugetieren allgemein werden Oxytocin (OX) und Vasopressin (VP) in separaten Populationen magnozellulärer Neuronen des Hycleus supraopticus und die weitverstreuten akzessorischen magnozellulären neurosekretorischen Zellen). Über axonalen Transport gelangen die Hormone hauptsächlich in die Neurohypophyse und werden von dort in das Blutgefäßsystem ausgeschüttet. Neben allgemein bekannten peripheren Wirkungen wie beispielsweise der Uteruskontraktion (Oxytocin), der Milchejektion (Oxytocin) und der Homöostase des Wasserhaushalts (Vasopressin) werden den beiden Hormonen auch wichtige zentrale Effekte wie die Beeinflussung von Sozialverhalten, Partnerwahl, Aggression etc. zugeschrieben, wobei sie als hypothalamische Neurotransmitter fungieren.
Als ein subterranes, eusoziales Säugetier zeigt der Graumull eine ungewöhnliche (eusoziale) Familienstruktur: Die Tiere leben in großen Familien, wobei ein einziges Weibchen mit seinem Partner für die gesamte Nachkommenschaft sorgt. Die Jungtiere verweilen ihr gesamtes Leben bei den Eltern, meist ohne selbst zur Reproduktion zu kommen, und kümmern sich u.a. um ihre jüngeren Geschwister. Verhaltensbiologische Analysen konnten zeigen, daß im Gegensatz zum Nacktmull (Heterocephalus glaber) bei Cryptomys anselli weder Pheromone noch dominant-aggressives Verhalten der „Königin“ zu einer sexuellen Suppression der Nachkommen führen.
Parallel zum Graumull wird die Ratte als ein in der Neurobiologie und Verhaltensphysiologie gut erforschter „Standardorganismus“ immunhistochemisch untersucht. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich zuerst mit der Frage, ob und inwieweit bei Ratten und Graumullen die jeweilige soziale Organisation mit dem Muster der Transmitterexpression von Oxytocin und Vasopressin korreliert. Desweiteren ist von besonderem Interesse, ob sich die einzelnen Angehörigen der Graumull-Familien mit ihrem jeweiligen individuellen sozialen Status auch bezüglich der Verteilung und Quantität der beiden Transmitter unterscheiden. Auf dieser Grundlage wurden insgesamt vierzehn Graumulle und vier Ratten auf die Oxytocin- und Vasopressin-Expression im Zentralnervensystem hin untersucht.
Die vorgestellten immunhistochemischen Befunde an der Ratte und am
Graumull entsprechen prinzipiell der in der Literatur beschriebenen Expression von Oxytocin und Vasopressin im Nucleus paraventricularis hypothalami, im Nucleus supraopticus sowie in den weit verbreiteten akzessorischen magnozellulären neurosekretorischen Neuronen im Hypothalamus anderer Säugetiere. Bei Cryptomys ergab weder die qualitative noch die quantitative intraspezifische Analyse der immunreaktiven OX- und VP- Neuronen signifikante Unterschiede zwischen Individuen unterschiedlicher sozialer Stellung. Dagegen weist der Graumull im Vergleich mit der Ratte und anderen daraufhin bearbeiteten Säugern bisher nicht bekannte qualitative Unterschiede im oxytocinergen System auf, wobei unsere Befunde an der Ratte weitgehend mit der vorhandenen Literatur übereinstimmen: Eine magnozelluläre Neuronen-population im Corpus mamillare, welche auch in der Routinefärbung (Kresylechtviolett) erkennbar ist, zeigt bei den Graumullen eine Oxytocin-Expression, nicht aber bei den Ratten. In der Literatur ist für diese Neuronenpopulation bis dato nur die Expression von ABA beschrieben worden, nicht aber ihr oxytocinerger Charakter. Darüber hinaus ist eine bei der Ratte auffällige Gruppe akzessorischer magnozellulärer und oxytocinerger Neuronen, der Nucleus commissuralis anterior der Ratte, beim Graumull weder in der Routinefärbung noch immunhistochemisch nachweisbar. Als ein weiterer Unterschied ist die Expression von Oxytocin in der Area hypothalamica lateralis bei der Ratte sehr viel dichter als beim Graumull, ein Merkmal von potentiell qualitativem Charakter.
Der interspezifische Vergleich (Ratte-Graumull) ergab also eine potentiell neue Population Oxytocin-exprimierender Neuronen für den Graumull, nicht aber für die Ratte. Es wäre denkbar, daß über diese neu entdeckte oxytocinerge, aber nicht vasopressinerge Expression/Population mamillärer Neuronen innerhalb des limbischen Systems Projektionen in den Neokortex das Sozialverhalten der Graumulle beeinflussen können. In der Zukunft gilt es zu prüfen, ob diese Neuronenpopulation mit ihrer Oxytocin-Expression auch in anderen Säugetieren inklusive anderen eusozialen Spezies vorkommt. Das Fehlen des Nucleus commissuralis anterior (CoA) beim Graumull beruht hingegen wahrscheinlich nur auf strukturellen Unterschieden zwischen den Gehirnen von Ratten und Graumullen.
Einleitung
APP und die Alzheimersche Krankheit
Das Alzheimer Amyloid Precursor Protein (APP) ist ein Typ-1 Transmembranprotein mit einem Molekulargewicht von 110-135 kDa [Selkoe et al. 1988, Weidemann et al. 1989]. Es wird in allen bisher untersuchten Geweben exprimiert und weist in mehrzelligen Organismen einen hohen Konservierungsgrad auf [Robakis et al. 1987, Rosen et al. 1989]. APP ist unter anderem Vorläufer des β-A4-Peptides (Aβ), das in extrazellulären Aggregaten (Plaques) im Zentralen Nervensystem von Alzheimer-Patienten akkumuliert [Masters et al. 1985]. Die sogenannte „Amyloid-Hypothese der Alzheimerschen Erkrankung“ besagt, dass das Aβ-Peptid eine pathologische Kaskade initiiert, die zur Bildung von amyloiden Plaques, neuronaler Funktionsstörung und letztendlich Demenz führt [Hardy 1997, Selkoe 1999].
Prozessierung des APP
Der Hauptanteil des zellulären APP wird über den (nicht pathogenen) α-Sekretase-Weg prozessiert, wobei das sekretorische APP (α-sAPP) freigesetzt wird, das beinahe der gesamten N-terminalen Ektodomäne des APP entspricht. Die α-Sekretase spaltet APP innerhalb der Aβ-Domäne und verhindert somit die Bildung des pathogenen Aβ-Peptides. Kandidaten für die Katalyse dieser Spaltung sind Proteasen der ADAM-Familie [Buxbaum et al. 1998, Hooper et al. 1997, Koike et al. 1999, Lammich et al. 1999, Loechel et al. 1998].
Das Aβ-Peptid entsteht bei der sukzessiven proteolytischen Spaltung des APP durch die sogenannten β- und γ-Sekretasen. Bei der β-Sekretase handelt es sich um die Aspartat-Protease BACE (β-site APP cleaving enzyme) [Hussain et al. 1999, Sinha et al. 1999, Vassar et al. 1999, Yan et al. 1999]. Die Identität der γ-Sekretase ist noch nicht endgültig geklärt, jedoch spielen Presenilin-1 und -2 sowie Nicastrin eine Rolle bei der γ-Spaltung des APP [de Strooper et al. 1998, 1999, Struhl et al. 2000, Wolfe et al. 1999].
Unter physiologischen Bedingungen wird ca. 30% des APP durch α-Sekretasen prozessiert, ein viel geringerer Anteil dagegen durch die β-Sekretasen. Mehr als die Hälfte des zellulären APP bleibt ungespalten [Koo 2002].
Biologische Funktionen des APP
Die Funktionen des APP lassen sich unterscheiden nach Funktionen der kurzen zytoplasmatischen Domäne und der ca. 100 kDa großen Ektodomäne (α-sAPP). Die zytoplasmatische Domäne des APP stellt eine Plattform für die Bindung verschiedener Interaktionspartner dar. In Kooperation mit den Bindungspartnern spielt APP eine Rolle in unterschiedlichsten zellulären Prozessen wie vesikulärem Transport, Zellmotilität oder Genaktivierung [Review siehe Annaert und de Strooper 2002]. Die meisten Interaktionspartner der zytoplasmatischen Domäne des APP binden an die YENPTY-Sequenz nahe des C-Terminus des APP, die auch als Signal für die Endozytose des APP dient [Perez et al. 1999].
Die sekretorische Ektodomäne des APP hat eine wachstumsfördernde und neuroprotektive Wirkung. Um diese Wirkung auszuüben, bindet α-sAPP an einen bisher unbekannten Rezeptor, der auf der Zelloberfläche diverser Zelltypen wie Neuronen, Fibroblasten, Thyreozyten und Keratinozyten exprimiert wird [Review siehe Schmitz et al. 2002].
Polarer Transport des APP
In polaren MDCK Zellen wird das APP-Holoprotein fast ausschließlich zur basolateralen Zelloberfläche transportiert [Haass et al. 1994]. Es wurde gezeigt, dass dieser polare Transport des APP durch Tyrosin 653 in der zytoplasmatischen Domäne des APP beeinflusst wird. Mutation dieses Tyrosins zu Alanin führte zu partieller Fehlsortierung von ca. 50% des APP zur apikalen Plasmamembran. Die Sekretion von α-sAPP dagegen fand in MDCK-Zellen unabhängig von Tyrosin 653 basolateral statt [Haass et al. 1995].
Intrazellulärer Proteintransport durch Adaptor-Protein-Komplexe
Am intrazellulären Proteintransport sind Adaptor-Protein-Komplexe (APs) beteiligt, die bestimmte Sortierungssignale in der zytoplasmatischen Domäne von Frachtproteinen erkennen. Bis heute sind vier dieser tetrameren AP-Komplexe (AP-1 bis AP-4) bekannt, die zum Teil verschiedene Isoformen einzelner Untereinheiten aufweisen, z.B. AP-1A und AP-1B [Review: Boehm und Bonifacino 2001]. Jeder AP-Komplex spielt eine Rolle in einem bestimmten Schritt des intrazellulären Proteintransportes. Für AP-1A wird eine Funktion im anterograden und retrograden Transport zwischen Endosomen und TGN beschrieben [Review: Hinners und Tooze 2003]. AP-2 vermittelt Endozytose verschiedener Transmembranproteine von der Plasmamembran [Review: Kirchhausen 2002]. AP-3 spielt eine Rolle im Proteintransport zu Lysosomen und Lysosom-ähnlichen Organellen wie Melanosomen [Robinson und Bonifacino 2001]. AP-4 sowie AP1-B sortieren Proteine zur basolateralen Plasmamembran polarer Epithelzellen [Fölsch et al. 1999, Simmen etal. 2002].
Die Sortierungsmotive, die von Adaptor-Komplexen in der zytoplasmatischen Domäne der Fracht-Proteine gebunden werden, enthalten in den meisten Fällen entweder ein Tyrosin oder zwei Leucine. Das gesamte Motiv besteht aus jeweils vier bis zehn Aminosäuren [Review siehe Bonifacino und Traub 2003].
Ziele der Arbeit
In der vorliegenden Arbeit wurde der polare Transport des APP in Epithelzellen untersucht. Ein Ziel war es, Faktoren zu finden, die den basolateralen Transport des APP in Abhängigkeit von Tyrosin 653 vermitteln. Des weiteren sollte der Transport von APP und sAPP in verschiedenen Epithelzelllinien analysiert werden. Um ein gutes Werkzeug zur Detektion von APP zu haben, wurden GFP-APP-Fusionsproteine hergestellt und charakterisiert.
Ergebnisse und Diskussion
GFP-APP-Fusionsproteine wurden hergestellt und in MDCK-, FRT- und LLC-PK1-Zellen stabil exprimiert. Die Charakterisierung der GFP-APP-Fusionsproteine durch Immunfluoreszenzanalysen zeigte, dass die chimeren Proteine im TGN sowie in peripheren Vesikeln lokalisiert sind und mit endogenem APP stark kolokalisieren. GFPAPP war somit gut geeignet, um den intrazellulären Transport des APP zu untersuchen.
Eine Analyse der zytoplasmatischen Domäne des APP im Bereich des Tyrosin 653 zeigte, dass dieses Tyrosin und die drei folgenden Aminosäuren (YTSI) ein Konsensus-Motiv für die Bindung von tetrameren Adaptor-Protein-Komplexen darstellen.
Zu Beginn dieser Arbeit waren AP-1 bis AP-3 bereits gut charakterisiert, wohingegen für AP-4 keine Funktion bekannt war. In Kollaboration mit Simmen et al. konnte gezeigt werden, dass AP-4 den basolateralen Transport einiger Proteine vermittelt [Simmen et al. 2002]. Immunfluoreszenzanalysen lokalisierten AP-4 im TGN und peripheren Vesikeln, die unterschiedlich von AP-1A/B markierten Strukturen waren. Da kaum Kolokalisation von AP-4 und AP-1A/B zu beobachten war, ist die Lokalisation von AP-4 und AP-1B, das auch eine Rolle im basolateralen Proteintransport spielt, in unterschiedlichen Subdomänen des TGN und unterschiedlichen vesikulären Strukturen anzunehmen.
Polarer Transport des APP durch Adaptor-Protein-Komplexe
Die mögliche Funktion von AP-1 und AP-4 im Transport von APP wurde zunächst mit Hilfe von in vitro-Bindungsstudien untersucht. Dazu wurde die zytoplasmatische Domäne des APP als GST-Fusionsprotein kloniert und exprimiert. Die Frachtproteinbindenden Untereinheiten von AP-1 und AP-4 wurden unter Verwendung von radioaktiv markiertem Methionin durch in vitro-Transkription und -Translation hergestellt. In Bindungsstudien interagierten AP-1A und AP-1B mit der zytoplasmatischen Domäne des APP, nicht aber AP-4. Diese Ergebnisse deuten an, dass AP-1A und AP-1B eine Rolle im intrazellulären Transport von APP spielen könnten. AP-4 dagegen scheint nicht an diesem Prozess beteiligt zu sein.
Durch Mutation des Tyrosin 653 in APP zu Alanin (Y653A) wurde die Interaktion zwischen AP-1B und APP stark verringert, was darauf hindeutet, dass dieses Tyrosin einen Teil des Bindungsmotivs für AP-1B darstellt. Übereinstimmend damit entspricht die genaue Aminosäureabfolge des Y653TSI-Motivs den Sotierungsmotiv-Präferenzen von AP-1B [Ohno et al. 1999]. Die Interaktion von AP-1A dagegen war mit WildtypAPP und der Tyrosin-Mutante vergleichbar und scheint somit auf einem anderen Interaktions-Motiv zu basieren. AP-1A und AP-1B erkennen somit unterschiedliche Sortierungsmotive in der zytoplasmatischen Domäne des APP und kooperieren möglicherweise im intrazellulären Transport des APP. Diese Ergebnisse sind der erste Bericht über eine Interaktion von Adaptor-Protein-Komplexen mit der zytoplasmatischen Domäne des APP.
Die Rolle von AP-1B im basolateralen Transport von APP wurde genauer untersucht mit Hilfe der LLC-PK1 Zelllinie, die kein AP-1B exprimiert [Ohno et al. 1999]. In LLCPK1-Zellen werden verschiedene Proteine unpolar zur apikalen und basolateralen Membran verteilt, die in MDCK-Zellen durch Interaktion mit AP-1B basolateral transportiert werden [Fölsch et al. 1999, Sugimoto et al. 2002]. Um den Transport von APP in polaren LLC-PK1-Zellen zu untersuchen, wurde Plasmamembran-ständiges GFP-APP durch zwei unabhängige Methoden nachgewiesen: die apikale oder basolaterale Oberfläche der Zellen wurde selektiv entweder biotinyliert oder mit GFPAntikörpern markiert. Beide Methoden zeigten, dass GFP-APP in LLC-PK1-Zellen sowohl an der apikalen als auch an der basolateralen Zelloberfläche lokalisiert ist. Somit wird auch APP in diesen Zellen im Vergleich zu MDCK-Zellen anders sortiert. Dieses Ergebnis festigt die Hypothese einer Funktion von AP-1B im Transport von APP, die aufgrund der Daten der in vitro-Bindungsstudien aufgestellt wurde.
Polare Sekretion des sAPP ist unabhängig vom Transport des Holoproteins
Neben dem Transport des APP-Holoproteins war auch die polare Sekretion des sAPP Thema dieser Arbeit. Es war gezeigt worden, dass basolaterale Sekretion des sAPP in MDCK-Zellen unabhängig vom Transport des APP-Holoproteins ist [Haass et al. 1995]. Dieses Ergebnis konnte in der vorliegenden Arbeit bestätigt und auf andere Zelllinien erweitert werden. Um die korrekte Sekretion von GFP-sAPP nachzuweisen, wurde die GFP-sAPP-Sekretion zunächst in polaren MDCK-Zellen untersucht, die stabil GFP-APP exprimierten. Da GFP am N-Terminus des APP angefügt ist, trägt auch das sezernierte APP die GFP-Markierung. GFP-sAPP konnte mittels Immunpräzipitation mit GFP-spezifischen Antikörpern lediglich im basolateralen Medium nachgewiesen werden. Somit sezernieren MDCK-Zellen GFP-sAPP in gleicher Polarität wie von Haass et al. für endogenes sAPP gezeigt wurde [Haass et al. 1995].
Experimente in GFP-APP exprimierenden LLC-PK1- und FRT-Zellen zeigten, dass auch hier die polare Sekretion des GFP-sAPP und der Transport des APPHoloproteins zwei unabhängige Prozesse sind. Polare LLC-PK1-Zellen transportierten GFP-APP zur apikalen und basolateralen Plasmamembran (siehe oben). GFP-sAPP-Sekretion aus polaren LLC-PK1-Zellen dagegen fand ausschließlich basolateral statt. In FRT-Zellen wurde GFP-sAPP im Gegensatz zu MDCK- und LLCPK1-Zellen apikal sezerniert. Kolokalisation des GFP-APP mit Transferrin-Rezeptor in FRT-Zellen deutete dagegen an, dass das Holoprotein wie in MDCK-Zellen basolateral transportiert wird. Dies ist auch zu erwarten, da FRT-Zellen AP-1B exprimieren und es auch in dieser Zelllinie basolateralen Transport vermittelt [A. Gonzalez, persönlich, ASCB 2003]. Nach diesen Ergebnissen zu urteilen, finden auch in FRT und LLC-PK1-Zellen APP-Transport und sAPP-Sekretion unabhängig voneinander statt.
Basolaterale sAPP-Sekretion ist unabhängig von der Ektodomäne
In MDCK-Zellen wurde zusätzlich die Sekretion eines GFP-APP untersucht, in dem der Großteil der Ektodomäne deletiert und durch GFP ersetzt wurde, die SekretaseSchnittstellen jedoch noch vorhanden waren. Durch Immunfluoreszenzanalyse wurde zunächst nachgewiesen, dass die subzelluläre Lokalisation dieser Deletionsmutante der des endogenen APP entspricht. Die Sekretion dieses stark verkürzten sAPP erfolgte wie die des Wildtyps basolateral. Dieses Ergebnis deutet an, dass die Determinante für die basolaterale Sekretion des sAPP nicht innerhalb der Ektodomäne liegt, wie in einigen älteren Publikationen angenommen wird [Haass et al. 1995, de Strooper et al. 1995]. Neuere Ergebnisse dagegen führen die polare Sekretion des sAPP auf die basolaterale Lokalisation der α-Sekretase zurück [Capell et al. 2002], was die basolaterale Sekretion der Deletionsmutante erklären könnte.
sAPP-Bindung an polaren Zellen
Durch Interaktion mit einem bisher unbekannten Rezeptorprotein erfüllt sAPP für verschiedene Zelltypen die Funktion eines Wachstumsfaktors [Saitoh et al., 1989, Pietrzik et al., 1998, Hoffmann et al., 2000]. Da viele Wachstumsfaktor-Rezeptoren selektiv entweder an der apikalen oder basolateralen Plasmamembran von Epithelzellen lokalisiert sind, wurden Bindungsstudien mit rekombinant exprimiertem sAPP (sAPPrec) an polaren FRT und MDCK-Zellen durchgeführt. Analyse der Bindung mit einem sAPPrec-spezifischen Antikörper zeigte, dass sAPP ausschließlich an der apikalen Plasmamembran beider Zelllinien bindet. Da die Sekretion des sAPP in FRT-Zellen ebenso apikal erfolgt, ist in dieser Zelllinie eine autokrine Regulation durch sAPP vorstellbar, was auch durch vorherige Ergebnisse angedeutet wurde [Pietrzik et al. 1998]. Für MDCK-Zellen, die sAPP basolateral sezernieren und apikal binden, muss ein anderer Regulationsmechanismus vorliegen. Es könnte sich um parakrine Regulation handeln, was jedoch noch bestätigt werden muss.
Fazit: In dieser Arbeit wurde zum ersten Mal gezeigt, dass tetramere Adaptor-ProteinKomplexe eine Rolle im intrazellulären Transport von APP spielen. In diesem Zusammenhang wurde die Funktion des AP-4-Komplexes in einer Kollaboration analysiert. Es wurde gezeigt, dass AP-1A und AP-1B eine Rolle im Transport von APP spielen. Eine Funktion von AP-4 im Transport von APP ist nach den vorliegenden Ergebnissen unwahrscheinlich. Untersuchungen zur APP-Sortierung in verschiedenen Epithelzelllinien zeigten, dass die Hypothese der Unabhängigkeit von APP-Transport und sAPP-Sekretion als genereller Mechanismus angesehen werden kann. Durch Analyse der sAPP-Bindung an polaren FRT- und MDCK-Zellen wurde erstmals die polare Lokalisation des putativen sAPP-Rezeptors untersucht, was einen ersten Einblick in den Mechanismus der sAPP-vermittelten Regulation in polaren Zellen ermöglichte.
Localized prostate cancer exhibits multiple genomic alterations and heterogeneity at the proteomic level. Single-cell technologies capture important cell-to-cell variability responsible for heterogeneity in biomarker expression that may be overlooked when molecular alterations are based on bulk tissue samples. This study aims to identify prognostic biomarkers and describe the heterogeneity of prostate cancer and the associated microenvironment by simultaneously quantifying 36 proteins using single-cell mass cytometry analysis of over 1.6 million cells from 58 men with localized prostate cancer. We perform this task, using a high-dimensional clustering pipeline named Franken to describe subpopulations of immune, stromal, and prostate cells, including changes occurring in tumor tissues and high-grade disease that provide insights into the coordinated progression of prostate cancer. Our results further indicate that men with localized disease already harbor rare subpopulations that typically occur in castration-resistant and metastatic disease.
Objective: To develop a reliable and valid scoring tool, the Pediatric Bowel Management Scoring Tool (PBMST), to better guide management of constipation in pediatric patients.
Study design: The project comprised 2 stages, development of the questionnaire and construction of the bowel management score. Two questionnaires were created, one for children aged 8-18 years to self-report and one parent proxy-report for children aged 4-8 years. Questions regarding physical symptoms (n = 6), emotional aspects (n = 2), social activities/school (n = 1), and treatment (n = 1) were included. Patients (or parents of patients) with symptoms of constipation completed the questionnaire. The reproducibility of each question was computed using the Cohen weighted kappa coefficient (κ). A bowel management score was developed using logistic regression analysis, assessing the associations between the questions and impact on self-reported quality of life (QoL). Questions with adequate reproducibility and significantly associated with QoL were incorporated into the score.
Results: The questionnaire was completed by 385 patients. Six questions met the inclusion criteria and were incorporated into the score: stool shape (range, 0-3 points), anorectal pain (0-4 points), abdominal pain (0-3 points), frequency of fecal incontinence (0-3 points), assistance of caregivers (0-3 points), and interference with social activities (0-6 points). Differences in bowel management scores among patients reporting no, little, some, or major impact on QoL were statistically significant (P < .001).
Conclusions: The newly developed and validated PBMST is a reliable tool for evaluating bowel management strategies in children with constipation.
Highlights
• Cryo-EM structure of a yeast F1Fo-ATP synthase dimer
• Inhibitor-free X-ray structure of the F1 head and rotor complex
• Mechanism of ATP generation by rotary catalysis
• Structural basis of cristae formation in the inner mitochondrial membrane
Summary
We determined the structure of a complete, dimeric F1Fo-ATP synthase from yeast Yarrowia lipolytica mitochondria by a combination of cryo-EM and X-ray crystallography. The final structure resolves 58 of the 60 dimer subunits. Horizontal helices of subunit a in Fo wrap around the c-ring rotor, and a total of six vertical helices assigned to subunits a, b, f, i, and 8 span the membrane. Subunit 8 (A6L in human) is an evolutionary derivative of the bacterial b subunit. On the lumenal membrane surface, subunit f establishes direct contact between the two monomers. Comparison with a cryo-EM map of the F1Fo monomer identifies subunits e and g at the lateral dimer interface. They do not form dimer contacts but enable dimer formation by inducing.
Understanding the complexity of transcriptional regulation is a major goal of computational biology. Because experimental linkage of regulatory sites to genes is challenging, computational methods considering epigenomics data have been proposed to create tissue-specific regulatory maps. However, we showed that these approaches are not well suited to account for the variations of the regulatory landscape between cell-types. To overcome these drawbacks, we developed a new method called STITCHIT, that identifies and links putative regulatory sites to genes. Within STITCHIT, we consider the chromatin accessibility signal of all samples jointly to identify regions exhibiting a signal variation related to the expression of a distinct gene. STITCHIT outperforms previous approaches in various validation experiments and was used with a genome-wide CRISPR-Cas9 screen to prioritize novel doxorubicin-resistance genes and their associated non-coding regulatory regions. We believe that our work paves the way for a more refined understanding of transcriptional regulation at the gene-level.
Coronavirus disease 2019 (COVID-19) is caused by the Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) and can affect multiple organs, among which is the circulatory system. Inflammation and mortality risk markers were previously detected in COVID-19 plasma and red blood cells (RBCs) metabolic and proteomic profiles. Additionally, biophysical properties, such as deformability, were found to be changed during the infection. Based on such data, we aim to better characterize RBC functions in COVID-19. We evaluate the flow properties of RBCs in severe COVID-19 patients admitted to the intensive care unit by using in vitro microfluidic techniques and automated methods, including artificial neural networks, for an unbiased RBC analysis. We find strong flow and RBC shape impairment in COVID-19 samples and demonstrate that such changes are reversible upon suspension of COVID-19 RBCs in healthy plasma. Vice versa, healthy RBCs immediately resemble COVID-19 RBCs when suspended in COVID-19 plasma. Proteomics and metabolomics analyses allow us to detect the effect of plasma exchanges on both plasma and RBCs and demonstrate a new role of RBCs in maintaining plasma equilibria at the expense of their flow properties. Our findings provide a framework for further investigations of clinical relevance for therapies against COVID-19 and possibly other infectious diseases.
Coronavirus disease 2019 (COVID-19) is caused by the Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) and can affect multiple organs, among which is the circulatory system. Inflammation and mortality risk markers were previously detected in COVID-19 plasma and red blood cells (RBCs) metabolic and proteomic profiles. Additionally, biophysical properties, such as deformability, were found to be changed during the infection. Based on such data, we aim to better characterize RBC functions in COVID-19. We evaluate the flow properties of RBCs in severe COVID-19 patients admitted to the intensive care unit by using in vitro microfluidic techniques and automated methods, including artificial neural networks, for an unbiased RBC analysis. We find strong flow and RBC shape impairment in COVID-19 samples and demonstrate that such changes are reversible upon suspension of COVID-19 RBCs in healthy plasma. Vice versa, healthy RBCs immediately resemble COVID-19 RBCs when suspended in COVID-19 plasma. Proteomics and metabolomics analyses allow us to detect the effect of plasma exchanges on both plasma and RBCs and demonstrate a new role of RBCs in maintaining plasma equilibria at the expense of their flow properties. Our findings provide a framework for further investigations of clinical relevance for therapies against COVID-19 and possibly other infectious diseases.
In this special issue of Matrix Biology centered on proteoglycan biology we have assembled a blend of articles focused on the state-of-the-art of proteoglycanology. The field has greatly expanded in the past three decades and now encompasses all the areas of biology. This special issue is divided into five chapters describing hyaluronan metabolism, biosynthetic and catabolic pathways of proteoglycans and their roles in inflammation, cancer, repair and development. We hope that the new original work and the reviews from recognized leaders will stimulate investigations in this exciting and fertile field of research.
Background: Despite known clinical benefits, guideline-recommended heart rate (HR) control is not achieved for a significant proportion of patients with HF with reduced ejection fraction. The wearable cardioverter-defibrillator (WCD) provides continuous HR monitoring and alerts that could aid medication titration.
Objective: This study sought to evaluate sex differences in achieving guideline-recommended HR control during a period of WCD use.
Methods: Data from patients fitted with a WCD from 2015 to 2018 were obtained from the manufacturer’s database (ZOLL). The proportion of patients with adequate nighttime resting HR control at the beginning of use (BOU) and at the end of use (EOU) were compared by sex. Adequate HR control was defined as having a nighttime median HR <70 beats/min.
Results: A total of 21,440 women and a comparative sample of 17,328 men (median 90 [IQR 59–116] days of WCD wear) were included in the final dataset. Among patients who did not receive a shock, over half had insufficient HR control at BOU (59% of women, 53% of men). Although the proportion of patients with resting HR ≥70 beats/min improved by EOU, 43% of women and 36% of men did not achieve guideline-recommended HR control.
Conclusion: A significant proportion of women and men did not achieve adequate HR control during a period of medical therapy optimization. Compared with men, a greater proportion of women receiving WCD shocks had insufficiently controlled HR in the week preceding ventricular tachyarrhythmia/ventricular fibrillation and 43% of nonshocked women, compared with 36% of men, did not reach adequate HR control during the study period. The WCD can be utilized as a remote monitoring tool to record HR and inform adequate uptitration of beta-blockers, with particular focus on reducing the treatment gap in women.
Background: Data on the arrhythmic burden of women at risk for sudden cardiac death are limited, especially in patients using the wearable cardioverter-defibrillator (WCD).
Objective: We aimed to characterize WCD compliance, atrial and ventricular arrhythmic burden, and WCD outcomes by sex in patients enrolled in the Prospective Registry of Patients Using the Wearable Cardioverter Defibrillator (WEARIT-II U.S. Registry).
Methods: In the WEARIT-II Registry, we stratified 2000 patients by sex into women (n = 598) and men (n = 1402). WCD wear time, ventricular and atrial arrhythmic events during WCD use, and implantable cardioverter-defibrillator (ICD) implantation rates at the end of WCD use were evaluated.
Results: The mean WCD wear time was similar in women and men (94 days vs 90 days; P = .145), with longer daily use in women (21.4 h/d vs 20.7 h/d; P = .001). Burden of ventricular tachycardia or ventricular fibrillation was higher in women, with 30 events per 100 patient-years compared with 18 events per 100 patient-years in men (P = .017), with similar findings for treated and non-treated ventricular tachycardia/ventricular fibrillation. Recurrent atrial arrhythmias/sustained ventricular tachycardia was also more frequent in women than in men (167 events per 100 patient-years vs 73 events per 100 patient-years; P = .042). However, ICD implantation rate at the end of WCD use was similar in both women and men (41% vs 39%; P = .448).
Conclusion: In the WEARIT-II Registry, we have shown a higher burden of ventricular and atrial arrhythmic events in women than in men. ICD implantation rates at the end of WCD use were similar. Our findings warrant monitoring women at risk for sudden cardiac death who have a high burden of atrial and ventricular arrhythmias while using the WCD.
Calreticulin is a Ca2+ -binding chaperone that resides in the lumen of the endoplasmic reticulum and is involved in the regulation of intracellular Ca2+ homeostasis and in the folding of newly synthesized glycoproteins. In this study, we have used site-specific mutagenesis to map amino acid residues that are critical in calreticulin function. We have focused on two cysteine residues (Cys(88) and Cys(120)), which form a disulfide bridge in the N-terminal domain of calreticulin, on a tryptophan residue located in the carbohydrate binding site (Trp(302)), and on certain residues located at the tip of the "hairpin-like" P-domain of the protein (Glu(238), Glu(239), Asp(241), Glu(243), and Trp(244)). Calreticulin mutants were expressed in crt(-/-) fibroblasts, and bradykinin-dependent Ca2+ release was measured as a marker of calreticulin function. Bradykinin-dependent Ca2+ release from the endoplasmic reticulum was rescued by wild-type calreticulin and by the Glu(238), Glu(239), Asp(241), and Glu(243) mutants. The Cys(88) and Cys(120) mutants rescued the calreticulin-deficient phenotype only partially ( approximately 40%), and the Trp(244) and Trp(302) mutants did not rescue it at all. We identified four amino acid residues (Glu(239), Asp(241), Glu(243), and Trp(244)) at the hairpin tip of the P-domain that are critical in the formation of a complex between ERp57 and calreticulin. Although the Glu(239), Asp(241), and Glu(243) mutants did not bind ERp57 efficiently, they fully restored bradykinin-dependent Ca2+ release in crt(-/-) cells. This indicates that binding of ERp57 to calreticulin may not be critical for the chaperone function of calreticulin with respect to the bradykinin receptor.