Xanthine oxidoreductase in essential hypertension and metabolic syndrome : Experimental studies on rodent models

Hypertension, obesity, dyslipidemia and dysglycemia constitute metabolic syndrome, a major public health concern, which is associated with cardiovascular mortality. High dietary salt (NaCl) is the most important dietary risk factor for elevated blood pressure. The kidney has a major role in salt-sensitive hypertension and is vulnerable to harmful effects of increased blood pressure. Elevated serum urate is a common finding in these disorders. While dysregulation of urate excretion is associated with cardiovascular diseases, present studies aimed to clarify the role of xanthine oxidoreductase (XOR), i.e. xanthine dehydrogenase (XDH) and its post-translational isoform xanthine oxidase (XO), in cardiovascular diseases. XOR yields urate from hypoxanthine and xanthine. Low oxygen levels upregulate XOR in addition to other factors. In present studies higher renal XOR activity was found in hypertension-prone rats than in the controls. Furthermore, NaCl intake increased renal XOR dose-dependently. To clarify whether XOR has any causal role in hypertension, rats were kept on NaCl diets for different periods of time, with or without a XOR inhibitor, allopurinol. While allopurinol did not alleviate hypertension, it prevented left ventricular and renal hypertrophy. Nitric oxide synthases (NOS) produce nitric oxide (NO), which mediates vasodilatation. A paucity of NO, produced by NOS inhibition, aggravated hypertension and induced renal XOR, whereas NO generating drug, alleviated salt-induced hypertension without changes in renal XOR. Zucker fa/fa rat is an animal model of metabolic syndrome. These rats developed substantial obesity and modest hypertension and showed increased hepatic and renal XOR activities. XOR was modified by diet and antihypertensive treatment. Cyclosporine (CsA) is a fungal peptide and one of the first-line immunosuppressive drugs used in the management of organ transplantation. Nephrotoxicity ensue high doses resulting in hypertension and limit CsA use. CsA increased renal XO substantially in salt-sensitive rats on a high NaCl diet, indicating a possible role for this reactive oxygen species generating isoform in CsA nephrotoxicity. Renal hypoxia, common to these rodent models of hypertension and obesity, is one of the plausible XOR inducing factors. Although XOR inhibition did not prevent hypertension, present experimental data indicate that XOR plays a role in the pathology of salt-induced cardiac and renal hypertrophy.

Defining Adequate Vitamin D Intake : Cross-sectional and Intervention Studies

D-vitamiini ylläpitää normaalia luun kasvua ja uudistumista koko elämän ajan. Suomessa, kuten monissa muissakin länsimaissa, väestön D-vitamiinitilanne on riittämätön – talvisin osalla jopa puutteellinen. Tässä väitöskirjassa on tutkittu, lisääkö D-vitamiini luumassan kertymistä kasvuiässä, ja ylläpitäkö D-vitamiini luuston tasapainoista aineenvaihduntaa aikuisiällä. Nämä vaikutukset saattavat ehkäisi osteoporoosin kehittymistä eri ikäkausina. Väitöskirjatyössä tutkittiin erisuuruisten D-vitamiinilisäysten vaikutuksia kolmessa eri ikäryhmässä, jotka olivat 11-12 -vuotiaat tytöt (N=228), 21-49 -vuotiaat miehet (N=54) ja 65-85 -vuotiaat naiset (N=52). Tutkittavat satunnaistettiin ryhmiin, jotka nauttivat joko lumevalmistetta tai 5-20 µg D3-vitamiinia vitamiinilisänä. Tutkimukset olivat kaksoissokkoutettuja. Tutkimuksen aikana tutkittavilta otettiin paastoveri- ja virtsanäytteitä. Lisäksi he täyttivät tutkimuslomakkeen taustatietojen kartoittamiseksi sekä frekvenssikyselylomakkeen kalsiumin ja D-vitamiinin saannin selvittämiseksi. Tyttöjen luunmineraalitiheys (BMD) mitattiin DXA–laitteella ja miesten volumetrinen luuntiheys pQCT-menetelmällä. Näytteistä määritettiin mm. seerumin 25-hydroksi-D-vitamiinin (=S-25-OHD), lisäkilpirauhashormonin (=S-PTH) ja luun aineenvaihduntaa kuvaavien merkkiaineiden pitoisuuksia. Murrosikäisten tyttöjen poikkileikkaustutkimuksessa S-25-OHD- ja luun muodostusmerkkiaineen pitoisuudet vaihtelivat kuukausien välillä; suurimmat pitoisuudet mitattiin syyskuussa ja pienimmät maaliskuussa, mikä kuvastaa vuodenaikaisvaihtelua. Vastaava vaihtelu havaittiin lannerangan ja reisiluun BMD:ssä. D-vitamiinilisäyksellä oli myönteinen vaikutus tyttöjen luumassan lisääntymiseen. Suurin D-vitamiinilisä (10 µg/vrk) lisäsi luumassaa 17.2% enemmän reisiluussa ja 12.5% enemmän lannerangassa verrattuna lumevalmistetta nauttivien tyttöjen vastaaviin tuloksiin, mutta tulos riippui hoitomyöntyvyydestä. D-vitamiinin vaikutus luustoon välittyi vähentyneen luun hajotuksen kautta. Tutkimustuloksiin perustuen riittävä D-vitamiinin saanti murrosikäisille tytöille on 15 µg/vrk. D-vitamiinilisän vaikutus 65-85 -vuotiaiden naisten S-25-OHD-pitoisuuteen vakioitui kuudessa viikossa annoksen ollessa 5-20 µg/vrk. Näillä D-vitamiiniannoksilla ei saavutettu tavoiteltavaa S-25-OHD-pitoisuutta, joka on 80 nmol/l. Arvioimme, että 60 nmol/l -pitoisuuden, jota esiintyy kesäisin tämän ikäryhmän suomalaisilla, tämän ikäryhmän naiset saavuttaisivat 24 µg:n päivittäisellä D-vitamiinin saannilla. Terveillä miehillä havaittiin vuodenaikaisvaihtelu S-25-OHD- ja S-PTH-pitoisuudessa sekä luun hajotusta kuvaavassa merkkiainepitoisuudessa. Toisaalta vaihtelua ei havaittu radiuksen volumetrisessä luuntiheydessä eikä luun muodostusmerkkiaineen pitoisuudessa. Vuodenaikaisvaihtelu estettiin 17 µg:n päivittäisellä D-vitamiinin saannilla, mutta tämän ei havaittu vaikuttavan radiuksen luuntiheyteen kuusi kuukautta kestävän tutkimuksen aikana. Yhteenvetona todetaan, että D-vitamiinin saanti on edelleenkin riittämätöntä tutkimusten kohderyhmillä. Tämä näkyy S-25-OHD- ja PTH-pitoisuuden sekä luunaineenvaihduntaa kuvaavien merkkiaineiden vuodenaikaisvaihteluna, mikä on haitallista luuston hyvinvoinnille. D-vitamiinin saantia tulisi lisätä, jotta vähintäänkin riittävä D-vitamiinitilanne (S-25-OHD>50 nmol/l) tai mahdollisesti jopa tavoiteltava D-vitaminitilanne (S-25-OHD≥80 nmol/l) saavutettaisiin. Jotta D-vitamiinin saannin lisääminen olisi kaikissa ikäryhmissä mahdollista, on suunniteltava nykyistä enemmän D-vitamiinilla täydennettyjä elintarvikkeita.

Food intake, growth and social interactions of signal crayfish, Pacifastacus leniusculus (Dana)

The knowledge about the optimal rearing conditions, such as water temperature and quality, photoperiod and density, with the understanding of animal nutritional requirements forms the basis of economically stable aquaculture for freshwater crayfish. However, the shift from a natural environment to effective culture conditions induces several changes, not only at the population level, but also at the individual level. The social contacts between conspecifics increase with increasing animal density. The competition for limited resources (e.g. food, shelter, mates) is more severe with the presence of agonistic behaviour and may lead to unequal distribution of these. The objectives of this study were to: 1) study the distribution of a common food resource between communally reared signal crayfish (Pacifastacus leniusculus) and to assign potential feeding hierarchy on the basis of individual food intake measurements, 2) explore the possibilities of size distribution manipulations to affect population dynamics and food intake to improve growth and survival in culture and 3) study the effect of food ration and spatial distribution on food intake and to explore the effect of temperature and food ration on growth and body composition of freshwater crayfish. The feeding ranks between animals were assigned with a new method for individual food intake measurement of communally reared crayfish. This technique has a high feasibility and a great potential to be applied in crayfish aquaculture studies. In this study, signal crayfish showed high size-related variability in food consumption both among individuals within a group (inter-individual) and within individual day-to-day variation (intra-individual). Increased competition for food led to an unequal distribution of this resource and this may be a reason for large growth differences between animals. The consumption was significantly higher when reared individually in comparison with communal housing. These results suggest that communally housed crayfish form a feeding hierarchy and that the animal size is the major factor controlling the position in this hierarchy. The optimisation of the social environment ( social conditions ) was evaluated in this study as a new approach to crayfish aquaculture. The results showed that the absence of conspecifics (individual rearing vs. communal housing) affects growth rate, food intake and the proportion of injured animals, whereas size variation between animals influences the number and duration of agonistic encounters. In addition, animal size had a strong influence on the fighting success of signal crayfish reared in a social milieu with a wide size variation of conspecifics. Larger individuals initiated and won most of the competitions, which suggests size-based social hierarchy of P. leniusculus. This is further supported by the fact that the length and weight gain of smaller animals increased after size grading, maybe because of a better access to the food resource due to diminished social pressure. However, the high dominance index was not based on size under conditions of limited size variation, e.g. those characteristic of restocked natural populations and aquaculture, indicating the important role of behaviour on social hierarchy.

Vitamin E may affect the life expectancy of men, depending on dietary vitamin C intake and smoking

Background: Antioxidants might protect against oxidative stress, which has been suggested as a cause of aging. Methods: The ATBC Study recruited males aged 50-69 years who smoked at least 5 cigarettes per day at the baseline. The current study was restricted to participants who were followed up past the age of 65. Deaths were identified in the National Death Registry (1445 deaths). We constructed Kaplan-Meier survival curves for all participants, and for four subgroups defined by dietary vitamin C intake and level of smoking. We also constructed Cox regression models allowing a different vitamin E effect for low and high age ranges. Results: Among all 10,837 participants, vitamin E had no effect on those who were 65 to 70 years old, but reduced mortality by 24% when participants were 71 or older. Among 2284 men with dietary vitamin C intakes above the median who smoked less than a pack of cigarettes per day, vitamin E extended life-span by two years at the upper limit of the follow-up age span. In this subgroup, the survival curves of vitamin E and no-vitamin E participants diverged at 71 years. In the other three subgroups covering 80% of the participants, vitamin E did not affect mortality. Conclusions: This is the first study to strongly indicate that protection against oxidative stress can increase the life expectancy of some initially healthy population groups. Nevertheless, the lack of effect in 80% of this male cohort shows that vitamin E is no panacea for extending life expectancy.