Trypanosoma congolense procyclins: unmasking cryptic major surface glycoproteins in procyclic forms

In the tsetse fly, the protozoan parasite Trypanosoma congolense is covered by a dense layer of glycosylphosphatidylinositol (GPI)-anchored molecules. These include a protease-resistant surface molecule (PRS), which is expressed by procyclic forms early in infection, and a glutamic acid- and alanine-rich protein (GARP), which appears at later stages. Since neither of these surface antigens is expressed at intermediate stages, we investigated whether a GPI-anchored protein of 50 to 58 kDa, previously detected in procyclic culture forms, might constitute the coat of these parasites. We therefore partially purified the protein from T. congolense Kilifi procyclic forms, obtained an N-terminal amino acid sequence, and identified its gene. Detailed analyses showed that the mature protein consists almost exclusively of 13 heptapeptide repeats (EPGENGT). The protein is densely N glycosylated, with up to 13 high-mannose oligosaccharides ranging from Man(5)GlcNAc(2) to Man(9)GlcNAc(2) linked to the peptide repeats. The lipid moiety of the glycosylphosphatidylinositol is composed of sn-1-stearoyl-2-lyso-glycerol-3-HPO(4)-1-(2-O-acyl)-d-myo-inositol. Heavily glycosylated proteins with similar repeats were subsequently identified in T. congolense Savannah procyclic forms. Collectively, this group of proteins was named T. congolense procyclins to reflect their relationship to the EP and GPEET procyclins of T. brucei. Using an antiserum raised against the EPGENGT repeat, we show that T. congolense procyclins are expressed continuously in the fly midgut and thus form the surface coat of cells that are negative for both PRS and GARP.

Medikamentenallergie: Diagnostische Möglichkeiten mit In-vitro-Methoden

Bei Medikamentenallergien kommt es zu Immunreaktionen, die gegen das Medikament gerichtet sind und klinische Symptome verursachen. Man unterscheidet zwischen Hapten- und p-i-bedingten Reaktionen, wobei letztere nur für T-Zell-Reaktionen nachgewiesen wurden. Die häufigsten Immunmechanismen, welche Medikamentenallergien zugrunde liegen, sind Vermehrung von spezifischen IgE-produzierenden B- und/oder spezifischen T-Zellen. IgG-vermittelte Reaktionen, die z.B. eine hämolytische Anämie verursachen können, sind selten. Spezifische IgE können mittels CAP-Technologie nachgewiesen werden. Das Medikament muss an eine Trägersubstanz covalent gebunden werden, was den Nachteil mit sich bringt, dass die entsprechende Bindungsstelle im Medikament für IgE nicht erkennbar ist. Der Basophilenaktivierungstest (BAT) arbeitet meist mit freiem, ungebundenem Medikament. Wie die IgE-Vernetzung stattfindet, ist allerdings unklar. Beide Teste sind nicht genügend sensitiv um den In-vivo-Test (Prick oder i.d.) zu ersetzen. Bei T-Zell-Reaktionen wird in vitro meist die Proliferation der durch das Medikament stimulierten T-Zellen erfasst. Die Blutzellen (antikoaguliertes Blut) sollte innerhalb von 24 h im Labor zur Verarbeitung ankommen, wo die Zellseparation durchgeführt wird, um die Zellen mit dem Medikament zu stimulieren. Diese Stimulation kann durch Messung von Aktivierungsmarker (mittels Flow-Zytometrie), sezernierter Zytokine (ELISA) oder 3H-Thymidin Einbau in die sich teilende Zellen (Lymphozytentransformations- Test, LTT) erfasst werden. Am meisten Erfahrung liegt für den LTT vor. Die Sensitivität wird bei eindeutigen Fällen auf 50 – 70% geschätzt, hängt aber stark vom Krankheitsbild und Medikament ab. Schwere makulopapulöse Reaktionen und DRESS (Drug Rash with Eosinophilia and Systemic Symptoms), AGEP (acute generalized exanthematous pustulosis) sind meist positiv im LTT, aber schwere bullöse Reaktionen (SJS/TEN; Stevens-Johnson Syndrom/toxische epidermale Nekrolyse) werden besser mittels Zytotoxteste und Zytokinsekretion erfasst, da eine T-Zell-Proliferation weniger prominent ist. Trotz der limitierten Sensitivität sind diese Teste gut geeignet um Kreuzreaktionen zu erfassen, bzw. für mechanistische Studien. Da Provokationsteste bei verzögerten Medikamentenallergien nicht zur Verfügung stehen (es ist unklar, wie lange und wie hoch dosiert man das Medikament bei verzögerten Reaktionen geben muss), werden diese Teste in Zukunft eher mehr eingesetzt werden. Wichtig ist, dass sie selten falsch positiv sind, und ein positives Resultat als relevant angesehen werden kann. Für die Abklärung seltener IgG-vermittelter Reaktionen kann man einen modifizierten Coombs-Test versuchen.

Biologika – Genese und Charakteristika immunvermittelter Nebenwirkungen

Die Therapie immunvermittelter und maligner Erkrankungen befindet sich im Umbruch. Zunehmend kommen gezielt mit molekularen Zellstrukturen interagierende therapeutische Proteine, sogenannte Biologika oder Biopharmaka, zum Einsatz. Biologika sind in der Regel Antikörper oder Fusionsproteine und werden gentechnologisch nach dem Vorbild körpereigener Strukturen in zellulären Expressionssystemen, wie zum Beispiel Hamster-Ovarzellen, hergestellt und in hochreiner Form verabreicht. Biologika haben mit den klassischen kleinmolekularen Medikamenten, den sogenannten Synthetika, sowohl in der Wirkungsweise wie auch hinsichtlich der Nebenwirkungen nur noch wenig gemein. Der zunehmende Einsatz von Biologika im klinischen Alltag stellt eine Herausforderung für die anwendenden Ärzte dar, die nebst den neuen Wirkmechanismen auch den Umgang mit komplexen Nebenwirkungsmustern von direkt mit dem Immunsystem interagierenden Substanzen kennen und behandeln lernen müssen. Akute Infusionreaktionen (infusion-related reaction, IRR) stellen mit einer Inzidenz von 0,1 – 3% die häufigste Nebenwirkung dar. Interessanterweise handelt es sich in den meisten Fällen nicht um IgE-vermittelte Reaktionen und lassen sogar eine Reexposition zu. Während regulatorische Behörden und die Pharmaindustrie sich vor allem auf anti-drug-antibodies (ADA)-vermittelte Nebenwirkungen konzentrieren, wollen wir hier einen Überblick über das Nebenwirkungsspektrum und mögliche Abklärungsalgorithmen geben.

Mechano-Biologie von bovinen Bandscheiben belastet unter Kompression und Torsion

Einleitung: Bandscheiben wirken als Schockabsorbierer in der Wirbelsäule und auf diese wirken meistens komplexe Kräfte, zusammengesetzt aus Kompression, Torsion und Flexion. Die biomechanishe Umgebung einer Bandscheibe ist denn auch geprägt von komplexen Belastungen. Die Forschung über die in vitro Bandscheibenbiologie hat sich bisher um die axiale Kompression konzentriert, wobei die Bedeutung von Torsion und insbesondere dem Zusammenspiel von Kompression und Torsion (="Twisting") praktisch noch nie untersucht wurde an lebenden Organkultur-Explantaten. Wir präsentieren neue mechanobiologische Daten über die Überlebenswahrscheinlichkeit von Bandscheibenzellen kultiviert in einem neuartigen, kompakten Design eines bi-axialen Bioreaktors, um die Bedeutung von Kompression und Torsion zu verstehen. Material/Methode: Bovine Schwanzbandscheiben mit den Endplatten wurden isoliert wie bereits beschrieben [2] und mechanische Belastung wurde angewendet mit einem 2 DoF Bioreaktor für 14 Tage [3]. Die Bandscheiben wurden in verschiedene Belastungsgruppen eingeteilt: 1) Keine Belastung (NL), 2) zyklische Kompression (CC) [8h: axiale Kompression mit 0.6 ± 0.2 MPa, 0.2 Hz], 3) zyklische Torsion (CT) [8h: ± 2° torsion, 0.2 Hz, 0.2 MPa compression], 4) zyklische Kompression und Torsion (CCT) [8h: 0.6 ± 0.2 MPa, 0.2 Hz & ± 2° torsion, 0.2 Hz]. Das Bandscheibengewebe wurde mit LIVE/DEAD gefärbt und miteinem konfokalen Mikroskop visualisiert um die Überlebensrate zu bestimmen. Zell Apoptosis wurde quantifiziert mit einem Caspase 3/7 Kit normalisiert zum totalen Proteingehalt (Bradford). Relative Gen-Expression von wichtigen Genen für die Bandscheibe wurde bestimmt von anabolischen, katabolischen und inflammatorischen Genen mittels real-time RT-PCR. Die Morphologie der Bandscheibenzellen wurde mittels Histologie bestimmt. Ergebnisse: Die Resultate zeigten einen starken Abfall der Zellüberlebenswahrscheinlichkeit im Zentrum der Bandscheiben, dem Nulceus Pulposus (NP), i.e. 10%, in der Gruppe mit CCT. Hingegen die Überlebenswahrscheinlichkeit im Annulus fibrosus (AF) war stabilisiert bei über 60% im NP und im AF in allen anderen Gruppen (Fig 1). Apoptotische Aktivität war statistisch signifikant erhöht in der CC-Gruppe, aber nicht in der CCT-Gruppe, was die Vermutung nahe legt, dass der erhöhte Zellverlust im NP nicht mit Apoptose sondern mit Nekrose erklärt werden kann. Die Gen Expression der anabolischen Gene COL1, COL2 und Biglycan war signifikant erhöht im AF in der CCT Gruppe, ebenfalls waren Remodeling-Gene angeschaltet wie ADAMTS4 und MMP-13 in der CCT Gruppe (Fig. 2). Der Glykosaminoglykan (GAG) Gehalt war generell im AF erhöht in den Gruppen unter mechanischer Belastung, jedoch nicht statistisch signifikant. Schlussfolgerung: Zyklische Torsion kombiniert mit zyklischer Kompression waren in dieser Studie erfolgreich und nach unserem besten Wissen zum ersten Mal an Bandscheibenexplantaten in einer 14- tägigen Organkultur angewendet worden in einem dafür speziell konzipierten Bioreaktor. Die Resultezeigten überraschend einen negativen Effekt bei physiologischen Parametern, was die Belastung (0.6MPa ± 0.2MPa) und die Torsion (± 2°) angeht. Dieser negative Effekt des "Twistings" auf die Überlebenswahrscheinlichkeit der Zellen war jedoch nur regional im NP von Bedeutung, wohingegen im AF keine Effekte zu detektieren waren.

[Mastitis management in Swiss dairy farms with udder health problems]

The objective of this study was to describe the udder health management in Swiss dairy herds with udder health problems. One hundred dairy herds with a yield-corrected somatic cell count of 200'000 to 300'000 cells/ml during 2010 were selected. Data concerning farm structure, housing system, milking technique, milking procedures, dry-cow and mastitis management were collected during farm visits between September and December 2011. In addition, quarter milk samples were collected for bacteriological culturing from cows with a composite somatic cell count ≥ 150'000 cells/ml. The highest quarter level prevalence was 12.3 % for C. bovis. Eighty-two percent of the pipeline milking machines in tie-stalls and 88 % of the milking parlours fulfilled the criteria for the vacuum drop, and only 74 % of the pipeline milking machines met the criteria of the 10-l-water test. Eighty-five percent of the farms changed their milk liners too late. The correct order of teat preparation before cluster attachment was carried out by 37 % of the farmers only. With these results, Swiss dairy farmers and herd health veterinarians can be directed to common mistakes in mastitis management. The data will be used for future information campaigns to improve udder health in Swiss dairy farms.

The canine neuronal ceroid-lipofuscinosis: a review.

The present article gives a survey over the current scientific knowledge of the canine neuronal ceroid-lipofuscinosis (NCL). NCL is a heterogenous group of lysosomal storage diseases in humans and animals. In consequence of a gene mutation, there is an accumulation of ceroid-lipofuscin in neurons, cells of the retina and the skin and other cells. The stored ceroid-lipofuscin in neurons leads to an impaired cell function and subsequently to cell death. Recently, the underlying genetic defect was discovered in several dog breeds. Genetic testing permits an ante mortem diagnosis of the disease, which up to now was only possible with a positive biopsy result. Another advantage is the identification of carrier animals to eliminate the deleterious alleles.

Molecular and cellular basis of bone resorption.

Osteoclast research has an exciting history and a challenging future. More than 3 decades ago, it became evident that bone-resorbing osteoclasts are of hematopoietic origin and are ultimately linked to the "basic multicellular unit," where they team up with the other cell types, including bone-forming osteoblasts. Since 2 decades, we have learned about the signaling pathways controlling genes relevant for osteoclastogenesis and bone resorption. It took another decade until the hypothesized "osteoclast differentiation" factor was discovered and was translated into an approved pharmacologic strategy. Here, the focus is on another molecular target, cathepsin K, a cysteine protease being released by the osteoclast into the resorption compartment. Genetic deletion and pharmacological blocking of cathepsin K reduces bone resorption but with ongoing bone formation. This observation not only holds great promise to become a new pharmacologic strategy, but it also provides new insights into the coordinated work of cells in the "basic multicellular unit" and thus, bridges the history and future of osteoclast research. This article is a short primer on osteoclast biology for readers of the special issue on odanacatib, a cathepsin K inhibitor.