Intracellular Ca2+ release through ryanodine receptors contributes to AMPA receptor-mediated mitochondrial dysfunction and ER stress in oligodendrocytes

Overactivation of ionotropic glutamate receptors in oligodendrocytes induces cytosolic Ca2+ overload and excitotoxic death, a process that contributes to demyelination and multiple sclerosis. Excitotoxic insults cause well-characterized mitochondrial alterations and endoplasmic reticulum (ER) dysfunction, which is not fully understood. In this study, we analyzed the contribution of ER-Ca2+ release through ryanodine receptors (RyRs) and inositol triphosphate receptors (IP(3)Rs) to excitotoxicity in oligodendrocytes in vitro. First, we observed that oligodendrocytes express all previously characterized RyRs and IP(3)Rs. Blockade of Ca2+-induced Ca2+ release by TMB-8 following alpha-amino-3-hydroxyl-5-methyl-4-isoxazole-propionate (AMPA) receptor-mediated insults attenuated both oligodendrocyte death and cytosolic Ca2+ overload. In turn, RyR inhibition by ryanodine reduced as well the Ca2+ overload whereas IP3R inhibition was ineffective. Furthermore, AMPA-triggered mitochondrial membrane depolarization, oxidative stress and activation of caspase-3, which in all instances was diminished by RyR inhibition. In addition, we observed that AMPA induced an ER stress response as revealed by alpha subunit of the eukaryotic initiation factor 2 alpha phosphorylation, overexpression of GRP chaperones and RyR-dependent cleavage of caspase-12. Finally, attenuating ER stress with salubrinal protected oligodendrocytes from AMPA excitotoxicity. Together, these results show that Ca2+ release through RyRs contributes to cytosolic Ca2+ overload, mitochondrial dysfunction, ER stress and cell death following AMPA receptor-mediated excitotoxicity in oligodendrocytes. Cell Death and Disease (2010) 1, e54; doi:10.1038/cddis.2010.31; published online 15 July 2010

Terapia periodontal não-cirúrgica reduz pressão arterial, massa ventricular esquerda, disfunção endotelial e níveis plasmáticos de proteína C-reativa, interleucina 6 e fibrinogênio

Evidências recentes sugerem que as doenças periodontais podem desempenhar um papel relevante na etiologia e patogênese de doenças cardiovasculares e hipertensão arterial. A resposta inflamatória, com conseqüente elevação de marcadores sistêmicos como proteína C-reativa, fibrinogênio e interleucina-6, e a disfunção endotelial, podem ser os responsáveis por essa associação. Alguns estudos têm relatado maiores níveis pressóricos, maior massa ventricular esquerda e disfunção endotelial em pacientes com doenças periodontais. Ao mesmo tempo, estudos clínicos vêm mostrando que a terapia periodontal pode levar à redução dos níveis plasmáticos dos marcadores de inflamação e redução do risco cardiovascular. O presente estudo teve como objetivo avaliar os efeitos da terapia periodontal não-cirúrgica em 26 pacientes (idade média de 53.68.0 anos) hipertensos refratários. Foram avaliados marcadores plasmáticos de inflamação (proteína C-reativa, fibrinogênio e interleucina-6), pressão arterial sistólica e diastólica, massa ventricular esquerda e rigidez arterial. A terapia periodontal foi eficaz na redução da média de todos os marcadores de risco cardiovascular avaliados. Os níveis de proteína C-reativa baixaram 0.7mg/dl 6 meses após a terapia periodontal, os de IL-6, 1.6pg/dl e os de fibrinogênio 55.3mg/dl (p<0.01). A pressão arterial sistólica apresentou redução média de 16.7mmHg e a diastólica de 9.6mmHg. A massa ventricular esquerda diminuiu em média 12.9g e a velocidade da onda de pulso, um marcador de rigidez arterial, e consequentemente de disfunção endotelial, apresentou redução de seus valores médios de 0.9m/s (p<0.01). Dessa forma, conclui-se que a terapia periodontal foi eficaz na redução dos níveis de proteína C-reativa, interleucina-6, fibrinogênio, pressão arterial, massa ventricular esquerda e rigidez arterial.

Velocidade da onda de pulso em adultos jovens acompanhados por 18 anos: impacto de variáveis pressóricas, antropométricas, metabólicas, inflamatórias e de função endotelial. Estudo do Rio de Janeiro.

Dados sobre a avaliação não invasiva da rigidez vascular e suas relações com variáveis de risco cardiovascular são escassos em jovens. Objetiva avaliar a relação entre a velocidade de onda de pulso (VOP) e a pressão arterial (PA), variáveis antropométricas, metabólicas, inflamatórias e de disfunção endotelial em indivíduos adultos jovens. Foram estudados 96 indivíduos (51 homens) do Estudo do Rio de Janeiro, em duas avaliações, A1 e A2, com intervalo de 17,691,58 anos (16 a 21 anos). Em A1 foram avaliados em suas escolas (10-15 anos - média 12,421,47 anos) e em A2 foram novamente avaliados em nível ambulatorial (26-35 anos - média 30,091,92 anos). Em A1 foram obtidos pressão arterial (PA) e índice de massa corporal (IMC). Em A2 foram obtidos a velocidade da onda de pulso (VOP)-método Complior, PA, IMC, circunferência abdominal (CA), glicose, perfil lipídico, leptina, insulina, adiponectina, o índice de resistência à insulina HOMA-IR, proteína C-Reativa ultrassensível (PCRus) e as moléculas de adesão E-selectina, Vascular Cell Adhesion Molecule-1(VCAM-1) e Intercellular Adhesion Molecule-1 (ICAM-1). Foram obtidos, ainda, a variação da PA e do IMC entre as 2 avaliações. Em A2 os indivíduos foram estratificados segundo o tercil da VOP para cada sexo. Como resultados temos: 1) Os grupos foram constituídos da seguinte forma: Tercil 1:homens com VOP < 8,69 m/s e mulheres com VOP < 7,66 m/s; Tercil 2: homens com VOP ≥ 8,69 m/s e < 9,65m/s e mulheres com VOP ≥ 7,66 m/s e < 8,31m/s;Tercil 3:homens com VOP ≥ 9,65 m/s e mulheres com VOP ≥ 8,31 m/s. 2) O grupo com maior tercil de VOP mostrou maiores médias de PA sistólica (PAS) (p=0,005), PA diastólica (PAD) (p=0,007), PA média (PAM) (p=0,004), variação da PAD (p=0,032), variação da PAM (p=0,003), IMC (p=0,046), variação do IMC (p=0,020), insulina (p=0,019), HOMA-IR (p=0,021), E-selectina (p=0,032) e menores médias de adiponectina (p=0,016), além de maiores prevalências de diabetes mellitus/intolerância à glicose (p=0,022) e hiperinsulinemia (p=0,038); 3) Houve correlação significativa e positiva da VOP com PAS (p<0,001), PAD (p<0,001), PP (p=0,048) e PAM (p<0,001) de A2, com a variação da pressão arterial (PAS, PAD e PAM) (p<0,001) entre as duas avaliações, com o IMC de A2 (p=0,005) e com a variação do IMC (p<0,001) entre as duas avaliações, com CA (p=0,001), LDLcolesterol (p=0,049) e E-selectina (p<0,001) e correlação negativa com HDLcolesterol (p<0,001) e adiponectina (p<0,001); 4)Em modelo de regressão múltipla, após ajuste do HDL-colesterol, LDLcolesterol e adiponectina para sexo, idade, IMC e PAM, apenas o sexo masculino e a PAM mantiveram correlação significativa com a VOP. A VOP em adultos jovens mostrou relação significativa com variáveis de risco cardiovascular, destacando-se o sexo masculino e a PAM como importantes variáveis no seu determinismo. Os achados sugerem que a medida da VOP pode ser útil para a identificação do acometimento vascular nessa faixa etária.

O efeito agudo do chocolate amargo sob a função endotelial é dependente da idade em hipertensos com baixo risco cardiovascular

Dados recentes indicam uma relação inversa entre doença cardiovascular e consumo de flavonóides. O objetivo do estudo foi identificar parâmetros clínicos e vasculares de pacientes hipertensos tratados que apresentaram efeitos benéficos na função vascular após o consumo de chocolate amargo com 70% de cacau por sete dias. Vinte e um pacientes hipertensos em tratamento medicamentoso, ambos os sexos, com idades entre 40-65 anos, foram incluídos em um ensaio clínico intervencional com aferição de pressão arterial, dilatação mediada por fluxo braquial (DMF), tonometria arterial periférica (EndoPAT) e parâmetros hemodinâmicos centrais pelo SphygmoCor. Após sete dias de consumo de chocolate amargo (70% cacau) 75g/dia, as avaliações clínica e vascular foram repetidas. Os pacientes foram divididos em dois grupos de acordo com a resposta da DMF em respondedores (que apresentaram melhora na DMF, n= 12) e não-respondedores (que não apresentaram melhora, n = 9). O grupo respondedor apresentou menor média de idade (54 7 vs 61 6 anos, p = 0,037) e menor risco cardiovascular pelo escore de Framingham (2,5 1,8 vs 8,1 5,1%, p = 0,017). Além disso, os pacientes respondedores apresentaram valores mais baixos de pressão de pulso tanto periférica (55 9 vs 63 5 mmHg, p = 0,041), quanto central (44 10 vs 54 6, p = 0,021) quando comparado ao grupo não respondedor. A resposta da DMF apresentou correlação moderada e negativa com o escore de Framingham (r = -0,60, p = 0,014), com a DMF basal (r = 0,54, p = 0,011), com o índice de hiperemia reativa basal (IHR) obtido pelo EndoPAT (r = -0,56, p = 0,008) e com a pressão de pulso central (r = -0,43, p = 0,05). No entanto, após análise de regressão linear, apenas o escore de Framingham e o IHR basal foram associados com a resposta da DMF. Em conclusão, nesta amostra de pacientes hipertensos tratados, os indivíduos que apresentaram melhora da função endotelial com o consumo de chocolate amargo com 70% de cacau também mostraram redução da pressão arterial tanto sistólica como diastólica, eram mais jovens e tinham menor pressão de pulso e menor risco cardiovascular, apesar de uma disfunção endotelial basal

Disfunção mitocondrial e cardíaca em camundongos induzida por dieta rica em ácidos graxos poliinsaturados

Indivíduos obesos apresentam maior risco de morbidade e mortalidade atribuída às doenças cardiovasculares. A composição da dieta é um fator que prediz o fenótipo cardíaco em resposta a obesidade e, o tipo de ácido graxo pode afetar de forma diferencial a estrutura e a função do miocárdio. Estudos têm mostrado que a disfunção mitocondrial exerce um papel chave na patogênese da insuficiência e hipertrofia cardíaca, e as alterações mitocondriais observadas em falhas cardíacas apontam para defeitos em sítios específicos da cadeia transportadora de elétrons. Desta forma, o objetivo deste estudo foi avaliar a função contrátil ventricular em camundongos, alimentados com dieta hiperlipídica, rica em ácidos graxos poliinsaturados, buscando elucidações através da bioenergética mitocondrial. Após desmame, camundongos machos C57Bl/6 passaram a receber dieta manipulada contendo 7% (C) ou 19% (HF) de óleo de soja, até os 135 dias de idade. A ingestão alimentar e a massa corporal foram monitoradas e foi realizado teste de tolerância à glicose. No final do período experimental, os animais foram anestesiados e submetidos à avaliação da composição corporal por Absortimetria de Raios X de Dupla Energia (DXA), e em seguida, sacrificados por exsanguinação. No plasma foram determinados o perfil lipídico e a insulina. O coração, o tecido adiposo intra-abdominal e o subcutâneo foram coletados, pesados, processados para análise histomorfológica. Fibras cardíacas do ventrículo esquerdo foram utilizadas para análise da respiração mitocondrial através de oxígrafo. O coração também foi utilizado para a técnica de perfusão de coração isolado de Langendorff, e para análise da expressão de proteínas relacionadas à bioenergética de cardiomiócitos, através de Western Blotting. O índice de HOMA e de adiposidade foram calculados. O grupo HF apresentou maior adiposidade, sem alteração na ingestão alimentar. Foi observada intolerância a glicose, hiperinsulinemia e resistência à insulina, além de alterações desfavoráveis no perfil lipídico. Foi observado alteração na morfologia cardíaca e quadro de cardiomiopatia hipertrófica, refletindo em alteração hemodinâmica, determinando maior contratilidade, maior pressão ventricular e função diastólica prejudicada. Em relação à atividade mitocondrial dos cardiomiócitos foi observada menor oxidação de carboidratos (-47%) e de ácidos graxos (-60%). Porém, sem alteração na expressão de proteínas relacionadas à bioenergética de cardiomiócitos, CPT1, UCP2, GLUT1, GLUT4, AMPK e pAMPK. A partir desses resultados, concluímos que o tipo e a quantidade de ácidos graxos predizem o fenótipo cardíaco na obesidade, promovendo alteração na capacidade oxidativa mitocondrial, na morfologia e na hemodinâmica cardíaca

Avaliação do efeito da sobrecarga lipídica na reatividade microvascular em mulheres obesas

As mudanças nos hábitos alimentares têm causado efeitos impressionantes na saúde pública, diretamente relacionados ao aumento da ingestão de refeições ricas em gorduras, principalmente gorduras saturadas. A principal consequência desse consumo é o estado prolongado e excessivo da lipemia pós-prandial (LPP), considerada um dos fatores relacionados às anormalidades metabólicas e aos danos vasculares. O objetivo do estudo foiavaliar o efeito da sobrecarga lipídica na reatividade microvascular em mulheres obesas. Das 41 participantes deste estudo, 21 apresentavam o diagnóstico de obesidade, com IMC de 32,41,6 kg/m2 (média SD) e idade 31,65 anos e 20 mulheres saudáveis, com IMC de 21,91,7 kg/m2 e idade 27,25,5 anos. Após a avaliação clínica e laboratorial, as participantes tiveram a microcirculação examinada por dois métodos: a dinâmica do leito periungueal, para avaliação da densidade capilar funcional (DCF), velocidade de deslocamento das hemácias no basal (VDH) e após uma isquemia de 1 min (VDHmax) e tempo de reperfusão (TVDHmax). A segunda técnica foi a do dorso do dedo para avaliação da DCF no repouso, durante a hiperemia reativa e após oclusão venosa. Foi feita a coleta de sangue para avaliação do colesterol total (CT), triglicerídeos (TG), HDL-c e ácidos graxos livres (AGL), glicose, insulina e viscosidade plasmática em 30 e 50 rotações por minuto (rpm). Também foram medidas a pressão arterial sistólica (PAS), diastólica (PAD) e frequência cardíaca (FC). Após essas análises no repouso, todas as participantes receberam uma refeição rica em lipídios, e após 30, 60, 120 e 180 minutos da ingestão da refeição, os exames de videocapilaroscopia e a coleta de sangue foram novamente realizados.As participantes com obesidade apresentaram, após a sobrecarga lipídica, valores significativamente menores do que no jejum para: DCF basal do dorso do dedo (p=0,02); DCF durante hiperemia reativa (p=0,02), DCF pós-oclusão venosa (p=0,02), HDL-c (p<0,0001), LDL-C (p<0,0001) e AGL (p<0,0001) e valores elevados para: VDH (p<0,0001), VDHmax(p=0,003), TVDHmax (p=0,004), glicose (p<0,0001), insulina (p<0,001), CT (p=0,03), TG (p<0,0001) e FC (p=0,03). Alterações na viscosidade não foram observadas no grupo OB após a refeição quando comparado aos seus valores basais em 30 e 50 rpm (p=0,87 e p=0,42, respectivamente). A PAS foi elevada nas participantes OB após a sobrecarga quando comparada às saudáveis em todo tempo de estudo. Concluímos que alimentos ricos em lipídios podem aumentar ainda mais a disfunção microcirculatória e as alterações metabólicas já presentes em mulheres obesas.

Relação da apneia obstrutiva do sono com a função endotelial, estresse oxidativo, biomarcadores inflamatórios, perfil metabólico e atividade simpática em indivíduos obesos

Introdução: a apneia obstrutiva do sono (AOS) é considerada um fator de risco para as doenças cardiovasculares. Os mecanismos responsáveis pelo desenvolvimento da aterosclerose potencializados pela AOS não são completamente conhecidos. Entretanto, existem evidências de que a AOS está associada com aumento no estresse oxidativo, elevação nos mediadores inflamatórios, resistência à insulina, ativação do sistema nervoso simpático, elevação da pressão arterial (PA) e a disfunção endotelial. Objetivo: avaliar a relação da AOS com a função endotelial, o estresse oxidativo, os biomarcadores inflamatórios, o perfil metabólico, a adiposidade corporal, a atividade simpática e a PA em indivíduos obesos. Métodos: estudo transversal envolvendo 53 pacientes obesos, com índice de massa corporal (IMC) ≥ 30 e < 40 Kg/m2, sem distinção de raça e gênero, apresentando idade entre 20 e 55 anos. O estudo do sono foi realizado com o equipamento Watch-PAT 200, sendo feito o diagnóstico de AOS quando índice apneia-hipopneia (IAH) ≥ 5 eventos/h. Todos os participantes foram submetidos à avaliação do (a): adiposidade corporal (peso, % gordura corporal e circunferências da cintura, quadril e pescoço); PA; atividade do sistema nervoso simpático (concentrações plasmáticas de catecolaminas); biomarcadores inflamatórios (proteína C reativa ultrassensível (PCR-us) e adiponectina); estresse oxidativo (malondialdeído); metabolismo glicídico (glicose, insulina e HOMA-IR) e lipídico (colesterol total e frações e triglicerídeos); e função endotelial (índice de hiperemia reativa (RHI) avaliado com o equipamento Endo-PAT 2000 e moléculas de adesão celular). A análise estatística foi realizada com o software STATA versão 10. Resultados: dos 53 pacientes avaliados 20 foram alocados no grupo sem AOS (grupo controle; GC) (IAH: 2,550,35 eventos/h) e 33 no grupo com AOS (GAOS) (IAH: 20,163,57 eventos/h). A faixa etária (39,61,48 vs. 32,52,09 anos) e o percentual de participantes do gênero masculino (61% vs. 25%) foram significativamente maiores no GAOS do que no GC (p=0,01). O GAOS em comparação o GC apresentou valores significativamente mais elevados de circunferência do pescoço (CP) (40,980,63 vs. 38,650,75 cm; p=0,02), glicemia (92,541,97 vs. 80,21,92 mg/dL; p=0,0001), PA sistólica (126,051,61 vs.118,16 1,86 mmHg; p=0,003) e noradrenalina (0,160,02 vs. 0,120,03 ng/mL; p=0,02). Após ajustes para fatores de confundimento, a glicose e a PCR-us foram significativamente mais elevadas no GAOS. Os 2 grupos apresentaram valores semelhantes de IMC, insulina, HOMA-IR, perfil lipídico, adiponectina, PA diastólica, adrenalina, dopamina, moléculas de adesão celular e malondialdeído. A função endotelial avaliada pelo RHI também foi semelhante nos 2 grupos (GAOS:1,850,2 vs. GC:1,980,1; p=0,31). Nas análises de correlação, considerando todos os participantes do estudo, o IAH apresentou associação positiva e significativa com CP e PCR-us após ajustes para fatores de confundimento. A saturação mínima de O2 se associou de forma negativa e significativa com a CP, os níveis séricos de insulina e o HOMA-IR, mesmo após ajustes para fatores de confundimento. Conclusões: o presente estudo sugere que em obesos a AOS está associada com valores mais elevados de glicemia e inflamação; o aumento do IAH apresenta associação significativa com a obesidade central e com a inflamação; e a queda na saturação de oxigênio se associa com resistência à insulina.

Phenotype consequences of myophosphorylase dysfunction: insights from the McArdle mouse model

McArdle disease, caused by inherited deficiency of the enzyme muscle glycogen phosphorylase (GP-MM), is arguably the paradigm of exercise intolerance. The recent knock-in (p.R50X/p.R50X) mouse disease model allows an investigation of the phenotypic consequences of muscle glycogen unavailability and the physiopathology of exercise intolerance. We analysed, in 2-month-old mice [wild-type (wt/wt), heterozygous (p.R50X/wt) and p.R50X/p.R50X)], maximal endurance exercise capacity and the molecular consequences of an absence of GP-MM in the main glycogen metabolism regulatory enzymes: glycogen synthase, glycogen branching enzyme and glycogen debranching enzyme, as well as glycogen content in slow-twitch (soleus), intermediate (gastrocnemius) and glycolytic/fast-twitch (extensor digitorum longus; EDL) muscles.

The gut microbiota as a contributing factor to antipsychotic-induced weight gain and metabolic dysfunction

Schizophrenia represents one of the world’s most devastating illnesses due to its often lifelong course and debilitating nature. The treatment of schizophrenia has vastly improved over recent decades with the discovery of several antipsychotic compounds; however these drugs are not without adverse effects that must be addressed to maximize their therapeutic value. Newer, atypical, antipsychotics are associated with a compilation of serious metabolic side effects including weight gain, insulin resistance, fat deposition, glucose dysregulation and ensuing co-morbidities such as type II diabetes mellitus. The mechanisms underlying these side effects remain to be fully elucidated and adequate interventions are lacking. Further understanding of the factors that contribute these side effects is therefore required in order to develop effective adjunctive therapies and to potentially design antipsychotic drugs in the future with reduced impact on the metabolic health of patients. We investigated if the gut microbiota represented a novel mechanism contributing to the metabolic dysfunction associated with atypical antipsychotics. The gut microbiota comprises the bacteria that exist symbiotically within the gastrointestinal tract, and has been shown in recent years to be involved in several aspects of energy balance and metabolism. We have demonstrated that administration of certain antipsychotics in the rat results in an altered microbiota profile and, moreover, that the microbiota is required for the full scale of metabolic dysfunction to occur. We have further shown that specific antibiotics can attenuate certain aspects of olanzapine and risperidone–induced metabolic dysfunction, in particular fat deposition and adipose tissue inflammation. Mechanisms underlying this novel link appear to involve energy utilization via expression of lipogenic genes as well as reduced inflammatory tone. Taken together, these data indicate that the gut microbiota is an important factor involved in the myriad of metabolic complications associated with antipsychotic therapy. Furthermore, these data support the future investigation of microbial-based therapeutics for not only antipsychotic-induced weight gain but also for tackling the global obesity epidemic.

Akt signal transduction dysfunction in the 3xTg-AD mouse model of Alzheimer's disease

Alzheimer’s disease (AD) is an incurable neurodegenerative disorder, accounting for over 60% of all cases of dementia. The primary risk factor for AD is age, however several genetic and environmental factors are also involved. The pathological characteristics of AD include extracellular deposition of the beta-amyloid peptide (Aβ) and intraneuronal accumulation of neurofibrillary tangles (NFTs) made of aggregated paired helical filaments (PHFs) of the hyperphosphorylated tau protein, along with synaptic loss and neuronal death. There are numerous biochemical mechanisms involved in AD pathogenesis, however the reigning hypothesis points to toxic oligomeric Aβ species as the primary causative factor in a cascade of events leading to neuronal stress and dyshomeostasis that initiate abnormal regulation of tau. The insulin and IGF-1 receptors (IR, IGF-1R) are the primary activators of PI3- K/Akt through which they regulate cell growth, development, glucose metabolism, and learning and memory. Work in our lab and others shows increased Akt activity and phosphorylation of its downstream targets in AD brain, along with insulin and insulin-like growth factor-1 signalling (IIS) dysfunction. This is supported by studies of AD models in vivo and in vitro. Our group and others hypothesise that Aβ activates Akt through IIS to initiate a negative feedback mechanism that desensitises neurons to insulin/IGF-1, and sustains activation of Akt. In this study the functions of endogenous Akt, IR, and the insulin receptor substrate (IRS-1) were examined in relationship to Aβ and tau pathology in the 3xTg-AD mouse model, which contains three mutant human transgenes associated with familial AD or dementia. The 3xTg-AD mouse develops Aβ and tau pathology in a spatiotemporal manner that best recapitulates the progression of AD in human brain. Western blotting and immunofluorescent microscopy techniques were utilised in vivo and in vitro, to examine the relationship between IIS, Akt, and AD pathology. I first characterised in detail AD pathology in 3xTg-AD mice, where an age-related accumulation of intraneuronal Aβ and tau was observed in the hippocampal formation, amygdala, and entorhinal cortex, and at late stages (18 months), extracellular amyloid plaques and NFTs, primarily in the subiculum and the CA1 layer of the hippocampal formation. Increased activity of Akt, detected with antibody to phosphoSer473-Akt, was increased in 3xTg-AD mice compared to age-matched non-transgenic mice (non-Tg), and in direct correlation to the accumulation of Aβ and tau in neuronal somatodendritic compartments. Akt phosphorylates tau at residue Ser214 within a highly specific consensus sequence for Akt phosphorylation, and phosphoSer214-tau strongly decreases microtubule (MT) stabilisation by preventing tau-MT binding. PhosphoSer214-tau increased concomitantly with this in the same age-related and region-specific fashion. Polarisation of tau phosphorylation was observed, where PHF-1 (tauSer396/404) and phosphoSer214-tau both appeared early in 3xTg-AD mice in distinct neuronal compartments: PHF-1 in axons, and phosphoSer214-tau in neuronal soma and dendrites. At 18 months, phosphoSer214-tau strongly colocalised with NFTs positive for the PHF- 1 and AT8 (tauSer202/Thr205) phosphoepitopes. IR was decreased with age in 3xTg-AD brain and in comparison to age-matched non-Tg, and this was specific for brain regions containing Aβ, tau, and hyperactive Akt. IRS-1 was similarly decreased, and both proteins showed altered subcellular distribution. Phosphorylation of IRS-1Ser312 is a strong indicator of IIS dysfunction and insulin resistance, and was increased in 3xTg-AD mice with age and in relation to pathology. Of particular note was our observation that abberant IIS and Akt signalling in 3xTg-AD brain related to Aβ and tau pathology on a gross anatomical level, and specifically localised to the brain regions and circuitry of the perforant path. Finally, I conducted a preliminary study of the effects of synthetic Aβ oligomers on embryonic rat hippocampus neuronal cultures to support these results and those in the literature. Taken together, these novel findings provide evidence for IIS and Akt signal transduction dysfunction as the missing link between Aβ and tau pathogenesis, and contribute to the overall understanding of the biochemical mechanisms of AD.

The impact of first pregnancy and delivery on pelvic floor dysfunction

Background: The first childbirth has the greatest impact on a woman’s pelvic floor when major changes occur. The aim of this study was to comprehensively describe pelvic floor dysfunction (PFD) in young nulliparous women, and its correlation with postnatal pathology. Methods: A prospective study was performed at Cork University Maternity Hospital, Ireland. Initially 1484 nulliparous women completed the validated Australian Pelvic Floor Questionnaire at 15 weeks’ gestation and repeatedly at one year postnatally (N=872). In the second phase, at least one year postnatally, 202 participants without subsequent pregnancies attended the clinical follow up which included: pelvic organ prolapse quantification, a 3D-Transperineal ultrasound scan and collagen level assessment. Results: A high pre-pregnancy prevalence of various types of PFD was detected, which in the majority of cases persisted postnatally and included multiple types of PFD. The first birth had a negative impact on severity of pre-pregnancy symptoms in <15% of cases. Apart from prolapse, vaginal delivery, including instrumental delivery did not increase the risk of PFD symptoms, where as Caesarean section was protective for all types of PFD. The first birth had a bigger impact on pre-existing symptoms of overactive bladder compared to stress urinary incontinence. Pelvic organ prolapse is extremely prevalent in young primiparous women, however usually it is low grade and asymptomatic. Congenital factors and high collagen type III levels play an important role in the aetiology of pelvic organs prolapse. Levator ani trauma is present in one in three women after the first pregnancy and delivery. Conclusion: The main damage to the pelvic floor most likely occurs due to an undiagnosed congenital intrinsic weakness of the pelvic floor structures. PFD is highly associated with first childbirth, however it seems that pregnancy and delivery are contributing factors only which unmask the congenital intrinsic weakness of the pelvic floor support.

A novel syndrome of severe neutrophil dysfunction: unresponsiveness confined to chemotaxin-induced functions.

We have identified a patient with a number of neutrophil dysfunctions. The patient was a female baby who lived for 8 months. During her life, she developed severe bacterial infections and showed omphalitis, impaired wound healing, and a pronounced leukocytosis. She was not a patient with leukocyte adhesion deficiency, because all leukocyte CD18 complex proteins were expressed at normal levels. Yet, neutrophil polarization and chemotaxis to platelet-activating factor, leukotriene B4, or formyl-methionyl-leucyl-phenylalanine (FMLP) were completely absent. We found a strong defect in actin polymerization in response to chemotactic stimuli, but only a retarded or even normal reaction with other stimuli. This indicates that the cellular dysfunctions were not due to an intrinsic defect in actin metabolism. Instead, the regulation of actin polymerization with chemotactic stimuli seemed to be defective. We concentrated on FMLP-induced responses in the patient's neutrophils. Functions dependent on activation of complement receptor type 3, such as aggregation or adherence to endothelial cells, were normally induced. Binding to serum-coated coverslips was normal in cell number; however, spreading was not observed. Exocytosis from the specific granules was readily induced. In contrast, FMLP failed to induce a respiratory burst activity or degranulation of the azurophil granules. FMLP induced a normal increase in free intracellular Ca2+, but a decreased formation of diglycerides (especially the 1-O-alkyl,2-acyl compounds). Thus, we have described a patient whose neutrophils show a severe defect in functional activation via chemotaxin receptors, resulting in a selective absence of NADPH oxidase activity, exocytosis from the azurophil granules, and actin polymerization. Our findings show that actin polymerization for neutrophil spreading and locomotion is regulated differently from that for phagocytosis. Also, the release of azurophil and specific granule contents is clearly shown to be regulated in a different way.

In vivo ventricular gene delivery of a beta-adrenergic receptor kinase inhibitor to the failing heart reverses cardiac dysfunction.

BACKGROUND: Genetic manipulation to reverse molecular abnormalities associated with dysfunctional myocardium may provide novel treatment. This study aimed to determine the feasibility and functional consequences of in vivo beta-adrenergic receptor kinase (betaARK1) inhibition in a model of chronic left ventricular (LV) dysfunction after myocardial infarction (MI). METHODS AND RESULTS: Rabbits underwent ligation of the left circumflex (LCx) marginal artery and implantation of sonomicrometric crystals. Baseline cardiac physiology was studied 3 weeks after MI; 5x10(11) viral particles of adenovirus was percutaneously delivered through the LCx. Animals received transgenes encoding a peptide inhibitor of betaARK1 (Adeno-betaARKct) or an empty virus (EV) as control. One week after gene delivery, global LV and regional systolic function were measured again to assess gene treatment. Adeno-betaARKct delivery to the failing heart through the LCx resulted in chamber-specific expression of the betaARKct. Baseline in vivo LV systolic performance was improved in Adeno-betaARKct-treated animals compared with their individual pre-gene delivery values and compared with EV-treated rabbits. Total beta-AR density and betaARK1 levels were unchanged between treatment groups; however, beta-AR-stimulated adenylyl cyclase activity in the LV was significantly higher in Adeno-betaARKct-treated rabbits compared with EV-treated animals. CONCLUSIONS: In vivo delivery of Adeno-betaARKct is feasible in the infarcted/failing heart by coronary catheterization; expression of betaARKct results in marked reversal of ventricular dysfunction. Thus, inhibition of betaARK1 provides a novel treatment strategy for improving the cardiac performance of the post-MI heart.

Level of beta-adrenergic receptor kinase 1 inhibition determines degree of cardiac dysfunction after chronic pressure overload-induced heart failure.

BACKGROUND: Heart failure is characterized by abnormalities in beta-adrenergic receptor (betaAR) signaling, including increased level of myocardial betaAR kinase 1 (betaARK1). Our previous studies have shown that inhibition of betaARK1 with the use of the Gbetagamma sequestering peptide of betaARK1 (betaARKct) can prevent cardiac dysfunction in models of heart failure. Because inhibition of betaARK activity is pivotal for amelioration of cardiac dysfunction, we investigated whether the level of betaARK1 inhibition correlates with the degree of heart failure. METHODS AND RESULTS: Transgenic (TG) mice with varying degrees of cardiac-specific expression of betaARKct peptide underwent transverse aortic constriction (TAC) for 12 weeks. Cardiac function was assessed by serial echocardiography in conscious mice, and the level of myocardial betaARKct protein was quantified at termination of the study. TG mice showed a positive linear relationship between the level of betaARKct protein expression and fractional shortening at 12 weeks after TAC. TG mice with low betaARKct expression developed severe heart failure, whereas mice with high betaARKct expression showed significantly less cardiac deterioration than wild-type (WT) mice. Importantly, mice with a high level of betaARKct expression had preserved isoproterenol-stimulated adenylyl cyclase activity and normal betaAR densities in the cardiac membranes. In contrast, mice with low expression of the transgene had marked abnormalities in betaAR function, similar to the WT mice. CONCLUSIONS: These data show that the level of betaARK1 inhibition determines the degree to which cardiac function can be preserved in response to pressure overload and has important therapeutic implications when betaARK1 inhibition is considered as a molecular target.