Imunologia das interações materno-fetais no diabete e na hiperglicemia gestacional leve

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Acute doxorubicin-induced cardiotoxicity is associated with matrix metalloproteinase-2 alterations in rats

Background: Doxorubicin can cause cardiotoxicity. Matrix metalloproteinases (MMP) are responsible for degrading extracellular matrix components which play a role in ventricular dilation. Increased MMP activity occurs after chronic doxorubicin treatment. In this study we evaluated in vivo and in vitro cardiac function in rats with acute doxorubicin treatment, and examined myocardial MMP and inflammatory activation, and gene expression of proteins involved in myocyte calcium transients. Methods: Wistar rats were injected with doxorubicin (Doxo, 20 mg/kg) or saline (Control). Echocardiogram was performed 48 h after treatment. Myocardial function was assessed in vitro in Langendorff preparation. Results: In left ventricle, doxorubicin impaired fractional shortening (Control 0.59 +/- 0.07; Doxo 0.51 +/- 0.05; p < 0.001), and increased isovolumetric relaxation time (Control 20.3 +/- 4.3; Doxo 24.7 +/- 4.2 ms; p = 0.007) and myocardial passive stiffness. MMP-2 activity, evaluated by zymography, was increased in Doxo (Control 141338 +/- 8924; Doxo 188874 +/- 7652 arbitrary units; p < 0.001). There were no changes in TNF-alpha, INF-gamma, IL-10, and ICAM-1 myocardial levels. Expression of phospholamban, Serca-2a, and ryanodine receptor did not differ between groups. Conclusion: Acute doxorubicin administration induces in vivo left ventricular dysfunction and in vitro increased myocardial passive stiffness in rats. Cardiac dysfunction is related to myocardial MMP-2 activation. Increased inflammatory stimulation or changed expression of the proteins involved in intracellular calcium transients is not involved in acute cardiac dysfunction.

Obesity does not lead to imbalance between myocardial phospholamban phosphorylation and dephosphorylation

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Extracellular ATP triggers proteolysis and cytosolic Ca2+ rise in Plasmodium berghei and Plasmodium yoelii malaria parasites

Background: Plasmodium has a complex cell biology and it is essential to dissect the cell-signalling pathways underlying its survival within the host. Methods: Using the fluorescence resonance energy transfer (FRET) peptide substrate Abz-AIKFFARQ-EDDnp and Fluo4/AM, the effects of extracellular ATP on triggering proteolysis and Ca2+ signalling in Plasmodium berghei and Plasmodium yoelii malaria parasites were investigated. Results: The protease activity was blocked in the presence of the purinergic receptor blockers suramin (50 mu M) and PPADS (50 mu M) or the extracellular and intracellular calcium chelators EGTA (5 mM) and BAPTA/AM (25, 100, 200 and 500 mu M), respectively for P. yoelii and P. berghei. Addition of ATP (50, 70, 200 and 250 mu M) to isolated parasites previously loaded with Fluo4/AM in a Ca2+-containing medium led to an increase in cytosolic calcium. This rise was blocked by pre-incubating the parasites with either purinergic antagonists PPADS (50 mu M), TNP-ATP (50 mu M) or the purinergic blockers KN-62 (10 mu M) and Ip5I (10 mu M). Incubating P. berghei infected cells with KN-62 (200 mu M) resulted in a changed profile of merozoite surface protein 1 (MSP1) processing as revealed by western blot assays. Moreover incubating P. berghei for 17 h with KN-62 (10 mu M) led to an increase in rings forms (82% +/- 4, n = 11) and a decrease in trophozoite forms (18% +/- 4, n = 11). Conclusions: The data clearly show that purinergic signalling modulates P. berghei protease(s) activity and that MSP1 is one target in this pathway.

Combined effect of AMPK/PPAR agonists and exercise training in mdx mice functional performance

The present investigation was undertaken to test whether exercise training (ET) associated with AMPK/PPAR agonists (EM) would improve skeletal muscle function in mdx mice. These drugs have the potential to improve oxidative metabolism. This is of particular interest because oxidative muscle fibers are less affected in the course of the disease than glycolitic counterparts. Therefore, a cohort of 34 male congenic C57Bl/10J mdx mice included in this study was randomly assigned into four groups: vehicle solution (V), EM [AICAR (AMPK agonist, 50 mg/Kg-1.day-1, ip) and GW 1516 (PPAR delta agonist, 2.5 mg/Kg-1.day-1, gavage)], ET (voluntary running on activity wheel) and EM+ET. Functional performance (grip meter and rotarod), aerobic capacity (running test), muscle histopathology, serum creatine kinase (CK), levels of ubiquitined proteins, oxidative metabolism protein expression (AMPK, PPAR, myoglobin and SCD) and intracellular calcium handling (DHPR, SERCA and NCX) protein expression were analyzed. Treatments started when the animals were two months old and were maintained for one month. A significant functional improvement (p<0.05) was observed in animals submitted to the combination of ET and EM. CK levels were decreased and the expression of proteins related to oxidative metabolism was increased in this group. There were no differences among the groups in the intracellular calcium handling protein expression. To our knowledge, this is the first study that tested the association of ET with EM in an experimental model of muscular dystrophy. Our results suggest that the association of ET and EM should be further tested as a potential therapeutic approach in muscular dystrophies.

Neural differentiation of rat aorta pericyte cells

Pericyte perivascular cells, believed to originate mesenchymal stem cells (MSC), are characterized by their capability to differentiate into various phenotypes and participate in tissue reconstruction of different organs, including the brain. We show that these cells can be induced to differentiation into neural-like phenotypes. For these studies, pericytes were obtained from aorta ex-plants of Sprague-Dawley rats and differentiated into neural cells following induction with trans retinoic acid (RA) in serum-free defined media or differentiation media containing nerve growth and brain-derived neuronal factor, B27, N2, and IBMX. When induced to differentiation with RA, cells express the pluripotency marker protein stage-specific embryonic antigen-1, neural-specific proteins beta 3-tubulin, neurofilament-200, and glial fibrillary acidic protein, suggesting that pericytes undergo differentiation, similar to that of neuroectodermal cells. Differentiated cells respond with intracellular calcium transients to membrane depolarization by KCl indicating the presence of voltage-gated ion channels and express functional N-methyl-D-aspartate receptors, characteristic for functional neurons. The study of neural differentiation of pericytes contributes to the understanding of induction of neuroectodermal differentiation as well as providing a new possible stem-cell source for cell regeneration therapy in the brain. (C) 2011 International Society for Advancement of Cytometry

Myocardial Remodeling after Large Infarcts in Rat Converts Post Rest-Potentiation in Force Decay

Background: Post-rest contraction (PRC) of cardiac muscle provides indirect information about the intracellular calcium handling. Objective: Our aim was to study the behavior of PRC, and its underlying mechanisms, in rats with myocardial infarction. Methods: Six weeks after coronary occlusion, the contractility of papillary muscles (PM) obtained from sham-operated (C, n = 17), moderate infarcted (MMI, n = 10) and large infarcted (LMI, n = 14) rats was evaluated, following rest intervals of 10 to 60 seconds before and after incubation with lithium chloride (Li+) substituting sodium chloride or ryanodine (Ry). Protein expression of SR Ca(2+)-ATPase (SERCA2), Na+/Ca2+ exchanger (NCX), phospholamban (PLB) and phospho-Ser(16)-PLB were analyzed by Western blotting. Results: MMI exhibited reduced PRC potentiation when compared to C. Opposing the normal potentiation for C, post-rest decays of force were observed in LMI muscles. In addition, Ry blocked PRC decay or potentiation observed in LMI and C; Li+ inhibited NCX and converted PRC decay to potentiation in LMI. Although MMI and LMI presented decreased SERCA2 (72 +/- 7% and 47 +/- 9% of Control, respectively) and phospho-Ser(16)-PLB (75 +/- 5% and 46 +/- 11%, respectively) protein expression, overexpression of NCX (175 +/- 20%) was only observed in LMI muscles. Conclusion: Our results showed, for the first time ever, that myocardial remodeling after MI in rats may change the regular potentiation to post-rest decay by affecting myocyte Ca(2+) handling proteins. (Arq Bras Cardiol 2012;98(3):243-251)

A radioenzymatic assay to identify three groups of phospholipase A(2) in platelets

Phospholipases A(2) (PLA(2)) are key enzymes in membrane metabolism. The release of fatty acids and lysophospholipids by PLA(2) activates several intra-cellular second messenger cascades that regulate a wide variety of physiological responses. The aim of the present study is to describe a radioenzymatic assay to determine the activity of three main PLA(2) subtypes in platelets, namely extracellular calcium-dependent PLA(2) (sPLA(2)) and intracellular calcium-dependent (cPLA(2)) and calcium-independent PLA(2) (iPLA(2)). The differentiation of these distinct PLA(2) subtypes was based on the enzyme substrate preference (arachdonic acid or palmitoyl acid) and calcium concentration. Our results indicate that this new assay is feasible, precise and specific to measure the activity of the aforementioned subtypes of PLA(2). Therefore, this protocol can be used to investigate modifications of PLA(2) homeostasis in distinct biological models addressing the pathophysiology of many medical and neuropsychiatric disorders such as schizophrenia and Alzheimer's disease. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

ANP impairs the dose-dependent stimulatory effect of ANG II or AVP on H+-ATPase subcellular vesicle trafficking

The effect of angiotensin II (ANG II) or arginine vasopressin (AVP) alone or plus atrial natriuretic peptide (ANP) on H+-ATPase subcellular vesicle trafficking was investigated in MDCK cells following intracellular pH (pHi) acidification by exposure to20 mMNH4Cl for 2 min in a Na+-free solution containing Schering 28080, conditions under which H+-AT-Pase is the only cell mechanism for pHi recovery. Using the acridine orange fluorescent probe (5mM) and confocal microscopy, the vesicle movement was quantified by determining, for each experimental group, the mean slope of the line indicating the changes in apical/basolateral fluorescence density ratio over time during the first 5.30 min of the pHi recovery period. Under the control conditions, the mean slope was 0.079 ± 0.0033 min-1 (14) and it increased significantly with ANG II [10-12 and 10-7 M, respectively to 0.322 ± 0.038 min-1 (13) and 0.578 ± 0.061 min-1 (12)] or AVP [10-12 and 10-6 M, respectively to 0.301 ± 0.018 min-1 (12) and 0.687 ± 0.049 min-1 (11)]. However, in presence of ANP (10-6 M, decreases cytosolic free calcium), dimethyl-BAPTA/AM (5 × 10-5 M, chelates intracellular calcium) or colchicine (10-5 M, 2-h preincubation; inhibits microtubule-dependent vesicular trafficking) alone or plus ANG II or AVP the mean slopes were similar to the control values, indicating that such agents blocked the stimulatory effect of ANG II or AVP on vesicle trafficking. The results suggest that the pathway responsible for the increase in cytosolic free calcium and the microtu-bule-dependent vesicular trafficking are involved in this hormonal stimulating effect. Whether cytosolic free calcium reduction represents an important direct mechanism for ANP impairs the dose-dependent stimulatory effect of ANG II or AVP on H+-ATPase subcellular vesicle trafficking, or is a side effect of other signaling pathways which will require additional studies.

Induktion und Signaltransduktion bei der Expression des Chemokins MCP-1 in Monozyten

Das Chemokin 'Monocyte Chemoattractant Protein-1' (MCP-1) spielt bei inflammatorischen Erkrankungen eine wesentliche Rolle. Verschiedene Zelltypen produzieren MCP-1. Es interessierte, welche Stimuli in Monozyten MCP-1 induzieren können und welche Signaltransduktionskaskaden daran beteiligt sind. Darüber hinaus sollte die Rolle einzelner Transkriptionsfaktoren und Promotorregionen des MCP-1-Gens untersucht werden.Komponenten Gram-positiver und -negativer Bakterien, Phorbolester und Substanzen, die die intrazelluläre Calciumkonzentration erhöhen, induzierten die MCP-1-Expression in einer humanen myelomonozytären Zellinie (THP-1) und in frisch isolierten Monozyten. Die mit Lipopolysaccharid (LPS)-induzierte MCP-1-Expression war stark von der MAPK/ERK-Kinase (MEK)-1/-2 und von I-kappaB Kinasen beziehungsweise NF-kappaB abhängig, dagegen scheinen Calcineurin, Calmodulinkinasen und die 'Mitogen-Activated Protein Kinase' p38 keine entscheidende Rolle zu spielen. Die Thapsigargin (TG)-induzierte MCP-1-Bildung durch Erhöhung der intrazellulären Calciumkonzentration war zusätzlich von Calcineurin und Calmodulinkinasen abhängig. Als nukleäre Transkriptionsfaktoren wurden bei der LPS-Stimulation NF-kappaB sowie AP-1 und zusätzlich NF-ATc3 bei Stimulation durch TG nachgewiesen. Die Untersuchung des MCP-1-Promotors konnte eine Bindung von NF-kappaB- und AP-1-Mitglieder an eine bislang nicht untersuchte distale Region und eine AP-1-Bindung an eine proximale Region nachweisen. Die Ergebnisse lassen den Schluß zu, daß die Aktivierung der MCP-1-Expression durch verschiedene Stimuli unter Beteiligung teilweise unterschiedlicher Signaltransduktionswege abläuft und sowohl eine proximale als auch eine distale Promotorregion des MCP-1-Gens daran beteiligt ist.

Vorkommen und Charakterisierung von Ecdysiotropinen bei männlichen Imagines der Mittelmeerfeldgrille Gryllus bimaculatus de Geer

Das Vorkommen von Häutungshormonen in adulten Insekten, insbesondere solcher, die eine lange Imaginalphase durchlaufen, wirft die Frage nach der Regulation der Ecdysteroidsynthese außerhalb der Prothorakaldrüse auf. Unter diesem Gesichtspunkt kann Gryllus bimaculatus mit einem ausgesprochen langen Adultstadium und rapiden zeitlichen Veränderungen des Ecdysontiters als ein geeignetes Versuchsobjekt angesehen werden.Der vorliegenden Dissertation liegt die Arbeitshypothese zugrunde, daß die Ecdysteroid-Synthese bzw. Sekretion von Adultgeweben in männlichen Imagines der Mittelmeerfeldgrille durch Neuropeptide hormonell reguliert wird. Als Quelle für die Ecdysteroidsynthese wurde auf Grund immunohistochemischer Befunde sowie der Ergebnisse von Sekretionsprofil-Analysen unter anderem die Oenocyten in Betracht gezogen.Zur Überprüfung dieser Hypothese wurde ein in vitro Bioassay entwickelt, der es ermöglichte, die Wirkung von extrahierten Substanzen auf die Hormonsynthese mittels RIA/HPLC zu bestimmen. Aus Köpfen adulter G. bimaculatus ließen sich durch HP-SEC Faktoren isolieren, die die Ecdysteroidsekretion in Oenocyten und Tergiten stimulierten, die aber keinen Einfluß auf die Hormonsekretion von Fettgewebe sowie der Prothorakaldrüsen hatten. Die Wirkung des aufgereinigten Extraktes in Oenocyten war zeit- und dosis-abhängig. Die ecdysiotropen Faktoren besaßen ein Molekulargewicht zwischen 26,5 und 30 kDa. Die Größe der Molmasse der ecdysiotropen Faktoren entsprach somit bei adulten männlichen Grillen etwa dem des Neurohormons PTTH bei Lepidopteren. Dennoch zeigten Antikörper, die gegen PTTH von Bombyx mori gerichtet waren im Western-Blot keine Bindung an Gryllus bimaculatus Kopfextrakte. Die Sekretionsprodukte von Oenocyten, die mit Ecdysiotropinen behandelt waren, wurden durch RP- und NP-HPLC identifiziert. Es konnten zwei zusätzliche Peaks neben einem deutlichen Anstieg von 20-Hydroxyecdyson nachgewiesen werden. Auf Grund identischer Retentionszeiten mit Referenzsubstanzen handelt es sich bei einem Peak vermutlich um Makisteron A.Obwohl die Applikation von Azadirachtin in G. bimaculatus zu einer Senkung des Hämolymph-Ecdysteroidgehalts führte, konnte keine Anreicherung von Ecdysiotropinen erzielt werden.Die die Ecdysteroidsekretion-beeinflussenden Faktoren waren resistent gegen Kochen und Alkylierung aber nicht stabil gegen Reduzierung durch DTT und Behandlung mit Neuramidase. Damit konnte gezeigt werden, daß das Vorhandensein von Disulfidbrücken und Oligosaccharidketten für die biologische Aktivität notwendig ist.Die Aminosäuresequenz-Analyse und der enzymatische Verdau der stimulierenden Faktoren durch Exopeptidasen wiesen auf geschützte N- und C-Termini hin. Ferner wurden einige interne Peptidfragmente von fünf Proteinbanden sequenziert, die keine Homologie zu bereits bekannten regulatorischen Neuropeptiden zeigten. Als einziges bekanntes Protein aus diesem Bereich konnte das „14-3-3-like Protein“ mit Hilfe MALDI-MS identifiziert werden.Die Stimulierung der Ecdysteroidsekretion in Oenocyten von G. bimaculatus durch Oenocyten-stimulierende Faktoren (OSF) aus Kopfextrakten konnte mittels Signalstoff-Effektoren in vitro nachgeahmt werden. Außerdem wurde mit Hilfe eines RRA nachgewiesen, daß der intrazelluläre cAMP-Spiegel von Oenocyten durch OSF erhöht wird. Daraus kann geschlossen werden, daß cAMP als „Second Messenger“ an der Wirkung der OSF beteiligt ist. Calcium-Ionen schienen für die Ecdysteroidsekretion notwendig zu sein. Allerdings führte eine artifizielle Erhöhung der intrazellulären Calcium-Konzentration durch das Ionophor Ionomycin zu einer Hemmung der Sekretion. Schließlich wird ein Modell zur Erklärung des Wirkmechanismus von OSF in Gryllus bimaculatus postuliert und diskutiert.

Physiologische Untersuchungen an der Stäbchenbahn der Nagerretina

AII Amakrinzellen sind Interneurone in der Retina und ein wichtiges Element der Stäbchenbahn von Säugetieren. Bei ihren Antworten auf Lichtreize generieren sie Aktionspotentiale, obwohl die ihnen vor- und nachgeschalteten Bipolarzellen graduierte Membranpotentiale aufweisen. Um die Verarbeitung der Lichtsignale in der Stäbchenbahn der Säuger besser zu verstehen wurden in der vorliegenden Arbeit Membranströme von AII Amakrinzellen und Veränderungen der intrazellulären Kalziumkonzentration mittels Indikatorfarbstoffe bei Mäusen simultan gemessen.Die spannungsabhängigen Kalziumkanäle waren durch eine negative Aktivierungsschwelle und eine sehr langsame Inaktivierung gekennzeichnet¸ ausserdem wurden sie von Dihydropyridinen (Agonisten und Antagonisten) moduliert. Sie fanden sich vor allem auf den keulenförmigen Fortsätzen von AII Amakrinzellen. Lokale Applikationen von Glutamat, AMPA oder Kainat lösten einwärtsgerichtete Ströme aus. Diese Ströme gingen einher mit einer Erhöhung der Fluoreszenz und zwar vor allem in den distalen Dendriten. NMDA löste keine Veränderung der Kalziumkonzentration aus und nur in wenigen Fällen Ströme (7 von 23).Diese Befunde deuten darauf hin, dass es sich bei den ionotropen Glutamat-Rezeptoren auf AII Amakrinzellen um solche vom AMPA Typ handelt. Diese befinden sich, sofern sie kalziumpermeabel sind (oder durch andere Mechanismen zu einer Erhöhung der [Ca2+]i führen) auf den distalen Dendriten nahe der Ganglienzellschicht.

Sensibilisierung hitzeevozierter Ionenströme an nozizeptiven Spinalganglienneuronen der Ratte

Die freien Endigungen von Spinalganglienneuronen sind für die Detektion schmerzhafter Reize verantwortlich. Dabei rufen thermische, chemische oder mechanische Reize Ionenströme über die Membran und dadurch Membranpotentialänderungen hervor. Diese noxisch induzierten Ströme sind in großem Ausmaß durch chemische Substanzen und andere Reize modulierbar. Der Ionenkanal TRPV1 ist für die Detektion zahlreicher chemischer Reize und zumindest eines Teils der noxischen Hitzereize verantwortlich. Im Rahmen dieser Arbeit wurden einige der Mechanismen geklärt, die zur schnellen Sensibilisierung hitzeevozierter Ionenströme führen. Hierfür wurden akut dissoziierte Spinalganglienneurone der Ratte als Modell ihrer peripheren Endigung verwendet und mittels Ganzzellableitung in der patch-clamp-Technik untersucht. Die Verwendung von Trypsin während der Präparation von Spinalganglienneuronen hat keinen funktionellen Einfluss auf hitze- oder capsaicininduzierte Ströme, verbessert aber die Untersuchungsbedingungen für das patch-clamp-Verfahren. Bei 144 akut dissoziierten Spinalganglienneuronen wurden die Stromantworten auf drei im Abstand von 40 s durch Überspülen mit 45,3 bis 46,3°C heißer Extrazellularlösung applizierte einsekündige Hitzereize gemessen. Dabei ließen sich repetitiv reproduzierbare hitzeinduzierte Einwärtsströme von etwa 160 pA erzielen; es konnte keine Tachyphylaxie und nahezu keine Inaktivierung beobachtet werden. Direkt vor dem zweiten Hitzereiz wurden die Neurone für zwei Sekunden mit Extrazellularlösung überspült, die Kontrolllösung, 0,5 μM Capsaicin, 10 μM Natriumnitroprussid oder 10 μM YC-1 enthielt. Es fand sich kein Hinweis, dass Stickstoffmonoxid oder die Guanylatzyklase einen signifikanten Beitrag zur Sensibilisierung von hitzeinduzierten Strömen in Spinalganglienneuronen leisten, wobei ein durch den Versuchsaufbau bedingtes Auswaschen zytosolischer Faktoren, die für den Signalweg notwendig sind, nicht ausgeschlossen werden kann. Bei einer Konzentration von 0,5 μM löst Capsaicin für zwei Sekunden einen sehr kleinen Einwärtsstrom von etwa 33 pA aus und führt innerhalb von zwei Sekunden zu einer schnell reversiblen Sensibilisierung von hitzeinduzierten Einwärtsströmen in Spinalganglienneuronen (p<0,01). Das Ausmaß der Sensibilisierung ist proportional zur Größe des capsaicininduzierten Stromes (r=−0,7, p<0,001). Konstant halten der intrazellulären Calciumkonzentration mittels des Calciumchelators BAPTA verhindert die capsaicininduzierte Sensibilisierung hitzeinduzierter Ströme an Spinalganglienneuronen. Demzufolge beruht die capsaicininduzierte Sensibilisierung trotz der schnellen Kinetik nicht auf einer synergistischen Wirkung der beiden Agonisten Capsaicin und Hitze auf ihren gemeinsamen Rezeptor; vielmehr ist sie von einer Erhöhung der intrazellulären freien Calciumkonzentration abhängig. Funktionelle Änderungen der zellulären Funktion werden häufig durch Proteinkinasen vermittelt. Die zur Gruppe der MAP-Kinasen gehörende ERK (extracellular signal related kinase) wird bei Membrandepolarisation und Calciumeinstrom in die Zelle durch MEK (MAPK/extracellular signal related kinase kinase) aktiviert. Blockade der MEK/ERK-Kaskade durch den spezifischen MEK-Hemmstoff U0126 führt ebenfalls zu einer Aufhebung der Sensibilisierung der Hitzeantworten durch Capsaicin. Applikation von Capsaicin führt innerhalb von zwei Sekunden zu einer schnell reversiblen Sensibilisierung hitzeevozierter Ionenströme an nozizeptiven Spinalganglienneuronen. Diese Sensibilisierung wird durch einen Calciumeinstrom in die Zelle und die dadurch eintretende Aktivierung von Proteinkinasen hervorgerufen. Die MEK/ERK-Kaskade ist ein sehr schnell (deutlich unter 2 s) aktivierbares intrazelluläres Signalsystem, welches bei der Regulation der Empfindlichkeit nozizeptiver Spinalganglienneurone eine entscheidende Rolle spielt; die schnelle Kinetik ist dabei nur durch eine membranständige oder zumindest membrannahe Lokalisation dieser Proteinkinasen erklärbar. Durch Applikation zehnsekündiger Hitzereize lässt sich ebenfalls eine Sensibilisierung hitzeevozierter Ionenströme auslösen, die ebenso ausgeprägt ist, wie die Sensibilisierung durch 0,5 μM Capsaicin (p<0,005). Durch das immer größere Verständnis der Funktionsweise des nozizeptiven Systems ergeben sich ständig neue Ansätze für die Entwicklung neuer Analgetika. So könnte durch Modulation spezifischer intrazellulärer Proteinkinasen der Phosphorylierungszustand und damit die Aktivierbarkeit von Ionenkanälen, die der Transduktion noxischer Reize dienen, positiv beeinflusst werden. Neuere, noch spezifischere Inhibitoren der MEK können der Forschung und später auch der Therapie neue Möglichkeiten eröffnen.

Synthese, 18 F-Markierung, 11 C-Markierung und Evaluierung Hydantoin-substituierter Indolcarbonsäuren zur Visualisierung des NMDA-Rezeptorstatus mittels der Positronen-Emissions-Tomographie (PET)

Der N-methyl-D-aspartat-Rezeptor (NMDA), als Vertreter ionotroper Glutamat-Rezeptoren, ist essentiell für physiologische Lern- und Gedächtnisvorgänge und eine krankhafte Überaktivierung wird als potentielle Ursache für eine Reihe von akuten und chronischen neurodegenerativen Erkrankungen angesehen. Hierbei sind für die akuten Erkrankungen vor allem der Schlaganfall und für die chronischen Erkrankungen Morbus Parkinson sowie die Alzheimer´sche Demenz zu nennen. Durch seine einzigartige spannungsabhängige Mg2+-Blockade und der Notwendigkeit der gleichzeitigen Anwesenheit der endogenen Liganden Glutamat und Glycin zur Rezeptoraktivierung, stellt dieser Rezeptorkomplex daher ein sehr interessantes molekulares Target dar. NMDA-Rezeptor-Antagonisten der Glycin-Bindungsstelle und der verschiedenen allosterischen Bindungsstellen könnten als Neuroprotektiva bei den verschiedenen Krankheiten eine symptomatische Verbesserung bewirken und zur Therapie eingesetzt werden. Eine visuelle Darstellung des Rezeptors im Rahmen von Vorsorgeuntersuchungen ist jedoch derzeit nicht möglich. Zur Visualisierung dieser Prozesse mittels der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) wurden basierend auf einer Hydantoin-substituierten Indol-2-carbonsäure als Leitstruktur, im Rahmen dieser Arbeit Fluorethoxy- und Methoxy-substituierte Derivate dargestellt und in pharmazeutischen und radiopharmazeutischen Studien evaluiert. Dazu wurde die Affinität und Spezifität zum Rezeptor in einem [3H]MDL-105,519 Rezeptorbindungsassay und die Lipophilie als Parameter für die Hirngängigkeit ermittelt. Anhand dieser Resultate wurden geeignete Markierungsvorläufer synthetisiert, welche eine phenolische Hydroxylfunktion besitzen und eine radioaktive Markierung mit den sekundären Markierungsvorläufern 2-[18F]Fluorethyltosylat ([18F]FETos) und [11C]Methyliodid ([11C]CH3I) ermöglichen. Unter Verwendung von 4,6-Dichlor-3-((3-(4-hydroxyphenyl)-2,4-dioxoimidazolidin-1-yl)methyl)-indol-2-carbonsäure wurde in einer Einstufenreaktion mit [18F]FETos die Zielverbindung 4,6-Dichlor-3-((3-(4-(2-[18F]fluorethoxy)phenyl)-2,4-dioxoimidazolidin-1-yl)methyl)-indol-2-carbonsäure in radiochemischen Ausbeuten von 6 % erhalten. Daher wurde eine alternative Markierung des Ethylester-geschützten Derivates 4,6-Dichlor-3-((3-(4-hydroxyphenyl)-2,4-dioxoimidazolidin-1-yl)methyl)-indol-2-carbonsäureethylester in einer Zweistufensynthese mit [18F]FETos und [11C]CH3I untersucht. Unter Verwendung dieser Strategie wurden unter optimierten Bedingungen 4,6-Dichlor-3-((3-4-(2-[18F]fluorethoxy)phenyl)-2,4-dioxoimidazolidin-1-yl)methyl)-indol-2-carbonsäureethylester und 4,6-Dichlor-3-((3-(4-[11C]methoxy-phenyl)-2,4-dioxoimidazolidin-1-yl)-methyl)-indol-2-carbonsäureethylester in radiochemischen Ausbeuten von 27 – 38 % erhalten. Die anschließende Entfernung der Schutzgruppe führte unter Bildung von Neben- und Zersetzungsreaktionen zu 4,6-Dichlor-3-((3-(4-(2-[18F]fluorethoxy)-phenyl)-2,4-dioxoimidazolidin-1-yl)methyl)-indol-2-carbonsäure und 4,6-Dichlor-3-((3-(4-[11C]methoxyphenyl)-2,4-dioxoimidazolidin-1-yl)methyl)-indol-2-carbonsäure in radiochemischen Gesamtausbeuten von 5 – 7 %. Die Überprüfung des biochemischen Konzepts in vivo durch µ-PET-Studien und durch autoradiographische Experimente an Rattenhirnschnitten, deuten auf eine niedrige in vivo-Aktivität hin, welche sich auf eine nicht ausreichende Passage der Blut-Hirn-Schranke zurückführen lässt.

Die Rolle der humanen Enzyme Paraoxonase-2 und -3 bei Krebserkrankungen und Pseudomonas-Infektionen

Die vorliegende Arbeit befasste sich mit der Charakterisierung molekularer Funktionen humaner Paraoxonase (PON) Enzyme, insbesondere die der Proteine PON2 und PON3 im Hinblick auf medizinisch-relevante Fragestellungen. Zum einen wurde die Rolle von PON3 in der Tumorgenese und zum anderen eine mögliche Schutzfunktion von PON2 und PON3 gegenüber P. aeruginosa Infektionen untersucht. Bereits seit dem Jahr 2000 ist die anti-oxidative Eigenschaft von PON3 bekannt, jedoch war der zugrundeliegende Mechanismus bisher ungeklärt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde gezeigt, dass PON3 die Superoxid-Entstehung in den Mitochondrien abschwächt, wobei sie ihre anti-oxidative Eigenschaft vermutlich durch eine direkte Coenzym Q10-Interaktion in der inneren mitochondrialen Membran vermittelt. Dies führt zu weniger oxidativen Stress, zur Abschwächung mitochondrial-induzierter apoptotischer Signalwege und zur erhöhten Resistenz gegenüber Chemotherapeutika. Gleichzeitig wurde demonstriert, dass sich Tumorzellen diese anti-oxidative Eigenschaft zu Nutze machen. PON3 war in zahlreichen Tumorgeweben überexprimiert. Es konnte eine mögliche Funktion von PON3 als Tumormarker und Angriffspunkt in der Krebstherapie aufgezeigt werden. Die hier erlangten Daten liefern wertvolle Hinweise auf die Rolle von PON3 in Krebserkrankungen, welche eine Basis für zukünftige Analysen darstellen, die der Entwicklung neuer Krebstherapien dienen könnten. Ein weiterer Teil der Arbeit befasste sich mit der gegenseitigen Beeinflussung der Enzyme PON2 / PON3 und der für P.aeruginosa essentiellen Virulenzfaktoren Pyocyanin (PCN) und dem Lacton 3OC12. Erstmalig wurde gezeigt, dass PON3 zellschädigende PCN-Effekte abschwächen kann, nämlich die PCN-induzierte Superoxid-Produktion, NF-kB-Aktivierung und IL-8-Sekretion. PON2 schützt in gleicher Weise gegen PCN und hydrolysiert zugleich noch das Lacton 3OC12. Folglich sind PON2 und PON3 wichtige Bestandteile der angeborenen Immunität, werden jedoch durch eine 3OC12-induzierte Ca2+-Mobilisation inaktiviert. Weitere Analysen ergaben, dass die PON2-Inaktivierung wahrscheinlich über einen Ca2+ / Calcineurin / Calmodulin-abhängigen Signalweg erfolgt, welcher eine offenbar regulative Serin311-Dephosphorylierung in PON2 vermittelt. Ähnliches könnte für PON3 gelten und wird derzeit erforscht, da eine Stabilisierung der enzymatischen Aktivitäten von PON2 und PON3 der bakteriellen Virulenz entscheidend entgegen wirken könnte.