Bedeutung endogener Faktoren für Steady-State-Level und Reparatur oxidativer DNA-Modifikationen in Säugerzellen

Die endogene Bildung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) - wie beispielsweise Hydroxyl-Radikale, Superoxid-Radikalanionen, Wasserstoffperoxid und Singulett-Sauerstoff - bei essentiellen Stoffwechselreaktionen in allen aeroben Lebewesen stellt eine potentielle Gefahr für die Integrität der DNA in jeder Zelle dar. ROS generieren in der DNA unter anderem oxidative DNA-Modifikationen (zum größten Teil wahrscheinlich 8-Hydroxyguanin (8-oxoG)), welche wiederum zu einem Teil zu Mutationen führen.In dieser Arbeit wurden Untersuchungen vorgenommen, in welchem Ausmaß zum einen die Steady-State-Level oxidativer DNA-Schäden in Säugerzellen zum anderen die Reparaturgeschwindig-keiten solcher DNA-Modifikationen durch verschiedene endogene Faktoren beeinflußt werden.Im Mittelpunkt der Arbeit stand dabei die Charakterisierung der 8-Hydroxyguaninglykosylase der Säugerzellen. Sie ist das Produkt des OGG1-Gens, das erst 1997 kloniert wurde. In transfizierten Zellinien konnte durch eine konstitutive Überexpression des menschlichen OGG1-Gens demonstriert werden, daß die Reparatur von induzierten oxidativen Basenmodifikationen bis zu dreifach beschleunigt wird und daß eine Korrelation zwischen dem Grad der Überexpression und der Reparaturrate besteht. Dagegen waren die Steady-State-Level der oxidativen DNA-Schäden durch die Überexpression unbeeinflußt. Sowohl bei den spontanen Mutationsraten als auch bei den durch oxidative Schädigungen induzierten Mutationsfrequenzen konnte keine Erniedrigung bedingt durch die hOGG1-Überexpression beobachtet werden.Weitere Untersuchungen zur Bedeutung von Ogg1-Protein konnten in Mäusezellen durchgeführt werden, in denen das OGG1-homologe Mäusegen, mOGG1, homozygot inaktiviert (mOGG1(-/-)) worden war. Hierbei konnte gezeigt werden, daß in den mOGG1-defizienten Zellen im Vergleich zu den entsprechenden Wildtyp-Zellen (mOGG1(+/+)) eine Reparatur induzierter oxidativer Basenmodifikationen erst nach 8 h einsetzt, während in den Kontrollzellen schon nach 3-4 h 50 % der Modifikationen repariert waren. Die Steady-State-Level oxidativer Modifikationen in mOGG1(-/-)-Zellen waren in immortalisierten, schnell proliferierenden Mäusefibroblasten nur um den Faktor 1.4, in primären Mäusehepatocyten jedoch um den Faktor 2.5 gegenüber den Wildtyp-Zellen erhöht.Inwieweit das menschliche Reparaturprotein Xrcc1 (X-ray repair cross complementing group 1) auch an der Prozessierung oxidativer DNA-Modifikationen beteiligt ist, und ob dabei möglicherweise eine Interaktion mit Ogg1 vorliegt, wurde in der XRCC1-defizienten CHO-Zellinie EM9 untersucht. Dabei wurde ermittelt, daß weder die Steady-State-Level noch die Reparaturkinetiken der oxidativen Basenmodifikationen durch die XRCC1-Defizienz beeinflußt werden. Aufgrund weiterer Ergebnisse kann jedoch nicht ausgeschlossen werden, daß das Xrcc1-Protein zumindest am Ligationsschritt während der Reparatur oxidativer DNA-Schäden beteiligt ist.In einem weiteren Schwerpunkt der Arbeit wurde untersucht, ob Unterschiede im Steady-State-Level in Abhängigkeit von Organ-, Gewebe- und Zelltyp auftreten. Dazu wurden Untersuchungen in Bronchialkarzinom-Zellinien verschiedener Subtypen durchgeführt. Des weiteren wurde zur Frage der Zelltyp-Abhängigkeit in der menschlichen Zellinie HL60 der Einfluß des Zelldifferenzierungsstadiums auf die Steady-State-Level untersucht.

Studio degli effetti della stimolazione transcranica a corrente diretta (tdcs) sui potenziali evocati visivi steady state

I potenziali evocati visivi steady state (ssVEPs) consistono in una perturbazione dell’attività elettrica cerebrale spontanea e insorgono in presenza di stimoli visivi come luci monocromatiche modulate sinusoidalmente. Nel tracciato EEG si instaurano oscillazioni di piccola ampiezza ad una frequenza pari a quella dello stimolo. L’analisi nel dominio delle frequenze permette di mettere in evidenza queste oscillazioni che si presentano con un picco ben distinto in corrispondenza della frequenza dello stimolo. L’obiettivo di questo lavoro è quello di capire se la stimolazione transcranica in corrente continua (tDCS) ha degli effetti a breve e a medio termine sui SSVEPs. Si è studiato gli effetti della stimolazione anodica utilizzando un montaggio di stimolazione extra-cefalico (anodo posizionato su Oz e catodo sul braccio destro). L’esperimento prevede il flickering a 3 frequenze di interesse (12, 15, 20 Hz) di 3 quadrati colorati (rosso e giallo) su sfondo nero. Sono state quindi messe a confronto 4 condizioni operative: baseline, stimolazione sham, stimolazione anodica, condizione Post Anodica.L’esperimento è stato sottoposto a 6 soggetti di età tra i 21 e i 51 anni. Il segnale è stato acquisito da due canali bipolari localizzati nella regione occipitale (O1-PO7 e O2-PO8). È stato effettuato un filtraggio tra 3-60 Hz e a 50 Hz. Si sono stimate le PSD normalizzate rispetto alla condizione di riposo in baseline e le potenze nell’intorno della frequenze di interesse (12,15,20 Hz). I dati chiaramente artefattuali sono stati scartati mediante un’analisi esplorativa. Da qui è stato deciso di non includere nella statistica la stimolazione anodica. L’analisi statistica considera tre aspetti: effetto stimolazione, effetto frequenza ed effetto colore. In alcune configurazioni la stimolazione post anodica si è rivelata significativamente differente con ranghi medi delle colonne inferiori alle altre stimolazioni. Non ci sono differenze significative tra le frequenze. Il colore giallo è risultato significativamente maggiore al colore rosso.

Regulation der Funktion dendritischer Zellen im immunologischen steady state

Dendritische Zellen sind professionelle Antigenpräsentierende Zellen und übernehmen sowohl in der Aktivierung naiver T-Zellen als auch in der Aufrechterhaltung peripherer Toleranz eine zentrale Funktion. Ruhende Dendritische Zellen im immunologischen Steady State induzieren antigenspezifisch Toleranz in autoreaktiven T-Zellen, welche bei der negativen Selektion im Thymus nicht eliminiert wurden und verhindern somit die Entstehung von Autoimmunität. Mit Hilfe eines transgenen Maus Modells, welches die induzierbare Expression transgen kodierter CD8+ T-Zell-Epitope auf ruhenden Dendritischen Zellen erlaubt, konnten wir zeigen, dass die periphere Toleranz Induktion durch Dendritische Zellen in Abwesenheit von regulatorischen T-Zellen beeinträchtigt ist. Wir konnten verdeutlichen, dass für die Suppression von steady-state Dendritischen Zellen die Erkennung von MHC Klasse II Molekülen auf Dendritischen Zellen durch den T-Zell-Rezeptor regulatorischer T-Zellen zwingend erforderlich ist. In Abwesenheit dieser suppressiven Interaktion hatten Dendritische Zellen einen aktivierten Phänotyp und lösten eine funktionale T-Zell-Antwort aus, anstatt periphere Toleranz zu induzieren. Als Folge dessen entwickelten Mäuse, in denen Dendritische Zellen nicht antigenspezifisch mit suppressiven CD4+ T-Zellen interagieren konnten, spontane Autoimmunität, welche durch CD8+ T-Zellen mediiert wurde. Wir konnten weiterhin zeigen, dass der Verlust peripherer T-Zell Toleranz durch basale Level an Typ I Interferonen mediiert wird sowie durch CD40 Signale, welche von adaptiven Immunzellen geliefert werden.

Preoperative mapping of arterial spinal supply using 3.0-T MR angiography with an intravasal contrast medium and high-spatial-resolution steady-state

Preoperative mapping of the arterial spinal supply prior to thoracoabdominal aortic aneurysm repair is highly relevant because of high risk for postoperative ischemic spinal cord injuries such as paraparesis or paraplegia.

Hydrodynamic correlation functions of a driven granular fluid in steady state

We study a homogeneously driven granular fluid of hard spheres at intermediate volume fractions and focus on time-delayed correlation functions in the stationary state. Inelastic collisions are modeled by incomplete normal restitution, allowing for efficient simulations with an event-driven algorithm. The incoherent scattering function Fincoh(q,t ) is seen to follow time-density superposition with a relaxation time that increases significantly as the volume fraction increases. The statistics of particle displacements is approximately Gaussian. For the coherent scattering function S(q,ω), we compare our results to the predictions of generalized fluctuating hydrodynamics, which takes into account that temperature fluctuations decay either diffusively or with a finite relaxation rate, depending on wave number and inelasticity. For sufficiently small wave number q we observe sound waves in the coherent scattering function S(q,ω) and the longitudinal current correlation function Cl(q,ω). We determine the speed of sound and the transport coefficients and compare them to the results of kinetic theory.

Morphological and biochemical T2 evaluation of cartilage repair tissue based on a hybrid double echo at steady state (DESS-T2d) approach

To use a new approach which provides, based on the widely used three-dimensional double-echo steady-state (DESS) sequence, in addition to the morphological information, the generation of biochemical T2 maps in one hybrid sequence.

Advanced morphological 3D magnetic resonance observation of cartilage repair tissue (MOCART) scoring using a new isotropic 3D proton-density, turbo spin echo sequence with variable flip angle distribution (PD-SPACE) compared to an isotropic 3D steady-state free precession sequence (True-FISP) and standard 2D sequences

To evaluate a new isotropic 3D proton-density, turbo-spin-echo sequence with variable flip-angle distribution (PD-SPACE) sequence compared to an isotropic 3D true-fast-imaging with steady-state-precession (True-FISP) sequence and 2D standard MR sequences with regard to the new 3D magnetic resonance observation of cartilage repair tissue (MOCART) score.

Paroxetine increases steady-state concentrations of (R)-methadone in CYP2D6 extensive but not poor metabolizers

Steady-state blood concentrations of (R)- methadone (i.e., the active form), (S)-methadone, and (R,S)-methadone were measured before and after introduction of paroxetine 20 mg/day during a mean period of 12 days in 10 addict patients in methadone maintenance treatment. Eight patients were genotyped as CYP2D6 homozygous extensive metabolizers (EMs) and two patients as poor metabolizers (PMs). Paroxetine significantly increased concentrations of both enantiomers of methadone in the whole group (mean increase for (R)-methadone +/- SD, 26 +/- 32%; range, -14% to +83%, p = 0.032; for (S)-methadone, 49 +/- 51%; range, -29% to +137%, p = 0.028; for (R,S)-methadone, 35 +/- 41%; range, -20% to +112%, p = 0.032) and in the group of eight EMs (mean increase, 32%, p = 0.036; 53%, p = 0.028; and 42%, p = 0.036, for (R)-methadone, (S)-methadone, and (R,S)-methadone, respectively). On the other hand, in the two PMs, (S)-methadone but not (R)-methadone concentrations were increased by paroxetine (mean increases of 36% and 3%, respectively). Paroxetine is a strong CYP2D6 inhibitor, and these results confirm previous studies showing an involvement of CYP2D6 in methadone metabolism with a stereoselectivity toward the (R)-enantiomer. Because paroxetine is a mild inhibitor of CYP1A2, CYP2C9, CYP2C19, and CYP3A4, increase of (S)-methadone concentrations in both EMs and PMs could be mediated by inhibition of any of these isozymes.

On the modeling of drug induced respiratory depression in the non-steady-state

The ability of anesthetic agents to provide adequate analgesia and sedation is limited by the ventilatory depression associated with overdosing in spontaneously breathing patients. Therefore, quantitation of drug induced ventilatory depression is a pharmacokinetic-pharmacodynamic problem relevant to the practice of anesthesia. Although several studies describe the effect of respiratory depressant drugs on isolated endpoints, an integrated description of drug induced respiratory depression with parameters identifiable from clinically available data is not available. This study proposes a physiological model of CO2 disposition, ventilatory regulation, and the effects of anesthetic agents on the control of breathing. The predictive performance of the model is evaluated through simulations aimed at reproducing experimental observations of drug induced hypercarbia and hypoventilation associated with intravenous administration of a fast-onset, highly potent anesthetic mu agonist (including previously unpublished experimental data determined after administration of 1 mg alfentanil bolus). The proposed model structure has substantial descriptive capability and can provide clinically relevant predictions of respiratory inhibition in the non-steady-state to enhance safety of drug delivery in the anesthetic practice.