Windkanalstudien zum Graupelwachstum und Bestimmung von Retentionskoeffizienten verschiedener Spurengase während der Bereifung

Am vertikalen Windkanal der Johannes Gutenberg-Universität Mainz wurden physikalische und chemische Bereifungsexperimente durchgeführt. Dabei lagen die Umgebungstemperaturen bei allen Experimenten zwischen etwa -15 und -5°C und der Flüssigwassergehalt erstreckte sich von 0,9 bis etwa 1,6g/m³, typische Bedingungen für Mischphasenwolken in denen Bereifung stattfindet. Oberflächentemperaturmessungen an wachsenden hängenden Graupelpartikeln zeigten, dass während der Experimente trockene Wachstumsbedingungen herrschten.rnZunächst wurde das Graupelwachstum an in einer laminaren Strömung frei schwebenden Eispartikeln mit Anfangsradien zwischen 290 und 380µm, die mit flüssigen unterkühlten Wolkentröpfchen bereift wurden, studiert. Ziel war es, den Kollektionskern aus der Massenzunahme des bereiften Eispartikels und dem mittleren Flüssigwassergehalt während des Wachstumsexperimentes zu bestimmen. Die ermittelten Werte für die Kollektionskerne der bereiften Eispartikel erstreckten sich von 0,9 bis 2,3cm³/s in Abhängigkeit ihres Kollektorimpulses (Masse * Fallgeschwindigkeit des bereifenden Graupels), der zwischen 0,04 und 0,10gcm/s lag. Bei den Experimenten zeigte sich, dass die hier gemessenen Kollektionskerne höher waren im Vergleich mit Kollektionskernen flüssiger Tropfen untereinander. Aus den aktuellen Ergebnissen dieser Arbeit und der vorhandenen Literaturwerte wurde ein empirischer Faktor entwickelt, der von dem Wolkentröpfchenradius abhängig ist und diesen Unterschied beschreibt. Für die untersuchten Größenbereiche von Kollektorpartikel und flüssigen Tröpfchen können die korrigierten Kollektionskernwerte in Wolkenmodelle für die entsprechenden Größen eingebunden werden.rnBei den chemischen Experimenten zu dieser Arbeit wurde die Spurenstoffaufnahme verschiedener atmosphärischer Spurengase (HNO3, HCl, H2O2, NH3 und SO2) während der Bereifung untersucht. Diese Experimente mussten aus technischen Gründen mit hängenden Eispartikeln, dendritischen Eiskristallen und Schneeflocken, bereift mit flüssigen Wolkenlösungströpfchen, durchgeführt werden.rnDie Konzentrationen der Lösung, aus der die Wolkentröpfchen mit Hilfe von Zweistoffdüsen erzeugt wurden, lagen zwischen 1 und 120mg/l. Für die Experimente mit Ammoniak und Schwefeldioxid wurden Konzentrationen zwischen 1 und 22mg/l verwendet. Das Schmelzwasser der bereiften hängenden Graupel und Schneeflocken wurden ionenchromatographisch analysiert und zusammen mit der bekannten Konzentration der bereifenden Wolkentröpfchen konnte der Retentionskoeffizient für jeden Spurenstoff bestimmt werden. Er gibt die Menge an Spurenstoff an, die bei der Phasenumwandlung von flüssig zu fest in die Eisphase übergeht. Salpetersäure und Salzsäure waren nahezu vollständig retiniert (Mittelwerte der gesamten Experimente entsprechend 99±8% und 100±9%). Für Wasserstoffperoxid wurde ein mittlerer Retentionskoeffizient von 65±17% bestimmt. rnDer mittlere Retentionskoeffizient von Ammoniak ergab sich unabhängig vom Flüssigwassergehalt zu 92±21%, während sich für Schwefeldioxid 53±10% für niedrige und 29±7% für hohe Flüssigphasenkonzentrationen ergaben. Bei einigen der untersuchten Spurenstoffe wurde eine Temperaturabhängigkeit beobachtet und wenn möglich durch Parametrisierungen beschrieben.rn

Entwicklung von chiralen- sowie RP-HPLC-Methoden in Verbindung mit hochauflösender MS und deren Anwendung zur Analyse sekundärer organischer Aerosole in der Atmosphäre

Die Erdatmosphäre besteht hauptsächlich aus Stickstoff (78%), Sauerstoff (21%) und Edelga¬sen. Obwohl Partikel weniger als 0,1% ausmachen, spielen sie eine entscheidende Rolle in der Chemie und Physik der Atmosphäre, da sie das Klima der Erde sowohl direkt als auch indirekt beeinflussen. Je nach Art der Bildung unterscheidet man zwischen primären und sekundären Partikeln, wobei primäre Partikel direkt in die Atmosphäre eingetragen werden. Sekundäre Partikel hingegen entstehen durch Kondensation von schwerflüchtigen Verbindungen aus der Gasphase, welche durch Reaktionen von gasförmigen Vorläufersubstanzen (volatile organic compounds, VOCs) mit atmosphärischen Oxidantien wie Ozon oder OH-Radikalen gebildet werden. Da die meisten Vorläufersubstanzen organischer Natur sind, wird das daraus gebil¬dete Aerosol als sekundäres organisches Aerosol (SOA) bezeichnet. Anders als die meisten primären Partikel stammen die VOCs überwiegend aus biogenen Quellen. Es handelt sich da¬bei um ungesättigte Kohlenwasserstoffe, die bei intensiver Sonneneinstrahlung und hohen Temperaturen von Pflanzen emittiert werden. Viele der leichtflüchtigen Vorläufersubstanzen sind chiral, sowohl die Vorläufer als auch die daraus gebildeten Partikel werden aber in den meisten Studien als eine Verbindung betrachtet und gemeinsam analysiert. Die mit Modellen berechneten SOA-Konzentrationen, welche auf dieser traditionellen Vorstellung der SOA-Bil¬dung beruhen, liegen deutlich unterhalb der in der Atmosphäre gefundenen, so dass neben diesem Bildungsweg auch noch andere SOA-Bildungsarten existieren müssen. Aus diesem Grund wird der Fokus der heutigen Forschung vermehrt auf die heterogene Chemie in der Partikelphase gerichtet. Glyoxal als Modellsubstanz kommt hierbei eine wichtige Rolle zu. Es handelt sich bei dieser Verbindung um ein Molekül mit einem hohen Dampfdruck, das auf Grund dieser Eigenschaft nur in der Gasphase zu finden sein sollte. Da es aber über zwei Alde¬hydgruppen verfügt, ist es sehr gut wasserlöslich und kann dadurch in die Partikelphase über¬gehen, wo es heterogenen chemischen Prozessen unterliegt. Unter anderem werden in An¬wesenheit von Ammoniumionen Imidazole gebildet, welche wegen der beiden Stickstoff-He¬teroatome lichtabsorbierende Eigenschaften besitzen. Die Verteilung von Glyoxal zwischen der Gas- und der Partikelphase wird durch das Henrysche Gesetz beschrieben, wobei die Gleichgewichtskonstante die sogenannte Henry-Konstante ist. Diese ist abhängig von der un¬tersuchten organischen Verbindung und den im Partikel vorhandenen anorganischen Salzen. Für die Untersuchung chiraler Verbindungen im SOA wurde zunächst eine Filterextraktions¬methode entwickelt und die erhaltenen Proben anschließend mittels chiraler Hochleistungs-Flüssigchromatographie, welche an ein Elektrospray-Massenspektrometer gekoppelt war, analysiert. Der Fokus lag hierbei auf dem am häufigsten emittierten Monoterpen α-Pinen und seinem Hauptprodukt, der Pinsäure. Da bei der Ozonolyse des α-Pinens das cyclische Grund¬gerüst erhalten bleibt, können trotz der beiden im Molekül vorhanden chiralen Zentren nur zwei Pinsäure Enantiomere gebildet werden. Als Extraktionsmittel wurde eine Mischung aus Methanol/Wasser 9/1 gewählt, mit welcher Extraktionseffizienzen von 65% für Pinsäure Enan¬tiomer 1 und 68% für Pinsäure Enantiomer 2 erreicht werden konnten. Des Weiteren wurden Experimente in einer Atmosphärensimulationskammer durchgeführt, um die Produkte der α-Pinen Ozonolyse eindeutig zu charakterisieren. Enantiomer 1 wurde demnach aus (+)-α-Pinen gebildet und Enantiomer 2 entstand aus (-)-α-Pinen. Auf Filterproben aus dem brasilianischen Regenwald konnte ausschließlich Pinsäure Enantiomer 2 gefunden werden. Enantiomer 1 lag dauerhaft unterhalb der Nachweisgrenze von 18,27 ng/mL. Im borealen Nadelwald war das Verhältnis umgekehrt und Pinsäure Enantiomer 1 überwog vor Pinsäure Enantiomer 2. Das Verhältnis betrug 56% Enantiomer 1 zu 44% Enantiomer 2. Saisonale Verläufe im tropischen Regenwald zeigten, dass die Konzentrationen zur Trockenzeit im August höher waren als wäh¬rend der Regenzeit im Februar. Auch im borealen Nadelwald wurden im Sommer höhere Kon¬zentrationen gemessen als im Winter. Die Verhältnisse der Enantiomere änderten sich nicht im jahreszeitlichen Verlauf. Die Bestimmung der Henry-Konstanten von Glyoxal bei verschiedenen Saataerosolen, nämlich Ammoniumsulfat, Natriumnitrat, Kaliumsulfat, Natriumchlorid und Ammoniumnitrat sowie die irreversible Produktbildung aus Glyoxal in Anwesenheit von Ammoniak waren Forschungs¬gegenstand einer Atmosphärensimulationskammer-Kampagne am Paul-Scherrer-Institut in Villigen, Schweiz. Hierzu wurde zunächst das zu untersuchende Saataerosol in der Kammer vorgelegt und dann aus photochemisch erzeugten OH-Radikalen und Acetylen Glyoxal er¬zeugt. Für die Bestimmung der Glyoxalkonzentration im Kammeraerosol wurde zunächst eine beste¬hende Filterextraktionsmethode modifiziert und die Analyse mittels hochauflösender Mas¬senspektrometrie realisiert. Als Extraktionsmittel kam 100% Acetonitril, ACN zum Einsatz wo¬bei die Extraktionseffizienz bei 85% lag. Für die anschließende Derivatisierung wurde 2,4-Di¬nitrophenylhydrazin, DNPH verwendet. Dieses musste zuvor drei Mal mittels Festphasenex¬traktion gereinigt werden um störende Blindwerte ausreichend zu minimieren. Die gefunde¬nen Henry-Konstanten für Ammoniumsulfat als Saataerosol stimmten gut mit in der Literatur gefundenen Werten überein. Die Werte für Natriumnitrat und Natriumchlorid als Saataerosol waren kleiner als die von Ammoniumsulfat aber größer als der Wert von reinem Wasser. Für Ammoniumnitrat und Kaliumsulfat konnten keine Konstanten berechnet werden. Alle drei Saataerosole führten zu einem „Salting-in“. Das bedeutet, dass bei Erhöhung der Salzmolalität auch die Glyoxalkonzentration im Partikel stieg. Diese Beobachtungen sind auch in der Litera¬tur beschrieben, wobei die Ergebnisse dort nicht auf der Durchführung von Kammerexperi¬menten beruhen, sondern mittels bulk-Experimenten generiert wurden. Für die Trennung der Imidazole wurde eine neue Filterextraktionsmethode entwickelt, wobei sich ein Gemisch aus mit HCl angesäuertem ACN/H2O im Verhältnis 9/1 als optimales Extrak¬tionsmittel herausstellte. Drei verschiedenen Imidazole konnten mit dieser Methode quanti¬fiziert werden, nämlich 1-H-Imidazol-4-carbaldehyd (IC), Imidazol (IM) und 2,2‘-Biimidazol (BI). Die Effizienzen lagen für BI bei 95%, für IC bei 58% und für IM bei 75%. Kammerexperimente unter Zugabe von Ammoniak zeigten höhere Imidazolkonzentrationen als solche ohne. Wurden die Experimente ohne Ammoniak in Anwesenheit von Ammoni¬umsulfat durchgeführt, wurden höhere Imidazol-Konzentrationen gefunden als ohne Ammo¬niumionen. Auch die relative Luftfeuchtigkeit spielte eine wichtige Rolle, da sowohl eine zu hohe als auch eine zu niedrige relative Luftfeuchtigkeit zu einer verminderten Imidazolbildung führte. Durch mit 13C-markiertem Kohlenstoff durchgeführte Experimente konnte eindeutig gezeigt werden, dass es sich bei den gebildeten Imidazolen und Glyoxalprodukte handelte. Außerdem konnte der in der Literatur beschriebene Bildungsmechanismus erfolgreich weiter¬entwickelt werden. Während der CYPHEX Kampagne in Zypern konnten erstmalig Imidazole in Feldproben nach¬gewiesen werden. Das Hauptprodukt IC zeigte einen tageszeitlichen Verlauf mit höheren Kon¬zentrationen während der Nacht und korrelierte signifikant aber schwach mit der Acidität und Ammoniumionenkonzentration des gefundenen Aerosols.

Urinary soluble HLA-DR is a potential biomarker for acute renal transplant rejection

BACKGROUND.: Urine is a potentially rich source of biomarkers for monitoring kidney dysfunction. In this study, we have investigated the potential of soluble human leukocyte antigen (sHLA)-DR in the urine for noninvasive monitoring of renal transplant patients. METHODS.: Urinary soluble HLA-DR levels were measured by sandwich enzyme-linked immunosorbent assay in 103 patients with renal diseases or after renal transplantation. sHLA-DR in urine was characterized by Western blotting and mass spectrometry. RESULTS.: Acute graft rejection was associated with a significantly elevated level of urinary sHLA-DR (P<0.0001), compared with recipients with stable graft function or healthy individuals. A receiver operating characteristic curve analysis showed the area under the curve to be 0.88 (P<0.001). At a selected threshold, the sensitivity was 80% and specificity was 98% for detection of acute renal transplant rejection. sHLA-DR was not exosomally associated and was of lower molecular weight compared with the HLA-DR expressed as heterodimer on the plasma membrane of antigen-presenting cells. CONCLUSIONS.: sHLA-DR excreted into urine is a promising indicator of renal transplant rejection.

Soluble tumour necrosis factor receptors sTNFR1 and sTNFR2 are produced at sites of inflammation and are markers of arthritis activity in Behçet's disease

OBJECTIVE: We analysed the production of soluble tumour necrosis factor receptors sTNFR1 and sTNFR2 at sites of inflammation and measured their plasma concentrations to evaluate them as biological markers of disease activity. METHODS: Plasma samples of 35 patients with Behçet's disease (BD) were collected prospectively at monthly intervals and grouped for inactive disease, active BD without arthritis, and active BD with arthritis. sTNFR1 and sTNFR2 concentrations were measured using immunoassays and compared with other biological disease activity parameters. Plasma sTNFR levels were compared to synovial fluid (SF) levels in seven patients. Sixteen tissue samples of mucocutaneous lesions were stained for TNFR2 expression by immunohistochemistry. RESULTS: sTNFR1 and sTNFR2 were found at increased plasma concentrations in active BD, with the highest concentration in active BD with arthritis (p<0.001). Concentrations of both sTNFRs were at least three times higher in SF of arthritic joints than in the corresponding plasma samples (p = 0.025). A change of more than 1 ng/mL of sTNFR2 plasma concentrations correlated with a concordant change in arthritic activity (96% confidence interval). Sensitivity to change was superior to that of sTNFR1, and other biological disease activity parameters such as erythrocyte sedimentation rate (ESR), immunoglobulin (Ig)G, IgA, and interleukin (IL)-10 plasma concentrations. A strong staining for TNFR2 was found in mucocutaneous lesions, where mast cells were identified as the major source for this receptor. CONCLUSIONS: This longitudinal study demonstrates that sTNFR2 plasma concentrations are closely linked with active BD, and especially with arthritis. Taken together with the expression of TNFR molecules in mast cells of mucocutaneous lesions, our results indicate a fundamental role for the TNF/TNFR pathway in BD.

Characterization of water-soluble organic compounds in ambient aerosol using ultrahigh-resolution elctrospray ionization fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry.

Atmospheric aerosol water-soluble organic compounds (WSOC) exist in a complex mixture of thousands of organic compounds which may have a significant influence on the climate-relevant properties of the atmospheric aerosol. To understand the potential influences, the ambient aerosol was collected at a nonurban mountainous site near Steamboat Springs, CO. The WSOC fraction was analyzed using positive and negative electrospray ionization Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry. Approximately 2400 and 4000 molecular formulas were identified from the detected positive and negative ions, respectively. The formulas contained carbon (C), hydrogen (H), oxygen (O), nitrogen (N), and sulfur (S) atoms over the mass range of 100-800 Da in both ionization modes. The number range of double bond equivalents (DBE), the mean O:C, H:C, and oxidation state of carbon for the positive ions were 0 – 18, 0.25 ± 0.15, 1.39 ± 0.29, and -0.89 ± 0.23, respectively. Comparatively, the negative ion values were 0 – 14, 0.53 ± 0.20, 1.48 ± 0.30, and -0.41 ± 0.45, respectively. Overall, the positive ion molecular formulas were less oxygenated than negative ions as seen with the lower O:C and OSc values. Molecular formulas of the positive ions classified as aliphatic, olefinic, and aromatic compound classes based on the aromaticity index values. Aliphatic compounds were the CHNO and CHO formulas that had mean DBE values of about 5 and 3, respectively. However, a majority of the CHOS, CHNOS, and CHS formulas were defined as olefinic compounds and had mean DBE values of about 12, 13, and 10, respectively. Overall, more than half of the assigned molecular formulas contained sulfur and were olefinic to aromatic compounds with a DBE range of 7-18. Source of the unsaturated sulfur containing compounds is currently unknown. Several nitrogen containing compounds were in common with the field and laboratory studies of the biomass burning aerosol and aged secondary organic aerosol products of the limonene ozonolysis.

Relationship between heart rate variability, interleukin-6, and soluble tissue factor in healthy subjects

Decreased heart rate variability (HRV) has been associated with an increased risk of atherosclerosis. We hypothesized that a decrease in frequency domains of resting HRV would be associated with elevated plasma levels of interleukin (IL)-6 and soluble tissue factor (sTF) both previously shown to prospectively predict atherothrombotic events in healthy subjects. Subjects were 102 healthy and unmedicated black and white middle-aged men and women. We determined IL-6 and sTF antigen in plasma and HRV measures from surface electrocardiogram data using spectral analysis. All statistical analyses controlled for age, gender, ethnicity, smoking status, blood pressure, and body mass index. Low amounts of low frequency (LF) power (beta=-0.31, p=0.007) and high frequency (HF) power (beta=-0.36, p=0.002) were associated with increased amounts of IL-6, explaining 7% and 9% of the variance, respectively. Interactions between LF power and IL-6 (p=0.002) and between HF power and IL-6 (p=0.012) explained 8% and 5%, respectively, of the variance in sTF. Post hoc analyses showed associations between IL-6 and sTF when LF power (beta=0.51, p<0.001) and HF power (beta=0.48, p<0.001) were low but not when LF power and high HF power were high. The findings suggest that systemic low-grade inflammatory activity is associated with a decrease in HRV. Furthermore, there was a positive relationship between plasma levels of IL-6 and sTF antigen when HRV was low. Inflammation and related hypercoagulability might particularly contribute to atherothrombotic events in a setting of decreased HRV.

“Sweating meteorites”-Water-soluble salts and temperature variation in ordinary chondrites and soil from the hot desert of Oman

The common appearance of hygroscopic brine (“sweating”) on ordinary chondrites (OCs) from Oman during storage under room conditions initiated a study on the role of water-soluble salts on the weathering of OCs. Analyses of leachates from OCs and soils, combined with petrography of alteration features and a 11-month record of in situ meteorite and soil temperatures, are used to evaluate the role of salts in OC weathering. Main soluble ions in soils are Ca2+, SO42−, HCO3−, Na+, and Cl−, while OC leachates are dominated by Mg2+ (from meteoritic olivine), Ca2+ (from soil), Cl− (from soil), SO42− (from meteoritic troilite and soil), and iron (meteoritic). “Sweating meteorites” mainly contain Mg2+ and Cl−. The median Na/Cl mass ratio of leachates changes from 0.65 in soils to 0.07 in meteorites, indicating the precipitation of a Na-rich phase or loss of an efflorescent Na-salt. The total concentrations of water-soluble ions in bulk OCs ranges from 600 to 9000 μg g−1 (median 2500 μg g−1) as compared to 187–14140 μg g−1 in soils (median 1148 μg g−1). Soil salts dissolved by rain water are soaked up by meteorites by capillary forces. Daily heating (up to 66.3 °C) and cooling of the meteorites cause a pumping effect, resulting in a strong concentration of soluble ions in meteorites over time. The concentrations of water-soluble ions in meteorites, which are complex mixtures of ions from the soil and from oxidation and hydrolysis of meteoritic material, depend on the degree of weathering and are highest at W3. Input of soil contaminants generally dominates over the ions mobilized from meteorites. Silicate hydrolysis preferentially affects olivine and is enhanced by sulfide oxidation, producing local acidic conditions as evidenced by jarosite. Plagioclase weathering is negligible. After completion of troilite oxidation, the rate of chemical weathering slows down with continuing Ca-sulfate contamination.

In pneumococcal meningitis a novel water-soluble inhibitor of matrix metalloproteinases and TNF-alpha converting enzyme attenuates seizures and injury of the cerebral cortex

Matrix metalloproteinases (MMPs) and TNF-alpha converting enzyme (TACE) contribute to the pathophysiology of bacterial meningitis. To date, MMP-inhibitors studied in models of meningitis were compromised by their hydrophobic nature. We investigated the pharmacokinetics and the effect of TNF484, a water-soluble hydroxamate-based inhibitor of MMP and TACE, on disease parameters and brain damage in a neonatal rat model of pneumococcal meningitis. At 1 mg/kg q6h TNF484 reduced soluble TNF-alpha and the collagen degradation product hydroxyproline in the cerebrospinal fluid. Clinically, TNF484 attenuated the incidence of seizures and was neuroprotective in the cortex. Water-soluble MMP-inhibitors may hold promise in the therapy of bacterial meningitis.

Response of a First-Order Stream in Maine to Short-Term In-Stream Acidification

An experimental short-term acidification with HCl at a first-order stream in central Maine, USA was used to study processes controlling the changes in stream chemistry and to assess the ability of stream substrate to buffer pH. The streambed exerted a strong buffering capacity against pH change by ion exchange during the 6-hour acidification. Streambed substrates had substantial cation and anion exchange capacity in the pH range of 4.1 to 6.5. The ion exchange for cations and SO42- were rapid and reversible. The speed of release of cations from stream substrates was Na1+ > Ca2+ > Mg2+ > Aln+ > Be2+, perhaps relating to charge density of these cations. Ca2+ desorption dominated neutralisation of excess H+ for the first 2 hr. As the reservoir of exchangeable Ca diminished, desorption land possibly dissolution) of Al3+ became the dominant neutralising mechanism. The exchangeable land possibly soluble) reservoir of Al was not depleted during the 6-hour acidification. Sulphate adsorption during the acidification reduced the concentration of SO42- in stream water by as much as 20 mu eq L-1 (from 70 mu eq L-1). Desorption of SO42- and adsorption of base cat ions after the artificial acidification resulted in a prolongation of the pH depression. The streambed had the capacity to buffer stream water chemistry significantly during an acidifying event affecting the entire upstream catchment.

Systemic levels of the anti-inflammatory decoy receptor soluble RAGE (receptor for advanced glycation end products) are decreased in dogs with inflammatory bowel disease.

Inflammatory bowel disease (IBD) is a common condition in dogs, and a dysregulated innate immunity is believed to play a major role in its pathogenesis. S100A12 is an endogenous damage-associated molecular pattern molecule, which is involved in phagocyte activation and is increased in serum/fecal samples from dogs with IBD. S100A12 binds to the receptor of advanced glycation end products (RAGE), a pattern-recognition receptor, and results of studies in human patients with IBD and other conditions suggest a role of RAGE in chronic inflammation. Soluble RAGE (sRAGE), a decoy receptor for inflammatory proteins (e.g., S100A12) that appears to function as an anti-inflammatory molecule, was shown to be decreased in human IBD patients. This study aimed to evaluate serum sRAGE and serum/fecal S100A12 concentrations in dogs with IBD. Serum and fecal samples were collected from 20 dogs with IBD before and after initiation of medical treatment and from 15 healthy control dogs. Serum sRAGE and serum and fecal S100A12 concentrations were measured by ELISA, and were compared between dogs with IBD and healthy controls, and between dogs with a positive outcome (i.e., clinical remission, n=13) and those that were euthanized (n=6). The relationship of serum sRAGE concentrations with clinical disease activity (using the CIBDAI scoring system), serum and fecal S100A12 concentrations, and histologic disease severity (using a 4-point semi-quantitative grading system) was tested. Serum sRAGE concentrations were significantly lower in dogs with IBD than in healthy controls (p=0.0003), but were not correlated with the severity of histologic lesions (p=0.4241), the CIBDAI score before (p=0.0967) or after treatment (p=0.1067), the serum S100A12 concentration before (p=0.9214) and after treatment (p=0.4411), or with the individual outcome (p=0.4066). Clinical remission and the change in serum sRAGE concentration after treatment were not significantly associated (p=0.5727); however, serum sRAGE concentrations increased only in IBD dogs with complete clinical remission. Also, dogs that were euthanized had significantly higher fecal S100A12 concentrations than dogs that were alive at the end of the study (p=0.0124). This study showed that serum sRAGE concentrations are decreased in dogs diagnosed with IBD compared to healthy dogs, suggesting that sRAGE/RAGE may be involved in the pathogenesis of canine IBD. Lack of correlation between sRAGE and S100A12 concentrations is consistent with sRAGE functioning as a non-specific decoy receptor. Further studies need to evaluate the gastrointestinal mucosal expression of RAGE in healthy and diseased dogs, and also the formation of S100A12-RAGE complexes.

Seasonal variation of high-molecular-weight compounds in the water-soluble fraction of organic urban aerosols

Aerosol samples were collected in Zurich, Switzerland, at an urban background site and were analyzed with size exclusion chromatography (SEC) and laser/desorption ionization mass spectrometry (LDI-MS) for water-soluble organic compounds with high molecular weight. Daily samples were collected during two campaigns in winter and summer, for 1 month each. The concentration of high-molecular-weight compounds (humic-like substances (HULIS)) was between 0.4 and 4 μg/m3 in winter and summer. The most intense signals in the LDI-MS mass spectra were measured between m/z150 and 500, comparing well with the mode of the two main high mass peaks determined with SEC corresponding to masses between 200 and 600 Da. For the maximum molecular weight, however, different results were obtained by the two techniques: whereas a maximum molecular weight between 1300 and 3300 Da was found with SEC, hardly any peaks above m/z700 were measured with LDI-MS. During summer the maximum molecular weight of HULIS (determined with SEC) correlates positively with several parameters such as ozone and increased temperature indicative of enhanced atmospheric photo-oxidation. The HULIS concentration also correlates positively with the oxalic acid concentration in the particles. This suggests that HULIS are generated by secondary processes in summer. The lack of such correlations during winter suggests that other sources and processes might be important during colder seasons.

INHIBITION OF THE MITOCHONDRIAL RESPIRATION OF TUMOR CELLS BY SOLUBLE FACTORS RELEASED BY ACTIVATED MACROPHAGES (CYTOTOXICITY, ELECTRON TRANSPORT, MONOCYTE)

Particular interest has been directed towards the macrophage as a primary antineoplastic cell due to its tumoricidal properties in vitro and the observation that an inverse relationship exists between the number of macrophages infiltrating a tumor and metastatic potential. The mechanism of macrophage-mediated injury of tumor cells remains unknown. Recently, it has been shown that injured tumor cells have defective mitochondrial respiration. Our studies have shown that activated macrophages can release soluble factors which can alter tumor cell respiration.^ The effects of a conditioned supernatant (CS) from cultures of activated macrophages on tumor cell (TC) mitochondrial respiration was studied. CS was obtained by incubation of BCG-elicited, murine peritoneal macrophage with RPMI-1640 supplemented with 10% FCS and 50 ng/ml bacterial endotoxin. This CS was used to treat cultures of EMT-6 TC for 24 hours. Mitochondrial respiration was measured polarigraphically using a Clark-type oxygen electrode. Cell growth rate was assessed by ('3)H-Thymidine incorporation. Exposure of EMT-6 TC to CS resulted in the inhibition of malate and succinate oxidation 76.6% and 72.9%, respectively. While cytochrome oxidase activity was decreased 61.1%. This inhibition was accompanied by a 98.8% inhibition of DNA synthesis (('3)H-Thymidine incorporation). Inhibition was dose-related with a 21.3% inhibition of succinate oxidase from a 0.3 ml dose of CS and a 50% inhibition with 1.0 mls. Chromatography of CS on Sephacryl S-200 resulted in isolation of an 80,000 and a 55,000 dalton component which contained the respiration inhibiting activity (RIF). These factors were distinct from a 120,000 dalton cytolytic factor determined by bioassay on Actinomycin-D treated L929 cells. RIF activity was also distinct from several other cytostatic factors but was itself associated with 2 peaks of cytostatic activity. Characterization of the RIF activity showed that it was destroyed by trypsin and heat (100(DEGREES)C, 5 min). It was stable over a broad range of pH (4-9) and its production was inhibited by cycloheximide. The RIF did not have a direct effect on isolated mitochondria of TC nor did it induce the formation of a stable intracellular toxin for mitochondria.^ In conclusion, activated macrophages synthesize and secrete an 80,000 and a 55,000 dalton protein which inhibits the mitochondrial metabolism of TC. These factors induce a cytostatic but not a cytolytic effect on TC.^ The macrophage plays a role in the control of normal and tumor cell growth and in tissue involution. Inhibition of respiration may be one mechanism used by macrophages to control cell growth.^

Fas ligand and soluble Fas -opposing molecules in melanoma lung metastasis

Deregulation of apoptotic cell death can result in aberrant accumulation of cells and increased tumor incidence. Fas (CD95) and Fas ligand (FasL) are a receptor-ligand pair whose activation induces apoptosis in many cell types. Previously, we demonstrated that low metastatic, Fas+ K1735-P murine melanoma cells spontaneously metastasize to the lung following orthotopic injection into FasL-deficient (gld) mice compared to wild-type (wt) controls. We further demonstrated that the expression of the Fas antagonist soluble Fas (sFas) directly correlates with disease stage in patients with melanoma, breast, and colon cancer. These findings document a role for host-derived FasL, in the control of metastatic disease and suggest a role for tumor-associated sFas in acquiring metastatic potential. To directly test whether FasL expressed on lymphocytes or on lung stromal cells restricts metastasis, bone marrow chimeras were generated between C3H wt and C3H gld mice. Chimeric animals were injected subcutaneously with 5 × 105 K1735-P and the incidence and number of spontaneous lung metastases scored. The data show that wt mice receiving gld marrow had a greater number of lung metastases (median 9.5, range 2–31) than gld mice reconstituted with wt marrow (median 1, range 0–31; p < 0.016). Interestingly, both groups had fewer metastases compared to gld controls (median 18.5, range 0–46) but more than wt controls (median 2, range 0–7). These observations provide the first evidence that both hematopoietic- and nonhematopoietic-host derived FasL, are important in the control of melanoma metastasis to the lung. To directly test whether tumor-associated sFas expression can enhance metastasis, K1735-P cells were transfected with three isoforms of sFas (Exo4Del, Exo6Del, and Exo3, 4, 6Del). RT-PCR and ELISA analysis confirmed the expression of sFas RNA and protein respectively. Following intravenous injection of 5 × 104 cells, sFas transfected cells formed significantly more experimental lung metastases [Exo6Del clone 3 (median 22, range 0–36), Exo6Del clone 7 (median 31, range 4–50), Exo3, 4, 6Del (median 22.5, range 13–48)] compared to vector control cells (median 6.5, range 3–29). Together, these data provide the first evidence that sFas is sufficient to enhance the metastatic potential of Fas+ melanoma cells. ^