Simulations reveal that the HIV-1 gp120-CD4 complex dissociates via complex pathways and is a potential target of the polyamidoamine (PAMAM) dendrimer

The polyamidoamine (PAMAM) dendrimer prevents HIV-1 entry into target cells in vitro. Its mechanism of action, however, remains unclear and precludes the design of potent dendrimers targeting HIV-1 entry. We employed steered molecular dynamics simulations to examine whether the HIV-1 gp120-CD4 complex is a target of PAMAM. Our simulations mimicked single molecule force spectroscopy studies of the unbinding of the gp120-CD4 complex under the influence of a controlled external force. We found that the complex dissociates via complex pathways and defies the standard classification of adhesion molecules as catch and slip bonds. When the force loading rate was large, the complex behaved as a slip bond, weakening gradually. When the loading rate was small, the complex initially strengthened, akin to a catch bond, but eventually dissociated over shorter separations than with large loading rates. PAMAM docked to gp120 and destabilized the gp120-CD4 complex. The rupture force of the complex was lowered by PAMAM. PAMAM disrupted salt bridges and hydrogen bonds across the gp120-CD4 interface and altered the hydration pattern of the hydrophobic cavity in the interface. In addition, intriguingly, PAMAM suppressed the distinction in the dissociation pathways of the complex between the small and large loading rate regimes. Taken together, our simulations reveal that PAMAM targets the gp120-CD4 complex at two levels: it weakens the complex and also alters its dissociation pathway, potentially inhibiting HIV-1 entry.

Nanolipodendrosome-loaded glatiramer acetate and myogenic differentiation I as augmentation therapeutic strategy approaches in muscular dystrophy

Backgrond: Muscular dystrophies consist of a number of juvenile and adult forms of complex disorders which generally cause weakness or efficiency defects affecting skeletal muscles or, in some kinds, other types of tissues in all parts of the body are vastly affected. In previous studies, it was observed that along with muscular dystrophy, immune inflammation was caused by inflammatory cells invasion - like T lymphocyte markers (CD8+/CD4+). Inflammatory processes play a major part in muscular fibrosis in muscular dystrophy patients. Additionally, a significant decrease in amounts of two myogenic recovery factors (myogenic differentation 1 MyoD] and myogenin) in animal models was observed. The drug glatiramer acetate causes anti-inflammatory cytokines to increase and T helper (Th) cells to induce, in an as yet unknown mechanism. MyoD recovery activity in muscular cells justifies using it alongside this drug. Methods: In this study, a nanolipodendrosome carrier as a drug delivery system was designed. The purpose of the system was to maximize the delivery and efficiency of the two drug factors, MyoD and myogenin, and introduce them as novel therapeutic agents in muscular dystrophy phenotypic mice. The generation of new muscular cells was analyzed in SW1 mice. Then, immune system changes and probable side effects after injecting the nanodrug formulations were investigated. Results: The loaded lipodendrimer nanocarrier with the candidate drug, in comparison with the nandrolone control drug, caused a significant increase in muscular mass, a reduction in CD4+/CD8+ inflammation markers, and no significant toxicity was observed. The results support the hypothesis that the nanolipodendrimer containing the two candidate drugs will probably be an efficient means to ameliorate muscular degeneration, and warrants further investigation.

A Reduced Device-Count Hybrid Multilevel Inverter Topology with single DC Source and Improved Fault Tolerance

A new hybrid multilevel power converter topology is presented in this paper. The proposed power converter topology uses only one DC source and floating capacitors charged to asymmetrical voltage levels, are used for generating different voltage levels. The SVPWM based control strategy used in this converter maintains the capacitor voltages at the required levels in the entire modulation range including the over-modulation region. For the voltage levels: nine and above, the number of components required in the proposed topology is significantly lower, compared to the conventional multilevel inverter topologies. The number of capacitors required in this topology reduces drastically compared to the conventional flying capacitor topology, when the number of levels in the inverter output increases. This topology has better fault tolerance, as it is capable of operating with reduced number of levels, in the entire modulation range, in the event of any failure in the H-bridges. The transient as well as the steady state performance of the nine-level version of the proposed topology is experimentally verified in the entire modulation range including the over-modulation region.

The SPL7013 dendrimer destabilizes the HIV-1 gp120-CD4 complex

The poly (l-lysine)-based SPL7013 dendrimer with naphthalene disulphonate surface groups blocks the entry of HIV-1 into target cells and is in clinical trials for development as a topical microbicide. Its mechanism of action against R5 HIV-1, the HIV-1 variant implicated in transmission across individuals, remains poorly understood. Using docking and fully atomistic MD simulations, we find that SPL7013 binds tightly to R5 gp120 in the gp120-CD4 complex but weakly to gp120 alone. Further, the binding, although to multiple regions of gp120, does not occlude the CD4 binding site on gp120, suggesting that SPL7013 does not prevent the binding of R5 gp120 to CD4. Using MD simulations to compute binding energies of several docked structures, we find that SPL7013 binding to gp120 significantly weakens the gp120-CD4 complex. Finally, we use steered molecular dynamics (SMD) to study the kinetics of the dissociation of the gp120-CD4 complex in the absence of the dendrimer and with the dendrimer bound in each of the several stable configurations to gp120. We find that SPL7013 significantly lowers the force required to rupture the gp120-CD4 complex and accelerates its dissociation. Taken together, our findings suggest that SPL7013 compromises the stability of the R5 gp120-CD4 complex, potentially preventing the accrual of the requisite number of gp120-CD4 complexes across the virus-cell interface, thereby blocking virus entry.

Influence of nutrient intake on antioxidant capacity, muscle damage and white blood cell count in female soccer players

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KE Workshop report: Report Knowledge Exchange workshop Making data count - Research Data and Research Assessment

The possibilities of digital research have altered the production, publication and use of research results. Academic research practice and culture are changing or have already been transformed, but to a large degree the system of academic recognition has not yet adapted to the practices and possibilities of digital research. This applies especially to research data, which are increasingly produced, managed, published and archived, but play hardly a role yet in practices of research assessment. The aim of the workshop was to bring experts and stakeholders from research institutions, universities, scholarly societies and funding agencies together in order to review, discuss and build on possibilities to implement the culture of sharing and to integrate publication of data into research assessment procedures. The report 'The Value of Research Data - Metrics for datasets from a cultural and technical point of view' was presented and discussed. Some of the key finding were that data sharing should be considered normal research practice, in fact not sharing should be considered malpractice. Research funders and universities should support and encourage data sharing. There are a number of important aspects to consider when making data count in research and evaluation procedures. Metrics are a necessary tool in monitoring the sharing of data sets. However, data metrics are at present not very well developed and there is not yet enough experience in what these metrics actually mean. It is important to implement the culture of sharing through codes of conducts in the scientific communities. For further key findings please read the report.

Crystals that count! Physical principles and experimental investigations of DNA tile self-assembly

<p>Algorithmic DNA tiles systems are fascinating. From a theoretical perspective, they can result in simple systems that assemble themselves into beautiful, complex structures through fundamental interactions and logical rules. As an experimental technique, they provide a promising method for programmably assembling complex, precise crystals that can grow to considerable size while retaining nanoscale resolution. In the journey from theoretical abstractions to experimental demonstrations, however, lie numerous challenges and complications. </p> <p>In this thesis, to examine these challenges, we consider the physical principles behind DNA tile self-assembly. We survey recent progress in experimental algorithmic self-assembly, and explain the simple physical models behind this progress. Using direct observation of individual tile attachments and detachments with an atomic force microscope, we test some of the fundamental assumptions of the widely-used kinetic Tile Assembly Model, obtaining results that fit the model to within error. We then depart from the simplest form of that model, examining the effects of DNA sticky end sequence energetics on tile system behavior. We develop theoretical models, sequence assignment algorithms, and a software package, StickyDesign, for sticky end sequence design.</p> <p>As a demonstration of a specific tile system, we design a binary counting ribbon that can accurately count from a programmable starting value and stop growing after overflowing, resulting in a single system that can construct ribbons of precise and programmable length. In the process of designing the system, we explain numerous considerations that provide insight into more general tile system design, particularly with regards to tile concentrations, facet nucleation, the construction of finite assemblies, and design beyond the abstract Tile Assembly Model. </p> <p>Finally, we present our crystals that count: experimental results with our binary counting system that represent a significant improvement in the accuracy of experimental algorithmic self-assembly, including crystals that count perfectly with 5 bits from 0 to 31. We show some preliminary experimental results on the construction of our capping system to stop growth after counters overflow, and offer some speculation on potential future directions of the field.</p>

Parâmetros de avaliação nutricional para detectar desnutrição em pacientes com AIDS em tratamento com antirretrovirais

A avaliação do estado nutricional em pacientes com HIV é de grande importância, pois as conseqüências provocadas pelo processo patológico da doença estão associadas com perda de peso corporal, massa magra e desnutrição grave, o que prediz aumento da morbimortalidade. Os valores de linfometria CD4 também têm sido utilizados como preditores a curto e médio prazo para o desenvolvimento de infecções oportunistas, as quais são incomuns em pacientes com CD4 >200 cels/mm3. Partindo deste conhecimento, optou-se por estudar o estado nutricional de homens e mulheres HIV positivos de acordo com a contagem de células CD4. Utilizou-se como parâmetros nutricionais o índice de massa corporal (IMC), a área muscular do braço corrigida (AMBc), albumina sérica e o ângulo de fase (AF). Foram estudados 39 pacientes HIV positivos, acompanhados pelo ambulatório de doenças infectoparasitárias do Hospital Universitário Pedro Ernesto (HUPE/UERJ). Não foi observada desnutrição na população estudada, quando avaliada pelo IMC e albumina em ambos os sexos, independente do número de células CD4. Entretanto, a AMBc e o AF, tanto nos homens quanto nas mulheres, demonstraram comprometimento nos parâmetros de massa magra. Em relação à associação entre os indicadores nutricionais e o número de células CD4, foi observado correlação significante com a AMBc e a albumina no grupo estudado. A correlação de acordo com o sexo manteve-se significante em ambos os grupos para AMBc e com uma tendência positiva (p=0,06) entre o AF e CD4 no grupo dos homens. Portanto, estes resultados demonstram que para avaliar o estado nutricional, principalmente o compartimento de massa corporal magra de pacientes HIV positivos sob terapia antirretroviral, é preciso utilizar indicadores mais sensíveis, mesmo naqueles pacientes com melhor estado de controle da doença.

A assistência às pessoas vivendo com HIV/AIDS: aprendendo a cuidar do vírus ou da pessoa?

O presente estudo descreve e analisa o aprendizado dos médicos residentes para a prática da assistência às pessoas que vivem com HIV/Aids desenvolvida em um serviço de Doenças Infecciosas e Parasitárias de um Hospital Universitário no Estado do Rio de Janeiro. É uma pesquisa de cunho etnográfico, com a observação do processo de treinamento em consulta em ato da atenção, realizada por médico residente, sob supervisão de staffs do serviço. Os aspectos multicausais da Aids suscitam demandas tanto nos pacientes quanto nos profissionais de saúde envolvidos na assistência a essas pessoas. O processo de ensino/aprendizado na medicina prioriza a doença, relegando a segundo plano, o doente com suas questões subjetivas, sociais, culturais e econômicas. Entretanto, ao lidarem com estas pessoas, os médicos entram em contato com aspectos objetivos e subjetivos do processo de adoecimento individual. É neste momento, que fica evidente as lacunas deixadas neste processo de aprendizado. Paulatinamente, os médicos vão aprendendo a cuidar do vírus e seus efeitos. Eventualmente aprendem a cuidar também da pessoa. Para o alcance de uma atenção integral e humanizada ainda é necessário ampliar e aprofundar as reformulações no processo de ensino/aprendizagem dos médicos. Mudanças essas que permitam o aprendizado de cuidar bem tanto da carga viral, do CD4 e dos anti-retrovirais quanto da pessoa que porta o vírus.

Efeitos da terapia fonoaudiológica miofuncional em adolescentes vivendo com HIV/AIDS e lipoatrofia facial

A AIDS deixou de ser uma doença aguda, tendo como desfecho morte imediata. Com o advento da terapia antirretroviral potente, controlou-se o vírus da imunodeficiência humana, tornando a AIDS uma doença crônica. Entretanto, a terapia antirretroviral potente possui reações adversas, sendo uma delas a síndrome lipodistrófica do HIV. Uma das manifestações desta síndrome é a lipoatrofia facial: perda de gordura na face. O Ministério da Saúde do Brasil normatizou a aplicação de polimetilmetacrilato para reabilitação da face. Porém, crianças e adolescentes não podem realizar tal procedimento. Para esta população, o presente trabalho propõe a terapia miofuncional. Objetivo: Verificar os efeitos da terapia fonoaudiológica miofuncional em adolescentes vivendo com HIV/AIDS, contraído por transmisão vertical, com lipoatrofia facial. Métodos: Realizou-se avaliação fonoaudiológica antes e depois de 12 sessões de terapia fonoaudiológica, utilizando avaliação estrutural, medidas antropométricas da face, registro fotográfico, peso e altura, índice de lipoatrofia facial (ILA) e índice de incapacidade facial índice de bem-estar social (IIF-IBES). Na terapia fonoaudiológica, utilizou-se exercícios isotônicos e isométricos para face, bochechas e língua. Foram coletados os últimos dados, como a contagem de CD4, a carga viral, e o histórico da terapia antirretroviral utilizada. Resultados: Dos 15 pacientes estudados, 10 tinham lipoatrofia facial, mensurada através do ILA. Quatro completaram as todas as sessões de terapia fonoaudiológica. Nestes pacientes, as medidas antropométricas da face ficaram mais harmônicas, corroborando com os achados do registro fotográfico e da avaliação estrutural. Aumentou-se sutilmente o ILA em três pacientes. Conclusão: A terapia fonoaudiológica mostrou-se eficaz no tratamento da lipoatrofia facial leve. Considera-se importante a readequação das funções estomatognáticas quando necessário. Outras demandas fonoaudiológicas surgiram na população estudada.

A imunologia da infecção pelo HIV em pacientes com idade avançada: caracterização fenotípica e funcional da resposta imune mediada pela célula T CD4+

A proporção de idosos portadores da síndrome da imunodeficiência adquirida (aids) tem aumentado de maneira importante nos últimos anos e, até a presente data, existem poucos estudos que abordam a infecção nessa população especial. As particularidades imunológicas decorrentes do fenômeno da imunossenescência podem acarretar mudanças significativas na evolução da infecção pelo HIV, bem como na resposta ao tratamento. O objetivo maior desta Tese foi avaliar o impacto da idade na recuperação funcional do sistema imune de pacientes com aids acima de 55 anos, quando tratados adequadamente com terapia anti-retroviral, caracterizando a resultante imunológica da idade avançada e da infecção pelo HIV. Para tanto, foram estudados quatro grupos experimentais: indivíduos jovens saudáveis ou com aids, e indivíduos acima de 55 anos saudáveis ou com aids. Todos os pacientes com aids estavam recebendo terapia anti-retroviral, em sucesso terapêutico. No primeiro artigo apresentado, avaliamos resposta linfoproliferativa e produção de citocinas in vitro e resposta humoral in vivo mediante desafio antigênico com toxóide tetânico (TT) em indivíduos previamente vacinados contra o tétano. Os resultados mostraram deficiências imunológicas significativas relacionadas à idade avançada no que diz respeito a produção de IgG anti-TT, resposta linfoproliferativa e produção de IFN-&#61543;. Em contrapartida, a produção de IL-10 foi significativamente maior nos indivíduos acima de 55 anos, infectados ou não pelo HIV. No segundo artigo, foram caracterizadas as subpopulações de células T mediante estímulo policlonal ou específico com antígenos do envelope do HIV (Env). Em culturas não-estimuladas de PBMC do grupo com aids e idade avançada, observamos frequência reduzida de células T naive e de memória central, associada a aumento de células T efetoras. Quando estimuladas policlonalmente, essas culturas apresentaram deficiência na produção de IFN-&#61543; e hiperprodução de IL-10, como na resposta ao TT. Mediante estímulo específico com Env, a citometria de fluxo revelou frequência elevada de células T CD4+FoxP3-CD152+ com forte marcação intracelular para IL-10, indicando predomínio do fenótipo Tr-1, e não das células Treg clássicas. Interessantemente, em ambos os artigos, a replicação viral in vitro foi significativamente menor nos pacientes com aids acima de 55 anos, condizendo com a excelente resposta virológica desses pacientes ao tratamento antirretroviral. A neutralização da IL-10 com anticorpo anti-IL-10 nas culturas ativadas pelos peptídeos Env aumentou de forma significativa a replicação viral no sobrenadante. Tanto na resposta ao TT quanto aos peptídeos Env, o bloqueio da IL-10 aumentou os níveis de citocinas pró-inflamatórias, mas não melhorou a produção de IFN-&#61543; dos pacientes acima de 55 anos com aids. Coletivamente, os achados dessa Tese revelam distúrbios em vários segmentos da resposta imune, particularmente no compartimento Th1, de pacientes acima 55 anos com aids e adequadamente tratados, sugerindo que, para esses pacientes, a reconstituição imune pós-tratamento não ocorre com a mesma eficácia que no jovem. Apesar do aumento da produção de IL-10 provavelmente contribuir, ao menos em parte, para o controle virológico, pode comprometer a resposta tanto ao próprio HIV, quanto a outros desafios antigênicos, a exemplo do toxóide tetânico. Sugere-se, portanto, a necessidade de recomendações específicas de manejo clínico para esse grupo de pacientes