Impact of maternal mild hyperglycemia on maternal care and offspring development and behavior of Wistar rats

The aim of the present study was to evaluate the effect of maternal mild hyperglycemia on maternal behavior, as well as the development, behavior, reproductive function, and glucose tolerance of the offspring. At birth, litters were assigned either to Control (subcutaneous (sc)-citrate buffer) or STZ groups (streptozotocin (STZ)-100 mg/kg-sc.). On PND 90 both STZ-treated and Control female rats were mated. Glucose tolerance tests (GTT) and insulin tolerance tests (ITT) were performed during pregnancy. Pregnancy duration, litter size and sex ratio were assessed. Newborns were classified according to birth weight as small (SPA), adequate (APA), or large for pregnancy age (LPA). Maternal behavior was analyzed on PND 5 and 10. Offspring body weight, length, and anogenital distance were measured and general activity was assessed in the open field. Sexual behavior was tested in both male and female offspring. Levels of reproductive hormones and estrous cycle duration were evaluated in female offspring. Female offspring were mated and both a GTT and ITT performed during pregnancy. Neonatal STZ administration caused mild hyperglycemia during pregnancy and changed some aspects of maternal care. The hyperglycemic intrauterine milieu impaired physical development and increased immobility in the open field in the offspring although the latter effect appeared at different ages for males (adulthood) and females (infancy). There was no impairment in the sexual behavior of either male or female offspring. As adults, female offspring of STZ-treated mothers did not show glucose intolerance during pregnancy. Thus, offspring of female rats that show mild hyperglycemia in pregnancy have fewer behavioral and developmental impairments than previously reported in the offspring of severely diabetic dams suggesting that the degree of impairment is directly related to the mother glycemic intensity. (C) 2012 Elsevier Inc. All rights reserved.

A high-fat meal impairs muscle vasodilatation response to mental stress in humans with Glu27 β2-adrenoceptor polymorphism

Abstract Background Forearm blood flow responses during mental stress are greater in individuals homozygous for the Glu27 allele. A high-fat meal is associated with impaired endothelium-dependent dilatation. We investigated the impact of high-fat ingestion on the muscle vasodilatory responses during mental stress in individuals with the Glu27 allele and those with the Gln27 allele of the β2-adrenoceptor gene. Methods A total of 162 preselected individuals were genotyped for the Glu27Gln β2-adrenoceptor polymorphism. Twenty-four individuals participated in the study. Fourteen were homozygous for the Gln27 allele (Gln27Gln, 40 ± 2 years; 64 ± 2 kg), and 10 were homozygous for the Glu27 allele (Glu27Glu, 40 ± 3 years; 65 ± 3 kg). Forearm blood flow was evaluated by venous occlusion plethysmography before and after ingestion of 62 g of fat. Results The high-fat meal caused no changes in baseline forearm vascular conductance (FVC, 2.2 ± 0.1 vs. 2.4 ± 0.2; P = 0.27, respectively), but reduced FVC responses to mental stress (1.5 ± 0.2 vs. 0.8 ± 0.2 units; P = 0.04). When volunteers were divided according to their genotypes, baseline FVC was not different between groups (Glu27Glu = 2.4 ± 0.1 vs. Gln27Gln = 2.1 ± 0.1 units; P = 0.08), but it was significantly greater in Glu27Glu individuals during mental stress (1.9 ± 0.4 vs. 1.0 ± 0.3 units; P = 0.04). High-fat intake eliminated the difference in FVC responses between Glu27Glu and Gln27Gln individuals (FVC, 1.3 ± 0.4 vs. 1.2 ± 0.4; P = 0.66, respectively). Conclusion These findings demonstrate that a high-fat meal impairs muscle vasodilatation responses to mental stress in humans. However, this reduction can be attributed to the presence of the homozygous Glu27 allele of the β2-adrenoceptor gene.

Fluoxetine exposure during pregnancy and lactation: effects on acute stress response and behavior in the novelty-suppressed feeding are age and gender-dependent in rats

Fluoxetine (FLX) is commonly used to treat anxiety and depressive disorders in pregnant women. Since FLX crosses the placenta and is excreted in milk, maternal treatment with this antidepressant may expose the fetus and neonate to increased levels of serotonin (5-HT). Long-term behavioral abnormalities have been reported in rodents exposed to higher levels of 5-HT during neurodevelopment. In this study we evaluated if maternal exposure to FLX during pregnancy and lactation would result in behavioral and/or stress response disruption in adolescent and adult rats. Our results indicate that exposure to FLX influenced restraint stress-induced Fos expression in the amygdala in a gender and age-specific manner. In male animals, a decreased expression was observed in the basolateral amygdala at adolescence and adulthood; whereas at adulthood, a decrease was also observed in the medial amygdala. A lack of FLX exposure effect was observed in females and also in the paraventricular nucleus of both genders. Regarding the behavioral evaluation, FLX exposure did not induce anhedonia in the sucrose preference test but decreased the latency to feed of both male and female adolescent rats evaluated in the novelty-suppressed feeding test. In conclusion, FLX exposure during pregnancy and lactation decreases acute amygdalar stress response to a psychological stressor in males (adolescents and adults) as well as influences the behavior of adolescents (males and females) in a model that evaluates anxiety and/or depressive-like behavior. Even though FLX seems to be a developmental neurotoxicant, the translation of these findings to human safe assessment remains to be determined since it is recognized that not treating a pregnant or lactating woman may also impact negatively the development of the descendants.

Maternal immune activation increases the corticosterone response to acute stress without affecting the hypothalamic monoamine content and sleep patterns in male mice offspring

Background/Aims: Early life experiences are homeostatic determinants for adult organisms. We evaluated the impact of prenatal immune activation during late gestation on the neuroimmune-endocrine function of adult offspring and its interaction with acute stress. Methods: Pregnant Swiss mice received saline or lipopolysaccharide (LPS) on gestational day 17. Adult male offspring were assigned to the control or restraint stress condition. We analyzed plasmatic corticosterone and catecholamine levels, the monoamine content in the hypothalamus, striatum and frontal cortex, and the sleep-wake cycle before and after acute restraint stress. Results and Conclusion: Offspring from LPS-treated dams had increased baseline norepinephrine levels and potentiated corticosterone secretion after the acute stressor, and no effect was observed on hypothalamic monoamine content or sleep behavior. The offspring of immune-activated dams exhibited impairments in stress-induced serotonergic and dopaminergic alterations in the striatum and frontal cortex. The data demonstrate a distinction between the plasmatic levels of corticosterone in response to acute stress and the hypothalamic monoamine content and sleep patterns. We provide new evidence regarding the influence of immune activation during late gestation on the neuroendocrine homeostasis of offspring.

The impact of rising sea temperature on innate immune parameters in the tropical subtidal sea urchin Lytechinus variegatus and the intertidal sea urchin Echinometra lucunter

Ocean temperatures are rising throughout the world, making it necessary to evaluate the impact of these temperature changes on sea urchins, which are well-known bioindicators. This study evaluated the effect of an increase in temperature on the immune response of the subtidal Lytechinus variegatus and the intertidal Echinometra lucunter sea urchins. Both species were exposed to 20 (control), 25 and 30 °C temperatures for 24 h, 2, 7 and 14 days. Counting of coelomocytes and assays on the phagocytic response, adhesion and spreading of coelomocytes were performed. Red and colorless sphere cells were considered biomarkers for heat stress. Moreover, a significant decrease in the phagocytic indices and a decrease in both cell adhesion and cell spreading were observed at 25 and 30 °C for L. variegatus. For E. lucunter, the only alteration observed was for the cell proportions. This report shows how different species of sea urchins respond immunologically to rising temperatures

Impact of exercise training on redox signaling in cardiovascular diseases

Reactive oxygen and nitrogen species regulate a wide array of signaling pathways that governs cardiovascular physiology. However, oxidant stress resulting from disrupted redox signaling has an adverse impact on the pathogenesis and progression of cardiovascular diseases. In this review, we address how redox signaling and oxidant stress affect the pathophysiology of cardiovascular diseases such as ischemia-reperfusion injury, hypertension and heart failure. We also summarize the benefits of exercise training in tackling the hyperactivation of cellular oxidases and mitochondrial dysfunction seen in cardiovascular diseases

Salute e sicurezza sul lavoro: significati e problemi della valutazione dei rischi da stress lavoro-correlato nelle aziende sanitarie

Work environment changes bring new risks, in particular an increase in certain diseases and illnesses caused by stress. The European Agreement of October 2004 defines stress as “a state accompanied by physical, psychological or social dysfunctions, due to the fact that people do not feel able to overcome the gap in relation to requests or expectations for them”. A new strategy aims to reduce accidents and occupational illnesses through a series of actions at European level. The approaches to prevent work related stress must specifically aim to face up organizational and social aspects, to provide training to managers and employees on management of stress, to reduce the impact and to develop suitable systems for rehabilitation and return to work for those who suffered health problems. The enterprises will have to carry out the obligations laid down by legislation, adopting detection systems customised on their size and on their specific interests. Currently manifold tools and methodologies are proposed from different subjects as employer associations, advisors for safety, psychologists etc., but none of these has been identified as a model to follow. After the reconstruction of the theoretical framework where the theme is placed in, the thesis, through a background analysis done by collecting the comments of experts who are involved in the management of occupational safety and the examination of a concrete assessment of work-related stress risk, carried out at a local health authority of Emilia-Romagna region, aims to highlight the main sociological implications related to the emergence of these new risks.

Oxylipins biosynthesis in Lactobacillus helveticus in the presence of oxidative stress

This PhD thesis is aimed at studying the possible pathways and the mechanisms that can trigger oxylipins biosynthesis, and particularly that of short chain aldehydes and alcohols, in Lactobacillus helveticus, also in the presence of oxidative stress, using a totally labelled linoleic acid as precursor. In plants and fungi these molecules, involved in defence mechanisms against pathogens and in communication systems, derive from the oxidation of cellular unsaturated fatty acids (UFAs) and their accumulation is associated with stress exposure. Since some oxylipins are produced also by lactobacilli, it is possible to hypothesize that a metabolic pathway from UFAs to oxylipins, similar to what happens in plants and fungi, is present also in lactic acid bacteria. The results obtained pointed out that some volatile molecules are the result of UFAs catabolism, since they appear only when cells are incubated in their presence. Labelled linoleic acid is integrated in the membrane and subsequently transformed into aldehydes and alcohols, whose extent and carbon atoms number depend on stress exposure. The enzymes responsible for this metabolic pathway in plants and fungi (e.g. lipoxygenase, dioxygenase) seem to be absent in Lactobacillus helveticus and in other lactobacilli. Proteomic analyses show the over expression of many proteins, including thioredoxin reductase (part of the bacterial oxidative defence system), mainly in cells grown with linoleic acid without oxidative stress exposure, confirming that linoleic acid itself induces oxidative stress. 6 general oxidoreductases (class including dioxygenases and peroxidase) were found and therefore a deeper investigation on them could be productive in elucidating all steps involved in oxylipins biosynthesis in bacteria. Due to the multiple role of oxylipins (flavouring agents, antimicrobial compounds and interspecific signalling molecules) the identification of genes involved and regulating factors should have an important biotechnological impact, also allowing the overproduction of selected bioactive molecules.

Einfluss von oxidativem Stress auf die DNA-Reparatur in Säugerzellen

Gegenstand dieser Arbeit war es, das Zusammenspiel zwischen DNA-Reparatur und zellulärem anitoxidativen Abwehrsystem in Melanomzellen und gesunden Hautfibroblasten näher zu untersuchen. Dabei konnte gezeigt werden, dass die dominierenden DNA-Läsionen im Falle einer Bestrahlung mit sichtbarem Licht (400 – 800 nm) Fpg-sensitive Läsionen, zu denen die Basenmodifikation 7,8-Dihydro-8-oxoguanin (8-oxoG) gehört, und im Falle der UVA-Bestrahlung Cyclobutan-Pyrimidindimere (CPDs) sind. Sowohl Melanomzellen als auch Hautfibroblasten waren problemlos in der Lage, die durch sichtbares Licht und UVA-Strahlung induzierten oxidativen DNA-Modifikationen zu reparieren. Jedoch reagierten Melanomzellen in einer adaptiven Antwort mit einer Erhöhung ihres Glutathion-Gehalts auf ein Maximum (nach circa 10 - 14 h) nach Bestrahlung mit sichtbarem Licht, wohingegen die Hautfibroblasten einen massiven Einbruch direkt nach Bestrahlung und eine extrem lange Erholungsphase über 48 h aufzuweisen hatten. Die darauffolgende Untersuchung der DNA-Reparaturkapazität der Zellen unter Bedingungen von oxidativem Stress mit vorangegangener Depletion intrazellulären Glutathions zeigten eine dramatische, nahezu vollständige Hemmung der Reparatur durch UVA- bzw. Sonnenlicht-induzierter Fpg-sensitiver DNA-Modifikationen (8-oxoG) - sowohl in Melanomzellen als auch in Hautfibroblasten. Dieser Effekt ließ sich durch den Zusatz von Dithiothreitol (DTT), nach erfolgter Bestrahlung der Glutathion-depletierten Zellen, wieder komplett revertieren. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass an der Reparatur ein redoxempfindliches Protein oder zellulärer Cofaktor beteiligt sein muß. Zudem konnte durch Untersuchungen der Nukleotidexzisionsreparatur (NER) und der Einzelstrangbruchreparatur nach dem gleichen Versuchsdesign gezeigt werden, dass es sich hierbei sehr wahrscheinlich um einen für die Basenexzisionsreparatur (BER) von 7,8-dihydro-8-oxo-guanine (8-oxoG) exklusiven Effekt handelte. Zwei der wichtigsten Reparaturproteine der BER, nämlich hOGG1 und APE1, wurden anschließend auf ihre Funktionsfähigkeit hin untersucht, da es naheliegend war, dass der Reparaturhemmung ein Funktionsverlust eines dieser beiden Enzyme zugrunde liegen könnte. Im Falle des APE1-Proteins konnte dies ausgeschlossen werden, da mit Hilfe der Alkalischen Elution die volle Funktionsfähigkeit für die Reparatur von AP-Läsionen nachgewiesen werden konnte. Interessanterweise zeigte aber das hOGG1-Protein eine zwischen der dritten und vierten Stunde nach Bestrahlung Glutathion-depletierter Zellen stark abfallende Aktivität der 8-oxoG-Glykosylasefunktion. Die Western-Blot-Analyse ergab allerdings keinen Hinweis auf eine Proteinoxidation von hOGG1. Möglicherweise wird nicht hOGG1 selbst, wohl aber ein anderes, für eine konzertierte Abfolge der einzelnen Reparaturschritte entscheidend notwendiges Protein innerhalb der Zelle durch ROS leicht oxidiert. In jedem Fall bleibt festzustellen, dass Glutathion eine wichtige Aufgabe hinsichtlich einer voll funktionsfähigen Basenexzisionreparatur zuzukommen scheint. Die Ergebnisse unterstreichen die mögliche Bedeutung von oxidativem Stress für die Entstehung von Krebs durch Sonnenlicht, insbesondere durch UVA, da die durch die Strahlung (und eventuell auftretende Entzündung) gebildeten ROS nicht nur DNA-Schäden induzieren, sondern auch ihre Reparatur verhindern können.

Bedeutung von Rho-GTPasen bei der Regulation zellulärer Antworten auf genotoxischen Stress

SAPK/JNK regulieren nach genotoxischem Stress eine Vielzahl von Zielsubstraten, die bedeutsam für Reparatur und Überleben der Zelle sind, somit nehmen sie Einfluss auf das zelluläre Schicksal der Zelle. Ob DNA-Schäden eine Phosphorylierung von Stress-Kinasen nach sich ziehen ist bisher noch wenig untersucht. Mit reparaturdefizienten Zellen wurde der Einfluss von DNA-Schäden, durch Cisplatin/Transplatin/UV-C, auf die SAPK/JNK Aktivierung untersucht. Die Aktivierung der Stress-Kinasen erfolgte agenzspezifisch und abhängig von verschieden Reparaturfaktoren. Die Aktivierung korrelierte in reparaturdefizienten Zellen teilweise mit dem späten Auftreten von DNA-Strangbrüchen, war jedoch unabhängig von erhöhten initialen DNA-Schäden. Diese Befunde zeigten, dass die späte Aktivierung der SAPK/JNK DNA-schadensabhängig verläuft und das Cisplatin und Transplatin bei Verwendung von äquitoxischen Dosen zu einer vergleichbaren Aktivierung von SAPK/JNK führten. Die Hemmung der Rho-GTPasen sowohl durch Statine als auch mittels Clostridium difficile Toxin B zeigte weiterhin, dass Rho-GTPasen möglicherweise die späte DNA-schadensabhängige Aktivierung der Stress-Kinasen vermitteln. Die Hemmung von Rho-GTPasen durch physiologisch relevante Konzentrationen von Statinen führte in primären humanen Endothelzellen (HUVECs) zu einer Protektion vor IR-Strahlung und Doxorubicin. In beiden Fällen konnte eine Hemmung des pro-apoptotischen Transkriptionsfaktors p53 sowie der Chk1, welche einen Zellzyklusarrest reguliert, mit der Statin-Behandlung erreicht werden. Effektor-Caspasen wurden dabei durch den HMG-CoA-Reduktase Hemmer nicht beeinflusst. Ausschließlich bei dem Statin-vermittelten Schutz vor Doxorubicin kam es zu einer Reduktion von initialen DNA-Schäden, in Form von DNA-Strangbrüchen. Die IR-induzierten Strangbrüche in der DNA blieben von der Statin-Inkubation hingegen unbeeinflusst. Aufgrund ihrer protektiven Eigenschaften gegenüber IR- und Doxorubicin-induzierter Zytotoxizität in Endothelzellen und ihrer pro-apoptotischen Wirkung auf Tumorzellen könnten Statine möglicherweise die unerwünschten Nebenwirkungen von Zytostatika und einer Strahlentherapie günstig beeinflussen

The impact of swine welfare on some qualitative traits of meat and long cured animal derived products

The present dissertation collects the results of three different research trials which have the common aim to understand the effects of swine welfare (both at farm level and during transport) on the main fresh and dry-cured meat characteristics. The first trial was carried out in order to compare the effects of illumination regimes differing in light duration or light intensity on meat and ham quality of Italian heavy pigs. The results of this trial support the conclusion that, within a moderate range of light intensity and given an appropriate dark period for animal rest, an increase of light duration or intensity above the minimum mandatory levels has no negative impact on carcass composition, meat or long-cured hams quality. The second trial was designed with the aim to investigate the effects of water restriction on growth traits, animal welfare and meat and ham quality of liquid-fed heavy pigs. Overall, the parameters analyzed as concerns growth rate, behavioural traits, blood, as well as carcass, fresh meat and cured hams quality were not affected by the absence of fresh drinking water. However, since liquid feeding did not suppress drinker use or drinker manipulation in the experimental groups, water restriction does not appear to be an applicable method to obtain a reduction of water waste. The third trial, which was carried out in Canada, tested the effectiveness of water sprinkling market-weight pigs (115±10Kg BW) before and after transport in reducing the heat stress experienced under commercial transport conditions. Our results show that the water sprinkling protocol proposed may reduce heat stress during transport and improve pork quality, particularly in specific trailer compartments. This body of research supports the general conclusion that swine welfare could be improved in different scenarios through simple and cost-effective means, without negatively affecting the quality of the main animal-derived products.

The impact of cardiac rehabilitation on lifestyles, psychological correlates and the clinical course of cardiac disease

Objectives: The aim of this research was to evaluate the impact of Cardiac Rehabilitation (CR) on risky lifestyles, quality of life, psychopathology, psychological distress and well-being, considering the potential moderating role of depression, anxiety and psychosomatic syndromes on lifestyles modification. The influence of CR on cardiac morbidity and mortality was also evaluated. Methods: The experimental group (N=108), undergoing CR, was compared to a control group (N=85) of patients affected by cardiovascular diseases, not undergoing CR, at baseline and at 1-month, 6- and 12-months follow-ups. The assessment included: the Structured Clinical Interview for DSM-IV, the structured interview based on Diagnostic Criteria for Psychosomatic Research (DCPR), GOSPEL questionnaire on lifestyles, Pittsburgh Sleep Quality Index, Morisky Medication Adherence Scale, MOS 36-Item Short Form Health Survey, Symptom Questionnaire, Psychological Well-Being Scale and 14-items Type D Scale. Results: Compared to the control group, CR was associated to: maintenance of the level of physical activity, improvement of correct dietary behaviors and stress management, enhancement of quality of life and sleep; reduction of the most frequently observed psychiatric diagnoses and psychosomatic syndromes at baseline. On the contrary, CR was not found to be associated with: healthy dietary habits, weight loss and improvement on medications adherence. In addition, there were no relevant effects on sub-clinical psychological distress and well-being, except for personal growth and purpose in life (PWB). Also, CR did not seem to play a protective role against cardiac recurrences. The presence of psychosomatic syndromes and depressive disorders was a mediating factor on the modification of specific lifestyles. Conclusions: The findings highlight the need of a psychosomatic assessment and an evaluation of psychological sub-clinical symptomatology in cardiac rehabilitation, in order to identify and address specific factors potentially associated with the clinical course of the heart disease.

Oxidativer Stress als Modulator der NMDA-Rezeptorexpression auf zerebrovaskulären Endothelzellen

Oxidativer Stress in Form reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) und Exzitotoxizität durch supraphysiologische Konzentrationen des Neurotransmitters Glutamat sind nicht nur beteiligt an der Pathogenese vielzähliger neurodegenerativer Erkrankungen wie Schlaganfall, Hirntrauma, Alzheimer Demenz oder Multipler Sklerose, sondern spielen zudem eine Schlüsselrolle im dort beobachteten Zusammenbruch der Blut-Hirn-Schranke. Glutamat führt durch Stimulation neuronaler und endothelialer NMDA-Rezeptoren zu einer Generierung von ROS. Nicht verfolgt worden war bisher, welche Auswirkungen ROS umgekehrt auch auf den NMDA-Rezeptor haben könnten. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde daher untersucht, ob und in welcher Weise die Exposition gegenüber reaktiven Sauerstoffspezies einen Einfluss auf die Expression und Aktivierbarkeit von NMDA-Rezeptoren auf zerebrovaskulären Endothelzellen ausübt.rnEs konnte zunächst die Expression der funktionell obligaten NR-1 Untereinheit des NMDA-Rezeptors auf der verwendeten Zelllinie b.End3 mittels Immunfluoreszenz-Mikroskopie gesichert werden. Ein Nachweis von mRNA für die Untereinheiten NR1 und NR2B, C und D erfolgte mittels RT-PCR. In der Analyse der replizierten RNA zeigten sich Hinweise für eine heterogene Komposition der exprimierten endothelialen NMDA-Rezeptoren.rnEs konnte weiter mit Hilfe der In-Cell-Western-Technik gezeigt werden, dass die Expression des NMDA-Rezeptors durch transiente Stimulation mit reaktiven Sauerstoffspezies im Sinne einer Heraufregulation moduliert werden kann. Die Stimulation der Zellen mit den reaktiven Sauerstoffspezies O2-, ONOO- und H2O2 führte dabei im Experiment zu einer deutlichen Zunahme der NR1-Expression, die spätestens nach 72 Stunden höchst signifikant war.rnUm zu überprüfen, welche Bedeutung diese Überexpression für die Integrität der Blut-Hirn-Schranke unter den exzitotoxischen Bedingungen hoher Glutamatkonzentrationen haben könnte, wurde mit Hilfe des ECIS-Systems („Electrical Cell-Substrate Impedance Sensing“) die Impedanz ROS-präexponierter Endothelmonolayer gemessen. Auf Rezeptorstimulation mit dem spezifischen Agonisten NMDA reagierten die vorbehandelten Gruppen mit einem Abfall der Impedanz gegenüber der nicht vorbehandelten Kontrolle.rnrnDie vorliegenden Ergebnisse zeigen, dass ROS in der Lage sind, funktionelle endotheliale NMDA-Rezeptoren zu induzieren und auf diesem Weg zu einem verstärkten Abfall der BHS-Integrität unter den Bedingungen exzitotoxischen und oxidativen Stresses führen. Dies stellt einen neuen Mechanismus zur Erklärung der Pathogenese des Blut-Hirn-Schrankenversagens dar.

Salinity Effect on Horticultural Crops: Morphological, Physiological, and Biomolecular Elements of Salinity Stress Response

Among abiotic stresses, high salinity stress is the most severe environmental stress. High salinity exerts its negative impact mainly by disrupting the ionic and osmotic equilibrium of the cell. In saline soils, high levels of sodium ions lead to plant growth inhibition and even death. Salt tolerance in plants is a multifarious phenomenon involving a variety of changes at molecular, organelle, cellular, tissue as well as whole plant level. In addition, salt tolerant plants show a range of adaptations not only in morphological or structural features but also in metabolic and physiological processes that enable them to survive under extreme saline environments. The main objectives of my dissertation were understanding the main physiological and biomolecular features of plant responses to salinity in different genotypes of horticultural crops that are belonging to different families Solanaceae (tomato) and Cucurbitaceae (melon) and Brassicaceae (cabbage and radish). Several aspects of crop responses to salinity have been addressed with the final aim of combining elements of functional stress response in plants by using several ways for the assessment of plant stress perception that ranging from destructive measurements (eg. leaf area, relative growth rate, leaf area index, and total plant fresh and dry weight), to physiological determinations (eg. stomatal conductance, leaf gas exchanges, water use efficiency, and leaf water relation), to the determination of metabolite accumulation in plant tissue (eg. Proline and protein) as well as evaluation the role of enzymatic antioxidant capacity assay in scavenging reactive oxygen species that have been generated under salinized condition, and finally assessing the gene induction and up-down regulation upon salinization (eg. SOS pathway).

Rolle der FOS-Proteine und des MAPK-Signallings in der Regulation der zellulären Antwort auf genotoxischen Stress

Die mittlere Überlebenszeit nach Erkennung eines Glioblastoms ohne Behandlung liegt bei 3 Monaten und kann durch die Behandlung mit Temozolomid (TMZ) auf etwa 15 Monate gesteigert werden. Neben TMZ sind die chlorethylierenden Nitrosoharnstoffe die meistversprechendsten und am häufigsten eingesetzten Chemotherapeutika in der Gliomtherapie. Hier liegt die mittlere Überlebenszeit bei 17,3 Monaten. Um die Therapie des Glioblastoms noch effektiver zu gestalten und Resistenzen zu begegnen, werden unterschiedlichste Ansätze untersucht. Eine zentrale Rolle spielen hierbei das activator protein 1 (AP-1) und die mitogen aktivierten Proteinkinasen (MAPK), deren Funktion in bisherigen Arbeiten noch unzureichend beleuchtet wurde.rnBesonders mit der Rolle des AP-1-bildenden Proteins FRA-1 in der Therapie des Glioblastoms haben sich bisher nur wenige Arbeiten beschäftigt, weshalb im ersten Teil der vorliegenden Arbeit dessen Funktion in der Regulation der Chemosensitivität gegenüber dem chlorethylierenden Agenz ACNU genauer untersucht wurde. Es konnte gezeigt werden, dass die FRA 1-Expression durch Behandlung mit ACNU induziert wird. Die Induktion erfolgte über die beiden MAPKs ERK1/2 und p38K. JNK hatte keinen Einfluss auf die Induktion. Durch die Herunterregulation der FRA-1-Expression mit Hilfe von siRNA und eines shRNA exprimierenden Plasmids kam es zu einer signifikanten Sensitivierung gegenüber ACNU. Dabei konnte gezeigt werden, dass die Herunterregulation der FRA-1-Expression in einer verminderten AP 1-Bildung, bedingt durch eine reduzierte Menge an FRA-1 im AP-1-Komplex resultiert. Die Sensitivierung gegenüber ACNU ist weder durch eine Veränderung in der DNA-Reparatur, noch in der Modulation der FAS-Ligand- bzw. FAS-Rezeptor-Expression bedingt. Auch die hier untersuchten BCL 2-Familienmitglieder wiesen keine Unterschiede in der Expression durch Modulation der FRA 1-Expression auf. Allerdings kam es durch die verminderte FRA-1-Expression zu einer Reduktion der Zellzahl in der G2/M-Phase nach Behandlung mit ACNU. Diese ging einher mit einer reduzierten Menge an phosphoryliertem und unphosphoryliertem CHK1, weshalb davon auszugehen ist, dass FRA 1 nach ACNU-Behandlung in Gliomzellen vor der Apoptose schützt, indem es modulierend auf die Zellzykluskontrolle einwirkt.rnIm zweiten Teil dieser Arbeit wurde die Regulation der apoptotischen Antwort nach Behandlung mit ACNU und TMZ genauer beleuchtet, wobei ein spezielles Augen¬merk auf AP 1 und die MAPKs gelegt wurde. Hier konnte gezeigt werden, dass die Apoptose nach Behandlung mit ACNU bzw. TMZ sowohl durch Spaltung von Pro-Caspase 8, als auch Pro-Caspase 9 eingeleitet wird. Dabei akkumulierte in beiden Fällen p53 vermehrt im Zellkern. Eine Inhibierung der transkriptionellen Aktivität von p53 führte nach ACNU-Behandlung zu einer Sensitivierung der Zellen, nach TMZ-Behandlung kam es zu einem leichten Anstieg in der Vitälität. Der FAS-Rezeptor wurde nach ACNU- und nach TMZ-Behandlung aktiviert und auch die DNA-Reparaturproteine DDB2 und XPC wurden in beiden Fällen vermehrt exprimiert. Für die MAPKs JNK und ERK1/2 konnte gezeigt werden, dass diese pro-apoptotisch wirken. Die AP-1-Bildung nach ACNU-Behandlung erfolgte bereits nach 24 h und war von langer Dauer, wohingegen nach TMZ-Behandlung nur eine transiente AP 1-Bildung zu relativ späten Zeitpunkten detektiert werden konnte. Ebenso konnte für das AP-1-Zielgen FAS-Ligand nach ACNU-Behandlung eine relativ schnelle, lang anhaltende Aktivierung detektiert werden, wohingegen nach TMZ-Behandlung zu einem späten Zeitpunkt ein kurzer Anstieg im Signal zu verzeichnen war. In späteren Experimenten konnte gezeigt werden, dass das BCL-2-Familienmitglied BIM eine zentrale Rolle in der Regulation des intrinsischen Apoptosesignalweges nach Behandlung mit ACNU und TMZ spielt. Die hier entstanden Ergebnisse tragen entscheidend zum Verständnis der durch diese beiden Agenzien gesteuerten, apoptotischen Signalwege bei und bieten eine fundierte Grundlage für weitere Untersuchungen.rn