Vocal and territorial behavior in the Smith frog (Hypsiboas faber): Relationships with plasma levels of corticosterone and testosterone

The possible trade-off between the roles of glucocorticoids as facilitators of energy substrate mobilization and neural inhibitors of sexual behavior during breeding season is under debate. We studied the relationship between calling and territorial behavior with plasma levels of corticosterone (CORT) and plasma levels of testosterone (T) across the breeding season of Hypsiboas faber, a large and territorial Neotropical treefrog. We investigated these relationships through focal observations of males calling naturally, followed by blood sampling for hormonal radioimmunoassay. We additionally used an experimental approach, which consisted of broadcasting recorded advertisement calls for 10 min to simulate an invasion in the territory of the focal subjects, followed by behavioral observation and blood sampling for hormonal radioimmunoassay. Results showed a pattern of co-variation between CORT and T across the breeding season. Furthermore, individual variation in CORT and T was related to different aspects of behavior: individuals with higher CORT showed higher calling rates, and individuals with higher steroid levels, mainly T, showed higher responsivity to social stimulation by other males in the chorus. Experimental simulation of territorial intrusion by using playback of advertisement calls of this species did not elicit consistent changes in agonistic behavior and CORT, but decreased T in focal males. (C) 2012 Elsevier Inc. All rights reserved.

Radiation therapy for Graves' ophthalmopathy: a systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials

PURPOSE: To evaluate the efficacy of radiotherapy (RT) with total dose of 20 Gy (RT 20 Gy) in the treatment of Graves' ophthalmopathy. METHODS: A systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials was performed comparing RT 20 Gy with or without glucocorticoid to clinical treatments for Graves' ophthalmopathy. The MEDLINE, EMBASE, Cochrane Library databases and recent relevant journals were searched. Relevant reports were reviewed by two reviewers. Response to radiotherapy was defined as clinical success according to each trial. We also evaluated the quality of life and whether RT to produce fewer side effects than other treatments. RESULTS: A total of 8 randomized controlled trials (439 patients) were identified. In the subgroup analysis, the overall response to treatment rates was better for: RT 20 Gy plus glucocorticoid vs glucocorticoids alone, OR=17.5 (CI95% 1.85-250, p=0.04), RT 20 Gy vs sham RT, OR= 3.15 (CI95%1.59-6.23, p=0.003) and RT 20Gy plus intravenous glucocorticoid vs RT 20Gy plus oral glucocorticoid, OR=4.15(CI95% 1.34-12.87, p=0.01). There were no differences between RT 20 Gy versus other fractionations and RT 20 Gy versus glucocorticoid alone. RT 20 Gy with or without glucocorticoids showed an improvement in diplopia grade, visual acuity, optic neuropathy, lid width, proptosis and ocular motility. No difference was seen for costs, intraocular pressure and quality of life. CONCLUSION: Our data have shown that RT 20 Gy should be offered as a valid therapeutic option to patients with moderate to severe ophthalmopathy. The effectiveness of orbital radiotherapy can be increased by the synergistic interaction with glucocorticoids. Moreover, RT 20 Gy is useful to improve a lot of ocular symptoms, excluding intraocular pressure, without any difference in quality of life and costs.

Diretrizes para prevenção e tratamento da osteoporose induzida por glicocorticoide

Os glicocorticoides (GC) são prescritos por praticamente todas as especialidades médicas, e cerca de 0,5% da população geral do Reino Unido utiliza esses medicamentos. Com o aumento da sobrevida dos pacientes com doenças reumatológicas, a morbidade secundária ao uso dessa medicação representa um aspecto importante que deve ser considerado no manejo de nossos pacientes. As incidências de fraturas vertebrais e não vertebrais são elevadas, variando de 30%-50% em pessoas que usam GC por mais de três meses. Assim, a osteoporose e as fraturas por fragilidade devem ser prevenidas e tratadas em todos os pacientes que iniciarão ou que já estejam em uso desses esteroides. Diversas recomendações elaboradas por várias sociedades internacionais têm sido descritas na literatura, porém não há consenso entre elas. Recentemente, o Americam College of Rheumatology publicou novas recomendações, porém elas são fundamentadas na FRAX (WHO Fracture Risk Assessment Tool) para analisar o risco de cada indivíduo e, dessa maneira, não podem ser completamente utilizadas pela população brasileira. Dessa forma, a Comissão de Osteoporose e Doenças Osteometabólicas da Sociedade Brasileira de Reumatologia, em conjunto com a Associação Médica Brasileira e a Associação Brasileira de Medicina Física e Reabilitação, implementou as diretrizes brasileiras de osteoporose induzida por glicocorticoide (OPIG), baseando-se na melhor evidência científica disponível e/ou experiência de experts. DESCRIÇÃO DO MÉTODO DE COLETA DE EVIDÊNCIA: A revisão bibliográfica de artigos científicos desta diretriz foi realizada na base de dados MEDLINE. A busca de evidência partiu de cenários clínicos reais, e utilizou as seguintes palavras-chave (MeSH terms): Osteoporosis, Osteoporosis/chemically induced*= (Glucocorticoids= Adrenal Cortex Hormones, Steroids), Glucocorticoids, Glucocorticoids/administration and dosage, Glucocorticoids/therapeutic use, Glucocorticoids/adverse effects, Prednisone/adverse effects, Dose-Response Relationship, Drug, Bone Density/drug effects, Bone Density Conservation Agents/pharmacological action, Osteoporosis/ prevention&control, Calcium, Vitamin D, Vitamin D deficiency, Calcitriol, Receptors, Calcitriol; 1-hydroxycholecalciferol, Hydroxycholecalciferols, 25-Hydroxyvitamin D3 1-alpha-hydroxylase OR Steroid Hydroxylases, Prevention and Control, Spinal fractures/prevention & control, Fractures, Spontaneous, Lumbar Vertebrae/injuries, Lifestyle, Alcohol Drinking, Smoking OR tobacco use disorder, Movement, Resistance Training, Exercise Therapy, Bone density OR Bone and Bones, Dual-Energy X-Ray Absorptiometry OR Absorptiometry Photon OR DXA, Densitometry, Radiography, (Diphosphonates Alendronate OR Risedronate Pamidronate OR propanolamines OR Ibandronate OR Zoledronic acid, Teriparatide OR PTH 1-34, Men AND premenopause, pregnancy, pregnancy outcome maternal, fetus, lactation, breast-feeding, teratogens, Children (6-12 anos), adolescence (13-18 anos). GRAU DE RECOMENDAÇÃO E FORÇA DE EVIDÊNCIA: A) Estudos experimentais e observacionais de melhor consistência; B) Estudos experimentais e observacionais de menor consistência; C) Relatos de casos (estudos não controlados); D) Opinião desprovida de avaliação crítica, com base em consensos, estudos fisiológicos ou modelos animais. OBJETIVO: Estabelecer as diretrizes para a prevenção e o tratamento da OPIG.

Regulation of corticosterone function during early weaning and effects on gastric cell proliferation

Objectives: The development of the gastrointestinal tract depends on many elements, including glucocorticoids. In the current study, we evaluated the effects of early weaning on corticosterone function and the growth of rat gastric mucosa. Methods: By using Wistar rats submitted to early weaning at 15 d, we analyzed plasma corticosterone, corticosteroid-binding globulin (CBG), and glucocorticoid receptor (GR) distribution in the gastric epithelium. Results: With the use of radioimmunoassay, we found that early weaning increased corticosterone concentration at day 16 and 17 in test subjects as compared with controls, whereas it was equivalent between groups at day 18. CBG binding capacity decreased during treatment, and it was significantly lower at day 18. At this age, GR levels and distribution in the gastric mucosa were also reduced as compared with suckling counterparts. To reduce corticosterone activity during early weaning and to explore cell proliferation responses, we administered RU486 to 15-d-old pups. We found that cytoplasmic GR reached a peak after 48 h, whereas nuclear levels remained constant, thereby confirming the inhibition of receptor function. Next, by checking gastric proliferative responses, we observed that RU486 induced higher DNA synthesis and mitotic indices in test subjects as compared with control groups. Conclusions: We demonstrated that early weaning changed corticosterone activity by increasing hormone levels, reducing CBG binding capacity, and decreasing GR distribution in the gastric epithelium. These modifications seem to be important to the reorganization of gastric growth after the abrupt interruption of suckling.

Genetische Analyse des Somatostatin-Systems

Somatostatin ist ein Molekül mit multifunktinonellem Charakter, dem Neurotransmitter-, Neuromodulator- und (Neuro)-Hormoneigenschaften zugeschrieben werden. Gemäß seiner ubiquitären Verteilung in Geweben beeinflusst es Stoffwechsel- und Entwicklungsprozesse, bis hin zu Lern-und Gedächtnisleistungen. Diese Wirkungen resultieren aus dem lokalen und zeitlichen Zusammenspiel eines Liganden und fünf G-Protein gekoppelter Rezeptoren (SSTR1-5). Zur Charakterisierung der biologischen Bedeutung des Somatostatin-Systems im Gesamtorganismus wurde eine Mutationsanalyse einzelner Systemkomponenten durchgeführt. Sie umfaßte die Inaktivierung der Gene für das Somatostatin-Präpropeptid und die der Rezeptoren SSTR3 und SSTR4 durch Gene Targeting. Die entsprechenden Ausfallmutationen belegen: Weder die Rezeptoren 3 und 4, noch Somatostatin sind für das Überleben des Organismus unter Standardhaltungsbedingungen notwendig. Die entsprechenden Mauslinien zeigen keine unmittelbar auffälligen Einschränkungen ihrer Biologie. Die Somatostatin-Nullmaus wurde zum Hauptgegenstand einer detaillierten Untersuchung aufgrund der übergeordneten Position des Liganden in der Signalkaskade und verfügbaren Hinweisen zu seiner Funktion. Folgende Schlußfolgerungen konnten nach eingehender Analyse gezogen werden: Der Ausfall des Somatostatin-Gens hat erhöhte Plasmakonzentrationen an Wachstumshormon (GH) zur Konsequenz. Dies steht im Einklang mit der Rolle Somatostatins als hemmender Faktor der Wachstumshormon-Freisetzung, die in der Mutante aufgehoben ist. Durch die Somatostatin-Nullmaus wurde zudem deutlich: Somatostatin interagiert als wesentliches Bindeglied zwischen der Wachstums- und Streßachse. Permanent erhöhte Corticosteron-Werte in den Mutanten implizieren einen negativen tonischen Einfluß für die Sekretion von Glukocorticoiden in vivo. Damit zeigt die Knockout-Maus, daß Somatostatin normalerweise als ein entscheidendes inhibierendes Kontrollelement der Steroidfreisetzung fungiert. Verhaltensversuche offenbarten ein Defizit im motorischen Lernen. Somatostatin-Nullmäuse bleiben im Lernparadigma “Rotierender Stabtest” hinter ihren Artgenossen zurück ohne aber generell in Motorik oder Koordination eingeschränkt zu sein. Diese motorischen Lernvorgänge sind von einem funktionierenden Kleinhirn abhängig. Da Somatostatin und seine Rezeptoren kaum im adulten, wohl aber im sich entwickelnden Kleinhirn auftreten, belegt dieses Ergebnis die Funktion transient in der Entwicklung exprimierter Neuropeptide – eine lang bestehende, aber bislang experimentell nicht nachgewiesene Hypothese. Die Überprüfung weiterer physiologischer Parameter und Verhaltenskategorien unter Standard-Laborbedingunggen ergab keine sichtbaren Abweichungen im Vergleich zu Wildtyp-Mäusen. Damit steht nun ein Tiermodell zur weiterführenden Analyse für die Somatostatin-Forschung bereit: In endokrinologischen, elektrophysiologischen und verhaltens-biologischen Experimenten ist nun eine unmittelbare Korrelation selektiv mit dem Somatostatin-Peptid bzw. mit den Rezeptoren 3 und 4 aber auch in Kombination der Ausfallmutationen nach entsprechenden Kreuzungen möglich.

Role of SP-A gene polymorphism in lung transplantation

Lung transplantation is a widely accepted therapeutic option for end stage lung disease. Clinical outcome is yet challenged by primary graft failure responsible for the majority of the early mortality, by chronic allograft dysfunction and chronic rejection accounting for more than 30% of deaths after the third postoperative year. Pulmonary surfactant proteins (SP) A, B, C and D are one of the first host defense mechanisms the lung can mount. SP-A in particular, produced by the type II pneumocytes, is active in the innate and adaptive immune system being an opsonin, but also regulating the macrophage and lymphocyte response. The main hypothesis for this project is that pulmonary surfactant protein A polymorphism may determine the early and long term lung allograft survival. Of note SP-A biologic activity seems to be genetically determined and SP-A polymorphisms have been associated to various lung disease. The two SP-A genes SP-A1 and SP-A2 have several polymorphisms within the coding region, SP-A1 (6A, 6A2-20), and SP-A2(1A, 1A0-13). The SP-A gene expression is regulated by cAMP, TTF-1 and glucocorticoids. In vitro studies have indicated that SP-A1 and SP-A2 gene variants may have a variable response to glucocorticoids. We proposed to determine if SP-A gene polymorphism predicts primary graft dysfunction and/or chronic lung allograft dysfunction and if SP-A may serve as a biomarker of lung allograft dysfunction. We also proposed to study the interaction between immunosuppressive drugs and SP-A expression and determine whether this is dependent on SP-A polymorphisms. This study will generate novel information improving our understanding of lung allograft dysfunction. It is conceivable that the information will stimulate the interest for a multi centre study to investigate if SP-A polymorphism may be integrated in the donor lung selection criteria and/or to implement post transplant tailored immunosuppression.

Analyse des anti-inflammatorischen Pilzmetaboliten S-Curvularin in verschiedenen Modellen der rheumatoiden Arthritis

An der Entwicklung und Aufrechterhaltung chronisch-inflammatorischer Erkrankungen wie der rheumatoiden Arthritis (RA) ist die Fehlregulation verschiedener pro-inflammatorischer Gene von entscheidender Bedeutung. Bei der RA führt unter anderem eine erhöhte Expression der induzierbaren NO-Synthase (iNOS) zu einer gesteigerten NO-Produktion, was schließlich zum Knochenabbau beiträgt. Für eine Therapie der RA werden häufig Glukokortikoide eingesetzt, die jedoch viele Nebenwirkungen zeigen. Um eine mögliche Therapiealternative zu identifizieren, sollten die Effekte des anti-inflammatorisch wirksamen Pilzmetaboliten S-Curvularin in verschiedenen Modellen der RA analysiert werden.rnIn humanen C-28/I2-Chondrozyten als in vitro-Modell der RA führte die Inkubation mit einem Zytokingemisch zu einer Induktion der iNOS-Expression, die vom chondrogenen Differenzierungsgrad der Zellen abhängig war. Entscheidend für die iNOS-Induktion in C-28/I2-Zellen ist hauptsächlich der p38-MAPK-, der JAK-STAT- und der NF-kappa B-Signaltransduktionsweg. Eine Inkubation der Zellen mit S-Curvularin führte zu einer deutlichen Hemmung der iNOS-Expression. Dexamethason hatte hingegen keinen Effekt auf die iNOS-Expression, was vermutlich auf die fehlende Expression der Glukokortikoidrezeptor-mRNA zurückgeführt werden kann. Daher können von S-Curvularin abgeleitete Pharmaka möglicherweise auch in Fällen einer Steroidresistenz zur Therapie von RA-Patienten zum Einsatz kommen.rnIm Tiermodell der Kollagen-induzierten Arthritis konnte die anti-inflammatorische Wirkung von S-Curvularin auf mehreren Ebenen bestätigt werden. Die Pilzsubstanz reduzierte sowohl die Schwellung der Pfoten als auch die Expression CII-induzierter pro-inflammatorischer Gene, wie z.B. S100A8, Defb6, Camp und Mpo. Dabei waren die Effekte von S-Curvularin meist deutlicher als in Dexamethason-behandelten Mäusen. Die Analyse von Zytokinen (z.B. TNF-alpha, IL-1beta) und Chemokinen (z.B. MCP-1, MIP-1alpha) zeigte, dass die CII-induzierte Expression dieser pro-inflammatorischen Mediatoren in den Pfoten der Mäuse durch eine Therapie mit S-Curvularin und Dexamethason wieder reduziert werden konnte, wobei Unterschiede zwischen den Behandlungen beobachtet werden konnte.rnAuch im Tiermodell der LPS-induzierten akuten Entzündung wurde die iNOS- und die S100A8-Expression in verschiedenen Geweben S-Curvularin reduziert. rnrnS-Curvularin ist also in der Lage, in verschiedenen Modellen der RA und im akuten Entzündungsmodell die pro-inflammatorische Genexpression effizient zu hemmen und könnte somit in Zukunft eine Rolle in der Therapie der RA einnehmen.rn

Original analytical methods for the determination of psychoactive compounds in complex matrices

This thesis work aims to develop original analytical methods for the determination of drugs with a potential for abuse, for the analysis of substances used in the pharmacological treatment of drug addiction in biological samples and for the monitoring of potentially toxic compounds added to street drugs. In fact reliable analytical techniques can play an important role in this setting. They can be employed to reveal drug intake, allowing the identification of drug users and to assess drug blood levels, assisting physicians in the management of the treatment. Pharmacological therapy needs to be carefully monitored indeed in order to optimize the dose scheduling according to the specific needs of the patient and to discourage improper use of the medication. In particular, different methods have been developed for the detection of gamma-hydroxybutiric acid (GHB), prescribed for the treatment of alcohol addiction, of glucocorticoids, one of the most abused pharmaceutical class to enhance sport performance and of adulterants, pharmacologically active compounds added to illicit drugs for recreational purposes. All the presented methods are based on capillary electrophoresis (CE) and high performance liquid chromatography (HPLC) coupled to various detectors (diode array detector, mass spectrometer). Biological samples pre-treatment was carried out using different extraction techniques, liquid-liquid extraction (LLE) and solid phase extraction (SPE). Different matrices have been considered: human plasma, dried blood spots, human urine, simulated street drugs. These developed analytical methods are individually described and discussed in this thesis work.

Unmittelbare, dauerhafte sowie evolutionäre Anpassung an Fremdstoffexpositionen

Eine der Hauptursachen für unerwünschte oder reduzierte Wirkungen von Medikamenten ist die Induktion von Enzymen und Transportern des Medikamentenstoffwechsels. Diese Induktion stellt ursprünglich eine physiologische Reaktion auf die Aufnahme von potentiell schädlichen Fremdstoffen aus der Umwelt dar und sichert so die Gesundheit und Fortpflanzungsfähigkeit von Lebewesen. Beim Menschen sowie anderen Säugetieren werden Fremdstoffe hauptsächlich von den nukleären Rezeptoren PXR und CAR in der Leber und im Dünndarm detektiert. Zu den Medikamenten, welche über PXR und CAR wirken, gehören unter anderem Antikonvulsiva, Statine, antiretrovirale Medikamente, Glucocorticoide sowie Antimykotika. Die durch Fremdstoffe aktivierten Transkriptionsfaktoren PXR und CAR steigern die Menge der Enzyme und Transporter des Fremdstoffmetabolismus. Hierzu zählen vor allem die Cytochrom P450-Enzyme (Cyp-Enzyme) mit breitem Substratspektrum oder der Transporter MDR1, welcher eine Vielzahl von Substraten über Membranen transportiert. Durch die Biotransformation werden die induzierenden, lipophilen Substanzen so modifiziert, dass sie leichter über den Urin oder die Galle ausgeschieden werden können. \r\nDie Dauer der Induktion sollte auf die Zeit der Fremdstoffexposition beschränkt sein, um Störungen des endogenen Stoffwechsels zu vermindern. In dieser Arbeit werden jedoch Hinweise auf dauerhafte und sogar generationsübergreifende Effekte von Medikamenten in Mäusen geliefert. Nachkommen von Müttern, welche bereits vor ihrer Verpaarung einmalig mit TCPOBOP, einem Liganden des murinen CAR, injiziert wurden, hatten eine ungefähr 100-fach gesteigerte Genexpression von Cyp2b10. Auch gab es Expressionsänderungen von Genen, deren Produkte eine Rolle im Lipidstoffwechsel sowie bei Immunkrankheiten spielen. Eine Hochdurchsatz-RNA-Sequenzierung der injizierten Elterngeneration ergab außerdem dauerhafte Expressionsveränderungen anderer Gene des Medikamentenstoffwechsels sowie von Genen mit Verbindung zum Energiemetabolismus. \r\nBerücksichtigt man die enge evolutionäre Verwandtschaft der nukleären Rezeptoren CAR und PXR, sind Langzeitveränderungen auch für PXR möglich und wurden im Verlauf dieser Arbeit ebenfalls untersucht. Eine Hochdurchsatz-Sequenzierung ergab für Mäuse, welche mit dem PXR-Aktivator PCN induziert wurden, dass selbst noch drei Monate nach der Exposition Gene verändert exprimiert waren, welche im Zusammenhang mit Lebernekrosen stehen. Bei Nachkommen von PCN-injizierten Müttern wurden Gene unterschiedlich exprimiert, welche eine Rolle bei der Energiehomöostase sowie im Glukosestoffwechsel spielen. Im Erwachsenenalter sind bei diesen Nachkommen darüber hinaus noch Gene unterschiedlich exprimiert, deren Produkte eine Funktion in der Immunantwort haben. \r\nDa Erwachsene aufgrund ihrer Lebensdauer sowie der absoluten Krankheitshäufigkeit wesentlich öfter Kontakt mit Fremdstoffen haben, war medizinisch von besonderem Interesse, ob anhaltende Genexpressionsänderungen auch bei Erwachsenen zu beobachten sind. So konnte im Rahmen dieser Arbeit gezeigt werden, dass auch einmalig exponierte Adulttiere Gene dauerhaft verändert exprimieren und die Veränderungen im Medikamentenstoffwechsel an die nächste Generation übertrugen. \r\n\r\nBisher sind klinische Studien zur Risikobewertung von Medikamenten (Pharmakovigilanz) nicht generationsübergreifend angelegt. Diese Arbeit gibt Anstöße dafür, dass dies in Zukunft für viel mehr Medikamente notwendig werden könnte. Neben Veränderungen im Medikamentenstoffwechsel ergeben sich Nebenwirkungen von PXR- und CAR-Liganden vor allem aus ihrer Beteiligung an endogenen Stoffwechselwegen. Nach Aktivierung von CAR, welcher viele metabolische Stoffwechselwege steuert, treten beispielsweise Störungen des Energiestoffwechsels auf. Ein tieferes Verständnis der Rezeptoraktivität von CAR samt einer gezielten Modulierung seiner Aktivität würde wichtige Beiträge zum Verständnis der Regulation des Fremdstoffmetabolismus sowie der Entstehung von Nebenwirkungen durch eine Behandlung mit CAR-Liganden leisten. Dauerhafte Veränderungen endogener Stoffwechselwege könnten dann möglicherweise über eine pharmakologische Modulierung der CAR-Aktivität reduziert werden. \r\nZu diesem Zweck wurden im Verlauf dieser Arbeit die CAR-Rezeptoren der Amphibien (Xenopus tropicalis, Xenopus laevis) und Reptilien (Anolis carolinensis) erstmals kloniert, als Proteine exprimiert und charakterisiert. Vergleiche zwischen Tierarten ermöglichen ein besseres Verständnis von humanen Proteinen. Funktionelle Analysen ergaben Ähnlichkeiten des Xenopus laevis-CAR mit dem PXR der Säugetiere: eine niedrige basale Aktivität sowie eine starke Induzierbarkeit durch Liganden. In weiteren funktionellen Analysen wurden die Determinanten der basalen Aktivität des Xenopus laevis-CAR untersucht. Die basale Aktivität war nicht abhängig von der subzellulären Lokalisation, sondern ergab sich aus der Proteinstruktur, welche nur beim CAR der Landvertebraten in einer aktiven Konformation fixiert ist. Ähnlich dem PXR der Säugetiere besitzt CAR der Amphibien eine Aktivierungsdomäne, welche erst durch Ligandenbindung in eine aktive Konformation gebracht wird. Mutationen einzelner Aminosäuren zum jeweils humanen Homolog erhöhten die basale Aktivität des Xenopus laevis-CAR auf die des humanen Rezeptors. Diese Mutanten mit erhöhter basalen Aktivität zeigten eine verstärkte Interaktion mit dem Kofaktor PGC-1a, einem Regulator des Energiestoffwechsels bei Säugetieren. Die hepatischen Zielgene des CAR der Amphibien überlappen zum Teil mit den humanen Zielgenen und spielen ebenfalls eine Rolle im Energiestoffwechsel.

Induktion tolerogener dendritischer Zellen zur Suppression von experimenteller autoimmuner Enzephalomyelitis und Kontaktallergie

Dendritische Zellen (DC) spielen als professionelle antigenpräsentierende Zellen (APC) eine zentrale Rolle in der Aktivierung und Regulierung antigenspezifischer Immunantworten. Aus diesem Grund wird der therapeutische Einsatz von DC zur Behandlung von Autoimmunerkrankungen und Allergien sowie zur Tumorbekämpfung erforscht. Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit untersuchten wir das Potenzial einer biolistischen DNA-Vakzinierung zur Induktion tolerogener DC in vivo. Im Tiermodell der Myelin-Oligodendrozyten-Glykoprotein Peptid 35-55 (MOGp35-55) induzierten experimentellen autoimmunen Enzephalomyelitis (EAE) sollte mittels präventiver biolistischer Kovakzinierung von Plasmid-DNA kodierend für MOG und die immunregulatorischen Zytokine TGFβ oder IL-10 eine protektive Immunität induziert werden. Die MOG-Expression stand dabei entweder unter der Kontrolle des ubiquitär aktiven CMV-Promotors oder des murinen Fascin-Promotors, um eine ektopische MOG-Expression spezifisch in dermalen DC und Langerhanszellen zu erreichen. Dass MOGp35-55-präsentierende DC nach biolistischer DNA-Vakzinierung von der Haut in die drainierenden Lymphknoten migrieren und dort T-Zellen aktivieren, konnte im Vorfeld anhand einer substanziellen Proliferation von MOGp35-55-reaktiven 2D2 T-Zellen nachgewiesen werden. Im präventiven Ansatz der MOGp35-55-induzierten EAE zeigten Mäuse, die mit MOG-kodierenden Plasmiden biolistisch transfiziert wurden, eine leicht reduzierte EAE-Symptomatik. Die Kotransfektion von MOG und TGFβ führte zu einer Verstärkung der EAE-Suppression – unabhängig davon, ob die MOG-Expression unter der Kontrolle des CMV- oder des Fascin-Promotors stand. Interessanterweise resultierte die Koapplikation von MOG- und IL-10-kodierender Plasmid-DNA nur bei DC-fokussierter MOG-Expression zu reduzierter EAE-Symptomatik. Für biolistische DNA-Vakzinierungen stellt somit der Fascin-Promotor eine potente Alternative zu viralen Promotoren dar. Entsprechend der milderen EAE-Symptome beobachteten wir bei behandelten EAE-Mäusen einen geringeren Grad an Demyelinisierung sowie eine reduzierte Infiltration des ZNS mit IFNγ-produzierenden CD4+ Th1- und IL-17-produzierenden CD4+ Th17-Zellen. Desweiteren zeigten Milzzellen ex vivo nach MOGp35-55-Restimulation eine inhibierte Proliferation und eine signifikant reduzierte IFNγ- und IL-17-Zytokinproduktion. Überraschenderweise ging die antigenspezifische Immunsuppression nicht mit der Expansion von Foxp3+ regulatorischen T-Zellen einher. Da die Milzen aber erhöhte Mengen an CD8+IFNγ+ T-Zellen aufweisen, könnte ein zytotoxisch-suppressiver Mechanismus für die Inhibition der Th1- und Th17-Immunantwort verantwortlich sein. Nachfolgende Untersuchungen sind notwendig, um die induzierten immunologischen Mechansimen mittels biolistischer DNA-Vakzinierung aufzuklären. Der zweite Teil der Arbeit befasst sich mit der Generierung von tolerogenen DC in vitro. Dafür wurden murine Knochenmarkszellen unter DC-differenzierenden Bedingungen in Gegenwart des synthetischen Glucocorticoids Dexamethason (DEX) kultiviert. Die DEX-Zugabe führte zur Differenzierung von APC mit geringer CD11c-Expression. DEX-APC waren in vitro weitestgehend gegen LPS stimulierungsresistent und zeigten eine reduzierte Expression von MHC-II und den kostimulatorischen Molekülen CD80, CD86 und CD40. Ihrem tolerogenen Phänotyp entsprechend besaßen DEX-APC ein geringeres syngenes T-Zellstimulierungspotenzial als unbehandelte BM-DC. Anhand der erhöhten Oberflächenexpression von CD11b, GR1 und F4/80 besteht eine phänotypische Ähnlichkeit zu myeloiden Suppressorzellen. Die Fähigkeit von DEX-APC in vivo antigenspezifische Toleranz zu induzieren, wurde durch einen therapeutischen Ansatz im murinen Krankheitsmodell der Kontaktallergie überprüft. Die therapeutische Applikation von DEX-APC führte hierbei im Vergleich zur Applikation von PBS oder unbehandelten BM-DC zu einer signifikant reduzierten Ohrschwellungsreaktion. Zusammenfassend demonstrieren die Ergebnisse dieser Arbeit, dass potente tolerogene DC sowohl in vivo als auch in vitro induziert werden können. Dass diese Zellpopulation effektiv antigenspezifische Immunreaktionen supprimieren kann, macht sie zu einem vielversprechenden Werkzeug in der Behandlung von Autoimmunerkrankungen und Allergien.rn

TNF suppresses acute intestinal inflammation by inducing local glucocorticoid synthesis

Although tumor necrosis factor (alpha) (TNF) exerts proinflammatory activities in a variety of diseases, including inflammatory bowel disease, there is increasing evidence for antiinflammatory actions of TNF. In contrast, glucocorticoids (GCs) are steroid hormones that suppress inflammation, at least in part by regulating the expression and action of TNF. We report that TNF induces extraadrenal production of immunoregulatory GCs in the intestinal mucosa during acute intestinal inflammation. The absence of TNF results in a lack of colonic GC synthesis and exacerbation of dextran sodium sulfate-induced colitis. TNF seems to promote local steroidogenesis by directly inducing steroidogenic enzymes in intestinal epithelial cells. Therapeutic administration of TNF induces GC synthesis in oxazolone-induced colitis and ameliorates intestinal inflammation, whereas inhibition of intestinal GC synthesis abrogates the therapeutic effect of TNF. These data show that TNF suppresses the pathogenesis of acute intestinal inflammation by promoting local steroidogenesis.

Lipopolysaccharide induces intestinal glucocorticoid synthesis in a TNFalpha-dependent manner

Stringent control of immune responses in the intestinal mucosa is critical for the maintenance of immune homeostasis and prevention of tissue damage, such as observed during inflammatory bowel disease. Intestinal epithelial cells, primarily thought to form a simple physical barrier, critically regulate intestinal immune cell functions by producing immunoregulatory glucocorticoids on T-cell activation. In this study we investigated whether stimulation of cells of the innate immune system results in the induction of intestinal glucocorticoids synthesis and what role TNF-alpha plays in this process. Stimulation of the innate immune system with lipopolysaccharide (LPS) led to an up-regulation of colonic steroidogenic enzymes and the induction of intestinal glucocorticoid synthesis. The observed induction was dependent on macrophage effector functions, as depletion of macrophages using clodronate-containing liposomes, but not absence of T and B cells, inhibited intestinal glucocorticoid synthesis. LPS-induced glucocorticoid synthesis was critically dependent on TNF-alpha as it was significantly decreased in TNF-alpha-deficient animals. Both TNF receptor-1 and -2 were found to be equally involved in LPS- and T-cell-induced intestinal GC synthesis. These results describe a novel and critical role of TNF-alpha in immune cell-induced intestinal glucocorticoid synthesis.

Microscopic polyangiitis: Clinical presentation

Microscopic polyangiitis (MPA) is a member of the family of ANCA-associated vasculitides. Its characteristic histology shows a necrotizing small vessel vasculitis with little or absent immune deposits (pauci-immune vasculitis). In Western countries MPA shows a lower prevalence than Wegener's disease, it affects more men than women and commences at the age of > or = 50 years. The two organs most typically involved and often defining prognosis are the kidneys and the lungs. MPA may concomitantly or sequentially involve other organs such as the nervous system, the skin, the musculoskeletal system, but also the heart, the eye and the intestines. Treatment decisions should be based on severity and pattern of organ involvement and respect the five factor score (FFS). Life- or organ- threatening disease is treated with glucocorticoids and (pulse) cyclophosphamide. Plasmapheresis and i.v.immunoglobulins have been shown to be beneficial as additional measure in severe cases. If renal function is preserved, Methotrexate may be considered to induce remission, and if the FFS equals 0, remission may be induced with glucocorticoid monotherapy. Maintenance therapy is recommended with Azathioprin, mycophenolate mofetil may be used as a second line drug. Biologic agents such as monoclonal antibodies to tumor necrosis factor a and B cell depleting rituximab have been shown to bear remission-inducing quality.

Regulation of placental growth by aldosterone and cortisol

During pregnancy, trophoblasts grow to adapt the feto-maternal unit to fetal requirements. Aldosterone and cortisol levels increase, the latter being inactivated by a healthy placenta. By contrast, preeclamptic placental growth is reduced while aldosterone levels are low and placental cortisol tissue levels are high due to improper deactivation. Aldosterone acts as a growth factor in many tissues, whereas cortisol inhibits growth. We hypothesized that in preeclampsia low aldosterone and enhanced cortisol availability might mutually affect placental growth and function. Proliferation of cultured human trophoblasts was time- and dose-dependently increased with aldosterone (P < 0.04 to P < 0.0001) and inhibited by spironolactone and glucocorticoids (P < 0.01). Mineralo- and glucocorticoid receptor expression and activation upon agonist stimulation was verified by visualization of nuclear translocation of the receptors. Functional aldosterone deficiency simulated in pregnant mice by spironolactone treatment (15 μg/g body weight/day) led to a reduced fetal umbilical blood flow (P < 0.05). In rat (P < 0.05; R(2) = 0.2055) and human (X(2) = 3.85; P = 0.0249) pregnancy, placental size was positively related to plasma aldosterone. Autocrine production of these steroid hormones was excluded functionally and via the absence of specific enzymatic transcripts for CYP11B2 and CYP11B1. In conclusion, activation of mineralocorticoid receptors by maternal aldosterone appears to be required for trophoblast growth and a normal feto-placental function. Thus, low aldosterone levels and enhanced cortisol availability may be one explanation for the reduced placental size in preeclampsia and related disorders.

In vivo nuclear translocation of mineralocorticoid and glucocorticoid receptors in rat kidney: differential effect of corticosteroids along the distal tubule

Aldosterone and corticosterone bind to mineralocorticoid (MR) and glucocorticoid receptors (GR), which, upon ligand binding, are thought to translocate to the cell nucleus to act as transcription factors. Mineralocorticoid selectivity is achieved by the 11β-hydroxysteroid dehydrogenase type 2 (11β-HSD2) that inactivates 11β-hydroxy glucocorticoids. High expression levels of 11β-HSD2 characterize the aldosterone-sensitive distal nephron (ASDN), which comprises the segment-specific cells of late distal convoluted tubule (DCT2), connecting tubule (CNT), and collecting duct (CD). We used MR- and GR-specific antibodies to study localization and regulation of MR and GR in kidneys of rats with altered plasma aldosterone and corticosterone levels. In control rats, MR and GR were found in cell nuclei of thick ascending limb (TAL), DCT, CNT, CD cells, and intercalated cells (IC). GR was also abundant in cell nuclei and the subapical compartment of proximal tubule (PT) cells. Dietary NaCl loading, which lowers plasma aldosterone, caused a selective removal of GR from cell nuclei of 11β-HSD2-positive ASDN. The nuclear localization of MR was unaffected. Adrenalectomy (ADX) resulted in removal of MR and GR from the cell nuclei of all epithelial cells. Aldosterone replacement rapidly relocated the receptors in the cell nuclei. In ASDN cells, low-dose corticosterone replacement caused nuclear localization of MR, but not of GR. The GR was redistributed to the nucleus only in PT, TAL, early DCT, and IC that express no or very little 11β-HSD2. In ASDN cells, nuclear GR localization was only achieved when corticosterone was replaced at high doses. Thus ligand-induced nuclear translocation of MR and GR are part of MR and GR regulation in the kidney and show remarkable segment- and cell type-specific characteristics. Differential regulation of MR and GR may alter the level of heterodimerization of the receptors and hence may contribute to the complexity of corticosteroid effects on ASDN function.