Einfluss der Modulation von P-Glykoprotein (P-gp) auf die Verfügbarkeit und Wirksamkeit der pharmakologischen Behandlung psychiatrischer Erkrankungen im Tiermodell

P-Glykoprotein (P-gp) ist ein ATP-verbrauchender Transporter, der in Organschranken exprimiert wird, um Fremdstoffe auszuschleusen, darunter auch Psychopharmaka. Im Rahmen dieser Arbeit wurde im Tiermodell der Maus untersucht, welche pharmakokinetischen und pharmakodynamischen Konsequenzen sich bei Verabreichung von Risperidon als P-gp Modellsubstrat ergeben, wenn die Expression von P-gp induziert wird. Als potenzielle Induktoren wurden Dexamethason, Rifampicin, Quercetin, 5-Pregnen-3ß-ol-20-on-16α-Carbonitril (PCN) und Acitretin geprüft. Es konnte gezeigt werden, dass alle Substanzen die Verteilung von Risperidon und seinem aktiven Metaboliten 9-Hydroxyrisperidon beeinflussten. Während sich für Quercetin und Acitretin leichte P-gp inhibitorische Eigenschaften ergaben, die an Hand von erhöhten Konzentrationen von Risperidon und 9-Hydroxyrisperidon gezeigt werden konnten, führten die bekannten P-gp Induktoren Rifampicin, Dexamethason und PCN zu verringerten Konzentrationen im Vergleich zur Kontrollgruppe. Durch Western Blot Untersuchungen wurde bestätigt, dass die Induktoren die P-gp Expression im Hirngewebe tendenziell steigerten. Dies sprach dafür, dass bei Verabreichung einer Komedikation, die P-gp induziert, mit einer veränderten Verteilung von P-gp Substraten zu rechnen ist. Darüber hinaus konnte nachgewiesen werden, dass durch eine Hemmung bzw. Induktion von P-gp nicht nur die Pharmakokinetik, sondern auch die Pharmakodynamik von Risperidon und 9-Hydroxyrisperidon verändert wird. Dies wurde durch verhaltenspharmakologische Untersuchungen gezeigt. Durch Risperidon induzierte motorische Effekte auf dem RotaRod waren nach Induktion von P-gp abgeschwächt. Dies zeigte sich auch für Haloperidol, welches kein Substrat ist. Da P-gp abhängige Effekte in diesem Fall keine bedeutende Rolle spielen, ist davon auszugehen, dass neben der Induktion von P-gp an der Blut-Hirn Schranke auch andere Mechanismen wie z.B. eine Induktion von Enzymen der CYP-Familie an den beobachteten Effekten beteiligt sind. Bei Untersuchungen von kognitiven Leistungen in der Barnes Maze konnte gezeigt werden, dass Haloperidol im Gegensatz zu Risperidon das Lernverhalten negativ beeinflussen kann. Eine P-gp Induktion schien jedoch keinen deutlichen Einfluss auf das Lernverhalten unter Antipsychotika-Gabe zu haben und sprach vielmehr für substanzabhängige Effekte der einzelnen Antipsychotika bzw. P-gp Modulatoren. Zusatzuntersuchungen zur Hirngängigkeit von Acitretin, einem synthetischen Retinoid, welches derzeit als potenzielles Antidementivum geprüft wird, konnten belegen, dass es die Blut-Hirn Schranke überwindet. Bereits 1h nach Injektion war Acitretin in hoher Konzentration im Gehirn nachweisbar. Durch die Analyse zur Verteilung von Acitretin in Hirngewebe und Serum von P-gp Wildtyp und P-gp doppel knockout Mäusen konnte belegt werden, dass Acitretin nicht P-gp abhängig transportiert wird. Die Daten insgesamt betrachtet, lassen den Schluss zu, dass durch Verabreichung von Medikamenten, die P-gp Modulatoren sind, bei Antipsychotika mit pharmakokinetischen Interaktionen zu rechnen ist, welche die Wirksamkeit der Medikamente einschränken können.

Funktionelle Analyse der Plasmamembran-Ca 2+-ATPase 2 -PMCA2- in Modellen der Neurodegeneration

Calcium (Ca2+) ist ein ubiquitär vorkommendes Signalmolekül, das an der Regulation zahlreicher zellulärer Prozesse, von der Proliferation bis zum programmierten Zelltod, beteiligt ist. Daher müssen die intrazellulären Ca2+-Spiegel streng kontrolliert werden. Veränderungen der Ca2+-Homöostase während der altersassoziierten Neurodegeneration können dazu beitragen, dass Neuronen vulnerabler sind. So wurden erhöhte Ca2+-Konzentrationen in gealterten Neuronen, begleitet von einer erhöhten Vulnerabilität, beobachtet (Hajieva et al., 2009a). Weiterhin wird angenommen, dass der selektive Untergang von dopaminergen Neuronen bei der Parkinson Erkrankung auf eine erhöhte Ca2+-Last zurückzuführen sein könnte, da diese Neuronen einem ständigen Ca2+-Influx,rnaufgrund einer besonderen Isoform (CaV 1.3) spannungsgesteuerter Ca2+-Kanäle des L-Typs, ausgesetzt sind (Chan et al., 2007). Bislang wurden die molekularen Mechanismen, die einem Ca2+-Anstieg zu Grunde liegen und dessen Auswirkung jedoch nicht vollständig aufgeklärt und daher in der vorliegenden Arbeit untersucht. Um Veränderungen der Ca2+-Homöostase während der altersassoziiertenrnNeurodegeneration zu analysieren wurden primäre Mittelhirnzellen aus Rattenembryonen und SH-SY5Y-Neuroblastomazellen mit dem Neurotoxin 1-Methyl-4-Phenyl-Pyridin (MPP+), das bei der Etablierung von Modellen der Parkinson-Erkrankung breite Anwendung findet, behandelt. Veränderungen der intrazellulären Ca2+-Konzentration wurden mit einem auf dem grün fluoreszierenden Protein (GFP)-basierten Ca2+-Indikator,rn„Cameleon cpYC 3.6“ (Nagai et al., 2004), ermittelt. Dabei wurde in dieser Arbeit gezeigt, dass MPP+ die Abregulation der neuronenspezifischen ATP-abhängigen Ca2+-Pumpe der Plasmamembran (PMCA2) induziert, die mit der Ca2+-ATPase des endoplasmatischen Retikulums (SERCA) und dem Na+/Ca2+-Austauscher (NCX) das zelluläre Ca2+-Effluxsystem bildet, was zu einer erhöhten zytosolischen Ca2+-Konzentration führt. Die PMCA2-Abnahme wurde sowohl auf Transkriptionsebene als auch auf Proteinebene demonstriert, während keine signifikanten Veränderungen der SERCA- und NCX-Proteinmengen festgestellt wurden. Als Ursache der Reduktion der PMCA2-Expression wurde eine Abnahme des Transkriptionsfaktors Phospho-CREB ermittelt, dessen Phosphorylierungsstatus abhängig von der Proteinkinase A (PKA) war. Dieser Mechanismus wurde einerseits unter MPP+-Einfluss und andererseits vermittelt durch endogene molekulare Modulatoren gezeigt. Interessanterweise konnten die durch MPP+ induzierte PMCA2-Abregulation und der zytosolische Ca2+-Anstieg durch die Aktivierung der PKA verhindert werden. Parallel dazu wurde eine MPP+-abhängige verringerte mitochondriale Ca2+-Konzentration nachgewiesen, welche mit einer Abnahme des mitochondrialen Membranpotentials korrelierte. Darüber hinaus kam es als Folge der PMCA2-Abnahme zu einem verminderten neuronalen Überleben.rnVeränderungen der Ca2+-Homöostase wurden auch während der normalen Alterung inrnprimären Fibroblasten und bei Mäusen nachgewiesen. Dabei wurden verringerte PMCA und SERCA-Proteinmengen in gealterten Fibroblasten, einhergehend mit einem Anstieg der zytosolischen Ca2+-Konzentration demonstriert. Weiterhin wurden verringerte PMCA2-Proteinmengen im Mittelhirn von gealterten Mäusen (C57B/6) detektiert.rnDer zelluläre Ca2+-Efflux ist somit sowohl im Zuge der physiologischen Alterung als auch in einem altersbezogenen Krankheitsmodell beeinträchtigt, was das neuronale Überleben beeinflussen kann. In zukünftige Studien soll aufgeklärt werden, welche Auswirkungen einer PMCA2-Reduktion genau zu dem Verlust von Neuronen führen bzw. ob durch eine PMCA2-Überexpression neurodegenerative Prozesse verhindert werden können.

Glukose-konjugierte Hemmstoffe als Strategie der gezielten Hemmung des DNA-Reparaturproteins O 6 -Methylguanin-DNA-Methyltransferase in Tumorzellen und der Einfluss von ATP-binding cassette Transportern

Das DNA-Reparaturprotein O6-Methylguanin-DNA-Methyltransferase [MGMT] ist der Hauptresistenzfaktor gegenüber der zytotoxischen Wirkung von SN1-alkylierenden Zytostatika in der Tumortherapie. Die Verwendung der MGMT-Hemmstoffe O6-Benzylguanin [O6BG] und O6-(4-Bromothenyl)guanin [O6BTG] führte zu einer Sensibilisierung des Normalgewebes, was eine Dosis-Reduktion der Zytostatika erforderlich machte und die erhoffte Therapieverbesserung verhinderte. Aus diesem Grund ist eine Strategie der selektiven Hemmung des MGMT-Proteins (Targeting-Strategie) erforderlich, um die systemische Toxizität in der Kombinationsbehandlung zu reduzieren. In dieser Arbeit wurde die Anwendbarkeit der Glukose-Konjugation als Targeting-Strategie untersucht, da Tumorzellen einen erhöhten Glukoseverbrauch aufweisen und demzufolge Glukosetransporter überexprimieren. Die Glukose-Konjugate O6BG-Glu und O6BTG-Glu inhibierten MGMT in Tumorzellen und sensibilisierten die Zellen gegenüber den alkylierenden Agenzien Temozolomid [TMZ] und Lomustin [CCNU]. Des Weiteren inaktivierten die Glukose-Konjugate die MGMT-Aktivität im Tumor eines Xenograft-Mausmodells und reduzierten das Tumorwachstum nach einer TMZ-Behandlung im gleichen Ausmass wie die Inhibitoren O6BG und O6BTG. Trotzdem war auch mit den Glukose-Konjugaten keine Steigerung der Zytostatika-Dosis im Mausmodell möglich. Die Untersuchungen der Aufnahme von O6BG-Glu und O6BTG-Glu wiederlegten eine Involvierung der Glukosetransporter. Der Einsatz von spezifischen Glukosetransporter-Inhibitoren und Kompetitions-Experimenten führte zu keiner Verminderung der MGMT-Hemmung oder Aufnahme vom radioaktiven H3-O6BTG-Glu in die Zelle. Dies legt nahe, dass die Glukose-Konjugate über einen unspezifischen Mechanismus (aktiv) in die Zellen gelangen. Der Grund für eine mögliche unselektive Aufnahme könnte im hydrophoben Alkyllinker, der für die Konjugation des Glukosemoleküls verwendet wurde, begründet sein. Dies führt zur Generierung von amphipathischen Konjugaten, die eine initiale Bindung an die Plasmamembran aufweisen und eine Aufnahme über den Flip-Flop-Mechanismus (transbilayer transport) wahrscheinlich machen. Die amphipathische Molekülstruktur der Glukose-Konjugate führte zu einer Partikelbildung in wässrigen Lösungen, die eine Reduktion der Menge an aktiven Monomeren von O6BG-Glu und O6BTG-Glu bewirken, die zur Hemmung von MGMT zur Verfügung stehen. Der zweite Teil der Arbeit befasste sich mit der Rolle von ABC-Transportern hinsichtlich einer Targeting-Strategie von MGMT-Hemmstoffen. Obwohl eine hohe Expression dieser ABC-Transporter in Tumoren zur Resistenzentwicklung gegenüber Zytostatika führt, wurde ihr Einfluss auf MGMT-Hemmstoffe oder einer MGMT-Targeting-Strategie niemals untersucht. In dieser Arbeit wurde zum ersten Mal ein aktiver Efflux von MGMT-Hemmstoffen durch ABC-Transporter nachgewiesen. Die Inhibition von ABC-Transportern bewirkte eine schnellere Inaktivierung von MGMT durch die Glukose-Konjugate. Des Weiteren zeigten Kompetitions-Experimente mit den MGMT-Hemmstoffen eine verminderte Efflux-Rate von Fluoreszenzfarbstoffen, die spezifisch von ABC-Transportern exportiert werden. ABC-Transporter reduzieren die wirksame Konzentration des Hemmstoffes in der Zelle und beeinträchtigen somit die Effektivität der MGMT-Inhibition. Eine simultane Hemmung der ABC-Transporter P-glycoprotein (P-gp), multi resistance protein 1 (MRP1) and breast cancer resistance protein (BCRP) erhöhte die Effektivität der MGMT-Hemmstoffe (O6BG, O6BTG, O6BG-Glu, O6BTG-Glu) und verstärkte auf diese Weise die TMZ-induzierte Toxizität in Tumorzelllinien. Die Involvierung von ABC-Transportern in der intrazellulären Speicherung von MGMT-Hemmstoffen ist wahrscheinlich die Ursache für die beobachteten Unterschiede in der Sensibilisierung verschiedener Tumorzelllinien gegenüber Zytostatika durch das Glukose-Konjugat O6BG-Glu. Eine Strategie, den Einfluss von ABC-Transportern zu reduzieren und zukünftliche MGMT-Targeting-Strategien effizienter umzusetzen, ist die Verwendung von O6BTG als Ausgangssubstanz. Die höhere Inhibitionsfähigkeit der Bromthiophenmoleküle vermindert die erforderliche intrazelluläre Konzentration für eine vollständige MGMT-Hemmung und reduziert auf diese Weise den Einfluss von ABC-Transportern.

Cytotoxicity and P-glycoprotein inhibition by cardiotonic steroids

Herzwirksame Glykoside sind in der Natur sowohl im Tier- als auch im Pflanzenreich zu finden und werden regelmäßig zur Therpaie von Herzinsuffizienz eingesetzt. In letzter Zeit belegten viele Studien, dass herzwirksame Glykoside vielversprechende Substanzen für die Behandlung von Krebs darstellen. Ihr Wirkmechanismus basiert auf der Hemmung der Na+/K+-ATPase. Die Na+/K+-ATPase spielt neuerdings eine wichtige Rolle in der Krebsbiologie, da sie viele relevante Signalwege beeinflusst. Multiresistenzen gegen Arzneimittel sind oftmals verantwortlich für das Scheitern einer Chemotherapie. Bei multi-drug-resistenten Tumoren erfolgt ein Transport der Chemotherapeutika aus der Krebszelle hinaus durch das Membranprotein P-Glykoprotein. In der vorliegenden Arbeit wurde die Zytotoxizität von 66 herzwirksamen Glykosiden und ihren Derivaten in sensitiven und resistenten Leukämie-Zellen getestet. Die Ergebnisse zeigen, dass diese Naturstoffe die Zell-Linien in verschiedenen molaren Bereichen abtöten. Allerdings waren die Resistenz-Indizes niedrig (d. h. die IC50 Werte waren in beiden Zell-Linien ähnlich). Die untersuchten 66 Substanzen besitzen eine große Vielfalt an chemischen Substituenten. Die Wirkung dieser Substituenten auf die Zytotoxizität wurde daher durch Struktur-Aktivitäts-Beziehung (SAR) erforscht. Des Weiteren wiesen quantitative Struktur-Aktivitäts-Beziehung (QSAR) und molekulares Docking darauf hin, dass die Na+/K+-ATPase in sensitiven und resistenten Zellen unterschiedlich stark exprimiert wird. Eine Herunterregulation der Na+/K+-ATPase in multi-drug-resistenten Zellen wurde durch Western Blot bestätigt und die Wirkung dieser auf relevante Signalwege durch Next-Generation-Sequenzierung weiter verfolgt. Dadurch konnte eine Verbindung zwischen der Überexpression von P-Glykoprotein und der Herunterregulation der Na+/K+-ATPase hergestellt werden. Der zweite Aspekt der Arbeit war die Hemmung von P-Glykoprotein durch herzwirksame Glykoside, welche durch Hochdurchsatz-Durchflusszytometrie getestet wurde. Sechs wirksame Glykoside konnten den P-Glykoprotein-vermittelten Transport von Doxorubicin inhibieren. Zudem konnte die Zytotoxität von Doxorubicin in multi-drug-resistenten Zellen teilweise wieder zurück erlangt werden. Unabhängig von herzwirksamen Glykosiden war die Bewertung der Anwendung von molekularem Docking in der P-Glykoprotein Forschung ein weiterer Aspekt der Arbeit. Es ließ sich schlussfolgern, dass molekulares Docking fähig ist, zwischen den verschiedenen Molekülen zu unterscheiden, die mit P-Glykoprotein interagieren. Die Anwendbarkeit von molekularem Docking in Bezug auf die Bestimmung der Bindestelle einer Substanz wurde ebenfalls untersucht.

Expression, localization, and functional model of cholesterol transporters in lactating and nonlactating mammary tissues of murine, bovine, and human origin

Members of the ATP-binding cassette (ABC) transporters play a pivotal role in cellular lipid efflux. To identify candidate cholesterol transporters implicated in lipid homeostasis and mammary gland (MG) physiology, we compared expression and localization of ABCA1, ABCG1, and ABCA7 and their regulatory genes in mammary tissues of different species during the pregnancy-lactation cycle. Murine and bovine mammary glands (MGs) were investigated during different functional stages. The abundance of mRNAs was determined by quantitative RT-PCR. Furthermore, transporter proteins were localized in murine, bovine, and human MGs by immunohistochemistry. In the murine MG, ABCA1 mRNA abundance was elevated during nonlactating compared with lactating stages, whereas ABCA7 and ABCA1 mRNA profiles were not altered. In the bovine MG, ABCA1, ABCG1, and ABCA7 mRNAs abundances were increased during nonlactating stages compared with lactation. Furthermore, associations between mRNA levels of transporters and their regulatory genes LXRalpha, PPARgamma, and SREBPs were found. ABCA1, ABCG1, and ABCA7 proteins were localized in glandular MG epithelial cells (MEC) during lactation, whereas during nonlactating stages, depending on species, the proteins showed distinct localization patterns in MEC and adipocytes. Our results demonstrate that ABCA1, ABCG1, and ABCA7 are differentially expressed between lactation and nonlactating stages and in association with regulatory genes. Combined expression and localization data suggest that the selected cholesterol transporters are universal MG transporters involved in transport and storage of cholesterol and in lipid homeostasis of MEC. Because of the species-specific expression patterns of transporters in mammary tissue, mechanisms of cholesterol homeostasis seem to be differentially regulated between species.

Polyunsaturated fatty acid-enriched diets used for the treatment of canine chronic enteropathies decrease the abundance of selected genes of cholesterol homeostasis

Lipids are important for cell function and survival, but abnormal concentrations may lead to various diseases. Cholesterol homeostasis is greatly dependent on the active transport by membrane proteins, whose activities coordinate lipid status with cellular function. Intestinal Niemann-Pick C1-Like 1 protein (NPC1L1) and scavenger receptor B1 (SR-B1) participate in the uptake of extracellular cholesterol, whereas ATP binding cassette A1 (ABCA1) mediates the efflux of excessive intracellular cholesterol. Caveolin-1 binds cholesterol and fatty acids (FA) and participates in cholesterol trafficking. Sterol response element binding protein-2 (SREBP-2) is a sensor that regulates intracellular cholesterol synthesis. Given that cholesterol is a constituent of chylomicrons, whose synthesis is enhanced with an increased FA supply, we tested the hypothesis that feeding polyunsaturated FA (PUFA)-enriched diets in treatment of canine chronic enteropathies alters the mRNA expression of genes involved in cholesterol homeostasis. Using quantitative reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR), we compared the mRNA abundance of NPC1L1, SR-B1, ABCA1, caveolin-1, and SREBP-2 in duodenal mucosal biopsies of dogs with food-responsive diarrhea (FRD; n=14) and inflammatory bowel disease (IBD; n=7) before and after treatment with cholesterol-free PUFA-enriched diets and in healthy controls (n=14). The abundance of caveolin-1, ABCA1, and SREBP-2 were altered by PUFA-enriched diets (P<0.05), whereas that of NPC1L1 and SR-B1 mRNA remained unchanged. The gene expression of caveolin-1, ABCA1, and SREBP-2 was down-regulated (P<0.05) by PUFA-enriched diets in IBD dogs only. Our results suggest that feeding PUFA-enriched diets may alter cholesterol homeostasis in duodenal mucosal cells of dogs suffering from IBD.

Channels and transporters. Mini-symposium of the Division of Medicinal Chemistry (DMC) of the Swiss Chemical Society (SCS) at the Department of Chemistry, University of Basel, May 27, 2010

During a half-day symposium, the topic 'Channels and Transporters' was covered with five lectures, including a presentation on 'Introduction and Basics of Channels and Transporters' by Beat Ernst, lectures on structure, function and physiology of channels and transporters ('The Structural Basis for Ion Conduction and Gating in Pentameric Ligand-Gated Ion Channels' by Raimund Dutzler and 'Uptake and Efflux Transporters for Endogenous Substances and for Drugs' by Dietrich Keppler), and a case study lecture on 'Avosentan' by Werner Neidhart. The program was completed by Matthias Hediger who introduced to the audience the National Center of Competence in Research (NCCR)-TransCure in his lecture entitled 'From Transport Physiology to Identification of Therapeutic Targets'.

Summer drought reduces total and litter-derived soil CO2 effluxes in temperate grassland - clues from a 13C litter addition experiment

Current climate change models predict significant changes in rainfall patterns across Europe. To explore the effect of drought on soil CO2 efflux (FSoil) and on the contribution of litter to FSoil we used rain shelters to simulate a summer drought (May to July 2007) in an intensively managed grassland in Switzerland by reducing annual precipitation by around 30% similar to the hot and dry year 2003 in Central Europe. We added 13C-depleted as well as unlabelled grass/clover litter to quantify the litter-derived CO2 efflux (FLitter). Soil CO2 efflux and the 13C/12C isotope ratio (δ13C) of the respired CO2 after litter addition were measured during the growing season 2007. Drought significantly decreased FSoil in our litter addition experiment by 59% and FLitter by 81% during the drought period itself (May to July), indicating that drought had a stronger effect on the CO2 release from litter than on the belowground-derived CO2 efflux (FBG, i.e. soil organic matter (SOM) and root respiration). Despite large bursts in respired CO2 induced by the rewetting after prolonged drought, drought also reduced FSoil and FLitter during the entire 13C measurement period (April to October) by 26% and 37%, respectively. Overall, our findings show that drought decreased FSoil and altered its seasonality and its sources. Thus, the C balance of temperate grassland soils respond sensitively to changes in precipitation, a factor that needs to be considered in regional models predicting the impact of climate change on ecosystems C balance.

Calcium-modulated chloride pathways contribute to chloride flux in murine cystic fibrosis-affected macrophages

Cystic fibrosis (CF), a common lethal inherited disorder defined by ion transport abnormalities, chronic infection, and robust inflammation, is the result of mutations in the gene encoding the cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) protein, a cAMP-activated chloride (Cl-) channel. Macrophages are reported to have impaired activity in CF. Previous studies suggest that Cl- transport is important for macrophage function; therefore, impaired Cl- secretion may underlie CF macrophage dysfunction. To determine whether alterations in Cl- transport exist in CF macrophages, Cl- efflux was measured using N-[ethoxycarbonylmethyl]- 6-methoxy-quinolinium bromide (MQAE), a fluorescent indicator dye. The contribution of CFTR was assessed by calculating Cl- flux in the presence and absence of cftr(inh)-172. The contribution of calcium (Ca(2+))-modulated Cl- pathways was assessed by examining Cl- flux with varied extracellular Ca(2+) concentrations or after treatment with carbachol or thapsigargin, agents that increase intracellular Ca(2+) levels. Our data demonstrate that CFTR contributed to Cl- efflux only in WT macrophages, while Ca(2+)-mediated pathways contributed to Cl- transport in CF and WT macrophages. Furthermore, CF macrophages demonstrated augmented Cl- efflux with increases in extracellular Ca(2+). Taken together, this suggests that Ca(2+)-mediated Cl- pathways are enhanced in CF macrophages compared with WT macrophages.

Type 2 diabetes is associated with reduced ATP-binding cassette transporter A1 gene expression, protein and function

Objective Increasing plasma glucose levels are associated with increasing risk of vascular disease. We tested the hypothesis that there is a glycaemia-mediated impairment of reverse cholesterol transport (RCT). We studied the influence of plasma glucose on expression and function of a key mediator in RCT, the ATP binding cassette transporter-A1 (ABCA1) and expression of its regulators, liver X receptor-α (LXRα) and peroxisome proliferator-activated receptor–γ (PPARγ). Methods and Results Leukocyte ABCA1, LXRα and PPARγ expression was measured by polymerase chain reaction in 63 men with varying degrees of glucose homeostasis. ABCA1 protein concentrations were measured in leukocytes. In a sub-group of 25 men, ABCA1 function was quantified as apolipoprotein-A1-mediated cholesterol efflux from 2–3 week cultured skin fibroblasts. Leukocyte ABCA1 expression correlated negatively with circulating HbA1c and glucose (rho = −0.41, p<0.001; rho = −0.34, p = 0.006 respectively) and was reduced in Type 2 diabetes (T2DM) (p = 0.03). Leukocyte ABCA1 protein was lower in T2DM (p = 0.03) and positively associated with plasma HDL cholesterol (HDL-C) (rho = 0.34, p = 0.02). Apolipoprotein-A1-mediated cholesterol efflux correlated negatively with fasting glucose (rho = −0.50, p = 0.01) and positively with HDL-C (rho = 0.41, p = 0.02). It was reduced in T2DM compared with controls (p = 0.04). These relationships were independent of LXRα and PPARγ expression. Conclusions ABCA1 expression and protein concentrations in leukocytes, as well as function in cultured skin fibroblasts, are reduced in T2DM. ABCA1 protein concentration and function are associated with HDL-C levels. These findings indicate a glycaemia- related, persistent disruption of a key component of RCT.

Acinetobacter baumannii isolates from pets and horses in Switzerland: molecular characterization and clinical data

OBJECTIVES: We investigated whether Acinetobacter baumannii isolates of veterinary origin shared common molecular characteristics with those described in humans. METHODS: Nineteen A. baumannii isolates collected in pets and horses were analysed. Clonality was studied using repetitive extragenic palindromic PCR (rep-PCR) and multilocus sequence typing (MLST). PCR and DNA sequencing for various beta-lactamase, aminoglycoside-modifying enzyme, gyrA and parC, ISAba1 and IS1133, adeR and adeS of the AdeABC efflux pump, carO porin and class 1/2/3 integron genes were performed. RESULTS: Two main clones [A (n = 8) and B (n = 9)] were observed by rep-PCR. MLST indicated that clone A contained isolates of sequence type (ST) ST12 (international clone II) and clone B contained isolates of ST15 (international clone I). Two isolates of ST10 and ST20 were also noted. Seventeen isolates were resistant to gentamicin, 12 to ciprofloxacin and 3 to carbapenems. Isolates of ST12 carried bla(OXA-66), bla(ADC-25), bla(TEM-1), aacC2 and IS1133. Strains of ST15 possessed bla(OXA-69), bla(ADC-11), bla(TEM-1) and a class 1 integron carrying aacC1 and aadA1. ISAba1 was found upstream of bla(ADC) (one ST10 and one ST12) and/or bla(OXA-66) (seven ST12). Twelve isolates of different STs contained the substitutions Ser83Leu in GyrA and Ser80Leu or Glu84Lys in ParC. Significant disruptions of CarO porin and overexpressed efflux pumps were not observed. The majority of infections were hospital acquired and in animals with predisposing conditions for infection. CONCLUSIONS: STs and the molecular background of resistance observed in our collection have been frequently described in A. baumannii detected in human patients. Animals should be considered as a potential reservoir of multidrug-resistant A. baumannii.

Evolution of bombesin conjugates for targeted PET imaging of tumors

Bombesin receptors are under intense investigation as molecular targets since they are overexpressed in several prevalent solid tumors. We rationally designed and synthesized a series of modified bombesin (BN) peptide analogs to study the influence of charge and spacers at the N-terminus, as well as amino acid substitutions, on both receptor binding affinity and pharmacokinetics. This enabled development of a novel (64/67)Cu-labeled BN peptide for PET imaging and targeted radiotherapy of BN receptor-positive tumors. Our results show that N-terminally positively charged peptide ligands had significantly higher affinity to human gastrin releasing peptide receptor (GRPr) than negatively charged or uncharged ligands (IC(50): 3.2±0.5 vs 26.3±3.5 vs 41.5±2.5 nM). The replacement of Nle(14) by Met, and deletion of D-Tyr(6), further resulted in 8-fold higher affinity. Contrary to significant changes to human GRPr binding, modifications at the N-terminal and at the 6(th), 11(th), and 14(th) position of BN induced only slight influences on affinity to mouse GRPr. [Cu(II)]-CPTA-[βAla(11)] BN(7-14) ([Cu(II)]-BZH7) showed the highest internalization rate into PC-3 cells with relatively slow efflux because of its subnanomolar affinity to GRPr. Interestingly, [(64/67)Cu]-BZH7 also displayed similar affinities to the other 2 human BN receptor subtypes. In vivo studies showed that [(64/67)Cu]-BZH7 had a high accumulation in PC-3 xenografts and allowed for clear-cut visualization of the tumor in PET imaging. In addition, a CPTA-glycine derivative, forming a hippurane-type spacer, enhanced kidney clearance of the radiotracer. These data indicate that the species variation of BN receptor plays an important role in screening radiolabeled BN. As well, the positive charge from the metallated complex at the N-terminal significantly increases affinity to human GRPr. Application of these observations enabled the novel ligand [(64/67)Cu]-BZH7 to clearly visualize PC-3 tumors in vivo. This study provides a strong starting point for optimizing radiopeptides for targeting carcinomas that express any of the BN receptor subtypes.

Evaluation des effets de l’extrait aqueux des fleurs de Nymphaea lotus Linn. (Nymphéacées) sur la fonction de reproduction des rats normoglycémique et diabétique de type 1

In traditional medicine of Cameroon, Nymphaea lotus Linn. (Nympheaceae) is used for treatment of male sexual disorders. The aim of this study was to evaluate the effects of the N. lotus flowers aqueous extracts on general mating behavior, fertility and some androgenic parameters of normoglycemic and diabetic adult male rats. Mating behavior assessment was carried out with primiparous and with oestrus female rats. Male rats were divided into 5 groups and subjected once in a day to the following treatment: distilled water (10 mL/kg), Sildenafil citrate (5mg/kg), Testosterone enanthate (5mg/kg) and plant extract (75 mg/kg and 150 mg/kg). Treatment lasted for 8 and 55 days before sacrifice. Organ weight, epididymal sperm counts, motility, viability, histomorphometric analysis, muscular strength, seminal fructose, cholesterol level, epididymal and serum proteins testicular were determined. Results showed a dose- dependant influence of the treatment in sperm count and motility which significantly increases compared to the distilled water-administered control. An increase in some sexual performance parameters (mount and intromission frequencies) was observed in both diabetic and normal rats compared to respective controls. The latencies of mount and intromission were significantly reduced. Computed frequencies of penile licking, index of libido and sexual motivation were higher in normal and diabetic extract-treated animals; which suggest an enhancement of motivational parameters. The treatment also caused significant increases in the weight of the testis, prostate, epididymis, in serum cholesterol and epididymal protein level in normal rats compared to the distilled water-administered control. These results indicate an androgenic pro-sexual potential of N. lotus in male rats and justify the empirical use of N. lotus in the management of erectile dysfunction and fertility disorders in males. Key-words: Nymphaea lotus, prosexual, androgenic, fertility, diabetic, male rat. //Selon les tradipraticiens de l’Ouest-Cameroun, Nymphaea lotus Linn. (N. lotus), de la famille des Nymphéacées, est utilisé pour le traitement des dysfonctionnements sexuels chez les hommes. Dans cette étude, l’effet de l’extrait aqueux des fleurs de N. lotus sur la fonction de reproduction des rats mâles adultes normaux et diabétiques a été évalué. Dans le but d’évaluer les effets de l’extrait aqueux des fleurs de N. lotus sur les paramètres généraux de copulation, d’androgénicité et de fertilité, les rats normoglycémiques et diabétiques ont été divisé en 3 groupes contrôle [Groupe I- recevant de l’eau distillée, Groupe II et III recevant respectivement du citrate de sildénafil (5 mg/kg) et l’énanthate de testostérone (5 mg/kg)] et deux groupes expérimentaux traités à l’extrait aux doses 75 mg/kg (Groupe IV) et 150 mg/kg (Groupe V). L’eau distillée, l’extrait et la substance de référence était administré per os une fois par jour. Pour analyser le comportement sexuel et la fertilité, des femelles primipares et en oestrus étaient utilisées. Le traitement a duré 8 et 55 jours avant le sacrifice. Le poids relatif des organes, le nombre de spermatozoïde, la motilité, les analyses morphométriques, la force musculaire, le taux de cholestérol, le taux de protéines sériques et épididymaires étaient déterminé. Le temps de latence de monte et d’intromission a diminué significativement alors que la fréquence d’éjaculation a augmenté. L’index de libido, la fréquence de monte, d’intromission, d’éjaculation, d’orientation des mâles vis-à-vis d’eux même et l’index de motivation sexuelle a augmenté chez les animaux traités l’extrait comparés à ceux ayant reçu de l’eau distillée aussi bien chez les normaux que chez le diabétiques qui n’enregistrent d’ailleurs aucune éjaculation. Le traitement a augmenté significativement (P < 0,01) le poids des testicules, de la prostate et de l’épididyme. Il est observé une augmentation dose-dépendante du nombre et de la motilité des spermatozoïdes (P < 0,05), ainsi qu’une augmentation significative (P < 0,001) temps-dépendant du taux de cholestérol sérique et de protéines épididymaires. Ces résultats indiquent un potentiel androgénique pro-érectile de N. lotus chez les rats mâles et justifient l’utilisation empirique des fleurs de N. lotus dans le traitement des dysfonctions érectiles et des problèmes de fertilité chez les hommes. Mots-clés: Nymphaea lotus, pro-érectile, androgénique, fertilité, diabétiques, rat male

Deficiency in SLC25A1, encoding the mitochondrial citrate carrier, causes combined D-2- and L-2-hydroxyglutaric aciduria

The Krebs cycle is of fundamental importance for the generation of the energetic and molecular needs of both prokaryotic and eukaryotic cells. Both enantiomers of metabolite 2-hydroxyglutarate are directly linked to this pivotal biochemical pathway and are found elevated not only in several cancers, but also in different variants of the neurometabolic disease 2-hydroxyglutaric aciduria. Recently we showed that cancer-associated IDH2 germline mutations cause one variant of 2-hydroxyglutaric aciduria. Complementary to these findings, we now report recessive mutations in SLC25A1, the mitochondrial citrate carrier, in 12 out of 12 individuals with combined D-2- and L-2-hydroxyglutaric aciduria. Impaired mitochondrial citrate efflux, demonstrated by stable isotope labeling experiments and the absence of SLC25A1 in fibroblasts harboring certain mutations, suggest that SLC25A1 deficiency is pathogenic. Our results identify defects in SLC25A1 as a cause of combined D-2- and L-2-hydroxyglutaric aciduria.

PIN1-Independent Leaf Initiation in Arabidopsis

Phyllotaxis, the regular arrangement of leaves and flowers around the stem, is a key feature of plant architecture. Current models propose that the spatiotemporal regulation of organ initiation is controlled by a positive feedback loop between the plant hormone auxin and its efflux carrier PIN-FORMED1 (PIN1). Consequently, pin1 mutants give rise to naked inflorescence stalks with few or no flowers, indicating that PIN1 plays a crucial role in organ initiation. However, pin1 mutants do produce leaves. In order to understand the regulatory mechanisms controlling leaf initiation in Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) rosettes, we have characterized the vegetative pin1 phenotype in detail. We show that although the timing of leaf initiation in vegetative pin1 mutants is variable and divergence angles clearly deviate from the canonical 137° value, leaves are not positioned at random during early developmental stages. Our data further indicate that other PIN proteins are unlikely to explain the persistence of leaf initiation and positioning during pin1 vegetative development. Thus, phyllotaxis appears to be more complex than suggested by current mechanistic models.