Platelet-activating factor receptor (PAF-R)-dependent pathways control tumour growth and tumour response to chemotherapy

Abstract Background Phagocytosis of apoptotic cells by macrophages induces a suppressor phenotype. Previous data from our group suggested that this occurs via Platelet-activating factor receptor (PAF-R)-mediated pathways. In the present study, we investigated the impact of apoptotic cell inoculation or induction by a chemotherapeutic agent (dacarbazine, DTIC) on tumour growth, microenvironmental parameters and survival, and the effect of treatment with a PAF-R antagonist (WEB2170). These studies were performed in murine tumours: Ehrlich Ascitis Tumour (EAT) and B16F10 melanoma. Methods Tumour growth was assessed by direct counting of EAT cells in the ascitis or by measuring the volume of the solid tumour. Parameters of the tumour microenvironment, such as the frequency of cells expressing cyclo-oxygenase-2 (COX-2), caspase-3 and galectin-3, and microvascular density, were determined by immunohistochemistry. Levels of vascular endothelium growth factor (VEGF) and prostaglandin E2 (PGE2) were determined by ELISA, and levels of nitric oxide (NO) by Griess reaction. PAF-R expression was analysed by immunohistochemistry and flow cytometry. Results Inoculation of apoptotic cells before EAT implantation stimulated tumour growth. This effect was reversed by in vivo pre-treatment with WEB2170. This treatment also reduced tumour growth and modified the microenvironment by reducing PGE2, VEGF and NO production. In B16F10 melanoma, WEB2170 alone or in association with DTIC significantly reduced tumour volume. Survival of the tumour-bearing mice was not affected by WEB2170 treatment but was significantly improved by the combination of DTIC with WEB2170. Tumour microenvironment elements were among the targets of the combination therapy since the relative frequency of COX-2 and galectin-3 positive cells and the microvascular density within the tumour mass were significantly reduced by treatment with WEB2170 or DTIC alone or in combination. Antibodies to PAF-R stained the cells from inside the tumour, but not the tumour cells grown in vitro. At the tissue level, a few cells (probably macrophages) stained positively with antibodies to PAF-R. Conclusions We suggest that PAF-R-dependent pathways are activated during experimental tumour growth, modifying the microenvironment and the phenotype of the tumour macrophages in such a way as to favour tumour growth. Combination therapy with a PAF-R antagonist and a chemotherapeutic drug may represent a new and promising strategy for the treatment of some tumours.

Annexin-A1 peptide down-regulates the leukocyte recruitment and up-regulates interleukin-10 release into lung after intestinal ischemia-reperfusion in mice

Abstract Background Intestinal ischemia/reperfusion (IR) injury is a serious and triggering event in the development of remote organ dysfunction, from which the lung is the main target. This condition is characterized by intense neutrophil recruitment, increased microvascular permeability. Intestinal IR is also responsible for induction of adult respiratory distress syndrome, the most serious and life-threatening form of acute lung injury. The purpose of this study was to investigate the effect of annexin-A1 protein as an endogenous regulator of the organ remote injury induced by intestinal ischemia/reperfusion. Male C57bl/6 mice were subjected to intestinal ischemia, induced by 45 min occlusion of the superior mesenteric artery, followed by reperfusion. Results The intestinal ischemia/reperfusion evoked a high intensity lung inflammation as indicated by the number of neutrophils as compared to control group. Treatment with annexin-A1 peptidomimetic Ac2-26, reduced the number of neutrophils in the lung tissue and increased its number in the blood vessels, which suggests a regulatory effect of the peptide Ac2-26 in the neutrophil migration. Moreover, the peptide Ac2-26 treatment was associated with higher levels of plasma IL-10. Conclusion Our data suggest that the annexin-A1 peptidomimetic Ac2-26 treatment has a regulatory and protective effect in the intestinal ischemia/reperfusion by attenuation of the leukocyte migration to the lung and induction of the anti-inflammatory cytokine IL-10 release into the plasma. The anti-inflammatory action of annexin-A1 and its peptidomimetic described here may serve as a basis for future therapeutic approach in mitigating inflammatory processes due to intestinal ischemia/reperfusion.

O treinamento físico aeróbio inibe a sinalização apoptótica muscular esquelética mediada por VEGF-VEGR2 em ratos espontaneamente hipertensos

O treinamento físico aeróbio (TF) tem sido utilizado como um importante tratamento não farmacológico da hipertensão arterial (HA), uma vez que ele corrige a rarefação microvascular e reduz a pressão arterial. Estudos mostram que as anormalidades microvasculares estão diretamente associadas às alterações do fator de crescimento vascular endotelial (VEGF) e do VEGF receptor 2 (VEGFR2), bem como a um desequilíbrio da sinalização apoptótica na HA. Entretanto, pouco se conhece sobre os efeitos do TF sobre estes parâmetros na HA. Nós hipotetizamos que o TF recupere os fatores angiogênicos e promova um equilíbrio entre as proteínas anti e pró-apoptóticas da família Bcl-2 potencialmente, contribuindo para a revascularização e regressão da doença. Ratos espontaneamente hipertensos (SHR, n = 14) e Wistar Kyoto (WKY, n = 14) com 12 semanas de vida e divididos em quatro grupos: SHR, SHR treinado (SHR-T), WKY e WKY treinado (WKY-T) foram estudados. Como esperado, 10 semanas de TF foram efetivas em reduzir a pressão arterial em SHR-T. Além disso, o TF promoveu bradicardia de repouso nos grupos de animais treinados (WKY-T e SHR-T), sendo considerado como um importante marcador de TF aeróbio. O TF também corrigiu a rarefação capilar em SHR-T e esta resposta se deve em grande parte por uma recuperação dos níveis periféricos de VEGF e um aumento na expressão de VEGFR2. Em paralelo, foi observada uma normalização das vias apoptóticas, com aumento da expressão de proteínas antiapoptóticas (Bcl-2 e Bcl-x) e redução das pró-apoptóticas (Bad) acompanhada pela fosforilação de Bad. Estes resultados sugerem que o TF promove revascularização periférica na HA dependente de um fino balanço de reguladores positivos e negativos de angiogênese.

Base racional e plano de estudo prospectivo para avaliar o efeito de terapêutica antiplaquetária e vasodilatadora microcirculatória em pacientes com cardiopatia chagásica crônica e distúrbios microvasculares coronários

INTRODUÇÃO: Há evidência, embasada por estudos em modelos experimentais de infecção pelo Trypanosoma cruzi, e também por investigações histopatológicas em humanos com a doença de Chagas, de que distúrbios de natureza isquêmica participem da patogênese de lesões miocárdicas na fase crônica da moléstia. Esses distúrbios isquêmicos derivam de desregulação microcirculatória. Dor precordial atípica é sintoma comum em pacientes na fase crônica da doença de Chagas. Em substancial proporção desses pacientes, apesar da inexistência de obstruções coronárias angiograficamente detectáveis, documenta-se com cintilografia miocárdica a ocorrência de distúrbios perfusionais durante o estresse, que são reversíveis após repouso. MÉTODOS: Estudo unicêntrico, prospectivo, de coorte única, com intervenção terapêutica seguida de reavaliação quantitativa, após 90 dias, da área ventricular apresentando alterações perfusionais isquêmicas inicialmente detectadas em pacientes cardiopatas chagásicos com coronárias angiograficamente normais. A cintilografia miocárdica de perfusão será executada com o método SPECT, antes e após 90 dias da intervenção terapêutica, tendo o sestamibi-Tc99m como radiotraçador e o esforço físico ou o estímulo vasodilatador com dipiridamol como estressores. A intervenção terapêutica consistirá de ácido acetilsalicílico (dose de 100 mg diária) associado a verapamil (dose diária de 160 mg, em duas tomadas de 80 mg). O desfecho primário do estudo será redução > 50% da área ventricular de isquemia miocárdica reversível calculada pelo mapa polar da cintilografia miocárdica de perfusão. CONCLUSÕES: Este é o primeiro estudo de intervenção terapêutica para atenuar ou reverter alterações miocárdicas isquêmicas de origem microvascular em pacientes com cardiopatia chagásica crônica.

Mesenchymal stem cells (MSC) prevented the progression of renovascular hypertension, improved renal function and architecture

Renovascular hypertension induced by 2 Kidney-1 Clip (2K-1C) is a renin-angiotensin-system (RAS)-dependent model, leading to renal vascular rarefaction and renal failure. RAS inhibitors are not able to reduce arterial pressure (AP) and/or preserve the renal function, and thus, alternative therapies are needed. Three weeks after left renal artery occlusion, fluorescently tagged mesenchymal stem cells (MSC) (2×10(5) cells/animal) were injected weekly into the tail vein in 2K-1C hypertensive rats. Flow cytometry showed labeled MSC in the cortex and medulla of the clipped kidney. MSC prevented a further increase in the AP, significantly reduced proteinuria and decreased sympathetic hyperactivity in 2K-1C rats. Renal function parameters were unchanged, except for an increase in urinary volume observed in 2K-1C rats, which was not corrected by MSC. The treatment improved the morphology and decreased the fibrotic areas in the clipped kidney and also significantly reduced renal vascular rarefaction typical of 2K-1C model. Expression levels of IL-1β, TNF-α angiotensinogen, ACE, and Ang II receptor AT1 were elevated, whereas AT2 levels were decreased in the medulla of the clipped kidney. MSC normalized these expression levels. In conclusion, MSC therapy in the 2K-1C model (i) prevented the progressive increase of AP, (ii) improved renal morphology and microvascular rarefaction, (iii) reduced fibrosis, proteinuria and inflammatory cytokines, (iv) suppressed the intrarenal RAS, iv) decreased sympathetic hyperactivity in anesthetized animals and v) MSC were detected at the CNS suggesting that the cells crossed the blood-brain barrier. This therapy may be a promising strategy to treat renovascular hypertension and its renal consequences in the near future.

Annexin-A1 peptide down-regulates the leukocyte recruitment and up-regulates interleukin-10 release into lung after intestinal ischemia-reperfusion in mice

BACKGROUND: Intestinal ischemia/reperfusion (IR) injury is a serious and triggering event in the development of remote organ dysfunction, from which the lung is the main target. This condition is characterized by intense neutrophil recruitment, increased microvascular permeability. Intestinal IR is also responsible for induction of adult respiratory distress syndrome, the most serious and life-threatening form of acute lung injury. The purpose of this study was to investigate the effect of annexin-A1 protein as an endogenous regulator of the organ remote injury induced by intestinal ischemia/reperfusion. Male C57bl/6 mice were subjected to intestinal ischemia, induced by 45 min occlusion of the superior mesenteric artery, followed by reperfusion. RESULTS: The intestinal ischemia/reperfusion evoked a high intensity lung inflammation as indicated by the number of neutrophils as compared to control group. Treatment with annexin-A1 peptidomimetic Ac2-26, reduced the number of neutrophils in the lung tissue and increased its number in the blood vessels, which suggests a regulatory effect of the peptide Ac2-26 in the neutrophil migration. Moreover, the peptide Ac2-26 treatment was associated with higher levels of plasma IL-10. CONCLUSION: Our data suggest that the annexin-A1 peptidomimetic Ac2-26 treatment has a regulatory and protective effect in the intestinal ischemia/reperfusion by attenuation of the leukocyte migration to the lung and induction of the anti-inflammatory cytokine IL-10 release into the plasma. The anti-inflammatory action of annexin-A1 and its peptidomimetic described here may serve as a basis for future therapeutic approach in mitigating inflammatory processes due to intestinal

Efficacia del trattamento con concentrati piastrinici (P.R.P.) nelle lesioni condrali e tendinopatie

Purpose: Recent knowledge regarding tissue biology highlights a complex regulation of growth factors in reaction to tissue damage. Platelet Rich Plasma (P.R.P.), containing a natural pool of growth factors, can be obtained in a simple and minimally invasive way and be applied to the lesion site. The aim of this study is to explore this novel approach to treat cartilage degenerative lesions of the knee and tendon chronic lesions( patellar tendon, and achilles tendon). In this study we evaluated if the treatment with PRP injections can reduce pain and increase function in cases of patellar tendinosis (Jumper’s Knee), in chronic achilles tendinopathy and in patients with cartilage injuries of the knee. Materials and Methods: 40 patients with cartilage lesion of the knee, 28 male and 12 female with mean age 47 y. (min 18- max 52 years), were treated and prospectively evaluated at a minimum 6 months follow-up; in the same way, 12 patients with achilles tendon lesion (8 male and 4 female) with mean age 44,5 y. (min 32-max 58 years) and 10 patients with “Jumper’s Knee” (8 male and 2 female) with mean age 23,2 y. (min 18-max 37 years), were evaluated at 6 months follow up. The procedure involved 3 multiple injections , performed every two weeks. All patients were clinically evaluated at the end of the treatment and at 6 months follow up. IKDC, SF36, EQ-VAS, scores were used for clinical evaluation and patient satisfaction and functional status were also recorded. Results: Statistical analysis showed a significant improvement in the SF36 questionnaire in all parameters evaluated at the end of the therapy and 6 months follow-up in both group(tendinopathies and chondral lesions), and in the EQ VAS and IKDC score (paired T-test, p<0.0005) from basal evaluation to the end of the therapy, and a further improvement was present at 6 months follow-up. Whereas a higher improvement of the sport activity level was achieved in the “Jumper’s Knee” group. No complications related to the injections or severe adverse events were observed during the treatment and follow up period. Conclusion: PRP inhibits excess inflammation, apoptosis, and metalloproteinase activity. These interactive pathways may result in the restoration of tendon or cartilage, which can with stand loading with work or sports activity, thereby diminishing pain. PRP may also modulate the microvascular environment or alter efferent or afferent neural receptors. The clinical results are encouraging, indicating that PRP injections may have the potential to increase the tendon and cartilage healing capacity in cases with chronic tendinosis and chondropathy of the knee.

Genetic and environmental factors associated with the risk of cognitive decline and dementia

AD is the most common age related neurodegenerative disease in the industrialized world. Clinically AD is defined as a progressing decline of cognitive functions. Neuropathologically, AD is characterized by the aggregation of b-amyloid (Ab) peptide in the form of extracellular senile plaques, and hyperphosphorlylated tau protein in the form of intracellular neurofibrillary tangles. These neuropathological hallmarks are often accompanied by abundant microvascular damage and pronounced inflammation of the affected brain regions. In this thesis we investigated several aspects of AD focusing on the genetic aspect. We confirmed that Alpha 1 antichymotrypsin (ACT), an acute phase protein, was associated to AD subjects, being plasma levels higher in AD cases than controls. In addition, in a GWA study we demonstrated that two different gene, Clusterin and CR1 were strongly associated to AD. A single gene association not explain such a complex disease like AD. The goal should be to created a network of genetic, phenotypic and clinical data associated to AD. We used a new algorithm, the ANNs, aimed to map variables and search for connectivity among variables. We found specific variables associated to AD like cholesterol levels, the presence of variation in HMGCR enzyme and the age. Other factors such as the BMI, the amount of HDL and blood folate levels were also associated with AD. Pathogen infections, above all viral infections, have been previously associated to AD. The hypothesis suggests that virus and in particular herpes virus could enter the brain when an individual becomes older, perhaps because of a decline in the immune system. Our new hypothesis is that the presence of SNPs in our GWA gene study results in a genetic signature that might affect individual brain susceptibility to infection by herpes virus family during aging.

Etablierung einer Ko-Kultur von Alveolarepithel und mikrovaskulärem Endothel als in-vitro-Modell einer humanen respiratorischen Einheit

Ziel der Promotionsarbeit war die Etablierung einer humanen respiratorischen Einheit in vitro zur Untersuchung von Wirkmechanismen einer akuten Lungenschädigung. Als Ko-Kulturmodell wurde eine Kultur humaner Alveoloarepithelzellen vom Typ II (A549, NCI H441, primäre hATII Zellen) mit mikrovaskulären Endothelzellen (ISO-HAS-1, primäre HPMEC) auf den beiden Seiten einer mikroporösen Filtermembran (Bilayer) gewählt. Ein differenzierter Monolayer von NCI H441 konnte in Bilayer-Ko-Kultur mit ISO-HAS-1 oder HPMEC durch die Zugabe von Dexamethason (1 µM) unter Verwendung eines serumhaltigen Mediums induziert werden. Dabei wurde eine von Tag 10 bis Tag 12 phänotypisch stabile Ko-Kultur mit TER-Werten um 500 Ohm x cm2 erhalten. Im Hinblick auf die Freisetzung von IL-8 und MCP-1 und die fehlende Freisetzung von RANTES nach Stimulation waren NCI H441 den hATII Zellen ähnlicher als die häufig als hATII-analog eingesetzte Zell-Linie A549, die RANTES freisetzte. Außerdem bildeten A549 trotz zahlreicher Variatione

Interactions of inhaled nanoparticles with the alveolar-capillary barrier of the human respiratory tract

In dieser Arbeit wurden zytotoxische Effekte sowie die inflammatorische Reaktionen des distalen respiratorischen Traktes nach Nanopartikelexposition untersucht. Besondere Aufmerksamkeit lag auch auf der Untersuchung unterschiedlicher zellulärer Aufnahmewege von Nanopartikeln wie z.B. Clathrin- oder Caveolae-vermittelte Endozytose oder auch Clathrin- und Caveolae-unabhängige Endozytose (mit möglicher Beteiligung von Flotillinen). Drei unterschiedliche Nanopartikel wurden hierbei gewählt: amorphes Silica (aSNP), Organosiloxan (AmorSil) und Poly(ethyleneimin) (PEI). Alle unterschiedlichen Materialien gewinnen zunehmend an Interesse für biomedizinische Forschungsrichtungen (drug and gene delivery). Insbesondere finden aSNPs auch in der Industrie vermehrt Anwendung, und stellen somit ein ernstzunehmendes Gesundheitsrisiko dar. Dieser wird dadurch zu einem begehrten Angriffsziel für pharmazeutische Verabreichungen von Medikamenten über Nanopartikel als Vehikel aber bietet zugleich auch eine Angriffsfläche für gesundheitsschädliche Nanomaterialien. Aus diesem Grund sollten die gesundheitsschädigenden Risiken, sowie das Schicksal von zellulär aufgenommenen NPs sorgfältig untersucht werden. In vivo Studien an der alveolaren-kapillaren Barriere sind recht umständlich. Aus diesem Grund wurde in dieser Arbeit ein Kokulturmodel benutzt, dass die Alveolar-Kapillare Barrier in vivo nachstellt. Das Model besteht aus dem humanen Lungenepithelzelltyp (z.B. NCI H441) und einem humanen microvasculären Endothelzelltyp (z.B. ISO-HAS-1), die auf entgegengesetzten Seiten eines Transwell-Filters ausgesät werden und eine dichte Barriere ausbilden. Die NP Interaktion mit Zellen in Kokultur wurde mit denen in konventioneller Monokultur verglichen, in der Zellen 24h vor dem Experiment ausgesät werden. Diese Studie zeigt, dass nicht nur die polarisierte Eigenschaft der Zellen in Kokultur sondern auch die unmittelbare Nähe von Epithel und Endothelzelle ausschlaggebend für durch aSNPs verursachte Effekte ist. Im Hinblick auf inflammatorische Marker (sICAM, IL-6, IL8-Ausschüttung), reagiert die Kokultur auf aSNPs empfindlicher als die konventionelle Monokultur, wohingegen die Epithelzellen in der Kokultur auf zytotoxikologischer Ebene (LDH-Ausschüttung) unempfindlicher auf aSNPs reagierten als die Zellen in Monokultur. Aufnahmestudien haben gezeigt, dass die Epithelzellen in Kokultur entschieden weniger NPs aufnehmen. Somit zeigen die H441 in der Kokultur ähnliche epitheliale Eigenschaften einer schützenden Barriere, wie sie auch in vivo zu finden sind. Obwohl eine ausreichende Aufnahme von NPs in H441 in Kokultur erreicht werden konnte, konnte ein Transport von NPs durch die epitheliale Schicht und eine Aufnahme in die endotheliale Schicht mit den gewählten Inkubationszeiten nicht gezeigt werden. Eine Clathrin- oder Caveolae-vermittelte Endozytose von NPs konnte mittels Immunfluoreszenz weder in der Mono- noch in der Kokultur nachgewiesen werden. Jedoch zeigte sich eine Akkumulation von NPs in Flotillin-1 und-2 enthaltende Vesikel in Epithelzellen aus beiden Kultursystemen. Ergebnisse mit Flotillin-inhibierten (siRNA) Epithelzellen, zeigten eine deutlich geringere Aufnahme von aSNPs. Zudem zeigte sich eine eine reduzierte Viabilität (MTS) von aSNP-behandelten Zellen. Dies deutet auf eine Beteiligung von Flotillinen an unbekannten (Clathrin oder Caveolae -unabhängig) Endozytosemechanismen und (oder) endosomaler Speicherung. Zusammenfassend waren die Aufnahmemechanismen für alle untesuchten NPs in konventioneller Monokultur und Kokultur vergleichbar, obwohl sich die Barriereeigenschaften deutlich unterscheiden. Diese Arbeit zeigt deutlich, dass sich die Zellen in Kokultur anders verhalten. Die Zellen erreichen hierbei einen höheren Differenzierungsgrad und eine Zellkommunikation mit anderen relevanten Zelltypen wird ermöglicht. Durch das Einbringen eines dritten relevanten Zelltyps in die Kokultur, des Alveolarmakrophagen (Zelllinie THP-1), welcher die erste Verteidigungsfront im Alveolus bildet, wird diese Aussage weiter bekräftigt. Erste Versuche haben gezeigt, dass die Triplekultur bezüglich ihrer Barriereeigenschaften und IL-8-Ausschüttung sensitiver auf z.B. TNF- oder LPS-Stimulation reagiert als die Kokultur. Verglichen mit konventionellen Monokulturen imitieren gut ausgebildete, multizelluräre Kokulturmodelle viel präziser das zelluläre Zusammenspiel im Körper. Darum liefern Nanopartikelinteraktionen mit dem in vitro-Triplekulturmodel aufschlussreichere Ergebnisse bezüglich umweltbedingter oder pharmazeutischer NP-Exposition in der distalen Lung als es uns bisher möglich war.

Vergleich der retinalen und dermalen mikrovaskulären endothelialen Funktion bei Gesunden, Insulinresistenten und Typ-2-Diabetikern

Die vorliegende klinische Studie hatte zum Ziel, die mikrovaskuläre Endothelfunktion retinaler und dermaler Gefäße von Insulinresistenten und Typ 2- Diabetikern ohne Zeichen einer diabetischen Retinopathie mit einer gesunden insulinsensitiven nicht-diabetischen Kontrollgruppe hinsichtlich früher morphologischer und funktioneller Veränderungen zu vergleichen.rnrnMethode:rnEs wurden 54 Patienten ohne Nachweis einer diabetischen Retinopathie eingeschlossen und in 3 Gruppen entsprechend ihren metabolischen Ergebnissen eingeteilt: 1.) Gruppe K (Kontrollgruppe) setzte sich aus gesunden, nicht-diabetischen, insulin-sensitiven rn(HOMA ≤ 2) Probanden mit einem BMI ≤ 28 kg/m2 zusammen; 2.) Gruppe IR bestand aus den nicht-diabetischen, insulin-resistenten (HOMAs > 2), übergewichtigen Patienten mit einem BMI > 28 kg/m2 und 3.) Gruppe DM war definiert als Patienten mit einem manifesten Typ 2-Diabetes mellitus.rnrnDie mikrovaskuläre Funktion der Retina wurde mittels eines Laserdoppler-Verfahrens (Heidelberg Retina Flowmeter) untersucht und hierbei der retinale Blutfluss und das Verhältnis der Gefäßwand zum Lumen (WLR, wall-to-lumen-ratio) basal und nach Flickerlicht-Stimulation (10 Hz, Photo Stimulator 750) gemessen. Letzterer gilt als Marker für vaskuläre Schädigung. rnZusätzlich wurde die dermale Mikrozirkulation (Blutfluss, O2-Sättigung) als weiterer Faktor der mikrovaskulären Endothelfunktion in den 3 Studiengruppen untersucht und miteinander verglichen.rnErgebnisse:rnEs zeigte sich kein signifikanter Unterschied des retinalen Blutflusses zwischen den 3 Gruppen weder basal noch nach Flickerlicht-Stimulation. Es zeigte sich keine Korrelation zwischen der mikrovaskulären Funktion der Haut und der Retina. rnDie arterielle WLR zeigte nur geringe Unterscheide zwischen den 3 Gruppen.rnrnMit zunehmendem Grad der Insulinresistenz wurde jedoch eine Reduktion des basalen als auch des flickerlicht-stimulierten retinalen Blutflusses deutlich, dabei zeigte sich unerwarteter Weise eine Abnahme der WLR.rnrnDer (prä-ischämische) muskuläre Blutfluss war in der IR-Gruppe signifikant geringer als in der K-Gruppe. Auch war die postischämische dermale O2-Sättigung in der DM und IR-Gruppe signifikant niedriger im Vergleich zur K-Gruppe. Jedoch war die postischämische hyperämische dermale Reaktion in der IR und DM-Gruppe nur geringgradig weniger als in der K-Gruppe. rnrnSchlussfolgerung:rnEine Korrelation zwischen der Entwicklung der Insulinresistenz und retinaler sowie dermaler mikrovaskulärer endothelialer Funktion wurde bei der Studie deutlich. Mithilfe des neuen Verfahrens der Laser Scanner Flowmeter zur Messung der retinalen Endothelfunktion lassen sich sehr frühe morphologische Veränderungen des mikrovaskulären Blutflusses erfassen. rnDie fehlende Korrelation zwischen retinaler und dermaler mikrovaskulärer Funktion als auch die geringen Unterschiede der WLR sollte Gegenstand weiterer Studien seinrn

Tissue engineering strategies for biomaterial-based anticancer drug delivery and enhancement of angiogenesis in tumor-resected bone

Patienten, die an Osteosarkom leiden werden derzeit mit intravenös applizierten krebstherapeutischen Mitteln nach Tumorresektion behandelt, was oftmals mit schweren Nebenwirkungen und einem verzögerten Knochenheilungsprozess einhergeht. Darüber hinaus treten vermehrt Rezidive aufgrund von verbleibenden neoplastischen Zellen an der Tumorresektionsstelle auf. Erfolgreiche Knochenregeneration und die Kontrolle von den im Gewebe verbleibenden Krebszellen stellt eine Herausforderung für das Tissue Engineering nach Knochenverlust durch Tumorentfernung dar. In dieser Hinsicht scheint der Einsatz von Hydroxyapatit als Knochenersatzmaterial in Kombination mit Cyclodextrin als Medikamententräger, vielversprechend. Chemotherapeutika können an Biomaterial gebunden und direkt am Tumorbett über einen längeren Zeitraum freigesetzt werden, um verbliebene neoplastische Zellen zu eliminieren. Lokal applizierte Chemotherapie hat diverse Vorteile, einschließlich der direkten zytotoxischen Auswirkung auf lokale Zellen, sowie die Reduzierung schwerer Nebenwirkungen. Diese Studie wurde durchgeführt, um die Funktionsfähigkeit eines solchen Arzneimittelabgabesystems zu bewerten und um Strategien im Bereich des Tissue Engineerings zu entwickeln, die den Knochenheilungsprozess und im speziellen die Vaskularisierung fördern sollen. Die Ergebnisse zeigen, dass nicht nur Krebszellen von der chemotherapeutischen Behandlung betroffen sind. Primäre Endothelzellen wie zum Beispiel HUVEC zeigten eine hohe Sensibilität Cisplatin und Doxorubicin gegenüber. Beide Medikamente lösten in HUVEC ein tumor-unterdrückendes Signal durch die Hochregulation von p53 und p21 aus. Zudem scheint Hypoxie einen krebstherapeutischen Einfluss zu haben, da die Behandlung sensitiver HUVEC mit Hypoxie die Zellen vor Zytotoxizität schützte. Der chemo-protektive Effekt schien deutlich weniger auf Krebszelllinien zu wirken. Diese Resultate könnten eine mögliche chemotherapeutische Strategie darstellen, um den Effekt eines zielgerichteten Medikamenteneinsatzes auf Krebszellen zu verbessern unter gleichzeitiger Schonung gesunder Zellen. Eine erfolgreiche Integration eines Systems, das Arzneimittel abgibt, kombiniert mit einem Biomaterial zur Stabilisierung und Regeneration, könnte gesunden Endothelzellen die Möglichkeit bieten zu proliferieren und Blutgefäße zu bilden, während verbleibende Krebszellen eliminiert werden. Da der Prozess der Knochengeweberemodellierung mit einer starken Beeinträchtigung der Lebensqualität des Patienten einhergeht, ist die Beschleunigung des postoperativen Heilungsprozesses eines der Ziele des Tissue Engineerings. Die Bildung von Blutgefäßen ist unabdingbar für eine erfolgreiche Integration eines Knochentransplantats in das Gewebe. Daher ist ein umfangreich ausgebildetes Blutgefäßsystem für einen verbesserten Heilungsprozess während der klinischen Anwendung wünschenswert. Frühere Experimente zeigen, dass sich die Anwendung von Ko-Kulturen aus humanen primären Osteoblasten (pOB) und humanen outgrowth endothelial cells (OEC) im Hinblick auf die Bildung stabiler gefäßähnlicher Strukturen in vitro, die auch effizient in das mikrovaskuläre System in vivo integriert werden konnten, als erfolgreich erweisen. Dieser Ansatz könnte genutzt werden, um prä-vaskularisierte Konstrukte herzustellen, die den Knochenheilungsprozess nach der Implantation fördern. Zusätzlich repräsentiert das Ko-Kultursystem ein exzellentes in vitro Model, um Faktoren, welche stark in den Prozess der Knochenheilung und Angiogenese eingebunden sind, zu identifizieren und zu analysieren. Es ist bekannt, dass Makrophagen eine maßgebliche Rolle in der inflammatorisch-induzierten Angiogenese spielen. In diesem Zusammenhang hebt diese Studie den positiven Einfluss THP-1 abgeleiteter Makrophagen in Ko-Kultur mit pOB und OEC hervor. Die Ergebnisse zeigten, dass die Anwendung von Makrophagen als inflammatorischer Stimulus im bereits etablierten Ko-Kultursystem zu einer pro-angiogenen Aktivierung der OEC führte, was in einer signifikant erhöhten Bildung blutgefäßähnlicher Strukturen in vitro resultierte. Außerdem zeigte die Analyse von Faktoren, die in der durch Entzündung hervorgerufenen Angiogenese eine wichtige Rolle spielen, eine deutliche Hochregulation von VEGF, inflammatorischer Zytokine und Adhäsionsmoleküle, die letztlich zu einer verstärkten Vaskularisierung beitragen. Diese Resultate werden dem Einfluss von Makrophagen zugeschrieben und könnten zukünftig im Tissue Engineering eingesetzt werden, um den Heilungsprozess zu beschleunigen und damit die klinische Situation von Patienten zu verbessern. Darüber hinaus könnte die Kombination der auf Ko-Kulturen basierenden Ansätze für das Knochen Tissue Engineering mit einem biomaterial-basierenden Arzneimittelabgabesystem zum klinischen Einsatz kommen, der die Eliminierung verbliebener Krebszellen mit der Förderung der Knochenregeneration verbindet.

Role of selective V2-receptor-antagonism in septic shock: a randomized, controlled, experimental study

ABSTRACT : INTRODUCTION : V2-receptor (V2R) stimulation potentially aggravates sepsis-induced vasodilation, fluid accumulation and microvascular thrombosis. Therefore, the present study was performed to determine the effects of a first-line therapy with the selective V2R-antagonist (Propionyl1-D-Tyr(Et)2-Val4-Abu6-Arg8,9)-Vasopressin on cardiopulmonary hemodynamics and organ function vs. the mixed V1aR/V2R-agonist arginine vasopressin (AVP) or placebo in an established ovine model of septic shock. METHODS : After the onset of septic shock, chronically instrumented sheep were randomly assigned to receive first-line treatment with the selective V2R-antagonist (1 g/kg per hour), AVP (0.05 g/kg per hour), or normal saline (placebo, each n = 7). In all groups, open-label norepinephrine was additionally titrated up to 1 g/kg per minute to maintain mean arterial pressure at 70 ± 5 mmHg, if necessary. RESULTS : Compared to AVP- and placebo-treated animals, the selective V2R-antagonist stabilized cardiopulmonary hemodynamics (mean arterial and pulmonary artery pressure, cardiac index) as effectively and increased intravascular volume as suggested by higher cardiac filling pressures. Furthermore, left ventricular stroke work index was higher in the V2R-antagonist group than in the AVP group. Notably, metabolic (pH, base excess, lactate concentrations), liver (transaminases, bilirubin) and renal (creatinine and blood urea nitrogen plasma levels, urinary output, creatinine clearance) dysfunctions were attenuated by the V2R-antagonist when compared with AVP and placebo. The onset of septic shock was associated with an increase in AVP plasma levels as compared to baseline in all groups. Whereas AVP plasma levels remained constant in the placebo group, infusion of AVP increased AVP plasma levels up to 149 ± 21 pg/mL. Notably, treatment with the selective V2R-antagonist led to a significant decrease of AVP plasma levels as compared to shock time (P < 0.001) and to both other groups (P < 0.05 vs. placebo; P < 0.001 vs. AVP). Immunohistochemical analyses of lung tissue revealed higher hemeoxygenase-1 (vs. placebo) and lower 3-nitrotyrosine concentrations (vs. AVP) in the V2R-antagonist group. In addition, the selective V2R-antagonist slightly prolonged survival (14 ± 1 hour) when compared to AVP (11 ± 1 hour, P = 0.007) and placebo (11 ± 1 hour, P = 0.025). CONCLUSIONS : Selective V2R-antagonism may represent an innovative therapeutic approach to attenuate multiple organ dysfunction in early septic shock.

Application of a new laser Doppler imaging system in planning and monitoring of surgical flaps

There is a demand for technologies able to assess the perfusion of surgical flaps quantitatively and reliably to avoid ischemic complications. The aim of this study is to test a new high-speed high-definition laser Doppler imaging (LDI) system (FluxEXPLORER, Microvascular Imaging, Lausanne, Switzerland) in terms of preoperative mapping of the vascular supply (perforator vessels) and postoperative flow monitoring. The FluxEXPLORER performs perfusion mapping of an area 9 x 9 cm with a resolution of 256 x 256 pixels within 6 s in high-definition imaging mode. The sensitivity and predictability to localize perforators is expressed by the coincidence of preoperatively assessed LDI high flow spots with intraoperatively verified perforators in nine patients. 18 free flaps are monitored before, during, and after total ischemia. 63% of all verified perforators correspond to a high flow spot, and 38% of all high flow spots correspond to a verified perforator (positive predictive value). All perfused flaps reveal a value of above 221 perfusion units (PUs), and all values obtained in the ischemic flaps are beneath 187 PU. In summary, we conclude that the present LDI system can serve as a reliable, fast, and easy-to-handle tool to detect ischemia in free flaps, whereas perforator vessels cannot be detected appropriately.

Right ventricular absolute myocardial blood flow in complex congenital heart disease

A consequence in patients with d-transposition of the great arteries (d-TGA) and tetralogy of Fallot (TOF) is right ventricular hypertrophy (RVH) and right ventricular failure. Myocardial contrast echocardiography (MCE) permits the determination of the myocardial microvascular density reflected by the relative myocardial blood volume (rBV; ml/ml). This study was conducted to elucidate the relationship between RVH and myocardial microvascular changes by quantitative MCE in patients with d-TGA and TOF.