Immunoglobulin G profile in hyperacute rejection after multivisceral xenotransplantation

Galvao FHF, Soler W, Pompeu E, Waisberg DR, Mello ES, Costa ACL, Teodoro W, Velosa AP, Capelozzi VL, Antonangelo L, Catanozi S, Martins A, Malbouisson LMS, Cruz RJ, Figueira ER, Filho JAR, Chaib E, D'Albuquerque LAC. Immunoglobulin G profile in hyperacute rejection after multivisceral xenotransplantation. Xenotransplantation 2012; 19: 298304. (c) 2012 John Wiley & Sons A/S. Abstract: Introduction: Xenotransplantation is a potential solution for the high mortality of patients on the waiting list for multivisceral transplantation; nevertheless, hyperacute rejection (HAR) hampers this practice and motivates innovative research. In this report, we describe a model of multivisceral xenotransplantation in which we observed immunoglobulin G (IgG) involvement in HAR. Methods: We recovered en bloc multivisceral grafts (distal esophagus, stomach, small intestine, colon, liver, pancreas, and kidneys) from rabbits (n = 20) and implanted them in the swine (n = 15) or rabbits (n = 5, control). Three hours after graft reperfusion, we collected samples from all graft organs for histological study and to assess IgG fixation by immunofluorescence. Histopathologic findings were graded according to previously described methods. Results: No histopathological features of rejection were seen in the rabbit allografts. In the swine-to-rabbit grafts, features of HAR were moderate in the liver and severe in esophagus, stomach, intestines, spleen, pancreas, and kidney. Xenograft vessels were the central target of HAR. The main lesions included edema, hemorrhage, thrombosis, myosites, fibrinoid degeneration, and necrosis. IgG deposition was intense on cell membranes, mainly in the vascular endothelium. Conclusions: Rabbit-to-swine multivisceral xenotransplants undergo moderate HAR in the liver and severe HAR in the other organs. Moderate HAR in the liver suggests a degree of resistance to the humoral immune response in this organ. Strong IgG fixation in cell membranes, including vascular endothelium, confirms HAR characterized by a primary humoral immune response. This model allows appraisal of HAR in multiple organs and investigation of the livers relative resistance to this immune response.

Isolation and characterization of the flour and starch of plantain bananas (Musa paradisiaca)

Plantain bananas of the variety Terra (Musa paradisiaca) may have industrial value due to their high starch content. In this research, the flour and starch of such unripe fruit were isolated and their chemical, physicochemical, and structural characteristics were determined. Banana flour and starch had a dry basis yield of 50.6 and 28.5%, and an average granule size of 31.7 and 47.3?mu m, respectively. Both raw materials revealed a C-type pattern and high gelatinization temperatures. The peak viscosity was greater for flour (378.0 RVU) than for starch (252.6 RVU), although the final viscosity was lower. At temperatures above 65 degrees C, the swelling power of banana flour was lower than that of starch, while the solubility of flour was greater than that of starch at all temperatures. Furthermore, the presence of other components in banana flour influenced its physicochemical properties. In general, the flour and starch processed from unripe bananas have numerous possible uses as ingredients in food systems and for other industrial purposes.

Dietary restriction abrogates antibody production induced by a DNA vaccine encoding the mycobacterial 65 kDa heat shock protein

Abstract Background Protein-calorie malnutrition (PCM) is the most common type of malnutrition. PCM leads to immunodeficiency and consequent increased susceptibility to infectious agents. In addition, responses to prophylactic vaccines depend on nutritional status. This study aims to evaluate the ability of undernourished mice to mount an immune response to a genetic vaccine (pVAXhsp65) against tuberculosis, containing the gene coding for the heat shock protein 65 from mycobacteria. Methods Young adult female BALB/c mice were fed ad libitum or with 80% of the amount of food consumed by a normal diet group. We initially characterized a mice model of dietary restriction by determining body and spleen weights, hematological parameters and histopathological changes in lymphoid organs. The ability of splenic cells to produce IFN-gamma and IL-4 upon in vitro stimulation with LPS or S. aureus and the serum titer of specific IgG1 and IgG2a anti-hsp65 antibodies after intramuscular immunization with pVAXhsp65 was then tested. Results Dietary restriction significantly decreased body and spleen weights and also the total lymphocyte count in blood. This restriction also determined a striking atrophy in lymphoid organs as spleen, thymus and lymphoid tissue associated with the small intestine. Specific antibodies were not detected in mice submitted to dietary restriction whereas the well nourished animals produced significant levels of both, IgG1 and IgG2a anti-hsp65. Conclusion 20% restriction in food intake deeply compromised humoral immunity induced by a genetic vaccine, alerting, therefore, for the relevance of the nutritional condition in vaccination programs based on these kinds of constructs.

Human toxocariasis: diagnosis, worldwide seroprevalences and clinical expression of the systemic and ocular forms.

Although human toxocariasis ranks among the most common zoonotic infections worldwide, it remains relatively unknown to the public. The causal agents are the nematode parasites Toxocara canis and T. cati, whose definitive hosts are dogs and cats, respectively. When embryonated eggs are accidentally ingested by humans, larvae hatch in the small intestine, penetrate the intestinal wall and migrate, via the bloodstream, to the liver, lungs, muscles, eye and central nervous system. Although most human infections are asymptomatic, two well-defined clinical syndromes are classically recognised: visceral larva migrans (a systemic disease caused by larval migration through major organs) and ocular larva migrans (a disease limited to the eyes and optic nerves). Two less-severe syndromes have recently been described, one mainly in children (covert toxocariasis) and the other mainly in adults (common toxocariasis). Here, the current laboratory diagnosis, epidemiology and main clinical features of both the systemic and ocular forms of human toxocariasis are reviewed. New developments in serological diagnosis are described, the available seroprevalence data are analysed, and the results of relevant clinical studies that have been published over the last decade are explored, to provide an updated overview of this neglected but highly prevalent human infection.

Effects of ischemia and reperfusion on subpopulations of rat enteric neurons expressing the P2X7 receptor

BACKGROUND: Intestinal ischemia followed by reperfusion (I/R) may occur following intestinal obstruction. In rats, I/R in the small intestine leads to structural changes accompanied by neuronal death. AIM: To analyze the impact of I/R injury on different neuronal populations in the myenteric plexus of rat ileum. METHODS: The ileal artery was occluded for 35 min and animals were euthanized 6, 24, and 72 h, and 1 week later. Immunohistochemistry was performed with antibodies against the P2X7 receptor as well as nitric oxide synthase (NOS), calbindin, calretinin, choline acetyltransferase (ChAT), or the pan-neuronal marker anti-HuC/D. RESULTS: Double immunolabeling demonstrated that 100% of NOS-, calbindin-, calretinin-, and ChAT-immunoreactive neurons in all groups expressed the P2X7 receptor. Following I/R, neuronal density decreased by 22.6% in P2X7 receptor-immunoreactive neurons, and decreased by 46.7, 38, 39.8, 21.7, and 20% in NOS-, calbindin-, calretinin-, ChAT-, and HuC/D-immunoreactive neurons, respectively, at 6, 24, and 72 h and 1 week following injury compared to the control and sham groups. We also observed a 14% increase in the neuronal cell body profile area of the NOS-immunoreactive neurons at 6 and 24 h post-I/R and a 14% increase in ChAT-immunoreactive neurons at 1 week following I/R. However, the average size of the calretinin-immunoreactive neurons was reduced by 12% at 6 h post-I/R and increased by 8% at 24 h post-I/R. CONCLUSIONS: This work demonstrates that I/R is associated with a significant loss of different subpopulations of neurons in the myenteric plexus accompanied by morphological changes, all of which may underlie conditions related to intestinal motility disorder

Funktionsanalyse des Ets-Transkriptionsfaktors Elf3 im gastrointestinalen Trakt

Elf3 gehört zur Familie der Ets-Transkriptionsfaktoren und wird unter nicht-entzündlichen Bedingungen ausschließlich in epithelialen Zellen exprimiert, vor allem in den Enterozyten des gastrointestinalen Traktes. Um die Rolle des Transkriptionsfaktors Elf3 in Hinblick auf potentielle Zielgene und Einflüsse auf die Darm-Morphologie zu untersuchen, wurde ein Vektorsystem für die konditionelle Expression eines dominant-negativen Elf3 (dnElf3) in Darmepithelzellen generiert. Regulatorische Elemente des humanen Keratin 20 Gens in Kombination mit dem Cre/loxP-System ermöglichten eine induzierbare, darmepithel-spezifische Expression in transgenen Mäusen. Die Expression von dnElf3 führt zu einem signifikanten Gewichtsverlust und deutlichen morphologischen Veränderungen des Darmepithels. Im Dünndarm konnte ein erhöhte Anzahl von Becherzellen und eine verstärkte Mukusproduktion nachgewiesen werden. Sowohl die Keratin 8 Expression, als auch die Expression des Zellmembranproteins Claudin 7 waren signifikant herab reguliert. Im Rahmen dieser Arbeit konnte erstmals eine Regulation der Claudin 7 Expression durch Elf3 im Darm gezeigt werden.

In vivo and in vitro investigation of the tissue-specific activity of the human CYP3A4 and CYP3A5 promoters

The human cytochrome P450 3A4 (CYP3A4), the predominant but variably expressed cytochrome P450 in adult liver and small intestine is involved in the metabolism of over 50% of currently used drugs. Its paralog CYP3A5 plays a crucial role in the disposition of several drugs with low therapeutic index, including tacrolimus. Limited information is available for the CYP3A5 transcriptional regulation and its induction by xenobiotics remains controversial. In the first part of this study, we analysed the CYP3A5 transcriptional regulation and its induction by xenobiotics in vivo using transgenic mice. To this end, two transgenic strains were established by pronuclear injection of a plasmid, expressing firefly luciferase driven by a 6.2 kb of the human CYP3A5 promoter. A detailed analysis of both strains shows a tissue distribution largely reflecting that of CYP3A5 transcripts in humans. Thus, the highest luciferase activity was detected in the small intestine, followed by oesophagus, testis, lung, adrenal gland, ovary, prostate and kidney. However, no activity was observed in the liver. CYP3A5-luc transgenic mice were similarly induced in both sexes with either PCN or TCPOBOP in small intestine in a dose-dependent manner. Thus, the 6.2 kb upstream promoter of CYP3A5 mediates the broad tissue activity in transgenic mice. CYP3A5 promoter is inducible in the small intestine in vivo, which may contribute to the variable expression of CYP3A in this organ. rnThe hepato-intestinal level of the detoxifying oxidases CYP3A4 and CYP3A5 is adjusted to the xenobiotic exposure mainly via the xenosensor and transcriptional factor PXR. CYP3A5 is additionally expressed in several other organs lacking PXR, including kidney. In the second part of this study, we investigated the mechanism of the differential expression of CYP3A5 and CYP3A4 and its evolutionary origin using renal and intestinal cells, and comparative genomics. For this examination, we established a two-cell line models reflecting the expression relationships of CYP3A4 and CYP3A5 in the kidney and small intestine in vivo. Our data demonstrate that the CYP3A5 expression in renal cells was enabled by the loss of a suppressing Yin Yang 1 (YY1)-binding site from the CYP3A5 promoter. This allowed for a renal CYP3A5 expression in a PXR-independent manner. The YY1 element is retained in the CYP3A4 gene, leading to its suppression, perhaps via interference with the NF1 activity in renal cells. In intestinal cells, the inhibition of CYP3A4 expression by YY1 is abrogated by a combined activating effect of PXR and NF1 acting on their respective response elements located adjacent to the YY1-binding site on CYP3A4 proximal promoter. CYP3A4 expression is further facilitated by a point mutation attenuating the suppressing effect of YY1 binding site. The differential expression of CYP3A4 and CYP3A5 in these organs results from the loss of the YY1 binding element from the CYP3A5 promoter, acting in concert with the differential organ expression of PXR, and with the higher accumulation of PXR response elements in CYP3A4. rn

Evaluation of 3D cell culture systems for host-pathogen interaction studies

Traditional cell culture models have limitations in extrapolating functional mechanisms that underlie strategies of microbial virulence. Indeed during the infection the pathogens adapt to different tissue-specific environmental factors. The development of in vitro models resembling human tissue physiology might allow the replacement of inaccurate or aberrant animal models. Three-dimensional (3D) cell culture systems are more reliable and more predictive models that can be used for the meaningful dissection of host–pathogen interactions. The lung and gut mucosae often represent the first site of exposure to pathogens and provide a physical barrier against their entry. Within this context, the tracheobronchial and small intestine tract were modelled by tissue engineering approach. The main work was focused on the development and the extensive characterization of a human organotypic airway model, based on a mechanically supported co-culture of normal primary cells. The regained morphological features, the retrieved environmental factors and the presence of specific epithelial subsets resembled the native tissue organization. In addition, the respiratory model enabled the modular insertion of interesting cell types, such as innate immune cells or multipotent stromal cells, showing a functional ability to release pertinent cytokines differentially. Furthermore this model responded imitating known events occurring during the infection by Non-typeable H. influenzae. Epithelial organoid models, mimicking the small intestine tract, were used for a different explorative analysis of tissue-toxicity. Further experiments led to detection of a cell population targeted by C. difficile Toxin A and suggested a role in the impairment of the epithelial homeostasis by the bacterial virulence machinery. The described cell-centered strategy can afford critical insights in the evaluation of the host defence and pathogenic mechanisms. The application of these two models may provide an informing step that more coherently defines relevant molecular interactions happening during the infection.

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.

Die Expression und Regulation der CYP3A in menschlicher Haut

In Leber und Dünndarm bauen CYP3A-Enzyme eine Vielzahl von Fremdstoffen ab, die in den Körper gelangt sind. Zudem aber sind diese Enzyme auch in anderen Organen, wie der Haut exprimiert. Doch weder die genaue Zusammensetzung der CYP3A-Isozyme noch deren physiologische Rolle in der Haut sind bisher bekannt. Basierend auf begrenzten in vitro-Daten ist eine Rolle der CYP3A in der kutanen Vitamin D-Synthese denkbar. Auf der anderen Seite könnten die kutanen CYP3A auch lokal oder systemisch verabreichte Medikamente in der Haut verstoffwechseln und so zur Entstehung immunologischer und nicht-immunologischer unerwünschter Arzneimittelwirkungen beitragen, von denen sich bis zu 45 % in der Haut manifestieren.rnDie Arbeitshypothese dieses Projekts war, dass die CYP3A die kutane Synthese von Vitamin D regulieren. In dieser Funktion wurden sie zur Vermeidung von Vitamin D-Mangel-Erkrankungen wie Rachitis oder Osteomalazie in Europäern negativ selektiert. rnDie Expression und Regulation der CYP3A wurde in Hautbiopsien, einer Zelllinie epidermalen Ursprungs und primären Hautzellen wie auch in transgenen Mäusen untersucht. Die metabolische Aktivität der CYP3A gegenüber den kutanen Vitamin D-Vorstufen wurde mit Hilfe rekombinant exprimierter Enzyme untersucht. CYP3A5-mRNA war die häufigste der CYP3A in humanen Hautproben und überstieg die von CYP3A4 um das Dreifache, die von CYP3A7 um das 130-Fache. Damit entsprach diese 1,3 %, 0,01 % bzw. 0,01 % der jeweiligen hepatischen Genexpression. Die Expression von CYP3A43 war zu vernachlässigen. CYP3A5 zeigte eine bimodale Expression sowohl auf mRNA- als auch auf Proteinebene. So zeigten Träger der Wildtyp-Allels *1 eine 3,3-fach höhere mRNA- und 1,8-fach höhere Proteinmenge als homozygote Träger des Nullallels *3. CYP3A4/7- und CYP3A5-Protein wurde v. a. in den Keratinozyten der Epidermis und den Talgdrüsen, also den Bereichen der kutanen Vitamin D-Synthese lokalisiert. Die CYP3A5-Expression wurde ferner in der Haut transgener Mäusen gezeigt, die das Reportergen Luziferase unter Kontrolle des humanen CYP3A5-Promoters exprimieren. Verglichen mit der Leber war die kutane Expression des Vitamin D-Rezeptors (VDR) 100-fach höher, die der Xenosensoren CAR und PXR vergleichbar bzw. zu vernachlässigen. Dementsprechend erhöhte die Behandlung mit 1,25-Dihydroxyvitamin D, dem aktiven Vitamin D-Hormon, und dessen Vorstufen außer 7-Dehydrocholesterol, jedoch nicht der PXR-Ligand Rifampicin, die Expression der CYP3A. Wie in Zwei-Hybrid-Experimenten gezeigt, wurden die Effekte des 1,25-Dihydroxyvitamin D und dessen Vorstufen alleinig durch VDR vermittelt. Die Effektstärke hingegen war abhängig von Zellspender, Zellpassage und Zelltypus. Alle drei CYP3A-Isozyme metabolisieren Vitamin D zu einem oder mehreren unbekannten Metaboliten, jedoch nicht zu 25-Hydroxyvitamin D, dem direkten Vorläufer des aktiven Vitamin D. rnZusammengefasst legen die Daten nahe, dass die kutanen CYP3A, allen voran CYP3A5, die Vitamin D-Homöostase durch VDR-vermittelte Induktion des Abbaus von Vitamin D-Vorstufen regulieren. Dies zusammen mit Sequenzdaten liefert starke Indizien für Vitamin D als treibende Kraft der Selektion des CYP3A-Lokus in Europäern. Der Einfluss der CYP3A-Expression auf selektiv wirksame, klinisch relevante Knochenveränderungen wie Rachitis oder Osteomalazie müssen folgen.rn

FaSSIF-C, a Cholesterol containing biorelevant intestinal model medium for development and test of oral drug formulations

Biorelevante Medien sind entwickelt worden, um die Bedingungen im Magen-Darm-Trakt vor und nach der Mahlzeit zu imitieren. Mit FaSSIF und FeSSIF wurden Medien eingeführt, die nicht nur die pH- und Puffer-Kapazität des Dünndarms widerspiegeln, sondern auch Lipid und physiologische Tensid-Arten enthalten. Diese Medien (FaSSIF-V2 und FaSSlFmod6.5) wurden für Bioverfügbarkeitstudien in der Medikamentenentwicklung im Laufe der Jahre kontinuierlich weiterentwickelt. Dennoch sind die auf dem Markt verfügbaren Medien immer noch nicht in der Lage, die realen physiologischen Bedingungen zu simulieren. In der jetzigen Zusammensetzung sind nicht alle Kompetenten enthalten, welche natürlicher Weise im Duodenum vorkommen. Darüber hinaus wird nur eine 1:5 Verdünnung von FeSSIF zu FaSSIF angenommen, die individuelle Wasserzufuhr bei Medikamentengabe wird hierdurch jedoch nur eingeschränkt simuliert, obwohl diese von Patient zu Patient schwanken kann. rnZiel dieser Dissertation war die Verbesserung der Vorhersage der Auflösung und Absorption lipophiler Arzneistoffe durch Simulation der Bedingungen im zweiten Teil des Zwölffingerdarms mit neuen biorelevanten Medien, sowie unter Einwirkung zusätzlicher Detergention als Wirkstoffträger. rnUm den Effekt der Verdünnungsrate und Zeit im Dünndarm zu untersuchen, wurde die Entwicklung der Nanopartikel in der Magen-Darm-Flüssigkeit FaSSIFmod6.5 zu verschiedenen Zeitpunkten und Wassergehalten untersucht. Dafür wurden kinetische Studien an verschieden konzentrierten Modellmedien nach Verdünnungssprung untersucht. Das Modell entspricht der Vermischung der Gallenflüssigkeit mit dem Darminhalt bei variablem Volumen. Die Ergebnisse zeigen, dass Art und Größe der Nanopartikel stark von Verdünnung und Einirkungszeit abhängen. rnrnDie menschliche Darmflüssigkeit enthält Cholesterin, welches in allen früheren Modellmedien fehlt. Daher wurden biokompatible und physiologische Modellflüssigkeiten, FaSSIF-C, entwickelt. Der Cholesteringehalt von FaSSIF - 7C entspricht der Gallenflüssigkeit einer gesunden Frau, FaSSIF - 10C der einer gesunden männlichen Person und FaSSIF - 13C der in einigen Krankheitszuständen. Die intestinale Teilchen-Struktur-Untersuchung mit dynamische Lichtstreuung (DLS) und Neutronen-Kleinwinkelstreuung (SANS) ergab, dass die Korngröße von Vesikeln mit zunehmender Cholesterin-Konzentration abnahm. Zu hohe Cholesterin-Konzentration bewirkte zusätzlich sehr große Partikel, welche vermutlich aus Cholesterin-reichen “Disks“ bestehen. Die Löslichkeiten einiger BCS Klasse II Wirkstoffe (Fenofibrat, Griseofulvin, Carbamazepin, Danazol) in diesen neuen Medien zeigten, dass die Löslichkeit in unterschiedlicher Weise mit der Cholesteringehalt zusammen hing und dieser Effekt selektiv für die Droge war. rnDarüber hinaus wurde die Wirkung von einigen Tensiden auf die kolloidale Struktur und Löslichkeit von Fenofibrat in FaSSIFmod6.5 und FaSSIF -7C untersucht. Struktur und Löslichkeit waren Tensid- und Konzentrations-abhängig. Im Falle von FaSSIFmod6.5 zeigten die Ergebnisse eine dreifache Verzweigung der Lösungswege. Im Bereich mittlerer Tensidkonzentration wurde eine Löslichkeitslücke der Droge zwischen der Zerstörung der Galle-Liposomen und der Bildung von Tensid-reichen Mizellen beobachtet. In FaSSIF - 7C, zerstörten Tenside in höherer Konzentration die Liposomenstruktur trotz der allgemeinen Stabilisierung der Membranen durch Cholesterin. rnDie in dieser Arbeit vorgestellten Ergebnisse ergeben, dass die Anwesenheit von Cholesterin als eine fehlende Komponente der menschlichen Darmflüssigkeit in biorelevanten Medien wichtig ist und dazu beitragen kann, das in vivo Verhalten schwerlöslicher Arzneistoffe im Körper besser vorhersagen zu können. Der Verdünnungsgrad hat einen Einfluss auf die Nanopartikel-Struktur und Tenside beeinflussen die Löslichkeit von Medikamenten in biorelevanten Medien: Dieser Effekt ist sowohl von der Konzentration das Tensids abhängig, als auch dessen Typ.rnrn

Expression and function of 5-hydroxytryptamine 4 receptors in smooth muscle preparations from the duodenum, ileum, and pelvic flexure of horses without gastrointestinal tract disease

OBJECTIVE: To evaluate the expression of the 5-hydroxytryptamine 4 (5-HT4) receptor subtype and investigate the modulating function of those receptors on contractility in intestinal tissues obtained from horses without gastrointestinal tract disease. SAMPLE POPULATION: Smooth muscle preparations from the duodenum, ileum, and pelvic flexure collected immediately after slaughter of 24 horses with no history or signs of gastrointestinal tract disease. PROCEDURES: In isometric organ baths, the contractile activities of smooth muscle preparations in response to 5-hydroxytryptamine and electric field stimulation were assessed; the effect of tegaserod alone or in combination with 5-hydroxytryptamine on contractility of intestinal specimens was also investigated. Presence and distribution of 5-HT4 receptors in intestinal tissues and localization on interstitial cells of Cajal were examined by use of an immunofluorescence technique. RESULTS: Widespread 5-HT4 receptor immunoreactivity was observed in all intestinal smooth muscle layers; 5-HT4 receptors were absent from the myenteric plexus and interstitial cells of Cajal. In electrical field-stimulated tissue preparations of duodenum and pelvic flexure, tegaserod increased the amplitude of smooth muscle contractions in a concentration-dependent manner. Preincubation with tegaserod significantly decreased the basal tone of the 5-HT-evoked contractility in small intestine specimens, compared with the effect of 5-HT alone, thereby confirming that tegaserod was acting as a partial agonist. CONCLUSIONS AND CLINICAL RELEVANCE: In horses, 5-HT4 receptors on smooth muscle cells appear to be involved in the contractile response of the intestinal tract to 5-hydroxytryptamine. Results suggest that tegaserod may be useful for treatment of reduced gastrointestinal tract motility in horses.

Intestinal atresia and ectopia in a bovine fetus

A 2-year-old Red Holstein cow was presented with uterine torsion at 235 days of pregnancy. The fetus extracted by cesarean section had weak vital signs and marked abdominal distention. An edematous pouch that contained tubular structures with peristaltic activity was associated with the umbilical cord. Because of poor prognosis, both dam and fetus were euthanized. At necropsy, the fetus had severe distention of the forestomachs, abomasum, and proximal small intestine; absence of distal small intestine, cecum, and proximal colon; atresia of the 2 blind ends of the intestine; and atrophy of distal colon and rectum. The tubular structures associated with the umbilical cord were identified as the segments of intestine that were absent in the fetus. Intestinal atresia combined with ectopia may be caused by local ischemia during temporary herniation and rotation of the fetal gut into the extraembryonic coelom. The close connection between ectopic intestine and amniotic sheath of the umbilical cord in this case may have facilitated vascularization and allowed development and viability of the ectopic intestine.

Gastrointestinal tract mucosal histomorphometry and epithelial cell proliferation and apoptosis in neonatal and adult dogs

In this study, the hypothesis was tested that the size of gastrointestinal tract (GIT) mucosal components and rates of epithelial cell proliferation and apoptosis change with increasing age. The aims were to quantitatively examine GIT histomorphology and to determine mucosal epithelial cell proliferation and apoptosis rates in neonatal (<48 h old) and adult (8 to 11.5 yr old) dogs. Morphometrical analyses were performed by light microscopy with a video-based, computer-linked system. Cell proliferation and apoptosis of the GIT epithelium were evaluated by counting the number of Ki-67 and caspase-3-positive cells, respectively, using immunohistochemical methods. Thickness of mucosal, glandular, subglandular, submucosal and muscular layers, crypt depths, villus heights, and villus widths were consistently greater (P < 0.05 to P < 0.001), whereas villus height/crypt depth ratios were smaller (P < 0.001) in adult than in neonatal dogs. The number of Ki-67-positive cells in stomach, small intestine, and colon crypts, but not in villi, was consistently greater (P < 0.01) in neonatal than in adult dogs. In contrast, the number of caspase-3-positive cells in crypts of the stomach, small intestine, and colon and in villi was not significantly influenced by age. In conclusion, canine GIT mucosal morphology and epithelial cell proliferation rates, but not apoptosis rates, change markedly from birth until adulthood is reached.

Mouse lung CYP1A1 catalyzes the metabolic activation of 2-amino-1-methyl-6-phenylimidazo[4,5-b]pyridine (PhIP)

PhIP carcinogenesis is initiated by N(2)-hydroxylation, mediated by several cytochromes P450, including CYP1A1. However, the role of CYP1A1 in PhIP metabolic activation in vivo is unclear. In this study, Cyp1a1-null and wild-type (WT) mice were used to investigate the potential role of CYP1A1 in PhIP metabolic activation in vivo. PhIP N(2)-hydroxylation was actively catalyzed by lung homogenates of WT mice, at a rate of 14.9 +/- 5.0 pmol/min/g tissue, but < 1 pmol/min/g tissue in stomach and small intestine, and almost undetectable in mammary gland and colon. PhIP N(2)-hydroxylation catalyzed by lung homogenates of Cyp1a1-null mice was approximately 10-fold lower than that of WT mice. In contrast, PhIP N(2)-hydroxylation activity in lung homogenates of Cyp1a2-null versus WT mice was not decreased. Pretreatment with 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD) increased lung Cyp1a1 mRNA and lung homogenate PhIP N(2)-hydroxylase activity approximately 50-fold in WT mice, where the activity was substantially inhibited (70%) by monoclonal antibodies against CYP1A1. In vivo, 30 min after oral treatment with PhIP, PhIP levels in lung were similar to those in liver. After a single dose of 0.1 mg/kg [(14)C]PhIP, lung PhIP-DNA adduct levels in Cyp1a1-null mice, but not in Cyp1a2-null mice, were significantly lower (P=0.0028) than in WT mice. These results reveal that mouse lung has basal and inducible PhIP N(2)-hydroxylase activity predominantly catalyzed by CYP1A1. Because of the high inducibility of human CYP1A1, especially in cigarette smokers, the role of lung CYP1A1 in PhIP carcinogenesis should be considered.