EGFR is involved in control of gastric cell proliferation through activation of MAPK and Src signalling pathways in early-weaned rats

Objectives: Early weaning (EW) increases proliferation of the gastric epithelium in parallel with higher expression of transforming growth factor alpha and its receptor epidermal growth factor receptor (EGFR). The primary objective of the present study was to examine involvement of EGFR signalling in regulating mucosal cell proliferation during the early weaning period. Materials and methods: Fifteen-day-old rats were split into two groups: suckling (control) and EW, in which pups were separated from the dam. Animals were killed daily until the 18th day, 3 days after onset of treatment. To investigate the role of EGFR in proliferation control, EW pups were injected with AG1478, an EGFR inhibitor; signalling molecules, proliferative indices and cell cycle-related proteins were evaluated. Results: EW increased ERK1/2 and Src phosphorylation at 17 days, but p-Akt levels were unchanged. Moreover, at 17 days, AG1478 administration impaired ERK phosphorylation, whereas p-Src and p-Akt were not altered. AG1478 treatment reduced mitotic and DNA synthesis indices, which were determined on HE-stained and BrdU-labelled sections. Finally, AG1478 injection decreased p21 levels in the gastric mucosa at 17 days, while no changes were detected in p27, cyclin E, CDK2, cyclin D1 and CDK4 concentrations. Conclusions: EGFR is part of the mechanism that regulates cell proliferation in rat gastric mucosa during early weaning. We suggest that such responses might depend on activation of MAPK and/or Src signalling pathways and regulation of p21 levels.

Enhanced nicotine-seeking behavior following pre-exposure to repeated cocaine is accompanied by changes in BDNF in the nucleus accumbens of rats

We investigated the behavioral and molecular interactions between cocaine and nicotine, through evaluating locomotor activity, nicotine intravenous self-administration and gene expression. Locomotor sensitization was induced in male Wistar rats by repeated cocaine (20 mg/kg; i.p.) or saline injections once a day over 7 days. Three days after the last injection, rats were challenged with either saline or cocaine (15 mg/kg; i.p.) and the locomotor activity was measured. The very next day animals received either saline or nicotine (0.4 mg/kg; s.c.) and the locomotor cross-sensitization was tested. Animals were then prepared with intrajugular catheters for nicotine self-administration. Nicotine self-administration patterns were evaluated using fixed or progressive ratio schedules of reinforcement and a 24-h unlimited access binge. Immediately after the binge sessions animals were decapitated, the brains were removed and the nucleus accumbens was dissected. The dynorphin (DYN), μ-opioid receptor (mu opioid), neuropeptide Y (NPY), brain-derived neurotrophic factor (BDNF), tropomyosin-related tyrosine kinase B receptor (TrkB) and corticotropin- releasing factor receptor type 1 (CRF-R1) gene expression were measured by the reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR). Pretreatment with cocaine caused sensitization of cocaine motor response and locomotor cross-sensitization with nicotine. In the self-administration experiments repeated cocaine administration caused an increase in the nicotine break point and nicotine intake during a 24 h binge session. © 2013 Elsevier Inc.

SFlt-1/PlGF ratio as a prognostic marker of adverse outcomes in women with early-onset preeclampsia

Soluble fms-like tyrosine kinase 1 (sFlt-1) is an anti-angiogenic factor released in higher amounts by preeclamptic placentas and it has been implicated in the endothelial dysfunction observed in the disease. In this study we evaluated if circulating sFlt-1/PlGF ratio is useful to predict adverse outcomes in women with early-onset preeclampsia. This is a cohort study of 88 preeclamptic women with singleton pregnancies at ≤35 weeks of gestation. According to definitions used, adverse outcomes occurred in 46.5% (N = 43) of the patients. The median sFlt1/PlGF ratio (25th-75th centile) for all patients evaluated was of 42.26 (13.1-226.1). The median sFlt-1/PlGF ratio among women who had any adverse outcome (N = 43) versus no adverse outcomes (N = 45) was of 227.6 (80.3-346.1) versus 14.4 (3.35-30.0), (P < 0.0001). According to our analyses a sFlt-1/PlGF ratio cut-point of ≥85 gave a sensitivity of 74.0% and specificity of 97.0%. The positive predictive value and the negative predictive value were 96.0% and 80.0%, respectively. The median sFlt-1/PlGF ratio (25th-75th centile) for patients who delivered within <7 days was 260.0 (127.7-404.7) as compared to 14.4 (3.35-34.97) for those patients who delivered within two weeks or more (P < 0.0001). Our results suggest that sFlt-1/PlGF ratio is a promising marker for adverse outcomes in women with early-onset preeclampsia. © 2013 International Society for the Study of Hypertension in Pregnancy. Published by Elsevier B.V. All rights reserved.

Expressão de HER-1 e HER-2 totais e fosforilados em queilite actínica e carcinoma epidermóide de lábio inferior

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Manipulation of the periovulatory sex steroidal milieu affects endometrial but not luteal gene expression in early diestrus Nelore cows

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Zinc supplementation for the prevention of type 2 diabetes mellitus in adults with insulin resistance

BackgroundDiabetes is associated with long-term damage, dysfunction and failure of various organs, especially the eyes, kidneys, nerves, heart and blood vessels. The risk of developing type 2 diabetes increases with age, obesity and lack of physical activity. Insulin resistance is a fundamental aspect of the aetiology of type 2 diabetes. Insulin resistance has been shown to be associated with atherosclerosis, dyslipidaemia, glucose intolerance, hyperuricaemia, hypertension and polycystic ovary syndrome. The mineral zinc plays a key role in the synthesis and action of insulin, both physiologically and in diabetes mellitus. Zinc seems to stimulate insulin action and insulin receptor tyrosine kinase activity.ObjectivesTo assess the effects of zinc supplementation for the prevention of type 2 diabetes mellitus in adults with insulin resistance.Search methodsThis review is an update of a previous Cochrane systematic review published in 2007. We searched the Cochrane Library (2015, Issue 3), MEDLINE, EMBASE, LILACS and the ICTRP trial register (frominception toMarch 2015). There were no language restrictions. We conducted citation searches and screened reference lists of included studies.Selection criteriaWe included studies if they had a randomised or quasi-randomised design and if they investigated zinc supplementation compared with placebo or no intervention in adults with insulin resistance living in the community.Data collection and analysisTwo review authors selected relevant trials, assessed risk of bias and extracted data.Main resultsWe included three trials with a total of 128 participants in this review. The duration of zinc supplementation ranged between four and 12 weeks. Risk of bias was unclear for most studies regarding selection bias (random sequence generation, allocation concealment) and detection bias (blinding of outcome assessment). No study reported on our key outcome measures (incidence of type 2 diabetes mellitus, adverse events, health-related quality of life, all-cause mortality, diabetic complications, socioeconomic effects). Evaluation of insulin resistance as measured by the Homeostasis Model Assessment of Insulin Resistance (HOMA-IR) showed neutral effects when comparing zinc supplementation with control (two trials; 114 participants). There were neutral effects for trials comparing zinc supplementation with placebo for total cholesterol, high-density lipoprotein (HDL) cholesterol, low-density lipoprotein (LDL) cholesterol and triglycerides (2 studies, 70 participants). The one trial comparing zinc supplementation with exercise also showed neutral effects for total cholesterol, HDL and LDL cholesterol, and a mean difference in triglycerides of -30 mg/dL (95% confidence interval (CI) -49 to -10) in favour of zinc supplementation (53 participants). Various surrogate laboratory parameters were also analysed in the included trials.Authors'conclusionsThere is currently no evidence on which to base the use of zinc supplementation for the prevention of type 2 diabetes mellitus. Future trials should investigate patient-important outcome measures such as incidence of type 2 diabetes mellitus, health-related quality of life, diabetic complications, all-cause mortality and socioeconomic effects.

Antitumor activity of irradiated riboflavin on human renal carcinoma cell line 786-O

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

FGFR4 Profile as a Prognostic Marker in Squamous Cell Carcinoma of the Mouth and Oropharynx

Background: Fibroblast growth factor receptor 4 (FGFR4) is a member of a receptor tyrosine kinase family of enzymes involved in cell cycle control and proliferation. A common single nucleotide polymorphism (SNP) Gly388Arg variant has been associated with increased tumor cell motility and progression of breast cancer, head and neck cancer and soft tissue sarcomas. The present study evaluated the prognostic significance of FGFR4 in oral and oropharynx carcinomas, finding an association of FGFR4 expression and Gly388Arg genotype with tumor onset and prognosis. Patients and Methods: DNA from peripheral blood of 122 patients with oral and oropharyngeal squamous cell carcinomas was used to determine FGFR4 genotype by PCR-RFLP. Protein expression was assessed by immunohistochemistry (IHC) on paraffin-embedded tissue microarrays. Results: Presence of allele Arg388 was associated with lymphatic embolization and with disease related premature death. In addition, FGFR4 low expression was related with lymph node positivity and premature relapse of disease, as well as disease related death. Conclusion: Our results propose FGFR4 profile, measured by the Gly388Arg genotype and expression, as a novel marker of prognosis in squamous cell carcinoma of the mouth and oropharynx.

Identification of Novel Interaction between ADAM17 (a Disintegrin and Metalloprotease 17) and Thioredoxin-1

ADAM17, which is also known as TNF alpha-converting enzyme, is the major sheddase for the EGF receptor ligands and is considered to be one of the main proteases responsible for the ectodomain shedding of surface proteins. How a membrane-anchored proteinase with an extracellular catalytic domain can be activated by inside-out regulation is not completely understood. We characterized thioredoxin-1 (Trx-1) as a partner of the ADAM17 cytoplasmic domain that could be involved in the regulation of ADAM17 activity. We induced the overexpression of the ADAM17 cytoplasmic domain in HEK293 cells, and ligands able to bind this domain were identified by MS after protein immunoprecipitation. Trx-1 was also validated as a ligand of the ADAM17 cytoplasmic domain and full-length ADAM17 recombinant proteins by immunoblotting, immunolocalization, and solid phase binding assay. In addition, using nuclear magnetic resonance, it was shown in vitro that the titration of the ADAM17 cytoplasmic domain promotes changes in the conformation of Trx-1. The MS analysis of the cross-linked complexes showed cross-linking between the two proteins by lysine residues. To further evaluate the functional role of Trx-1, we used a heparin-binding EGF shedding cell model and observed that the overexpression of Trx-1 in HEK293 cells could decrease the activity of ADAM17, activated by either phorbol 12-myristate 13-acetate or EGF. This study identifies Trx-1 as a novel interaction partner of the ADAM17 cytoplasmic domain and suggests that Trx-1 is a potential candidate that could be involved in ADAM17 activity regulation.

Topical Insulin Accelerates Wound Healing in Diabetes by Enhancing the AKT and ERK Pathways: A Double-Blind Placebo-Controlled Clinical Trial

Background: Wound healing is impaired in diabetes mellitus, but the mechanisms involved in this process are virtually unknown. Proteins belonging to the insulin signaling pathway respond to insulin in the skin of rats. Objective: The purpose of this study was to investigate the regulation of the insulin signaling pathway in wound healing and skin repair of normal and diabetic rats, and, in parallel, the effect of a topical insulin cream on wound healing and on the activation of this pathway. Research Design and Methods: We investigated insulin signaling by immunoblotting during wound healing of control and diabetic animals with or without topical insulin. Diabetic patients with ulcers were randomized to receive topical insulin or placebo in a prospective, double-blind and placebo-controlled, randomized clinical trial (NCT 01295177) of wound healing. Results and Conclusions: Expression of IR, IRS-1, IRS-2, SHC, ERK, and AKT are increased in the tissue of healing wounds compared to intact skin, suggesting that the insulin signaling pathway may have an important role in this process. These pathways were attenuated in the wounded skin of diabetic rats, in parallel with an increase in the time of complete wound healing. Upon topical application of insulin cream, the wound healing time of diabetic animals was normalized, followed by a reversal of defective insulin signal transduction. In addition, the treatment also increased expression of other proteins, such as eNOS (also in bone marrow), VEGF, and SDF-1 alpha in wounded skin. In diabetic patients, topical insulin cream markedly improved wound healing, representing an attractive and cost-free method for treating this devastating complication of diabetes.

Prenatal retinoic acid improves lung vascularization and VEGF expression in CDH rat

OBJECTIVE: We sought to investigate the effects of antenatal retinoic acid on the pulmonary vasculature and vascular endothelial growth factor (VEGF) and VEGF receptors (VEGFR) expression in a nitrofen-induced congenital diaphragmatic hernia (CDH) model. STUDY DESIGN: Rat fetuses were exposed to nitrofen at gestational day 9.5 and/or all-trans retinoic acid (ATRA) at gestational days 18.5-20.5. We assessed lung growth, airway, and vascular morphometry. VEGF, VEGFR1, and VEGFR2 expression was analyzed by Western blotting and immunohistochemistry. Continuous data were analyzed by analysis of variance and Kruskal-Wallis test. RESULTS: CDH decreased lung to body weight ratio, increased mean linear intercept and mean transection length/airspace, and decreased mean airspace cord length. ATRA did not affect lung growth or morphometry. CDH increased proportional medial wall thickness of arterioles while ATRA reduced it. ATRA recovered expression of VEGF and receptors, which were reduced in CDH. CONCLUSION: Retinoic acid and VEGF may provide pathways for preventing pulmonary hypertension in CDH.

Manipulation of the periovulatory sex steroidal milieu affects endometrial but not luteal gene expression in early diestrus Nelore cows

In beef cattle, the ability to conceive has been associated positively with size of the preovulatory follicle (POF). Proestrus estradiol and subsequent progesterone concentrations can regulate the endometrium to affect receptivity and fertility. The aim of the present study was to verify the effect of the size of the POF on luteal and endometrial gene expression during subsequent early diestrus in beef cattle. Eighty-three multiparous, nonlactating, presynchronized Nelore cows received a progesterone-releasing device and estradiol benzoate on Day–10 (D 10). Animals received cloprostenol (large follicle-large CL group; LF-LCL; N ¼ 42) or not (small follicle-small CL group; SF-SCL; N ¼ 41) on D 10. Progesterone devices were withdrawn and cloprostenol administered 42 to 60 hours (LF-LCL) or 30 to 36 hours (SF-SCL) before GnRH treatment (D0). Tissues were collected at slaughter on D7. The LF-LCL group had larger (P < 0.0001) POF (13.24 0.33 mm vs. 10.76 0.29 mm), greater (P < 0.0007) estradiol concentrations on D0 (2.94 0.28 pg/mL vs. 1.27 0.20 pg/mL), and greater (P < 0.01) progesterone concentrations on D7 (3.71 0.25 ng/mL vs. 2.62 0.26 ng/mL) compared with the SF-SCL group. Luteal gene expression of vascular endothelial growth factor A, kinase insert domain receptor, fms-related tyrosine kinase 1, steroidogenic acute regulatory protein, cytochrome P450, family 11, subfamily A, polypeptide 1, and hydroxy-delta-5-steroid dehydrogenase, 3 beta- and steroid deltaisomerase 7 was similar between groups. Endometrial gene expression of oxytocin receptor and peptidase inhibitor 3, skin-derived was reduced, and estrogen receptor alpha 2, aldo-keto reductase family 1, member C4, and lipoprotein lipase expression was increased in LF-LCL versus SF-SCL. Results support the hypothesis that the size of the POF alters the periovulatory endocrine milieu (i.e., proestrus estradiol and diestrus progesterone concentrations) and acts on the uterus to alter endometrial gene expression. It is proposed that the uterine environment and receptivity might also be modulated. Additionally, it is suggested that increased progesterone secretion of cows ovulating larger follicles is likely due to increased CL size rather than increased luteal expression of steroidogenic genes.

Konditionale Expression von HER-2, H-Ras oder BXB-Raf1 in einem Maustumormodell

Es ist bekannt, dass die Überexpression eines einzigen Onkogens im Tumorgewebe einen maligneren Phänotyp zur Folge haben kann. Ein Beispiel hierfür ist die Rezeptortyrosinkinase HER-2. Besonders in Mamma- und Ovarialkarzinomen tritt häufig eine HER-2 Überexpression auf, die mit einer schlechteren Prognose für die Patientinnen einhergeht. Die HER-2 blockierende Therapie mit Trastuzumab (Herceptin®) konnte zu einer signifikanten Verbesserung der Überlebenszeit bei Patientinnen mit metastasierendem Mammakarzinom führen. Es ist deshalb von großem Interesse herauszufinden, ob ein Tumor durch gezielte Blockade eines bestimmten Onkogens sein tumorigenes Potential verlieren kann, und dadurch das Tumorwachstum zumindest zeitweise unterbunden wird. Die Frage ist also, ob ein Tumor reversibel sein kann, wenn die Expression seiner Onkogene blockiert wird. Frühere Arbeiten meiner Arbeitsgruppe haben gezeigt, dass Tumore, die konditional humanes HER-2 exprimierten, nach Ausschalten von HER-2 tatsächlich in Remission gingen, d.h. reversibel waren. Tumorgrößenabhängig konnte sogar eine vollständige Tumorremission beobachtet werden. Die vorliegende Arbeit soll nun helfen, die beobachtete Remission nach Ausschalten von HER-2 besser verstehen zu können. Von Interesse sind dabei vor allem die molekularen Mechanismen, die in dem Tumor nach Ausschalten der HER-2 Expression ablaufen. Die konditionale Expression von HER-2 wurde mit Hilfe des TET-OFF Systems in NIH3T3 Mausfibroblasten erreicht. Mit dieser Technik wurde ein Maustumormodell etabliert, das ermöglichte, die Veränderungen in den Tumoren nach Ausschalten von HER-2 zu untersuchen. Ein besonderes Augenmerk wurde dabei auf zwei der durch HER-2 vermittelten Signalwege gerichtet, den Ras-MAP Kinase Signalweg und die Aktivierung von Akt über die Phosphoinositol-3 Kinase. Beide wurden nach Ausschalten der HER-2 Expression deaktiviert. Um herausfinden zu können, welcher der beiden Wege eine wichtigere Rolle bei der Tumorremission spielt, wurden in der vorliegenden Arbeit zwei weitere Maustumormodelle zur konditionalen Expression von humanem H-Ras bzw. einer Form des humanen c-Raf-1 (BXB-Raf1) etabliert. Die Modelle funktionierten auf dieselbe Weise wie das HER-2 Maustumormodell und es wurden auch dieselben Faktoren untersucht. Ras und Raf sind Mitglieder des Ras-MAP Kinase Signalweges. Raf ist aber im Gegensatz zu HER-2 und Ras nicht in der Lage, Akt zu aktivieren. Durch Vergleich der Ergebnisse der drei Maustumormodelle war es deshalb möglich zu differenzieren, ob Einflüsse auf die Tumorentwicklung über denn Ras-MAP Kinase oder den PI3K/Akt Signalweg vermittelt wurden. Auch Ausschalten von H-Ras oder BXB-Raf1 führte zu einer raschen Tumorremission. Damit wurde erneut die Frage nach der Reversibilität eines Tumors beantwortet. Ob die Remission auf einer Induktion von Apoptose beruhte, konnte nicht endgültig geklärt werden, da es zwar nach Ausschalten von HER-2 zu einer Erhöhung der Apoptoserate kam, nicht jedoch nach Ausschalten von H-Ras oder BXB-Raf1. Aufgrund der vorhandenen Ergebnisse wird vermutet, dass es zu einer Störung des Gleichgewichtes zwischen proliferationsfördernden und apoptotischen Faktoren nach Ausschalten der Onkogene kam. Die in den Tumoren vorhandene Spontanapoptose könnte dann ausreichen, den Prozess der Tumorremission auszulösen. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass ERK bzw. der Ras-MAP Kinase Signalweg die bedeutendere Rolle bei der Tumorremission spielte. Zum einen wurde dies belegt durch die Beobachtung, dass die Tumorverläufe von HER-2 und BXB-Raf1 nahezu identisch waren. Zum anderen kam es in allen drei Modellen zu einer Dephosphorylierung von ERK, die der Tumorremission vorausging. Akt schien dagegen keine Rolle zu spielen, da das Ausschalten der HER-2, H-Ras oder BXB-Raf1 Expression zu keiner einheitlichen Veränderung des Posphorylierungsgrades von Akt führte. Demnach ist die Blockade des Ras-MAP Kinase Signalweges, der hauptsächlich proliferationsfördernde Eigenschaften besitzt, wichtiger für die Tumorremission als die Blockade des PI3K/Akt Signalweges, der hauptsächlich anti-apoptotische Eigenschaften vermittelt.

Konditionale Modellsysteme zur Untersuchung der ERBB2-induzierten Tumorgenese

Konditionale Modellsysteme zur Untersuchung der ERBB2-induzierten Tumorgenese Die Rezeptor-Tyrosinkinase ERBB2 ist in einer Vielzahl epithelialer Tumore, wie Mamma- und Ovarialkarzinomen, überexprimiert. Diese erhöhte Expression korreliert mit aggressivem Tumorwachstum, verstärkter Metastasierung und schlechter Prognose für den Patienten. Zur genaueren Untersuchung molekularer Mechanismen, die zur Tumorentstehung infolge der ERBB2-Überexpression führen, wurden im Rahmen dieser Arbeit mit Hilfe des Tet-Systems induzierbare MCF-7 Zelllinien generiert. Diese exprimieren bei Gabe von Doxyzyklin ERBB2 bzw. die zum humanen ERBB2 homologe und durch Punktmutation onkogen aktivierte Rattenvariante NeuT. Nachdem die stringente Regulierbarkeit durch Doxyzyklin für die untersuchten Zellklone gezeigt werden konnte, stellte sich bei der Charakterisierung der Zelllinien heraus, dass die Induktion von ERBB2 erstaunlicherweise nicht zur Proliferation der Zellen, sondern zum Wachstumsarrest führt. Bei der Untersuchung verschiedener Zellzyklusregulatoren konnte dieser Zellzyklusarrest dem CDK-Inhibitor P21 zugeordnet werden, dessen Expression durch ERBB2 induziert wird. In P21-Antisense-Experimenten konnte nachgewiesen werden, dass P21 eine Schlüsselrolle beim ERBB2-induzierten Zellzyklusarrest spielt. Neben der Induktion von P21 und der daraus resultierenden Wachstumsinhibition zeigten die Zellen starke morphologische Veränderungen und waren positiv beim Nachweis der Seneszenz-assoziierten -Galaktosidase. Erstmals konnte gezeigt werden, dass die Induktion des Onkogens ERBB2 nicht zur Proliferation, sondern zur Aktivierung eines verfrühten Seneszenz-Programms führt, welches der Zelle Schutz gegen die Onkogeneinwirkung bietet. Bei der Untersuchung verschiedener Signaltransduktionskaskaden mit Inhibitormolekülen konnte die Aktivierung dieses Seneszenz-Programms der Stress-aktivierten Proteinkinase P38 zugeordnet werden. Zur Identifizierung von Genen, die für die ERBB2-induzierte Tumorgenese relevant sind, wurde die differenzielle Genexpression eines NeuT-Klons nach 8- bzw. 48-stündiger Induktion mit Doxyzyklin in einem cDNA-Array untersucht. Dabei zeigte sich eine besonders starke Induktion von Integrin 5 und Integrin 1, die zusammen den Fibronektinrezeptor bilden. Der funktionale Nachweis des Rezeptors in einem Adhäsionsassay demonstrierte ein stark erhöhtes Adhäsionsverhalten ERBB2-überexprimierender Zellen an Fibronektin. Bei der Untersuchung von Mamma-, Ovarial- und Endometriumkarzinomen konnte die Expression von ERBB2 mit der von Integrin 5 korreliert werden. Diese Ergebnisse machen Integrin 5 zu einem potenziellen neuen Tumormarker und Therapieziel in ERBB2-überexprimierenden Tumoren. Ein weiteres interessantes Gen, das sich im Array durch ERBB2 überexprimiert zeigte, war die Matrix-Metalloproteinase MMP-9. In einem Zymografieassay konnte die erhöhte Gelatinaseaktivität von MMP-9 in Dox-induzierten Zellen nachgewiesen werden. Der Einsatz verschiedener Signaltransduktionsinhibitoren ergab, dass auch die ERBB2-induzierte Expression von MMP-9 über die Aktivierung von P38 läuft. Bei der Suche nach weiteren MMPs, die für die ERBB2-induzierte Tumorgenese relevant sein könnten, wurde MMP-13 untersucht. Erstmals konnte gezeigt werden, dass diese Matrix-Metalloproteinase von ERBB2 induziert wird. Dieser interessante Befund wurde auch in einem anderen Zellmodell in NIH3T3 Mausfibroblasten verifiziert. Durch ihre Matrix-degradierenden Eigenschaften sind MMPs potente „Werkzeuge“ für Tumorzellen und stellen ein wichtiges Ziel zur Unterbindung der Invasion und Metastasierung dieser Zellen dar. Neben den Zellkulturarbeiten wurden im Rahmen dieser Dissertation transgene Responder-Mäuse generiert, die NeuT unter Kontrolle eines Tet-responsiven Promotors exprimieren. Von vier transgenen Gründerlinien zeigten zwei eine unerwünschte, basale NeuT-Expression, für die beiden anderen Linien konnte sowohl in MEF-Assays, als auch nach Kreuzung mit rtTA- bzw. tTA-Effektor-Mäusen eine Dox-abhängige Regulation des Transgens gezeigt werden. Die Tiere dieser Linien sollen in Zukunft mit Effektor-Mäusen gepaart werden, die den rtTA bzw. tTA spezifisch in für die ERBB2-Tumorgenese relevanten Geweben, wie Ovarial- oder Lungenepithelzellen, exprimieren. So können individuelle Tumormodelle für die verschiedenen epithelialen Tumore, bei denen die Überexpression von ERBB2 von Bedeutung ist, entwickelt und untersucht werden.

Intrazelluläre Lokalisation und synaptische Ausschüttung der Neurotrophine in hippokampalen Neuronen und die Bedeutung von BDNF bei hippokampaler synaptischer Plastizität

Die Mitglieder der Neurotrophin-Familie (NGF, BDNF, NT-3 und NT-4) sind sekretierte Neuropeptide, die eine bedeutende Rolle bei der Entwicklung von Nervenzellen und bei der Modulation der synaptischen Transmission spielen. Wenngleich eine aktivitätsabhängige Sekretion von BDNF bereits gezeigt werden konnte, wurden die subzelluläre Expression und die Ausschüttung der anderen Neurotrophine bislang nur unzureichend charakterisiert. Um die Expression und die Ausschüttung aller Neurotrophine unter identischen Bedingungen untersuchen zu können, wurde in der vorliegenden Arbeit das Expressionsmuster und die synaptische Ausschüttung GFP-markierter Neurotrophine in dissoziierten hippokampalen Neuronen mit Hilfe der konfokalen Fluoreszenz-Videomikroskopie zeitaufgelöst untersucht. Zwei Phänotypen konnten unterschieden werden: der distale vesikuläre Expressionstyp mit Neurotrophin-beinhaltenden Vesikeln in distalen Neuriten, und der proximale Expressionstyp mit einer diffusen Neurotrophin-Verteilung in den Neuriten und Neurotrophin-beinhaltenden Vesikeln im Soma des Neurons und in den proximalen Dendriten. Der distale vesikuläre Phänotyp entsprach einer Verteilung des entsprechenden Neurotrophins in die sekretorischen Granula des aktivitätsabhängigen Sekretionsweges, während der proximale Phänotyp den Transport eines Neurotrophins in den konstitutiven Sekretionsweg widerspiegelte. Alle Neurotrophine erreichten in hippokampalen Neuronen prinzipiell beide Sekretionswege. Jedoch gelangten BDNF und NT-3 mit einer größeren Effizienz in den regulierten Sekretionsweg als NT-4 und NGF (BDNF: in 98% aller Zellen, NT-3: 85%, NT-4: 23% und NGF: 46%). Neurotrophine besitzen, wie es für sekretorische Peptide üblich ist, eine Vorläufersequenz, die während der Reifung des Proteins proteolytisch abgespalten wird. Die Fusion dieser Präpro-Sequenz von BDNF mit der Sequenz des maturen NT-4 bewirkte einen effizienteren Transport von NT-4 in die sekretorischen Granula des regulierten Sekretionsweges, und zeigte die große Bedeutung der Präpro-Sequenz für das zelluläre Verteilungsmuster von Neurotrophinen. In Neuronen, in denen die Neurotrophine in den regulierten Sekretionsweg transportiert wurden, konnte eine aktivitätsabhängige Sekretion der Neurotrophine an postsynaptische Strukturen glutamaterger Synapsen beobachtet werden. Die aktivitätsabhängige postsynaptische Ausschüttung der Neurotrophine zeigte eine Heterogenität in der Kinetik der Sekretion (exponentieller Abfall des Neurotrophin-Signals mit Zeitkonstanten von tau = 121 bis 307s). Die Präinkubtion mit dem Protonen-Ionophor Monensin, welcher die Neutralisation des intragranulären pH-Wertes und somit die Solubilisierung der dicht gepackten Proteinstrukturen in den Vesikeln erzwingt, erhöhte die Geschwindigkeit der Neurotrophin-Ausschüttung auf den Wert des unter physiologischen Bedingungen schnellsten Neurotrophins NT-4. Dennoch blieb die Geschwindigkeit der Neurotrophin-Ausschüttung im Vergleich zur Neurotransmitter-Ausschüttung langsam (tau = 13 ± 2 s). Diese Daten belegen eindeutig, dass die Neutralisation der sekretorischen Granula die Geschwindigkeit der Neurotrophin-Ausschüttung kritisch determiniert und die Geschwindigkeit der Neurotrophin-Ausschüttung im Vergleich zur konventionellen Neurotransmitter-Ausschüttung langsam erfolgt. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass das Neurotrophin BDNF effizient in distale vesikuläre Strukturen von CA1 Pyramidenzellen organotypischer Schnittkulturen des Hippokampus sortiert wird. Die basalen elektrischen Eigenschaften von CA1 Pyramidenzellen BDNF-defizienter Mäuse sind vergleichbar zu den Eigenschaften von Wildtyp Mäusen. Sowohl das Eigenpotential der CA1 Pyramidenzellen, die Form der Aktionspotentiale als auch die evozierten Antworten der CA1 Pyramdenzellen auf eine gepaarte präsynaptische Stimulation der Schaffer-Kollateralen zeigten bei BDNF-/- -, BDNF+/- - und BDNF+/+ -Mäusen keine signifikanten Unterschiede. Die Fähigkeit der CA1 Pyramidenzellen auf eine hochfrequente Reizung mit einer Langzeitpotenzierung (LTP) der postsynaptischen Ströme zu reagieren ist jedoch bei den BDNF-defizienten Mäusen beinträchtigt. Eine verminderte Induktion von LTP war in den BDNF-defizienten Mäusen nach tetanischer Stimulation der präsynaptischen Schaffer-Kollateralen und simultaner postsynaptischer Depolarisation der CA1 Pyramidenzelle zu beobachten.