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.

Renal proteome in mice with different susceptibilities to fluorosis

A/J and 129P3/J mouse strains have different susceptibilities to dental fluorosis due to their genetic backgrounds. They also differ with respect to several features of fluoride (F) metabolism and metabolic handling of water. This study was done to determine whether differences in F metabolism could be explained by diversities in the profile of protein expression in kidneys. Weanling, male A/J mice (susceptible to dental fluorosis, n = 18) and 129P3/J mice (resistant, n = 18) were housed in pairs and assigned to three groups given low-F food and drinking water containing 0, 10 or 50 ppm [F] for 7 weeks. Renal proteome profiles were examined using 2D-PAGE and LC-MS/MS. Quantitative intensity analysis detected between A/J and 129P3/J strains 122, 126 and 134 spots differentially expressed in the groups receiving 0, 10 and 50 ppmF, respectively. From these, 25, 30 and 32, respectively, were successfully identified. Most of the proteins were related to metabolic and cellular processes, followed by response to stimuli, development and regulation of cellular processes. In F-treated groups, PDZK-1, a protein involved in the regulation of renal tubular reabsorption capacity was down-modulated in the kidney of 129P3/J mice. A/J and 129P3/J mice exhibited 11 and 3 exclusive proteins, respectively, regardless of F exposure. In conclusion, proteomic analysis was able to identify proteins potentially involved in metabolic handling of F and water that are differentially expressed or even not expressed in the strains evaluated. This can contribute to understanding the molecular mechanisms underlying genetic susceptibility to dental fluorosis, by indicating key-proteins that should be better addressed in future studies

Detection of hantavirus in bats from remaining rain forest in São Paulo, Brazil

Background The significant biodiversity found in Brazil is a potential for the emergence of new zoonoses. Study in some places of the world suggest of the presence to hantavirus in tissues of bats. Researches of hantavirus in wildlife, out rodents, are very scarce in Brazil. Therefore we decided to investigate in tissues of different species of wild animals captured in the same region where rodents were detected positive for this virus. The present work analyzed ninety-one animals (64 rodents, 19 opossums, and 8 bats) from a region of the Atlantic forest in Biritiba Mirin City, São Paulo State, Brazil. Lungs and kidneys were used for RNA extraction. Findings The samples were screened for evidence of hantavirus infection by SYBR-Green-based real-time RT-PCR. Sixteen samples positive were encountered among the wild rodents, bats, and opossums. The detection of hantavirus in the lungs and kidneys of three marsupial species (Micoureus paraguayanus, Monodelphis ihering, and Didelphis aurita) as well in two species of bats (Diphylla ecaudata and Anoura caudifer) is of significance because these new hosts could represent an important virus reservoirs.

Whole-body MRI: comprehensive evaluation on a 48-channel 3T MRI system in less than 40 minutes. Preliminary results

OBJECTIVE: To evaluate a comprehensive MRI protocol that investigates for cancer, vascular disease, and degenerative/inflammatory disease from the head to the pelvis in less than 40 minutes on a new generation 48-channel 3T system. MATERIALS AND METHODS: All MR studies were performed on a 48-channel 3T MR scanner. A 20-channel head/neck coil, two 18-channel body arrays, and a 32-channel spine array were employed. A total of 4 healthy individuals were studied. The designed protocol included a combination of single-shot T2-weighted sequences, T1-weighted 3D gradient-echo pre- and post-gadolinium. All images were retrospectively evaluated by two radiologists independently for overall image quality. RESULTS: The image quality for cancer was rated as excellent in the liver, pancreas, kidneys, lungs, pelvic organs, and brain, and rated as fair in the colon and breast. For vascular diseases ratings were excellent in the aorta, major branch vessel origins, inferior vena cava, portal and hepatic veins, rated as good in pulmonary arteries, and as poor in the coronary arteries. For degenerative/inflammatory diseases ratings were excellent in the brain, liver and pancreas. The inter-observer agreement was excellent. CONCLUSION: A comprehensive and time efficient screening for important categories of disease processes may be achieved with high quality imaging in a new generation 48-channel 3T system.

Effect of endogenous hydrogen sulfide inhibition on structural and functional renal disturbances induced by gentamicin

Animal models of gentamicin nephrotoxicity present acute tubular necrosis associated with inflammation, which can contribute to intensify the renal damage. Hydrogen sulfide (H2S) is a signaling molecule involved in inflammation. We evaluated the effect of DL-propargylglycine (PAG), an inhibitor of endogenous H2S formation, on the renal damage induced by gentamicin. Male Wistar rats (N = 8) were injected with 40 mg/kg gentamicin (im) twice a day for 9 days, some of them also received PAG (N = 8, 10 mg·kg-1·day-1, ip). Control rats (N = 6) were treated with saline or PAG only (N = 4). Twenty-four-hour urine samples were collected one day after the end of these treatments, blood samples were collected, the animals were sacrificed, and the kidneys were removed for quantification of H2S formation and histological and immunohistochemical studies. Gentamicin-treated rats presented higher sodium and potassium fractional excretion, increased plasma creatinine [4.06 (3.00; 5.87) mg%] and urea levels, a greater number of macrophages/monocytes, and a higher score for tubular interstitial lesions [3.50 (3.00; 4.00)] in the renal cortex. These changes were associated with increased H2S formation in the kidneys from gentamicin-treated rats (230.60 ± 38.62 µg·mg protein-1·h-1) compared to control (21.12 ± 1.63) and PAG (11.44 ± 3.08). Treatment with PAG reduced this increase (171.60 ± 18.34), the disturbances in plasma creatinine levels [2.20 (1.92; 4.60) mg%], macrophage infiltration, and score for tubular interstitial lesions [2.00 (2.00; 3.00)]. However, PAG did not interfere with the increase in fractional sodium excretion provoked by gentamicin. The protective effect of PAG on gentamicin nephrotoxicity was related, at least in part, to decreased H2S formation.

Drug reaction with Eosinophilia and Systemic Symptoms (DRESS) / Drug-induced Hypersensitivity Syndrome (DIHS): a review of current concepts

The Drug Reaction with Eosinophilia and Systemic Symptoms syndrome, also known as Drug Induced Hypersensitivity Syndrome presents clinically as an extensive mucocutaneous rash, accompanied by fever, lymphadenopathy, hepatitis, hematologic abnormalities with eosinophilia and atypical lymphocytes, and may involve other organs with eosinophilic infiltration, causing damage to several systems, especially to the kidneys, heart, lungs, and pancreas. Recognition of this syndrome is of paramount importance, since the mortality rate is about 10% to 20%, and a specific therapy may be necessary. The pathogenesis is related to specific drugs, especially the aromatic anticonvulsants, altered immune response, sequential reactivation of herpes virus and association with HLA alleles. Early recognition of the syndrome and withdrawal of the offending drug are the most important and essential steps in the treatment of affected patients. Corticosteroids are the basis of the treatment of the syndrome, which may be associated with intravenous immunoglobulin and, in selected cases, Ganciclovir. The article reviews the current concepts involving this important manifestation of adverse drug reaction.

Unusual tomographic findings of complicated necrotizing pancreatitis

Acute pancreatitis (AP) is a potential life-threatening disease, which originates from inflammatory involvement of the pancreas and surrounding tissues. Serious complications eventuate and treatment is difficult. AP is classified in both interstitial edematous pancreatitis, which occurs in 70-80% of patients, and necrotizing pancreatitis, which occurs in 20-30% of patients. Diagnosis is based on the presence of two of the following criteria: abdominal pain, increased serum determination of amylase and/or lipase more than three times the reference value, and characteristic tomographic findings. Among the latter, there is the pancreatic and surrounding tissue damage as well as that related to distant organ involvement. This case report shows the fatal case of a male patient with a history of heavy alcoholic abuse admitted with the diagnosis of necrotizing pancreatitis. The authors call attention to the unusual tomographic findings; namely, a huge duodenal hematoma and a large hemoperitoneum, ischemic involvement of the spleen and kidneys, as well as pancreatic and peripancreatic necrosis.

Changes in renal glucose transporters in an animal model of metabolic syndrome

Considering the similarity between structural, hemodynamic, and functional changes of obesity-related renal disease and diabetic nephropathy, we hypothesized that renal glucose transporter changes occur in obesity as in diabetes. The aim of the work was to evaluate GLUT1 and GLUT2 in kidneys of an animal model of metabolic syndrome. Neonate spontaneously hypertensive rats (SHR), n=15/group, were treated with monosodium glutamate (5 mg/g) (MetS) for 9 days and compared with saline-treated Wistar-Kyoto (C) and SHR (H) rats. Lee index, systolic arterial pressure (SAP), glycemia, insulin resistance, triglycerides, and HDL cholesterol were evaluated at 3 and 6 months. Medullar GLUT1 and cortical GLUT2 were analyzed by Western blot. MetS vs. C and H rats had the highest Lee index (p<0.001) and insulin resistance (3-months C: 4.3±0.7, H: 3.9±0.9, MetS: 2.7±0.6; 6-months C: 4.2±0.6, H: 3.8±0.5, MetS: 2.4±0.6% • min−1, p<0.001), similar glycemia, and the lowest HDL-cholesterol at 6-months (p<0.001). In the MetS and H rats, SAP was higher vs. C at 3-months (p<0.001) and 6-months (C: 151±15, H: 190±11, MetS: 185±13 mm Hg, p<0.001) of age. GLUT1 was ̴ 13× lower (p<0.001) at 3-months, reestablishing its content at 6-months in MetS group, while GLUT2 was 2× higher (p<0.001) in this group at 6-months of age. Renal GLUT1 and GLUT2 are modulated in kidney of rats with metabolic syndrome, where obesity, insulin resistance and hypertension coexist, despite normoglycemia. Like in diabetes, cortical GLUT2 overexpression may contribute to the development of kidney disease

Renal GLUT1 reduction depends on angiotensin-converting enzyme inhibition in diabetic hypertensive rats

Aims: Angiotensin-converting enzyme (ACE) inhibitors are used in diabetic kidney disease to reduce systemic/intra-glomerular pressure. The objective of this study was to investigate whether reducing blood pressure (BP) could modulate renal glucose transporter expression, and urinary markers of diabetic nephropathy in diabetic hypertensive rats treated with ramipril or amlodipine. Main methods: Diabetes was induced in spontaneously-hypertensive rats (~210 g) by streptozotocin (50 mg/kg). Thirty days later, animals received ramipril 15 μg/kg/day (R, n =10), or amlodipine 10 mg/kg/day (A, n= 8,) or water (C, n = 10) by gavage. After 30-day treatment, body weight, glycaemia, urinary albumin and TGF-β1 (enzyme-linked immunosorbent assay) and BP (tail-cuff pressure method) were evaluated. Kidneys were removed for evaluation of renal cortex glucose transporters (Western blotting) and renal tissue ACE activity (fluorometric assay). Key findings: After treatments, body weight (p = 0.77) and glycaemia (p = 0.22) were similar among the groups. Systolic BP was similarly reduced (p < 0.001) in A and R vs. C (172.4 ± 3.2; 186.7 ± 3.7 and 202.2 ± 4.3 mm Hg; respectively). ACE activity (C: 0.903 ± 0.086; A: 0.654 ± 0.025, and R: 0.389 ± 0.057 mU/mg), albuminuria (C: 264.8 ± 15.4; A: 140.8 ± 13.5 and R: 102.8 ± 6.7 mg/24 h), and renal cortex GLUT1 content (C: 46.81 ± 4.54; A: 40.30 ± 5.39 and R: 26.89 ± 0.79 AU) decreased only in R (p < 0.001, p < 0.05 and p < 0.001; respectively). Significance:We concluded that the blockade of the renin–angiotensin systemwith ramipril reduced earlymarkers of diabetic nephropathy, a phenomenon that cannot be specifically related to decreased BP levels.

Morphometric analysis of fetal development of Cavia porcellus (Linnaeus, 1758) by ultrasonography: pilot study

Measurements on the growth process and placental development of the embryo and fetuses of Cavia porcellus were carried out using ultrasonography. Embryo, fetus, and placenta were monitored from Day 15 after mating day to the end of gestation. Based on linear and quadratic regressions, the following morphometric analysis showed a good indicator of the gestational age: placental diameter, biparietal diameter, renal length, and crown rump. The embryonic cardiac beat was first detected at an average of 22.5 days. The placental diameter showed constant increase from beginning of gestation then remained to term and presented a quadratic correlation with gestational age (r2 = 0.89). Mean placental diameter at the end of pregnancy was 3.5 ± 0.23 cm. By Day 30, it was possible to measure biparietal diameter, which followed a linear pattern of increase up to the end of gestation (r2 = 0.95). Mean biparietal diameter in the end of pregnancy was 1.94 ± 0.03 cm. Kidneys were firstly observed on Day 35 as hyperechoic structures without the distinction of medullar and cortical layers, thus the regression model equation between kidney length and gestational age presents a quadratic relationship (r2 = 0.7). The crown rump presented a simple linear growth, starting from 15 days of gestation, displaying a high correlation with the gestational age (r2 = 0.9). The offspring were born after an average gestation of 61.3 days. In this study, we conclude that biparietal diameter, placental diameter, and crown rump are adequate predictive parameters of gestational age in guinea pigs because they present high correlation index.

Die 18 F-Fluorierung verschiedener Aminosäuren als Tracer für die Tumor-Diagnostik mittels Positronen-Emissions-Tomographie

Die Zielsetzung dieser Arbeit war die Synthese und Markierung, sowie die in vitro- und in vivo-Evaluierung zweier markierter Aminosäure. Es wurden die PET-Tumor-Tracer C1-(2-[18F]Fluoreth- ylamino)-asparagin und S-2-Amino-4-[18F]fluor-butansäure synthetisiert. Die Markierung zum C1-(2-[18F]Fluorethylamino)-asparagin wurde mit 2-[18F]Fluorethylamin als Precursor durchgeführt. Ausgehend von N,N-Dibenzyl-(2-bromethyl)-amin wurde zunächst N,N-Dibenzyl-(2-[18F]fluorethyl)-amin in einer nukleophilen Substiution mit [18F]Fluorid in Acetonitril bei 80 °C mit einer Reaktionsdauer von 5 min dargestellt. Zur Abtrennung überschüssigen [18F]Fluorids wurde das Roh-Produkt auf einer Sep-Pak Plus Kartusche (C18) fixiert und mit Acetonitril eluiert. Die Abspaltung der Benzyl-Schutzgruppen erfolgte durch die Zugabe von Pd/C zu dem eluierten N,N-Dibenzyl-(2-[18F]fluorethyl)-amin und Behandelung der Lösung im leichten Wasserstoffstrom. Im finalen Aufreinigungsschritt wird der Katalysator Pd/C mittels eines Membranfilters abgetrennt. Das 2-[18F]Fluorethylamin wird im Sauren in das Amino-Salz überführt und im Vakuum vom Lösungsmittel befreit. Die Markierung zum C1-(2-[18F]Fluorethylamino)-asparagin wurde in DMF durchgeführt. Die höchsten Ausbeuten werden nach 4 min bei 60 °C erhalten. Die Abspaltung der Schutzgruppe erfolgt durch Trifluoressigsäure bei Raumtemperatur in 8 min. Die Aufreinigung des C1-(2-[18F]Fluorethylamino)-asparagin mittels HPLC und Festphasenextraktion liegt das Produkt in einer isotonischne isotonischen Kochsalzlösung vor. Die in vitro-Versuche wurden mit C1-(2-[18F]Fluorethylamino)-asparagin an 5 verschiedenen Zelllinen durchgeführt, 3 Plattenepitele und 2 Melanome. Hierbei konnte eine erhöhte Akkumulation von C1 -(2-[18F]Fluorethylamino)-asparagin beobachtet werden, die innerhalb von 20 min einen konstanten Wert erreicht. Ein Blockade-Experiment zeigte, dass sich die Aufnahme von C1 -(2-[18F]Fluorethylamino)-asparagin durch gesättinge Asparagin-Lösung bei den Plattenepitelen gar nicht und bei den Melanomen nur leicht vermindern ließ. Da die Aufnahme von C1-(2-[18F]Fluorethylamino)-asparagin in die Zellen höher war als bei FDG bei dem gleichen Versuchsaufbau, wurden in vivo-Versuche angesetzt. Die in vivo-Versuche an Sprague Dawley Ratten mit C1-(2-[18 F]Fluorethylamino)-asparagin zeigten keine messbare Anreicherung von C1-(2-[18F]Fluorethylamino)-asparagin in Tumoren. Fast die komplette Aktivität wurde in der Niere und Blase wiedergefunden. Die Synthese von S-2-Amino-4-[18F]fluor-butansäure wurde über stereodirigierende Auxilliare realisiert. Dazu wurden die geeignetsten Auxillare ausgewählt und auf ihre Eignung verglichen. Der Vergleich der stereodirigierenden Auxilare zeigte, dass das (1R,2R,5R)-2-Hydroxy-2,6,6-trimethyl- bicyclo[3.1.1]hept-3-ylidenamino)-essigsäure tert.-butylester (Laue-Auxillar) am geeignetesten ist. Die 18F-Markierung von S-2-Amino-4-[18F]fluor-butansäure wurde so optimiert, dass eine möglichst hohe stereochemische Reinheit des Produktes erzielt wird. Die optische Reinheit von S-2-Amino-4-[18 F]fluor-butansäure wurde mit > 93 % ee berechnet. Die Synthese des Markierungsvorläufers wurde ausgehend vom Laue-Auxilliar aufgebaut. Als Abgangsgruppe hat sich die Tosylgruppe besonders bewährt. Sie lässt sich unter besonders schonenden Bedingungen in den säurelabilen (1R,2R,5R)-4-Hydroxy-2-(2-hydroxy-2,6,6-trimethyl-bi- cyclo[3.1.1]hept-3-ylidenamino) butansäure tert.-butylester einführen. Bei der 18F-Markierung von S-2-Amino-4-[18F]fluor-butansäure mittels n.c.a. [18F]Fluorid hat sich die Wahl des Basensystems als besonders wichtig erwiesen. Die maximale Ausbeuten von 55% wurde mit Oxalat als Basensystem in Acetonitril bei 80 °C und einer Reaktionszeit von 15 min erzielen. Die Abspaltung der Schutzgruppen und die Abtrennung des Produktes wird in mehreren Schritten durchgeführt einschließlich einer HPLC-Abtrennung. Es wird nach 150 min Synthesedauer das gereinigte S-2-Amino-4-[18F]fluor-butansäure in isotonischer Kochsalzlösung mit einer Ausbeute von > 10 % RCA erhalten. Bei in vivo-Versuchen an Sprague Dawley Ratten reicherte sich der Hauptteil der Aktivität in der Niere an und nur weniger als ein halbes Prozent der applizierten Aktivität fand sich in den Tumoren wieder. Nach 10 min wurde ein maximaler Wert erreicht, der sich bis zum Ende der Messung nicht verändert. Das Verhältnis von Tumoraktivität zu unspezifisch-gebundener Aktivität betrug 2,2. Damit liegt das Verhältnis im Bereich der meisten klinisch eingesetzten PET-Tumor-Tracer wie dem des O-(2-[18F]Fluorethyl)-L-tyrosin mit 1,5.

Ansatz zur Generierung einer konditionalen, reversiblen Wt1 k.o.-Maus

Ansatz zur Generierung einer konditionalen, reversiblen Wt1 k.o.-Maus Der Wilms-Tumor (WT, Nephroblastom) ist ein embryonaler Nierentumor, der durch die maligne Transformation von undifferenziertem Nierengewebe, sog. nephrogenen Resten, entsteht. WT treten mit einer Inzidenz von 1 in 10.000 Lebendgeburten auf. Das Hauptmanifestationsalter, der normalerweise einseitig und sporadisch auftretenden Tumore, liegt zwischen dem 3. und 4. Lebensjahr. Etwa 10 % der Patienten entwickeln jedoch bilaterale Tumore. In diesen Fällen ist eine Assoziation mit komplexen genetischen Krankheitsbildern (u. a. WAGR-, Denys-Drash-, Frasier- und Beckwith-Wiedemann-Syndrom) festzustellen. In 15 % der sporadischen WT sind Mutationen im WT1 (Wilms-Tumor 1)-Gen beschrieben. WT1 besteht aus zehn Exons und weist typische Merkmale von Transkriptionsfaktoren (z. B. vier Zinkfinger) auf. Zwei alternative Spleißereignisse betreffen Exon 5 (+/−Exon 5) und Exon 9 (Transkripte mit bzw. ohne die codierenden Sequenzen für die AS Lysin-Threonin-Serin; +/−KTS). Die Lage der drei alternativ vorhandenen AS zwischen den Zinkfingern 3 und 4 bestimmt die verschiedenen Funktionen der WT1-Proteine (4 Isoformen) als Transkriptionsfaktor (−KTS) bzw. als RNA-bindendes Protein (+KTS). Das zunächst im Zusammenhang mit WT als Tumorsuppressorgen identifizierte WT1 ist ein Entwicklungsgen mit einem sehr komplexen Expressionsmuster in der Embryonalentwicklung. Dabei ist v. a. die Bedeutung in der Urogenitalentwicklung entscheidend. Konstitutive, homozygote Wt1−/− k.o.-Mäuse sind embryonal (~ E12,5 dpc) letal und bilden u. a. keine Gonaden und keine Nieren. Aus diesem Grund existiert bisher kein Wilms-Tumormodell. Die Herstellung eines konditionalen murinen Tiermodells auf Basis des Tet on/off-Systems zur Untersuchung der Nierenentwicklung bzw. zur Analyse der Wilms-Tumorpathogenese war Ziel dieser Arbeit. Hierfür wurden drei Mauslinien generiert: Zwei transgene sog. Responder-Linien, die eine chimäre spleißbare Wt1-cDNA der Variante musWt1+Exon 5;+/−KTS unter der Kontrolle eines Tet-responsiven Promotors im Genom tragen. Dieses tTA/Dox-abhängig regulierbare Wt1-Transgen (tgWt1) sollte (exogen regulierbar) die Expression des endogenen Wt1-Lokus ausreichend nachahmen, um die kritischen Phasen der Embryogenese zu überwinden und lebensfähige Tiere zu erhalten. Parallel dazu wurde die Wt1-Effektor-Mauslinie (WE2) generiert. Diese trägt einen tetrazyklinabhängigen Transaktivator (tTA) zur Steuerung Tet-regulierbarer Transgene unter der Kontrolle des endogenen Wt1-Promotors. Die durch homologe Rekombination in ES-Zellen erreichte Integration des tTA direkt am Translationsstartpunkt des Wt1-Lokus hat in den Tieren einen heterozygoten Wt1 knock out/tTA knock in zur Folge. Die bisher vorgenommenen Verpaarungen doppelt transgener Wt1-tTA+/−/Resp-Mäuse ergaben keinen Rescue des letalen Wt1 k.o. und es konnten bislang keine Wilms-Tumore induziert werden. Alle im Verlauf der Arbeit generierten Mauslinien wurden umfassend charakterisiert. So konnte für die Tiere der Responder-Linien Wt1-Resp1 (mit zusätzlichen Isolator-Sequenzen zum Schutz des Transgens vor Positionseffekten) und Wt1-Resp2 (ohne Isolatoren) konnte die Tet-induzierbare Expression und die Spleißbarkeit des tgWt1 in MEF-Assays und mittels Effektor-Mäusen auf RNA-Ebene nachgewiesen werden. Die genomische Charakterisierung der WE2-Linie ergab eine ungeklärte etwa 120 kb große Inversion am Wt1-Lokus, die alle 5'-regulatorischen Sequenzen mitsamt des tTA vom Rest von Wt1 trennt. Tiere dieser Linie weisen aber dennoch einen funktionalen Wt1 k.o. auf: Unter den Nachkommen aus Intercross-Verpaarungen von Wt1-tTA+/−-Mäusen lassen sich auf Grund der Letalität keine Wt1−/−-Genotypen nachweisen. Die Charakterisierung der Effektor-Linie auf RNA-Ebene und mittels Reporter-Mäusen liefert ein Wt1-analoges tTA-Expressionsmuster: So findet man eine deutliche tTA-Expression u. a. in Niere (Glomeruli), Uterus, Ovar und Testis. Die hier vorgestellten Experimente ergeben darüber hinaus eindeutige Hinweise einer Beteiligung von Wt1 in der Entstehung der glatten Muskulatur bzw. in der Vaskulogenese.

Strategies to identify and further characterize novel and known genes involved in regulation of skeletogenesis

372 osteochondrodysplasias and genetically determined dysostoses were reported in 2007 [Superti-Furga and Unger, 2007]. For 215 of these conditions, an association with one or more genes can be stated, while the molecular changes for the remaining syndromes remain illusive to date. Thus, the present dissertation aims at the identification of novel genes involved in processes regarding cartilage/ bone formation, growth, differentiation and homeostasis, which may serve as candidate genes for the above mentioned conditions. Two different approaches were undertaken. Firstly, a high throughput EST sequencing project from a human fetal cartilage library was performed to identify novel genes in early skeletal development (20th week of gestation until 2nd year of life) that could be investigated as potential candidate genes. 5000 EST sequences were generated and analyzed representing 1573 individual transcripts, corresponding to known (1400) and to novel, yet uncharacterized genes (173). About 7% of the proteins were already described in cartilage/ bone development or homeostasis, showing that the generated library is tissue specific. The remaining profile of this library was compared to previously published libraries from different time points (8th–12th, 18th–20th week and adult human cartilage) that also showed a similar distribution, reflecting the quality of the presented library analyzed. Furthermore, three potential candidate genes (LRRC59, CRELD2, ZNF577) were further investigated and their potential involvement in skeletogenesis was discussed. Secondly, a disease-orientated approach was undertaken to identify downstream targets of LMX1B, the gene causing Nail-Patella syndrome (NPS), and to investigate similar conditions. Like NPS, Genitopatellar syndrome (GPS) is characterized by aplasia or hypoplasia of the patella and renal anomalies. Therefore, six GPS patients were enrolled in a study to investigate the molecular changes responsible for this relatively rare disease. A 3.07 Mb deletion including LMX1B and NR5A1 (SF1) was found in one female patient that showed features of both NPS and GPS and investigations revealed a 46,XY karyotype and ovotestes indicating true hermaphroditism. The microdeletion was not seen in any of the five other patients with GPS features only, but a potential regulatory element between the two genes cannot be ruled out yet. Since Lmx1b is expressed in the dorsal limb bud and in podocytes, proteomic approaches and expression profiling were performed with murine material of the limbs and the kidneys to identify its downstream targets. After 2D-gel electrophoresis with protein extracts from E13.5 fore limb buds and newborn kidneys of Lmx1b wild type and knock-out mice and mass spectrometry analysis, only two proteins, agrin and carbonic anhydrase 2, remained of interest, but further analysis of the two genes did not show a transcriptional down regulation by Lmx1b. The focus was switched to expression profiles and RNA from newborn Lmx1b wild type and knock-out kidneys was compared by microarray analysis. Potential Lmx1b targets were almost impossible to study, because of the early death of Lmx1b deficient mice, when the glomeruli, containing podocytes, are still immature. Because Lmx1b is also expressed during limb development, RNA from wild type and knock-out Lmx1b E11.5 fore limb buds was investigated by microarray, revealing four potential Lmx1b downstream targets: neuropilin 2, single-stranded DNA binding protein 2, peroxisome proliferative activated receptor, gamma, co-activator 1 alpha, and short stature homeobox 2. Whole mount in situ hybridization strengthened a potential down regulation of neuropilin 2 by Lmx1b, but further investigations including in situ hybridization and protein-protein interaction studies will be needed.

Untersuchung der physiologischen Rolle des Wilms-Tumorgens 1 (WT1) im Rahmen der Generierung muriner in-vivo-Modelle für die Wilms-Tumorerkrankung

Der Wilms-Tumor ist eine embryonale Tumorerkrankung der Niere, als deren Ursprung Nierenvorläuferzellen des metanephrischen Mesenchyms gelten, deren Differenzierung während der frühen Nephrogenese ausbleibt und aus denen nachfolgend durch eine maligne Transformation Wilms-Tumore entstehen. Zwei Gene, die an der Wilms-Tumorgenese beteiligt zu sein scheinen, sind WT1 (Wilms-Tumorgen 1) und CTNNB1 (Catenin, cadherin-associated protein, beta 1). Während WT1 u.a. die Differenzierung des metanephrischen Mesenchyms steuert, begünstigen aktivierende Mutationen von CTNNB1 und eine dadurch bedingte Akkumulation seines Proteins β-Catenin die Tumorgenese vieler Organe. So verwundert es nicht, dass eine alleinige heterozygote Keimbahnmutation von WT1, die einen dominant-negativen Effekt auf funktionsfähiges WT1 ausübt, häufig zur Entstehung von Wilms-Tumoren in Patienten mit Denys-Drash-Syndrom (DDS) führt, sowie in etwa 15 % aller sporadischen Wilms-Tumore WT1 und CTNNB1 mutiert sind.rnDer Mechanismus der Entstehung von Wilms-Tumoren ist weitgehend unbekannt, was u.a. daran liegt, dass homozygote Wt1-Mutationen in der Maus embryonal (~ Tag 13,5 d.p.c.) letal sind. In der vorliegenden Arbeit sollten daher mit Hilfe einer Wt1 k.o.-Effektormaus (WE2) vier murine konditional reversible Wilms-Tumor-Modelle auf Basis des Tet off-Systems hergestellt werden. Dadurch lag in den zu generierenden Tieren Wt1 durch die Integration des WE2-Transgens zwar nur heterozygot mutiert vor, doch durch den endogenen Wt1-Promotor des Transgens sollte es zur zeitlichen und räumlichen Wt1-analogen Expression eines tetrazyklinabhängigen Transaktivators (tTA) kommen, der ohne die Gabe von Doxycyclin Tet-regulierbare Transgene in Wt1-exprimierenden Zellen aktivieren kann, die einen positiven Einfluss auf die Wilms-Tumorgenese haben könnten. So sollte durch das WE2 DDS-Modell ein DDS simuliert werden und es in Tieren der Modelle WE2 TC bCat∆Ex3, WE2 LC bCat∆Ex3 und WE2 Wnt1 zur Akkumulation von β-Catenin in Wt1-exprimierenden Nierenvorläuferzellen kommen, so dass deren Differenzierung ausbleibt und es durch eine maligne Transformation zur Entstehung eines Wilms-Tumors kommt.rnrnMit Hilfe von histologischen Analysen an entsprechenden Responder-Linien konnte zunächst gezeigt werden, dass die embryonale und adulte Expressionsdomäne des WE2-Effektors mit der von endogenen Wt1 übereinstimmt. Gleichzeitig wurden aber auch neue Expressionsorte von Wt1 nachgewiesen. So konnte die Expression des WE2-Effektors z.B. im Endothel der dorsalen Aorta detektiert werden, der als Entstehungsort von hämatopoetischen Stammzellen gilt. Anschließende hier vorgestellte Experimente zeigten, dass Wt1 direkt an diesem Prozess beteiligt ist und belegten eine noch nicht beschriebene Funktion von Wt1 in der frühen Hämatopoese.rnEs war jedoch mit keinem System möglich, eine Wilms-Tumorerkrankung zu simulieren. Während Tiere des WE2 DDS-Modells trotz nachweisbarer Induktion keinen Phänotyp aufwiesen, war wohl in den anderen Modellen eine konstitutive β-Catenin-Aktivierung in der Frühschwangerschaft nicht mit dem embryonalen Überleben vereinbar. Dabei schienen alle tripeltransgenen bzw. doppeltransgenen Embryonen, in denen durch einen frühen Doxycyclinentzug die Entstehung von Wilms-Tumoren möglich gewesen wäre, intrauterin zu sterben. Wurde dagegen Doxycyclin erst in der dritten Lebenswoche entzogen, so entwickelten die Tiere durch eine Wt1-vermittelte β-Catenin-Aktivierung Granulosazelltumore, polyzystische Nieren und Veränderungen der Hoden. Da alle diese organischen Veränderungen während der prä- bis frühen postnatalen Phase induziert wurden, schien die Doxycyclinmenge nicht auszureichen, um eine β-Catenin-Aktivierung zu verhindern. Es hätte also auch zur Entstehung von Wilms-Tumoren kommen können, so dass diese Ergebnisse darauf hinweisen, dass eine β-Catenin-Aktivierung wahrscheinlich nicht der physiologisch entscheidende Schritt bei der Entstehung eines Wilms-Tumors ist.rnrnDie Charakterisierung der WE2-Effektormaus und die Herstellung und Analysen der Systeme geben damit Einblick in die WT1- bzw. WT1/CTNNB1-assoziierte Wilms-Tumorgenese und ermöglichen die weitere Erforschung von Granulosazelltumoren, polyzystsischen Nieren, Veränderungen von Hoden und der Rolle von WT1 in der frühen Hämatopoese.rn

Untersuchung der Rolle reaktiver Sauerstoffspezies und DNA-Schäden bei Hypertonie und Arteriosklerose

Angiotensin II induziert intrazellulär die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies, welche DNA-Schäden erzeugen können. Um die Hypothese zu prüfen, dass durch Angiotensin II induzierte DNA-Schäden für die erhöhte Krebsinzidenz hypertensiver Menschen verantwortlich sind, wurde eine vierwöchige Behandlung von Mäusen mit Angiotensin II (0,6 μg/kg/min) durchgeführt. Mit der Alkalischen Elution wurden in Zellen aus verschiedenen Organen der Mäuse die Menge an DNA-Einzelstrangbrüchen und oxidativen DNA-Modifikationen bestimmt. In der Niere wurde außerdem mit dem BigBlue® Mutations-Assay die Entstehung von Mutationen analysiert. In keinem der analysierten Organe konnte eine Erhöhung der DNA-Schäden oder eine Erhöhung der Mutationsfrequenzen durch die Angiotensin II-Behandlung nachgewiesen werden. Die durchgeführten Untersuchungen geben somit keinen Hinweis auf eine DNA-schädigende und mutagene Wirkung von Angiotensin II.rnBei der Entstehung und dem Krankheitsverlauf von Arteriosklerose spielen reaktive Sauerstoffspezies ebenfalls eine noch nicht genau geklärte Rolle. Um zu ermitteln, ob oxidative DNA-Schäden die Entstehung der Arteriosklerose begünstigen, wurde die Endothelfunktion von Wildtyp- und reparaturdefizienten Ogg1-/--Mäusen verglichen. Entgegen der Vermutung, dass oxidative DNA-Modifikationen die Endothelfunktion verschlechtern, zeigen die Untersuchungen, dass Ogg1-/--Mäuse, die höhere Spiegel an oxidativen DNA-Modifikationen in ihrem Genom haben, eine signifikant bessere Endothelfunktion besitzen als Wildtyptiere. Dieser Befund weist auf eine neuartige, von der DNA-Reparatur unabhängige Funktion von OGG1 hin.rn