Analyse immunologischer und proteomischer Aspekte im Rahmen der Glaukompathogenese

Das Glaukom stellt eine heterogene Gruppe von okularen Erkrankungen dar, deren Pathogenese sich durch einen langsamen, progradienten Untergang von retinalen Ganglienzellen und ihren Axonen auszeichnet. rnIn den letzten Jahren wurde im Kontext der Glaukompathogenese verstärkt die Beteiligung autoreaktiver Antikörper diskutiert. Ein Schwerpunkt dieser Arbeit bestand in dem Vergleich solcher Autoantikörper-Reaktionen in den Serum- und Kammerwasserproben einzelner Glaukompatienten. Hierdurch sollte geklärt werden, inwieweit die Immunreaktivitäten dieser beiden Körperflüssigkeiten miteinander übereinstimmen und ob sich Hinweise auf eine lokale Antikörperproduktion im immunprivilegierten Auge finden lassen. Mittels eines etablierten Protein-Microarray-Verfahrens wurden die Immunreaktionen gegen 40 verschiedene Antigene, wie z.B. Hitzeschock-Proteine oder neuronale Strukturproteine, untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass die detektierten Autoantikörper-Reaktionen gegen mehr als 80% der untersuchten Antigene in beiden Körperflüssigkeiten miteinander übereinstimmen. Verdeutlicht wird hierdurch, dass die Antikörper-basierenden immunologischen Vorgänge im Auge bzw. Kammerwasser, trotz dessen Abschottung vom Blutkreislauf durch die Blut-Retina-Schranke, denen des Serums stark ähneln. Nur vereinzelt lassen sich Hinweise auf eine lokale Antikörperproduktion im Auge finden, wodurch die Bedeutung der detektierten Serumantikörper-Reaktionen für die Glaukomerkrankung belegt wird. rnEin weiterer Schwerpunkt der Arbeit lag auf der Detektion möglicher veränderter Proteinexpressionen in den Retinae und Serumproben von Glaukompatienten, die potentiell zu den neurodegenerativen Prozessen der Glaukompathogenese beitragen. Um die Analyse spezifischer Proteinexpressionen zu ermöglichen, wurde das Verfahren des Antikörper-Microarrays etabliert und auf die Fragestellung angewendet. Untersucht wurden hierbei vor allem die Abundanzen von Komplementproteinen, Zytokinen und Hitzeschock-Proteinen, aber auch die von verschiedenen neuronalen Strukturproteinen. Als Probenmaterial dienten Serum- und Retinaproben von Glaukompatienten, die vergleichend denen von gesunden Probanden gegenübergestellt wurden. Die Analyse erbrachte die Erkenntnis, dass neben der verstärkten Expression von Komplementproteinen in der Retina (z.B. C3, C6) auch im Serum der Glaukompatienten eine erhöhte Konzentration dieser Proteine vorliegt, die im Rahmen der Glaukomerkrankung möglicherweise ebenfalls eine Rolle spielen. Ähnliches konnte für verschiedene Zytokine, wie z.B. TNF-α, IFN-γ oder IL1-β beobachtet werden, die in den untersuchten Retinae von Glaukomprobanden, teilweise auch in den Serumproben der Patienten, in verstärktem Maße detektiert werden konnten. Die erhöhte Produktion von Zytokinen in der Retina ist wahrscheinlich auf die Aktivierung von Gliazellen zurückzuführen, ein Ereignis für das in dieser Arbeit zahlreiche Hinweise gefunden werden konnten. Die Gliaaktivierung wird vermutlich durch apoptotische Prozesse in der Retina ausgelöst, eventuell aber auch durch eine erfolgte Komplementaktivierung. Darüber hinaus konnten mittels eines massenspektrometrischen Verfahrens weitere Expressionsunterschiede verschiedener retinaler Proteine bei Glaukompatienten festgestellt werden. Diese Veränderungen, wie z.B. geminderte Mengen von ROS-eliminierenden Proteinen, wie der Superoxid Dismutase und Peroxiredoxin-2, begünstigen bzw. verstärken sehr wahrscheinlich die neurodegenerativen Prozesse in der Retina von GlaukompatientenrnInwieweit die untersuchten Faktoren kausativ an den neurodegenerativen Prozessen beteiligt sind, bleibt ungeklärt, jedoch untermauert deren Vielzahl die Notwendigkeit, die Ursache der Glaukomerkrankung als komplexe Interaktion und Wechselwirkung verschiedener Komponenten zu betrachten und nicht als einen einzelnen fehlgesteuerten Mechanismus.rn

Pathomechanische Analysen zum Untergang retinaler Ganglienzellen im experimentellen autoimmunen Glaukom-Modell

In den vergangenen Jahren konnten zahlreiche Studien die Veränderung des natürlichen Autoantikörperrepertoirs bei Glaukompatienten aufzeigen. Zu den Antigenen zählen verschiedenen Hitzeschockproteinen, aber ebenso neuronal assoziierte Strukturproteine wie das Myelin basische Protein (MBP) oder das sauren Gliafaserprotein und einige neuropyhsiologische Proteine aus der Retina und dem Sehnerven. Da bei den Glaukompatienten nicht einzelne Antikörperreaktionen verändert sind, sondern vielmehr komplexe Autoantikörpermuster vorliegen, bestand das primäre Ziel der Dissertation zu zeigen, ob eine systemische Immunisierung mit MBP, Homogenaten opticus-assoziierter Antigene (ONA) und Antigenen der retinalen Ganglienzellschicht (RGA) den Verlust von retinalen Ganglienzellen (RGZ) in einem Experimentellen Autoimmunen Glaukom (EAG) Tiermodell auslösen können. Die systemische Injektion von MBP, ONA oder RGA induzierten ophthalmopathologische Veränderungen in der Retina, gekennzeichnet durch retinalen Ganglienzellverlust mitsamt Zerstörung der Axone im Sehnerv. Unter der Annahme, dass die Neurodegeneration durch Autoantiköper vermittelt ist, wurde ebenfalls untersucht, ob sich die Antikörperreaktivität gegen okulare Strukturen oder den Sehnerv im Verlauf der Studie verändern. Getestet wurde die Antikörperreaktivität gegen Gewebsschnitte gesunder Tiere mit dem Ergebnis einer signifikanten und zeitabhängigen Zunahme der Immunreaktivität. Darüber hinaus war es erstmals möglich die Ablagerung von IgG Autoantikörpern in der Retina und dem Sehnerv nachzuweisen sowie die Caspase mediierte Apoptose zu untersuchen. Ebenfalls konnte die Verteilung von aktivierten Mikroglia im optischen System evaluiert werden, wobei diese mehrmals in Kolokalisation mit den IgG-Autoantikörpern auftraten. Diese Beobachtungen lassen den Schluss zu, dass die Immunreaktionen von Autoantikörpern alleine und im Zusammenspiel mit der Mikroglia im Zusammenhang mit der Neurodegeneration der retinalen Ganglienzelle im EAG Modell stehen könnten.

Regelmechanismen und Determinanten der Transkription in Polytänchromosomen von Chironomus und Drosophila

Die kumulative Habil.‐Schrift gründet sich auf 6 Originalpublikationen, die beschreiben: [Sass, H. (1982), Cell 28: 269‐278]. RNA polymerase B in polytene chromosomes: Immunofluorescent and autoradiographic analysis during stimulated and repressed RNA synthesis. Elektronenmikroskopie charakterisierte das C. tentans Balbianiring BR2‐Gen von Speicheldrüsenchromosomen als hoch aktives 5‐6 μm langes single‐copy Gen, das 33/μm RNAPolymerasen B (Pol II) transkribieren (Diss., Sass, H., 1978, Univ. Tübingen). Diese Immunfluoreszenzstudie ortet Pol II in allen Interbanden von Region IV‐3B10‐3B5 des nichtinduzierten BR2. Prominente Fluoreszenz im BR2‐Genort 3B9/10 zeigt, das BR2‐Gen ist präaktiv, wie erwartet. 3H‐Autoradiogramme beweisen, in allen fluoreszierenden BR2, BR1, BR3, Puffs, aufgelockerten Banden, Interbanden und Loci ohne Puffing, synthetisiert Pol II RNA. Die genomweite ständige Pol II‐Präsenz zeigt, dass, wie beim nichtinduzierten BR2‐Gen, bereits schon gebundene Pol II wohl auch andere Gene präaktiviert. So erfolgt die Regulation der Transkription mehr über die transkriptionelle Elongation. Auch durch α‐Amanitin, oder Actinomycin D, oder Hitzeschock in vivo kollabierte BR2, BR1, BR3 besitzen Pol II. [Sass, H. (1984), Chromosoma 90: 20‐25]. Gene identification in polytene chromosomes: some Balbiani ring 2 gene sequences are located in an interband‐like region of Chironomus tentans. Immunfluoreszenz und 3H‐Autoradiographie zeigen, dass Injektionen von DRB in Larven die Balbianiringe (BR) sowie andere Puffs und deren Pol II‐Konzentration dramatisch reduzieren. Trotzdem zeigen 3H‐Uridin markierte Speicheldrüsenchromosomen, dass RNA‐Synthese doch in nichtinduzierten BR2, BR1, BR3 erfolgt, aber nur auf reduziertem Level. Das widerspricht der von Egyházi E. (1975, PNAS 73:947‐950) propagierten „Inhibition of Balbiani ring RNA synthesis at the initiation level“ durch DRB. Vielmehr sieht es so aus, DRB wirkt bei der transkriptionellen Elongation inhibierend. Durch in situ‐Hybridisierung von Sequenzen klonierter BR2‐DNA wurde in Speicheldrüsenchromosom IV das BR2‐Gen in Region 3B9/10 direkt identifiziert. [Sass, H. and Pederson, T. (1984), J. Mol. Biol. 180: 911‐926]. Transcription‐dependent localization of U1 and U2 small nuclear ribonucleoproteins at major sites of gene activity in polytene chromosomes. Immunolokalisation von Sm‐, U1‐ und U2snRNP‐spezifischen Antigenen in Speicheldrüsenchromosomen von C. tentans hat zur Entdeckung der beim Spleißen von prä‐mRNA beteiligten U1/U2snRNPs in Balbianiringen BR2, BR1, BR3 sowie anderen Puffs und aufgelockerten Banden geführt. Die überraschenden BR‐Daten zeigen erstmals: (i) Der Spleiß‐Apparat ist in Genloci mit intensiver RNA‐Synthese schon vorhanden. (ii) Immunfluoreszenz reflektiert den Exon‐Intron‐Bau dieser BR‐Gene. (iii) Transkription und spleißosomales Ausschneiden von Introns sind koordiniert. [Sass, H. (1989), Nucleic Acids Research 17: 10508]. Hsp82‐neo transposition vectors to study insertional mutagenesis in Drosophila melanogaster and tissue culture cells; [Sass, H. (1990), Gene 89: 179‐186]. P‐transposable vectors expressing a constitutive and thermoinducible hsp82‐neo fusion gene for Drosophila germline transformation and tissue‐culture transfection. Beschrieben sind Design, Konstruktion und Expression der Genfusion hsp82‐neo als ein in vivo selektierbares Reporter‐/Markergen, die Transposons P{hsp82‐neo/Adh} sowie P{hsp82‐neo} und Transformations‐Vektoren pHS22, pHS24, pHS85, pHS103 und pHS104. Sie stellen das von der Fliege gebildete Enzym bakteriellen Ursprungs, Neomycin‐Phosphotransferase II, für die G418‐Selektion bereit, um die Position, Struktur, Expression und Funktion von Genen mittels hsp82‐neo‐Mutagenese zu erforschen. [Sass, H. and Meselson, M. (1991), Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88: 6795‐6799]. Dosage compensation of the Drosophila pseudoobscura Hsp82 gene and the D. melanogaster Adh gene at ectopic sites in D. melanogaster. Quantitative Unterschiede in der Dosiskompensation des X‐chromosomalen hsp82‐Gens von D. pseudoobscura und autosomalen Adh‐Gens von D. melanogaster wurden als Erhöhung der RNAMenge in D. melanogaster gemessen. Beide Transgene sind dosiskompensiert, sprang P{hsp82‐ neo/Adh} in euchromatische Regionen des D. melanogaster X‐Chromosoms. Beide Transgene sind nicht dosiskompensiert, insertierte P{hsp82‐neo/Adh} ins β‐Heterochromatin in Region 20 an der Basis des X. Keine der zehn autosomalen Insertionen ist dosiskompensiert. Die Ergebnisse lassen vermuten, dass X‐chromosomale regulatorische Sequenzen, die für die Verstärkung der Genaktivität um Faktor 2 in Männchen verantwortlich sind, gehäuft im X vorkommen, jedoch im β‐ Heterochromatin und den Autosomen fehlen. Das Kompensationsverhalten der transponierten Gene wird durch das neue chromosomale Milieu des Insertionsortes bestimmt.

Control of fruit postharvest diseases by thermotherapy: understanding the mechanisms of action by –omics approaches

In recent years the hot water treatment (HW) represents an effective and safe approach for managing postharvest decay. This study reported the effect of an HW (60°C for 60 s and 45°C for 10 min) on brown rot and blue mould respectively. Peaches was found more thermotolerant compared to apple fruit, otherwise Penicillium expansum was more resistant to heat with respect to Monilinia spp. In semi-commercial and commercial trials, the inhibition of brown rot in naturally infected peaches was higher than 78% after 6 days at 0°C and 3 days at 20°C. Moreover, in laboratory trials a 100% disease incidence reduction was obtained by treating artificially infected peaches at 6-12 h after inoculation revealing a curative effect of HW. The expression levels of some genes were evaluated by qRT-PCR. Specifically, the cell wall genes (β-GAL, PL, PG, PME) showed a general decrease of expression level whereas PAL, CHI, HSP70 and ROS-scavenging genes were induced in treated peaches compared to the control ones. Contrarily, HW applied on artificially infected fruit before the inoculum was found to increase brown rot susceptibility. This aspect might be due to an increase of fruit VOCs emission as revealed by PTR-ToF-MS analysis. In addition a microarray experiment was conducted to analyze molecular mechanisms underneath the apple response to heat. Our results showed a largest amount of induced Heat shock proteins (HSPs), Heat shock cognate proteins (HSCs), Heat shock transcription factors (HSTFs) genes found at 1 and 4 hours from the treatment. Those genes required for the thermotolerance process could be involved in induced resistance response. The hypothesis was confirmed by 30% of blue mold disease reduction in artificially inoculated apple after 1 and 4 hours from the treatment. In order to improve peaches quality and disease management during storage, an innovative tool was also used: Da-meter.

Die Regulation der Ubiquitinligase CHIP durch das Cochaperon BAG2 im zellulären System und im Kontext der replikativen Seneszenz

Eine funktionierende Proteinqualitätskontrolle ist essenziell für die Vitalität einer Zelle. Das dynamische Gleichgewicht zwischen Proteinfaltung und -degradation wird von molekularen Chaperonen aufrechterhalten, deren Aktivität wiederum durch die Interaktion mit zahlreichen Cochaperonen moduliert wird. Das Cochaperon CHIP ist ein zentraler Faktor in Proteintriage-Entscheidungsprozessen, da es als Ubiquitinligase Chaperonsubstrate dem Abbau zuführt und somit die Chaperonmaschinerie direkt mit den Systemen der Proteindegradation verbindet. Um Polypeptide vor einem vorzeitigen Abbau zu schützen, wird die destruktive Aktivität von CHIP durch weitere Cochaperone reguliert. rnIn dieser Arbeit konnte die Hemmung der Ligaseaktivität von CHIP durch das Cochaperon BAG2 mechanistisch erstmals in einem zellulären System nachgewiesen werden. Dazu wurde die humane IMR-90 Fibroblasten Zelllinie verwendet. Die Ubiquitinierungsaktivität von CHIP wurde anhand von HSP72 als Modell-CHIP-Substrat untersucht. Durch die verringerte Ubiquitinierung, und damit dem reduzierten Abbau von HSP72, regulierte BAG2 dessen intrazelluläre Proteinspiegel, ohne dabei selbst eine Hitzeschockantwort zu induzieren. Überexprimiertes BAG2 wirkte sich trotz stabilisierter HSP72-Spiegel bei einem appliziertem Hitzestresses negativ auf die Zellvitalität aus, vermutlich da BAG2 durch die Inhibition von CHIP-vermittelter Ubiquitinierung massiv in das Gleichgewicht zwischen Substratfaltung und -degradation eingreift.rnDa sich die Mechanismen der Proteinqualitätskontrolle in der Alterung stark verändern und sich den wandelnden Bedingungen in der Zelle anpassen, wurde in einem zweiten Teil dieser Arbeit mit Hilfe des IMR-90 Zellsystems als etabliertes Modell zellulärer Seneszenz analysiert, inwieweit sich die Aktivität und die Regulation von CHIP durch BAG2 in der zellulären Alterung ändern. In seneszenten Zellen war HSP72 erheblich weniger ubiquitiniert als in jungen Fibroblasten, was auf eine reduzierte CHIP-Aktivität hinweist. Diese blieb jedoch durch BAG2 weiterhin modulierbar. Die Funktion von BAG2 als Inhibitor der Ubiquitinligase CHIP blieb demnach in seneszenten Zellen bestehen. In gealterten Fibroblasten regulierte BAG2 außerdem die Proteinspiegel des CHIP-Substrates und Seneszenzinitiators p53, was BAG2 eine mögliche Rolle in der Etablierung des Seneszenz-Phänotyps zuspricht. Weiterhin unterlagen die Proteinspiegel der beiden funktionell redundanten CHIP-Modulatoren BAG2 und HSPBP1 in der zellulären Alterung einer reziproken Regulation. In gealterten Mäusen trat die gegenläufige Veränderung der beiden Cochaperone gewebsspezifisch in der Lunge auf. Außerdem waren die BAG2-Proteinspiegel im Hippocampus gealterter Tiere signifikant erhöht.rnZusammenfassend konnte anhand der erzielten Ergebnisse die Funktion von BAG2 als Inhibitor von CHIP im zellulären System bestätigt werden. Außerdem durchlaufen die Aktivität und die Regulation von CHIP einen seneszenzspezifischen Adaptationsprozess, welcher für die Erhaltung der Proteostase in der Alterung relevant sein könnte und in welchem die Funktion von BAG2 als CHIP-Modulator möglicherweise eine wichtige Rolle spielt.rnZukünftige Studien könnten die komplexen Mechanismen weiterführend aufklären, mit denen CHIP-Aktivität reguliert wird. Dies kann helfen, der altersbedingten Abnahme an proteostatischer Kontrolle entgegenzuwirken und aberrante Proteinaggregation in altersassoziierten Erkrankungen vorzubeugen.rn

Favourable prognostic value of antibodies anti-HSP20 in patients with cystic echinococcosis: a differential immunoproteomic approach

Seeking biomarkers reflecting disease development in cystic echinococcosis (CE), we used a proteomic approach linked to immunological characterisation for the identification of respective antigens. Two-dimensional gel electrophoresis (2-DE) of sheep hydatid fluid, followed by immunoblot analysis (IB) with sera from patients with distinct phases of disease, enabled us to identify by mass spectrometry heat shock protein 20 (HSP20) as a potential marker of active CE. Using IB, antibodies specific to the 34 kDa band of HSP20 were detected in sera from 61/95 (64%) patients with CE, but not in sera from healthy subjects. IB revealed anti-HSP20 antibodies in a higher percentage of sera from patients with active disease than in sera from patients with inactive disease (81 vs. 24%; P = 10(-4)). These primary results were confirmed in a long-term follow-up study after pharmacological and surgical treatment. Herewith anti-HSP20 antibody levels significantly decreased over the course of treatment in sera from patients with cured disease, relative to sera from patients with progressive disease (P = 0.017). Thus, during CE, a comprehensive strategy of proteomic identification combined with immunological validation represents a promising approach for the identification of biomarkers useful for the prognostic assessment of treatment of CE patients.

High HSP27 and HSP70 expression levels are independent adverse prognostic factors in primary resected colon cancer

The expression of Heat Shock Proteins (HSPs) is increased in various cancers and has been shown to correlate with biological tumor behaviour. This study aimed to investigate the impact of HSP70, HSP60 and HSP27 expression in colon cancer.

Proteomic changes in the rat brain induced by homogenous irradiation and by the bystander effect resulting from high energy synchrotron X-ray microbeams

Abstract Purpose: To further evaluate the use of microbeam irradiation (MBI) as a potential means of non-invasive brain tumor treatment by investigating the induction of a bystander effect in non-irradiated tissue. Methods: Adult rats were irradiated with 35 or 350 Gy at the European Synchotron Research Facility (ESRF), using homogenous (broad beam) irradiation (HI) or a high energy microbeam delivered to the right brain hemisphere only. The proteome of the frontal lobes were then analyzed using two-dimensional electrophoresis (2-DE) and mass spectrometry. Results: HI resulted in proteomic responses indicative of tumourigenesis; increased albumin, aconitase and triosphosphate isomerase (TPI), and decreased dihydrolipoyldehydrogenase (DLD). The MBI bystander effect proteomic changes were indicative of reactive oxygen species mediated apoptosis; reduced TPI, prohibitin and tubulin and increased glial fibrillary acidic protein (GFAP). These potentially anti-tumourigenic apoptotic proteomic changes are also associated with neurodegeneration. However the bystander effect also increased heat shock protein (HSP) 71 turnover. HSP 71 is known to protect against all of the neurological disorders characterized by the bystander effect proteome changes. Conclusions: These results indicate that the collective interaction of these MBI-induced bystander effect proteins and their mediation by HSP 71, may confer a protective effect which now warrants additional experimental attention.

Theileria-induced constitutive IKK activation is independent of functional Hsp90

The intracellular parasite Theileria induces uncontrolled proliferation and host cell transformation. Parasite-induced transformation is accompanied by constitutive activation of IkappaB kinase (IKK), resulting in permanently high levels of activated nuclear factor (NF)-kappaB. IKK activation pathways normally require heat shock protein 90 (Hsp90), a chaperone that regulates the stability and activity of signalling molecules and can be blocked by the benzoquinone ansamycin compound geldanamycin (GA). In Theileria-transformed cells, IkappaBalpha and p65 phosphorylation, NF-kappaB nuclear translocation and DNA binding activity are largely resistant to GA and also NF-kappaB-dependent reporter gene expression is only partly affected. Our findings indicate that parasite-induced IKK activity does not require functional Hsp90.

The influence of local and systemic preconditioning on oxygenation, metabolism and survival in critically ischaemic skin flaps in pigs

Stress proteins represent a group of highly conserved intracellular proteins that provide adaptation against cellular stress. The present study aims to elucidate the stress protein-mediated effects of local hyperthermia and systemic administration of monophosphoryl lipid A (MPL) on oxygenation, metabolism and survival in bilateral porcine random pattern buttock flaps. Preconditioning was achieved 24h prior to surgery by applying a heating blanket on the operative site (n = 5), by intravenous administration of MPL at a dosage of 35 microg/kg body weight (n = 5) or by combining the two (n = 5). The flaps were monitored with laser Doppler flowmetry, polarographic microprobes and microdialysis until 5h postoperatively. Semiquantitative immunohistochemistry was performed for heat shock protein 70 (HSP70), heat shock protein 32 (also termed haem oxygenase-1, HO-1), and inducible nitrc oxide synthase (iNOS). The administration of MPL increased the impaired microcirculatory blood flow in the proximal part of the flap and partial oxygen tension in the the distal part by approximately 100% each (both P<0.05), whereas both variables remained virtually unaffected by local heat preconditioning. Lactate/pyruvate (L/P) ratio and glycerol concentration (representing cell membrane disintegration) in the distal part of the flap gradually increased to values of approximately 500 mmol/l and approximately 350 micromol/l, respectively (both P<0.01), which was substantially attenuated by heat application (P<0.01 for L/P ratio and P<0.05 for glycerol) and combined preconditioning (P<0.01 for both variables), whereas the effect of MPL was less marked (not significant). Flap survival was increased from 56% (untreated animals) to 65% after MPL (not significant), 71% after heat application (P<0.05) and 78% after both methods of preconditioning (P<0.01). iNOS and HO-1 were upregulated after each method of preconditioning (P<0.05), whereas augmented HSP70 staining was only observed after heat application (P<0.05). We conclude that local hyperthermia is more effective in preventing flap necrosis than systemic MPL administration because of enhancing the cellular tolerance to hypoxic stress, which is possibly mediated by HSP70, whereas some benefit may be obtained with MPL due to iNOS and HO-1-mediated improvement in tissue oxygenation.

[Periodontitis and cardiovascular disease]

The prevalence of periodontitis and cardiovascular disease (CVD) is high. A mixed infectious biofilm etiology of periodontitis is known but not fully established in CVD. Cofactors; smoking habits, stress, ethnicity, genetics, socioeconomics and age contribute to both diseases. The objectives of this report are to summarize factors in regards to CVD and periodontitis that are clinically relevant. The hypothesis behind a relationship between the two conditions can be founded in (I) shared infections etiology, (II) shared inflammatory response, (III) epidemiological and case-control studies, and (IV) periodontal studies demonstrating improvements of CVD markers. Streptococcus species in the S. mitis group, and S. anginosus group have been identified in periodontitis and are known as pathogens in endocarditis possibly transported from the oral cavity to the heart through bacteremia during dental therapies, and tooth brushing. Other periodontal bacteria such as Porphyromonas gingivalis, Fusobacterium nucleatum and Parvimonas micra are beta-lactamase producing and may contribute to antibiotic resistance (extended spectrum beta-lactamases). Other bacteria in CVD and periodontitis include Staphylococcus aureus, and Pseudomonas aeruginosa. Chlamydia pneumoniae and P. gingivalis lipopolyysaccharide capsels share homology and induce heat-shock protein activity and a cascade of proinflammatory cytokines. Associations between periodontitis and CVD have been presented in many studies when controlling for confounders. Other studies have demonstrated that periodontal therapies increase brachial artery flow rate and reduce serum inflammatory cytokine levels. Thus, physicians caring for subjects at CVD risk should consult with dentists/periodontists. Dentists must improve their medical knowledge and also learn to consult with physicians when treating patients at CVD risk.

Pseudovacuoles--immobilized by high-pressure freezing--are associated with blebbing in walker carcinosarcoma cells

By applying high pressure freezing and freeze-substitution, we observed large inclusions of homogeneous appearance in the front of locomoting Walker carcinosarcoma cells that have not been described earlier. Live cell imaging revealed that these inclusions were poor in lipids and nucleic acids but had a high lysine (and hence protein) content. Usually one such structure 2-5 mum in size was present at the front of motile Walker cells, predominantly in the immediate vicinity of newly forming blebs. By correlating the lysine-rich areas in fixed and embedded cells with electron microscopic pictures, inclusions could be assigned to confined, faintly stained cytoplasmic areas that lacked a surrounding membrane; they were therefore called pseudovacuoles. After high-pressure freezing and freeze substitution, pseudovacuoles appeared to be filled with 20 nm large electron-transparent patches surrounded by 12 and 15 nm large particles. The heat shock protein Hsp90 was identified by peptide sequencing as a major fluorescent band on SDS-PAGE of lysine-labelled Walker cell extracts. By immunofluorescence, Hsp90 was found to be enriched in pseudovacuoles. Colocalization of the lysine with a potassium-specific dye in living cells revealed that pseudovacuoles act as K+ stores in the vicinity of forming blebs. We propose that pseudovacuoles might support blebbing by locally regulating the intracellular hydrostatic pressure.

Chemokine receptor 4 (CXCR4) is part of the lipopolysaccharide "sensing apparatus"

Recognition of bacterial lipopolysaccharide (LPS) by the innate immune system involves at least three receptor molecules: CD14, TLR4 and MD-2. Additional receptor components such as heat shock proteins, chemokine receptor 4 (CXCR4), or CD55 have been suggested to be part of this activation cluster; possibly acting as additional LPS transfer molecules. Our group has previously identified CXCR4 as a component of the "LPS-sensing apparatus". In this study we aimed to elucidate the role that CXCR4 plays in innate immune responses to LPS. Here we demonstrate that CXCR4 transfection results in responsiveness to LPS. Fluorescence correlation spectroscopy experiments further showed that LPS directly interacts with CXCR4. Our data suggest that CXCR4 is not only involved in LPS binding but is also responsible for triggering signalling, especially mitogen-activated protein kinases in response to LPS. Finally, co-clustering of CXCR4 with other LPS receptors seems to be crucial for LPS signalling, thus suggesting that CXCR4 is a functional part of the multimeric LPS "sensing apparatus".

Population transcriptomics of life-history variation in the genus Salmo

In this study, we demonstrate the power of applying complementary DNA (cDNA) microarray technology to identifying candidate loci that exhibit subtle differences in expression levels associated with a complex trait in natural populations of a nonmodel organism. Using a highly replicated experimental design involving 180 cDNA microarray experiments, we measured gene-expression levels from 1098 transcript probes in 90 individuals originating from six brown trout (Salmo trutta) and one Atlantic salmon (Salmo salar) population, which follow either a migratory or a sedentary life history. We identified several candidate genes associated with preparatory adaptations to different life histories in salmonids, including genes encoding for transaldolase 1, constitutive heat-shock protein HSC70-1 and endozepine. Some of these genes clustered into functional groups, providing insight into the physiological pathways potentially involved in the expression of life-history related phenotypic differences. Such differences included the down-regulation of genes involved in the respiratory system of future migratory individuals. In addition, we used linear discriminant analysis to identify a set of 12 genes that correctly classified immature individuals as migratory or sedentary with high accuracy. Using the expression levels of these 12 genes, 17 out of 18 individuals used for cross-validation were correctly assigned to their respective life-history phenotype. Finally, we found various candidate genes associated with physiological changes that are likely to be involved in preadaptations to seawater in anadromous populations of the genus Salmo, one of which was identified to encode for nucleophosmin 1. Our findings thus provide new molecular insights into salmonid life-history variation, opening new perspectives in the study of this complex trait.

Up-regulation of the peroxiredoxin-6 related metabolism of reactive oxygen species in skeletal muscle of mice lacking neuronal nitric oxide synthase

Although neuronal nitric oxide synthase (nNOS) plays a substantial role in skeletal muscle physiology, nNOS-knockout mice manifest an only mild phenotypic malfunction in this tissue. To identify proteins that might be involved in adaptive responses in skeletal muscle of knockout mice lacking nNOS, 2D-PAGE with silver-staining and subsequent tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) was performed using extracts of extensor digitorum longus muscle (EDL) derived from nNOS-knockout mice in comparison to C57Bl/6 control mice. Six proteins were significantly (P < or = 0.05) more highly expressed in EDL of nNOS-knockout mice than in that of C57 control mice, all of which are involved in the metabolism of reactive oxygen species (ROS). These included prohibitin (2.0-fold increase), peroxiredoxin-3 (1.9-fold increase), Cu(2+)/Zn(2+)-dependent superoxide dismutase (SOD; 1.9-fold increase), heat shock protein beta-1 (HSP25; 1.7-fold increase) and nucleoside diphosphate kinase B (2.6-fold increase). A significantly higher expression (4.1-fold increase) and a pI shift from 6.5 to 5.9 of peroxiredoxin-6 in the EDL of nNOS-knockout mice were confirmed by quantitative immunoblotting. The concentrations of the mRNA encoding five of these proteins (the exception being prohibitin) were likewise significantly (P < or = 0.05) higher in the EDL of nNOS-knockout mice. A higher intrinsic hydrogen peroxidase activity (P < or = 0.05) was demonstrated in EDL of nNOS-knockout mice than C57 control mice, which was related to the presence of peroxiredoxin-6. The treatment of mice with the chemical NOS inhibitor L-NAME for 3 days induced a significant 3.4-fold up-regulation of peroxiredoxin-6 in the EDL of C57 control mice (P < or = 0.05), but did not alter its expression in EDL of nNOS-knockout mice. ESR spectrometry demonstrated the levels of superoxide to be 2.5-times higher (P < or = 0.05) in EDL of nNOS-knockout mice than in C57 control mice while an in vitro assay based on the emission of 2,7-dichlorofluorescein fluorescence disclosed the concentration of ROS to be similar in both strains of mice. We suggest that the up-regulation of proteins that are implicated in the metabolism of ROS, particularly of peroxiredoxin-6, within skeletal muscles of nNOS-knockout mice functionally compensates for the absence of nNOS in scavenging of superoxide.