Untersuchungen zum Einfluss des HMG-CoA-Reduktase-Inhibitors Lovastatin auf die Toxizität ionisierender Strahlung sowie des Anthrazyklinderivats Doxorubicin im Mausmodell

Hintergund: HMG-CoA-Reduktase-Inhibitoren (Statine) sind klinisch etablierte Cholesterinsenker. Über die Inhibition der intrinsischen Cholesterinbiosynthese hinaus zeigen sie sogenannte pleiotrope biologische Effekte. Ein Großteil dieser Wirkungen wird auf die Inhibition kleiner Ras homologer GTPasen (Rho GTPasen) zurückgeführt. In vitro schützt das Statinderivat Lovastatin (Lova) primäre humane Endothelzellen vor der Zytotoxizität von ionisierender Strahlung (IR) und dem Krebsmedikament Doxorubicin (Doxo). Zielsetzung: Die Relevanz dieser Befunde für ein in vivo Mausmodell sollte in der vorliegenden Arbeit überprüft werden. Dafür wurden BALB/c-Mäuse mit IR oder Doxo behandelt und der Einfluss einer Kobehandlung mit Lova auf verschiedene Toxizitätsendpunkte untersucht (24 h nach einer einzelnen hohen Dosis IR (i), 14 Tage nach zwei geringen Dosen IR (ii), 48 h nach einer einzelnen hohen Dosis Doxo (iii), sowie 8 Tage nach drei niedrigen Dosen Doxo (iv)). Eine mögliche gleichzeitige Protektion von Tumorzellen durch die Statingabe wurde in einem Xenotransplantationsexperiment überprüft (v), in dem das gleiche Behandlungsschema wie bei iv angewendet wurde. Ergebnisse: Es konnte gezeigt werden, dass eine Statinbehandlung Normalgewebe vor Doxo- und IR-induzierter Toxizität schützt, ohne gleichzeitig protektiv auf transformierte Zellen zu wirken. Dieser Effekt ist wahrscheinlich von einer Inhibition der kleinen GTPasen Rac1 und RhoA abhängig und einer daraus folgenden Modifizierung der DNA-Schadensantwort. i: Die Statinvorbehandlung der Mäuse hatte keinen Einfluss auf die Bildung von initialen IR-induzierten DNA-Doppelstrangbrüchen (DSB) in der Leber. Die Lova-Behandlung wirkte sich jedoch auf IR-induzierte Stressantworten aus, was sich in einer Minderung der Expression von Inflammations- und Fibrosesurrogatmarkern in Leber und Darm widerspiegelte. ii: In der Lunge der Tiere wurde ein Anstieg von molekularen Inflammations- und Fibrosesurrogatmarkern detektiert, der bei Statinkobehandlung ausblieb. Zudem verhinderte die Kobehandlung mit Lova eine IR-induzierte Abnahme der Thrombozytenzahl, ohne sich auf die durch IR verringerte Leukozytenzahl im Blut auszuwirken. iii: Die Verabreichung einer hohen Dosis Doxo induzierte DSB-Formation in der Leber. Die Statinvorbehandlung reduzierte deren Menge um ca. 50 %. Dieser genoprotektive Effekt war unabhängig von der Entstehung reaktiver Sauerstoffspezies sowie einer Änderung des Doxo-Imports oder Exports. Die Expression von proinflammatorischen und profibrotischen Genen fiel besonders in der Leber und im Herzen durch die Lova-Kobehandlung geringer aus, als in der nur mit Doxo behandelten Gruppe. Zudem verringerte Lova die durch Doxo induzierte Hochregulation von für den AP1-Komplex kodierenden Genen sowie von Zellzykluskontrollfaktoren. Die Lova-Vorbehandlung führte darüber hinaus im Herzen zu einem reduzierten mRNA-Spiegel der Topoisomerasen II α und β. iv: Es konnten schwere Herz- und Leberschäden detektiert werden (gemessen an Gldh-, Gpt- sowie cTn-I-Serumkonzentrationen), die bei einer Kobehandlung mit dem Statin nicht auftraten. Die Lova-Kobehandlung verhinderte außerdem eine durch die Doxo-Behandlung verringerte Leukozytenzahl. Molekulare Marker für frühe fibrotische Ereignisse, sowie für Inflammation und Hypertrophie waren in der Leber und im Herzen nach der Doxo-Behandlung erhöht. Das Statin war auch hier in der Lage, diese toxischen Wirkungen des Anthrazyklins zu mindern. Auch die Doxo-induzierte Expression von Surrogatmarkern für Zellantworten auf oxidativen Stress wurde in der Leber abgeschwächt. In der Leber und im Herzen wiesen die mit Doxo behandelten Tiere höhere mRNA Spiegel von an Zellzykluskontrolle beteiligten Faktoren sowie von DNA-Reparatur und Fremdstoffmetabolismus assoziierten Genen auf. Am stärksten wurde die Expression von Topoisomerase II alpha - ein molekularer Marker für Zellproliferation und bedeutsame Zielstruktur von Doxo - in der Leber hochreguliert. Die Statin-Kobehandlung verhinderte all diese Doxo-induzierten Expressionsänderungen. Im Gegensatz zur Leber wurde die Top2a-mRNA Menge im Herzen durch die Doxo-Applikation reduziert. Auch hier bewirkte die Kobehandlung mit dem Statin, dass die Expression nahe dem Kontrollniveau blieb. v: Die Kobehandlung mit Lova führte zu keinem Schutz der Tumorzellen vor Doxo, sondern erhöhte sogar dessen antineoplastisches Potential.rnFazit: Die Erkenntnisse aus vorhergegangenen in vitro Versuchen konnten zum großen Teil auf die in vivo Situation im Mausmodell übertragen werden. Sie stehen im Einklang mit Ergebnissen anderer Gruppen, welche die Inhibition kleiner GTPasen mit einer geringeren, durch zytotoxische Substanzen induzierten, Inflammation und Fibrose korrelieren konnten. Eine Kobehandlung mit Lova während einer Krebstherapie erscheint somit als vielversprechende Möglichkeit Doxo- oder IR-induzierte Nebenwirkungen auf Normalgewebe zu mildern.

Die Rolle der Topoisomerase 2 beta in der normalen Herzfunktion sowie in der Entstehung der Herzinsuffizienz

Die Herzinsuffizienz (HI) ist eine der häufigsten und teuersten medizinischen Indikationen in der heutigen Zeit. rnIn der vorliegenden Arbeit konnte zum ersten Mal die Topoisomerase 2b (Top2b) in Zusammenhang mit der Entstehung einer dilatativen Kardiomyopathie gebracht werden. rnIn einem speziellen Mausmodell war es möglich, die Top2b gewebsspezifisch und zeitspezifisch nur in Kardiomyozyten zu deletieren. Dies geschah mittels eines Tamoxifen-induzierten Cre-Rekombinase-Gendeletionsmodells. Phänotypisch zeigten die Top2b-deletierten Mäuse 8 Wochen nach der Tamoxifen-Gabe signifikant reduzierte kardiale Ejektionsfraktionen sowie erhöhte linksventrikuläre enddiastolische und endsystolische Volumina. Weder Schlagvolumen noch Körpergewicht waren verändert. Die natriuretischen Peptide ANP und BNP waren in den Top2b-deletierten Tieren ebenfalls signifikant erhöht. Zusätzlich zeigten sowohl elektronenmikroskopische Untersuchungen als auch klassische histologische Verfahren fibrotische Veränderungen und erhöhte Kollagenablagerungen in Top2b-deletierten Tieren. Begleitend dazu stiegen die mRNA-Expressionslevel von Col1a1, Col3a1, Tgfβ1 und Tgfβ2 in den deletierten Tieren 8 Wochen nach der Implementierung der Deletion signifikant an. rnIn einer genomweiten Hochdurchsatz-Sequenzierung waren bereits 2 Wochen nach Tamoxifen-Gabe 128 Gene mindestens 2-fach gegenüber der Kontrollgruppe differentiell exprimiert. Eine genauere Analyse der veränderten Genexpression ließ bereits 14 Tage nach Implementierung der Deletion kardiale Verschlechterungen vermuten. So waren neben dem atrialen natriuretischen Peptid ANP die beiden häufigsten Kollagenarten im Herzen, Col3a1 und Col1a1, hochreguliert. rnInteressanterweise beinhalteten die 37 herunterregulierten Gene 11 Transkriptionsfaktoren. Da der Top2b in den letzten Jahren eine immer stärker werdende Bedeutung in der Transkription zugesprochen wird, sollte mittels Chromatin-Immunpräzipitation ein direkter Zusammenhang zwischen der Top2b-Deletion und der Herunterregulierung der 11 Transkriptionsfaktoren sowie die Bindung der Top2b an Promotoren ausgewählter, differentiell-exprimierter Gene untersucht werden. Generell konnte keine vermehrte Bindung von Top2b an Promotorbereiche gezeigt werden, was aber nicht dem generellen Fehlen einer Bindung gleichkommen muss. Vielmehr gab es methodische Schwierigkeiten, weshalb die Bedeutung der Top2b in der Transkription im Rahmen der vorliegenden Arbeit nicht ausreichend geklärt werden konnte.rnEine Kardiomyozyten-spezifische Top2b-Deletion mündete 8 Wochen nach Tamoxifen-Gabe in eine dilatative Kardiomyopathie. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt sind keine klaren Aussagen zum zugrundeliegenden Mechanismus der entstehenden Herzschädigung in Folge einer Top2b-Deletion zu treffen. Es gibt jedoch Hinweise darauf, dass der Tumorsuppressormarker p53 eine wichtige Rolle in der Entstehung der dilatativen Kardiomyopathie spielen könnte. So konnte 8 Wochen nach der Top2b-Deletion mittels Chromatin-Immunpräzipitation eine erhöhte Bindung von p53 an Promotorregionen von Col1a1, Tgfβ2 und Mmp2 detektiert werden. Die Bedeutung dieser Bindung, und ob aufgrund dessen die Entstehung der Fibrose erklärt werden könnte, ist zum jetzigen Zeitpunkt unklar.rn

Optimization of RNA-based transgene expression by targeting Protein Kinase R

The aim of this thesis was to establish a method for repeated transfection of in vitro transcribed RNA (IVT-RNA) leading to a sustained protein expression lasting for days or even weeks. Once transfected cells recognize IVT-RNA as "non-self" and initiate defense pathways leading to an upregulated interferon (IFN) response and stalled translation. In this work Protein Kinase R (PKR) was identified as the main effector molecule mediating this cellular response. We assessed four strategies to inhibit PKR and the IFN response: A small molecule PKR inhibitor enhanced protein expression and hampered the induction of IFN-transcripts, but had to be excluded due to cytotoxicity. A siRNA mediated PKR knockdown and the overexpression of a kinase inactive PKR mutant elevated the protein expression, but the down-regulation of the IFN response was insufficient. The co-transfer of the viral inhibitors of PKR and the IFN response was most successful. The use of E3, K3 and B18R co-transfection enabled repeated IVT-RNA-based transfection of human fibroblasts. Thus, the developed protocol allows a continuous IVT-RNA encoded protein expression of proteins, which could be the basis for the generation of induced pluripotent stem cells (iPS) for several therapeutic applications in regenerative medicine or drug research.

Cytotoxicity and P-glycoprotein inhibition by cardiotonic steroids

Herzwirksame Glykoside sind in der Natur sowohl im Tier- als auch im Pflanzenreich zu finden und werden regelmäßig zur Therpaie von Herzinsuffizienz eingesetzt. In letzter Zeit belegten viele Studien, dass herzwirksame Glykoside vielversprechende Substanzen für die Behandlung von Krebs darstellen. Ihr Wirkmechanismus basiert auf der Hemmung der Na+/K+-ATPase. Die Na+/K+-ATPase spielt neuerdings eine wichtige Rolle in der Krebsbiologie, da sie viele relevante Signalwege beeinflusst. Multiresistenzen gegen Arzneimittel sind oftmals verantwortlich für das Scheitern einer Chemotherapie. Bei multi-drug-resistenten Tumoren erfolgt ein Transport der Chemotherapeutika aus der Krebszelle hinaus durch das Membranprotein P-Glykoprotein. In der vorliegenden Arbeit wurde die Zytotoxizität von 66 herzwirksamen Glykosiden und ihren Derivaten in sensitiven und resistenten Leukämie-Zellen getestet. Die Ergebnisse zeigen, dass diese Naturstoffe die Zell-Linien in verschiedenen molaren Bereichen abtöten. Allerdings waren die Resistenz-Indizes niedrig (d. h. die IC50 Werte waren in beiden Zell-Linien ähnlich). Die untersuchten 66 Substanzen besitzen eine große Vielfalt an chemischen Substituenten. Die Wirkung dieser Substituenten auf die Zytotoxizität wurde daher durch Struktur-Aktivitäts-Beziehung (SAR) erforscht. Des Weiteren wiesen quantitative Struktur-Aktivitäts-Beziehung (QSAR) und molekulares Docking darauf hin, dass die Na+/K+-ATPase in sensitiven und resistenten Zellen unterschiedlich stark exprimiert wird. Eine Herunterregulation der Na+/K+-ATPase in multi-drug-resistenten Zellen wurde durch Western Blot bestätigt und die Wirkung dieser auf relevante Signalwege durch Next-Generation-Sequenzierung weiter verfolgt. Dadurch konnte eine Verbindung zwischen der Überexpression von P-Glykoprotein und der Herunterregulation der Na+/K+-ATPase hergestellt werden. Der zweite Aspekt der Arbeit war die Hemmung von P-Glykoprotein durch herzwirksame Glykoside, welche durch Hochdurchsatz-Durchflusszytometrie getestet wurde. Sechs wirksame Glykoside konnten den P-Glykoprotein-vermittelten Transport von Doxorubicin inhibieren. Zudem konnte die Zytotoxität von Doxorubicin in multi-drug-resistenten Zellen teilweise wieder zurück erlangt werden. Unabhängig von herzwirksamen Glykosiden war die Bewertung der Anwendung von molekularem Docking in der P-Glykoprotein Forschung ein weiterer Aspekt der Arbeit. Es ließ sich schlussfolgern, dass molekulares Docking fähig ist, zwischen den verschiedenen Molekülen zu unterscheiden, die mit P-Glykoprotein interagieren. Die Anwendbarkeit von molekularem Docking in Bezug auf die Bestimmung der Bindestelle einer Substanz wurde ebenfalls untersucht.

In vivo and in vitro effects of genistein as obesogenic/anti-obesogenic compound in the lipid metabolism of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss)

Nowadays, soy is one of the most used ingredients in the formulation of fish feed, due to the ample market supply, lower market price, high protein concentration and favorable amino acid composition. Nevertheless, soybean meal products are rich and primary diet source of phytoestrogens, as genistein, which may have a potential negative impact on growth, hormonal regulation and lipid metabolism in fish. The principal aim of this study was to better understand in vivo and in vitro genistein’s effects on lipid metabolism of rainbow trout. In adipose tissue it was showed an unclear role of genistein on lipid metabolism in rainbow trout, and in liver an anti-obesogenic effect, with an up-regulation of autophagy-related genes LC3b (in adipose tissue) and ATG4b (in liver and adipose tissue), a down-regulation of apoptosis-related genes CASP3 (in adipose tissue) and CASP8 (in liver). An increase of VTG mRNA levels in liver was also observed. Genistein partially exerted these effects via estrogen- receptor dependent mechanism. In white muscle, genistein seemed to promote lipid turnover, up-regulating lipogenic (FAS and LXR) and lipolytic (HSL, PPARα and PPARβ) genes. It seemed that genistein could exert its lipolytic role via autophagic way (up-regulation of ATG4b and ATG12l), not through an apoptotic pathway (down-regulation of CASP3). The effects of genistein on lipid-metabolism and apoptosis-related genes in trout muscle were not dose-dependent, only on autophagy-related genes ATG4B and ATG12l. Moreover, a partial estrogenic activity of this phytoestrogen was also seen. Through in vitro analysis (MTT and ORO assay), instead, it was observed an anti-obesogenic effect of genistein on rainbow trout adipocytes, and this effect was not mediated by ERs. Both in vivo and in vitro, genistein exerted its effects in a dose-dependent manner.

Loss of 15-Hydroxyprostaglandin Dehydrogenase Increases Prostaglandin E2 in Pancreatic Tumors

Prostaglandin E2 (PGE2) is a product of cyclooxygenase (COX) and PGE synthase (PGES) and deactivated by 15-hydroxyprostaglandin dehydrogenase (PGDH). Down-regulation of PGDH contributes to PGE2 accumulation in lung and colon cancers but has not been identified in pancreatic cancer.

Changes in CXCL12/CXCR4-chemokine expression during onset of colorectal malignancies

Chemokines have been proposed to contribute to tumour growth and metastatic spread of several cancer entities. Here, we examined the relative levels of CXCL12/CXCR4 in resection specimens from patients with different malignant and non-malignant colorectal diseases as well as colorectal liver metastases (CRLM). CXCL12/CXCR4 mRNA and protein expression profiles were assessed by quantitative real-time PCR, Western blot analysis, enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) and immunohistochemistry in resection specimens from patients with ulcerative colitis (UC; n = 15), colorectal adenoma (CRA; n = 15), colorectal adenocarcinoma (CRC; n = 47) and CRLM (n = 16). Corresponding non-affected tissues served as control. In contrast to UC tissues, CXCL12 showed a distinct down-regulation in CRA, CRC and CRLM specimens, whereas the corresponding receptor CXCR4 demonstrated a significant up-regulation in CRC and CRLM related to corresponding non-affected tissues (p < 0.05, respectively). Our results strongly suggest an association between CXCL12/CXCR4 expression and the induction of CRA, CRC and the development of CRLM. Therefore, CXCR4 may be a potential target for specific therapeutic interventions.

Differential response of Human Bone Marrow Stromal Cells to either TGF-β1 or to rhGDF-5

Cell therapy along with growth factor injection is currently widely investigated to restore the intervertebral disc. However, there is increasing evidence that transplanted unconditioned bone marrow-derived stromal cells (BMSCs) cannot thrive in the intervertebral disc "niche". Moreover, uncertainty exists with respect to the cell phenotype that would be suitable to inject. The intervertebral disc cell phenotype only recently has been started to be characterised using transcriptomics profiling. Recent findings suggest that cytokeratin 19 (KRT-19) could be used as a potential candidate marker for the intervertebral disc, or more specifically the nucleus pulposus cell (NPC) phenotype. We present in vitro cell culture data using alginate bead culture of primary human BMSCs exposed to the standard chondrogenic stimulus, transforming growth factor beta-1 (TGF-β), the growth and differentiation factor 5 and/or bovine NPCs to induce a potential "discogenic" pathway. Chondrogenic induction via TGF-β pathway provoked down-regulation of KRT-19 gene expression in four out of five donors after 18 days of culture, whereas KRT-19 expression remained unchanged in the "discogenic" groups. In addition, the ratio of aggrecan/collagen II gene expression showed a remarkable difference (of at least 3 magnitudes) between the chondrogenic stimulus (low ratio) and the discogenic stimulus (high ratio). Therefore, KRT-19 and aggrecan/collagen II ratio may be potential markers to distinguish chondrogenic from "discogenic" differentiation.

Effect of Acute Psychological Stress on Prefrontal GABA Concentration Determined by Proton Magnetic Resonance Spectroscopy

Objective Impaired function of the central gamma-aminobutyric acid (GABA) system, which provides the brain’s major inhibitory pathways, is thought to play an important role in the pathophysiology of anxiety disorders. The effect of acute psychological stress on the human GABA-ergic system is still unknown, however. The purpose of this study was to determine the effect of acute stress on prefrontal GABA levels. Method A recently developed noninvasive magnetic resonance spectroscopy method was used to measure changes in the GABA concentration of the prefrontal cortex in 10 healthy human subjects during a threat-of-shock condition and during a safe condition (two sessions on different days). The main outcome measure was the mean GABA concentration within a 3×3×2-cm3 voxel selected from the medial prefrontal cortex. Results Prefrontal GABA decreased by approximately 18% in the threat-of-shock condition relative to the safe condition. This reduction was specific to GABA, since the concentrations of N-acetyl-aspartate, choline-containing compounds, and glutamate/glutamine levels obtained in the same spectra did not change significantly. Conclusions This result appeared compatible with evidence from preclinical studies in rodents, which showed rapid presynaptic down-regulation of GABA-ergic neurotransmission in response to acute psychological stress. The molecular mechanism and functional significance of this reduced inhibitory effect of acute psychological stress in relation to impaired GABA-ergic function in anxiety disorders merit further investigation.

Identification of adequate neurally adjusted ventilatory assist (NAVA) during systematic increases in the NAVA level

Neurally adjusted ventilatory assist (NAVA) delivers airway pressure (P(aw)) in proportion to the electrical activity of the diaphragm (EAdi) using an adjustable proportionality constant (NAVA level, cm·H(2)O/μV). During systematic increases in the NAVA level, feedback-controlled down-regulation of the EAdi results in a characteristic two-phased response in P(aw) and tidal volume (Vt). The transition from the 1st to the 2nd response phase allows identification of adequate unloading of the respiratory muscles with NAVA (NAVA(AL)). We aimed to develop and validate a mathematical algorithm to identify NAVA(AL). P(aw), Vt, and EAdi were recorded while systematically increasing the NAVA level in 19 adult patients. In a multistep approach, inspiratory P(aw) peaks were first identified by dividing the EAdi into inspiratory portions using Gaussian mixture modeling. Two polynomials were then fitted onto the curves of both P(aw) peaks and Vt. The beginning of the P(aw) and Vt plateaus, and thus NAVA(AL), was identified at the minimum of squared polynomial derivative and polynomial fitting errors. A graphical user interface was developed in the Matlab computing environment. Median NAVA(AL) visually estimated by 18 independent physicians was 2.7 (range 0.4 to 5.8) cm·H(2)O/μV and identified by our model was 2.6 (range 0.6 to 5.0) cm·H(2)O/μV. NAVA(AL) identified by our model was below the range of visually estimated NAVA(AL) in two instances and was above in one instance. We conclude that our model identifies NAVA(AL) in most instances with acceptable accuracy for application in clinical routine and research.

Inhibition of the Nef regulatory protein of HIV-1 by a single-domain antibody

The Nef protein of HIV-1 is important for AIDS pathogenesis, but it is not targeted by current antiviral strategies. Here, we describe a single-domain antibody (sdAb) that binds to HIV-1 Nef with a high affinity (K(d) = 2 × 10(-9)M) and inhibited critical biologic activities of Nef both in vitro and in vivo. First, it interfered with the CD4 down-regulation activity of a broad panel of nef alleles through inhibition of the Nef effects on CD4 internalization from the cell surface. Second, it was able to interfere with the association of Nef with the cellular p21-activated kinase 2 as well as with the resulting inhibitory effect of Nef on actin remodeling. Third, it counteracted the Nef-dependent enhancement of virion infectivity and inhibited the positive effect of Nef on virus replication in peripheral blood mononuclear cells. Fourth, anti-Nef sdAb rescued Nef-mediated thymic CD4(+) T-cell maturation defects and peripheral CD4(+) T-cell activation in the CD4C/HIV-1(Nef) transgenic mouse model. Because all these Nef functions have been implicated in Nef effects on pathogenesis, this anti-Nef sdAb may represent an efficient tool to elucidate the molecular functions of Nef in the virus life cycle and could now help to develop new strategies for the control of AIDS.

Effects of Echinaforce® treatment on ex vivo-stimulated blood cells

The herb Echinacea purpurea, also called purple coneflower, is regarded as an immune modulator. This study examined changes in cytokine production in blood samples from 30 volunteers before and during 8-day oral administration with an ethanolic extract of fresh Echinacea purpurea (Echinaforce(®)). Daily blood samples were ex vivo stimulated by LPS/SEB or Zymosan and analysed for a series of cytokines and haematological and metabolic parameters. Treatment reduced the proinflammatory mediators TNF-α and IL-1β by up to 24% (p<0.05) and increased anti-inflammatory IL-10 levels by 13% (p<0.05) in comparison to baseline. This demonstrated a substantial overall anti-inflammatory effect of Echinaforce(®) for the whole group (n=28). Chemokines MCP-1 and IL-8 were upregulated by 15% in samples from subjects treated with Echinaforce(®) (p<0.05). An analysis of a subgroup of volunteers who showed low pre-treatment levels of the cytokines MCP-1, IL-8, IL-10 or IFN-γ (n=8) showed significant stimulation of these factors upon Echinaforce(®) treatment (30-49% increases; p<0.05), whereas the levels in subjects with higher pre-treatment levels remained unaffected. We chose the term "adapted immune-modulation" to describe this observation. Volunteers who reported high stress levels (n=7) and more than 2 colds per year experienced a significant transient increase in IFN-γ upon Echinaforce(®) treatment (>50%). Subjects with low cortisol levels (n=11) showed significant down-regulation of the acute-phase proteins IL1-β, IL-6, IL-12 and TNF-α by Echinaforce(®) (range, 13-25%), while subjects with higher cortisol levels showed no such down-regulation. This is the first ex vivo study to demonstrate adapted immune-modulation by an Echinacea preparation. While Echinaforce(®) did not affect leukocyte counts, we speculate that the underlying therapeutic mechanism is based on differential multi-level modulation of the responses of the different types of leukocytes. Echinaforce(®) thus regulates the production of chemokines and cytokines according to current immune status, such as responsiveness to exogenous stimuli, susceptibility to viral infection and exposure to stress.

Synthesis, maturation, and trafficking of human Na+-dicarboxylate cotransporter NaDC1 requires the chaperone activity of cyclophilin B

Renal excretion of citrate, an inhibitor of calcium stone formation, is controlled mainly by reabsorption via the apical Na(+)-dicarboxylate cotransporter NaDC1 (SLC13A2) in the proximal tubule. Recently, it has been shown that the protein phosphatase calcineurin inhibitors cyclosporin A (CsA) and FK-506 induce hypocitraturia, a risk factor for nephrolithiasis in kidney transplant patients, but apparently through urine acidification. This suggests that these agents up-regulate NaDC1 activity. Using the Xenopus lævis oocyte and HEK293 cell expression systems, we examined first the effect of both anti-calcineurins on NaDC1 activity and expression. While FK-506 had no effect, CsA reduced NaDC1-mediated citrate transport by lowering heterologous carrier expression (as well as endogenous carrier expression in HEK293 cells), indicating that calcineurin is not involved. Given that CsA also binds specifically to cyclophilins, we determined next whether such proteins could account for the observed changes by examining the effect of selected cyclophilin wild types and mutants on NaDC1 activity and cyclophilin-specific siRNA. Interestingly, our data show that the cyclophilin isoform B is likely responsible for down-regulation of carrier expression by CsA and that it does so via its chaperone activity on NaDC1 (by direct interaction) rather than its rotamase activity. We have thus identified for the first time a regulatory partner for NaDC1, and have gained novel mechanistic insight into the effect of CsA on renal citrate transport and kidney stone disease, as well as into the regulation of membrane transporters in general.

MicroRNA Expression Array Identifies Novel Diagnostic Markers for Conventional and Oncocytic Follicular Thyroid Carcinomas

Objective:The most difficult thyroid tumors to be diagnosed by cytology and histology are conventional follicular carcinomas (cFTCs) and oncocytic follicular carcinomas (oFTCs). Several microRNAs (miRNAs) have been previously found to be consistently deregulated in papillary thyroid carcinomas; however, very limited information is available for cFTC and oFTC. The aim of this study was to explore miRNA deregulation and find candidate miRNA markers for follicular carcinomas that can be used diagnostically.Design:Thirty-eight follicular thyroid carcinomas (21 cFTCs, 17 oFTCs) and 10 normal thyroid tissue samples were studied for expression of 381 miRNAs using human microarray assays. Expression of deregulated miRNAs was confirmed by individual RT-PCR assays in all samples. In addition, 11 follicular adenomas, two hyperplastic nodules (HNs), and 19 fine-needle aspiration samples were studied for expression of novel miRNA markers detected in this study.Results:The unsupervised hierarchical clustering analysis demonstrated individual clusters for cFTC and oFTC, indicating the difference in miRNA expression between these tumor types. Both cFTCs and oFTCs showed an up-regulation of miR-182/-183/-221/-222/-125a-3p and a down-regulation of miR-542-5p/-574-3p/-455/-199a. Novel miRNA (miR-885-5p) was found to be strongly up-regulated (>40-fold) in oFTCs but not in cFTCs, follicular adenomas, and HNs. The classification and regression tree algorithm applied to fine-needle aspiration samples demonstrated that three dysregulated miRNAs (miR-885-5p/-221/-574-3p) allowed distinguishing follicular thyroid carcinomas from benign HNs with high accuracy.Conclusions:In this study we demonstrate that different histopathological types of follicular thyroid carcinomas have distinct miRNA expression profiles. MiR-885-5p is highly up-regulated in oncocytic follicular carcinomas and may serve as a diagnostic marker for these tumors. A small set of deregulated miRNAs allows for an accurate discrimination between follicular carcinomas and hyperplastic nodules and can be used diagnostically in fine-needle aspiration biopsies.

Activation of nuclear factor-kappaB in dogs with chronic enteropathies

Homeostasis in the intestinal microenvironment between the immune system and luminal antigens appears disturbed in chronic enteropathies. Pro-inflammatory cytokines likely play a role in the pathogenesis of intestinal inflammation. Several inflammatory and immunoregulatory genes have associated nuclear factor-kappaB (NF-kappaB) binding sites, which allow NF-kappaB to regulate gene transcription. The purpose of this study was to investigate (1) the occurrence of NF-kappaB activation during mucosal inflammation in situ, (2) the mucosal distribution pattern of cells expressing activated NF-kappaB within treatment groups, and (3) the effect of specific therapy on NF-kappaB activation. Dogs with chronic enteropathy were studied (n=26) and compared with 13 healthy dogs. Ten dogs had food responsive disease (FRD) and 16 had inflammatory bowel disease (IBD). NF-kappaB activation was detected in duodenal mucosal biopsies using a mouse monoclonal antibody (MAB 3026) that selectively binds the nuclear localization sequence of activated NF-kappaB. To identify macrophages, biopsies were stained using the MAC 387 antibody. Macrophages in the lamina propria double-stained for MAC 387 and NF-kappaB were quantitated; epithelial cell expression of activated NF-kappaB was determined semi-quantitatively. Results showed that more macrophages positive for activated NF-kappaB were present in lamina propria of dogs with chronic enteropathy compared to control dogs (p<0.01). More NF-kappaB positive epithelial cells were observed in FRD dogs compared to IBD dogs (p<0.05). After therapy, the number of macrophages and epithelial cells staining positive for activated NF-kappaB decreased (p<0.01) in chronic enteropathy dogs. In conclusion, activation of NF-kappaB is closely associated with the pathophysiology of canine chronic enteropathy. Down-regulation follows successful therapy.