Insulin modulates cytokine release and selectin expression in the early phase of allergic airway inflammation in diabetic rats

Abstract Background Clinical and experimental data suggest that the inflammatory response is impaired in diabetics and can be modulated by insulin. The present study was undertaken to investigate the role of insulin on the early phase of allergic airway inflammation. Methods Diabetic male Wistar rats (alloxan, 42 mg/Kg, i.v., 10 days) and controls were sensitized by s.c. injection of ovalbumin (OA) in aluminium hydroxide 14 days before OA (1 mg/0.4 mL) or saline intratracheal challenge. The following analyses were performed 6 hours thereafter: a) quantification of interleukin (IL)-1β, tumor necrosis factor (TNF)-α and cytokine-induced neutrophil chemoattractant (CINC)-1 in the bronchoalveolar lavage fluid (BALF) by Enzyme-Linked Immunosorbent Assay, b) expression of E- and P- selectins on lung vessels by immunohistochemistry, and c) inflammatory cell infiltration into the airways and lung parenchyma. NPH insulin (4 IU, s.c.) was given i.v. 2 hours before antigen challenge. Results Diabetic rats exhibited significant reduction in the BALF concentrations of IL-1β (30%) and TNF-α (45%), and in the lung expression of P-selectin (30%) compared to non-diabetic animals. This was accompanied by reduced number of neutrophils into the airways and around bronchi and blood vessels. There were no differences in the CINC-1 levels in BALF, and E-selectin expression. Treatment of diabetic rats with NPH insulin, 2 hours before antigen challenge, restored the reduced levels of IL-1β, TNF-α and P-selectin, and neutrophil migration. Conclusion Data presented suggest that insulin modulates the production/release of TNF-α and IL-1β, the expression of P- and E-selectin, and the associated neutrophil migration into the lungs during the early phase of the allergic inflammatory reaction.

Characterization of Hepatitis B virus (HBV) genotypes in patients from Rondônia, Brazil

Abstract Background Hepatitis B virus (HBV) can be classified into nine genotypes (A-I) defined by sequence divergence of more than 8% based on the complete genome. This study aims to identify the genotypic distribution of HBV in 40 HBsAg-positive patients from Rondônia, Brazil. A fragment of 1306 bp partially comprising surface and polymerase overlapping genes was amplified by PCR. Amplified DNA was purified and sequenced. Amplified DNA was purified and sequenced on an ABI PRISM® 377 Automatic Sequencer (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA). The obtained sequences were aligned with reference sequences obtained from the GenBank using Clustal X software and then edited with Se-Al software. Phylogenetic analyses were conducted by the Markov Chain Monte Carlo (MCMC) approach using BEAST v.1.5.3. Results The subgenotypes distribution was A1 (37.1%), D3 (22.8%), F2a (20.0%), D4 (17.1%) and D2 (2.8%). Conclusions These results for the first HBV genotypic characterization in Rondônia state are consistent with other studies in Brazil, showing the presence of several HBV genotypes that reflects the mixed origin of the population, involving descendants from Native Americans, Europeans, and Africans.

Detection of Hepatitis B virus subgenotype A1 in a Quilombo community from Maranhão, Brazil

Abstract Background The Brazilian population is mainly descendant from European colonizers, Africans and Native Americans. Some Afro-descendants lived in small isolated communities since the slavery period. The epidemiological status of HBV infection in Quilombos communities from northeast of Brazil remains unknown. The aim of this study was to characterize the HBV genotypes circulating inside a Quilombo isolated community from Maranhão State, Brazil. Methods Seventy-two samples from Frechal Quilombo community at Maranhão were collected. All serum samples were screened by enzyme-linked immunosorbent assays for the presence of hepatitis B surface antigen (HBsAg). HBsAg positive samples were submitted to DNA extraction and a fragment of 1306 bp partially comprising HBsAg and polymerase coding regions (S/POL) was amplified by nested PCR and its nucleotide sequence was determined. Viral isolates were genotyped by phylogenetic analysis using reference sequences from each genotype obtained from GenBank (n = 320). Sequences were aligned using Muscle software and edited in the SE-AL software. Bayesian phylogenetic analyses were conducted using Markov Chain Monte Carlo (MCMC) method to obtain the MCC tree using BEAST v.1.5.3. Results Of the 72 individuals, 9 (12.5%) were HBsAg-positive and 4 of them were successfully sequenced for the 1306 bp fragment. All these samples were genotype A1 and grouped together with other sequences reported from Brazil. Conclusions The present study represents the first report on the HBV genotypes characterization of this community in the Maranhão state in Brazil where a high HBsAg frequency was found. In this study, we reported a high frequency of HBV infection and the exclusive presence of subgenotype A1 in an Afro-descendent community in the Maranhão State, Brazil.

Insulin analogues in the treatment of diabetes in pregnancy

Pregnancy affects both maternal and fetal metabolism, and even in non-diabetic women, it exerts a diabetogenic effect. Among pregnant women, 2% to 14% develop gestational diabetes. Pregnancy can also occur in women with preexisting diabetes, which may predispose the fetus to many alterations in organogenesis, restrict growth, and the mother, to some diabetes-related complications, such as retinopathy and nephropathy, or to acceleration of the course of these complications, if they are already present. Women with gestational diabetes generally start their treatment with diet and lifestyle changes; when these changes are not enough for optimal glycemic control, insulin therapy must then be considered. Women with type 2 diabetes using oral hypoglycemic agents are advised to change to insulin therapy. Those with preexisting type 1 diabetes should start intensive glycemic control. As basal insulin analogues have frequently been used off-label in pregnant women, there is a need to evaluate their safety and efficacy. The aim of this review is to report the use of both short- and long-acting insulin analogues during pregnancy and to enable clinicians, obstetricians, and endocrinologists to choose the best insulin treatment for their patients.

Distribution of hepatitis B virus subgenotype F2a in São Paulo, Brazil

Abstract Background HBV genotype F is primarily found in indigenous populations from South America and is classified in four subgenotypes (F1 to F4). Subgenotype F2a is the most common in Brazil among genotype F cases. The aim of this study was to characterize HBV genotype F2a circulating in 16 patients from São Paulo, Brazil. Samples were collected between 2006 and 2012 and sent to Hospital Israelita Albert Einstein. A fragment of 1306 bp partially comprising HBsAg and DNA polymerase coding regions was amplified and sequenced. Viral sequences were genotyped by phylogenetic analysis using reference sequences from GenBank (n=198), including 80 classified as subgenotype F2a. Bayesian Markov chain Monte Carlo simulation implemented in BEAST v.1.5.4 was applied to obtain the best possible estimates using the model of nucleotide substitutions GTR+G+I. Findings It were identified three groups of sequences of subgenotype F2a: 1) 10 sequences from São Paulo state; 2) 3 sequences from Rio de Janeiro and one from São Paulo states; 3) 8 sequences from the West Amazon Basin. Conclusions These results showing for the first time the distribution of F2a subgenotype in Brazil. The spreading and the dynamic of subgenotype F2a in Brazil requires the study of a higher number of samples from different regions as it is unfold in almost all Brazilian populations studied so far. We cannot infer with certainty the origin of these different groups due to the lack of available sequences. Nevertheless, our data suggest that the common origin of these groups probably occurred a long time ago.

Fourier´s law from a chain of coupled anharmonic oscillators under energy conserving shot noise.

We analyze the transport of heat along a chain of particles interacting through anharmonic potentials consisting of quartic terms in addition to harmonic quadratic terms and subject to heat reservoirs at its ends. Each particle is also subject to an impulsive shot noise with exponentially distributed waiting times whose effect is to change the sign of its velocity, thus conserving the energy of the chain. We show that the introduction of this energy conserving stochastic noise leads to Fourier's law. That is for large system size L the heat current J behaves as J ‘approximately’ 1/L, which amounts to say that the conductivity k is constant. The conductivity is related to the current by J = kΔT/L, where ΔT is the difference in the temperatures of the reservoirs. The behavior of heat conductivity k for small intensities¸ of the shot noise and large system sizes L are obtained by assuming a scaling behavior of the type k = ‘L POT a Psi’(L’lambda POT a/b’) where a and b are scaling exponents. For the pure harmonic case a = b = 1, characterizing a ballistic conduction of heat when the shot noise is absent. For the anharmonic case we found values for the exponents a and b smaller then 1 and thus consistent with a superdiffusive conduction of heat without the shot noise. We also show that the heat conductivity is not constant but is an increasing function of temperature.

Loss of the anorexic response to systemic 5-aminoimidazole-4-carboxamide-1-β-D-ribofuranoside administration despite reducing hypothalamic AMP-activated protein kinase phosphorylation in insulin-deficient rats

This study tested whether chronic systemic administration of 5-aminoimidazole-4-carboxamide-1-β-D-ribofuranoside (AICAR) could attenuate hyperphagia, reduce lean and fat mass losses, and improve whole-body energy homeostasis in insulin-deficient rats. Male Wistar rats were first rendered diabetic through streptozotocin (STZ) administration and then intraperitoneally injected with AICAR for 7 consecutive days. Food and water intake, ambulatory activity, and energy expenditure were assessed at the end of the AICAR-treatment period. Blood was collected for circulating leptin measurement and the hypothalami were extracted for the determination of suppressor of cytokine signaling 3 (SOCS3) content, as well as the content and phosphorylation of AMP-kinase (AMPK), acetyl-CoA carboxylase (ACC), and the signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3). Rats were thoroughly dissected for adiposity and lean body mass (LBM) determinations. In non-diabetic rats, despite reducing adiposity, AICAR increased (∼1.7-fold) circulating leptin and reduced hypothalamic SOCS3 content and food intake by 67% and 25%, respectively. The anorexic effect of AICAR was lost in diabetic rats, even though hypothalamic AMPK and ACC phosphorylation markedly decreased in these animals. Importantly, hypothalamic SOCS3 and STAT3 levels remained elevated and reduced, respectively, after treatment of insulin-deficient rats with AICAR. Diabetic rats were lethargic and displayed marked losses of fat and LBM. AICAR treatment increased ambulatory activity and whole-body energy expenditure while also attenuating diabetes-induced fat and LBM losses. In conclusion, AICAR did not reverse hyperphagia, but it promoted anti-catabolic effects on skeletal muscle and fat, enhanced spontaneous physical activity, and improved the ability of rats to cope with the diabetes-induced dysfunctional alterations in glucose metabolism and whole-body energy homeostasis.

Resistance exercise acutely enhances mesenteric artery insulin-induced relaxation in healthy rats

AIMS: We evaluated the mechanisms involved in insulin-induced vasodilatation after acute resistance exercise in healthy rats. MAIN METHODS: Wistar rats were divided into 3 groups: control (CT), electrically stimulated (ES) and resistance exercise (RE). Immediately after acute RE (15 sets with 10 repetitions at 70% of maximal intensity), the animals were sacrificed and rings of mesenteric artery were mounted in an isometric system. After this, concentration-response curves to insulin were performed in control condition and in the presence of LY294002 (PI3K inhibitor), L-NAME (NOS inhibitor), L-NAME+TEA (K(+) channels inhibitor), LY294002+BQ123 (ET-A antagonist) or ouabain (Na(+)/K(+) ATPase inhibitor). KEY FINDINGS: Acute RE increased insulin-induced vasorelaxation as compared to control (CT: Rmax=7.3 ± 0.4% and RE: Rmax=15.8 ± 0.8%; p<0.001). NOS inhibition reduced (p<0.001) this vasorelaxation from both groups (CT: Rmax=2.0 ± 0.3%, and RE: Rmax=-1.2 ± 0.1%), while PI3K inhibition abolished the vasorelaxation in CT (Rmax=-0.1±0.3%, p<0.001), and caused vasoconstriction in RE (Rmax=-6.5 ± 0.6%). That insulin-induced vasoconstriction on PI3K inhibition was abolished (p<0.001) by the ET-A antagonist (Rmax=2.9 ± 0.4%). Additionally, acute RE enhanced (p<0.001) the functional activity of the ouabain-sensitive Na(+)/K(+) ATPase activity (Rmax=10.7 ± 0.4%) and of the K(+) channels (Rmax=-6.1±0.5%; p<0.001) in the insulin-induced vasorelaxation as compared to CT. SIGNIFICANCE: Such results suggest that acute RE promotes enhanced insulin-induced vasodilatation, which could act as a fine tuning to vascular tone.

Untersuchungen über Wechselwirkungen zwischen Proteinen der Leber und dem großen Hüllprotein des Hepatitis-B-Virus

Zusammenfassung:Im Infektionszyklus des Hepatitis-B-Virus spielt das große L-Hüllprotein mit seiner einzigartigen PräS1-Domäne eine zentrale Rolle. Es vermittelt die Bindung und Aufnahme in die Leberzelle, die Verpackung der Nukleokapside in die Virushülle, die Regulation der cccDNA-Amplifikation und eine transkriptionelle Aktivierung in der Wirtszelle. Zur Erfüllung seiner vielfältigen Aufgaben benötigt das L-Protein Unterstützung durch Wirtzellfaktoren, von denen einige im Rahmen dieser Untersuchung durch Verwendung von PräS1-Konstrukten als Fängerproteine im Hefe-Zwei-Hybrid-System identifiziert wurden. Mehrere Klone, die im Hefe-Zwei-Hybrid-Test mit dem C-terminalen PräS1-Fängerprotein (Aminosäure 44-108) isoliert worden waren, enthielten Teile der cDNA von gamma2-Adaptin, einem mutmaßlichen Mitglied der Clathrin-Adaptor-Proteine. Diese sind für intrazelluläre Membrantransportprozesse mittels clathrinumhüllter Vesikel verantwortlich. Unter den interagierenden Klonen, die mit dem N-terminalen Konstrukt des L-Proteins (Aminosäure 1-70) isoliert worden waren, befand sich überproportional häufig eine cDNA, die der schweren Kette H4 der Inter-Alpha-Trypsin-Inhibitor-Familie homolog war. H4 besitzt vermutlich bei der 'Akute-Phase-Reaktion', die Entzündungen folgt, und bei der Stabilisierung der extrazellulären Matrix physiologische Bedeutung. Weitere Klone kodierten für die Serinprotease C1r. Diese ist Bestandteil des C1-Komplex, der ersten Komponente des klassischen Komplementsystems. Die Spezifität der Bindung zwischen den positiven Klonen und der PräS1-Domäne wurde in weiteren biochemischen Interaktionstests bestätigt, sodaß H4, C1r und gamma2-Adaptin als Wirtszellfaktoren in der Physiologie des Hepatitis-B-Virus wahrscheinlich eine Rolle spielen.Abstract:Little is known about host cell factors necessary for hepatitis B virus assembly and infectivity. Central to virogenesis is the large L envelope protein that mediates hepatocyte receptor binding, envelopment of viral capsids, regulation of supercoiled DNA amplification and transcriptional transactivation. To assess its multiple functions and host-protein assistance involved, we here initiated a yeast two-hybrid screen using the L-specific preS1 domain as bait to screen a human liver cDNA library for L-interacting proteins. One of the most prominent cDNAs interacting with aminoacid sequence 44-108 of L-protein encodes for gamma2-adaptin, a novel clathrin adaptor-related protein responsible for protein sorting and trafficking. Among the clones interacting with the N-terminal construct of L-protein (aminoacid sequence 1-70), a frequently isolated cDNA corresponds to the gene for inter-alpha-trypsin family heavy chain H4, likely to be involved in acute inflammatory phase response and stabilization of extracellular matrices. Some other interacting clones were found to carry the cDNA for the serine protease C1r, a subunit of the C1 complex which initiates the classical complement cascade. The specificity of the interaction between the positive clones and the preS1 domain was further confirmed in independent biochemical experiments. Taken together, the results suggest a role for H4, C1r and gamma2-adaptin as host-cell factors in L-mediated process of viral biogenesis and/or pathogenesis.

Pigmentbindung verschiedener Mitglieder der erweiterten Chlorophyll a/b-Proteinfamilie und des wasserlöslichen Chlorophyll-Proteins WSCP

In dieser Arbeit wurde die Pigmentbindung verschiedener Pflanzenproteine untersucht, um daraus Rückschlüsse auf ihre Funktion zu ziehen. PsbS, die S-Untereinheit des Photosystems II, konnte mit Pigmenten isoliert werden. Es wurde kein Hinweis auf eine spezifische Wechselwirkung der Chromophore gefunden, Ergebnisse wie pigmentabhängig stärkere Helixbildung unterstützen jedoch die Vermutung, PsbS fungiere als transienter Pigmentcarrier. Die Sequenzverwandten OHP, Sep1 und Sep2 binden entweder keine Pigmente oder nur so schwach, dass eine Bindung mit den verwendeten Methoden nicht nachweisbar ist.WSCP aus Blumenkohl ist ein wasserlösliches chlorophyllbindendes Protein mit unbekannter Funktion. In dieser Arbeit wurde ein rekombinantes WSCP mit N-terminal angehängtem His-Tag hergestellt und überexprimiert. WSCP-his tetramerisiert pigmentabhängig und bindet Chlorophylle, nicht aber Carotinoide. In seinen biochemischen und spektroskopischen Eigenschaften gleicht das rekombinante dem nativen WSCP und kann als Werkzeug für Untersuchungen zur Funktion herangezogen werden. Rekonstitutionsexperimente mit Chlorophyll-Derivaten zeigten, dass der Phytolrest für die Oligomerisierung des Proteins verantwortlich ist. WSCP bindet außerdem die Chlorophyll-Vorstufen Chlorophyllid und Mg-Protoporphyrin IX. Es könnte sich um ein Carrierprotein handeln, welches die Vorstufen von der Chloroplastenhülle durch das Stroma zur Thylakoidmembran transportiert. Der Fall eines chlorophyllbindenden Pflanzenproteins ohne Carotinoide ist einmalig. Messungen zu Photostabilität und Singulettsauerstoffbildung zeigten, dass es dennoch gebundenes Chlorophyll vor photooxidativer Schädigung schützt.

Identifizierung einer Mutation im Exon 2 des C1q-B-Ketten-Gens als Ursache eines hereditären C1q-Defekts mit Ausbildung einer SLE-ähnlichen Symptomatik

Komplementdefizienzen gehen mit einer erhöhten Infektionsanfälligkeit gegenüber bestimmten Krankheitserregern in den ersten Lebensjahren (MBL-Defizienz) und darüber hinaus (C1q- und anderen Komplementdefizienten) einher. Dies unterstreicht die Rolle des Komplementsystems als effektiver Abwehrmechanismus in der Übergangsphase zwischen Verlust des „mütterlichen Nestschutzes“ und Ausreifung der eigenen „erworbenen“ Immunität. Das Auftreten von Autoimmunerkrankungen wie dem SLE-ähnlichen Syndrom bei Defizienzen des Klassischen Weges beleuchten zusätzliche Funktionen des Komplementsystems während der Ausreifung der erworbenen Immunität und als wesentlicher Effektor in der Erkennung apoptotischer Zellen und deren Eliminierung aus dem System.rnHereditäre C1q-Defizienzen gehen mit einer hohen Wahrscheinlichkeit mit einem SLE-ähnlichen Syndrom einher. Sie stellen unter den Defizienzen des Komplementsystems eines Seltenheit dar, ihr klinisches „Gesicht“ ist umso eindrucksvoller. Sie sind von der funktionellen C1q-Defizienz im Rahmen eines erhöhten „turnover“ und in der Folge einer C1q-Autoantokörperbildung abzugrenzen. Ursächlich ist ihnen eine Mutation in einem der drei C1q-Gene, die auf dem Chromosom 1 lokalisiert sind. Homozygote Mutationsträger können den Defekt nicht ausgleichen und zeigen eine C1q-Defizienz mit Verlust der gesamthämolytischen Aktivität CH50. Häufungen treten bei Nachkommen von Geschwister- und Verwandtschaftsehen auf.rnrnIn dieser Arbeit wird der Fall einer Patientin mit einem schweren, frühkindlich einsetzenden, SLE-ähnlichen Syndrom aufgearbeitet. Als Ursache für eine Erkrankung konnte ein hereditärer C1q-Defekt, ohne immunologischem Nachweis eines C1q oer LMQ-C1q, identifiziert werden. Da sich keine der vorab beschriebenen Mutatonsmuster bei der Patientin detektieren ließ, erfolgte die Sequenzierung aller drei C1q-Gene. Dadurch ließ sich ein neues Mutationsmuster darstellen.rnrnDie in dieser Arbeit vorgestellte Mutation unterscheidet sich von den bislang beschriebenen Mutationen dadurch, dass es sich nicht um eine Punktmutation, sonder um eine Deletion von 29 Basen (c283_311) im Exon 2 des C1q-B-Ketten-Gens mit einhergehendem Rasterschub und vorzeitigem Stop-Codon (pMet95TrpfsX8) handelt. Durch die Analyse der Eltern und Geschwister der betroffenen Patientin konnte der Vererbungsweg dargestellt werden. Zudem gelang es die Mutation im Rahmen einer Pränataldiagnostik bei einem „ungeborenen“ Geschwisterkind auszuschließen.rn

Amphotericin B nano-formulations : development, characterisation and suitability for oral administration

In der Form von Nanokapseln (AmB-HST), Nanoemulsion beziehungsweise multilamellaren Vesikeln (MLV) wurden drei Amphotericin-B-Formulierungen für die orale Applikation entwickelt, charakterisiert und verglichen. Die neuartige homogene Nanokapsel-Formulierung des hydrophoben Polyen-Antimykotikums Amphotericin B wurde in Analogie zu einem für Simvastatin und andere Arzneistoffe etablierten Prozess aus der Reinsubstanz, Lezithin und Gelatine mit Hilfe des HST-Verfahrens hergestellt. Photometrische Untersuchungen zeigten, dass das Endprodukt aus Monomeren aufgebaut ist. Mittels Mikroskopie ließen sich die Aggregate vor der Umhüllung mit Lezithin und Gelatine im Ausgangsmaterial als individuelle kugelförmige Arzneistoffpartikel darstellen. Strukturuntersuchungen mit dynamischer licht streuung (DLS) zeigten eine enge Größenverteilung der verkapselten Partikel von ca. 1 µm. Die Struktur der Hülle der HST-Partikel wurde erstmalig mit Neutronenstreuung unter Verwendung der Deuterium-basierten Lösungsmittel kontrastmethode aufgeklärt. Durch die teilweise Kontrastmaskierung des Partikelkerns bei der Neutronenstreuung konnte die Lezithin-Gelatine-Hülle als eine dünne, 5,64 ± 0.18 nm dicke Schicht aufgelöst werden, welche der biologischen Lipidmembran ähnlich, im Vergleich aber geringfügig größer ist. Dieses Resultat eröffnet Wege für die Optimierung der Formulierung von pharmazeutischen Nanopartikeln, z.B. durch Oberflächenmodifizierungen. Weitere Untersuchungen mittels Kleinwinkelneutronenstreuung unter Verwendung der D-Kontrastvariation deuten darauf hin, dass die Komponenten der Nanokapseln nicht den gleichen Masseschwerpunkt haben, sondern asymmetrisch aufgebaut sind und dass die stärker streuenden Domänen weiter außen liegen. Die Partikel sind im Vergleich zu Liposomen dichter. In-Vitro Freisetzungsstudien belegen das Solubilisierungsvermögen des HST-Systems, wonach die Freisetzung des Arzneistoffes aus der Formulierung zu allen gemessenen Zeitpunkten höher als diejenige der Reinsubstanz war. rnDie Nanoemulsion-Formulierung von Amphotericin B wurde mit einem Öl und Tensid system, jedoch mit unterschiedlichen Co-Solvenzien, erfolgreich entwickelt. Gemäß der Bestimmung der Löslichkeit in verschiedenen Hilfsstoffen erwies sich der Arzneistoff Amphotericin B als nicht-lipophil, gleichzeitig aber auch als nicht-hydrophil. Die zur Ermittlung der für die Emulsionsbildung notwendigen Hilfstoffkonzentrationen erstellten ternären Diagramme veranschaulichten, dass hohe Öl- und Tensidgehalte zu keiner Emulsionsbildung führten. Dementsprechend betrug der höchste Ölgehalt 10%. Die Tröpfchengröße wuchs mit zunehmender Tensidkonzentration, wobei die Co-Solventmenge der Propylenglykol-haltigen Nanoemulsion indirekt verringert wurde. Für die Transcutol®P-haltige Nanoemulsion hingegen wurde das Gegenteil beobachtet, nämlich eine Abnahme der Tröpfchengröße bei steigenden Tensidkonzentrationen. Durch den Einschluss des Arzneistoffes wurde nicht die Viskosität der Formulierung, sondern die Tröpfchengröße beeinflusst. Der Wirkstoffeinschluss führte zu höheren Tröpfchengrößen. Mit zunehmender Propylenglykolkonzentration wurde der Wirkstoffgehalt erhöht, mit zunehmender Transcutol®P-Konzentration dagegen vermindert. UV/VIS-spektroskopische Analysen deuten darauf hin, dass in beiden Formulierungen Amphotericin B als Monomer vorliegt. Allerdings erwiesen sich die Formulierungen Caco-2-Zellen und humanen roten Blutkörperchen gegenüber als toxisch. Da die Kontrollproben eine höhere Toxizität als die wirkstoffhaltigen Formulierungen zeigten, ist die Toxizität nicht nur auf Amphotericin, sondern auch auf die Hilfsstoffe zurückzuführen. Die solubilisierte Wirkstoffmenge ist in beiden Formulierungen nicht ausreichend im Hinblick auf die eingesetzte Menge an Hilfsstoff nach WHO-Kriterien. Gemäß diesen Untersuchungen erscheinen die Emulsions-Formulierungen für die orale Gabe nicht geeignet. Dennoch sind Tierstudien notwendig, um den Effekt bei Tieren sowie die systemisch verfügbare Wirkstoffmenge zu ermitteln. Dies wird bestandskräftige Schlussfolgerungen bezüglich der Formulierung und Aussagen über mögliche Perspektiven erlauben. Nichtsdestotrotz sind die Präkonzentrate sehr stabil und können bei Raumtemperatur gelagert werden.rnDie multilamellar-vesikulären Formulierungen von Amphotericin B mit ungesättigten und gesättigten neutralen Phospholipiden und Cholesterin wurden erfolgreich entwickelt und enthielten nicht nur Vesikel, sondern auch zusätzliche Strukturen bei zunehmender Cholesterinkonzentration. Mittels Partikelgrößenanalyse wurden bei den Formulierungen mit gesättigten Lipiden Mikropartikel detektiert, was abhängig von der Alkylkettenlänge war. Mit dem ungesättigten Lipid (DOPC) konnten hingegen Nanopartikel mit hinreichender Verkapselung und Partikelgrößenverteilung gebildet werden. Die Ergebnisse der thermischen und FTIR-spektroskopischen Analyse, welche den Einfluss des Arzneistoffes ausschließen ließen, liefern den Nachweis für die mögliche, bereits in der Literatur beschriebene Einlagerung des Wirkstoffs in lipid- und/oder cholesterinreiche Membranen. Mit Hilfe eines linearen Saccharosedichtegradienten konnte die Formulierung in Vesikel und Wirkstoff-Lipid-Komplexe nach bimodaler Verteilung aufgetrennt werden, wobei der Arzneistoff stärker mit den Komplexen als mit den Vesikeln assoziiert ist. Bei den Kleinwinkelneutronenstreu-Experimenten wurde die Methode der Kontrastvariation mit Erfolg angewendet. Dabei konnte gezeigt werden, dass Cholesterol in situ einen Komplex mit Amphotericin B bildet. Diesen Sachverhalt legt unter anderem die beobachtete Differenz in der äquivalenten Streulängendichte der Wirkstoff-Lipid- und Wirkstoff-Lipid-Cholesterin-haltigen kleinen unilamellaren Vesikeln nahe. Das Vorkommen von Bragg-Peaks im Streuprofil weist auf Domänen hin und systematische Untersuchungen zeigten, dass die Anzahl der Domänen mit steigendem Cholesteringehalt zunimmt, ab einem bestimmten Grenzwert jedoch wieder abnimmt. Die Domänen treten vor allem nahe der Außenfläche der Modellmembran auf und bestätigen, dass der Wirkstoff in den Cholesterinreichen Membranen vertikal eingelagert ist. Die Formulierung war sowohl Caco-2-Zellen als auch humanen roten Blutkörperchen gegenüber nicht toxisch und erwies sich unter Berücksichtigung der Aufnahme in Caco-2-Zellen als vielversprechend für die orale Applikation. Die Formulierung zeigt sich somit aussichtsreich und könnte in Tabletten weiterverarbeitet werden. Ein Filmüberzug würde den Wirkstoff gegen die saure Umgebung im Magen schützen. Für die Bestimmung der systemischen Verfügbarkeit der Formulierung sind Tierstudien notwendig. Die entwickelten multilamellaren Formulierungen einschließlich der Wirkstoff-Cholesterin-Komplexe bieten somit gute Aussichten auf die mögliche medizinische Anwendung. rnrn

The binding mode of side chain- and C3-modified epothilones to tubulin

The tubulin-binding mode of C3- and C15-modified analogues of epothilone A (Epo A) was determined by NMR spectroscopy and computational methods and compared with the existing structural models of tubulin-bound natural Epo A. Only minor differences were observed in the conformation of the macrocycle between Epo A and the C3-modified analogues investigated. In particular, 3-deoxy- (compound 2) and 3-deoxy-2,3-didehydro-Epo A (3) were found to adopt similar conformations in the tubulin-binding cleft as Epo A, thus indicating that the 3-OH group is not essential for epothilones to assume their bioactive conformation. None of the available models of the tubulin-epothilone complex is able to fully recapitulate the differences in tubulin-polymerizing activity and microtubule-binding affinity between C20-modified epothilones 6 (C20-propyl), 7 (C20-butyl), and 8 (C20-hydroxypropyl). Based on the results of transferred NOE experiments in the presence of tubulin, the isomeric C15 quinoline-based Epo B analogues 4 and 5 show very similar orientations of the side chain, irrespective of the position of the nitrogen atom in the quinoline ring. The quinoline side chain stacks on the imidazole moiety of beta-His227 with equal efficiency in both cases, thus suggesting that the aromatic side chain moiety in epothilones contributes to tubulin binding through strong van der Waals interactions with the protein rather than hydrogen bonding involving the heteroaromatic nitrogen atom. These conclusions are in line with existing tubulin polymerization and microtubule-binding data for 4, 5, and Epo B.

Role of catechol in the radical reduction of B-alkylcatecholboranes in presence of methanol

Mechanistic investigations on the previously reported reduction of B-alkylcatecholboranes in the presence of methanol led to the disclosure of a new mechanism involving catechol as a reducing agent. More than just revising the mechanism of this reaction, we disclose here the surprising role of catechol, a chain breaking antioxidant, which becomes a source of hydrogen atoms in an efficient radical chain process

Radical Chain Reduction of Alkylboron Compounds with Catechols

The conversion of alkylboranes to the corresponding alkanes is classically performed via protonolysis of alkylboranes. This simple reaction requires the use of severe reaction conditions, that is, treatment with a carboxylic acid at high temperature (>150 degrees C). We report here a mild radical procedure for the transformation of organoboranes to alkalies. 4-tert-Butylcatechol, a well-established radical inhibitor and antioxidant, is acting as a source of hydrogen atoms. An efficient chain reaction is observed due to the exceptional reactivity of phenoxyl radicals toward alkylboranes. The reaction has been applied to a wide range of organoboron derivatives such as B-alkylcatecholboranes, trialkylboranes, pinacolboronates, and alkylboronic acids. Furthermore, the so far elusive rate constants for the hydrogen transfer between secondary alkyl radical and catechol derivatives have been experimentally determined. Interestingly, they are less than 1 order of magnitude slower than that of tin hydride at 80 degrees C, making catechols particularly attractive for a wide range of transformations involving C-C bond formation.