Sialic acid reduction in the saliva of streptozotocin induced diabetic rats

Objective: Diabetes causes changes in the salivary glands and in the composition of saliva, as well as symptoms such as dry mouth and hyposalivation. Therefore, this study aimed at investigating changes in salivary secretion and composition, in response to parasympathetic stimuli, in diabetic rats induced with streptozotocin. Design: Diabetes was induced by a single intraperitoneal injection of streptozotocin. Thirty days after diabetes induction, the animals were anaesthetized and salivation was stimulated by an intraperitoneal injection of Pilocarpine (0.6 mg/kg body weight) dissolved in distilled water. Saliva was collected for 40 min and immediately stored at -80 degrees C until analysis. The salivary flow rate, amount of total protein, amylase and peroxidase activities, and free and total sialic acid contents were measured. Results: Salivary flow rate was reduced in the diabetic group (p < 0.05). Moreover, increases in total protein amount and in amylase and peroxidase activities were observed in diabetic animals. No difference was observed for free sialic acid content between groups. On the other hand, a significantly decrease in the total sialic acid content was observed in the diabetic group (p < 0.05). Conclusions: Our findings suggest that a decrease in sialic acid in the saliva of diabetic animals can be related to xerostomia reported by diabetic patients. However, further clinical trials are needed to verify if the decrease in sialic acid also occurs in human saliva. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

GABA(B) receptor agonist only reduces ethanol drinking in light-drinking mice

Baclofen, a GABA(B) agonist, reduces ethanol intake in animals and humans, but the contrary or no effect was also reported. Our previous study demonstrated that mice characterized as "loss of control over ethanol intake" had different Gabbr1 and Gabbr2 transcription levels, which express, respectively, the GABA(B1) and GABA(B2) subunits in brain areas related to addictive behavior. In the present study, we tested baclofen on ethanol intake in mice exposed to the free-choice paradigm. Adult male Swiss mice, individually housed, had free access to three bottles: ethanol (5% and 10%) and water. The protocol had four phases: acquisition (AC, 10 weeks), withdrawal (W, 4 cycles during 2 weeks of 2 day-free-choice and 2 day-only-water), reexposure (RE, 2 weeks), and adulteration of ethanol solutions with quinine (AD, 2 weeks). Mice characterized as "loss of control" (A, n = 11, preference for ethanol in AC and maintenance of ethanol intake levels in AD), heavy (H, n = 11, preference for ethanol in AC and reduction of ethanol intake levels in AD), and light (L n = 16, preference for water in all phases) drinkers were randomly distributed into two subgroups receiving either intraperitoneal injections of all doses of baclofen (1.25, 2.5, and 5.0 mg/kg, given each dose twice in consecutive days) or saline, being exposed to free-choice. Fluid consumption was measured 24 h later. Baclofen reduced ethanol intake in group L In group H a reduction compared to AC was observed. Group A maintained their high ethanol intake even after baclofen treatment. Activation of the GABA(B) receptor depends on the precise balance between the GABA(B1) and GABA(B2) subunits, so the disproportionate transcription levels, we reported in group A, could explain this lack of response to baclofen. These data highlight the importance to test baclofen in individuals with different ethanol drinking profiles, including humans. (C) 2012 Elsevier Inc. All rights reserved.

O efeito protetor do bicarbonato de sódio na nefropatia induzida por contraste radiológico em ratos

Contrastes radiológicos iodados – CI são causa de lesão renal aguda – LRA. Avaliar o efeito renoprotetor do bicarbonato de sódio (Bic) sobre a função renal (clearance de creatinina, Jaff é, Clcr-ml/min/100g) e o perfi l oxidativo (excreção de peróxidos, PU e de malondealdeído urinários, FOX-2 e TBARs, nmol/mgCr ) em ratos com CI. Ratos machos adultos Wistar, 250-300g, tratados 1x/dia, por 5 dias, foram divididos nos grupos: Salina (solução salina 0,9%, 3ml/kg/dia, intraperitoneal-i.p.); CI (ioxitalamato de meglumina e sódio, 3ml/kg, i.p); Bic+Salina (Bic 3ml/kg, i.p, 1 hora antes e 1 hora depois da Salina); Bic+CI (Bic 3ml/ kg, i.p, 1 hora antes e 1 hora depois do CI). CI induziu LRA e o Bic confi rmou seu efeito renoprotetor antioxidante (Clcr/TBARs/PU Salina: 0,59±0,03/0,11±0,02/1,29±0,24 vs Bic+Salina 0,58±0,03/0,13±0,02/1,32±0,64 vs CI 0,22±0,02A/0,19±0,02A/4,77±0, 24A vs Bic+CI 0,51±0,04B/0,13±0,3B/1,80± 0,04B, A/B p<0,05). O Bic confi rmou efeito protetor na LRA por CI, podendo ser considerado como possibilidade terapêutica para pacientes submetidos a CI.

Sensitive method for determination of piplartine, an alkaloid amide from Piper species, in rat plasma samples by liquid chromatography-tandem mass spectrometry

Piplartine (PPTN) is an alkaloid amide found in Piper species that presents different activities. PPTN determination in rat plasma is necessary to better understand its biological effects. The aim of this study was to develop a sensitive LC-MS/MS method for the determination of PPTN in rat plasma. The performance criteria for linearity, sensitivity, precision, accuracy, recovery, and stability have been assessed and were within the recommended guidelines. The validated method proved to be suitable in a pilot study of PPTN kinetic disposition in rat plasma after a single intraperitoneal dose, and represents an appropriate tool to further pharmacokinetic studies.

Biomonitoring of microcystin and aflatoxin co-occurrence in aquaculture using immunohistochemistry and genotoxicity assays

This work investigated the effects of co-occurring aflatoxin B1 (AFB1) and microcystin (MC) in aquaculture, using immunohistochemistry and genotoxicity methods. Tilapia (Oreochromis niloticus) were exposed to AFB1 by intraperitoneal and MC (cell extract of Microcystis aeruginosa) by intraperitoneal and immersion routes. The interaction of MC-AFB1 was evaluated co-exposing the intraperitoneal doses. Blood samples were collected after 8, 24, and 48h to analyze the micronucleus frequency and comet score. The interaction of MC-AFB1 showed a synergic mutagenic response by higher micronucleus frequency of co-exposed group. A slight genotoxic synergism was also observed in the comet score. Immunohistochemistry detected MC in al lthe fish liver tissues exposed to MC by intraperitoneal route, and only the immersed group with the highest dose of MC showed a positive response. Although MC was non-detectable in the edible muscle, the combination of immunohistochemistry with genotoxicity assay was an attractive biomonitoring tool in aquaculture, where the animals were frequently exposed to co-occurring synergic hazards.

PReS-FINAL-2357: Effects of anti-melanocyte stimulating hormone in murine pristine-induced lupus

Introduction Alfa-melanocyte stimulating hormone (α-MSH) has a variety of biological functions such as downregulation of pro-inflammatory pathways, reduction of skin delayed-type hypersensitivity and blockage of leukocyte migration. Inhibition of experimental disease models development including inflammatory bowel disease and rheumatoid arthritis has been shown, however the immunomodulatory and anti-inflammatory effects of α-MSH on murine lupus remain undetermined. Objectives To evaluate the effect of α-MSH analogue (NDP α-MSH) on pristane-induced murine lupus. Methods Thirty-five BALB/c mice were injected with 0.5 ml intraperitoneal (IP) pristane for lupus-like model induction and 5 age/gender matched control mice were given saline. Pristane-induced lupus animals received daily IP saline (n = 5) or treatments with 3.1 mg/kg/d chloroquine (n = 10), 1.25 mg/kg/d NDP α-MSH (n = 10) or 2.5 mg/kg/d NDP α-MSH (n = 10). Prior and 180 days after induction, clinical and laboratorial lupus-like parameters were examined. Sera ANA was tested by IF using Hep2 cells. Statistical analysis was performed by Mann-Whitney and Fisher test and P < 0,05 considered significant. Results Arthritis in both hind legs and large amounts of lipogranulomas in peritoneal cavity were observed in all lupus-like animals in contrast to all controls. By visual observation, all lupus animals treated with both doses of α-MSH had significant less amount and lower size lipogranulomas. Mean arthritis score in 5 untreated mice, 9 animals treated with chloroquine and 8 with α-MSH 2.5 mg/kg/d was 5.2, 3.33 and 3.1 respectively. Remarkably, mean arthritis score of animals treated with α-MSH 1.25 mg/kg/d was 1.6, significantly lower than untreated mice (1.6 vs 5.2, p = 0.0291). ANAs were negative in sera from all 40 animals before pristane lupus injection; 180 days after induction, ANAs remained negative in normal mice but became positive in all 5 (100%) untreated lupus animals, 7 (77%), 4 (50%) and 3 (35%) lupus models treated with chloroquine, α-MSH 2.5 mg/kg/d and α-MSH 1.25 mg/kg/d (100% vs 35%, p = 0,0256), respectively. Before the end of the experiment, by day 150, 3 animals died: 1 treated with chloroquine and 2 with higher doses of α-MSH. Conclusion NDP α-MSH promoted improvement of clinical and serological parameters in pristane-induced murine lupus suggesting a potential role for this drug in human SLE.

A bradykinin-potentiating peptide (BPP-10c) from Bothrops jararaca induces changes in seminiferous tubules

Abstract: Background: The testis-specific isoform of angiotensin-converting enzyme (tACE) is exclusively expressed in germ cells during spermatogenesis. Although the exact role of tACE in male fertility is unknown, it clearly plays a critical function in spermatogenesis. The dipeptidase domain of tACE is identical to the C-terminal catalytic domain of somatic ACE (sACE). Bradykinin potentiating peptides (BPPs) from snake venoms are the first natural sACE inhibitors described and their structure–activity relationship studies were the basis for the development of antihypertensive drugs such as captopril. In recent years, it has been showed that a number of BPPs – including BPP-10c – are able to distinguish between the N- and C-active sites of sACE, what is not applicable to captopril. Considering the similarity between tACE and sACE (and since BPPs are able to distinguish between the two active sites of sACE), the effects of the BPP-10c and captopril on the structure and function of the seminiferous epithelium were characterized in the present study. BPP-10c and captopril were administered in male Swiss mice by intraperitoneal injection (4.7 μmol/kg for 15 days) and histological sections of testes were analyzed. Classification of seminiferous tubules and stage analysis were carried out for quantitative evaluation of germ cells of the seminiferous epithelium. The blood-testis barrier (BTB) permeability and distribution of claudin-1 in the seminiferous epithelium were analyzed by hypertonic fixative method and immunohistochemical analyses of testes, respectively. Results: The morphology of seminiferous tubules from animals treated with BPP-10c showed an intense disruption of the epithelium, presence of atypical multinucleated cells in the lumen and degenerated germ cells in the adluminal compartment. BPP-10c led to an increase in the number of round spermatids and total support capacity of Sertoli cell in stages I, V, VII/VIII of the seminiferous epithelium cycle, without affecting BTB permeability and the distribution of claudin-1 in the seminiferous epithelium. Interestingly, no morphological or morphometric alterations were observed in animals treated with captopril. Conclusions: The major finding of the present study was that BPP-10c, and not captopril, modifies spermatogenesis by causing hyperplasia of round spermatids in stages I, V, and VII/VIII of the spermatogenic cycle.

Acute inhibition of excessive mitochondrial fission after myocardial infarction prevents long-term cardiac dysfunction

BACKGROUND: Ischemia and reperfusion (IR) injury remains a major cause of morbidity and mortality and multiple molecular and cellular pathways have been implicated in this injury. We determined whether acute inhibition of excessive mitochondrial fission at the onset of reperfusion improves mitochondrial dysfunction and cardiac contractility postmyocardial infarction in rats. METHODS AND RESULTS: We used a selective inhibitor of the fission machinery, P110, which we have recently designed. P110 treatment inhibited the interaction of fission proteins Fis1/Drp1, decreased mitochondrial fission, and improved bioenergetics in three different rat models of IR, including primary cardiomyocytes, ex vivo heart model, and an in vivo myocardial infarction model. Drp1 transiently bound to the mitochondria following IR injury and P110 treatment blocked this Drp1 mitochondrial association. Compared with control treatment, P110 (1 μmol/L) decreased infarct size by 28 ± 2% and increased adenosine triphosphate levels by 70+1% after IR relative to control IR in the ex vivo model. Intraperitoneal injection of P110 (0.5 mg/kg) at the onset of reperfusion in an in vivo model resulted in improved mitochondrial oxygen consumption by 68% when measured 3 weeks after ischemic injury, improved cardiac fractional shortening by 35%, reduced mitochondrial H2O2 uncoupling state by 70%, and improved overall mitochondrial functions. CONCLUSIONS: Together, we show that excessive mitochondrial fission at reperfusion contributes to long-term cardiac dysfunction in rats and that acute inhibition of excessive mitochondrial fission at the onset of reperfusion is sufficient to result in long-term benefits as evidenced by inhibiting cardiac dysfunction 3 weeks after acute myocardial infarction.

Melatonin acts through MT1/MT2 receptors to activate hypothalamic Akt and suppress hepatic gluconeogenesis in rats

Melatonin can contribute to glucose homeostasis either by decreasing gluconeogenesis or by counteracting insulin resistance in distinct models of obesity. However, the precise mechanism through which melatonin controls glucose homeostasis is not completely understood. Male Wistar rats were administered an intracerebroventricular (icv) injection of melatonin and one of following: an icv injection of a phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) inhibitor, an icv injection of a melatonin receptor (MT) antagonist, or an intraperitoneal (ip) injection of a muscarinic receptor antagonist. Anesthetized rats were subjected to pyruvate tolerance test to estimate in vivo glucose clearance after pyruvate load and in situ liver perfusion to assess hepatic gluconeogenesis. The hypothalamus was removed to determine Akt phosphorylation. Melatonin injections in the central nervous system suppressed hepatic gluconeogenesis and increased hypothalamic Akt phosphorylation. These effects of melatonin were suppressed either by icv injections of PI3K inhibitors and MT antagonists and by ip injection of a muscarinic receptor antagonist. We conclude that melatonin activates hypothalamus-liver communication that may contribute to circadian adjustments of gluconeogenesis. These data further suggest a physiopathological relationship between the circadian disruptions in metabolism and reduced levels of melatonin found in type 2 diabetes patients.

Identificazione di bersagli terapeutici e realizzazione di tecnologie innovative in oncologia ortopedica

Controlled delivery of anticancer drugs through osteotropic nanoparticles (NP) is a novel approach for the adjuvant therapy of osteolytic bone metastases. Doxorubicin (DXR) is widely used in chemotherapy, although its activity is restricted by dose-dependent cardiotoxicity and marrow toxicity. However, its efficacy can be improved when specific targeting at the tumor site is obtained. The aim of this study was to obtain osteotropic biodegradable NP by nanoprecipitation of a copolymer between poly(D,L-lactide-co-glycolide) (PLGA) and an osteotropic bisphosphonate, sodium alendronate (ALE). NP were subsequently characterised for their chemical-physical properties, biocompatibility, and the ability to inhibit osteoclast-mediated bone resorption, and then loaded with DXR. The effectiveness of NP-loaded DXR was investigated through in vitro and in vivo experiments, and compared to that of free DXR. For the in vitro analysis, six human cell lines were used as a representative panel of bone tumors, including breast and renal adenocarcinoma, osteosarcoma and neuroblastoma. The in vitro uptake and the inhibition of tumor cell proliferation were verified. To analyse the in vivo activity of NP-loaded DXR, osteolytic bone metastases were induced through the intratibial inoculation in BALB/c-nu/nu mice of a human breast cancer cell line, followed by the intraperitoneal administration of the free or NP-loaded DXR. In vitro, aAll of the cell lines were able to uptake both free and NP-loaded drug, and their proliferation was inhibited up to 80% after incubation either with free or NP-loaded DXR. In addition, in vivo experiments showed that NP-loaded DXR were also able to reduce the incidence of bone metastases, not only in comparison with untreated mice, but also with free DXR-treated mice. In conclusion, this research demonstrated an improvement in the therapeutic effect of the antineoplastic drug DXR, when loaded to bone-targeted NP conjugated with ALE. Osteotropic PLGA-ALE NP are suitable to be loaded with DXR and offer as a valuable tool for a tissue specific treatment of skeletal metastases.

Sprühgetrocknete Polylaktid, Poly(laktid-co-glykolid) Mikropartikel zur Steuerung der Freisetzung aus pulmonalen Arzneiformen

Zusammenfassung Die vorliegende Arbeit hat zum Ziel, pharmazeutisch-technologische Möglichkeiten der Retardierung bei ausgewählten Antiasthmatika zur pulmonalen Applikation anzuwenden. Dafür sollten Mikropartikel hergestellt und pharmazeutisch sowie biopharmazeutisch charakterisiert werden. Als Modellsubstanzen werden das Glukokortikoid Budesonid und das β2-Sympathomimetikum Salbutamol in Form seiner Base und seines Salzes verwendet. Die Auswahl erfolgt nach physikochemischen (Lipophilie, Molekulargewicht) und therapeutischen (Halbwertszeit der Wirkung, Applikationsfrequenz) Gesichtspunkten. Mikropartikel auf Polymerbasis ermöglichen eine kontrollierte Freigabe der Arzneistoffe über einen vorausbestimmten Zeitraum. Es erfolgt die Auswahl physiologisch unbedenklicher Hilfsstoffe (Polylaktide R 202H/ Poly(laktid-co-glykolide) RG 502H, RG 752-S) mit unterschiedlichen Anteilen an Coglykolid sowie unterschiedlichen Molekulargewichten, die sich prinzipiell zur Verzögerung der Freisetzung eignen und sich bei der parenteralen Applikation bereits bewährt haben. Die Sprühtrocknung wird als geeignetes pharmazeutisch-technologisches Verfahren zur Präparation von Mikropartikeln im Teilchengrößenbereich von 1- 10 Mikrometern beschrieben, welche den Wirkstoff mit möglichst hoher Beladung verkapselt. Die sprühgetrockneten Pulver sollen pharmazeutisch physikochemisch mittels Rasterelektronenmikroskopie (Morphologie), Laserdiffraktometrie (Teilchengrößenverteilung), DSC und Röntgenpulverdiffraktometrie (thermisches Verhalten) und mittels Stickstoff-Tief-Temperatur Adsorptionsverfahren (spezifische Oberfläche) charakterisiert werden. Zusätzlich wird die Wirkstoffbeladung der sprühgetrockneten Polymer-Mikropartikel mittels HPLC ermittelt. Die biopharmazeutische Charakterisierung der sprühgetrockneten Pulver erfolgt über die in-vitro Freigabekinetik und die Stabilität der Mikropartikel. Zusätzlich werden Versuche an Zellkulturen und in-vivo Versuche an Mäusen durchgeführt, um die Effekte der sprühgetrockneten Mikropartikel und des Hilfsstoffs hinsichtlich der Freisetzungsretardierung zu testen. Bei den in-vivo Versuchen werden der Atemwegswiderstand und die Verlängerung der exspiratorischen Phase (penh) als Parameter für einen antiasthmatischen Effekt gewählt. Die Lungenlavage Flüssigkeit wird zusätzlich überprüft. Die Ergebnisse zeigen, dass es mit Hilfe der Sprühtrocknung möglich ist, Polymer-Mikropartikel herzustellen, die aufgrund ihrer Partikelgröße von d50 ≤ 5,8 µm fähig sind, die unteren Abschnitte der Lunge zu erreichen. Die Morphologie der Mikropartikel ist abhängig vom zu versprühenden Produkt. Thermodynamisch und röntgenpulverdiffraktometrisch betrachtet handelt es sich um amorphe Produkte, die aber über lange Zeit in diesem Zustand stabil sind. Die Wiederfindung der eingesetzten Arzneistoffmenge in den sprühgetrockneten Polymer-Mikropartikeln und die Freigabeversuche zur Charakterisierung der Retardierungseigenschaften der verwendeten Polymere ergeben, dass es mit Hilfe der Sprühtrocknung von Budesonid und Salbutamol mit den Polymeren möglich ist, retardierende Mikropartikel herzustellen. Die Wiederfindung von Budesonid und Salbutamol in den sprühgetrockneten Polymer-Mikropartikeln entspricht nahezu der eingesetzten Menge. Bei Salbutamolsulfat ist dies nicht der Fall. In Zellkulturversuchen der murinen Zellinie RAW 264.7 ergaben sich Hinweise darauf, dass bei Konzentrationen von 10-6 M und 10-8 M, die Downregulation der IL-6 Konzentration durch die Sprüheinbettung von 9,1 % Budesonid mit PLGA in stärkerem Ausmaß erfolgte, als bei unverkapseltem Budesonid. Zusätzlich wurden in-vivo Versuche mit intranasaler und intraperitonealer Gabe durchgeführt. Die Budesonid-Polymer Sprüheinbettung wurde mit unverkapseltem Budesonid vergleichen. Nach intraperitonealer Gabe hatte die Sprüheinbettung mit Budesonid die besten Effekte hinsichtlich der Unterdrückung des penh und des Atemwegswiderstands auch bei steigenden Metacholinkonzentrationen. Die Auswertung der Lungenlavage Flüssigkeit zeigt sehr deutlich die Downregulation der IL-6 Konzentration in der Lunge durch die Sprüheinbettung mit Budesonid. Zur Zeit werden Vorbereitungen getroffen, ein Gerät zu testen, das in der Lage ist, ein Mikrospray zu generieren, so dass eine intratracheale Verabreichung möglich wäre.

In vivo- und in vitro-Untersuchungen zur Immunantwort und Parasitenentwicklung bei Infektionen mit dem Darmparasiten Cryptosporidium parvum

Cryptosporidium parvum ist ein intrazellulärer protozoischer Darmparasit (Apikomplexa), der weltweit zu den bedeutendsten Erregern von Diarrhöen beim Menschen und einer Reihe von Nutztieren zählt. Vor allem immunkompromittierte Personen wie zum Beispiel AIDS-Patienten erleiden schwere, chronische bis lebensbedrohende Erkrankungen. Da nach wie vor keine effektive Therapie gegen eine Kryptosporidiose in Form eines spezifisch wirkenden Chemotherapeutikums oder einer Vakzine existiert, ist es notwendig, die Immunantwort des Wirtes gegen den Parasiten und dessen Bindung, Invasion und die intrazelluläre Entwicklung in den Epithelzellen eingehend zu studieren, um neue Ansatzpunkte zu entwickeln. Wohingegen Menschen zeitlebens suszeptibel für eine Infektion mit C. parvum sind, entwickeln Mäuse eine natürliche Resistenz und können als adulte Tiere nicht mehr infiziert werden. Daher sind Mausmodelle der Kryptosporidiose auf neonatale oder immunsupprimierte und immundefiziente adulte Mäuse beschränkt. Bei der Überwindung einer C. parvum-Infektion sind Effektoren der natürlichen und adaptiven Immunität beteiligt. Die zentrale Rolle spielen CD4+-T-Zellen, sowie Interferon-gamma und Interleukin-12. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Infektionen in IFN-gamma (GKO)- und IL-12 p40 (IL12KO)-Knockout-Mäusen (C57BL/6) etabliert, für die bereits gezeigt wurde, dass sie eine Suszeptibilität gegenüber einer Erstinfektion besitzen. Erstmals wurden die beiden Infektionsmodelle parallel unter denselben Bedingungen analysiert, um Rückschlüsse auf die Funktion und die Bedeutung der beiden Th1-Zytokine IFN-gamma und IL-12 bei der Auseinandersetzung mit dem Parasiten und der Überwindung einer Infektion ziehen zu können. Es wurden deutliche Unterschiede im Infektionsverlauf, bei der Höhe und Dauer der Parasitenausscheidung und der induzierten systemischen und mukosalen Antikörperantwort beobachtet. Zum ersten Mal konnte gezeigt werden, dass neben IL12KO auch GKO in der Lage sind, eine erste Infektion zu überwinden und eine Resistenz gegenüber einer erneuten Konfrontation mit dem Parasiten zu entwickeln. Alle Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Etablierung einer protektiven Immunität gegen eine Kryptosporidiose generell unabhängig von der Anwesenheit der Zytokine IFN-gamma und IL-12 ist, der Verlust von IFN-gamma jedoch schwerer wiegt. Bei GKO-Mäusen persistierte der Parasit in Form einer niedriggradigen chronischen Infektion. Die beiden Infektionsmodelle stellten sich als ideales System für die Etablierung einer effektiven Immunisierungsstrategie heraus. Intranasale Immunisierungen, welche neben einer systemischen auch eine mukosale Immunantwort induzieren können, schienen einen richtigen Ansatz darzustellen. Intraperitoneale und subkutane Immunisierungen führten zwar zur Ausbildung einer starken spezifischen IgG-Antwort im Serum, diese war jedoch nicht in der Lage, einen Schutz vor einer Infektion zu vermitteln. Neben den in vivo Untersuchungen wurde des Weiteren auch die intrazelluläre Entwicklung von C. parvum in einem in vitro Kultursystem verfolgt. Zum ersten Mal wurde die Genexpression von vier Oberflächenproteinen der invasiven Zoitenstadien und eines Oozystenwandproteins parallel durch RT-PCR analysiert. Es konnte gezeigt werden, dass alle untersuchten Gene während der intrazellulären Entwicklung differentiell exprimiert werden, was eine unterschiedliche Funktion der Proteine während des Entwicklungszyklus nahe legt. Das Expressionsmuster der verschiedenen Gene charakterisiert bestimmte Abschnitte innerhalb des Entwicklungszyklus. Dabei wurden Marker für die Invasion (CP17) sowie für die asexuelle (GP900) und sexuelle Replikation (COWP) identifiziert.

Inhibierung des IL-17A vermittelten Blut-Hirnschrankenversagens in experimenteller Autoimmunenzephalomyelitis (EAE) und Mikrogliaaktivierung durch IL-17A

Experimentelle Autoimmunenzephalomyelitis (EAE) ist das Tiermodell für Multiple Sklerose (MS). Es ist bekannt, dass das proinflammatorische Zytokin IL-17A eine wichtige Rolle in MS und EAE spielt. Dieses wird hauptsächlich von einer Subpopulation der T-Helferzellen (Th17 Zellen) exprimiert. Es war bekannt, dass diese am Zusammenbruch der Blut-Hirnschranke (BHS) beteiligt sind. Der Integritätsverlust der BHS ist ein wichtiger und früher Aspekt in der Pathogenese von EAE und MS. Daraufhin können Immunzellen in das zentrale Nervensystem (ZNS) eindringen. Spezifische T-Zellen greifen das Myelin an und führen so zu einer Entzündungsreaktion, Demyelinisierung und axonalem Schaden. In dieser Arbeit konnte ich zeigen, dass durch Hemmung des kontraktilen endothelialen Apparates das BHS Versagen vermindert werden kann und es dadurch zu einem milderen Verlauf der EAE Pathogenese kommt. Wird der Inhibitor der Myosinleichtkettenkinase ML-7 C57/bl6 Mäusen, bei denen EAE induziert wurde, intraperitoneal verabreicht, kommt es zu einem geringeren Phosphorylierungsgrad der leichten Kette des Myosins in Endothelzellen und folglich zu einem verringerten Schrankenversagen. Außerdem konnte ich zeigen, dass weniger reaktive Sauerstoffspezies (ROS) gebildet werden. Folglich kommt es zu einer geringeren Infiltration von Immunzellen aus der Peripherie in das ZNS. Somit werden weniger Zytokine und auch Matrixmetalloproteinasen (MMP) ausgeschüttet, wodurch die Entzündungsreaktion weniger stark ausgeprägt ist. Außerdem werden weniger Mikrogliazellen aktiviert. Ich habe den Zusammenhang zwischen Mikrogliazellaktivierung und IL-17A näher untersucht. Dieses proinflammatorische Zytokin aktiviert Mikrogliazellen auch in vitro. Durch IL-17A Stimulation kommt es zur vermehrten ROS Bildung. Folglich kommt es zu einer vermehrten Proliferation und Migration, sowie einer erhöhten Zytokinproduktion. Außerdem konnte ich zeigen, dass der N-Methyl-D-Aspartat (NMDA)-Rezeptor an der Mikrogliaaktivierung beteiligt ist. Abhängig von IL-17A Stimulation kommt es zu einem Kalziumeinstrom über den NMDA-Rezeptor. Werden Inhibitoren des NMDA-Rezeptors eingesetzt, können IL-17A vermittelte Proliferation, Migration, Zytokin-und ROS-Produktion verhindert werden. Der NMDA-Rezeptor ist sehr gut in Neuronen erforscht, wohingegen bisher sehr wenig über seine Funktion in Gliazellen bekannt war. In dieser Arbeit ist es mir gelungen einen Zusammenhang zwischen IL-17A vermittelter Mikrogliaaktivierung und Kalziumeinstrom über den NMDA-Rezeptor herzustellen.

In vivo konditionale Depletion von latentem murinen Cytomegalovirus

Die Lunge stellt einen Hauptort der CMV-Latenz dar. Die akute CMV-Infektion wird durch infiltrierende antivirale CD8 T-Zellen terminiert. Das virale Genom verbleibt jedoch im Lungengewebe in einem nicht replikativen Zustand, der Latenz, erhalten. Es konnte bereits gezeigt werden, dass während der Latenz die Major Immediate Early- (MIE) Gene ie1- und ie2 sporadisch transkribiert werden. Bisher konnte diese beginnende Reaktivierung latenter CMV-Genome nur in einer Momentaufnahme gezeigt werden (Kurz et al., 1999; Grzimek et al., 2001; Simon et al., 2005; zur Übersicht: Reddehase et al., 2008). Die sporadische Expression der MIE-Gene führt jedoch zur Präsentation eines antigenen IE1-Peptids und somit zur Stimulation antiviraler IE1-Peptid-spezifischer CD8 T-Zellen, die durch ihre Effektorfunktion die beginnende Reaktivierung wieder beenden. Dies führte uns zu der Hypothese, dass MIE-Genexpression über einen Zeitraum betrachtet (period prevalence) häufiger stattfindet als es in einer Momentaufnahme (point prevalence) beobachtet werden kann.rnrnUm die Häufigkeit der MIE-Genexpression in der Dynamik in einem definierten Zeitraum zu erfassen, sollte eine Methode entwickelt werden, welche es erstmals ermöglicht, selektiv und konditional transkriptionell aktive Zellen sowohl während der akuten Infektion als auch während der Latenz auszulöschen. Dazu wurde mit Hilfe der Zwei-Schritt BAC-Mutagenese ein rekombinantes death-tagged Virus hergestellt, welches das Gen für den Diphtherie Toxin Rezeptor (DTR) unter Kontrolle des ie2-Promotors (P2) enthält. Ist der P2 transkriptionell aktiv, wird der DTR an der Zelloberfläche präsentiert und die Zelle wird suszeptibel für den Liganden Diphtherie Toxin (DT). Durch Gabe von DT werden somit alle Zellen ausgelöscht, in denen virale Genome transkriptionell aktiv sind. Mit zunehmender Dauer der DT-Behandlung sollte also die Menge an latenten viralen Genomen abnehmen.rnrnIn Western Blot-Analysen konnte das DTR-Protein bereits 2h nach der Infektion nachgewiesen werden. Die Präsentation des DTR an der Zelloberfläche wurde indirekt durch dessen Funktionalität bewiesen. Das rekombinante Virus konnte in Fibroblasten in Gegenwart von DT nicht mehr replizieren. In akut infizierten Tieren konnte die virale DNA-Menge durch eine einmalige intravenöse (i.v.) DT-Gabe signifikant reduziert werden. Verstärkt wurde dieser Effekt durch eine repetitive i.v. DT-Gabe. Auch während der Latenz gelang es, die Zahl der latenten viralen Genome durch repetitive i.v. und anschließende intraperitoneale (i.p.) DT-Gabe zu reduzieren, wobei wir abhängig von der Dauer der DT-Gabe eine Reduktion um 60\% erreichen konnten. Korrespondierend zu der Reduktion der DNA-Menge sank auch die Reaktivierungshäufigkeit des rekombinanten Virus in Lungenexplantatkulturen. rnrnrnUm die Reaktivierungshäufigkeit während der Latenz berechnen zu können, wurde durch eine Grenzverdünnungsanalyse die Anzahl an latenten viralen Genomen pro Zelle bestimmt. Dabei ergab sich eine Kopienzahl von 9 (6 bis 13). Ausgehend von diesen Ergebnissen lässt sich berechnen, dass, bezogen auf die gesamte Lunge, in dem getesteten Zeitraum von 184h durch die DT-Behandlung 1.000 bis 2.500 Genome pro Stunde ausgelöscht wurden. Dies entspricht einer Auslöschung von 110 bis 280 MIE-Gen-exprimierenden Lungenzellen pro Stunde. Damit konnte in dieser Arbeit erstmals die Latenz-assoziierte Genexpression in ihrer Dynamik dargestellt werden.rn

Zur Rolle der Antigendosis in IgE-vermittelten Immunantworten und der allergischen Atemwegsentzündung

Die Verabreichung von hohen Antigendosen im Rahmen der allergenspezifischen Immuntherapie (SIT) resultiert in der Induktion einer allergenspezifischen Toleranz in sensibilisierten Patienten. Vorangegangene Studien der Klinischen Forschergruppe Allergie identifizierten CD4-CD8- doppelt-negative T-Zellen (dnTZ), welche nach wiederholter intraperitonealer Injektion von hohen Dosen (HD) des an das Adjuvans Aluminiumhydroxid adsorbierten Antigens Keyhole Limpet Hemocyanin in Mäusen induziert wurden, als potente Suppressorzellen für die IgE-Produktion. Mäuse, die hingegen mit niedrigen Dosen (LD) desselben Antigens behandelt wurden, entwickelten eine starke, persistierende IgE-Immunantwort. rnIm Fokus meiner Doktorarbeit stand die phänotypische Charakterisierung der dnTZ aus HD-Mäusen sowie die Aufklärung möglicher inhibitorischer Wirkmechanismen. In Erweiterung der bisherigen Arbeiten und in Anlehnung an die klinische Praxis bei der Durchführung der SIT habe ich bei meinen Untersuchungen die subkutane Injektion ohne Adjuvans als alternative Applikationsroute verwendet. In meinen Studien konnte ich durch die zusätzliche Verwendung des klinisch relevanten Allergens Ovalbumin die Allgemeingültigkeit des Konzepts der antigendosisabhängigen Regulation der IgE- Produktion durch dnTZ verifizieren. Die Vakzinierung mit hohen Antigendosen verhinderte die Ausbildung einer IgE-Produktion in antigenspezifischer Weise. HD- Mäuse wiesen in vitro eine geringere Aktivierung von TH2-Zellen als LD-Mäuse auf. Im Mausmodell der allergischen Atemwegsentzündung wiesen HD-Mäuse eine reduzierte Atemwegsreaktivität sowie eine geringere pulmonale TH2-Zytokin- produktion auf. rnIch konnte zudem tendenziell eine leicht erhöhte Anzahl von dnTZ in HD-Mäusen messen. Die in HD-Mäusen induzierten dnTZ habe ich durchflusszytometrisch charakterisiert, konnte jedoch keinen eindeutigen Marker für suppressive dnTZ identifizieren. In einem adoptiven Transferexperiment war eine T-Zellpopulation von HD-Mäusen aus der γδ-T-Zell-Rezeptor-tragende T-Zellen depletiert worden waren, ähnlich wie die Ausgangs-T-Zellpopulation in der Lage die IgE-Produktion in den Rezipienten zu inhibieren, was darauf schließen lässt, dass die untersuchten regulatorischen dnTZ einen αβ-T-Zell-Rezeptor exprimieren. rn