A high-mobility, low-cost phenotype defines human effector-memory CD8+ T cells.

T cells move randomly ("random-walk"), a characteristic thought to be integral to their function. Using migration assays and time-lapse microscopy, we found that CD8+ T cells lacking the lymph node homing receptors CCR7 and CD62L migrate more efficiently in transwell assays, and that these same cells are characterized by a high frequency of cells exhibiting random crawling activity under culture conditions mimicking the interstitial/extravascular milieu, but not when examined on endothelial cells. To assess the energy efficiency of cells crawling at a high frequency, we measured mRNA expression of genes key to mitochondrial energy metabolism (peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1beta [PGC-1beta], estrogen-related receptor alpha [ERRalpha], cytochrome C, ATP synthase, and the uncoupling proteins [UCPs] UCP-2 and -3), quantified ATP contents, and performed calorimetric analyses. Together these assays indicated a high energy efficiency of the high crawling frequency CD8+ T-cell population, and identified differentially regulated heat production among nonlymphoid versus lymphoid homing CD8+ T cells.

A microarray-based system for the simultaneous analysis of single nucleotide polymorphisms in human genes involved in the metabolism of anti-malarial drugs

Background: In order to provide a cost-effective tool to analyse pharmacogenetic markers in malaria treatment, DNA microarray technology was compared with sequencing of polymerase chain reaction (PCR) fragments to detect single nucleotide polymorphisms (SNPs) in a larger number of samples. Methods: The microarray was developed to affordably generate SNP data of genes encoding the human cytochrome P450 enzyme family (CYP) and N-acetyltransferase-2 (NAT2) involved in antimalarial drug metabolisms and with known polymorphisms, i.e. CYP2A6, CYP2B6, CYP2C8, CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6, CYP3A4, CYP3A5, and NAT2. Results: For some SNPs, i.e. CYP2A6*2, CYP2B6*5, CYP2C8*3, CYP2C9*3/*5, CYP2C19*3, CYP2D6*4 and NAT2*6/*7/*14, agreement between both techniques ranged from substantial to almost perfect (kappa index between 0.61 and 1.00), whilst for other SNPs a large variability from slight to substantial agreement (kappa index between 0.39 and 1.00) was found, e. g. CYP2D6*17 (2850C>T), CYP3A4*1B and CYP3A5*3. Conclusion: The major limit of the microarray technology for this purpose was lack of robustness and with a large number of missing data or with incorrect specificity.

Adverse drug reactions following nonresponse in a depressed patient with CYP2D6 deficiency and low CYP 3A4/5 activity

A 47-year-old male taxi driver experienced multiple adverse drug reactions during therapy with clomipramine (CMI) and quetiapine for major depressive disorder, after having been unsuccessfully treated with adequate doses of mirtazapine and venlafaxine. Drug serum concentrations of CMI and quetiapine were significantly increased and pharmacogenetic testing showed a poor metabolizer status for CYP2D6, low CYP3A4/5 activity and normal CYP2C19 genotype. After reduction of the CMI dose and discontinuation of quetiapine, all ADR subsided except for the increase in liver enzymes. The latter improved but did not normalize completely, even months later, possibly due to concomitant cholelithiasis.

Imatinib plasma concentrations variability in hemato-oncologic patients

Abstract Imatinib (Glivec~ has transformed the treatment and prognosis of chronic myeloid leukaemia (CML) and of gastrointestinal stromal tumor (GIST). However, the treatment must be taken indefinitely and is not devoid of inconvenience and toxicity. Moreover, resistance or escape from disease control occurs. Considering the large interindividual differences in the function of the enzymatic and transport systems involved in imatinib disposition, exposure to this drug can be expected to vary widely among patients. Among those known systems is a cytochrome P450 (CYI'3A4) that metabolizes imatinib, the multidrug transporter P-glycoprotein (P-gp; product of the MDR1 gene) that expels imatinib out of cells, and al-acid glycoprotein (AGP), a circulating protein binding imatinib in the plasma. The aim of this observational study was to explore the influence of these covariates on imatinib pharmacokinetics (PK), to assess the interindividual variability of the PK parameters of the drug, and to evaluate whether imatinib use would benefit from a therapeutic drug monitoring (TDM) program. A total of 321 plasma concentrations were measured in 59 patients receiving imatinib, using a validated chromatographic method developed for this study (HPLC-LTV). The results were analyzed by non-linear mixed effect modeling (NONMEM). A one-compartment pharmacokinetic model with first-order absorption appropriately described the data, and a large interindividual variability was observed. The MDK> polymorphism 3435C>T and the CYP3A4 activity appeared to modulate the disposition of imatinib, albeit not significantly. A hyperbolic relationship between plasma AGP levels and oral clearance, as well as volume of distribution, was observed. A mechanistic approach was built up, postulating that only the unbound imatinib concentration was able to undergo first-order elimination. This approach allowed determining an average free clearance (CL,~ of 13101/h and a volume of distribution (Vd) of 301 1. By comparison, the total clearance determined was 141/h (i.e. 233 ml/min). Free clearance was affected by body weight and pathology diagnosis. The estimated variability of imatinib disposition (17% for CLu and 66% for Vd) decreased globally about one half with the model incorporating the AGP impact. Moreover, some associations were observed between PK parameters of the free imatinib concentration and its efficacy and toxicity. Finally, the functional influence of P-gp activity has been demonstrated in vitro in cell cultures. These elements are arguments to further investigate the possible usefulness of a TDM program for imatinib. It may help in individualizing the dosing regimen before overt disease progression or development of treatment toxicity, thus improving both the long-term therapeutic effectiveness and tolerability of this drug. Résumé L'imatinib (Glivec ®) a révolutionné le traitement et le pronostic de la leucémie myéloïde chronique (LMC) et des tumeurs stromales d'origine digestive (GIST). Il s'agit toutefois d'un traitement non dénué d'inconvénients et de toxicité, et qui doit être pris indéfiniment. Par ailleurs, une résistance, ou des échappements au traitement, sont également rencontrés. Le devenir de ce médicament dans l'organisme dépend de systèmes enzymatiques et de transport connus pour présenter de grandes différences interindividuelles, et l'on peut s'attendre à ce que l'exposition à ce médicament varie largement d'un patient à l'autre. Parmi ces systèmes, on note un cytochrome P450 (le CYP3A4) métabolisant l'imatinib, la P-glycoprotéine (P-gp ;codée par le gène MDR1), un transporteur d'efflux expulsant le médicament hors des cellules, et l'atglycoprotéine acide (AAG), une protéine circulante sur laquelle se fixe l'imatinib dans le plasma. L'objectif de la présente étude clinique a été de déterminer l'influence de ces covariats sur la pharmacocinétique (PK) de l'imatinib, d'établir la variabilité interindividuelle des paramètres PK du médicament, et d'évaluer dans quelle mesure l'imatinib pouvait bénéficier d'un programme de suivi thérapeutique (TDM). En utilisant une méthode chromatographique développée et validée à cet effet (HPLC-UV), un total de 321 concentrations plasmatiques a été dosé chez 59 patients recevant de l'imatinib. Les résultats ont été analysés par modélisation non linéaire à effets mixtes (NONMEM). Un modèle pharmacocinétique à un compartiment avec absorption de premier ordre a permis de décrire les données, et une grande variabilité interindividuelle a été observée. Le polymorphisme du gène MDK1 3435C>T et l'activité du CYP3A4 ont montré une influence, toutefois non significative, sur le devenir de l'imatinib. Une relation hyperbolique entre les taux plasmatiques d'AAG et la clairance, comme le volume de distribution, a été observée. Une approche mécanistique a donc été élaborée, postulant que seule la concentration libre subissait une élimination du premier ordre. Cette approche a permis de déterminer une clairance libre moyenne (CLlibre) de 13101/h et un volume de distribution (Vd) de 301 l. Par comparaison, la clairance totale était de 141/h (c.à.d. 233 ml/min). La CLlibre est affectée par le poids corporel et le type de pathologie. La variabilité interindividuelle estimée pour le devenir de l'imatinib (17% sur CLlibre et 66% sur Vd) diminuait globalement de moitié avec le modèle incorporant l'impact de l'AAG. De plus, une certaine association entre les paramètres PK de la concentration d'imatinib libre et l'efficacité et la toxicité a été observée. Finalement, l'influence fonctionnelle de l'activité de la P-gp a été démontrée in nitro dans des cultures cellulaires. Ces divers éléments constituent des arguments pour étudier davantage l'utilité potentielle d'un programme de TDM appliqué à l'imatinib. Un tel suivi pourrait aider à l'individualisation des régimes posologiques avant la progression manifeste de la maladie ou l'apparition de toxicité, améliorant tant l'efficacité que la tolérabilité de ce médicament. Résumé large public L'imatinib (un médicament commercialisé sous le nom de Glivec ®) a révolutionné le traitement et le pronostic de deux types de cancers, l'un d'origine sanguine (leucémie) et l'autre d'origine digestive. Il s'agit toutefois d'un traitement non dénué d'inconvénients et de toxicité, et qui doit être pris indéfiniment. De plus, des résistances ou des échappements au traitement sont également rencontrés. Le devenir de ce médicament dans le corps humain (dont l'étude relève de la discipline appelée pharmacocinétique) dépend de systèmes connus pour présenter de grandes différences entre les individus, et l'on peut s'attendre à ce que l'exposition à ce médicament varie largement d'un patient à l'autre. Parmi ces systèmes, l'un est responsable de la dégradation du médicament dans le foie (métabolisme), l'autre de l'expulsion du médicament hors des cellules cibles, alors que le dernier consiste en une protéine (dénommée AAG) qui transporte l'imatinib dans le sang. L'objectif de notre étude a été de déterminer l'influence de ces différents systèmes sur le comportement pharmacocinétique de l'imatinib chez les patients, et d'étudier dans quelle mesure le devenir de ce médicament dans l'organisme variait d'un patient à l'autre. Enfin, cette étude avait pour but d'évaluer à quel point la surveillance des concentrations d'imatinib présentes dans le sang pourrait améliorer le traitement des patients cancéreux. Une telle surveillance permet en fait de connaître l'exposition effective de l'organisme au médicament (concept abrégé par le terme anglais TDM, pour Therapeutic Drag Monitoring. Ce projet de recherche a d'abord nécessité la mise au point d'une méthode d'analyse pour la mesure des quantités (ou concentrations) d'imatinib présentes dans le sang. Cela nous a permis d'effectuer régulièrement des mesures chez 59 patients. Il nous a ainsi été possible de décrire le devenir du médicament dans le corps à l'aide de modèles mathématiques. Nous avons notamment pu déterminer chez ces patients la vitesse à laquelle l'imatinib est éliminé du sang et l'étendue de sa distribution dans l'organisme. Nous avons également observé chez les patients que les concentrations sanguines d'imatinib étaient très variables d'un individu à l'autre pour une même dose de médicament ingérée. Nous avons pu aussi mettre en évidence que les concentrations de la protéine AAG, sur laquelle l'imatinib se lie dans le sang, avait une grande influence sur la vitesse à laquelle le médicament est éliminé de l'organisme. Ensuite, en tenant compte des concentrations sanguines d'imatinib et de cette protéine, nous avons également pu calculer les quantités de médicament non liées à cette protéine (= libres), qui sont seules susceptibles d'avoir une activité anticancéreuse. Enfin, il a été possible d'établir qu'il existait une certaine relation entre ces concentrations, l'effet thérapeutique et la toxicité du traitement. Tous ces éléments constituent des arguments pour approfondir encore l'étude de l'utilité d'un programme de TDM appliqué à l'imatinib. Comme chaque patient est différent, un tel suivi pourrait aider à l'ajustement des doses du médicament avant la progression manifeste de la maladie ou l'apparition de toxicité, améliorant ainsi tant son efficacité que son innocuité.

Métabolisme d'antidépresseurs dans différentes espèces : aspects méthodologiques et pharmacogénétiques, perspectives cliniques

Résumé pour large public Unité de Biochimie et Psychopharmacologie Clinique, Centre de neurosciences Psychiatrique, Département de Psychiatrie Adulte, Faculté de Biologie et de Médecine, Université de Lausanne Lors de la prise d'un médicament, celui-ci va passer par différentes étapes que sont l'absorption, la distribution, le métabolisme et enfin l'élimination. Ces quatre étapes sont regroupées sous le nom de pharmacocinétique. A noter que ces quatre paramètres sont dynamiques et en constante évolution. Durant cette thèse, nous avons investigué différents aspects de la pharmacocinétique, tout d'abord par une revue de la littérature sur la glycoprotéine-P (Pgp). Récemment découverte, cette protéine de membrane est située aux endroits stratégiques de l'organisme comme la barrière hématoencéphalée, le placenta ou les intestins où elle influencera l'entrée de différentes substances, en particulier les médicaments. La Pgp serait impliquée dans les phénomènes de résistances aux agents thérapeutiques en oncologie. La Pgp influence donc l'absorption des médicaments, et son impact en clinique, en termes d'efficacité de traitement et de toxicité prend chaque jour plus d'importance. Ensuite nous avons mis au point une méthode d'analyse quantitative d'un antidépresseur d'une nouvelle génération : la mirtazapine (Remeron®). La nouveauté réside dans la façon dont la mirtazapine interagit avec les neurotransmetteurs impliqués dans la dépression que sont la sérotonine et la noradrénaline. Cette méthode utilise la chromatographie liquide pour séparer la mirtazapine de ses principaux métabolites dans le sang. La spectrométrie de masse est utilisée pour les détecter et les quantifier. Les métabolites sont des substances issues de réactions chimiques entre la substance mère, la mirtazapine, et généralement des enzymes hépatiques, dans le but de rendre cette substance plus soluble en vue de son élimination. Cette méthode permet de quantifier la mirtazapine et ses métabolites dans le sang de patients traités et de déterminer la variation des taux plasmatiques chez ces patients. Puis nous avons étudié le métabolisme d'un autre antidépresseur, le citalopram, qui a un métabolisme complexe. Le citalopram est un racémate, c'est-à-dire qu'il existe sous forme de deux entités chimiques (R-(-) et S-(+) citalopram) qui ont le même nombre d'éléments mais arrangés différemment dans l'espace. La voie métabolique cérébrale du citalopram est sous le contrôle d'une enzyme, la monoamine oxydase (MAO), conduisant à une forme acide du citalopram (l'acide propionique du citalopram). La MAO existe sous deux formes : MAO-A et MAO-B. Nous avons utilisé des souris déficientes d'un gène, celui de la MAO-A, pour mieux en comprendre le métabolisme en les comparants à des souris sauvages (sans déficience de ce gène). Nous avons utilisé le citalopram et deux de ses métabolites (le déméthylcitaloprarn et le didéméthyícitalopram) comme substrats pour tester la formation in vitro de l'acide propionique du citalopram. Nos résultats montrent que la MAO-A favorise la formation de l'entité R-(-) et présente une plus grande affinité pour le citalopram, tandis que la MAO-B métabolise préférentiellement l'entité S-(+) et a une plus grande affinité pour les deux métabolites déméthylés. De plus, la déficience en MAO-A est partiellement compensée parla MAO-B chez les souris déficientes du gène de la MAO-A. Enfin, nous avons étudié une deuxième voie métabolique du citalopram qui s'est avérée toxique chez le chien Beagle. Celle-ci est catalysée par une autre famille d'enzymes, les cytochromes P-450, et mène aux métabolites déméthylés et didéméthylés du citalopram. Nous avons utilisé des tissus hépatiques de chiens Beagle. Plusieurs cytochromes P-450 sont impliqués dans le métabolisme du citalopram menant à sa forme déméthylée, ceci tant chez l'homme que chez le chien. Par contre, dans le métabolisme de la forme déméthylée menant à 1a forme didéméthylée, un seul cytochrome P-450 serait impliqué chez l'Homme, tandis qu'ils seraient plusieurs chez le chien. L'activité enzymatique produisant la forme didéméthylée est beaucoup plus importante chez le chien comparé à l'homme. Cette observation soutien l'hypothèse que des taux élevés de la forme didéméthylée participent à la toxicité spécifique du citalopram chez le chien. Nous pouvons conclure que plusieurs famille d'enzymes sont impliquées tant au niveau cérébral qu'hépatique dans la métabolisation de médicaments psychotropes. Sachant que les enzymes peuvent être stimulées ou inhibées, il importe de pouvoir suivre au plus prés les taux plasmatiques des différents psychotropes et de leurs métabolites. Résumé Unité de Biochimie et Psychopharmacologie Clinique, Centre de neurosciences Psychiatrique, Département de Psychiatrie Adulte, Faculté de Biologie et de Médecine, Université de Lausanne La plupart des médicaments subissent une transformation enzymatique dans l'organisme. Les substances issues de cette métabolisation ne sont pas toujours dotées d'une activité pharmacologique. Il s'est avéré par conséquent indispensable de suivre les taux plasmatiques d'une substance et de ses métabolites et d'établir ou non l'existence d'une relation avec l'effet clinique observé. Ce concept nommé « therapeutic drag monitoring » (TDM) est particulièrement utile en psychiatrie ou un manque de compliance des patients est fréquemment observé. Les médicaments psychotropes ont un métabolisme principalement hépatique (cytochromes P-450) et parfois cérébral (monoamines oxydases), comme pour le citalopram par exemple. Une méthode stéréosélective de chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse a été développée pour analyser les énantiomères R-(-) et S-(+) d'un antidépresseur agissant sur les récepteurs noradrénergiques et sérotoninergiques, la mirtazapine et de ses métabolites déméthylmirtazapine et 8-hydroxymirtazapine. Les données préliminaires obtenues dans les plasmas dosés suggèrent que les concentrations de R-(-)-mirtazapine sont plus élevées que celles de S-(+)-mirtazapine, à l'exception des patients qui auraient comme co-médication des inhibiteurs du CYP2D6, telle que la fluoxétine ou la thioridazine. Il y a une enantiosélectivité du métabolisme de la mirtazapine. En particulier pour la 8-hydroxymirtazapine qui est glucuroconjuguée et pour laquelle le ratio S/R varie considérablement. Cette méthode analytique présente l'avantage d'être utilisable pour le dosage stéréosélectif de la mirtazapine et de ses métabolites dans le plasma de patients ayant d'autres substances en co-médication. La glycoprotéine P fonctionne comme une pompe transmembranaire transportant les xénobiotiques depuis le milieu intracellulaire vers le milieu extracellulaire. Son induction et son inhibition, bien que moins étudiées que pour les cytochromes P-450, ont des implications cliniques importantes en termes d'efficacité de traitement et de toxicité. Cette glycoprotéine P a fait l'objet d'une recherche bibliographique. Nous avons étudié le métabolisme du citalopram, un antidépresseur de la classe des inhibiteurs spécifiques de la recapture de la sérotonine chez la souris et chez le chien. Cette substance subit un métabolisme complexe. La voie de métabolisation conduisant à la formation de l'acide propionique du citalopram, catalysée par les monoamines oxydases, a été étudiée in vitro dans les mitochondries cérébrales chez la souris déficiente du gène de la MAO-A (Tg8). La monoamine oxydase A catalyse la formation de l'énantiomère R-(-) et présente une plus grande affinité pour les amines tertiaires, tandis que la monoamine oxydase B favorise la formation de la forme S-(+) et a une affinité plus marquée pour les amines secondaires et primaires. L'étude du citalopram chez la souris Tg8 adulte a montré que la monoamine oxydase B compense la déficience de la monoamine oxydase A chez ces souris génétiquement modifiées. Une autre voie de métabolisation du citalopram conduisant à la formation de didéméthylcitalopram, catalysée par les cytochromes P-450, a été étudiée in vitro dans des microsomes hépatiques de chiens Beagle. Nos études ont montré que les cinétiques de N-déméthylation du citalopram sont biphasiques chez le chien. Les orthologues canins impliqués dans la première N-déméthylation semblent être identiques aux cytochromes P-450 humains. Par contre, dans la deuxième Ndéméthylation, un seul cytochrome P-450 semble être impliqué chez l'homme (CYP2D6), tandis qu'on retrouve jusqu'à cinq orthologues chez le chien. Le CYP2D15, orthologue canin du CYP2D6, est majoritairement impliqué. De plus, l'activité enzymatique, reflétée par les clairances intrinsèques, dans la première N-déméthylation est jusqu'à 45 fois plus élevée chez le chien comparé à l'homme. Ces différentes observations soutiennent l'hypothèse que des taux élevés de didéméthylcitalopram sont responsables de la toxicité du citalopram chez le chien. Nous pouvons conclure que plusieurs famille d'enzymes sont impliquées tant au niveau cérébral qu'hépatique dans la métabolisation de médicaments psychotropes. Sachant -que les enzymes peuvent être induits ou inhibés, il importe de pouvoir suivre au plus près les taux plasmatiques des différents psychotropes et de leurs métabolites. Summary Most of the drugs are metabolized in the organism. Substances issued from this metabolic activity do not always show a pharmacological activity. Therefore, it is necessary to monitor plasmatic levels of drugs and their metabolites, and establish the relationship with the clinical effect. This concept named therapeutic drug monitoring is very useful in psychiatry where lack of compliance is commonly observed. Antidepressants are mainly metabolized in the liver (cytochrome P-450) and sometimes in the brain (monoamine oxidase) like the citalopram, for exemple. A LC-MS method was developed, which allows the simultaneous analysis of R-(-) and S-(+) enantiomers of mirtazapine, an antidepressant acting specifically on noradrenergic and serotonergic receptors, and its metabolites demethylmirtazapine and 8-hydroxymirtazapine in plasma of mirtazapine treated patients. Preliminary data obtained suggested that R-(-) mirtazapine concentrations were higher than those of S-(+) mirtazapine, except in patients comedicated with CYP2D6 inhibitors such as fluoxetine or thioridazine. There is an enantioselectivity in the metabolism of mirtazapine. In particular for the 8-hydroxymirtazapine, which is glucuroconjugated and S/R ratio varies considerably. Therefore this method seems to be suitable for the stereoselective assay of mirtazapine and its metabolites in plasma of patients comedicated with mirtazapine and other drugs for routine and research purposes. P-glycoprotein is working as an efflux transporter of xenobiotics from intracellular to extracellular environment. Its induction or inhibition, although less studied than cytochrome P-450, has huge clinical implications in terms of treatment efficacy and toxicity. An extensive literature search on P-glycoprotein was performed as part of this thesis. The study of citalopram metabolism, an antidepressant belonging to the class of selective serotonin reuptake inhibitors. This substance undergoes a complex metabolism. First metabolization route leading to citalopram propionic acid, catalyzed by monoamine oxidase was studied in vitro in mice brain mitochondria. Monoamine oxidase A catalyzed the formation of R-(-) enantiomer and showed greater affinity for tertiary amines, whereas monoamine oxidase B triggered the formation of S-(+) enantiomer and demonstrated higher affinity for primary and secondary amines. citalopram evaluation in adult Tg8 mice showed that monoamine oxidase B compensated monoamine oxidase A deficiency in those genetically transformed mice. The second metabolization route of citalopram leading to didemethylcitalopram and catalyzed by cytochrome P-450 was studied in vitro in Beagle dog's livers. Our results showed that citalopram N-demethylation kinetics are biphasic in dogs. Canine orthologs involved in the first N-demethylation seemed to be identical to human cytochromes P-450. However, in the second N-demethylation only one cytochrome P-450 seemed to be involved in human (CYP2D6), whereas up to five canine orthologs were found in dogs. CYP2D15 canine ortholog of CYP2D6 was mainly involved. In addition, enzymatic activity reflected by intrinsic clearance in the first N-demethylation was up to 45 fold higher in dogs compared to humans. Those observations support the assumption that elevated rates of didemethylcitalopram are responsible for citalopram toxicity in dogs. We can conclude that several enzymes groups are involved in the brain, as well as in the liver, in antidepressant metabolization. Knowing that enzymes may be induced or inhibited, it makes sense to closely monitor plasmatic levels of antidepressants and their metabolites.

Relevance of death receptors in nervous system: role in the pathogenesis of neurodegenerative diseases and targets for therapy

L’apoptosi és un procés fisiològic que controla el nombre de cèl·lules en organismes superiors. L’apoptosi està estrictament regulada i s’ha vist que està implicada en la patogènesi d’algunes malalties del sistema nerviós. En aquest sentit, un excés de mort cel·lular contribueix a les malalties neurodegenerati- ves, mentre que, el seu dèficit és una de les raons del desenvolupament de tumors. El punt principal de regulació del procés apoptòtic és l’activació de les caspases, cisteïna-proteases que tenen especificitat pels residus aspàrtic. Les caspases es poden activar per dos mecanismes principals: (1) alliberament de citocrom C dels mitocondris alterats al citoplasma i (2) l’activació dels receptors de la membrana anomenats receptors de mort (DR, de l’anglès death receptor). Aquests receptors s’han caracteritzat extensament en el sistema immunitari, mentre que en el sistema nerviós les seves funcions són encara desconegudes. El present article se centra en el paper dels DR en la patogènesi de malalties neurodegeneratives i suggereix el seu potencial des del punt de vista terapèutic. També es descriuen diverses molècules intracel·lulars caracteritzades per la seva habilitat en la modulació dels DR. Entre elles, presentem dues noves proteïnes – lifeguard i FAIM – que s’expressen específicament al sistema nerviós.

Expression and functional role of the prorenin receptor in the human adrenocortical zona glomerulosa and in primary aldosteronism.

OBJECTIVES: Prorenin can be detected in plasma of hypertensive patients. If detected in patients with primary aldosteronism could implicate prorenin in the development of primary aldosteronism. To address this issue, we measured the plasma prorenin levels in primary aldosteronism patients, the expression of the prorenin receptor (PRR) in the normal human adrenocortical zona glomerulosa and aldosterone-producing adenoma (APA), and we investigated the functional effects of PRR activation in human adrenocortical cells. METHOD: Plasma renin activity, aldosterone, and active and total trypsin-activated renin were measured in primary aldosteronism patients, essential hypertensive patients, and healthy individuals, and then prorenin levels were calculated. Localization and functional role of PRR were investigated in human and rat tissues, and aldosterone-producing cells. RESULTS: Primary aldosteronism patients had detectable plasma levels of prorenin. Using digital-droplet real-time PCR, we found a high PRR-to-porphobilinogen deaminase ratio in both the normal adrenal cortex and APAs. Marked expression of the PRR gene and protein was also found in HAC15 cells. Immunoblotting, confocal, and immunogold electron microscopy demonstrated PRR at the cell membrane and intracellularly. Renin and prorenin significantly triggered both CYP11B2 expression (aldosterone synthase) and ERK1/2 phosphorylation, but only CYP11B2 transcription was prevented by aliskiren. CONCLUSION: The presence of detectable plasma prorenin in primary aldosteronism patients, and the high expression of PRR in the normal human adrenal cortex, APA tissue, CD56+ aldosterone-producing cells, along with activation of CYP11B2 synthesis and ERK1/2 phosphorylation, suggest that the circulating and locally produced prorenin may contribute to the development or maintenance of human primary aldosteronism.

Natural or naturalized? phylogeography suggests that the abundant sea urchin arbacia lixula Is a recent Colonizer of the Mediterranean

We present the global phylogeography of the black sea urchin Arbacia lixula, an amphi-Atlantic echinoid with potential to strongly impact shallow rocky ecosystems. Sequences of the mitochondrial cytochrome c oxidase gene of 604 specimens from 24 localities were obtained, covering most of the distribution area of the species, including the Mediterranean and both shores of the Atlantic. Genetic diversity measures, phylogeographic patterns, demographic parameters and population differentiation were analysed. We found high haplotype diversity but relatively low nucleotide diversity, with 176 haplotypes grouped within three haplogroups: one is shared between Eastern Atlantic (including Mediterranean) and Brazilian populations, the second is found in Eastern Atlantic and the Mediterranean and the third is exclusively from Brazil. Significant genetic differentiation was found between Brazilian, Eastern Atlantic and Mediterranean regions, but no differentiation was found among Mediterranean sub-basins or among Eastern Atlantic sub-regions. The star-shaped topology of the haplotype network and the unimodal mismatch distributions of Mediterranean and Eastern Atlantic samples suggest that these populations have suffered very recent demographic expansions. These expansions could be dated 94-205 kya in the Mediterranean, and 31-67 kya in the Eastern Atlantic. In contrast, Brazilian populations did not show any signature of population expansion. Our results indicate that all populations of A. lixula constitute a single species. The Brazilian populations probably diverged from an Eastern Atlantic stock. The present-day genetic structure of the species in Eastern Atlantic and the Mediterranean is shaped by very recent demographic processes. Our results support the view (backed by the lack of fossil record) that A. lixula is a recent thermophilous colonizer which spread throughout the Mediterranean during a warm period of the Pleistocene, probably during the last interglacial. Implications for the possible future impact of A. lixula on shallow Mediterranean ecosystems in the context of global warming trends must be considered.

Types of stereoselectivity in drug metabolism: a heuristic approach.

Stereochemical factors are known to play a significant role in the metabolism of drugs and other xenobiotics. Following Prelog's lead, types of metabolic stereoselectivity can be categorized as (i) substrate stereoselectivity (the differential metabolism of two or more stereoisomeric substrates) and (ii) product stereoselectivity (the differential formation of two or more stereoisomeric metabolites from a single substrate). Combinations of the two categories exist as (iii) substrate-product stereoselectivities, meaning that product stereoselectivity itself is substrate stereoselective. Here, published examples of metabolic stereoselectivities are examined in the light of these concepts. In parallel, a graphical scheme is presented with a view to facilitate learning and help researchers to solve classification problems.

Practical guidance and considerations for transitioning patients from oxcarbazepine or carbamazepine to eslicarbazepine acetate--Expert opinion.

There is currently a lack of guidance on methodology and special considerations for transitioning patients from oxcarbazepine (OXC) or carbamazepine (CBZ) to eslicarbazepine acetate (ESL), if deemed clinically necessary. An advisory panel of epilepsy experts was convened to share their experience on the use of adjunctive ESL in clinical practice and to provide practical recommendations to help address this gap. When changing over from OXC to ESL, an OXC:ESL dose ratio of 1:1 should be employed to calculate the ESL target dose, and the changeover can take place overnight. No changes to comedication are required. Since CBZ has a different mechanism of action to ESL and is a stronger inducer of cytochrome P450 (CYP) enzymes, the transitioning of patients from CBZ to ESL requires careful consideration on a patient-by-patient basis. In general, a CBZ:ESL dose ratio of 1:1.3 should be employed to calculate the ESL target dose, and patients should be transitioned over a minimum period of 1-2weeks. Special considerations include adjustment of titration schedule and target dose in elderly patients and those with hepatic or renal impairment and potential adjustment of comedications metabolized by CYP enzymes. In summary, due to structural distinctions between ESL, OXC, and CBZ, which affect mechanism of action and tolerability, there are clinical situations in which it may be appropriate to consider transitioning patients from OXC or CBZ to ESL. Changing patients over from OXC to ESL is generally more straightforward than transitioning patients from CBZ to ESL, which requires careful consideration.

Phylogenetic relationships of Apodemus Kaup, 1829 (Rodentia: Muridae) species in the Eastern Mediterranean inferred from mitochondrial DNA, with emphasis on iranian species

Wood mice of the genus Apodemus are widely distributed in Eurasia, with the Eastern Mediterranean being considered as a hotspot. Indeed, numerous species have been documented in Iran, including A. witherbyi, A. hyrcanicus, A. uralensis, A. avicennicus, A. hermonensis, and A. arianus. In this study, 129 specimens were collected from different Iranian localities and two specimens from Afghanistan. The animals were identified taxonomically and their phylogenetic relationships were investigated using cytochrome b mitochondrial DNA sequences. Five species of the genus Apodemus were identified in Iran, including A. hyrcanicus, A. witherbyi, A. cf. ponticus, A. uralensis, and A. mystacinus, beside, A. pallipes from Afghanistan. This study found no evidence of A. flavicollis or A. sylvaticus in Iran, despite their occurrence in Turkey, shedding doubt on the status of A. flavicollis in Iran, Asia Minor, and the Levant. Phylogenetic analyses imply that A. witherbyi has priority over A. avicennicus, A. hermonensis, and A. iconicus. Estimation of the divergence time for these taxa suggests a separation at around 7.2 Ma for the subgenera Karstomys (including A. mystacinus and A. epimelas) and Sylvaemus (including A. flavicollis, A. sylvaticus, A. uralensis, A. pallipes, A. hyrcanicus, A. witherbyi, and A. cf. ponticus). Within the subgenus Karstomys, the divergence times for A. mystacinus and A. epimelas were between 3.0 and 6.1 Ma, and divergence times within the subgenus Sylvaemus were between 5.2 and 6.9 Ma for A. witherbyi and other species in this subgenus. It is postulated that vicariance events including the uplifting of the Zagros Mountains and Anatolian Plateau in the middle Miocene and climate oscillations during the Messinian Salinity Crisis besides formation of the Hyrcanian tertiary forests during the Neogene probably played substantial roles in the radiation and distribution of the genus Apodemus in the Eastern Mediterranean.

Genetics-Based Population Pharmacokinetics and Pharmacodynamics of Risperidone in a Psychiatric Cohort.

BACKGROUND: High interindividual variability in plasma concentrations of risperidone and its active metabolite, 9-hydroxyrisperidone, may lead to suboptimal drug concentration. OBJECTIVE: Using a population pharmacokinetic approach, we aimed to characterize the genetic and non-genetic sources of variability affecting risperidone and 9-hydroxyrisperidone pharmacokinetics, and relate them to common side effects. METHODS: Overall, 150 psychiatric patients (178 observations) treated with risperidone were genotyped for common polymorphisms in NR1/2, POR, PPARα, ABCB1, CYP2D6 and CYP3A genes. Plasma risperidone and 9-hydroxyrisperidone were measured, and clinical data and common clinical chemistry parameters were collected. Drug and metabolite concentrations were analyzed using non-linear mixed effect modeling (NONMEM(®)). Correlations between trough concentrations of the active moiety (risperidone plus 9-hydroxyrisperidone) and common side effects were assessed using logistic regression and linear mixed modeling. RESULTS: The cytochrome P450 (CYP) 2D6 phenotype explained 52 % of interindividual variability in risperidone pharmacokinetics. The area under the concentration-time curve (AUC) of the active moiety was found to be 28 % higher in CYP2D6 poor metabolizers compared with intermediate, extensive and ultrarapid metabolizers. No other genetic markers were found to significantly affect risperidone concentrations. 9-hydroxyrisperidone elimination was decreased by 26 % with doubling of age. A correlation between trough predicted concentration of the active moiety and neurologic symptoms was found (p = 0.03), suggesting that a concentration >40 ng/mL should be targeted only in cases of insufficient, or absence of, response. CONCLUSIONS: Genetic polymorphisms of CYP2D6 play an important role in risperidone, 9-hydroxyrisperidone and active moiety plasma concentration variability, which were associated with common side effects. These results highlight the importance of a personalized dosage adjustment during risperidone treatment.

Phylogeography of competing sexual and parthenogenetic forms of a freshwater flatworm: patterns and explanations

Background: Models of the maintenance of sex predict that one reproductive strategy, sexual or parthenogenetic, should outcompete the other. Distribution patterns may reflect the outcome of this competition as well as the effect of chance and historical events. We review the distribution data of sexual and parthenogenetic biotypes of the planarian Schmidtea polychroa. Results: S. polychroa lives in allopatry or sympatry across Europe except for Central and North-Western Europe, where sexual individuals have never been reported. A phylogenetic relationship between 36 populations based on a 385 bp fragment of the mitochondrial cytochrome oxidase I gene revealed that haplotypes were often similar over large geographic distances. In North Italian lakes, however, diversity was extreme, with sequence differences of up to 5% within the same lake in both sexuals and parthenogens. Mixed populations showed "endemic" parthenogenetic lineages that presumably originated from coexisting sexuals, and distantly related ones that probably result from colonization by parthenogens independent from sexuals. Conclusions: Parthenogens originated repeatedly from sexuals, mainly in Italy, but the same may apply to other Mediterranean regions (Spain, Greece). The degree of divergence between populations suggests that S. polychroa survived the ice ages in separate ice-free areas in Central, Eastern and Southern Europe and re-colonised Europe after the retreat of the major glaciers. Combining these results with those based on nuclear markers, the data suggest that repeated hybridisation between sexuals and parthenogenetic lineages in mixed populations maintains high levels of genetic diversity in parthenogens. This can explain why parthenogens persist in populations that were originally sexual. Exclusive parthenogenesis in central and western populations suggests better colonisation capacity, possibly because of inbreeding costs as well

Molecular dating of caprines using ancient DNA sequences of Myotragus balearicus, an extinct endemic Balearic mammal

Background: Myotragus balearicus was an endemic bovid from the Balearic Islands (Western Mediterranean) that became extinct around 6,000-4,000 years ago. The Myotragus evolutionary lineage became isolated in the islands most probably at the end of the Messinian crisis, when the desiccation of the Mediterranean ended, in a geological date established at 5.35 Mya. Thus, the sequences of Myotragus could be very valuable for calibrating the mammalian mitochondrial DNA clock and, in particular, the tree of the Caprinae subfamily, to which Myotragus belongs. Results: We have retrieved the complete mitochondrial cytochrome b gene (1,143 base pairs), plus fragments of the mitochondrial 12S gene and the nuclear 28S rDNA multi-copy gene from a well preserved Myotragus subfossil bone. The best resolved phylogenetic trees, obtained with the cytochrome b gene, placed Myotragus in a position basal to the Ovis group. Using the calibration provided by the isolation of Balearic Islands, we calculated that the initial radiation of caprines can be dated at 6.2 ± 0.4 Mya. In addition, alpine and southern chamois, considered until recently the same species, split around 1.6 ± 0.3 Mya, indicating that the two chamois species have been separated much longer than previously thought. Conclusion: Since there are almost no extant endemic mammals in Mediterranean islands, the sequence of the extinct Balearic endemic Myotragus has been crucial for allowing us to use the Messinian crisis calibration point for dating the caprines phylogenetic tree.

Long-term treatment with insulin induces apoptosis in brown adipocytes: role of oxidative stress

Trying to define the precise role played by insulin regulating the survival of brown adipocytes, we have used rat fetal brown adipocytes maintained in primary culture. The effect of insulin on apoptosis and the mechanisms involved were assessed. Different from the known effects of insulin as a survival factor, we have found that long-term treatment (72 h) with insulin induces apoptosis in rat fetal brown adipocytes. This process is dependent on the phosphatidylinositol 3-kinase/mammalian target of rapamycin/p70 S6 kinase pathway. Short-term treatment with the conditioned medium from brown adipocytes treated with insulin for 72 h mimicked the apoptotic effect of insulin. During the process, caspase 8 activation, Bid cleavage, cytochrome c release, and activation of caspases 9 and 3 are sequentially produced. Treatment with the caspase inhibitor, benzyloxycarbonyl-Val-Ala-Asp (Z-VAD), prevents activation of this apoptotic cascade. The antioxidants, ascorbic acid and superoxide dismutase, also impair this process of apoptosis. Moreover, generation of reactive oxygen species (ROS), probably through reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidases, and a late decrease in reduced glutathione content are produced. According to this, antioxidants prevent caspase 8 activation and Bid cleavage, suggesting that ROS production is an important event mediating this process of apoptosis. However, the participation of uncoupling protein-1, -2, and -3 regulating ROS is unclear because their levels remain unchanged upon insulin treatment for 72 h. Our data suggest that the prolonged hyperinsulinemia might cause insulin resistance through the loss of brown adipose tissue.