Temporal relationships of a pulse of prolactin (PRL) to a pulse of a metabolite of PGF2 alpha in mares

Hourly blood samples were collected from 10 mares during 24 h of each of the preluteolytic, luteolytic, and postluteolytic periods. The autocorrelation function of the R program was used to detect pulse rhythmicity, and the intra-assay CV was used to locate and characterize pulses of prolactin (PRL) and a metabolite of prostaglandin F2 alpha (PGFM). Rhythmicity of PRL and PGFM concentrations was detected in 67% and 89% of mares, respectively. Combined for the three periods (no difference among periods), the PRL pulses were 5.2 +/- 0.4 h (mean +/- SEM) at the base, 7.5 +/- 1.5 h between nadirs of adjacent pulses, and 12.3 +/- 1.5 h from peak to peak. The peaks of PRL pulses were greater (P < 0.05) during the luteolytic period (46 +/- 14 ng/mL) and postluteolytic period (52 15 ng/mL) than during the preluteolytic period (17 3 ng/mL). Concentrations of PRL during hours of a PGFM pulse were different (P < 0.003) within the luteolytic period and postluteolytic period and were greatest at the PGFM peak; PRL concentrations during a PGFM pulse were not different during the preluteolytic period. The frequency of the peak of PRL and PGFM pulses occurring at the same hour (synchrony) was greater for the luteolytic period (65%, P < 0.01) and postluteolytic period (50%, P < 0.001) than for the preluteolytic period (17%). This is the first report in mares on characterization and rhythmicity of PRL pulses, synchrony between PRL and PGFM pulses, and greater PRL activity during the luteolytic and postluteolytic periods than during the preluteolytic period. (C) 2012 Elsevier Inc. All rights reserved.

Docking, synthesis and pharmacological activity of novel urea-derivatives designed as p38 MAPK inhibitors

p38 mitogen-activated protein kinase (p38 MAPK) is an important signal transducing enzyme involved in many cellular regulations, including signaling pathways, pain and inflammation. Several p38 MAPK inhibitors have been developed as drug candidates to treatment of autoimmune disorders, such as rheumatoid arthritis. In this paper we reported the docking, synthesis and pharmacological activity of novel urea-derivatives (4a-e) designed as p38 MAPK inhibitors. These derivatives presented good theoretical affinity to the target p38 MAPK, standing out compound 4e (LASSBio-998), which showed a better score value compared to the prototype GK-00687. This compound was able to reduce in vitro TNF-alpha production and was orally active in a hypernociceptive murine model sensible to p38 MAPK inhibitors. Otherwise, compound 4e presented a dose-dependent analgesic effect in a model of antigen (mBSA)-induced arthritis and anti-inflammatory profile in carrageenan induced paw edema, indicating its potential as a new antiarthritis prototype. (c) 2012 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.

Advanced glycated albumin impairs HDL anti-inflammatory activity and primes macrophages for inflammatory response that reduces reverse cholesterol transport

Objective: We investigated the effect of advanced glycated albumin (AGE-albumin) on macrophage sensitivity to inflammation elicited by S100B calgranulin and lipopolysaccharide (LPS) and the mechanism by which HDL modulates this response. We also measured the influence of the culture medium, isolated from macrophages treated with AGE-albumin, on reverse cholesterol transport (RCT). Methods and results: Macrophages were incubated with control (C) or AGE-albumin in the presence or absence of HDL, followed by incubations with S100B or LPS. Also, culture medium obtained from cells treated with C- or AGE-albumin, following S100B or LPS stimulation was utilized to treat naive macrophages in order to evaluate cholesterol efflux and the expression of HDL receptors. In comparison with C-albumin, AGE-albumin, promoted a greater secretion of cytokines after stimulation with S100B or LPS. A greater amount of cytokines was also produced by macrophages treated with AGE-albumin even in the presence of HDL Cytokine-enriched medium, drawn from incubations with AGE-albumin and S100B or LPS impaired the cholesterol efflux mediated by apoA-I (23% and 37%, respectively), HDL2 (43% and 47%, respectively) and HDL3 (20% and 8.5%, respectively) and reduced ABCA-1 protein level (16% and 26%, respectively). Conclusions: AGE-albumin primes macrophages for an inflammatory response impairing the RCT. Moreover, AGE-albumin abrogates the anti-inflammatory role of HDL, which may aggravate the development of atherosclerosis in DM. (C) 2012 Elsevier BM. All rights reserved.

Associations of the TNF-alpha-308 G/A, IL6-174 G/C and AdipoQ 45 T/G polymorphisms with inflammatory and metabolic responses to lifestyle intervention in Brazilians at high cardiometabolic risk

Background: Cytokines secreted by the adipose tissue influence inflammation and insulin sensitivity, and lead to metabolic disturbances. How certain single-nucleotide polymorphisms (SNPs) interfere on lifestyle interventions is unclear. We assessed associations of selected SNPs with changes induced by a lifestyle intervention. Methods: This 9-month intervention on diet and physical activity included 180 Brazilians at high cardiometabolic risk, genotyped for the TNF-alpha -308 G/A, IL-6 -174 G/C and AdipoQ 45 T/G SNPs. Changes in metabolic and inflammatory variables were analyzed according to these SNPs. Individuals with at least one variant allele were grouped and compared with those with the reference genotype. Results: In the entire sample (66.7% women; mean age 56.5 +/- 11.6 years), intervention resulted in lower energy intake, higher physical activity, and improvement in anthropometry, plasma glucose, HOMA-IR, lipid profile and inflammatory markers, except for IL-6 concentrations. After intervention, only variant allele carriers of the TNF-alpha -308 G/A decreased plasma glucose, after adjusting for age and gender (OR 2.96, p = 0.025). Regarding the IL-6 -174 G/C SNP, carriers of the variant allele had a better response of lipid profile and adiponectin concentration, but only the reference genotype group decreased plasma glucose. In contrast to individuals with the reference genotype, carriers of variant allele of AdipoQ 45 T/G SNP did not change plasma glucose, apolipoprotein B, HDL-c and adiponectin concentrations in response to intervention. Conclusion: The TNF alpha -308 G/A SNP may predispose a better response of glucose metabolism to lifestyle intervention. The IL-6 -174 G/C SNP may confer a beneficial effect on lipid but not on glucose metabolism. Our findings reinforce unfavorable effects of the AdipoQ 45 T/G SNP in lipid profile and glucose metabolism after intervention in Brazilians at cardiometabolic risk. Further studies are needed to direct lifestyle intervention to subsets of individuals at cardiometabolic risk.

Deficient Regulatory T Cell Activity and Low Frequency of IL-17-Producing T Cells Correlate with the Extent of Cardiomyopathy in Human Chagas' Disease

Background: Myocardium damage during Chagas' disease results from the immunological imbalance between pro-and production of anti-inflammatory cytokines and has been explained based on the Th1-Th2 dichotomy and regulatory T cell activity. Recently, we demonstrated that IL-17 produced during experimental T. cruzi infection regulates Th1 cells differentiation and parasite induced myocarditis. Here, we investigated the role of IL-17 and regulatory T cell during human Chagas' disease. Methodology/Principal Findings: First, we observed CD4(+)IL-17(+) T cells in culture of peripheral blood mononuclear cells (PBMC) from Chagas' disease patients and we evaluated Th1, Th2, Th17 cytokine profile production in the PBMC cells from Chagas' disease patients (cardiomyopathy-free, and with mild, moderate or severe cardiomyopathy) cultured with T. cruzi antigen. Cultures of PBMC from patients with moderate and severe cardiomyopathy produced high levels of TNF-alpha, IFN-gamma and low levels of IL-10, when compared to mild cardiomyopathy or cardiomyopathy-free patients. Flow cytometry analysis showed higher CD4(+)IL-17(+) cells in PBMC cultured from patients without or with mild cardiomyopathy, in comparison to patients with moderate or severe cardiomyopathy. We then analyzed the presence and function of regulatory T cells in all patients. All groups of Chagas' disease patients presented the same frequency of CD4(+)CD25(+) regulatory T cells. However, CD4(+)CD25(+) T cells from patients with mild cardiomyopathy or cardiomyopathy-free showed higher suppressive activity than those with moderate and severe cardiomyopathy. IFN-gamma levels during chronic Chagas' disease are inversely correlated to the LVEF (P = 0.007, r = -0.614), while regulatory T cell activity is directly correlated with LVEF (P = 0.022, r = 0.500). Conclusion/Significance: These results indicate that reduced production of the cytokines IL-10 and IL-17 in association with high levels of IFN-gamma and TNF-alpha is correlated with the severity of the Chagas' disease cardiomyopathy, and the immunological imbalance observed may be causally related with deficient suppressor activity of regulatory T cells that controls myocardial inflammation.

Interferon-gamma alters the phagocytic activity of the mouse trophoblast

Interferon-gamma (IFN-gamma) mediates diverse functions in bone marrow-derived phagocytes, including phagocytosis and microbe destruction. This cytokine has also been detected at implantation sites under both physiological and pathological conditions in many different species. At these particular sites, the outermost embryonic cell layer in close contact with the maternal tissues, the trophoblast exhibits intense phagocytic activity. To determine whether IFN-gamma affects phagocytosis of mouse-trophoblast cells, ectoplacental cone-derived trophoblast was cultured and evaluated for erythrophagocytosis. Phagocytic activity was monitored ultrastructurally and expressed as percentage of phagocytic trophoblast in total trophoblast cells. Conditioned medium from concanavalin-A-stimulated spleen cells significantly enhanced trophoblast phagocytosis. This effect was blocked by pre-incubation with an anti-IFN-gamma neutralizing antibody. Introduction of mouse recombinant IFN-gamma (mrIFN-gamma) to cultures did not increase cell death, but augmented the percentage of phagocytic cells in a dose-dependent manner. Ectoplacental cones from mice deficient for IFN-gamma receptor alpha-chain showed a significant decrease of the phagocytosis, even under mrIFN-gamma stimulation, suggesting that IFN-gamma-induced phagocytosis are receptor-mediated. Reverse transcriptase-PCR analyses confirmed the presence of mRNA for IFN-gamma receptor alpha and beta-chains in trophoblast cells and detected a significant increase in the mRNA levels of IFN-gamma receptor beta-chain, mainly, when cultured cells were exposed to IFN-gamma. Immunohistochemistry and Western blot analyses also revealed protein expression of the IFN-gamma receptor alpha-chain. These results suggest that IFN-gamma may participate in the phagocytic activation of the mouse trophoblast, albeit the exact mechanism was not hereby elucidated. Protective and/or nutritional fetal benefit may result from this physiological response. In addition, our data also shed some light on the understanding of trophoblast tolerance to inflammatory/immune cytokines during normal gestation.

Associations of the TNF-alpha -308 G/A, IL6 -174 G/C and AdipoQ 45 T/G polymorphisms with inflammatory and metabolic responses to lifestyle intervention in Brazilians at high cardiometabolic risk

Abstract Background Cytokines secreted by the adipose tissue influence inflammation and insulin sensitivity, and lead to metabolic disturbances. How certain single-nucleotide polymorphisms (SNPs) interfere on lifestyle interventions is unclear. We assessed associations of selected SNPs with changes induced by a lifestyle intervention. Methods This 9-month intervention on diet and physical activity included 180 Brazilians at high cardiometabolic risk, genotyped for the TNF-α -308 G/A, IL-6 -174 G/C and AdipoQ 45 T/G SNPs. Changes in metabolic and inflammatory variables were analyzed according to these SNPs. Individuals with at least one variant allele were grouped and compared with those with the reference genotype. Results In the entire sample (66.7% women; mean age 56.5 ± 11.6 years), intervention resulted in lower energy intake, higher physical activity, and improvement in anthropometry, plasma glucose, HOMA-IR, lipid profile and inflammatory markers, except for IL-6 concentrations. After intervention, only variant allele carriers of the TNF-α -308 G/A decreased plasma glucose, after adjusting for age and gender (OR 2.96, p = 0.025). Regarding the IL6 -174 G/C SNP, carriers of the variant allele had a better response of lipid profile and adiponectin concentration, but only the reference genotype group decreased plasma glucose. In contrast to individuals with the reference genotype, carriers of variant allele of AdipoQ 45 T/G SNP did not change plasma glucose, apolipoprotein B, HDL-c and adiponectin concentrations in response to intervention. Conclusion The TNFα -308 G/A SNP may predispose a better response of glucose metabolism to lifestyle intervention. The IL-6 -174 G/C SNP may confer a beneficial effect on lipid but not on glucose metabolism. Our findings reinforce unfavorable effects of the AdipoQ 45 T/G SNP in lipid profile and glucose metabolism after intervention in Brazilians at cardiometabolic risk. Further studies are needed to direct lifestyle intervention to subsets of individuals at cardiometabolic risk.

Antioxidant activity by DPPH assay of potential solutions to be applied on bleached teeth

The aim of this study was to assess, using the DPPH assay, the antioxidant activity of several substances that could be proposed to immediately revert the problems caused by bleaching procedures. The percentage of antioxidant activity (AA%) of 10% ascorbic acid solution (AAcidS), 10% ascorbic acid gel (AAcidG), 10% sodium ascorbate solution (SodAsS), 10% sodium ascorbate gel (SodAsG), 10% sodium bicarbonate (Bicarb), Neutralize® (NE), Desensibilize® (DES), catalase C-40 at 10 mg/mL (CAT), 10% alcohol solution of alpha-tocopherol (VitE), Listerine® (LIS), 0.12% chlorhexidine (CHX), Croton Lechleri (CL), 10 % aqueous solution of Uncaria Tomentosa (UT), artificial saliva (ArtS) and 0.05% sodium fluoride (NaF) was assessed in triplicate by 2,2-diphenyl-1-picryl-hydrazyl-hydrate (DPPH) free radical assay. All substances exhibited antioxidant activity, except for CL. AAcidS, AAcidG and VitE exhibited the highest AA% (p<0.05). On the contrary, CHX, NE, LIS and NaF showed the lowest AA% (p<0.05). In conclusion, AAcidS, AAcidG, SodAsS, SodAsG and VitE presented the highest antioxidant activity among substances tested in this study. The DPPH assay provides an easy and rapid way to evaluate potential antioxidants.

Untersuchung der TNF-alpha vermittelten IFN-beta Signaltransduktion in malignen und nicht-malignen HPV positiven Zellen

Bestimmte humane Papillomviren sind an der Entstehung von Zervixkarzinomen beteiligt. In dieser Arbeit wird gezeigt, daß maligne HPV-positive Zellen ihre Fähigkeit zur Induktion von endogenem IFN-beta nach TNF-alpha verloren haben. Durch Infektion mit Encephalomyocarditis Virus (EMCV) oder Vesicular Stomatitis Virus (VSV) wurde die Induzierbarkeit des endogenen IFN-beta durch TNF-alpha in nicht-tumorigenen Zellen bestätigt. Alle malignen Zellinien zeigten eine intakte IFN Signaltransduktion, wenn Typ I oder Typ II Interferone exogen supplementiert wurden. Dies zeigt, daß in tumorigenen Zervixkarzinomzellen die Kommunikation zwischen TNF-alpha und IFN-beta

Überexpression und Charakterisierung des extrazellulären Teils der humanen alpha-Sekretase ADAM10

„ÜBEREXPRESSION UND CHARAKTERISIERUNG DES EXTRAZELLULÄREN TEILS DER HUMANEN alpha-SEKRETASE ADAM10“ ALEXANDRA LEPTICH Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei enzymatisch aktive lösliche Proteinvarianten der humanen alpha-Sekretase ADAM10 in Insektenzellen exprimiert, gereinigt und charakterisiert. Dabei entsprach eine der löslichen ADAM10-Varianten dem extrazellulären Bereich des Typ-I-Membranproteins, d.h. ihr fehlte die Transmembran- und cytoplasmatische Domäne. Die zweite Variante stimmt mit einer im menschlichen Gehirn auf mRNA-Ebene nachgewiesenen Splicevariante überein, die zusätzlich noch durch das Fehlen der Cystein-reichen Domäne gekennzeichnet ist. Die alpha-Sekretase ADAM10 spielt eine wichtige Rolle bei der nicht-amyloidogenen Prozessierung des Amyloid-Vorläufer-Proteins (APP). Dabei erfolgt dessen Spaltung innerhalb der beta-Amyloidsequenz, so dass die Produktion von Abeta-Peptiden und damit die Bildung von Amyloid-Plaques während der Alzheimer’schen Erkrankung verhindert wird. Nach der Expression der beiden löslichen ADAM10-Proteine in Insektenzellen erfolgte die Reinigung der prozessierten und damit reifen Enzymform der jeweiligen ADAM10-Proteinvariante mittels Lektin-Affinitätschromatographie. Die anschließende Charakterisierung der beiden löslichen ADAM10-Proteine erfolgte durch einen auf HPLC-Analyse basierenden Enzymtest. Dabei wurden verschiedene sich von der beta-Amyloid-Sequenz ableitenden Peptidsubstrate in vitro eingesetzt, die zum einen den Aminosäuren 11-28 der Abeta-Sequenz, zum anderen dem kompletten Abeta40-Peptid entsprachen und damit die charakteristische alpha-Sekretasespaltstelle des Amyloid-Vorläufer-Proteins enthielten. Des Weiteren kamen jeweils entsprechende Peptidsubstrate zum Einsatz, die an den Positionen 21 und 22 der Abeta- Peptidsequenz vorkommenden Mutationen trugen. Die gewählten Abeta-Substrate konnten durch die löslichen Varianten der alpha-Sekretase ADAM10 an der alpha-Sekretasestelle gespalten werden. Dabei konnte bei den Abeta11-28-Peptiden deutlich die in der Literatur beschriebene Abhängigkeit der Spaltung von der a-helicalen Struktur des Substrats beobachtet werden, während bei den längeren Abeta40-Peptide diesbezüglich kein Zusammenhang hergestellt werden konnte. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass ADAM10 hauptsächlich als alpha-Sekretase wirkt, weniger als ein Abeta-degradierendes Enzym. Ferner konnte unter Verwendung entsprechender muriner und humaner Abeta-Peptide eine verstärkte Spaltung der murinen Substrate Abeta1-28 und Abeta1-40 durch den extrazellulären Teil von ADAM10 in vitro gezeigt werden. Dieser Versuch bestätigt die Annahme, dass es bei Nagetieren durch die Bevorzugung der nichtamyloidogenen Prozessierung von APP durch die alpha-Sekretase ADAM10 zu keiner Bildung von Amyloid-Plaques kommt. Ein Einfluss auf die Spaltung von membrangebundenem APP und damit der Bildung von neuroprotektivem sAPPalpha durch die löslichen ADAM10-Proteine konnte im Zellsystem nicht beobachtet werden. Vielmehr scheint hier die Membranverankerung von Enzym und Substrat eine wichtige Voraussetzung zu bilden. Des Weiteren konnten die löslichen ADAM10-Proteine durch ein für die Inhibierung von ADAM10 spezifische Hydroxamat-Derivat in ihrer enzymatischen Aktivität gehemmt werden. Die exprimierten ADAM10-Proteine weisen die charakteristischen Eigenschaften der alpha-Sekretase ADAM10 auf, wobei deutlich wurde, dass das Fehlen der Cystein-reichen Domäne keinen Einfluss auf die Fähigkeit der katalytischen Domäne zur Substrat- und Inhibitorbindung hatte. Auch die Stabilität des Enzyms wurde durch das Fehlen der Domäne nicht negativ beeinträchtigt. Eine wichtige Aufgabe stellt nun der Nachweis der löslichen ADAM10-Proteine sowie die Identifizierung ihrer potentiellen Substrate und deren Lokalisation in vivo dar.

On the cellular stress response to Staphylococcus aureus alpha-toxin

Staphylococcus aureus alpha-hemolysin was the first bacterial toxin recognized to form pores in the plasma membrane of eukaryotic cells. It is secreted as a water-soluble monomer that upon contact with target membranes forms an amphiphatic heptameric beta-barrel which perforates the bilayer. As a consequence, red cells undergo colloidosmotic lyses, while some nucleated cells may succumb to necrosis or programmed cell death. However, most cells are capable of repairing a limited number of membrane lesions, and then respond with productive transcriptional activation of NF-kB. In the present study, by using microarray and semiquantitative reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR), data from a previously performed serial analysis of gene expression (SAGE) were extended and verified, revealing that immediate early genes (IEGs) such as c-fos, c-jun and egr-1 are strongly induced at 2-8 h after transient toxin treatment. Activating protein 1 (AP-1: c-Fos, c-Jun) binding activity was increased accordingly. As IEGs are activated by growth factors, these findings led to the discovery that -toxin promotes cell cycle progression of perforated cells in an EGFR-dependent fashion. Although the amount of c-fos mRNA rose rapidly after toxin treatment, c-Fos protein expression was observed only after a lag of about 3 h. Since translation consumes much ATP, which transiently drops after transient membrane perforation, the suspicion arised that membrane-perforation caused global, but temporary downregulation of translation. In fact, eIF2α became heavily phosphorylated minutes after cells had been confronted with the toxin, resulting in shutdown of protein synthesis before cellular ATP levels reached the nadir. GCN2 emerged as a candidate eIF2α kinase, since its expression rapidly increased in toxin-treated cells. Two hours after toxin treatment, GADD34 transcripts, encoding a protein that targets the catalytic subunit of protein phosphatase 1 (PP1) to the endoplasmic reticulum, were overexpressed. This was followed by dephosphorylation of eIF2α and resumption of protein synthesis. Addition of tautomycetin, a specific inhibitor of PP1, led to marked hyperphosphorylation of eIF2α and significantly reduced the drop of ATP-levels in toxin-treated cells. A novel link between two major stress-induced signalling pathways emerged when it was found that both translational arrest and restart were under the control of stress-activated protein kinase (SAPK) p38. The data provide an explanation for the indispensible role of p38 for defence against the archetypal threat of membrane perforation by agents that produce small transmembrane-pores.

Escherichia coli alpha-Hämolysin: Untersuchungen zur Struktur und Porenbildung

Escherichia coli α-Hämolysin (HlyA) ist ein Prototyp der RTX-Toxine, die zu den α-porenbildenden Toxinen gehören. HlyA bildet Poren in einer Vielzahl eukaryontischer Zielzellen. Das 107 kDa große Protein besteht aus 1024 Aminosäuren, die gemeinsam mit den Proteinen für posttranslationale Modifikation und Sekretion in einem Operon codiert werden. Die N-terminale Hälfte von HlyA besteht aus mehreren amphipathischen α –Helices, die mit der Porenbildung assoziiert werden, gefolgt von der Calcium-bindenden RTX-Domäne in der C-terminalen Hälfte des Moleküls. Über den porenbildenen Mechanismus ist wenig bekannt. Die vorliegende Arbeit fokussierte sich auf die Frage, ob dieser Prozess eine Oligomerisierung mehrerer HlyA-Moleküle beinhaltet, oder ob die membranschädigende Struktur von einem Monomer gebildet wird. Drei unabhängige biochemische Methoden wurden in dem Versuch eingesetzt, HlyA-Oligomere in permeabilisierten Membranen zu detektieren. In allen drei Ansätzen wurden negative Ergebnisse erreicht, was das Konzept bestätigt, dass die Pore von HlyA von einem Monomer gebildet wird. PCR-basierte Cysteinsubstitutionen wurden durchgeführt, um den N-terminus von HlyA zu charakterisieren. Einzelne Cysteinreste wurden an 21 Positionen innerhalb der Aminosäuresequenz 13-55 eingeführt, und mit dem umgebungssensitiven Fluorophor Badan markiert. Spektrofluorimetrische Messungen zeigten, dass alle untersuchten Aminosäuren innerhalb dieser Domäne unabhängig von der porenbildenden Aktivität in die Membran inserieren. Deletionen der Aminosäuren 1-50 hatten keinen Einfluß auf die lytische Aktivität, während die Deletion der Aminosäuren 1-100 in einer fast vollständig inaktiven Toxinmutante resultierte. Die Einführung von Prolinen durch PCR-basierte Mutagenese wurde durchgeführt, um die Beteiligung vorhergesagter α-Helices innerhalb der N-terminalen Hälfte von HlyA an der hämolytischen Aktivität zu untersuchen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Struktur von mindestens vier vorhergesagten Helices bedeutend für die hämolytische Aktivität ist.

Neue 18 F-markierte Liganden zur Visualisierung des GABA A, alpha 5-Rezeptorstatus mittels PET

Die heutige Verfügbarkeit der molekularen Bildgebung ermöglicht einen signifikanten Einfluss auf die Diagnostik und die Therapiekontrolle von neurodegenerativen Erkrankungen, die unter anderem durch Fehlsteuerungen im GABAergen System auftreten können. Die Visualisierung und Quantifizierung des GABAA-alpha5-Subtyps durch PET könnte dabei zu einem besseren Verständnis von Erkrankungen wie Alzheimer und traumatischen Neurosen (emotionales Langzeitgedächtnis) beitragen. Ferner eröffnen GABAA/alpha5-subtypselektive Liganden die Möglichkeit, wesentliche Grundlagen der elementaren Vorgänge von Lernen und Erinnern zu untersuchen. 7,8,9,10-Tetrahydro-(7,10-ethan)-1,2,4-triazol[3,4-alpha]phthalazine stellen sich als vielverspre-chende Leitstrukturen zur Entwicklung neuer 18F-markierter alpha5-subtypselektiver GABAA-Rezeptorliganden für die PET dar. Um diese neuartigen Substanzen hinsichtlich ihrer Potenz als GABAA-alpha5-subtypselektive Radioliganden zu verifizieren, wurden zunächst die entsprechenden 19F-Derivate TC07-TC12 synthetisiert. Diese Referenzverbindungen wurden in Rezeptor-bindungsassays und in Autoradiographien mit [3H]Ro 15-4513 als zu verdrängender Radioligand evaluiert. In beiden Experimenten als auch in in vivo-Verdrängungsexperimenten an Ratten konnte eine hohe Affinität im nanomolaren Bereich als auch eine hohe Selektivität bezüglich der GABAA/alpha5-Untereinheit für einige der dargestellten Referenzverbindungen nachgewiesen werden. Gemäß diesen vielversprechenden Ergebnissen wurden verschiedene Markie-rungsvorläufer für eine 18F-Direktmarkierung der relevantesten Substanz TC07 in einer mehrstufigen organischen Synthese dargestellt. Die anschließende 18F-Markierung erfolgte über eine nukleophile Substitution mit [18F]Fluorid. Die Reaktionsparameter wurden hinsichtlich Reaktionstemperatur und dauer, Markierungsvorläuferkonzentration, Basenabhängigkeit und verschiedenen Markierungsmethoden optimiert. Daraus resultierend konnte [18F]TC07 mit bis zu 45 % radiochemischer Ausbeute erhalten werden. Die zerfallskorrigierte, gesamtradiochemische Ausbeute von nca [18F]TC07 in isotonischer NaCl-Lösung betrug 15 %. Basierend auf den bisher erhaltenen Ergebnissen wurde der Radioligand in in vitro-, ex vivo- und in vivo µPET-Experimenten evaluiert. Die zunächst durchgeführten in vitro-Experimente deuteten auf eine homogene Verteilung der Aktivität hin und zeigten keine spezifische Anreicherung. Diese Ergebnisse wurden sowohl in ex vivo- als auch in in vivo-µPET-Studien bestätigt. Auch hier konnte nur eine niedrige Aktivitätsanreicherung, eine homogene Verteilung im gesamten Gehirn und keine Übereinstimmung mit der bekannten GABAA/alpha5-Subtypverteilung gefunden werden. Eine im Anschluss durchgeführte Metabolismusstudie zeigte eine langsame Metabolisierungsrate des [18F]TC07 und auch eine Organverteilungsstudie zeigte keine außergewöhnlichen Anreicherungen. Aus den erhaltenen Ergebnissen kann geschlossen werden, dass der Radioligand [18F]TC07 kein geeigneter Tracer zur in vivo-Visualisierung der alpha5-Untereinheit des GABAA-Rezeptors ist.

Gen knockdown der Metalloproteasen Meprin alpha 1, alpha 2 und beta im Zebrabärbling Danio rerio

Die Metalloproteasen Meprin α und β übernehmen Schlüsselfunktionen in vielen (patho-) physiologischenrnProzessen. So sind sie beteiligt an der Umstrukturierung der extrazellulären Matrix, an immunologischenrnReaktionen oder an entzündlichen Gewebserkrankungen. Die beiden Enzyme kommenrnhauptsächlich in den Bürstensaummembranen von Niere und Darm sowie in der Haut von Vertebratenrnvor. Für die Erforschung der biologischen Aktivität der Meprine wurde in dieser Arbeit der ModellorganismusrnDanio rerio verwendet, der vor allem durch die Möglichkeit der gentechnischen Manipulationrnprädestiniert ist. Im Fisch konnten drei homologe Enzyme (Meprin α1, α2 und β) nachgewiesenrnwerden. Während mRNA-Analysen eine nahezu ubiquitäre Verteilung der Meprine offenbarten,rnkonnte ich mittels spezifischer Antikörper die Expression auf Proteinebene nachweisen. WährendrnMeprin α1 und β verstärkt im Darmepithel und in der Epidermis lokalisiert sind, konnte Meprinrnα2 ausschließlich in der Lamina propria des Darms identifiziert werden.rnDer Hauptteil der vorliegenden Arbeit zielt auf die spezifische Reduzierung des Expressionslevels derrnMeprine in Embryonen des Zebrabärblings. Dies wurde durch die Mikroinjektion von sogenanntenrnMorpholinos in die Zygote erzielt. Morpholinos sind RNA-Moleküle, die spezifisch an die mRNA desrnZielproteins binden können und die Translation verhindern. Die auftretenden Effekte durch das Fehlenrnder Meprine lassen so Rückschlüsse auf ihre physiologische Funktion zu. Nach der Injektion vonrnMorpholinos gegen Meprin α1 zeigten sich lediglich leichte epidermale Deformationen. Bei Meprin βrnhingegen kam es zu einer massiven Fehlbildung von Organen im Rumpf- und Schwanzbereich. Diesesrnführte zu erheblichen Defekten; die Embryonen starben innerhalb der ersten 24 Stunden nach derrnBefruchtung. Demzufolge müssen Meprin α1 und Meprin β insbesondere an der Gewebsdifferenzierungrnbeteiligt sein. Dies korreliert mit verschiedenen Experimenten, u.a. an knockout Mäusen, ausrndenen hervorgeht, dass die Prozessierung und Aktivierung der Cytokine Interleukin-1β oder Interleukin-rn18 durch Meprin β erfolgen kann.rnDie Injektion von Meprin α2-Morpholinos erbrachte ein weiteres, eindrucksvolles Ergebnis: Das Blutgefäßsystemrnvon injizierten Embryonen war vollständig unterbrochen und es sammelten sich Erythrozytenrnim Bereich der Caudalvene an. Diese Phänotypen gleichen den knockdown-Experimenten mitrndem vascular endothelial growth factor VEGF-A, dem entscheidenden Wachstumsfaktor in der Angiogenesern(Blutgefäßbildung). Eine Inkubation des humanen VEGF-A mit (humanem) rekombinantemrnMeprin α bzw. β führte zu einer differenzierten Prozessierung des Moleküls. Diese Ergebnisse legenrnnahe, dass Meprin α pro-angiogenetisch wirkt, indem es VEGF-A prozessiert und damit die Gefäßbildungrnaktiviert. Aus den Daten dieser Arbeit wird die hohe Signifikanz der Meprine für die Proliferationrnund Differenzierung spezieller Gewebe deutlich, welche somit eine wichtige Grundlage für Studienrnan höheren Vertebraten darstellt.

LPS-induced modifications in spontaneous network activity causes neuronal apoptosis in neonatal cerebral cortex

During the perinatal period the developing brain is most vulnerable to inflammation. Prenatal infection or exposure to inflammatory factors can have a profound impact on fetal neurodevelopment with long-term neurological deficits, such as cognitive impairment, learning deficits, perinatal brain damage and cerebral palsy. Inflammation in the brain is characterized by activation of resident immune cells, especially microglia and astrocytes whose activation is associated with a variety of neurodegenerative disorders like Alzheimer´s disease and Multiple sclerosis. These cell types express, release and respond to pro-inflammatory mediators such as cytokines, which are critically involved in the immune response to infection. It has been demonstrated recently that cytokines also directly influence neuronal function. Glial cells are capable of releaseing the pro-inflammatory cytokines MIP-2, which is involved in cell death, and tumor necrosis factor alpha (TNFalpha), which enhances excitatory synaptic function by increasing the surface expression of AMPA receptors. Thus constitutively released TNFalpha homeostatically regulates the balance between neuronal excitation and inhibition in an activity-dependent manner. Since TNFalpha is also involved in neuronal cell death, the interplay between neuronal activity MIP-2 and TNFalpha may control the process of cell death and cell survival in developing neuronal networks. An increasing body of evidence suggests that neuronal activity is important in the regulation of neuronal survival during early development, e.g. programmed cell death (apoptosis) is augmented when neuronal activity is blocked. In our study we were interested on the impact of inflammation on neuronal activity and cell survival during early cortical development. To address this question, we investigated the impact of inflammation on neuronal activity and cell survival during early cortical development in vivo and in vitro. Inflammation was experimentally induced by application of the endotoxin lipopolysaccharide (LPS), which initiates a rapid and well-characterized immune response. I studied the consequences of inflammation on spontaneous neuronal network activity and cell death by combining electrophysiological recordings with multi-electrode arrays and quantitative analyses of apoptosis. In addition, I used a cytokine array and antibodies directed against specific cytokines allowing the identification of the pro-inflammatory factors, which are critically involved in these processes. In this study I demonstrated a direct link between inflammation-induced modifications in neuronal network activity and the control of cell survival in a developing neuronal network for the first time. Our in vivo and in vitro recordings showed a fast LPS-induced reduction in occurrence of spontaneous oscillatory activity. It is indicated that LPS-induced inflammation causes fast release of proinflammatory factors which modify neuronal network activity. My experiments with specific antibodies demonstrate that TNFalpha and to a lesser extent MIP-2 seem to be the key mediators causing activity-dependent neuronal cell death in developing brain. These data may be of important clinical relevance, since spontaneous synchronized activity is also a hallmark of the developing human brain and inflammation-induced alterations in this early network activity may have a critical impact on the survival of immature neurons.