Biologische Charakterisierung von LC-FACS-Proteinen in Dictyostelium discoideum

Die Endozytose und die anschließende Verwertung der aufgenommenen Substanzen ist Gegenstand zahlreicher Untersuchungen. Dabei wird ein besonderes Augenmerk auf die Proteine gelegt, die an diesen Vorgängen beteiligt sind. In der hier vorliegenden Arbeit wird der Lipid-Status der Zelle und Enzyme des Lipid-Stoffwechsels berücksichtigt. Das Ausschalten einer Long Chain-Fatty Acyl CoA Synthetase 1 (LC-FACS), fcsB, in Dictyostelium discoideum hat eine Veränderung der Menge an neutralen Lipiden zur Folge. In diesen LC-FACS2 „Knock-Out“-Zellen wird ein Zusammenhang zwischen neutralen Lipiden und der Phagozytose von Hefen und Bakterien detektiert. Ein Einfluss auf den endozytotischen Transit kann in diesen Zellen nur induziert werden, wenn man zusätzlich den Triglycerid-Hydrolyse-Inhibitor LSD1 in den Zellen exprimiert. Mit Hilfe der Daten wird ein Modell erstellt, indem die Reduktion der Menge an neutralen Lipiden nicht direkt für diesen Phänotyp verantwortlich ist. Es ist vielmehr das Energie-Niveau der Zellen, das die Phagozytoserate beeinflusst. Möglich macht dies ein Pool aus Fettsäuren im Zytoplasma. Dieser besteht aus unaktivierten Fettsäuren und Acyl-CoAs. Auf ihn greifen Kompartimente wie Lipidtropfen, Mitochondrien und Peroxisomen zu, wenn Fettsäuren verstoffwechselt werden sollen. In LC-FACS2 „Knock-Out“-Zellen, wird das Gleichgewicht im Pool in Richtung der unaktivierten Fettsäuren verschoben. Anhand der Größe dieses Pools kann die Zelle ihren Energiestatus messen. Ein höherer Energie-Status führt dann zu einer Reduktion der Phagozytoserate. Vacuolin B Null Zellen (vacB-) zeigen eine extreme Verzögerung im endozytotischen Transit. Schaltet man in diesen Zellen die LC-FACS1 aus (vacB-/fcsA-), so reduziert man ebenfalls die Menge an Triglyceriden. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Acyl-CoA Anteil des Fettsäure-Pools reduziert ist. Diese Reduktion resultiert hier in einer Beschleunigung des endozytotischen Transits. Die Exozytose von vacB--Zellen und vacB-/ fcsA--Zellen unterscheidet sich nicht. Daher wird die Ursache für diese Beschleunigung in veränderten Fusions- bzw. Fissionseigenschaften der Endosomen vermutet. Somit führt das Ausschalten von LC-FACS-Proteinen in Dictyostelium zu einer veränderten Zusammensetzung des Fettsäure-Pools. Dies hat im Fall der LC-FACS1 Modifikationen der Membran-Dynamik und im Fall der LC-FACS2 Änderungen des Energie-Spiegels zur Folge.

Untersuchungen zur Dynamik des Lipid-Metabolismus von Dictyostelium discoideum

Die soziale Waldamöbe Dictystelium discoideum ist ein etablierter Modellorganismus zur Erforschung grundlegender zellbiologischer Prozesse. Innerhalb der letzten Jahre konnte dabei insbesondere das Wissen zum Lipidmetabolismus umfassend erweitert werden. In diesem Zusammenhang spielt besonders eine Enzymgruppe eine wichtige Rolle: die LC/VLC-Acyl-CoA-Synthetasen. Diese übernehmen dabei die Aufgabe Fettsäuren zu aktivieren, um sie so dem Zellmetabolismus überhaupt erst zugänglich zu machen. D. discoideum verfügt über insgesamt vier dieser Enzyme: FcsA, FcsB, FcsC und das Bubblegum-Enzym Acsbg1. Während die FcsA und FcsB bereits in vorangegangenen Arbeiten untersucht wurden, werden die FcsC und die Acsbg1 in dieser Arbeit erstmals biologisch charakterisiert. Untersuchungen zur subzellulären Lokalisation der Proteine zeigen, dass die meisten LC/VLC-Acyl-CoA-Synthetase auf Endosomen und im Cytoplasma gefunden werden können (FcsA, FcsC und Acsbg1), während die FcsB als Transmembranprotein über das ER zu den Peroxisomen transportiert wird. Die Acsbg1 akkumuliert dabei zusätzlich an der Plasmamembran. Funktionell konnte gezeigt werden, dass neben der FcsA auch die Acsbg1 an der Bereitstellung von Acyl-CoA für Triacylglyceridsynthese beteiligt ist. Dabei besitzt die FcsA die Hauptenzymaktivität und kompensiert den Verlust der Acsbg1 in acsbg1- Zellen. In fcsA-/acsbg1- Zellen dagegen kommt der Verlust der Acsbg1 durch eine zusätzliche Verringerung des TAG-Gehaltes der Doppel-KOs im Vergleich zu fcsA- Zellen zum tragen. Alle vier Enzyme beeinflussen die Phagozytose. Dabei zeigen fcsA- und fcsC- Zellen eine gesteigerte Phagozytose in Gegenwart von der gesättigten Fettsäure Palmitinsäure im Kulturmedium. Auch der knockout der Acsbg1 wirkt sich positiv auf die Phagozytoserate aus, jedoch kommt auch nur dieser zum tragen, wenn neben der Acsbg1 auch die FcsA ausgeschaltet wird. Die FcsB dagegen zeigt eine dramatische Reduktion der Partikelaufnahme in nicht Fettsäure gefütterten Zellen. Durch die Zugabe einer exogenen Fettsäure kann dieser Effekt nicht kompensiert werden. Auch der zusätzliche Verlust der FcsA-Enzymaktivität verändert dieses Verhalten in Palmitinsäure inkubierten Zellen nicht. In fcsA-/fcsB- konnte zudem ein Defekt beim Abbau von Triacylglyceriden gefunden werden. Dieser Defekt liefert erste Hinweise für ein Modell, das den Abbau von LD gespeicherten Lipiden durch Autophagozytose in D. discoideum beschreibt. Peroxisomen sind wichtige Organellen für die Detoxifikation und die Oxidation von Fettsäuren. Durch das Ausschalten der Acaa1, der Thiolase, die den letzten Schritt der β-Oxidation in Peroxisomen katalysiert, zeigte sich ein verlangsamter Triacylglycerol-Abbau sowie eine verringerte Degradation des Etherlipids UKL und von Sterolestern, was auf eine Beteiligung der Peroxisomen beim Abbau von langkettigen Fettsäuren schließen lässt. Bei dem Versuch durch das Ausschalten des pex19-Gens eine Zelllinie zu generieren, die keine Peroxisomen besitzt, wurde die Organelle überraschender Weise, wenn auch mit einer vom Wildtyp abweichenden Morphologie, weiterhin vorgefunden. Dieser Befund korrelierte mit dem Resultat, dass trotzdem das pex19-Gen erfolgreich unterbrochen wurde, dennoch eine intakte Kopie des Gens nachgewiesen werden konnte. Dementsprechend sollte die erschaffene pex19- Zelllinie als knockdown und nicht als knockout gewertet werden. Der pex19 knockdown zeigte beim Abbau von Triacylglyceriden eine ähnliche Verlangsamung wie acaa1- Zellen. Zusätzlich wurde eine Verringerung der Synthese des Etherlipids UKL beobachtet, was darauf hindeutet, dass dieses Lipid im Peroxisom gebildet wird. Auch die Phagozytose und das Wachstum auf Bakterienrasen waren im pex19 knockdown dramatisch reduziert. Durch die Überexpression von Pex19-GFP im knockdown Hintergrund konnten die physiologischen Defekte in den meisten so generierten Zelllinien ausgeglichen werden. Lipid Droplets sind Organellen, die in Eukaryoten und Prokaryoten als Speicher für Neutralfette dienen und ebenfalls als Ort der Lipidsynthese fungieren. Um diese Aufgaben erfüllen zu können, besitzen sie auf ihrer Oberfläche Proteine, die für die Regulierung dieser Prozesse notwendig sind. Durch die weiterführende Analyse von Kandidatenproteinen, die durch eine proteomische Analyse von aufgereinigten LDs identifiziert wurden, konnte für vier weitere Proteine (Plsc1, Net4, Lip5 und Nsdhl) die LD-Assoziation durch GFP-Fusionsproteine bestätigt werden. Bei der Charakterisierung von plsc1 knockouts zeigte sich eine verminderte Fähigkeit beim Wachstum auf Bakterienrasen sowie eine erhöhte Phagozytoserate in Gegenwart einer exogenen Fettsäure, was auf eine Involvierung des Proteins in die Phospholipidsynthese hindeutet. Die bisher einzige identifizierte LD-assoziierte Lipase Lip5 nimmt nur eine untergeordnete Rolle bei der Hydrolyse von Triacylglycerolen und Sterolestern ein, da in KO-Mutanten nur ein milder Defekt beim Abbau beider Substanzen beobachtet werden konnte. Die LD-Lokalisation von Net4 ist evolutionär konserviert und kann nicht nur in D. discoideum beobachtet werden, sondern auch in humanen Zellen. Welche Funktion das Protein auf der LD-Oberfläche ausübt, konnte nicht geklärt werden. Allerdings kann ein direkter Einfluss auf den TAG- und Sterolaufbau ausgeschlossen werden. LDs stehen in engem Kontakt mit anderen Organellen, die in den Lipidmetabolismus involviert sind, wie mit den Mitochondrien oder dem ER. Durch Perilipin-Hybridproteine können künstliche, stabile Verbindungen zwischen LDs und diesen Organellen hergestellt werden. Dabei zeigte Perilipin ein sehr starkes Targeting-Potenzial, durch welches es notwendig war, als zweite Hybridhälfte ein Transmembranprotein zu wählen. Die Analyse eines Hybrids, das eine dauerhafte Verbindung von LDs und dem ER herstellt, wies dabeieine Reduktion der LD-Größe auf, wobei der Gesamt-TAG-Gehalt der Zellen unbeeinflusst blieb. Durch die starke Affinität von Perilipin für die Assoziation an LDs konnten durch die Generierung von Hybriden andere Proteine an die LD-Oberfläche dirigiert werden. Auf diese Weise konnte erfolgreich die LC-Acyl-CoA-Synthetase FcsA auf das LD transplantiert werden.

Tamizaje neonatal para fibrosis quística en una muestra de la ciudad de Bogotá

La Fibrosis Quística es la enfermedad autosómica recesiva mas frecuente en caucásicos. En Colombia no se conoce la incidencia de la enfermedad, pero investigaciones del grupo de la Universidad del Rosario indican que podría ser relativamente alta. Objetivo: Determinar la incidencia de afectados por Fibrosis Quística en una muestra de recién nacidos de la ciudad de Bogotá. Metodología: Se analizan 8.297 muestras de sangre de cordón umbilical y se comparan tres protocolos de tamizaje neonatal: TIR/TIR, TIR/DNA y TIR/DNA/TIR. Resultados: El presente trabajo muestra una incidencia de 1 en 8.297 afectados en la muestra analizada. Conclusiones: Dada la relativamente alta incidencia demostrada en Bogotá, se justifica la implementación de Tamizaje Neonatal para Fibrosis Quística en Colombia.

Functional studies of the deubiquitinating enzymes USP19, USP4 and UCH-L1

El marcaje de proteínas con ubiquitina, conocido como ubiquitinación, cumple diferentes funciones que incluyen la regulación de varios procesos celulares, tales como: la degradación de proteínas por medio del proteosoma, la reparación del ADN, la señalización mediada por receptores de membrana, y la endocitosis, entre otras (1). Las moléculas de ubiquitina pueden ser removidas de sus sustratos gracias a la acción de un gran grupo de proteasas, llamadas enzimas deubiquitinizantes (DUBs) (2). Las DUBs son esenciales para la manutención de la homeostasis de la ubiquitina y para la regulación del estado de ubiquitinación de diferentes sustratos. El gran número y la diversidad de DUBs descritas refleja tanto su especificidad como su utilización para regular un amplio espectro de sustratos y vías celulares. Aunque muchas DUBs han sido estudiadas a profundidad, actualmente se desconocen los sustratos y las funciones biológicas de la mayoría de ellas. En este trabajo se investigaron las funciones de las DUBs: USP19, USP4 y UCH-L1. Utilizando varias técnicas de biología molecular y celular se encontró que: i) USP19 es regulada por las ubiquitin ligasas SIAH1 y SIAH2 ii) USP19 es importante para regular HIF-1α, un factor de transcripción clave en la respuesta celular a hipoxia, iii) USP4 interactúa con el proteosoma, iv) La quimera mCherry-UCH-L1 reproduce parcialmente los fenotipos que nuestro grupo ha descrito previamente al usar otros constructos de la misma enzima, y v) UCH-L1 promueve la internalización de la bacteria Yersinia pseudotuberculosis.

A "Trojan horse" strategy to reverse drug-resistance in brain tumors

Los gliomas malignos representan una de las formas más agresivas de los tumores del sistema nervioso central (SNC). De acuerdo con la clasificación de los tumores cerebrales de la Organización Mundial de la Salud (OMS), los astrocitomas han sido categorizados en cuatro grados, determinados por la patología subyacente. Es así como los gliomas malignos (o de alto grado) incluyen el glioma anaplásico (grado III) así como el glioblastoma multiforme (GBM, grado IV),estos últimos los más agresivos con el peor pronóstico (1). El manejo terapéutico de los tumores del SNC se basa en la cirugía, la radioterapia y la quimioterapia, dependiendo de las características del tumor, el estadio clínico y la edad (2),(3), sin embargo ninguno de los tratamientos estándar es completamente seguro y compatible con una calidad de vida aceptable (3), (4). En general, la quimioterapia es la primera opción en los tumores diseminados, como el glioblastoma invasivo y el meduloblastoma de alto riesgo o con metástasis múltiple, pero el pronóstico en estos pacientes es muy pobre (2),(3). Solamente nuevas terapias dirigidas (2) como las terapias anti-angiogénicas (4); o terapias génicas muestran un beneficio real en grupos limitados de pacientes con defectos moleculares específicos conocidos (4). De este modo, se hace necesario el desarrollo de nuevas terapias farmacológicas para atacar los tumores cerebrales. Frente a las terapias los gliomas malignos son con frecuencia quimioresistentes, y esta resistencia parece depender de al menos dos mecanismos: en primer lugar, la pobre penetración de muchas drogas anticáncer a través de la barrera hematoencefálica (BBB: Blood Brain Barrier), la barrera del fluido sangre-cerebroespinal (BCSFB: Blood-cerebrospinal fluid barrier) y la barrera sangre-tumor (BTB: blood-tumor barrier). Dicha resistencia se debe a la interacción de la droga con varios transportadores o bombas de eflujo de droga ABC (ABC: ATP-binding cassette) que se sobre expresan en las células endoteliales o epiteliales de estas barreras. En segundo lugar, estos transportadores de eflujo de drogas ABC propios de las células tumorales confieren un fenotipo conocido como resistencia a multidrogas (MDR: multidrug resistance), el cual es característico de varios tumores sólidos. Este fenotipo también está presente en los tumores del SNC y su papel en gliomas es objeto de investigación (5). Por consiguiente el suministro de medicamentos a través de la BBB es uno de los problemas vitales en los tratamientos de terapia dirigida. Estudios recientes han demostrado que algunas moléculas pequeñas utilizadas en estas terapias son sustratos de la glicoproteína P (Pgp: P-gycoprotein), así como también de otras bombas de eflujo como las proteínas relacionadas con la resistencia a multidrogas (MRPs: multidrug resistance-related proteins (MRPs) o la proteína relacionada con cáncer de seno (BCRP: breast-cancer resistance related protein)) que no permiten que las drogas de este tipo alcancen el tumor (1). Un sustrato de Pgp y BCRP es la DOXOrubicina (DOXO), un fármaco utilizado en la terapia anti cáncer, el cual es muy eficaz para atacar las células del tumor cerebral in vitro, pero con un uso clínico limitado por la poca entrega a través de la barrera hematoencefálica (BBB) y por la resistencia propia de los tumores. Por otra parte las células de BBB y las células del tumor cerebral tienen también proteínas superficiales, como el receptor de la lipoproteína de baja densidad (LDLR), que podría utilizarse como blanco terapéutico en BBB y tumores cerebrales. Es asi como la importancia de este estudio se basa en la generación de estrategias terapéuticas que promuevan el paso de las drogas a través de la barrera hematoencefalica y tumoral, y a su vez, se reconozcan mecanismos celulares que induzcan el incremento en la expresión de los transportadores ABC, de manera que puedan ser utilizados como blancos terapéuticos.Este estudio demostró que el uso de una nueva estrategia basada en el “Caballo de Troya”, donde se combina la droga DOXOrubicina, la cual es introducida dentro de un liposoma, salvaguarda la droga de manera que se evita su reconocimiento por parte de los transportadores ABC tanto de la BBB como de las células del tumor. La construcción del liposoma permitió utilizar el receptor LDLR de las células asegurando la entrada a través de la BBB y hacia las células tumorales a través de un proceso de endocitosis. Este mecanismo fue asociado al uso de estatinas o drogas anticolesterol las cuales favorecieron la expresión de LDLR y disminuyeron la actividad de los transportadores ABC por nitración de los mismos, incrementando la eficiencia de nuestro Caballo de Troya. Por consiguiente demostramos que el uso de una nueva estrategia o formulación denominada ApolipoDOXO más el uso de estatinas favorece la administración de fármacos a través de la BBB, venciendo la resistencia del tumor y reduciendo los efectos colaterales dosis dependiente de la DOXOrubicina. Además esta estrategia del "Caballo de Troya", es un nuevo enfoque terapéutico que puede ser considerado como una nueva estrategia para aumentar la eficacia de diferentes fármacos en varios tumores cerebrales y garantiza una alta eficiencia incluso en un medio hipóxico,característico de las células cancerosas, donde la expresión del transportador Pgp se vió aumentada. Teniendo en cuenta la relación entre algunas vías de señalización reconocidas como moduladores de la actividad de Pgp, este estudio presenta no solo la estrategia del Caballo de Troya, sino también otra propuesta terapéutica relacionada con el uso de Temozolomide más DOXOrubicina. Esta estrategia demostró que el temozolomide logra penetrar la BBB por que interviene en la via de señalización de la Wnt/GSK3/β-catenina, la cual modula la expresión del transportador Pgp. Se demostró que el TMZ disminuye la proteína y el mRNA de Wnt3 permitiendo plantear la hipótesis de que la droga al disminuir la transcripción del gen Wnt3 en células de BBB, incrementa la activación de la vía fosforilando la β-catenina y conduciendo a disminuir la β-catenina nuclear y por tanto su unión al promotor del gen mdr1. Con base en los resultados este estudio permitió el reconocimiento de tres mecanismos básicos relacionados con la expresión de los transportadores ABC y asociados a las estrategias empleadas: el primero fue el uso de las estatinas, el cual condujo a la nitración de los transportadores disminuyendo su actividad por la via del factor de transcripción NFκB; el segundo a partir del uso del temozolomide, el cual metila el gen de Wnt3 reduciendo la actividad de la via de señalización de la la β-catenina, disminuyendo la expresión del transportador Pgp. El tercero consistió en la determinación de la relación entre el eje RhoA/RhoA quinasa como un modulador de la via (no canónica) GSK3/β-catenina. Se demostró que la proteína quinasa RhoA promovió la activación de la proteína PTB1, la cual al fosforilar a GSK3 indujo la fosforilación de la β-catenina, lo cual dio lugar a su destrucción por el proteosoma, evitando su unión al promotor del gen mdr1 y por tanto reduciendo su expresión. En conclusión las estrategias propuestas en este trabajo incrementaron la citotoxicidad de las células tumorales al aumentar la permeabilidad no solo de la barrera hematoencefálica, sino también de la propia barrera tumoral. Igualmente, la estrategia del “Caballo de Troya” podría ser útil para la terapia de otras enfermedades asociadas al sistema nervioso central. Por otra parte estos estudios indican que el reconocimiento de mecanismos asociados a la expresión de los transportadores ABC podría constituir una herramienta clave en el desarrollo de nuevas terapias anticáncer.

Ejercicio y resultados clínicos en pacientes con enfermedad de Parkinson: una revisión sistemática y metaanálisis

Antecedentes. La enfermedad de Parkinson (EP) es la segunda enfermedad neurodegenerativa más común en el mundo, la cual afecta el componente físico, psicológico y social de los individuos que la padecen. Numerosos estudios han abordado los beneficios de diferentes programas de ejercicio, llegando a ser una estrategia no-farmacológica efectiva para aminorar el deterioro funcional de los pacientes con EP. Objetivo. Determinar los efectos de las diferentes modalidades de ejercicio físico en los principales desenlaces clínicos en pacientes con EP. Métodos. Se consultaron las bases de datos MEDLINE, EMBASE, Scopus, CENTRAL y PEDro desde febrero de 1990 hasta febrero de 2014 para identificar Ensayos Clínicos Aleatorizados (ECA) publicados. Además, se examinaron las listas de referencias de otras revisiones y de estudios identificados. La extracción de datos se realizó por dos autores independientes. Se empleó un modelo de efectos aleatorios en presencia de heterogeneidad estadística (I2>50%). El sesgo de publicación fue evaluado mediante el gráfico de embudo. Resultados: Un total de 18 estudios fueron incluidos. Se encontraron diferencias estadísticamente significativas en las intervenciones con ejercicio y las siguientes medidas de resultado, severidad de los síntomas motores (MDS-UPDRS) DME 1.44, IC 95% [-2.09 a -0.78] (p<0.001) I2= 87,9% y el equilibrio DME 0,52 IC 95% [0,30 a 0,74] (p<0.001) I2= 85,6%. En el análisis de subgrupos en la modalidad de ejercicio aeróbico, en MDS-UPDRS DME -1,28, IC 95% [-1,98 a -0,59] (p<0.001), 3 calidad de vida DME -1,91 IC 95% [-2,76 a -1,07] (p<0.001), equilibrio DME 0,54 IC 95% [0,31 a 0,77] (p<0.001), 10-m WT DME 0,15 IC 95% [0,06 a 0,25] (p<0.001) y Vo2 máximo DME -1,09 IC 95% [-1,31 a -0,88] (p=0.001), 6MWT DME 40,46 IC 95% [11,28 a 69,65] (p=0.007). Conclusiones: El ejercicio aeróbico produjo mejoras significativas en MDS UPDRS, equilibrio, calidad de vida, 10-m WT y y Vo2 máximo; mientras que el ejercicio combinado mejoró la fuerza.

Contribution of antioxidant enzymes to toxicity assessment in fluvial biofilms

Per tal d’avaluar l’impacte de la contaminació en els ecosistemes aquàtics, aquesta tesi es centra en una aproximació multi-biomarcador en els biofilms. En complement dels biomarcadors clàssics, es va demostrar que les activitats dels enzims antioxidants (AEA): catalasa, ascorbat peroxidasa i glutatió reductasa eren biomarcardors d'estrès oxidatiu en els biofilms. Tot i que les AEA poden veure's influenciades amb la mateixa mesura per factors naturals (edat del biofilm, llum de colonització o d'exposició) i contaminants (herbicides i farmacèutics), aquestes AEA permeten entendre millor l'efecte dels contaminants. Cal remarcar que assajos de toxicitat aguda es poden utilitzar per comparar la capacitat antioxidant entre comunitats i conèixer la seva pre-exposició a l'estrès oxidatiu. Aquesta aproximació multi-biomarcador a nivell de comunitat és especialment interessant per avaluar la toxicitat dels contaminants emergents (β-blockers) sobre espècies no-diana. Per tal de millorar-la, també es va verificar la possibilitat de mesurar l'expressió gènica en biofilms.

Tolerance of ruminant animals to high dose in-feed administration of a selenium-enriched yeast

The objective of the study was to determine if there were adverse effects on animal health and performance when a range of ruminant animals species were fed at least 10 times the maximum permitted European Union (EU) selenium (Se) dietary inclusion rate (0.568 mg Se/kg DM) in the form of selenium enriched yeast (SY) derived from a specific strain of Saccharomyces cerevisiae CNCM I-3060. In a series of studies, dairy cows, beef cattle, calves and lambs were offered either a control diet which contained no Se supplement or a treatment diet which contained the same basal feed ingredients plus a SY supplement which increased total dietary Se from 0.15 to 6.25, 0.20 to 6.74, 0.15 to 5.86 and 0.14 to 6.63 mg Se/kg DM, respectively. The inclusion of the SY supplement (P < 0.001) increased whole blood Se concentrations, reaching maximum mean values of 716, 1,505, 1,377, and 724 ng Se/mL for dairy cattle, beef cattle, calves and lambs, respectively. Selenomethionine accounted for 10% of total whole blood Se in control animals whereas the proportion in SY animals ranged between 40 and 75%. Glutathione peroxidase (EC 1.11.1.9) activity was higher (P < 0.05) in SY animals when compared with controls. A range of other biochemical and hematological parameters were assessed, but few differences of biological significance were established between treatments groups. There were no differences between treatment groups within each species with regard to animal physical performance or overall animal health. It was concluded that there were no adverse effects on animal health, performance and voluntary feed intake to the administration of at least ten times the EU maximum, or approximately twenty times the US FDA permitted concentration of dietary Se in the form of SY derived from a specific strain of Saccharomyces cerevisiae CNCM I-3060.

Effect of dietary supplementation with selenium-enriched yeast or sodium selenite on selenium tissue distribution and meat quality in beef cattle

The objective was to determine the concentration of total selenium (Se) and the proportion of total Se comprised as selenomethionine (SeMet) and selenocysteine (SeCys) in post mortem tissues of beef cattle offered diets containing graded additions of selenized enriched yeast (SY) [Saccharomyces cerevisae CNCM I-3060]), or sodium selenite (SS). Oxidative stability and tissue glutathione peroxidase (GSH-Px) activity of edible muscle tissue were assessed 10 d post-mortem. Thirty two beef cattle were offered, for a period of 112 d, a total mixed ration which had either been supplemented with SY (0, 0.15 or 0.35 mg Se/kg DM) or SS (0.15 mg Se/kg DM). At enrollment (0 d) and at 28, 56, 84 and 112 d following enrollment, blood samples were taken for Se and Se species determination, as well as whole blood GSH-Px activity. At the end of the study beef cattle were euthanized and samples of heart, liver, kidney, and skeletal muscle (LM and psoas major) were retained for Se and Se species determination. Tissue GSH-Px activity and thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) were determined in skeletal muscle tissue (LM only). The incorporation into the diet of ascending concentrations of Se as SY increased whole blood total Se and the proportion of total Se comprised as SeMet, as well as GSH-Px activity. There was also a dose dependant response to the graded addition of SY on total Se and proportion of total Se as SeMet in all tissues and GSH-Px activity in skeletal muscle tissue. Furthermore, total Se concentration of whole blood and tissues was greater in those animals offered SY when compared with those receiving a comparable dose of SS, indicating an improvement in Se availability and tissue Se retention. Likewise, GSH-Px activity in whole blood and LM was greater in those animals offered SY when compared with those receiving a comparable dose of SS. However, these increases in tissue total Se and GSH-Px activity appeared to have little or no effect in meat oxidative stability.

Effects of dietary supplementation with selenium enriched yeast or sodium selenite on selenium tissue distribution and meat quality in lambs

The objective was to determine the concentration of total selenium (Se) and the proportion of total Se comprised as selenomethionine (SeMet) and selenocysteine (SeCys), as well as meat quality in terms of oxidative stability in post mortem tissues of lambs offered diets with an increasing dose rate of selenized enriched yeast (SY), or sodium selenite (SS). Fifty lambs were offered, for a period of 112 d, a total mixed ration which had either been supplemented with SY (0, 0.11, 0.21 or 0.31 mg/kg DM to give total Se contents of 0.19, 0.3, 0.4 and 0.5 mg Se/kg DM for treatments T1, T2, T3 and T4, respectively) or SS (0.11 mg/kg DM to give 0.3 mg Se/kg DM total Se [T5]). At enrolment and at 28, 56, 84 and 112 d following enrolment, blood samples were taken for Se and Se species determination, as well as glutathione peroxidase (GSH-Px) activity. At the end of the study lambs were euthanased and samples of heart, liver, kidney, and skeletal muscle were retained for Se and Se species determination. Tissue GSH-Px activity and thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) were determined in Longissimus Thoracis. The incorporation into the diet of ascending concentrations of Se as SY increased whole blood total Se and the proportion of total Se comprised as SeMet, and erythrocyte GSH-Px activity. Comparable doses of SS supplementation did not result in significant differences between these parameters. With the exception of kidney tissue, all other tissues showed a dose dependant response to increasing concentrations of dietary SY, such that total Se and SeMet increased. Selenium content of Psoas Major was higher in animals fed SY when compared to a similar dose of SS, indicating improvements in Se availability and retention. There were no significant treatment effects on meat quality assessments GHS-Px and TBARS, reflecting the lack of difference in the proportion of total Se that was comprised as SeCys. However, oxidative stability improved marginally with ascending tissue Se content, providing an indication of a linear dose response whereby TBARS improved with ascending SY inclusion.

Macrophage antioxidant protection within atherosclerotic plaques

Macrophage cells within inflammatory lesions are exposed to a wide range of degrading and cytotoxic molecules including reactive oxygen species. Unlike neutrophils, macrophages do not normally die in this environment but continue to generate oxidants, phagocytose cellular remains, and release a range of cytoactive agents which modulate the immune response. It is this potential of the macrophage cell to survive in an oxidative environment that allows the growth and complexity of advanced atherosclerotic plaques. This review will examine the oxidants encountered by macrophages within an atherosclerotic plaque and describe some of the potential antioxidant mechanisms which enable macrophages to function within inflammatory lesions. Ascorbate, alpha-tocopherol, and glutathione appear to be central to the protection of macrophages yet additional antioxidant mechanisms appear to be involved. gamma-Interferon causes macrophages to generate 7,8dihydroneopterin/neopterin and 3-hydroxyanthranilic acid both of which have antioxidant properties. Manganese superoxide dismutase is also upregulated in macrophages. The evidence that these antioxidants provide further protection, so allowing the macrophage cells to survive within sites of chronic inflammation such as atherosclerotic plaques, will be described.

Induction of heme oxygenase 1 by moderately oxidized low-density lipoproteins in human vascular smooth muscle cells: role of mitogen-activated protein kinases and Nrf2

Oxidized low-density lipoproteins (LDL) play a central role in atherogenesis and induce expression of the antioxidant stress protein heme oxygenase 1 (HO-1). In the present study we investigated induction of HO-1 and adaptive increases in reduced glutathione (GSH) in human aortic smooth muscle cells (SMC) in response to moderately oxidized LDL (moxLDL, 100 mu g protein/ml, 24 h), a species containing high levels of lipid hydroperoxides. Expression and activity of HO-1 and GSH levels were elevated to a greater extent by moxLDL than highly oxidized LDL but unaffected by native or acetylated LDL. Inhibitors of protein kinase C (PKC) or mitogen-activated protein kinases (MAPK) p38(MAPK) and MEK or c-jun-NH2-terminal kinase (JNK) significantly attenuated induction of HO-1. Phosphorylation of p38(MAPK), extracellular signal-regulated kinase (ERK1/2), or JNK and nuclear translocation of the transcription factor Nrf2 were enhanced following acute exposure of SMC to rnoxLDL (100 mu g proteiri/ml, 1-2 h). Pretreatment of SMC with the antioxidant vitamin C (100 mu M, 24 h) attenuated the induction of HO-1 by moxLDL. Native and oxidized LDL did not alter basal levels of intracellular ATP, mitochondrial dehydrogenase activity, or expression of the lectin-like oxidized LDL receptor (LOX-1) in SMC. These findings demonstrate for the first time that activation of PKC, p38(MAPK), JNK, ERK1/2, and Nrf2 by oxidized LDL in human SMC leads to HO-1 induction, constituting an adaptive response against oxidative injury that can be ameliorated by vitamin C. (C) 2005 Elsevier Inc. All rights reserved.

Longitudinal selenium status in healthy British adults: assessment using biochemical and molecular biomarkers

Human selenium (Se) requirements are currently based on biochemical markers of Se status. In rats, tissue glutathione peroxidase-1 (Gpx1) mRNA levels can be used effectively to determine Se requirements; blood Gpx1 mRNA levels decrease in Se-deficient rats, so molecular biology-based markers have potential for human nutrition assessment. To study the efficacy of molecular biology markers for assessing Se status in humans, we conducted a longitudinal study on 39 subjects (age 45 +/- 11) in Reading, UK. Diet diaries (5 day) and blood were obtained from each subject at 2, 8, 17 and 23 weeks, and plasma Se, glutathione peroxidase (Gpx3) enzyme activity, and selenoprotein mRNA levels were determined. There were no significant longitudinal effects on Se biomarkers. Se intake averaged 48 +/- 14 mu g/d. Plasma Se concentrations averaged 1.13 +/- 0.16 mu mol/l. Plasma Se v. energy-corrected Se intake (ng Se/kJ/d) was significantly correlated, but neither Gpx3 activity v. Se intake (ng Se/kJ/d) nor Gpx3 activity v. plasma Se was significantly correlated. Collectively, this indicates that subjects were on the plateaus of the response curves. Selenoprotein mRNAs were quantitated in total RNA isolated from whole blood, but mRNA levels for Gpx1, selenoprotein H, and selenoprotein W (all highly regulated by Se in rodents), as well selenoprotein P, Gpx3, and phospholipid hydroperoxide glutathione peroxidase were also not significantly correlated with plasma Se. Thus selenoprotein molecular biomarkers, as well as traditional biochemical markers, are unable to further distinguish differences in Se status in these Se replete subjects. The efficacy of molecular biomarkers to detect Se deficiency needs to be tested in Se-deficient populations.

Free radicals, metals and antioxidants in oxidative stress-induced cancer

Oxygen-free radicals, more generally known as reactive oxygen species (ROS) along with reactive nitrogen species (RNS) are well recognised for playing a dual role as both deleterious and beneficial species. The "two-faced" character of ROS is substantiated by growing body of evidence that ROS within cells act as secondary messengers in intracellular signalling cascades, which induce and maintain the oncogenic phenotype of cancer cells, however, ROS can also induce cellular senescence and apoptosis and can therefore function as anti-tumourigenic species. The cumulative production of ROS/RNS through either endogenous or exogenous insults is termed oxidative stress and is common for many types of cancer cell that are linked with altered redox regulation of cellular signalling pathways. Oxidative stress induces a cellular redox imbalance which has been found to be present in various cancer cells compared with normal cells; the redox imbalance thus may be related to oncogenic stimulation. DNA mutation is a critical step in carcinogenesis and elevated levels of oxidative DNA lesions (8-OH-G) have been noted in various tumours, strongly implicating such damage in the etiology of cancer. It appears that the DNA damage is predominantly linked with the initiation process. This review examines the evidence for involvement of the oxidative stress in the carcinogenesis process. Attention is focused on structural, chemical and biochemical aspects of free radicals, the endogenous and exogenous sources of their generation, the metal (iron, copper, chromium, cobalt, vanadium, cadmium, arsenic, nickel)-mediated formation of free radicals (e.g. Fenton chemistry), the DNA damage (both mitochondrial and nuclear), the damage to lipids and proteins by free radicals, the phenomenon of oxidative stress, cancer and the redox environment of a cell, the mechanisms of carcinogenesis and the role of signalling cascades by ROS; in particular. ROS activation of AP-1 (activator protein) and NF-kappa B (nuclear factor kappa B) signal transduction pathways, which, in turn lead to the transcription of genes involved in cell growth regulatory pathways. The role of enzymatic (superoxide dismutase (Cu. Zn-SOD. Mn-SOD), catalase, glutathione peroxidase) and non-enzymatic antioxidants (Vitamin C, Vitamin E, carotenoids, thiol antioxidants (glutathione, thioredoxin and lipoic acid), flavonoids, selenium and others) in the process of careinogenesis as well as the antioxidant interactions with various regulatory factors, including Ref-1, NF-kappa B, AP-1 are also reviewed. 2006 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

Glial metabolism of quercetin reduces its neurotoxic potential

The neuroprotective effects of flavonoids will ultimately depend on their interaction with both neuronal and glial cells. in this study, we show that the potential neurotoxic effects of quercetin are modified by glial cell interactions. Specifically, quercetin is rapidly conjugated to glutathione within glial cells to yield 2 '-glutathionyl-quercetin, which is exported from cells but has significantly reduced neurotoxicity. In addion, quercetin underwent intracellular O-methylation to yield 3 '-O-methyl-quercetin and 4 '-O-methyl-quercetin, although these were not exported from glia at the same rate as the glutathionyl adduct. The neurotoxic potential of both quercetin and 2 '-glutathionyl-quercetin paralleled their ability to modulate the pro-survival Akt/PKB and extracellular signal-regulated kinase (ERK) signalling pathways. These data were supported by co-culture investigation, where the neurotoxic effects of quercetin were significantly reduced when they were cultured alongside glial cells. We propose that glial cells act to protect neurons against the neurotoxic effects of quercetin and that 2 '-glutathionyl-quercetin represents a novel quercetin metabolite. (c) 2008 Elsevier Inc. All rights reserved.