Stereoselektive Synthesen von Stickstoffheterocyclen aus 4-substituierten N-Galactosyl-dehydropiperidinonen

Ziel dieser Arbeit war es, an in 4-Position substituierten N-Galactosyl-dehydropiperidinonen die übrigen Positionen des Heterocycluses selektiv zu funktionalisieren und die erarbeiteten Methoden im Rahmen von Total- und Partialsynthesen biologisch aktiver Verbindungen anzuwenden. Ausgehend von N-Galactosyl-2-pyridon, welches sich in drei Stufen aus D-Galactose im Gramm-Maßstab erhalten lässt, konnten die in Position 4-substituierten Dehydropiperidinone in regio- und diastereoselektiv verlaufenden Additionen von Grignard-Reagenzien und Organocupraten synthetisiert werden. Es gelang die Einführung sowohl unverzweigter als auch sekundärer, tertiärer und cyclischer Alkylreste. Ebenfalls gute Ausbeuten und exzellente Diastereoselektivitäten wurden bei der konjugierten Addition verschieden substituierter Aryl- und Benzyl-Grignard-Reagenzien erhalten. Das Kohlenhydratauxiliar kontrolliert dabei nicht nur die faciale Selektivität, sondern es bestimmt gleichzeitig die Regioselektivität. Die absolute Konfiguration der 4-substituierten 2-Pyridone konnte durch Röntgenstrukturanalysen zweier Produkte zweifelsfrei geklärt werden. Dass die so dargestellten Heterocyclen wertvolle Synthone zur asymmetrischen Synthese mehrfach substituierter Piperidinverbindungen sind, konnte gezeigt werden durch die Ausarbeitung verschiedener Methoden zur weitergehenden Funktionalisierung an den Positionen C-2, C-3, C-5 und C-6 sowie durch die Entwicklung eines Verfahrens zur Freisetzung der stereoselektiv synthetisierten Heterocyclen. Diese systematisch untersuchten Synthesewege konnten in Partial- und Totalsynthesen von pharmakologisch relevanten Verbindungen erfolgreich beschritten werden. So gelang die Synthese des biologisch aktiven (3S)-Piperidinols, sowie die des 3-Hydroxy-4-(4-fluorphenyl)-piperidin-Derivates. Weiterhin gelang die formale Totalsynthese von (+)-Paroxetin, welches einen pharmakologisch interessanten Wirkstoff mit der Struktur eines 3,4-trans-disubstituierten Piperidins darstellt. Ein weiterer Themenschwerpunkt dieser Arbeit war die regio- und stereoselektive Synthese von Benzomorphan-Derivaten. Diese gelang durch intramolekulare Amino-Alkylierung der 4-Benzyl-substituierten Dehydropiperidinone. Durch Anwendung dieser Methodik konnte eine Reihe verschieden substituierter 7,8-Benzomorphan-Derivate synthetisiert werden, die interessante Zwischenstufen in der asymmetrischen Benzomorphansynthese darstellen. In einer exemplarischen Synthese wurde so das 7,8-Benzomorphan hergestellt.

Untersuchungen zur stereokontrollierten Synthese von 3-Mercaptolysinderivaten und Untersuchungen zur Synthese von Ansa-Seco-Steroiden

Untersuchungen zur stereokontrollierten Synthese von 3-Mercaptolysinderivaten: 3-Mercaptolysin und Peptide mit einer 3-Mercaptolysin-Einheit sind als Liganden für Nukleardiagnostika in der Kontrastmittelforschung von großem Interesse. Für das Screening Gewebe-selektiver Diagnostika sollten Mercaptolysinderivate, die sich für den Einbau in Peptide eignen, stereokontrolliert aufgebaut werden. Als Grundlage wurde im Rahmen dieser Arbeit eine sehr effiziente Synthese von Methoxymethyl-(4-oxo-butyl)-carbaminsäure-tert-butylester aus Pent-4-en-1-ol entwickelt. Nach Olefinierung des Aldehyds konnten Auxiliar-substituierte 6-Amino-hexensäure-derivate in guten Ausbeuten erhalten werden. Diese bildeten die Startmaterialien für auxiliargesteuerte Aziridinierungen mit anschließender Ringöffnung durch Schwefel-Nukleophile. Zudem wurden Azidierungen an Auxiliar-bewehrten Substraten, Michael-Additionen von Schwefel-Nukleophilen an Dehydroaminosäuren und viele weitere Reaktionen untersucht. Es galt dabei auf patentrechtlich geschützte Reaktionen zu verzichten, weil die Produkte ggf. in großem Maßstab kommerziell genutzt werden sollen. Dabei konnten alle vier stereoisomeren 2-Acetylamino-6-(tert-butoxycarbonyl-methoxymethyl-amino)-3-(4-methoxy-benzylsulfanyl)-hexansäurementhylester in guter Ausbeute synthetisiert werden. Nach Herstellung größerer Mengen der entsprechenden am Schwefelatom ungeschützten N-Fmoc-Aminosäurederivate sollen alle vier Stereoisomere in Peptide eingebaut und auf ihre Eignung als Liganden in Nukleardiagnostika untersucht werden. Untersuchungen zur Synthese neuartiger Ansa-Steroide: Über die Synthese von Ansa-Seco-Steroiden mittels eine Kaskade von intermolekularer Diels-Alder-Reaktion und anschließender Retro-Diels-Alder-Reaktion an 5,6,7,8-Tetradehydrosteroiden wurde erstmals 1986 von E. Winterfeldt et al. berichtet. Die damit eröffnete Möglichkeit eines völlig neuen Zugangs zu pharmakologisch interessanten Makrolid-Substraten konnte aber bislang nicht effektiv genutzt werden, weil insbesondere im Zusammenhang mit der Diels-Alder-Reaktion erhebliche präparative Probleme auftraten: Brauchbare Reaktivität nur bei sehr wenigen Dienophilen, Regioselektivitätsprobleme, etc. Hier galt es zu untersuchen, inwiefern sich diese Probleme durch die intramolekulare Reaktionsführung der Cycloaddition unterdrücken lassen können. Für die intramolekulare Diels-Alder-Reaktion zwischen der 5,7-Dien-Einheit des Steroids und einer an das Substrat gebundenen Dienophil-Einheit ist die Möglichkeit einer günstigen Anordnung der beiden Reaktanden-Gruppen entscheidend. Dafür wurden umfangreiche Untersuchungen zur alpha-konfigurierten Anbindung eines Dienophils in die 3-Position an 3-Hydroxy-5,6,7,8-Tetradehydrosteroiden durchgeführt: Mitsunobu-Reaktionen, Oxidations-Reduktions-Sequenzen, Oxidations-Ketalisierungs-Sequenzen, etc. Hierbei wurden zahlreiche neue Steroide synthetisiert. Es gelang jedoch nicht, 5,6,7,8-Tetradehydrosteroide mit axial in Position 3 eingebundenen Dienophilen in präparativ nutzbaren Mengen zu synthetisieren. Bei der Untersuchung intermolekularer Diels-Alder-Reaktionen zwischen Ergosterol und Brommaleinsäureanhydrid wurde vorzugsweise die Bildung der Addukte des 7,8,14,15-Tetradehydroisomers des Ergosterols beobachtet.

Biochemical analysis of the phosphatase domain of the human soluble epoxide hydrolase (sEH)

Die lösliche Epoxidhydrolase (sEH) gehört zur Familie der Epoxidhydrolase-Enzyme. Die Rolle der sEH besteht klassischerweise in der Detoxifikation, durch Umwandlung potenziell schädlicher Epoxide in deren unschädliche Diol-Form. Hauptsächlich setzt die sEH endogene, der Arachidonsäure verwandte Signalmoleküle, wie beispielsweise die Epoxyeicosatrienoic acid, zu den entsprechenden Diolen um. Daher könnte die sEH als ein Zielenzym in der Therapie von Bluthochdruck und Entzündungen sowie diverser anderer Erkrankungen eingesetzt werden. rnDie sEH ist ein Homodimer, in dem jede Untereinheit aus zwei Domänen aufgebaut ist. Das katalytische Zentrum der Epoxidhydrolaseaktivität befindet sich in der 35 kD großen C-terminalen Domäne. Dieser Bereich der sEH s wurde bereits im Detail untersucht und nahezu alle katalytischen Eigenschaften des Enzyms sowie deren dazugehörige Funktionen sind in Zusammenhang mit dieser Domäne bekannt. Im Gegensatz dazu ist über die 25 kD große N-terminale Domäne wenig bekannt. Die N-terminale Domäne der sEH wird zur Haloacid Dehalogenase (HAD) Superfamilie von Hydrolasen gezählt, jedoch war die Funktion dieses N-terminal Domäne lange ungeklärt. Wir haben in unserer Arbeitsgruppe zum ersten Mal zeigen können, dass die sEH in Säugern ein bifunktionelles Enzym ist, welches zusätzlich zur allgemein bekannten Enzymaktivität im C-terminalen Bereich eine weitere enzymatische Funktion mit Mg2+-abhängiger Phosphataseaktivität in der N-terminalen Domäne aufweist. Aufgrund der Homologie der N-terminalen Domäne mit anderen Enzymen der HAD Familie wird für die Ausübung der Phosphatasefunktion (Dephosphorylierung) eine Reaktion in zwei Schritten angenommen.rnUm den katalytischen Mechanismus der Dephosphorylierung weiter aufzuklären, wurden biochemische Analysen der humanen sEH Phosphatase durch Generierung von Mutationen im aktiven Zentrum mittels ortsspezifischer Mutagenese durchgeführt. Hiermit sollten die an der katalytischen Aktivität beteiligten Aminosäurereste im aktiven Zentrum identifiziert und deren Rolle bei der Dephosphorylierung spezifiziert werden. rnrnAuf Basis der strukturellen und möglichen funktionellen Ähnlichkeiten der sEH und anderen Mitgliedern der HAD Superfamilie wurden Aminosäuren (konservierte und teilweise konservierte Aminosäuren) im aktiven Zentrum der sEH Phosphatase-Domäne als Kandidaten ausgewählt.rnVon den Phosphatase-Domäne bildenden Aminosäuren wurden acht ausgewählt (Asp9 (D9), Asp11 (D11), Thr123 (T123), Asn124 (N124), Lys160 (K160), Asp184 (D184), Asp185 (D185), Asn189 (N189)), die mittels ortsspezifischer Mutagenese durch nicht funktionelle Aminosäuren ausgetauscht werden sollten. Dazu wurde jede der ausgewählten Aminosäuren durch mindestens zwei alternative Aminosäuren ersetzt: entweder durch Alanin oder durch eine Aminosäure ähnlich der im Wildtyp-Enzym. Insgesamt wurden 18 verschiedene rekombinante Klone generiert, die für eine mutante sEH Phosphatase Domäne kodieren, in dem lediglich eine Aminosäure gegenüber dem Wildtyp-Enzym ersetzt wurde. Die 18 Mutanten sowie das Wildtyp (Sequenz der N-terminalen Domäne ohne Mutation) wurden in einem Expressionsvektor in E.coli kloniert und die Nukleotidsequenz durch Restriktionsverdau sowie Sequenzierung bestätigt. Die so generierte N-terminale Domäne der sEH (25kD Untereinheit) wurde dann mittels Metallaffinitätschromatographie erfolgreich aufgereinigt und auf Phosphataseaktivität gegenüber des allgemeinen Substrats 4-Nitophenylphosphat getestet. Diejenigen Mutanten, die Phosphataseaktivität zeigten, wurden anschließend kinetischen Tests unterzogen. Basiered auf den Ergebnissen dieser Untersuchungen wurden kinetische Parameter mittels vier gut etablierter Methoden berechnet und die Ergebnisse mit der „direct linear blot“ Methode interpretiert. rnDie Ergebnisse zeigten, dass die meisten der 18 generierten Mutanten inaktiv waren oder einen Großteil der Enzymaktivität (Vmax) gegenüber dem Wildtyp verloren (WT: Vmax=77.34 nmol-1 mg-1 min). Dieser Verlust an Enzymaktivität ließ sich nicht durch einen Verlust an struktureller Integrität erklären, da der Wildtyp und die mutanten Proteine in der Chromatographie das gleiche Verhalten zeigten. Alle Aminosäureaustausche Asp9 (D9), Lys160 (K160), Asp184 (D184) und Asn189 (N189) führten zum kompletten Verlust der Phosphataseaktivität, was auf deren katalytische Funktion im N-terminalen Bereich der sEH hindeutet. Bei einem Teil der Aminosäureaustausche die für Asp11 (D11), Thr123 (T123), Asn124 (N124) und Asn185 (D185) durchgeführt wurden, kam es, verglichen mit dem Wildtyp, zu einer starken Reduktion der Phosphataseaktivität, die aber dennoch für die einzelnen Proteinmutanten in unterschiedlichem Ausmaß zu messen war (2 -10% and 40% of the WT enzyme activity). Zudem zeigten die Mutanten dieser Gruppe veränderte kinetische Eigenschaften (Vmax allein oder Vmax und Km). Dabei war die kinetische Analyse des Mutanten Asp11  Asn aufgrund der nur bei dieser Mutanten detektierbaren starken Vmax Reduktion (8.1 nmol-1 mg-1 min) und einer signifikanten Reduktion der Km (Asp11: Km=0.54 mM, WT: Km=1.3 mM), von besonderem Interesse und impliziert eine Rolle von Asp11 (D11) im zweiten Schritt der Hydrolyse des katalytischen Zyklus.rnZusammenfassend zeigen die Ergebnisse, dass alle in dieser Arbeit untersuchten Aminosäuren für die Phosphataseaktivität der sEH nötig sind und das aktive Zentrum der sEH Phosphatase im N-terminalen Bereich des Enzyms bilden. Weiterhin tragen diese Ergebnisse zur Aufklärung der potenziellen Rolle der untersuchten Aminosäuren bei und unterstützen die Hypothese, dass die Dephosphorylierungsreaktion in zwei Schritten abläuft. Somit ist ein kombinierter Reaktionsmechanismus, ähnlich denen anderer Enzyme der HAD Familie, für die Ausübung der Dephosphorylierungsfunktion denkbar. Diese Annahme wird gestützt durch die 3D-Struktur der N-terminalen Domäne, den Ergebnissen dieser Arbeit sowie Resultaten weiterer biochemischer Analysen. Der zweistufige Mechanismus der Dephosphorylierung beinhaltet einen nukleophilen Angriff des Substratphosphors durch das Nukleophil Asp9 (D9) des aktiven Zentrums unter Bildung eines Acylphosphat-Enzym-Zwischenprodukts, gefolgt von der anschließenden Freisetzung des dephosphorylierten Substrats. Im zweiten Schritt erfolgt die Hydrolyse des Enzym-Phosphat-Zwischenprodukts unterstützt durch Asp11 (D11), und die Freisetzung der Phosphatgruppe findet statt. Die anderen untersuchten Aminosäuren sind an der Bindung von Mg 2+ und/oder Substrat beteiligt. rnMit Hilfe dieser Arbeit konnte der katalytischen Mechanismus der sEH Phosphatase weiter aufgeklärt werden und wichtige noch zu untersuchende Fragestellungen, wie die physiologische Rolle der sEH Phosphatase, deren endogene physiologische Substrate und der genaue Funktionsmechanismus als bifunktionelles Enzym (die Kommunikation der zwei katalytischen Einheiten des Enzyms) wurden aufgezeigt und diskutiert.rn

A Systematic Review of the Clinical Performance of Tooth-Retained and Implant-Retained Double Crown Prostheses with a Follow-Up of ≥3 Years

Purpose: The objective of this review was to systematically screen the literature for data related to the survival and complication rates observed with dental or implant double crown abutments and removable prostheses under functional loading for at least 3 years. Materials and Methods: A systematic review of the dental literature from January 1966 to December 2009 was performed in electronic databases (PubMed and Embase) as well as by an extensive hand search to investigate the clinical outcomes of double crown reconstructions. Results: From the total of 2412 titles retrieved from the search, 65 were selected for full-text review. Subsequently, 17 papers were included for data extraction. An estimation of the cumulative survival and complication rates was not feasible due to the lack of detailed information. Tooth survival rates for telescopic abutment teeth ranged from 82.5% to 96.5% after an observation period of 3.4 to 6 years, and for tooth-supported double crown retained dentures from 66.7% to 98.6% after an observation period of 6 to 10 years. The survival rates of implants were between 97.9% and 100% and for telescopic-retained removable dental prostheses with two mandibular implants, 100% after 3.0 and 10.4 years. The major biological complications affecting the tooth abutments were gingival inflammation, periodontal disease, and caries. The most frequent technical complications were loss of cementation and loss of facings. Conclusions: The main findings of this review are: (I) double crown tooth abutments and dentures demonstrated a wide range of survival rates. (II) Implant-supported mandibular overdentures demonstrated a favorable long-term prognosis. (III) A greater need for prosthetic maintenance is required for both tooth-supported and implant-supported reconstructions. (IV) Future areas of research would involve designing appropriate longitudinal studies for comparisons of survival and complication rates of different reconstruction designs.

Distinct reactivities of interleukin-4-specific antibodies with recombinant and native canine interleukin-4 in various assays

Interleukin 4 (IL-4) plays a central role in immune responses to parasites and allergens. IL-4 drives the differentiation of naive T cells into Th2 cells and regulates immunoglobulin class switching to IgE.Little is known about the role of IL-4 in canine allergies and parasite infections. Most of the information derives from measurement of IL-4 mRNA expression in dog tissues, but detection of IL-4 protein has been difficult so far, probably due to low sensitivity of available methods. Antibodies (Ab) specific for canine IL-4 are available from various sources, but these Ab have been produced against recombinant Escherichia coli-expressed canine IL-4 and there is only limited information on their reactivities with native canine IL-4. Therefore, in the present study, we tested six available canine IL-4-specific Ab for their reactivities with recombinant canine IL-4 expressed in E. coli (rec.IL-4) or in mammalian cells (mam.IL-4), and with supernatants from stimulated canine peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) using several detection methods, including Western blotting, ELISA, cytokine bead assay, and intracellular IL-4 staining. Additionally, we tested a bovine IL-4-specific antibody that has been previously shown to cross-react with canine IL-4. All tested Ab except anti-bovine IL-4 reacted with rec.IL-4, and most of them reacted with mam.IL-4. However, only the cytokine bead assay was sensitive enough to allow the detection of IL-4 in supernatants of canine PBMCs.

Common obesity risk alleles in childhood attention-deficit/hyperactivity disorder

Children with attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) have a higher rate of obesity than children without ADHD. Obesity risk alleles may overlap with those relevant for ADHD. We examined whether risk alleles for an increased body mass index (BMI) are associated with ADHD and related quantitative traits (inattention and hyperactivity/impulsivity). We screened 32 obesity risk alleles of single nucleotide polymorphisms (SNPs) in a genome-wide association study (GWAS) for ADHD based on 495 patients and 1,300 population-based controls and performed in silico analyses of the SNPs in an ADHD meta-analysis comprising 2,064 trios, 896 independent cases, and 2,455 controls. In the German sample rs206936 in the NUDT3 gene (nudix; nucleoside diphosphate linked moiety X-type motif 3) was associated with ADHD risk (OR: 1.39; P = 3.4 × 10(-4) ; Pcorr  = 0.01). In the meta-analysis data we found rs6497416 in the intronic region of the GPRC5B gene (G protein-coupled receptor, family C, group 5, member B; P = 7.2 × 10(-4) ; Pcorr  = 0.02) as a risk allele for ADHD. GPRC5B belongs to the metabotropic glutamate receptor family, which has been implicated in the etiology of ADHD. In the German sample rs206936 (NUDT3) and rs10938397 in the glucosamine-6-phosphate deaminase 2 gene (GNPDA2) were associated with inattention, whereas markers in the mitogen-activated protein kinase 5 gene (MAP2K5) and in the cell adhesion molecule 2 gene (CADM2) were associated with hyperactivity. In the meta-analysis data, MAP2K5 was associated with inattention, GPRC5B with hyperactivity/impulsivity and inattention and CADM2 with hyperactivity/impulsivity. Our results justify further research on the elucidation of the common genetic background of ADHD and obesity.

Immunodetection of 3-nitrotyrosine in the liver of zymosan-treated rats with a new monoclonal antibody: comparison to analysis by HPLC

Zymosan-induced peritonitis is associated with an increased production of reactive nitrogen oxides that may contribute to the often-observed failure of multiple organ systems in this model of acute inflammation. Quantitative biochemical evidence is provided for a marked 13-fold increase in protein-bound 3-nitrotyrosine (NTyr), a biomarker of reactive nitrogen oxides, in liver tissue of zymosan-treated rats. In order to investigate the localization of NTyr in this affected tissue, a monoclonal antibody, designated 39B6, was raised against 3-(4-hydroxy-3-nitrophenylacetamido) propionic acid-bovine serum albumin conjugate and its performance characterized. 39B6 was judged by competition ELISA to be approximately 2 orders of magnitude more sensitive than a commercial anti-NTyr monoclonal antibody. Binding characteristics of 39B6 were similar, but not identical, to that of a commercial affinity-purified polyclonal antibody in ELISA and immunohistochemical analyses. Western blot experiments revealed high specificity of 39B6 against NTyr and increased immunoreactivity of specific proteins from liver tissue homogenates of zymosan-treated rats. Immunohistochemical analysis of liver sections indicated a marked zymosan-induced increase in immunofluorescent staining, which was particularly intense in or adjacent to nonparenchymal cells, but not in the parenchymal cells of this tissue. Quantitative analysis of fractions enriched in these cell populations corroborated the immunofluorescent data, although the relative amounts detected in response to zymosan treatment was greatly reduced compared to whole liver tissue. These results demonstrate the high specificity of the newly developed antibody and its usefulness in Western blot and immunohistochemical analysis for NTyr, confirm the presence of NTyr by complementary methods, and suggest the possible involvement of reactive nitrogen oxides in hepatic vascular dysfunction.

Fixed block configuration GDDs with block size 6 and (3, r)-regular graphs

Chapter 1 is used to introduce the basic tools and mechanics used within this thesis. Most of the definitions used in the thesis will be defined, and we provide a basic survey of topics in graph theory and design theory pertinent to the topics studied in this thesis. In Chapter 2, we are concerned with the study of fixed block configuration group divisible designs, GDD(n; m; k; λ1; λ2). We study those GDDs in which each block has configuration (s; t), that is, GDDs in which each block has exactly s points from one of the two groups and t points from the other. Chapter 2 begins with an overview of previous results and constructions for small group size and block sizes 3, 4 and 5. Chapter 2 is largely devoted to presenting constructions and results about GDDs with two groups and block size 6. We show the necessary conditions are sufficient for the existence of GDD(n, 2, 6; λ1, λ2) with fixed block configuration (3; 3). For configuration (1; 5), we give minimal or nearminimal index constructions for all group sizes n ≥ 5 except n = 10, 15, 160, or 190. For configuration (2, 4), we provide constructions for several families ofGDD(n, 2, 6; λ1, λ2)s. Chapter 3 addresses characterizing (3, r)-regular graphs. We begin with providing previous results on the well studied class of (2, r)-regular graphs and some results on the structure of large (t; r)-regular graphs. In Chapter 3, we completely characterize all (3, 1)-regular and (3, 2)-regular graphs, as well has sharpen existing bounds on the order of large (3, r)- regular graphs of a certain form for r ≥ 3. Finally, the appendix gives computational data resulting from Sage and C programs used to generate (3, 3)-regular graphs on less than 10 vertices.

Direct MR arthrography at 1.5 and 3.0 T: signal dependence on gadolinium and iodine concentrations--phantom study

PURPOSE: To prospectively quantify in vitro the influence of gadopentetate dimeglumine and ioversol on the magnetic resonance (MR) imaging signal observed with a variety of musculoskeletal pulse sequences to predict optimum gadolinium concentrations for direct MR arthrography at 1.5 and 3.0 T. MATERIALS AND METHODS: In an in vitro study, T1 and T2 relaxation times of three dilution series of gadopentetate dimeglumine (concentration, 0-20.0 mmol gadolinium per liter) at ioversol concentrations with iodine concentration of 0, 236.4, and 1182 mmol iodine per liter (corresponding to 0, 30, and 150 mg of iodine per milliliter) were measured at 1.5 and 3.0 T. The relaxation rate dependence on concentrations of gadolinium and iodine was analytically modeled, and continuous profiles of signal versus gadolinium concentration were calculated for 10 pulse sequences used in current musculoskeletal imaging. After fitting to experimental discrete profiles, maximum signal-to-noise ratio (SNR), gadolinium concentration with maximum SNR, and range of gadolinium concentration with 90% of maximum SNR were derived. The overall influence of field strength and iodine concentration on these parameters was assessed by using t tests. The deviation of simulated from experimental signal-response profiles was assessed with the autocorrelation of the residuals. RESULTS: The model reproduced relaxation rates of 0.37-38.24 sec(-1), with a mean error of 4.5%. Calculated SNR profiles matched the discrete experimental profiles, with autocorrelation of the residuals divided by the mean of less than 5.0. Admixture of ioversol consistently reduced T1 and T2, narrowed optimum gadolinium concentration ranges (P = .004-.006), and reduced maximum SNR (P < .001 to not significant). Optimum gadolinium concentration was 0.7-3.4 mmol/L at both field strengths. At 3.0 T, maximum SNR was up to 75% higher than at 1.5 T. CONCLUSION: Admixture of ioversol to gadopentetate dimeglumine solutions results in a consistent additional relaxation enhancement, which can be analytically modeled to allow a near-quantitative a priori optimized match of contrast media concentrations and imaging protocol for a broad variety of pulse sequences.

Evaluation of a 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetic acid-conjugated bombesin-based radioantagonist for the labeling with single-photon emission computed tomography, positron emission tomography, and therapeutic radionuclides

PURPOSE: G protein-coupled receptor agonists are being used as radiolabeled vectors for in vivo localization and therapy of tumors. Recently, somatostatin-based antagonists were shown to be superior to agonists. Here, we compare the new [111In/68Ga]-labeled bombesin-based antagonist RM1 with the agonist [111In]-AMBA for targeting the gastrin-releasing peptide receptor (GRPR). EXPERIMENTAL DESIGN: IC50, Kd values, and antagonist potency were determined using PC-3 and HEK-GRPR cells. Biodistribution and imaging studies were done in nude mice transplanted with the PC-3 tumor. The antagonist potency was assessed by evaluating the effects on calcium release and on receptor internalization monitored by immunofluorescence microscopy. RESULTS: The IC50 value of [(nat)In]-RM1 was 14 +/- 3.4 nmol/L. [(nat/111)In]-RM1 was found to bind to the GRPR with a Kd of 8.5 +/- 2.7 nmol/L compared with a Kd of 0.6 +/- 0.3 nmol/L of [111In]-AMBA. A higher maximum number of binding site value was observed for [111In]-RM1 (2.4 +/- 0.2 nmol/L) compared with [111In]-AMBA (0.7 +/- 0.1 nmol/L). [(nat)Lu]-AMBA is a potent agonist in the immunofluorescence-based internalization assay, whereas [(nat)In]-RM1 is inactive alone but efficiently antagonizes the bombesin effect. These data are confirmed by the calcium release assay. The pharmacokinetics showed a superiority of the radioantagonist with regard to the high tumor uptake (13.4 +/- 0.8% IA/g versus 3.69 +/- 0.75% IA/g at 4 hours after injection. as well as to all tumor-to-normal tissue ratios. CONCLUSION: Despite their relatively low GRPR affinity, the antagonists [111In/68Ga]-RM1 showed superior targeting properties compared with [111In]-AMBA. As found for somatostatin receptor-targeting radiopeptides, GRP-based radioantagonists seem to be superior to radioagonists for in vivo imaging and potentially also for targeted radiotherapy of GRPR-positive tumors.

An examination of the metabolic processes underpinning critical swimming in Atlantic cod (Gadus morhua L.) using in vivo 31P-NMR spectroscopy.

Traditionally, critical swimming speed has been defined as the speed when a fish can no longer propel itself forward, and is exhausted. To gain a better understanding of the metabolic processes at work during a U(crit) swim test, and that lead to fatigue, we developed a method using in vivo (31)P-NMR spectroscopy in combination with a Brett-type swim tunnel. Our data showed that a metabolic transition point is reached when the fish change from using steady state aerobic metabolism to non-steady state anaerobic metabolism, as indicated by a significant increase in inorganic phosphate levels from 0.3+/-0.3 to 9.5+/-3.4 mol g(-1), and a drop in intracellular pH from 7.48+/-0.03 to 6.81+/-0.05 in muscle. This coincides with the point when the fish change gait from subcarangiform swimming to kick-and-glide bursts. As the number of kicks increased, so too did the Pi concentration, and the pH(i) dropped. Both changes were maximal at U(crit). A significant drop in Gibbs free energy change of ATP hydrolysis from -55.6+/-1.4 to -49.8+/-0.7 kJ mol(-1) is argued to have been involved in fatigue. This confirms earlier findings that the traditional definition of U(crit), unlike other critical points that are typically marked by a transition from aerobic to anaerobic metabolism, is the point of complete exhaustion of both aerobic and anaerobic resources.

Anisotropic diffusion at the field scale in a 4-year multi-tracer diffusion and retention experiment – I: Insights from the experimental data

Abstract Claystones are considered worldwide as barrier materials for nuclear waste repositories. In the Mont Terri underground research laboratory (URL), a nearly 4-year diffusion and retention (DR) experiment has been performed in Opalinus Clay. It aimed at (1) obtaining data at larger space and time scales than in laboratory experiments and (2) under relevant in situ conditions with respect to pore water chemistry and mechanical stress, (3) quantifying the anisotropy of in situ diffusion, and (4) exploring possible effects of a borehole-disturbed zone. The experiment included two tracer injection intervals in a borehole perpendicular to bedding, through which traced artificial pore water (APW) was circulated, and a pressure monitoring interval. The APW was spiked with neutral tracers (HTO, HDO, H2O-18), anions (Br, I, SeO4), and cations (Na-22, Ba-133, Sr-85, Cs-137, Co-60, Eu-152, stable Cs, and stable Eu). Most tracers were added at the beginning, some were added at a later stage. The hydraulic pressure in the injection intervals was adjusted according to the measured value in the pressure monitoring interval to ensure transport by diffusion only. Concentration time-series in the APW within the borehole intervals were obtained, as well as 2D concentration distributions in the rock at the end of the experiment after overcoring and subsampling which resulted in �250 samples and �1300 analyses. As expected, HTO diffused the furthest into the rock, followed by the anions (Br, I, SeO4) and by the cationic sorbing tracers (Na-22, Ba-133, Cs, Cs-137, Co-60, Eu-152). The diffusion of SeO4 was slower than that of Br or I, approximately proportional to the ratio of their diffusion coefficients in water. Ba-133 diffused only into �0.1 m during the �4 a. Stable Cs, added at a higher concentration than Cs-137, diffused further into the rock than Cs-137, consistent with a non-linear sorption behavior. The rock properties (e.g., water contents) were rather homogeneous at the centimeter scale, with no evidence of a borehole-disturbed zone. In situ anisotropy ratios for diffusion, derived for the first time directly from field data, are larger for HTO and Na-22 (�5) than for anions (�3�4 for Br and I). The lower ionic strength of the pore water at this location (�0.22 M) as compared to locations of earlier experiments in the Mont Terri URL (�0.39 M) had no notable effect on the anion accessible pore fraction for Cl, Br, and I: the value of 0.55 is within the range of earlier data. Detailed transport simulations involving different codes will be presented in a companion paper.