958 resultados para Endocrinology and Metabolism
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Class I phosphatidylinositol 3-kinases (PI3Ks) are heterodimeric lipid kinases consisting of a regulatory subunit and one of four catalytic subunits (p110α, p110β, p110γ or p110δ). p110γ/p110δ PI3Ks are highly enriched in leukocytes. In general, PI3Ks regulate a variety of cellular processes including cell proliferation, survival and metabolism, by generating the second messenger phosphatidylinositol-3,4,5-trisphosphate (PtdIns(3,4,5)P3). Their activity is tightly regulated by the phosphatase and tensin homolog (PTEN) lipid phosphatase. PI3Ks are widely implicated in human cancers, and in particular are upregulated in T-cell acute lymphoblastic leukemia (T-ALL), mainly due to loss of PTEN function. These observations lend compelling weight to the application of PI3K inhibitors in the therapy of T-ALL. At present different compounds which target single or multiple PI3K isoforms have entered clinical trials. In the present research, it has been analyzed the therapeutic potential of the pan-PI3K inhibitor BKM120, an orally bioavailable 2,6-dimorpholino pyrimidine derivative, which has entered clinical trials for solid tumors, on both T-ALL cell lines and patient samples. BKM120 treatment resulted in cell cycle arrest and apoptosis, being cytotoxic to a panel of T-ALL cell lines and patient T-lymphoblasts. Remarkably, BKM120 synergized with chemotherapeutic agents currently used for treating T-ALL patients. BKM120 efficacy was confirmed in in vivo studies to a subcutaneous xenotransplant model of human T-ALL. Because it is still unclear which agents among isoform-specific or pan inhibitors can achieve the greater efficacy, further analyses have been conducted to investigate the effects of PI3K inhibition, in order to elucidate the mechanisms responsible for the proliferative impairment of T-ALL. Overall, these results indicated that BKM120 may be an efficient treatment for T-ALLs that have aberrant up-regulation of the PI3K signaling pathway and strongly support clinical application of pan-class I PI3K rather than single-isoform inhibitors in T-ALL treatment.
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Hintergund: HMG-CoA-Reduktase-Inhibitoren (Statine) sind klinisch etablierte Cholesterinsenker. Über die Inhibition der intrinsischen Cholesterinbiosynthese hinaus zeigen sie sogenannte pleiotrope biologische Effekte. Ein Großteil dieser Wirkungen wird auf die Inhibition kleiner Ras homologer GTPasen (Rho GTPasen) zurückgeführt. In vitro schützt das Statinderivat Lovastatin (Lova) primäre humane Endothelzellen vor der Zytotoxizität von ionisierender Strahlung (IR) und dem Krebsmedikament Doxorubicin (Doxo). Zielsetzung: Die Relevanz dieser Befunde für ein in vivo Mausmodell sollte in der vorliegenden Arbeit überprüft werden. Dafür wurden BALB/c-Mäuse mit IR oder Doxo behandelt und der Einfluss einer Kobehandlung mit Lova auf verschiedene Toxizitätsendpunkte untersucht (24 h nach einer einzelnen hohen Dosis IR (i), 14 Tage nach zwei geringen Dosen IR (ii), 48 h nach einer einzelnen hohen Dosis Doxo (iii), sowie 8 Tage nach drei niedrigen Dosen Doxo (iv)). Eine mögliche gleichzeitige Protektion von Tumorzellen durch die Statingabe wurde in einem Xenotransplantationsexperiment überprüft (v), in dem das gleiche Behandlungsschema wie bei iv angewendet wurde. Ergebnisse: Es konnte gezeigt werden, dass eine Statinbehandlung Normalgewebe vor Doxo- und IR-induzierter Toxizität schützt, ohne gleichzeitig protektiv auf transformierte Zellen zu wirken. Dieser Effekt ist wahrscheinlich von einer Inhibition der kleinen GTPasen Rac1 und RhoA abhängig und einer daraus folgenden Modifizierung der DNA-Schadensantwort. i: Die Statinvorbehandlung der Mäuse hatte keinen Einfluss auf die Bildung von initialen IR-induzierten DNA-Doppelstrangbrüchen (DSB) in der Leber. Die Lova-Behandlung wirkte sich jedoch auf IR-induzierte Stressantworten aus, was sich in einer Minderung der Expression von Inflammations- und Fibrosesurrogatmarkern in Leber und Darm widerspiegelte. ii: In der Lunge der Tiere wurde ein Anstieg von molekularen Inflammations- und Fibrosesurrogatmarkern detektiert, der bei Statinkobehandlung ausblieb. Zudem verhinderte die Kobehandlung mit Lova eine IR-induzierte Abnahme der Thrombozytenzahl, ohne sich auf die durch IR verringerte Leukozytenzahl im Blut auszuwirken. iii: Die Verabreichung einer hohen Dosis Doxo induzierte DSB-Formation in der Leber. Die Statinvorbehandlung reduzierte deren Menge um ca. 50 %. Dieser genoprotektive Effekt war unabhängig von der Entstehung reaktiver Sauerstoffspezies sowie einer Änderung des Doxo-Imports oder Exports. Die Expression von proinflammatorischen und profibrotischen Genen fiel besonders in der Leber und im Herzen durch die Lova-Kobehandlung geringer aus, als in der nur mit Doxo behandelten Gruppe. Zudem verringerte Lova die durch Doxo induzierte Hochregulation von für den AP1-Komplex kodierenden Genen sowie von Zellzykluskontrollfaktoren. Die Lova-Vorbehandlung führte darüber hinaus im Herzen zu einem reduzierten mRNA-Spiegel der Topoisomerasen II α und β. iv: Es konnten schwere Herz- und Leberschäden detektiert werden (gemessen an Gldh-, Gpt- sowie cTn-I-Serumkonzentrationen), die bei einer Kobehandlung mit dem Statin nicht auftraten. Die Lova-Kobehandlung verhinderte außerdem eine durch die Doxo-Behandlung verringerte Leukozytenzahl. Molekulare Marker für frühe fibrotische Ereignisse, sowie für Inflammation und Hypertrophie waren in der Leber und im Herzen nach der Doxo-Behandlung erhöht. Das Statin war auch hier in der Lage, diese toxischen Wirkungen des Anthrazyklins zu mindern. Auch die Doxo-induzierte Expression von Surrogatmarkern für Zellantworten auf oxidativen Stress wurde in der Leber abgeschwächt. In der Leber und im Herzen wiesen die mit Doxo behandelten Tiere höhere mRNA Spiegel von an Zellzykluskontrolle beteiligten Faktoren sowie von DNA-Reparatur und Fremdstoffmetabolismus assoziierten Genen auf. Am stärksten wurde die Expression von Topoisomerase II alpha - ein molekularer Marker für Zellproliferation und bedeutsame Zielstruktur von Doxo - in der Leber hochreguliert. Die Statin-Kobehandlung verhinderte all diese Doxo-induzierten Expressionsänderungen. Im Gegensatz zur Leber wurde die Top2a-mRNA Menge im Herzen durch die Doxo-Applikation reduziert. Auch hier bewirkte die Kobehandlung mit dem Statin, dass die Expression nahe dem Kontrollniveau blieb. v: Die Kobehandlung mit Lova führte zu keinem Schutz der Tumorzellen vor Doxo, sondern erhöhte sogar dessen antineoplastisches Potential.rnFazit: Die Erkenntnisse aus vorhergegangenen in vitro Versuchen konnten zum großen Teil auf die in vivo Situation im Mausmodell übertragen werden. Sie stehen im Einklang mit Ergebnissen anderer Gruppen, welche die Inhibition kleiner GTPasen mit einer geringeren, durch zytotoxische Substanzen induzierten, Inflammation und Fibrose korrelieren konnten. Eine Kobehandlung mit Lova während einer Krebstherapie erscheint somit als vielversprechende Möglichkeit Doxo- oder IR-induzierte Nebenwirkungen auf Normalgewebe zu mildern.
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Il microbiota intestinale riveste un ruolo importantissimo nell’influenzare la salute dell’ospite. È stato dimostrato come la composizione della dieta possa condizionare lo stato di benessere dell’animale, inducendo importanti cambiamenti tra le popolazioni batteriche che coabitano l’intestino; l’uso di prebiotici rappresenta una delle strategie maggiormente impiegate per modulare positivamente la composizione ed il metabolismo dell’ecosistema gastroenterico. Il presente progetto di dottorato si è proposto di indagare gli effetti sul microbiota intestinale del cane e del gatto di diete a diverso tenore proteico e contenenti proteine di diversa digeribilità in presenza o meno di sostanze prebiotiche. Inoltre, sono stati valutati gli effetti della presenza di un estratto di Yucca schidigera e di tannini sulla microflora intestinale del gatto. In ultima istanza, sono state valutate le conseguenze di dosi crescenti di lattosio sul benessere intestinale del cane. I risultati del presente studio hanno rilevato come le sostanze prebiotiche influiscono sulla composizione e sul metabolismo della microflora del cane e del gatto, e come l’impiego di diete ricche di proteine possa avere conseguenze negative sull’ambiente intestinale. Tuttavia, la presenza di oligosaccaridi non sembra contrastare gli effetti negativi che diete ad alto tenore proteico potrebbero avere sull’ecosistema intestinale dell’animale. Nella successiva prova è stato evidenziato come l’inclusione nella dieta di estratti di Yucca e tannini possa contribuire a mitigare l’emanazione di sostanze maleodoranti dalle deiezioni degli animali da compagnia. Nel corso dell’ultima prova, nonostante non siano state osservate differenze tra le popolazioni microbiche intestinali, la somministrazione di dosi crescenti di lattosio ha indotto una certa riduzione delle fermentazioni proteolitiche microbiche. Ulteriori studi sono necessari per stabilire in che misura la dieta e gli alimenti “funzionali” possano influire sul microbiota intestinale del cane e del gatto e come queste informazioni possono essere utilizzate per migliorare miratamente l’alimentazione e lo stato di salute degli animali da compagnia.
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E. coli ist in der Lage unter aeroben sowie anaeroben Bedingungen C4-Dicarbonsäuren zur Energiekonservierung zu nutzen. Das DcuS/DcuR-Zweikomponentensystem detektiert diese und reguliert die Gene für den C4-Dicarboxylat-Transport und Metabolismus. Dabei hängt die Sensitivität der Sensorkinase DcuS für C4-Dicarbonsäuren von der Anwesenheit des aeroben Symporters DctA oder des anaeroben Antiporters DcuB ab. Diese bifunktionalen Transporter bilden mit DcuS über direkte Protein-Protein-Wechselwirkungen Sensoreinheiten. In dieser Arbeit wurden die Funktionen von DctA und DcuS im DctA/DcuS-Sensorkomplex analysiert. Mit DctA(S380D) wurde eine Variante des Transporters identifiziert, in der die regulatorische Eigenschaft von der katalytischen Funktion entkoppelt ist. Stämme von E. coli, die den DctA(S380D)/DcuS-Sensorkomplex enthielten, waren in der Lage C4-Dicarbonsäuren wahrzunehmen, obwohl die Transportfunktion von DctA inaktiviert war. Zudem wurden Unterschiede in den Substratspektren von DctA und DcuS festgestellt. Citrat, ein guter Effektor des DctA/DcuS-Sensorkomplexes, wurde durch DctA nicht gebunden oder transportiert. Anhand von Titrationsexperimenten mit variierenden DctA-Mengen wurde außerdem nachgewiesen, dass die Sensitivität von DcuS für seine Effektoren von der DctA-Konzentration abhängig ist. Es konnte gezeigt werden, dass DctA im DctA/DcuS-Sensorkomplex nicht an der Erkennung von C4-Dicarbonsäuren beteiligt ist. DcuS stellt die Signaleingangsstelle des Komplexes dar, während DctA durch seine Anwesenheit die Sensorkinase in eine funktionsbereite oder sensitive Form überführt, die auf Effektoren reagieren kann. Darüber hinaus wurde die Rolle der Transmembranhelices TM1 und TM2 von DcuS für die Funktion und Dimerisierung der Sensorkinase untersucht. Durch Sequenzanalysen wurden „SmallxxxSmall“-Motive, deren Relevanz als Dimerisierungsschnittstellen bereits in Transmembranhelices anderer Proteine nachgewiesen wurde, in TM1 sowie TM2 identifiziert. Die Homodimerisierung beider Transmembrandomänen wurde im GALLEX Two-Hybrid System nachgewiesen, wobei die TM2-TM2-Interaktion stärker war. Die Substitution G190A/G194A im SxxxGxxxG-Tandemmotiv von TM2 rief zudem einen deutlichen Funktionsverlust der Sensorkinase hervor. Dieser Aktivitätsverlust korrelierte mit Störungen der Homodimerisierung von TM2(G190A/G194A) sowie DcuS(G190A/G194A) bei bakteriellen Two-Hybrid Messungen im GALLEX- bzw. BACTH-System. Demzufolge agiert Transmembranhelix 2 mit seinem SxxxGxxxG-Sequenzmotiv als wesentliche Homodimerisierungsstelle in DcuS. Die Dimerisierung von DcuS ist essentiell für die Funktion der Histidinkinase. Zusätzlich wurde bei fluoreszenzmikroskopischen Studien durch Koexpression von DcuS bzw. DctA die zelluläre Kolokalisierung von DctA und DcuR mit DcuS sowie DauA mit DctA nachgewiesen. Die DctA/DcuS-Sensoreinheit kann demnach zum DauA/DctA/DcuS/DcuR-Komplex erweitert werden.
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Intra-arterial (IA) injection represents an experimental avenue for minimally invasive delivery of stem cells to the injured brain. It has however been reported that IA injection of stem cells carries the risk of reduction in cerebral blood flow (CBF) and microstrokes. Here we evaluate the safety of IA neural progenitor cell (NPC) delivery to the brain. Cerebral blood flow of rats was monitored during IA injection of single cell suspensions of NPCs after stroke. Animals received 1 × 10(6) NPCs either injected via a microneedle (microneedle group) into the patent common carotid artery (CCA) or via a catheter into the proximally ligated CCA (catheter group). Controls included saline-only injections and cell injections into non-stroked sham animals. Cerebral blood flow in the microneedle group remained at baseline, whereas in the catheter group a persistent (15 minutes) decrease to 78% of baseline occurred (P<0.001). In non-stroked controls, NPCs injected via the catheter method resulted in higher levels of Iba-1-positive inflammatory cells (P=0.003), higher numbers of degenerating neurons as seen in Fluoro-Jade C staining (P<0.0001) and ischemic changes on diffusion weighted imaging. With an appropriate technique, reduction in CBF and microstrokes do not occur with IA transplantation of NPCs.
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To gain better insight in the most current diagnosis and treatment practices for phenylketonuria (PKU) from a broad group of experts, a European PKU survey was performed. The questionnaire, consisting of 33 questions, was sent to 243 PKU professionals in 165 PKU centers in 23 European countries. The responses were compiled and descriptive analyses were performed. One hundred and one questionnaires were returned by 93/165 centers (56%) from 19/23 European countries (83%). The majority of respondents (77%) managed patients of all age groups and more than 90% of PKU teams included physicians or dieticians/nutritionists. The greatest variability existed especially in the definition of PKU phenotypes, therapeutic blood phenylalanine (Phe) target concentrations, and follow-up practices for PKU patients. The tetrahydrobiopterin (BH4; sapropterin) loading test was performed by 54% of respondents, of which 61% applied a single dose test (20mg/kg over 24h). BH4 was reported as a treatment option by 34%. This survey documents differences in diagnostic and treatment practices for PKU patients in European centers. In particular, recommendations for the treatment decision varied greatly between different European countries. There is an urgent need to pool long-term data in PKU registries in order to generate an evidence-based international guideline.
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Brain microvascular endothelium forms an active permeability barrier, the blood-brain barrier (BBB). In neurologic disorders, barrier properties of the BBB are often lost indicating their dependance on molecular cues of the brain microenvironment. In this issue, Osada et al demonstrate that the endothelial extracellular matrix (ECM) provides one of these cues. Their study shows that β1-integrin-mediated adhesion of brain endothelial cells to the surrounding ECM is critical for stabilizing claudin-5 in BBB tight junctions (TJs) and BBB integrity. These observations point to a novel intracellular signaling pathway from β1-integrin/ECM endothelial adhesions to BBB TJs contributing to BBB integrity.
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Phosphatidylinositol 3-kinases (PI3Ks) are key molecules in the signal transduction pathways initiated by the binding of extracellular signals to their cell surface receptors. The PI3K family of enzymes comprises eight catalytic isoforms subdivided into three classes and control a variety of cellular processes including proliferation, growth, apoptosis, migration and metabolism. Deregulation of the PI3K pathway has been extensively investigated in connection to cancer, but is also involved in other commonly occurring diseases such as chronic inflammation, autoimmunity, allergy, atherosclerosis, cardiovascular and metabolic diseases. The fact that the PI3K pathway is deregulated in a large number of human diseases, and its importance for different cellular responses, makes it an attractive drug target. Pharmacological PI3K inhibitors have played a very important role in studying cellular responses involving these enzymes. Currently, a wide range of selective PI3K inhibitors have been tested in preclinical studies and some have entered clinical trials in oncology. However, due to the complexity of PI3K signaling pathways, developing an effective anti-cancer therapy may be difficult. The biggest challenge in curing cancer patients with various signaling pathway abnormalities is to target multiple components of different signal transduction pathways with mechanism-based combinatorial treatments. In this article we will give an overview of the complex role of PI3K isoforms in human diseases and discuss their potential as drug targets. In addition, we will describe the drugs currently used in clinical trials, as well as promising emerging candidates.
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Despite extensive research on the trafficking of anandamide (AEA) across cell membranes, little is known about the membrane transport of other endocannabinoids, such as 2-arachidonoylglycerol (2-AG). Previous studies have provided data both in favor and against a cell membrane carrier-mediated transport of endocannabinoids, using different methodological approaches. Because AEA and 2-AG undergo rapid and almost complete intracellular hydrolysis, we employed a combination of radioligand assays and absolute quantification of cellular and extracellular endocannabinoid levels. In human U937 leukemia cells, 100 nm AEA and 1 μm 2-AG were taken up through a fast and saturable process, reaching a plateau after 5 min. Employing differential pharmacological blockage of endocannabinoid uptake, breakdown, and interaction with intracellular binding proteins, we show that eicosanoid endocannabinoids harboring an arachidonoyl chain compete for a common membrane target that regulates their transport, whereas other N-acylethanolamines did not interfere with AEA and 2-AG uptake. By combining fatty acid amide hydrolase or monoacyl glycerol lipase inhibitors with hydrolase-inactive concentrations of the AEA transport inhibitors UCM707 (1 μm) and OMDM-2 (5 μm), a functional synergism on cellular AEA and 2-AG uptake was observed. Intriguingly, structurally unrelated AEA uptake inhibitors also blocked the cellular release of AEA and 2-AG. We show, for the first time, that UCM707 and OMDM-2 inhibit the bidirectional movement of AEA and 2-AG across cell membranes. Our findings suggest that a putative endocannabinoid cell membrane transporter controls the cellular AEA and 2-AG trafficking and metabolism.
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BACKGROUND: HIV-1 infected individuals have an increased cardiovascular risk which is partially mediated by dyslipidemia. Single nucleotide polymorphisms in multiple genes involved in lipid transport and metabolism are presumed to modulate the risk of dyslipidemia in response to antiretroviral therapy. METHODS: The contribution to dyslipidemia of 20 selected single nucleotide polymorphisms of 13 genes reported in the literature to be associated with plasma lipid levels (ABCA1, ADRB2, APOA5, APOC3, APOE, CETP, LIPC, LIPG, LPL, MDR1, MTP, SCARB1, and TNF) was assessed by longitudinally modeling more than 4400 plasma lipid determinations in 438 antiretroviral therapy-treated participants during a median period of 4.8 years. An exploratory genetic score was tested that takes into account the cumulative contribution of multiple gene variants to plasma lipids. RESULTS: Variants of ABCA1, APOA5, APOC3, APOE, and CETP contributed to plasma triglyceride levels, particularly in the setting of ritonavir-containing antiretroviral therapy. Variants of APOA5 and CETP contributed to high-density lipoprotein-cholesterol levels. Variants of CETP and LIPG contributed to non-high-density lipoprotein-cholesterol levels, a finding not reported previously. Sustained hypertriglyceridemia and low high-density lipoprotein-cholesterol during the study period was significantly associated with the genetic score. CONCLUSIONS: Single nucleotide polymorphisms of ABCA1, APOA5, APOC3, APOE, and CETP contribute to plasma triglyceride and high-density lipoprotein-cholesterol levels during antiretroviral therapy exposure. Genetic profiling may contribute to the identification of patients at risk for antiretroviral therapy-related dyslipidemia.
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BACKGROUND: Ornithine transcarbamylase (OTC) deficiency is the most common inborn error of urea metabolism that can lead to hyperammonemic crises and orotic aciduria. To date, a total of 341 causative mutations within the OTC gene have been described. However, in about 20% of the patients with enzymatically confirmed OTC deficiency no mutation can be detected when sequencing of genomic DNA analyzing exons and adjacent intronic segments of the OTC gene is performed. METHODS: Standard genomic DNA analysis of the OTC gene in five consecutive patients from five families revealed no mutation. Hence, liver tissue was obtained by needle sampling or open biopsy and RNA extracted from liver was analyzed. RESULTS: Complex rearrangements of the OTC transcript (three insertions and two deletions) were found in all five patients. CONCLUSION: In patients with a strong suspicion of OTC deficiency despite normal results of sequencing exonic regions of the OTC gene, characterization of liver OTC mRNA is highly effective in resolving the genotype. Liver tissue sampling by needle aspiration allows for both enzymatic analysis and RNA based diagnostics of OTC deficiency.
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Pacific salmon populations have declined due to human activity in the Pacific Northwest, resulting in decreased delivery of marine-derived nutrients to streams. Managers use artificial nutrient additions to increase juvenile salmon growth and survival and assume that added nutrients stimulate biofilm production, which propagates up the food web to juvenile salmon. We assessed biofilm responses (standing crop, nutrient limitation, and metabolism) to experimental additions of salmon carcass analog in tributaries of the Salmon River, Idaho in 2010 and 2011. Biofilm standing crop and nutrient limitation did not respond to analog, but primary productivity and respiration increased in the subset of streams where they were measured. Discrepancies between biofilm productivity and standing crop may occur if standing crop is constrained by physical and biological factors. Thus, conclusions about biofilm response to analog should not be based on standing crop alone and mitigation research may benefit from nutrient budgets of entire watersheds.