Anthrapyrazolone analogues intercept inflammatory JNK signals to moderate endotoxin induced septic shock

Severe sepsis or septic shock is one of the rising causes for mortality worldwide representing nearly 10% of intensive care unit admissions. Susceptibility to sepsis is identified to be mediated by innate pattern recognition receptors and responsive signaling pathways of the host. The c-Jun N-terminal Kinase (JNK)-mediated signaling events play critical role in bacterial infection triggered multi-organ failure, cardiac dysfunction and mortality. In the context of kinase specificities, an extensive library of anthrapyrazolone analogues has been investigated for the selective inhibition of c-JNK and thereby to gain control over the inflammation associated risks. In our comprehensive biochemical characterization, it is observed that alkyl and halogen substitution on the periphery of anthrapyrazolone increases the binding potency of the inhibitors specifically towards JNK. Further, it is demonstrated that hydrophobic and hydrophilic interactions generated by these small molecules effectively block endotoxin-induced inflammatory genes expression in in vitro and septic shock in vivo, in a mouse model, with remarkable efficacies. Altogether, the obtained results rationalize the significance of the diversity oriented synthesis of small molecules for selective inhibition of JNK and their potential in the treatment of severe sepsis.

Lateralisation abnormalities in obsessive-compulsive disorder: a line bisection study

Objective Asymmetry in brain structure and function is implicated in the pathogenesis of psychiatric disorders. Although right hemisphere abnormality has been documented in obsessive-compulsive disorder (OCD), cerebral asymmetry is rarely examined. Therefore, in this study, we examined anomalous cerebral asymmetry in OCD patients using the line bisection task. Methods A total of 30 patients with OCD and 30 matched healthy controls were examined using a reliable and valid two-hand line bisection (LBS) task. The comparative profiles of LBS scores were analysed using analysis of covariance. Results Patients with OCD bisected significantly less number of lines to the left and had significant rightward deviation than controls, indicating right hemisphere dysfunction. The correlations observed in this study suggest that those with impaired laterality had more severe illness at baseline. Conclusions The findings of this study indicate abnormal cerebral lateralisation and right hemisphere dysfunction in OCD patients.

Mapping Key Residues of ISD11 Critical for NFS1-ISD11 Subcomplex Stability IMPLICATIONS IN THE DEVELOPMENT OF MITOCHONDRIAL DISORDER, COXPD19

Biogenesis of the iron-sulfur (Fe-S) cluster is an indispensable process in living cells. In mammalian mitochondria, the initial step of the Fe-S cluster assembly process is assisted by the NFS1-ISD11 complex, which delivers sulfur to scaffold protein ISCU during Fe-S cluster synthesis. Although ISD11 is an essential protein, its cellular role in Fe-S cluster biogenesis is still not defined. Our study maps the important ISD11 amino acid residues belonging to putative helix 1 (Phe-40), helix 3 (Leu-63, Arg-68, Gln-69, Ile-72, Tyr-76), and C-terminal segment (Leu-81, Glu-84) are critical for in vivo Fe-S cluster biogenesis. Importantly, mutation of these conserved ISD11 residues into alanine leads to its compromised interaction with NFS1, resulting in reduced stability and enhanced aggregation of NFS1 in the mitochondria. Due to altered interaction with ISD11 mutants, the levels of NFS1 and Isu1 were significantly depleted, which affects Fe-S cluster biosynthesis, leading to reduced electron transport chain complex (ETC) activity and mitochondrial respiration. In humans, a clinically relevant ISD11 mutation (R68L) has been associated in the development of a mitochondrial genetic disorder, COXPD19. Our findings highlight that the ISD11 R68A/R68L mutation display reduced affinity to form a stable subcomplex with NFS1, and thereby fails to prevent NFS1 aggregation resulting in impairment of the Fe-S cluster biogenesis. The prime affected machinery is the ETC complex, which showed compromised redox properties, causing diminished mitochondrial respiration. Furthermore, the R68L ISD11 mutant displayed accumulation of mitochondrial iron and reactive oxygen species, leading to mitochondrial dysfunction, which correlates with the phenotype observed in COXPD19 patients.

Molecular profiling of sepsis in mice using Fourier Transform Infrared Microspectroscopy

Sepsis is a life threatening condition resulting from a high burden of infection. It is a major health care problem and associated with inflammation, organ dysfunction and significant mortality. However, proper understanding and delineating the changes that occur during this complex condition remains a challenge. A comparative study involving intra-peritoneal injection of BALB/c mice with Salmonella Typhimurium (infection), lipopolysaccharide (endotoxic shock) or thioglycollate (sterile peritonitis) was performed. The changes in organs and sera were profiled using immunological assays and Fourier Transform Infrared (FTIR) micro-spectroscopy. There is a rapid rise in inflammatory cytokines accompanied with lowering of temperature, respiratory rate and glucose amounts in mice injected with S. Typhimurium or lipopolysaccharide. FTIR identifies distinct changes in liver and sera: decrease in glycogen and protein/lipid ratio and increase in DNA and cholesteryl esters. These changes were distinct from the pattern observed in mice treated with thioglycollate and the differences in the data obtained between the three models are discussed. The combination of FTIR spectroscopy and other biomarkers will be valuable in monitoring molecular changes during sepsis. GRAPHICS] Intra-peritoneal infection with high dose of Salmonella Typhimurium leads to rapid increase in inflammatory cytokines, e.g. Tnf alpha (A). FTIR analysis of liver (B) and sera (C) identifies several metabolic changes: glycogen, protein/lipid, cholesteryl esters and DNA.

The hemodynamic effects of in-tandem carotid artery stenosis: implications for carotid endarterectomy.

OBJECTIVES: It remains controversial whether patients with severe disease of the internal carotid artery and a coexisting stenotic lesion downstream would benefit from a carotid endarterectomy (CEA) of the proximal lesion. The aim of this study was to simulate the hemodynamic and wall shear effects of in-tandem internal carotid artery stenosis using a computational fluid dynamic (CFD) idealized model to give insight into the possible consequences of CEA on these lesions. METHODS: A CFD model of steady viscous flow in a rigid tube with two asymmetric stenoses was introduced to simulate blood flow in arteries with multiple constrictions. The effect of varying the distance between the two stenoses, and the severity of the upstream stenosis on the pressure and wall shear stress (WSS) distributions on the second plaque, was investigated. The influence of the relative positions of the two stenoses was also assessed. RESULTS: The distance between the plaques was found to have minimal influence on the overall hemodynamic effect except for the presence of a zone of low WSS (range -20 to 30 dyne/cm2) adjacent to both lesions when the two stenoses were sufficiently close (<4 times the arterial diameter). The upstream stenosis was protective if it was larger than the downstream stenosis. The relative positions of the stenoses were found to influence the WSS but not the pressure distribution. CONCLUSIONS: The geometry and positions of the lesions need to be considered when considering the hemodynamic effects of an in-tandem stenosis. Low WSS is thought to cause endothelial dysfunction and initiate atheroma formation. The fact that there was a flow recirculation zone with low WSS in between the two stenoses may demonstrate how two closely positioned plaques may merge into one larger lesion. Decision making for CEA may need to take into account the hemodynamic situation when an in-tandem stenosis is found. CFD may aid in the risk stratification of patients with this problem.

Inflammatory Mediators of Hepatic Steatosis

7 p.

Novel mechanisms for regulation of cell survival and migration by ceramide 1-phosphate

201 p. : gráf.

Role of G protein coupled inwardly rectifier K+ channels (GIRK) on the neurobiology depression

353 págs.

Increase in the density of resting microglia precedes neuritic plaque formation and microglial activation in a transgenic model of Alzheimer's disease

The formation of cerebral senile plaques composed of amyloid beta peptide (A beta) is a fundamental feature of Alzheimer's disease (AD). Glial cells and more specifically microglia become reactive in the presence of A beta. In a triple transgenic model of AD (3 x Tg-AD), we found a significant increase in activated microglia at 12 (by 111%) and 18 (by 88%) months of age when compared with non-transgenic (non-Tg) controls. This microglial activation correlated with A beta plaque formation, and the activation in microglia was closely associated with A beta plaques and smaller A beta deposits. We also found a significant increase in the area density of resting microglia in 3 x Tg-AD animals both at plaque-free stage (at 9 months by 105%) and after the development of A plaques (at 12 months by 54% and at 18 months by 131%). Our results show for the first time that the increase in the density of resting microglia precedes both plaque formation and activation of microglia by extracellular A beta accumulation. We suggest that AD pathology triggers a complex microglial reaction: at the initial stages of the disease the number of resting microglia increases, as if in preparation for the ensuing activation in an attempt to fight the extracellular A beta load that is characteristic of the terminal stages of the disease. Cell Death and Disease (2010) 1, e1; doi:10.1038/cddis.2009.2; published online 14 January 2010

Single cell proteomics microchip to profile immune function, with applications in stem cell biology, translational disease mechanism study and clinical therapeutics monitoring

In response to infection or tissue dysfunction, immune cells develop into highly heterogeneous repertoires with diverse functions. Capturing the full spectrum of these functions requires analysis of large numbers of effector molecules from single cells. However, currently only 3-5 functional proteins can be measured from single cells. We developed a single cell functional proteomics approach that integrates a microchip platform with multiplex cell purification. This approach can quantitate 20 proteins from >5,000 phenotypically pure single cells simultaneously. With a 1-million fold miniaturization, the system can detect down to ~100 molecules and requires only ~104 cells. Single cell functional proteomic analysis finds broad applications in basic, translational and clinical studies. In the three studies conducted, it yielded critical insights for understanding clinical cancer immunotherapy, inflammatory bowel disease (IBD) mechanism and hematopoietic stem cell (HSC) biology.

To study phenotypically defined cell populations, single cell barcode microchips were coupled with upstream multiplex cell purification based on up to 11 parameters. Statistical algorithms were developed to process and model the high dimensional readouts. This analysis evaluates rare cells and is versatile for various cells and proteins. (1) We conducted an immune monitoring study of a phase 2 cancer cellular immunotherapy clinical trial that used T-cell receptor (TCR) transgenic T cells as major therapeutics to treat metastatic melanoma. We evaluated the functional proteome of 4 antigen-specific, phenotypically defined T cell populations from peripheral blood of 3 patients across 8 time points. (2) Natural killer (NK) cells can play a protective role in chronic inflammation and their surface receptor – killer immunoglobulin-like receptor (KIR) – has been identified as a risk factor of IBD. We compared the functional behavior of NK cells that had differential KIR expressions. These NK cells were retrieved from the blood of 12 patients with different genetic backgrounds. (3) HSCs are the progenitors of immune cells and are thought to have no immediate functional capacity against pathogen. However, recent studies identified expression of Toll-like receptors (TLRs) on HSCs. We studied the functional capacity of HSCs upon TLR activation. The comparison of HSCs from wild-type mice against those from genetics knock-out mouse models elucidates the responding signaling pathway.

In all three cases, we observed profound functional heterogeneity within phenotypically defined cells. Polyfunctional cells that conduct multiple functions also produce those proteins in large amounts. They dominate the immune response. In the cancer immunotherapy, the strong cytotoxic and antitumor functions from transgenic TCR T cells contributed to a ~30% tumor reduction immediately after the therapy. However, this infused immune response disappeared within 2-3 weeks. Later on, some patients gained a second antitumor response, consisted of the emergence of endogenous antitumor cytotoxic T cells and their production of multiple antitumor functions. These patients showed more effective long-term tumor control. In the IBD mechanism study, we noticed that, compared with others, NK cells expressing KIR2DL3 receptor secreted a large array of effector proteins, such as TNF-α, CCLs and CXCLs. The functions from these cells regulated disease-contributing cells and protected host tissues. Their existence correlated with IBD disease susceptibility. In the HSC study, the HSCs exhibited functional capacity by producing TNF-α, IL-6 and GM-CSF. TLR stimulation activated the NF-κB signaling in HSCs. Single cell functional proteome contains rich information that is independent from the genome and transcriptome. In all three cases, functional proteomic evaluation uncovered critical biological insights that would not be resolved otherwise. The integrated single cell functional proteomic analysis constructed a detail kinetic picture of the immune response that took place during the clinical cancer immunotherapy. It revealed concrete functional evidence that connected genetics to IBD disease susceptibility. Further, it provided predictors that correlated with clinical responses and pathogenic outcomes.

A via L-arginina-óxido nítrico em plaquetas de adolescente com obesidade e síndrome metabólica

A prevalência da obesidade e da síndrome metabólica (SM) vem aumentando dramaticamente em jovens e está se tornando um problema de saúde pública na maioria dos países desenvolvidos e em desenvolvimento. Tanto a obesidade quanto a SM aumentam o número de pacientes expostos ao risco de doença cardiovascular. Estudos recentes mostram que uma redução na biodisponipilidade de óxido nítrico (NO) é um dos principais fatores que contribui para a ação deletéria da insulina nos vasos de pacientes adultos com obesidade e SM. O NO, potente vasodilatador e anti-agregante plaquetário, tem como precursor o aminoácido catiônico L-arginina que é transportado para o interior das plaquetas através do carreador y+L. Uma família de enzimas denominadas NO sintases (NOS) catalisa a oxidação da L-arginina em NO e L-citrulina e é composta de três isoformas: neuronal (nNOS), induzível (iNOS) e endotelial (eNOS). Os objetivos principais do presente estudo são de investigar diferentes etapas da via L-arginina-NO em plaquetas associando agregação plaquetária, concentração plasmática de L-arginina, estresse oxidativo, marcadores metabólicos, hormonais, clínicos e inflamatórios em pacientes adolescentes com obesidade e SM. Foram incluídos no estudo trinta adolescentes, sendo dez com obesidade, dez com SM, e dez controles saudáveis pareados por idade, sexo e classificação de Tanner (controles: n= 10, 15.6 0.7 anos; obesos: n= 10, 15 0.9 anos; SM: n= 10, 14.9 0.8 anos). O transporte de L-arginina (pmol/109céls/min) através do sistema y+L estava diminuído nos pacientes com SM (18.4 3.8) e obesidade (20.8 4.7), comparados aos controles (52.3 14.8). Houve uma correlação positiva do influxo de L-arginina via sistema y+L com os níveis de HDL-Colesterol. Por outro lado, foi encontrada uma correlação negativa do influxo de L-arginina com os níveis de insulina, os índices Homa IR, relacionado a RI, Homa Beta, relacionado a função da célula beta e também com os índices de Leptina. Em relação a produção de NO, a obesidade e a SM não afetaram a atividade e expressão das enzimas NOS. A atividade da superóxido dismutase (SOD), através da mensuração da inibição da auto-oxidação da adrenalina, mostrou diferença significativa nas plaquetas de pacientes com obesidade (4235 613,2 nMol/mg de proteína), quando comparada aos controles (1011 123,6 nmol/mg de proteína) e SM (1713 267,7 nmol/mg de proteína). A nível sistêmico, foi também evidenciada uma ativação desta enzima anti-oxidante no soro de pacientes obesos, em relação aos controles. A peroxidação lipídica avaliada pelas substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) estava inalterada no soro dos pacientes e controles. Estes resultados sugerem que o transporte de L-arginina diminuído nas plaquetas de adolescentes obesos e com SM pode ser um marcador precoce de disfunção plaquetária. A alteração desta via correlaciona-se com a resistência à insulina e hiperinsulinemia. A contribuição deste estudo e de fatores que possam ser precocemente identificados pode diminuir o risco cardiovascular na vida adulta desta população de pacientes.

Avaliação nutricional do paciente com doença hepática crônica

Além de muito freqüente, a desnutrição associa-se a morbi/mortalidade em pacientes com doenças hepáticas crônicas. A avaliação do estado nutricional em hepatopatas é difícil pela sobrecarga hídrica e pela alteração na síntese protéica, fatores que alteram os parâmetros tradicionalmente usados na avaliação nutricional. Os objetivos são:a)avaliar o estado nutricional, através da AGS, antropometria, do escore de Mendenhall e da combinação de todos os instrumentos, em pacientes com doença hepática crônica; b)correlacionar o estado nutricional com a gravidade de doença hepática crônica; c)determinar a contribuição da dinamometria do aperto de mão para a avaliação do estado nutricional. Foram incluídos 305 pacientes portadores de doenças hepáticas crônicas, com idade de 18-80 anos, atendidos no ambulatório de doenças hepatobiliares do Hospital Universitátio Pedro Ernesto. A gravidade da doença hepática foi avaliada pela classificação de Child-Pugh e escore de Meld. Foram aferidos parâmetros antropométricos (peso, altura, índice de massa corporal, prega cutânea triciptal, circunferência do braço, circunferência muscular do braço), parâmetros bioquímicos (albumina e contagem total de linfócitos), Avaliação Global Subjetiva, escore de Mendenhall e força do aperto de mão pela dinamometria. Os valores da porcentagem de adequação dos parâmetros foram utilizados para a classificação da desnutrição. Consideramos todos os pacientes com porcentagens de adequação abaixo de 90% como desnutridos. Foi criado o escore risco de desnutrição que se caracterizou pela alteração em qualquer um dos parâmetros da avaliação nutricional. Cerca de 53% dos pacientes eram do sexo masculino, 43% portadores de cirrose hepática, 80% com etiologia viral e média de idade de 54 12 anos. Houve relação estatisticamente significativa entre a classificação funcional da doença hepática e a AGS, o escore de Mendenhall e o de risco de desnutrição. A avaliação isolada da antropometria não se correlacionou com a classificação funcional. Segundo a AGS, a prevalência de desnutrição foi de 10% na hepatopatia não cirrótica, 16% na cirrose compensada e 94% na cirrose descompensada. Segundo o escore de Mendenhall, as cifras foram de 31%, 38% e 56%, respectivamente. Segundo o novo escore, as cifras foram de 52%, 60% e 96%, respectivamente. Embora tenha havido uma redução estatisticamente significativa da força muscular com o agravamento do estado nutricional, não foi possível estabelecer um ponto de corte para os valores da dinamometria. A análise do desempenho do percentual de adequação da força muscular como critério diagnóstico de pacientes sob risco de desnutrição revelou provavelmente 56% de falso-positivos e 24% de falso-negativos. A grande variação na prevalência de desnutrição em pacientes com doença hepática depende do instrumento de avaliação nutricional usado e da classificação funcional da doença hepática. Não surpreendentemente, os escores combinados detectaram as maiores taxas de prevalência de desnutrição. Houve associação significativa entre o estado nutricional e a gravidade da doença hepática. O aumento das taxas de prevalência de desnutrição trazido pela dinamometria ocorreu às custas de resultados falso-positivos.

Excreção urinária de glicosaminoglicanos em crianças com bexiga neurogênica secundária a mielomeningocele

A excreção urinária de glicosaminoglicanos (GAG) está alterada em várias patologias do trato urinário; o padrão de excreção pode estar associado com o estado da doença. A excreção urinária de GAG em crianças com bexiga neurogênica (BN) secundária a mielomeningocele (MMC) pode também estar alterada, mas até a presente data não há detalhamento epidemiológico dos pacientes e não se correlacionou o padrão de excreção com grau de disfunção vesical. Analisamos a excreção urinária de um grupo bem definido de crianças com MMC e correlacionamos os resultados com escore cistométrico. As amostras de urina de 17 pacientes com MMC, 10 meninos e 7 meninas (média de idade DP de 4,6 2,9 anos) foram obtidas durante o exame cistométrico. As amostras do grupo controle foram obtidas de 18 crianças normais, 13 meninos e 5 meninas (6,9 2,2 anos). Todas as crianças não estavam com infecção urinária, tinham função renal normal e não estavam sob tratamento farmacológico. A quantificação do GAG urinário total foi expressa em μg de ácido hexurônico / mg de creatinina e a proporção dos diferentes tipos de GAGs sulfatados foi obtida por eletroforese em gel de agarose. A avaliação cistométrica foi realizada utilizando aparelho de urodinâmica Dynapack modelo MPX816 (Dynamed, São Paulo, Brasil), a partir da qual o escore cistométrico foi calculado de acordo com procedimento recente publicado. [14]. Não observamos diferença significativa na excreção urinária de GAG total entre meninos e meninas tanto no grupo com MMC ( 0,913 0,528 vs 0,867 0,434, p>0,05) como no grupo controle (0,546 0,240 vs 0,699 0,296, p>0,05). Os resultados mostraram também que a excreção de GAG urinário não se correlacionou com a idade tanto no grupo com MMC ( r = -0,28, p> 0,05) como no grupo controle (r = -0,40, p> 0,05). Entretanto, a comparação dos dois grupos mostrou que o grupo com MMC excretava 52% a mais de GAG total que o grupo controle (0,894 0,477 vs 0,588 0,257, p <0,04). Nesses pacientes a excreção de GAG total não se correlacionou com a complacência vesical isoladamente (r = -0,18, p> 0,05) mas foi significativa e negativamente correlacionada ao escore cistométrico (r= -0,56, p<0,05). Em média, os pacientes com piores escores (<9) excretaram 81% a mais de GAG que os pacientes com melhor escore (>9) (1,157 0,467 vs 0,639 0,133, p<0,04). O sulfato de condroitin foi o GAG sulfatado predominante nos grupos neurogênico e controles (92,5 7,6% vs 96,4 4,8%, respectivamente, p> 0,05), enquanto o sulfato do heparan estava presente em quantidades marcadamente menores; o dermatam sulfato não foi detectado. A excreção urinária de GAG em pacientes com MMC é significativamente maior que a excreção das crianças normais e os altos valores encontrados estão correlacionados a um maior compromentimento da função vesical. Evidências em modelos animais com MMC induzida sugerem que alterações no detrusor estão associadas a um elevado turnover da matriz extra celular (MEC) vesical, o que pode explicar a elevada excreção de GAG nos pacientes com MMC. Além disso, esses resultados indicam que a excreção urinária de GAG pode ser usada como fator adjuvante para a caracterização da disfunção vesical em pacientes com MMC.

Efeitos cardiovasculares da transferência adotiva de linfócitos T reguladores em camundongos submetidos à infusão crônica de angiotensina II e de aldosterona

A angiotensina (Ang) II e aldosterona induzem hipertensão arterial por mecanismos em parte mediados pela imunidade adaptativa, envolvendo linfócitos T auxiliares respondedores (Tresp). Os linfócitos T reguladores (Treg) são capazes de suprimir os efeitos próinflamatórios do sistema imune. O presente estudo avaliou se a transferência adotiva de Treg é capaz de prevenir a hipertensão e a lesão vascular induzidas pela Ang II ou pela aldosterona, em dois protocolos distintos. No protocolo com Ang II, camundongos machos C57BL/6 sofreram a injeção endovenosa de Treg ou Tresp, sendo depois infundidos com Ang II (1μg/kg/min), ou salina (grupo controle) por 14 dias. No protocolo com aldosterona, um outro conjunto de animais sofreu injeções de Treg ou Tresp, sendo depois infundido com aldosterona (600μg/kg/d) ou salina (grupo controle), pelo mesmo intervalo de tempo. O grupo tratado com aldosterona recebeu salina 1% na água. Tanto o grupo Ang II como aldosterona apresentaram elevação da pressão arterial sistólica (43% e 31% respectivamente), da atividade da NADPH oxidase na aorta (1,5 e 1,9 vezes, respectivamente) e no coração (1,8 e 2,4 vezes, respectivamente) e uma redução da resposta vasodilatadora à acetilcolina (de 70% e 56%, respectivamente), quando comparados com os respectivos controles (P<0,05). Adicionalmente, a administração de Ang II proporcionou um aumento rigidez vascular (P<0,001), na expressão de VCAM-1 nas artérias mesentéricas (P<0,05), na infiltração aórtica de macrófagos e linfócitos T (P<0,001) e nos níveis plasmáticos das citocinas inflamatórias interferon (INF)-γ, interleucina (IL)-6, Tumor necrosis factor (TNF)-α e IL-10 (P<0,05). Ang II causou uma queda de 43% no número de células Foxp3+ no córtex renal, enquanto que a transferência adotiva de Treg aumentou as células Foxp3+ em duas vezes em comparação com o controle. A administração de Treg preveniu o remodelamento vascular induzido pela aldosterona, observado na relação média/lúmen e na área transversal da média das artérias mesentéricas (P<0,05). Todos os parâmetros acima foram prevenidos com a administração de Treg, mas não de Tresp. Estes resultados demonstram que Treg são capazes de impedir a lesão vascular e a hipertensão mediadas por Ang II ou por aldosterona, em parte através de ações antiinflamatórias. Em conclusão, uma abordagem imuno-modulatória pode prevenir o aumento da pressão arterial, o estresse oxidativo vascular, a inflamação e a disfunção endotelial induzidos por Ang II ou aldosterona.