Phenolic compounds from Rosemary (Rosmarinus officinalis L.) attenuate oxidative stress and reduce blood cholesterol concentrations in diet-induced hypercholesterolemic rats

Abstract Background Phenolic compounds combine antioxidant and hypocholesterolemic activities and, consequently, are expected to prevent or minimize cardiometabolic risk. Methods To evaluate the effect of an aqueous extract (AQ) and non-esterified phenolic fraction (NEPF) from rosemary on oxidative stress in diet-induced hypercholesterolemia, 48 male 4-week old Wistar rats were divided into 6 groups: 1 chow diet group (C) and 5 hypercholesterolemic diet groups, with 1 receiving water (HC), 2 receiving AQ at concentrations of 7 and 140 mg/kg body weight (AQ70 and AQ140, respectively), and 2 receiving NEPF at concentrations of 7 and 14 mg/kg body weight (NEPF7 and NEPF14, respectively) by gavage for 4 weeks. Results In vitro, both AQ and NEPF had remarkable antioxidant activity in the 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH●) assay, which was similar to BHT. In vivo, the group that received AQ at 70 mg/kg body weight had lower serum total cholesterol (−39.8%), non-HDL-c (−44.4%) and thiobarbituric acid reactive substance (TBARS) levels (−37.7%) compared with the HC group. NEPF (7 and 14 mg/kg) reduced the tissue TBARS levels and increased the activity of tissular antioxidant enzymes (superoxide dismutase, catalase and glutathione peroxidase). Neither AQ nor NEPF was able to ameliorate the alterations in the hypercholesterolemic diet-induced fatty acid composition in the liver. Conclusions These data suggest that phenolic compounds from rosemary ameliorate the antioxidant defense in different tissues and attenuate oxidative stress in diet-induced hypercholesterolemic rats, whereas the serum lipid profile was improved only in rats that received the aqueous extract.

Pre-and post-puberty physiological plasma oxytocin concentrations in male domestic cats (Felis silvestris catus)

The hormone oxytocin is released by the neuropituitary gland through stimulation of the neurons of the supraoptic and paraventricular nuclei of the hypothalamus. In order to determine the physiological concentrations of this hormone in domestic cats, blood samples were collected from 15 male animals (Felis silvestris catus) during the pre- and post-puberty periods (at four and eight months of age, respectively). Oxytocin determination was accomplished by radioimmunoassay. The average oxytocin concentrations measured in the pre- and post-puberty periods were 2.54±0.24 (μg/dL) and 2.53±0.28 (μg/dL), respectively, and there were no statistical differences between these measurements. Because there are few literature on the analysis of this hormone, especially in the case of male Felis silvestris catus, more studies on the influence of oxytocin on the physiology and reproduction of this species should be conducted under maintenance and situations of stress (such as transportation), and other routine events.

Comparison of the n-alkanes and polycyclic aromatic hydrocarbons concentrations in the atmosphere during the preparation of warm and hot mixtures asphalt for pavements

O asfalto é utilizado na produção de misturas asfálticas a quente (HMA) para a pavimentação e, devido às altas temperaturas empregadas, gera fumos que contêm n-alcanos e hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs). As misturas asfálticas preparadas em temperaturas mais baixas, como as misturas asfálticas mornas (WMA), podem contribuir na redução das emissões daqueles compostos e economizar energia. Este trabalho investiga os n-alcanos e os HPAs nas partículas totais em suspensão durante a preparação de uma WMA, em comparação com uma HMA, em laboratório. Os resultados mostraram que os n-alcanos da WMA e da HMA apresentaram Cmáx no n-C26 e n-C28, respectivamente, e o teor de n-alcanos total foi maior na HMA do que na WMA. Ademais, verificou-se que o benzo[b]fluoranteno e benzo[a]antraceno constituíam os maiores HPAs na WMA, enquanto as temperaturas mais altas da HMA volatilizaram todos seus grandes HPAs, demonstrando maior potencial de exposição por inalação.

Validation of models for predicting milk urea nitrogen concentrations, estimating dry matter intake by the NRC (2001)

The objective of this study was to validate three different models for predicting milk urea nitrogen using field conditions, attempting to evaluate the nutritional adequacy diets for dairy cows and prediction of nitrogen excreted to the environment. Observations (4,749) from 855 cows were used. Milk yield, body weight (BW), days in milk and parity were recorded on the milk sampling days. Milk was sampled monthly, for analysis of milk urea nitrogen (MUN), fat, protein, lactose and total solids concentration and somatic cells count. Individual dry matter intake was estimated using the NRC (2001). The three models studied were derived from a first one to predict urinary nitrogen (UN). Model 1 was MUN = UN/12.54, model 2 was MUN = UN/17.6 and model 3 was MUN = UN/(0.0259 × BW), adjusted by body weight effect. To evaluate models, they were tested for accuracy, precision and robustness. Despite being more accurate (mean bias = 0.94 mg/dL), model 2 was less precise (residual error = 4.50 mg/dL) than model 3 (mean bias = 1.41 and residual error = 4.11 mg/dL), while model 1 was the least accurate (mean bias = 6.94 mg/dL) and the least precise (residual error = 5.40 mg/dL). They were not robust, because they were influenced by almost all the variables studied. The three models for predicting milk urea nitrogen were different with respect to accuracy, precision and robustness.

Dynamics of follicular growth and progesterone concentrations in cyclic and anestrous suckling Nelore cows (Bos indicus) treated with progesterone, equine chorionic gonadotropin, or temporary calf removal

The objective of this study was to investigate the effects of eCG and temporary calf removal (TCR) associated with progesterone (P4) treatment on the dynamics of follicular growth, CL size, and P4 concentrations in cyclic (n ¼ 36) and anestrous (n ¼ 30) Nelore cows. Cyclic (C) and anestrous (A) cows were divided into three groups. The control group received 2 mg of estradiol benzoate via intramuscular (IM) injection and an intravaginal device containing 1.9 g of P4 on Day 0. On Day 8, the device was removed, and the animals received 12.5 mg of dinoprost tromethamine IM. After 24 hours, the animals received 1 mg of estradiol benzoate IM. In the eCG group, cows received the same treatment described for the control group but also received 400 UI of eCG at the time of device removal. In the TCR group, calves were separated from the cows for 56 hours after device removal. Ultrasound exams were performed every 24 hours after device removal until the time of ovulation and 12 days after ovulation to measure the size of the CL. On the same day as the CL measurement, blood was collected to determine the plasma P4 level. Statistical analyses were performed with a significance level of P ≤ 0.05. In cyclic cows, the presence of the CL at the beginning of protocol resulted in a smaller follicle diameter at the time of device removal (7.4 ± 0.3 mm in cows with CL vs. 8.9 ± 0.4 mm in cows without CL; P ¼ 0.03). All cows ovulated within 72 hours after device removal. Anestrous cows treated with eCG or TCR showed follicle diameter at fixed-timed artificial insemination (A-eCG 10.2 ± 0.3 and A-TCR 10.3 ± 0.5 mm) and follicular growth rate (A-eCG 1.5 ± 0.2 and A-TCR 1.3 ± 0.1 mm/day) similar to cyclic cows (C-eCG 11.0 ± 0.6 and C-TCR 12.0 ± 0.5 mm) and (C-eCG 1.4 ± 0.2 and C-TCR 1.6 ± 0.2 mm/day, respectively; P ≤ 0.05). Despite the similarities in CL size, the average P4 concentration was higher in the A-TCR (9.6 ± 1.4 ng/mL) than in the A-control (4.0 ± 1.0 ng/mL) and C-TCR (4.4 ± 1.0 ng/mL) groups (P < 0.05). From these results, we conclude that eCG treatment and TCR improved the fertility of anestrous cows by providing follicular growth rates and size of dominant follicles similar to cyclic cows. Additionally, TCR increases the plasma concentrations of P4 in anestrous cows

Labile Fe(II) concentrations in the Atlantic sector of the Southern Ocean along a transect from the subtropical domain to the Weddell Sea Gyre

[EN]Labile Fe(II) distributions were investigated in the Sub-Tropical South Atlantic and the Southern Ocean during the BONUS-GoodHope cruise from 34 to 57_ S (February? March 2008). Concentrations ranged from below the detection limit (0.009 nM) to values as high 5 as 0.125 nM. In the surface mixed layer, labile Fe(II) concentrations were always higher than the detection limit, with values higher than 0.060nM south of 47_ S, representing between 39% and 63% of dissolved Fe (DFe). Biological production was evidenced. At intermediate depth, local maxima were observed, with the highest values in the Sub-Tropical domain at around 200 m, and represented more than 70% of DFe. Remineralization processes were likely responsible for those sub-surface maxima. Below 1500 m, concentrations were close to or below the detection limit, except at two stations (at the vicinity of the Agulhas ridge and in the north of the Weddell Sea Gyre) where values remained as high as _0.030?0.050 nM. Hydrothermal or sediment inputs may provide Fe(II) to these deep waters. Fe(II) half life times (t1/2) at 4 _C were measured in the upper and deep waters and ranged from 2.9 to 11.3min, and from 10.0 to 72.3 min, respectively. Measured values compared quite well in the upper waters with theoretical values from two published models, but not in the deep waters. This may be due to the lack of knowledge for some parameters in the models and/or to organic complexation of Fe(II) that impact its oxidation rates. This study helped to considerably increase the Fe(II) data set in the Ocean and to better understand the Fe redox cycle.

An assessment of the concentrations of pharmaceutical compounds in wastewater treatment plants on the island of Gran Canaria(Spain)

[EN] An assessment of the concentrations of thirteen different therapeutic pharmaceutical compounds was conducted on water samples obtained from different wastewater treatment plants (WWTPs) using solid phase extraction and high- and ultra-high-performance liquid chromatography with mass spectrometry detection (HPLC-MS/MS and UHPLC-MS/MS), was carried out. The target compounds included ketoprofen and naproxen (anti-inflammatories), bezafibrate (lipid-regulating), carbamazepine (anticonvulsant), metamizole (analgesic), atenolol (?-blocker), paraxanthine (stimulant), fluoxetine (antidepressant), and levofloxacin, norfloxacin, ciprofloxacin, enrofloxacin and sarafloxacin (fluoroquinolone antibiotics). The relative standard deviations obtained in method were below 11%, while the detection and quantification limits were in the range of 0.3 ? 97.4 ng·L-1 and 1.1 ? 324.7 ng·L-1, respectively. The water samples were collected from two different WWTPs located on the island of Gran Canaria in Spain over a period of one year. The first WWTP (denoted as WWTP1) used conventional activated sludge for the treatment of wastewater, while the other plant (WWTP2) employed a membrane bioreactor system for wastewater treatment. Most of the pharmaceutical compounds detected in this study during the sampling periods were found to have concentrations ranging between 0.02 and 34.81 ?g·L-1.

Growth rates and the evolution of heavy metals concentrations in segments of different ages of the terrestrial moss Pseudoscleropodium purum

Ecología, Facultad de Biología, Universidad de Santiago de Compostela

Enzimi, acidi organici ed altri metaboliti coinvolti nella patogenesi di Penicillium spp

Blue mould caused by Penicillium expansum Link is one of the most destructive rot of pome fruit in all growing areas (Snowdon, 1990; Jones and Aldwinckle, 1991; Tonini,1996) In the past, Penicillium rot has been controlled by fungicide postharvest treatment mainly by thiabendazole (TBZ) and benomyl (Hardenburg and Spalding, 1972), but their intense use produced the appearance of resistant strains with a great reduction of their activity The aims of the present study were to characterize the isolates of Pencillium sp causing blue mold on pear in Italy by physiological and biochemical parameters. In particular differencing also the behavior of isolates to relationship with sensitivity or resistance to TBZ treatments. We have examined the early stage of infection in relation to enzyme activity, local modulation of pH, production of organic acids, and to secondary metabolism of pathogen. The results described here confirm that the majority of P. expansum isolates from pears packing houses are resistant to TBZ, Among the TBZ-resistant isolates scored in this work, different isolates (RR) showed higher percentage of conidial germination on TBZ-amended medium compared to non amended medium. This may indicate a stimulatory effect of TBZ on conidial germination. Therefore TBZ treatments are not only ineffective for controlling P. expansum, but they may also increase the severity of blue mould on fruits. In the absence of fungicide, isolates showed a significant difference for infection severity, R and RR isolates are characterized by higher pathogenic fitness on fruits, producing larger lesions than S isolates. These data are supported by the study with laboratory-induced resistant isolates, which shows the lack of correlation between TBZ resistance and osmotic sensitivity, and highlights the association between TBZ resistance and infection severity (Baraldi et al 2003). Enzymatic screening gave a positive reaction to esterase, urease, pectinase activity, in addition, the pathogen is able to synthesize a complex enzyme act to degrade the main components of the cell wall especially pectin and cellulose. Isolated sensitive and resistant are characterized by a good activity of pectinase, especially from poligactoronase, which, as already reported by several studies (D'hallewin et al, 2004; Prusky et al, 2004), are the basis of degradative process of cell wall. Also, although the measure was minor also highlighted some activities of cellulase, but even note in the production of this kind of cellulase and hemicellulase P. Expansum were not targeted, studies have found no other source of information in this regard. Twenty isolates of Penicillium expansum, were tested in vitro ad in vivo for acid production ability and pH drop. We have found that modulation of pH and the organic acids extrusion were influence to various parameter:  Initial pH: in general, the greatest reduction of pH was observed in isolates grown at pH 7, except for four isolates that maintained the pH of the medium close to 7, the others significantly decreased the pH, ranging from 5.5 to 4.1.. In extreme acid condition (pH 3,0) growth and modulation of pH is most lower respect optimal condition (pH 5,0). Also isolates R and RR have showed a greater adaptation to environmental condition more than isolates S.  Time: although the acidification continues for some days, PH modulation is strongest in early hours (48-72 hours)of inoculation process. Time also affects the quality of organic acids, for example in vitro results showed an initial abundant production of succinc acid, followed to important production of galacturoinc acid.  Substrates: there are many differences for the type of acids produced in vitro and in vivo. Results showed in vivo an abundant production of galacturonic, malic, and citric acids and some unknown organic acids in smaller concentrations. Secondary metabolite analysis revealed intra-specific differences, and patulin was found in all isolates, but most significant reduction was observed between in vitro and in vivo samples. There was no correlation between the concentration of patulin, and the percentage of infected fruits, but sample with a lower infection severity of rotten area than the others, showed a significantly lower mycotoxin concentration than samples with a higher lesion diameter of rotten area. Beyond of patulin was detected the presence of another secondary metabolite, penitrem A.

Mechanismen der Aktivierung und Detoxifizierung von Aflatoxin B 1 in verschiedenen Leberzelltypen von Ratten, Mäusen und Waldmurmeltieren

Zusammenfassung: Die Applikation des Mykotoxins Aflatoxin B1 (AFB1) führt in der Ratte zu Lebertumoren hepatozellulären Ursprungs, während bisher keine transformierende Wirkung dieses Mykotoxins auf Kupffer- und Endothelzellen (Nichtparenchymzellen, NPC) nachgewiesen werden konnte. Diese Resistenzmechanismen der NPC gegenüber AFB1 wurden im ersten Teil dieser Arbeit untersucht. AFB1 ist per se inaktiv, wird jedoch durch Verstoffwechselung in den chemisch reaktiven, an DNA bindenden Metaboliten AFB1-8,9-Epoxid überführt. Daneben stellt die enzymatische Hydroxylierung von AFB1 am Kohlenstoff-9a zum Aflatoxin M1 eine Detoxifizierung dar. Durch HPLC-Analyse der AFB1-Metabolite konnte gezeigt werden, daß in Nichtparenchymzellen (NPC) das Verhältnis von 9a-Hydroxylierung zu 8,9-Epoxidierung höher als in Parenchymzellen (PC) ist. Die AFB1-9a-hydroxylase fördert insbesondere in den NPC der Leber die Bildung des weniger gentoxischen Metaboliten AFM1 und konkurriert daher um die Aktivierung von AFB1 zum mutagenen und kanzerogenen 8,9-Epoxid. Dieser metabolische Unterschied scheint also einen Beitrag zur Resistenz der NPC der Leber gegenüber der hepatokanzerogenen Wirkung von AFB1 zu leisten. Da ein Synergismus zwischen der AFB1-Exposition und einer Infektion mit dem Hepatitis B-Virus (HBV) beim Menschen bezüglich des Auftretens von hepatozellulären Karzinomen zu bestehen scheint, wurde im zweiten Teil dieser Arbeit untersucht, ob die metabolische Aktivierung von AFB1 durch eine HBV-Infektion verstärkt wird. In einem Vergleich der Biotransformation von AFB1 mit mikrosomalen Leberfraktionen von transgenen HBV-Mäusen und Kontrollmäusen wurde keine signifikanten Unterschiede festgestellt. Dagegen wurde bei Virus-infizierten Waldmurmeltieren eine deutlich reduzierte Bildung des AFB1-8,9-Epoxids beobachtet. Es konnte z.T. ein Zusammenhang zwischen den verschiedenen Stadien der Leberschädigung und den Metabolismusraten festgestellt werden, wobei die metabolische Aktivierung mit zunehmender Leberschädigung abzunehmen scheint. Auch hinsichtlich der Aktivitäten verschiedener Cytochrom P450 abhängiger Monooxygenasen wurde eine weitgehende Übereinstimmung mit den durch HPLC ermittelten Metabolitenprofilen des AFB1 beobachtet. Diese Studien mit subzellulären Leberfraktion der transgenen HBV-Mäusen und der Waldmurmeltieren zeigen, daß die Interaktion zwischen Hepatitis und AFB1 nicht mit der verstärkten metabolischer Aktivierung von AFB1 zu erklären ist. TGF-ß1, aus der Gruppe der Cytokine, wird als Mediator bei Entzündungsprozessen in der Leber so z.B. im Verlauf einer Virushepatitis freigesetzt. Aufgrund der besonderen Bedeutung des murinen CYP2A5 (ortholog zum humanen CYP2A6) bei der Aktivierung von AFB1 wurde der Einfluß von TGF-ß1 auf CYP2A5 in Primärkulturen von Maushepatozyten untersucht. Durch Messung der Aktivität der Cumarin-7-hydroxylase sowie durch Bestimmung der Proteinmenge von CYP2A5 mittels Western Blotting konnte zunächst die Induzierbarkeit des CYP2A5-Isoenzyms durch Phenobarbital in kultivierten Hepatozyten der Maus gezeigt werden. Nur bei einer niedrigen TGF-ß1-Konzentration wurde eine leicht erhöhte Expression von CYP2A5 festgestellt, ansonsten führte die Behandlung der kultivierten Maushepatozyten mit TGF-ß1 zu einer dosisabhängigen Verminderung der Expression von CYP2A5.

Automatisierte Flüssigchromatographie mit Säulenschaltung und Ultraviolettspektroskopie oder Massenspektrometrie für therapeutisches Drug Monitoring von Antipsychotika und Antidepressiva

Therapeutisches Drug Monitoring (TDM) wird zur individuellen Dosiseinstellung genutzt, um die Effizienz der Medikamentenwirkung zu steigern und das Auftreten von Nebenwirkungen zu senken. Für das TDM von Antipsychotika und Antidepressiva besteht allerdings das Problem, dass es mehr als 50 Medikamente gibt. Ein TDM-Labor muss dementsprechend über 50 verschiedene Wirkstoffe und zusätzlich aktive Metaboliten messen. Mit der Flüssigchromatographie (LC oder HPLC) ist die Analyse vieler unterschiedlicher Medikamente möglich. LC mit Säulenschaltung erlaubt eine Automatisierung. Dabei wird Blutserum oder -plasma mit oder ohne vorherige Proteinfällung auf eine Vorsäule aufgetragen. Nach Auswaschen von störenden Matrixbestandteilen werden die Medikamente auf einer nachgeschalteten analytischen Säule getrennt und über Ultraviolettspektroskopie (UV) oder Massenspektrometrie (MS) detektiert. Ziel dieser Arbeit war es, LC-Methoden zu entwickeln, die die Messung möglichst vieler Antipsychotika und Antidepressiva erlaubt und die für die TDM-Routine geeignet ist. Eine mit C8-modifiziertem Kieselgel gefüllte Säule (20 µm 10x4.0 mm I.D.) erwies sich in Vorexperimenten als optimal geeignet bezüglich Extraktionsverhalten, Regenerierbarkeit und Stabilität. Mit einer ersten HPLC-UV-Methode mit Säulenschaltung konnten 20 verschiedene Psychopharmaka einschließlich ihrer Metabolite, also insgesamt 30 verschiedene Substanzen quantitativ erfasst werden. Die Analysenzeit betrug 30 Minuten. Die Vorsäule erlaubte 150 Injektionen, die analytische Säule konnte mit mehr als 300 Plasmainjektionen belastet werden. Abhängig vom Analyten, musste allerdings das Injektionsvolumen, die Flussrate oder die Detektionswellenlänge verändert werden. Die Methode war daher für eine Routineanwendung nur eingeschränkt geeignet. Mit einer zweiten HPLC-UV-Methode konnten 43 verschiedene Antipsychotika und Antidepressiva inklusive Metaboliten nachgewiesen werden. Nach Vorreinigung über C8-Material (10 µm, 10x4 mm I.D.) erfolgte die Trennung auf Hypersil ODS (5 µm Partikelgröße) in der analytischen Säule (250x4.6 mm I.D.) mit 37.5% Acetonitril im analytischen Eluenten. Die optimale Flussrate war 1.5 ml/min und die Detektionswellenlänge 254 nm. In einer Einzelprobe, konnten mit dieser Methode 7 bis 8 unterschiedliche Substanzen gemessen werden. Für die Antipsychotika Clozapin, Olanzapin, Perazin, Quetiapin und Ziprasidon wurde die Methode validiert. Der Variationskoeffizient (VK%) für die Impräzision lag zwischen 0.2 und 6.1%. Im erforderlichen Messbereich war die Methode linear (Korrelationskoeffizienten, R2 zwischen 0.9765 und 0.9816). Die absolute und analytische Wiederfindung lagen zwischen 98 und 118 %. Die für das TDM erforderlichen unteren Nachweisgrenzen wurden erreicht. Für Olanzapin betrug sie 5 ng/ml. Die Methode wurde an Patienten für das TDM getestet. Sie erwies sich für das TDM als sehr gut geeignet. Nach retrospektiver Auswertung von Patientendaten konnte erstmalig ein möglicher therapeutischer Bereich für Quetiapin (40-170 ng/ml) und Ziprasidon (40-130 ng/ml) formuliert werden. Mit einem Massenspektrometer als Detektor war die Messung von acht Neuroleptika und ihren Metaboliten möglich. 12 Substanzen konnten in einem Lauf bestimmt werden: Amisulprid, Clozapin, N-Desmethylclozapin, Clozapin-N-oxid, Haloperidol, Risperidon, 9-Hydroxyrisperidon, Olanzapin, Perazin, N-Desmethylperazin, Quetiapin und Ziprasidon. Nach Vorreinigung mit C8-Material (20 µm 10x4.0 mm I.D.) erfolgte die Trennung auf Synergi MAX-RP C12 (4 µm 150 x 4.6 mm). Die Validierung der HPLC-MS-Methode belegten einen linearen Zusammenhang zwischen Konzentration und Detektorsignal (R2= 0,9974 bis 0.9999). Die Impräzision lag zwischen 0.84 bis 9.78%. Die für das TDM erforderlichen unteren Nachweisgrenzen wurden erreicht. Es gab keine Hinweise auf das Auftreten von Ion Suppression durch Matrixbestandteile. Die absolute und analytische Wiederfindung lag zwischen 89 und 107 %. Es zeigte sich, dass die HPLC-MS-Methode ohne Modifikation erweitert werden kann und anscheinend mehr als 30 verschiedene Psychopharmaka erfasst werden können. Mit den entwickelten flüssigchromatographischen Methoden stehen neue Verfahren für das TDM von Antipsychotika und Antidepressiva zur Verfügung, die es erlauben, mit einer Methode verschiedene Psychopharmaka und ihre aktiven Metabolite zu messen. Damit kann die Behandlung psychiatrischer Patienten insbesondere mit Antipsychotika verbessert werden.

Funktionelle Bedeutung von P-Glykoprotein für Wirkungen und Nebenwirkungen von Antipsychotika

Therapeutisches Drug Monitoring (TDM) ist eine Maßnahme, bei der durch Messung der Medikamentenspiegel im Blut die Dosis ermittelt wird, bei der mit höchster Wahrscheinlichkeit mit Therapieansprechen gerechnet werden kann. Dabei wird angenommen, dass die Konzentrationen im Blut mit denen im Wirkkompartiment korrelieren. Für Antipsychotika wurde gezeigt, dass die Konzentrationen im Blut direkt mit denen im Gehirn korrelieren, die Verteilung zwischen den beiden Kompartimenten ist jedoch für die verschiedenen Antipsychotika sehr unterschiedlich. Die Distribution von Arzneistoffen zwischen Blut und Gehirn wird durch Effluxtransporter in der Blut-Hirn-Schranke kontrolliert. Welche Rolle dabei P-Glykoprotein (P-gp) für die Verteilung von atypischen Antipsychotika spielt und wie die Pharmakokinetik und –dynamik durch diesen Transporter beeinflusst werden, sollte in dieser Arbeit untersucht werden. Für die Messung des neu eingeführten Antipsychotikums Aripiprazol, sowie für seinen aktiven Metaboliten Dehydroaripiprazol, wurde eine hochleistungsflüssigchromatographische (HPLC) Methode mit Säulenschaltung und spektrophotometrischer Detektion etabliert. Die Methode wurde für die Messung von Serumproben schizophrener Patienten eingesetzt, um einen therapeutischen Bereich für Aripiprazol zu ermitteln. Aus der Analyse von 523 Patientenproben wurde herausgefunden, dass Aripiprazol-Serumkonzentrationen von 150 bis 300 ng/ml mit gutem klinischen Ansprechen und einem geringen Risiko für Nebenwirkungen einhergingen. Weiterhin wurde festgestellt, dass die Serumspiegel bei gleichzeitiger Gabe von Inhibitoren und Induktoren der Cytochrom P450 (CYP) Isoenzyme CYP2D6 und CYP3A4 erhöht bzw. gesenkt wurden. Am Modell der P-gp Knockout Maus im Vergleich zu FVB Wildtyp Mäusen wurden Konzentrationsverläufe von Antipsychotika nach i.p. Gabe von Amisulprid, Aripiprazol, Dehydroaripiprazol, Clozapin, Desmethylclozapin, Haloperidol, Olanzapin, Quetiapin, Risperidon und 9-Hydroxyrisperidon sowie der Kontrollsubstanz Domperidon im Gehirn und Blut über 24 Stunden mittels HPLC-Methoden gemessen. Welchen Einfluss eine verminderte Expression von P-gp auf die Pharmakodynamik hat, wurde in zwei Verhaltenstests untersucht. Mit Hilfe des Rotarods wurden motorische Effekte der Arzneistoffe erfasst und mittels Radial Arm Water Maze kognitive Fähigkeiten. Risperidon und sein aktiver Metabolit 9-Hydroxyrisperidon waren die stärksten Substrate von P-gp. 10-fach höhere Konzentrationen im Gehirn der P-gp Knockout Mäuse führten zu 10-fach stärkeren Beeinträchtigungen in den pharmakodynamischen Untersuchungen im Vergleich zu Wildtyp Tieren. Amisulprid, Aripiprazol, Dehydroaripiprazol, Desmethylclozapin und Quetiapin konnten ebenfalls als Substrate von P-gp identifiziert werden. Olanzapin, Haloperidol und Clozapin wurden durch P-gp wenig bzw. nicht in ihrer Pharmakokinetik und –dynamik beeinflusst. Da P-gp von Nagern und Menschen nach derzeitiger Kenntnis in ihren Substrateigenschaften weitgehend übereinstimmen, muss bei einer Behandlung von schizophrenen Patienten mit Antipsychotika, die als Substrate von P-gp identifiziert wurden, davon ausgegangen werden, dass eine Veränderung der Expression oder Aktivität von P-gp, genetisch verursacht oder durch Medikamente bedingt, für das Therapieansprechen oder das Auftreten von Nebenwirkungen bedeutsam sind.

Ein neues Lumineszenzverfahren zur quantitativen und räumlichen Darstellung von Produkten des Glukosestoffwechsels in Tumoren

Eine neue auf einer Pyruvat abhängigen Biolumineszenzreaktion basierende Methode zur quantitativen Bestimmung und räumlichen Darstellung von Pyruvat in Gefrierschnitten von Gewebeproben wurde entwickelt. Dabei wurden biochemische Reaktionen so verknüpft, dass sichtbares Licht proportional zum eingesetzten Pyruvatgehalt entstand. Eine hoch signifikante positive Korrelation beider Parameter ermöglichte eine Kalibrierung mit definierten Pyruvatgehalten und damit die Quantifizierung in unbekannten Proben. Die Nachweisgrenze lag bei 0,04 pmol Pyruvat mit einer Auflösung von 0,02 µmol/g. Das Biolumineszenzverfahren wurde mit Hilfe anderer Methoden validiert, wobei eine Wiederfindung mit einer konzentrationsabhängigen Abweichung von ≤ 15 % erzielt wurde. Ein wesentlicher Vorteil der neuen Methode gegenüber bisherigen Verfahren zum Pyruvatnachweis liegt in der Messwerterfassung definierter histologischer Gewebsareale. Dies wird durch computergesteuerte Überlagerung von Metabolitverteilungen mit Schnittbildern aus Strukturfärbungen und interaktiver, „optischer Mikrodissektion“ der Gewebeschnitte möglich. Ein weiterer Nutzen der Methode ist deren optionale Kombination mit der Biolumineszenztechnik für andere Stoffwechselprodukte. So ermöglicht eine exakte Superposition zweier Metabolitbilder von unmittelbar aufeinander folgenden Gewebeschnitten eine korrelative Kolokalisationsanalyse beider Metabolite. Das Ergebnis lässt sich zum einen in Form von „Pixel-zu-Pixel“-Korrelationen dokumentieren, zum anderen kann für jeden Bildpunkt ein Laktat/Pyruvat-Verhältnis als Maß für den Redoxzustand des Gewebes berechnet und dargestellt werden. Hieraus ergeben sich z.B. räumliche L/P-Verteilungen (L/P-Karten). Ein solches „Redoximaging“ durch Kartierung des L/P-Quotienten ist bislang mit keinem anderen Verfahren möglich. Während die Entwicklung des Pyruvatnachweises eine Kernaufgabe der vorliegenden Arbeit darstellte, bestand ein weiterer wesentlicher Teil in der praktischen Anwendung der neuen Methode im Bereich der experimentellen Tumorforschung. So ergaben Messungen an acht verschiedenen Linien von humanen HNSCC-Xenotransplantaten (n = 70 Tumoren) einen mittleren Pyruvatgehalt von 1,24 ± 0,20 µmol/g. In sechs Humanbiopsien derselben Tumorentität wurde ein durchschnittlicher Pyruvatgehalt von 0,41 ± 0,09 µmol/g gemessen. Bei den Xenotransplantaten konnte eine signifikante positive Korrelation zwischen der Summe aus Laktat und Pyruvat bzw. dem L/P Verhältnis und der Strahlensensibilität gefunden werden, wobei das L/P-Verhältnis ebenso wie die Summe aus Laktat und Pyruvat maßgeblich von Laktat bestimmt wurden. Der Zusammenhang der Metabolite mit der Strahlensensibilität lässt sich durch deren antioxidative Eigenschaften erklären. Da der Redoxzustand der Zelle kritisch bezüglich der Effizienz von ROS induzierenden Therapieansätzen, wie z.B. Bestrahlung oder bestimmter Chemotherapeutika sein kann, könnte die Bestimmung des L/P Verhältnisses als prognostischer Faktor prädiktive Aussagen über die Sensibilität gegenüber solchen Behandlungen erlauben.