Adaptive immunity is related to coronary artery disease severity after acute coronary syndrome in subjects with metabolic syndrome

Metabolic syndrome (MetS) is an inflammatory state associated with high coronary disease risk. Inflammation and adaptive immunity modulate atherosclerosis and plaque instability. We examined early changes in anti-oxidized lowdensity lipoprotein (LDL) (anti-oxLDL) autoantibodies (Abs) in patients with MetS after an acute coronary syndrome (ACS). Patients of both genders (n=116) with MetS were prospectively included after an acute yocardial infarction (MI) or hospitalization due to unstable angina. Anti-oxLDL Abs (IgG class) were assayed at baseline, three and six weeks after ACS. The severity of coronary disease was evaluated by the Gensini score. We observed a decrease in anti-oxLDL Abs titers (p<0.002 vs. baseline), mainly in males (p=0.01), in those under 65 y (p=0.03), and in subjects with Gensini score above median (p=0.04). In conclusion, early decrease in circulating anti-oxLDL Abs is associated with coronary disease severity among subjects with MetS.

Association between IL8 haplotypes and pathogen levels in chronic periodontitis

Chronic periodontitis (CP) is considered to be a multifactorial disease influenced by microbial and genetic factors. The aim of the present study was to investigate whether the genetic susceptibility to CP in individuals with the IL8 ATC/TTC haplotype is associated with subgingival levels of periodontopathogens. Sixty-five individuals, grouped according to the presence (n=28) or absence (n=37) of the IL8 haplotype, were evaluated. After clinical periodontal evaluation, each group was subdivided according to the presence (CP) or absence (H) of periodontitis. Four subgingival samples were obtained from CP and two samples per subject from H patients. The levels and proportions of Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia, and Treponema denticola were analyzed using quantitative real-time polymerase chain reaction (q-PCR). No differences were found in the proportion of periodontopathogenic bacteria between groups with the presence or absence of the IL8 haplotype. However, in the CP groups, the levels of periodontopathogens were significantly higher in the individuals withou the IL8 haplotype than in the individuals with the IL8 haplotype. These results suggest that periodontal destruction may occur in patients who are considered to be genetically susceptible to CP with a lower microbial challenge because of the presence of the IL8 ATC/TTC haplotype than in patients without this haplotype.

Quantitative detection of Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis and Pseudomonas aeruginosa in human oral epithelial cells from subjects with periodontitis and periodontal health

Epithelial cells in oral cavities can be considered reservoirs for a variety of bacterial species. A polymicrobial intracellular flora associated with periodontal disease has been demonstrated in buccal cells. Important aetiological agents of systemic and nosocomial infections have been detected in the microbiota of subgingival biofilm, especially in individuals with periodontal disease. However, non-oral pathogens internalized in oral epithelial cells and their relationship with periodontal status are poorly understood. The purpose of this study was to detect opportunistic species within buccal and gingival crevice epithelial cells collected from subjects with periodontitis or individuals with good periodontal health, and to associate their prevalence with periodontal clinical status. Quantitative detection of total bacteria and Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa and Enterococcus faecalis in oral epithelial cells was determined by quantitative real-time PCR using universal and species-specific primer sets. Intracellular bacteria were visualized by confocal microscopy and fluorescence in situ hybridization. Overall, 33 % of cell samples from patients with periodontitis contained at least one opportunistic species, compared with 15 % of samples from healthy individuals. E. faecalis was the most prevalent species found in oral epithelial cells (detected in 20.6 % of patients with periodontitis, P = 0.03 versus healthy individuals) and was detected only in cells from patients with periodontitis. Quantitative real-time PCR showed that high levels of P. aeruginosa and S. aureus were present in both the periodontitis and healthy groups. However, the proportion of these species was significantly higher in epithelial cells of subjects with periodontitis compared with healthy individuals (P = 0.016 for P. aeruginosa and P = 0.047 for S. aureus). Although E. faecalis and P. aeruginosa were detected in 57 % and 50 % of patients, respectively, with probing depth and clinical attachment level ≥6 mm, no correlation was found with age, sex, bleeding on probing or the presence of supragingival biofilm. The prevalence of these pathogens in epithelial cells is correlated with the state of periodontal disease.

Sucrose Substitutes Affect the Cariogenic Potential of Streptococcus mutans Biofilms

Streptococcus mutans is considered the primary etiologic agent of dental caries and contributes significantly to the virulence of dental plaque, especially in the presence of sucrose. To avoid the role of sucrose on the virulence factors of S. mutans, sugar substitutes are commonly consumed because they lead to lower or no production of acids and interfere with biofilm formation. This study aimed to investigate the contribution of sugar substitutes in the cariogenic potential of S. mutans biofilms. Thus, in the presence of sucrose, glucose, sucralose and sorbitol, the biofilm mass was quantified up to 96 h, the pH of the spent culture media was measured, the expression of biofilm-related genes was determined, and demineralization challenge experiments were conduct in enamel fragments. The presence of sugars or sugar substitutes profoundly affected the expression of spaP, gtfB, gtfC, gbpB, ftf, vicR and vicX in either biofilm or planktonic cells. The substitution of sucrose induced a down-regulation of most genes involved in sucrose-dependent colonization in biofilm cells. When the ratio between the expression of biofilm and planktonic cells was considered, most of those genes were down-regulated in biofilm cells in the presence of sugars and up-regulated in the presence of sugar substitutes. However, sucralose but not sorbitol fulfilled the purpose of reducing the cariogenic potential of the diet since it induced the biofilm formation with the lowest biomass, did not change the pH of the medium and led to the lowest lesion depth in the cariogenic challenge

Longterm peripheral baroreflex and chemoreflex function after bilateral eversion carotid endarterectomy

Introduction The “eversion” technique for carotid endarterectomy (e-CEA), that involves the transection of the internal carotid artery at the carotid bulb and its eversion over the atherosclerotic plaque, has been associated with an increased risk of postoperative hypertension possibly due to a direct iatrogenic damage to the carotid sinus fibers. The aim of this study is to assess the long-term effect of the e-CEA on arterial baroreflex and peripheral chemoreflex function in humans. Methods A retrospective review was conducted on a prospectively compiled computerized database of 3128 CEAs performed on 2617 patients at our Center between January 2001 and March 2006. During this period, a total of 292 patients who had bilateral carotid stenosis ≥70% at the time of the first admission underwent staged bilateral CEAs. Of these, 93 patients had staged bilateral e-CEAs, 126 staged bilateral s- CEAs and 73 had different procedures on each carotid. CEAs were performed with either the eversion or the standard technique with routine Dacron patching in all cases. The study inclusion criteria were bilateral CEA with the same technique on both sides and an uneventful postoperative course after both procedures. We decided to enroll patients submitted to bilateral e-CEA to eliminate the background noise from contralateral carotid sinus fibers. Exclusion criteria were: age >70 years, diabetes mellitus, chronic pulmonary disease, symptomatic ischemic cardiac disease or medical therapy with b-blockers, cardiac arrhythmia, permanent neurologic deficits or an abnormal preoperative cerebral CT scan, carotid restenosis and previous neck or chest surgery or irradiation. Young and aged-matched healthy subjects were also recruited as controls. Patients were assessed by the 4 standard cardiovascular reflex tests, including Lying-to-standing, Orthostatic hypotension, Deep breathing, and Valsalva Maneuver. Indirect autonomic parameters were assessed with a non-invasive approach based on spectral analysis of EKG RR interval, systolic arterial pressure, and respiration variability, performed with an ad hoc software. From the analysis of these parameters the software provides the estimates of spontaneous baroreflex sensitivity (BRS). The ventilatory response to hypoxia was assessed in patients and controls by means of classic rebreathing tests. Results A total of 29 patients (16 males, age 62.4±8.0 years) were enrolled. Overall, 13 patients had undergone bilateral e-CEA (44.8%) and 16 bilateral s-CEA (55.2%) with a mean interval between the procedures of 62±56 days. No patient showed signs or symptoms of autonomic dysfunction, including labile hypertension, tachycardia, palpitations, headache, inappropriate diaphoresis, pallor or flushing. The results of standard cardiovascular autonomic tests showed no evidence of autonomic dysfunction in any of the enrolled patients. At spectral analysis, a residual baroreflex performance was shown in both patient groups, though reduced, as expected, compared to young controls. Notably, baroreflex function was better maintained in e-CEA, compared to standard CEA. (BRS at rest: young controls 19.93 ± 2.45 msec/mmHg; age-matched controls 7.75 ± 1.24; e-CEA 13.85 ± 5.14; s-CEA 4.93 ± 1.15; ANOVA P=0.001; BRS at stand: young controls 7.83 ± 0.66; age-matched controls 3.71 ± 0.35; e-CEA 7.04 ± 1.99; s-CEA 3.57 ± 1.20; ANOVA P=0.001). In all subjects ventilation (VÝ E) and oximetry data fitted a linear regression model with r values > 0.8. Oneway analysis of variance showed a significantly higher slope both for ΔVE/ΔSaO2 in controls compared with both patient groups which were not different from each other (-1.37 ± 0.33 compared with -0.33±0.08 and -0.29 ±0.13 l/min/%SaO2, p<0.05, Fig.). Similar results were observed for and ΔVE/ΔPetO2 (-0.20 ± 0.1 versus -0.01 ± 0.0 and -0.07 ± 0.02 l/min/mmHg, p<0.05). A regression model using treatment, age, baseline FiCO2 and minimum SaO2 achieved showed only treatment as a significant factor in explaining the variance in minute ventilation (R2= 25%). Conclusions Overall, we demonstrated that bilateral e-CEA does not imply a carotid sinus denervation. As a result of some expected degree of iatrogenic damage, such performance was lower than that of controls. Interestingly though, baroreflex performance appeared better maintained in e-CEA than in s-CEA. This may be related to the changes in the elastic properties of the carotid sinus vascular wall, as the patch is more rigid than the endarterectomized carotid wall that remains in the e-CEA. These data confirmed the safety of CEA irrespective of the surgical technique and have relevant clinical implication in the assessment of the frequent hemodynamic disturbances associated with carotid angioplasty stenting.

Salute orale del figlio disabile in età evolutiva e sintomatologia depressiva della madre

Relationships between oral health status in children with disability and their mothers’ depressive symptoms Aim. The purpose of the present study was to evaluate the relationships between oral health status in children with chronic medical conditions and their mothers’ depressive symptoms. Methods. Fifty-one children (25 male and 26 female, ranging from 2 to 18 years) affected by chronic systemic diseases followed at the Sant’Orsola-Malpighi Hospital in Bologna, ,and, were referred with their mothers at the Dental Department of Bologna. Children were subclassified in 3 groups according to the ASA classification and orally examined for hygiene status, gingival condition and dental caries. The indexes used were O’Leary plaque Index (PI), bleeding on probing index (BOP), dmft/DMFT. Mothers were interviewed on knowledge about oral diseases prevention for their children and daily management (hygiene habits, sugared aliments consumption). Statistical analysis was performed through the use of linear regression. Results. The relationships between ASA and IP as well as between ASA and BOP are statistically significant (α = 0,01). Seventy percent of patients and their relatives in ASA groups 3 and 4 never received information on oral health and prevention of oral diseases by paediatricians and/or dentists. The 53% of mothers present depressive symptoms. The relationships between degree of depressive symptoms and dmft/DMFt as well as between degree of depressive symptoms and sugared aliments daily consumption are statistically significant (α = 0,05). Conclusion. Our results give support to the hypothesis of an association between degree of systemic disease and oral hygiene status. The psychological mothers condition seams to play a role on the oral conditions of their sons. Our analysis shows the needs for an interdisciplinar approach in order to promote the oral health of children with disability.

Il craniofaringioma nel bambino e nell'adolescente. Luci ed ombre durante il follow-up

Introduction. Craniopharyngioma (CF) is a malformation of the hypothalamicpituitary region and it is the most common nonglial cerebral tumor in children with an high overall survival rate. In some case severe endocrinologic and metabolic sequelae may occur during follow up. 50% of patients (pts), in particular those with radical removal of suprasellar lesions, develop intractable hyperphagia and morbid obesity, with dyslypidemia and high cardiovascular risk. We studied the auxological and metabolic features of a series of 29 patients (18 males) treated at a mean age of 7,6 years, followed up in our Centre from 1973 to 2008 with a mean follow up of 8,3 years. Patients features at the onset. 62% of pts showed as first symptoms of disease visual impairment and neurological disturbancies (headache); 34% growth arrest; 24% signs of raised intracranial pressure and 7% diabetes insipidus. Diagnosis. Diagnosis of CF was reached finally by TC or MRI scans which showed endo-suprasellar lesion in 23 cases and endosellar tumour in 6 cases. Treatment and outcome. 25/29 pts underwent surgical removal of CF (19 by transcranial approach and 6 by endoscopic surgery); 4 pts underwent stereotactic surgery as first line therapy. 3 pts underwent local irradiation with yttrium-90, 5 pts post surgery radiotherapy. 45% of pts needed more than one treatment procedure. Results. After CF treatment all patients suffered from 3 or more pituitary hormone deficiencies and diabetes insipidus. They underwent promptly substitutive therapy with corticosteroids, l-thyroxine and desmopressin. In 28/29 pts we found growth hormone (GH) deficiency. 20/28 pts started GH substitutive therapy and 15 pts reached final height(FH) near target height(TH). 8 pts were not GH treated for good growth velocity, even without GH, or for tumour residual. They reached in 2 cases FH over TH showing the already known phenomenon of growth without GH. 38% of patients showed BMI SDS >2 SDS at last assessment, in particular pts not GH treated (BMI 2,5 SDS) are more obese than GH treated (BMI 1,2 SDS). Lipid panel of 16 examined pts showed significative differencies among GH treated (9 pts) and not treated (7 pts) with better profile in GH treated ones for Total Cholesterol/C-HDL and C-LDL/C-HDL. We examined intima media thickness of common carotid arteries in 11 pts. 3/4 not GH treated pts showed ultrasonographic abnormalities: calcifications in 2 and plaque in 1 case. Of them 1 pt was only 12,6 years old and already showed hypothalamic obesity with hyperphagia, high HOMA index and dyslipidemia. In the GH treated group (7) we found calcifications in 1 case and a plaque in another one. GH therapy was started in the young pt with carotid calcifications, with good improvement within 6 months of treatment. 5/29 pts showed hypothalamic obesity, related to hypothalamic damage (type of surgical treatment, endo-suprasellar primitive lesion, recurrences). 48% of patients recurred during follow up ( mean time from treatment: 3 years) and underwent, in some cases up to 4 transcranial surgical treatments. GH seems not to increase recurrence rate since 40% of GH treated recurred vs 66,6% of not GH treated pts. Discussion. Our data show the extereme difficulties that occur during follow up of craniopharyngioma treated patients. GH therapy should be offered to all patients even with good growth velocity after CF treatment, to avoid dislypidemia and reduce cardiovascular risk. The optimal therapy is not completely understood and whether gross tumor removal or partial surgery is the best option remains to be decided only on one patient tumour features and hypothalamic involvement. In conclusion the gold standard treatment of CF remains complete tumour removal, when feasible, or partial resection to preserve hypothalamic function in endosuprasellar large neoplasms.

Systematic studies of the interaction between amyloid beta-protein and lipids

The amyloid peptide (Aß), a normal constituent of neuronal and non-neuronal cells, has been shown to be a major component of the extracellular plaque of Alzheimer’s disease (AD). The interaction of Aß peptides with the lipid matrix of neuronal cell membranes plays an important role in the pathogenesis of AD. In this study, we have developed peptide-tethered artificial lipid membranes by the Langmuir-Blodgett and Langmuir-Schaefer methods. Anti-Aß40-mAb labeled with a fluorophore was used to probe the Aß40 binding to the model membrane system. Systematic studies on the antibody or Aß-membrane interactions were carried out in our model systems by Surface Plasmon Field-Enhanced Fluorescence Spectroscopy (SPFS). Aß adsorption is critically determined by the lipid composition of the membranes. Aß specifically binds with membranes of sphingomyelin, and this preferential adsorption was markedly amplified by the addition of sterols (cholesterol or 25-OH-Chol). Fluorescence microscopy indicated that 25-OH-Chol could also form micro-domains with sphingomyelin as cholesterol does at the conditions used for the built-up of the model membranes. Our findings suggest that micro-domains composed of sphingomyelin and the sterols could be the binding sites of Aß and the role of sphingomyelin in AD should receive much more attention. The artificial membranes provide a novel platform for the study on AD, and SPFS is a potential tool for detecting Aß-membrane interaction. Numerous investigations indicate that the ability of Aß to form fibrils is considerably dependent upon the levels of ß-sheet structure adopted by Aß. Membrane-mediated conformational transition of Aß has been demonstrated. In this study, we focus on the interaction of Aß and the membranes composed of POPC/SM/25-OH-Chol (2:1:1). The artificial membrane system was established by the methods as described above. Immunoassy based on a pair of monoclonal antibodies (mAbs) against different epitopes was employed to detect the orientation of the Aß at the model membranes. Kinetics of antibody-Aß binding was determined by surface plasmon field-enhanced fluorescence spectroscopy (SPFS). The attempt has also been made to probe the change in the conformation of Aß using SPFS combined with immunoassay. Melatonin was employed to induce the conformational change of Aß. The orientation and the conformational change of Aß are evaluated by analysing kinetic/affinity parameters. This work provides novel insight into the investigation on the structure of Aß at the membrane surface.

Caratterizzazione della flora microbica orale in diverse categorie di pazienti sindromici in età evolutiva.

La salute orale dei soggetti affetti da patologie sistemiche responsabili di disabilità fisiche e/o psichiche, in particolare in età evolutiva, è un obiettivo da perseguire di primaria importanza al fine di migliorare la qualità della vita del bambino e garantirgli un buon inserimento nel contesto sociale. Ricerche sperimentali e cliniche hanno individuato i momenti eziopatogenetici delle diverse problematiche che si riscontrano a carico del cavo orale, con una frequenza superiore nei pazienti disabili rispetto alla restante popolazione, attribuendo ai batteri formanti la placca e a quelli con la capacità di indurre un danno parodontale un ruolo chiave. Diversi sono stati i protocolli di prevenzione e terapia proposti nel tempo, costruiti proprio in relazione all’età del soggetto ed alla tipologia della disabilità; tuttavia risulta di fondamentale importanza chiarire il complesso rapporto tra la popolazione microbica orale e l'ospite nello stato di malattia. In un contesto del genere, intento del lavoro di ricerca è proprio quello di portare a termine un progetto di bonifica dentaria su un gruppo di pazienti in età compresa tra i 2 e i 17 anni, affetti da patologie sistemiche e patologie del cavo orale, sulla base di un profilo microbiologico, a partire da tamponi salivari e prelievi parodontali. Stilando il profilo microbiologico del “gruppo campione” e confrontandolo con quello di un gruppo di pazienti di controllo, lo studio si propone di riuscire a delineare i miglioramenti, qualora ci fossero, post terapia odontostomatologica e di riuscire a trovare una base microbiologica alle patologie extra -orali annesse.

Evaluation of cardiovascular disease markers in patients submitted to carotid artery stenting or endarterectomy

Introduction. Microembolization during the carotid artery revascularization procedure may cause cerebral lesions. Elevated C-Reactive Protein (hsCRP), Vascular endothelial growth factor (VEGF) and serum amyloid A protein (SAA) exert inflammatory activities thus promoting carotid plaque instability. Neuron specific enolase (NSE) is considered a marker of cerebral injury. Neoangiogenesis represents a crucial step in atherosclerosis, since neovessels density correlates with plaque destabilization. However their clinical significance on the outcome of revascularization is unknown. This study aims to establish the correlation between palque vulnerabilty, embolization and histological or serological markers of inflammation and neoangiogenesis. Methods. Serum hsCRP, SAA, VEGF, NSE mRNA, PAPP-A mRNA levels were evaluated in patients with symptomatic carotid stenosis who underwent filter-protected CAS or CEA procedure. Cerebral embolization, presence of neurologicals symptoms, plaque neovascularization were evaluated testing imaging, serological and histological methods. Results were compared by Fisher’s, Student T test and Mann-Whitney U test. Results. Patients with hsCRP<5 mg/l, SAA<10mg/L and VEGF<500pg/ml had a mean PO of 21.5% versus 35.3% (p<0.05). In either group, embolic material captured by the filter was identified as atherosclerotic plaque fragments. Cerebral lesions increased significantly in all patients with hsCRP>5mg/l and SAA>10mg/l (16.5 vs 2.8 mean number, 3564.6 vs 417.6 mm3 mean volume). Discussion. High hsCRP, SAA and VEGF levels are associated with significantly greater embolization during CAS and to the vulnerabiliy of the plaque. This data suggest CAS might not be indicated as a method of revascularization in this specific group of patients.

Sulforaphane as a multifunctional neuroprotective molecule to prevent and slow down the progression of Alzheimer’s disease

Oxidative stress has been implicated in the pathogenesis of a number of diseases including neurodegenerative disorders, cancer, ischemia, etc. Alzheimer’s disease (AD) is histopathologically characterized by the presence of extracellular senile plaque (SP), predominantly consisting of fibrillar amyloid-peptide (Aβ), intracellular neurofibrillary tangles (NFTs), composed of hyperphosphorylated tau protein, and cell loss in the selected regions of the brain. However, the pathogenesis of AD remains largely unknown, but a number of hypothesis were proposed for AD mechanisms, which include: the amyloid cascade, excitotoxicity, oxidative stress and inflammation hypothesis, and all of them are based, to some extent on the role of A. Accumulated evidence indicates that the increased levels of ROS may act as important mediators of synaptic loss and eventually promote formation of neurofibrillary tangles and senile plaques. Therefore a vicious circle between ROS and Aaccumulation may accelerate progression of AD. For these reasons, growing attention has focused on oxidative mechanism of Atoxicity as well as the search for novel neuroprotective agents. A strategy to prevent the oxidative stress in neurons may be the use of chemopreventive agents as inducers of antioxidant and phase 2 enzymes. Sulforaphane (SF), derived from corresponding glucoraphanin, glucosinolate found in abundance in cruciferous vegetables, has recently gained attention as a potential neuroprotective compound inducer of antioxidant phase 2 enzymes. Consistent with this evidence, the study is aimed at identifying the SF ability to prevent and counteract the oxidative damage inducted by oligomers of Aβ (1-42) in terms of impairment in the intracellular redox state and cellular death in differentiated human neuroblastoma and microglia primary cultures. In addition we will evaluated the mechanism underlying the SF neuroprotection activity.

Charakterisierung atherosklerotischer Plaques am Beispiel der A. carotis mittels Histologie, CT und semiautomatischer Farbcodierung

Auf der Suche nach dem „vulnerablen Plaque“, der ein besonders hohes Risiko für Schlaganfall und Herzinfarkt besitzt, findet momentan ein Paradigmenwechsel statt. Anstelle des klassischen Stenosegrades gewinnt die Darstellung der Plaquemorphologie zunehmend an Bedeutung. Fragestellung: Ziel dieser Arbeit ist es, die Fähigkeiten eines modernen 16-Kanal-CT hinsichtlich der Auflösung des Plaqueinneren bei Atherosklerose der Karotiden zu untersuchen und den Halo-Effekt in vivo zu erforschen. Methoden: Für die Studie wurden von 28 Patienten mit bekannter, symptomatischer Karotisstenose vor der gefäßchirurgischen Intervention CT-Bilder angefertigt, die nachfolgend mit der Histologie der Gefäßpräparate korreliert wurden. Auf diese Weise konnten die mikroskopisch identifizierten Lipidkerne im CT-Bild eingezeichnet und hinsichtlich ihrer Fläche und Dichtewerte evaluiert werden. In einem weiteren Schritt führten 2 Radiologen in Unkenntnis der histologischen Ergebnisse unabhängig voneinander eine Befundung durch und markierten mutmaßliche Lipidkerne. Zudem wurden sowohl in der verblindeten als auch in der histologiekontrollierten Auswertung die Plaquetypen anhand der AHA-Klassifikation bestimmt. Ein dritter Befundungsdurchgang geschah unter Zuhilfenahme einer von uns entwickelten Software, die CT-Bilder farbkodiert um die Detektion der Lipidkerne zu verbessern. Anhand der Farbkodierung wurde zudem ein Indexwert errechnet, der eine objektive Zuordnung zur AHA-Klassifikation ermöglichen sollte. Von 6 Patienten wurde zusätzlich noch eine native CT-Aufnahme angefertigt, die durch MPR exakt an die Kontrastmittelserie angeglichen wurde. Auf diese Weise konnte der Halo-Effekt, der die Plaqueanteile im lumennahen Bereich überstrahlt, quantifiziert und charakterisiert werden. Ergebnisse: Während die Einstufung in die AHA-Klassifikation sowohl durch den Befunder als auch durch den Softwarealgorithmus eine hohe Korrelation mit der Histologie aufweist (Typ IV/Va: 89 %, Typ Vb: 70 %, Typ Vc: 89 %, Typ VI: 55 %), ist die Detektion der Lipidkerne in beiden Fällen nicht ausreichend gut und die Befunderabhängigkeit zu groß (Cohens Kappa: 18 %). Eine Objektivierung der AHA-Klassifikation der Plaques durch Indexberechnung nach Farbkodierung scheint möglich, wenn auch dem Befunder nicht überlegen. Die fibröse Kappe kann nicht abgegrenzt werden, da Überstrahlungseffekte des Kontrastmittels dessen HU-Werte verfälschen. Dieser Halo-Effekt zeigte sich im Median 1,1 mm breit mit einer Standardabweichung von 0,38 mm. Eine Abhängigkeit von der Kontrastmitteldichte im Gefäßlumen konnte dabei nicht nachgewiesen werden. Der Halo-Effekt fiel im Median um -106 HU/mm ab, bei einer Standardabweichung von 33 HU/mm. Schlussfolgerung: Die CT-Technologie zeigt sich, was die Darstellung von einzelnen Plaquekomponenten angeht, den bekannten Fähigkeiten der MRT noch unterlegen, insbesondere in Bezug auf die fibröse Kappe. Ihre Fähigkeiten liegen bisher eher in der Einstufung von Plaques in eine grobe Klassifikation, angelehnt an die der AHA. Die klinische Relevanz dessen jedoch gilt es in Zukunft in größeren Studien weiter zu untersuchen. Auch lässt die Weiterentwicklung der Computertomographie auf eine zukünftig höhere Auflösung der Plaquemorphologie hoffen.

Morphologische und quantitative Untersuchungen synaptischer Körperchen in Retina und Zirbeldrüse von Säugetieren und Mensch

Um mit sehr hoher Geschwindigkeit Sinnesreize zur Weiterverarbeitung übertragen zu können, besitzen im Ruhezustand Dauerimpulse liefernde Rezeptorzellen in Sinnesorganen, wie z.B. der Netzhaut (Retina), spezialisierte glutamaterge Synapsen, die durch präsynapti-sche Körperchen (SK) charakterisiert sind, die außerdem nur in Parenchymzellen der Zirbel-drüse vorkommen. SK binden mit hoher Affinität Neurotransmittervesikel und zeigen licht- bzw. reizabhängige morphologische Veränderungen. Sie dienen der Speicherung, eventuell auch dem Transport dieser Vesikel zum Ort der Reizübertragung, der nahen aktiven Zone der Ribbonsynapse. Um Dynamik und Funktion der Zellorganellen zu verstehen, ist es wichtig, ihre genaue Topo-graphie und dreidimensionale (3D) Struktur unter verschiedenen Bedingungen zu kennen. So wurden aus Serienschnitten der Retina und Zirbeldrüse mit Hilfe geeigneter, teils selbst programmierter Software 3D-Rekonstruktionen der SK durchgeführt. Untersucht wurden die ersten und zweiten Synapsen der Sehbahn in Retinae von Mensch, Maus und Ratte, Zapfen-terminale des Hühnchens und SK in Zirbeldrüsen von Ratte, Meerschweinchen und Kaninchen. Analysiert wurde zu verschiedenen Zeitpunkten der Photoperiode oder unter experimentellen Bedingungen entnommenes Frischgewebe sowie Material aus Organkultu-ren. Außerdem wurden SK unter diversen Bedingungen quantifiziert, wobei eine neue Zähl-methode entwickelt wurde, die auf einer Modifikation des Disektors basiert und die Quantifi-zierung auch anderer seltener Ultrastrukturen am Elektronenmikroskop ermöglicht. Im Gegensatz zur etablierten Zählmethode, die die Profilzahl von SK in einer definierten Fläche (PZ) angibt, liefert die vorgestellte Methode die aussagekräftigere Zahl der SK in definierten Volumina und hängt weder von deren Form noch Größe ab. Diverse Kalkulationen zeigten, daß eine Umrechnung von am selben Material gewonnenen PZ in validere Disektor Werte nicht präzise genug möglich ist. Um sinnvolle Aussagen zur Quantität von SK machen zu können, ist es daher erforderlich, die Methode für jedes Tier einer identisch behandelten Gruppe anzuwenden. Es konnte gezeigt werden, daß SK eine konstante Dicke von 35 nm haben. In der Retina sind sie meist nur in einer Ebene C-förmig gebogene Bänder, weshalb sie auch als "synaptic ribbons" bezeichnet werden, oder Platten mit Breite zu Höhe Verhältnissen zwischen 6:1 bis 3:1. Die elektronendichten, unter Normalbedingungen durch regelmäßig polymerisierte Dimere des Hauptproteins RIBEYE pentalamellären SK binden über dünne Proteinbrücken glutamathaltige Neurotransmittervesikel. Ihre untere lange schmale Kante ist über feines elektronendichtes Material an einem, als arciform density (ad) bezeichneten Plaque der Zell-membran verankert, der die Form einer gebogenen Rinne hat. Die zumeist senkrecht darauf stehenden SK zeigen an ihrer membranfernen langen Kante zu Beginn der Lichtphase, ins-besondere aber unter Dauerlicht partiell verdickte Ränder, die auf An- bzw. Abbauvorgänge hinweisen. Diese Veränderungen waren nur in Stäbchenterminalen und Pinealozyten in Ver-bindung mit dem Auftreten kleinerer klumpiger bis kugelförmiger SK nachweisbar und zeig-ten sich in den Schnitten als runde oder irreguläre Profile, die dann neben den "üblichen" stabförmigen SK-Anschnitten vorlagen. Die 3D-Rekonstruktion von Stäbchenterminalen der menschlichen Retina zeigte, daß diese entsprechend der Zahl ihrer SK 1-3 Ribbonsynapsen aufweisen. Letztere bestehen aus einem an der Zellmembran senkrecht über eine ad verankerten SK und der aktiven Zone, die einem ca. 200 nm breiten Bereich der Zellmembran in Fortsetzung der ad nach seitlich oben entspricht. Die boomerang- bis hufeisenförmigen SK haben 2 parallele flache Hauptflächen. Postsynaptisch liegen zwei Horizontalzellfortsätze, welche mit variabeln Aufspaltungen von einem engen Hilus aus tief in Stäbchenendkolben invaginiert sind. Sie verbreitern sich termi-nal und zeigen große breite oft aufgefächerte bzw. verzweigte Auftreibungen. Die Ribbon-synapsen sind in die zwischen solchen Endauftreibungen entstehenden Rinnen eingesenkt. Unterhalb ihrer ad berühren sich die Horizontalzellterminale. Etwas darunter enden 1-2 ca. 100 nm breite Bipolarzelldendriten, die vom Zentrum der Invagination des Stäbchenterminals zum Hilus hin dünner werden, um zum Soma invaginierender ON-Bipolarzellen weiterzulau-fen. Da die Zahl der in den Stäbchenendkolben eintretenden Fortsätze variabel ist, fanden sich Konstellationen von 1-3 SK, 1-3 Horizontal- und 1-4 Bipolarzellterminalen, wie sie auch in der Literatur beschrieben sind. Drei zentrale Ausschnitte menschlicher Zapfenpedikel wurden aus lückenlosen Serienschnit-ten mit ihren Mitochondrien, SK und den in Form von Triaden hier invaginierenden postrib-bonsynaptischen Fortsätzen rekonstruiert. Der Grundbauplan der Ribbonsynapsen ist hier dem der Stäbchen ähnlich, jedoch sind die SK kürzer, die Invaginationen deutlich kleiner und nie verzweigt, die Bipolarzelldendriten breiter und die Horizontalzellfortsätze terminal weniger stark und nur rundlich aufgetrieben. Zapfen-SK sind nur in einer Ebene schwach gebogene Bänder. Die gefundene Zahl von Zapfen SK paßt zu Literaturdaten, deren Zusammenfas-sung für Primaten foveanah 10-20 und peripher 30-40 SK zeigt. In Bipolarzellaxonen des Menschen waren SK nicht immer über leistenartige Membranplaques am Plasmalemm ver-ankert. Die hier flachen Ribbonsynapsen zeigten kleinere bandförmige oder nur ca. 250 x 150 x 35 nm große plattenförmige SK mit etwas größerem Abstand zu den aktiven Zonen als in Photorezeptoren. Bei BALB/c Mäusen, deren SK besonders deutlich auf Veränderungen der Photoperiode oder experimentelle Bedingungen reagieren, zeigten Rekonstruktionen von Stäbchenribbon-synapsen am Ende der Dunkelphase band- bis boomerangförmige SK und weder Klumpen noch Kugeln. Im ersten Drittel und gegen Ende der Lichtphase fanden sich jedoch ca. 20 Prozent solch veränderter SK. Gleichzeitig waren die mittleren Abschnitte vieler SK unter beiden Lichtbedingungen dünner als am Ende der Dunkelphase. Die langen, oft mehrfach gebogenen und verdrehten Zapfen-SK dieser Mäuse waren unabhängig von den Lichtbedin-gungen oft deutlich größer als die der Stäbchen, wohingegen beim Menschen Zapfen-SK re-lativ gerade, bandförmige Zellorganellen geringerer Größe als in Stäbchen darstellten. Während in Stäbchenterminalen nur ausnahmsweise mehr als ein größeres bandförmiges SK (neben eventuellen kugelförmigen) vorlag, zeigten sich in den Zapfen orts- und spezies-abhängig 15 bis über 25 meist bandförmige Organellen, die in wenigen Fällen mit zwei ge-legentlich sogar 3 verschiedenen Triaden aus 2 Horizontal- und einem Bipolarzellfortsatz ver-bunden waren. Dies ist bei BALB/c Mäusen, die weniger, aber größere Zapfen-SK zeigten, häufiger als beim Menschen. Die SK der Bipolarzellen in der inneren plexiformen Schicht waren speziesübergreifend meist lange Bänder oder kleine Platten mit ca. 250 x 150 nm großen Hauptflächen und nur ge-ringen Verdrehungen. Verschiedene Bipolarzelltypen haben unterschiedlich viele SK. Im Rahmen der Arbeit erstmals erstellte 3D-Rekonstruktion ektopischer synaptischer Körper-chen (eSK) konnten belegen, daß diese in Bipolarzelldendriten lokalisiert sind. Die kleinen, leicht gebogenen, 35 nm dicken Platten, deren große Oberflächen Dimensionen von meist nur ca. 100 x 200 nm hatten, sind praktisch nie an der Zellmembran verankert, sondern ste-hen in einigen Fällen über zu langen Tubuli fusionierte Vesikel mit dem Interzellularspalt in Verbindung. Dies könnte ein Hinweis auf eine "compound" Endo- oder Exozytose sein. Sel-ten finden sich zwei, ausnahmsweise auch drei parallel zueinander angeordnete SK im Inne-ren der Bipolarzelldendriten, meistens nahe deren Eintritt in Stäbchenendkolben. Im Gegen-satz zur Ratte fanden sich eSK bei seit Geburt unter Dauerdunkelheit gehaltenen BALB/c Mäusen sogar im in Stäbchen- bzw. Zapfenterminal invaginierten Abschnitt von Bipolarzell-dendriten. Neben plattenförmigen SK lagen bei diesen Mäusen auch innen hohle klumpen-förmige Organellen in Stäbchenbipolarzelldendriten vor. Unter Organkultur und Ca++-Entzug fanden sich in Stäbchen die massivsten Veränderungen von SK, die entweder als Klumpen oder Kugeln vorlagen oder massive Protrusionen an ei-nem kleinen plattenförmigen Abschnitt zeigten, der noch an der ad befestigt blieb. Die Be-funde deuten darauf hin, daß Licht über Kalziumentzug zu Verklumpungen an SK und zur Abschnürung von klumpen- bis kugelförmigen SK Fragmenten führt. Bei der Rekonstruktion mit anti-β-Dystroglykan Immunogold-markierter Zapfenterminalen der Hühnchenretina konnte erstmals gezeigt werden, daß sich dieses zum Dystrophin-assozierten Glykoproteinkomplex gehörende Protein in perisynaptischen Fortsätzen der Pho-torezeptoren seitlich und an ihren Spitzen fand, während Horizontal- und Bipolarzellfortsätze nicht markiert waren. Dies deutet auf eine neue strukturelle oder funktionelle Domäne in Pho-torezeptorterminalen hin, die eine noch im Detail zu klärende Rolle bei der synaptischen Transmission spielt, da bei Mutationen im Dystrophin-assoziierten Proteinkomplex eine Ver-änderung der synaptischen Kommunikation in der äußeren plexiformen Schicht zu beobach-ten ist. In der Zirbeldrüse sind die meisten SK wenig gebogene, flache, plattenförmige Strukturen, die bei der Ratte meist ca. 300x150x35 nm groß sind. Daneben gibt es deutlich längere bandförmige Organellen und unter Normalbedingungen bei Ratte und Hühnchen praktisch keine, bei Meerschweinchen nur wenige klumpige oder kugelförmige SK. Pinealozyten der Meerschweinchenzirbeldrüse weisen üblicherweise Felder parallel gruppierter plattenförmi-ger synaptischer Körperchen auf. Unter Dauerlicht zeigten sich an der Membran benachbar-ter Zellen einander gegenüberliegende Felder stark verbogener, partiell verdickter SK, die vermutlich aus verschmolzenen Einzelplatten entstanden waren sowie deutlich mehr kugeli-ge bzw. klumpige SK. Die Organellen nehmen nachts an Größe zu, wodurch sich ihre Ober-fläche vergrößert, bei Ratten nimmt sie um 19,3 Prozent von 0,041 auf 0,0501 µm² zu. Da die plattenförmigen SK eine konstante Dicke von 35 nm hatten, läßt sich so ein durchschnitt-liches Volumen von 1,47x10-3 µm³ für 12.00 und von 1,75x10-3 µm³ für Mitternacht mit einer Zunahme von 0,28x10-3 µm³ (entspricht 19,3 %) errechnen. Der Vergleich von Pinealocyten-SK von unter LD 4:20 zu LD 20:4 gehaltenen Ratten zeigte unter LD 20:4 insignifikant mehr SK, die signifikant längere Profile hatten, was auf eine Größenzunahme der Organellen hin-deutet. Überlegungen und mathematische Berechnungen, was Profillängenmessungen bedeuten und wieviele Profile für sinnvolle Vergleiche ausgewertet werden müßten, werden kritisch diskutiert. Die selbst erhobenen Befunde werden im Kontext mit allen verfügbaren Literaturdaten de origine, dem Auftreten von SK in der Ontogenese sowie SK betreffenden pathologischen und Altersveränderungen betrachtet. Hierbei deutet die Analyse der Chronobiologie von SK in quantitativer und morphologischer Hinsicht auf eine Abhängigkeit von der Photoperiode bzw. Licht und Dunkelheit und nicht auf eine endogene zirkadiane Rhythmik hin. Die oberhalb funktionell wichtiger Ca++-Känale lokalisierten SK setzen in Photorezeptoren die Lichtinformation in exozytierte Glutamatquanten um, wobei das Glutamat an verschiedenen postsynaptischen Orten wirkt. Die zuvor nie so anschaulich durch 3D-Stereoanimationen visualisierten Befunde zeigen, daß die Morphologie von SK hier für eine maximal schnelle Freisetzung der gebundenen Transmittervesikel an in unmittelbarer Nähe gelegenen aktiven Zonen der Ribbonsynapsen optimiert ist. Der molekulare Aufbau von SK wird ultrastrukturell nachvollzogen und die Funktion der Organellen diskutiert. Diesbezüglich ist die Vesikelspei-cherung erwiesen, das "Priming" für die Exozytose beinahe bewiesen, eine Koordinations-funktion für multivesikuläre Transmitterfreisetzung ist denkbar, während eine Förderband-funktion eher unwahrscheinlich ist. In breve haben die im Rahmen dieser Habilitation ge-wonnenen Erkenntnisse und entwickelten Methoden einige Beiträge zur Klärung des mor-phologisch funktionellen Gesamtverständnisses der Ribbonsynapsen geleistet.

Relevanz der Methioninoxidation aus evolutionärer Sicht und im akuten oxidativen Stressmodell der Alzheimerschen Krankheit

Im Laufe der Evolution müssen Sauerstoff-metabolisierende Organismen eine Reihe von Anpassungen entwickelt haben, um in der zytotoxischen oxidativen Umgebung der sauerstoff-haltigen Erdatmosphäre überleben zu können. Die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten vergleichenden Analysen mitochondrial kodierter und kern-kodierter Proteome mehrerer hundert Spezies haben ergeben, dass die Evolution eines alternativen genetischen Codes in Mitochondrien eine moderne Adaptation in diesem Sinne war. Viele aerobe Tiere und Pilze dekodieren in Abweichung vom genetischen Standard-Code das Codon AUA als Methionin. In der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, dass diese Spezies dadurch eine massive Akkumulation der sehr leicht oxidierbaren Aminosäure Methionin in ihren Atmungskettenkomplexen erreichen, die generell ein bevorzugtes Ziel reaktiver Sauerstoffspezies sind. Der gewonnene Befund lässt sich widerspruchsfrei nur unter Annahme einer antioxidativen Wirkung dieser Aminosäure erklären, wie sie erstmals 1996 von R. Levine anhand von Oxidationsmessungen in Modellproteinen postuliert worden war. In der vorliegenden Arbeit wird diese Hypothese nun direkt mittels neuartiger Modellsubstanzen in lebenden Zellen bestätigt. Die durchgeführten bioinformatischen Analysen und zellbiologischen Experimente belegen, dass kollektive Proteinveränderungen die Triebkraft für die Evolution abweichender genetischer Codes sein können.rnDie Bedeutung von oxidativem Stress wurde darüber hinaus auch im Referenzrahmen einer akuten oxidativen Schädigung im Einzelorganismus untersucht. Da oxidativer Stress in der Pathogenese altersassoziierter neurodegenerativer Erkrankungen wie der Alzheimerschen Krankheit prominent involviert zu sein scheint, wurden die Auswirkungungen von Umwelt-induziertem oxidativem Stress auf den histopathologischen Verlauf in einem transgenen Modell der Alzheimerschen Krankheit in vivo untersucht. Dabei wurden transgene Mäuse des Modells APP23 im Rahmen von Fütterungsversuchen einer lebenslangen Defizienz der Antioxidantien Selen oder Vitamin E ausgesetzt. Während die Selenoproteinexpression durch die selendefiziente Diät gewebespezifisch reduziert wurde, ergaben sich keine Anzeichen eines beschleunigten Auftretens pathologischer Marker wie amyloider Plaques oder Neurodegeneration. Es war vielmehr ein unerwarteter Trend hinsichtlich einer geringeren Plaquebelastung in Vitamin E-defizienten Alzheimermäusen zu erkennen. Auch wenn diese Daten aufgrund einer geringen Versuchstiergruppengröße nur mit Vorsicht interpretiert werden dürfen, so scheint doch ein Mangel an essentiellen antioxidativen Nährstoffen die Progression in einem anerkannten Alzheimermodell nicht negativ zu beeinflussen.rn

Caratterizzazione microbiologica ed epidemiologica del microbiota del cavo orale mediante metodiche colturali e molecolari

La ricerca si è focalizzata su due degli aspetti di interesse odontoiatrico più diffusi: la carie dentaria e la parodontite cronica. Il problema della carie dentaria è stato studiato in una popolazione di 39 soggetti affetti da cardiopatia congenita in cui la scarsa igiene orale è fattore di rischio per problematiche di salute generale e soprattutto per lo sviluppo di endocardite infettiva. I dati osservati e confrontati con quelli di un omogeneo gruppo di controllo dimostrano che nella dentatura decidua questi bambini hanno più denti cariati, come dimostrato dalla significativa differenza dell'indice dmft. Nella dentatura permanente non si osservano differenze tra i due gruppi. La carica microbica totale rilevata nella saliva e la presenza di Streptococcus mutans non mostrano differenze tra i due gruppi. I problemi di parodontite cronica sono stati studiati in un gruppo di 352 soggetti italiani adulti in cui si è definita la prevalenza dei 6 più importanti patogeni parodontali e la possibile correlazione con parametri clinici (pus, sanguinamento al sondaggio - BOP, profondità di sondaggio della tasca parodontale – PPD). Tra le 6 specie batteriche ricercate, quello di più frequente riscontro è stato Fusobacterium nucleatum (95%), mentre quello con carica batterica più alta è stato Tannerella forsythia. La carica batterica di Porphyromonas gingivalis, Treponema denticola, Tannerella forsythia e Fusobacterium nucleatum ha mostrato una correlazione diretta con il BOP e la presenza di pus. Inoltre, si è riscontrato che la carica batterica di tutte le specie (tranne Aggregatibacterium actinomycetemcomitans) aumenta all'aumentare del PPD. Tra le variabili studiate, PPD rappresenta il più importante fattore di rischio per la presenza di parodontopatogeni, mentre BOP è un indicatore di rischio per la ricerca del complesso rosso.