Design of an intravaginal ring for the controlled delivery of 17b-estradiol as its 3-acetate ester

Suitable ester prodrugs of 17b-estradiol are identified, thus permitting effective sustained and controlled estrogen replacement therapy (ERT) from an elastomeric, silicone intravaginal ring (IVR). IVR devices of reservoir design were prepared by blending silicone elastomer base with n-propylorthosilicate (cross-linker) and 10% w/w of 17b-estradiol or an ester prodrug, the mix being activated with 0.5% w/w stannous octoate and cured at 808C for 2 min. A rate-controlling membrane was similarly prepared, without the active agent. IVR devices were of cross-sectional diameter 9 mm, outer diameter 54 mm, with core cross-sectional diameter of 2 mm and core length varied as required. Sink conditions were evident for the 17b-estradiol esters in 1.0% aqueous benzalkonium chloride solution. The low release rates into 0.9% w/v saline of the lipophilic valerate and benzoate esters were due to their intrinsically low aqueous solubilities. In vivo, these esters failed to raise plasma estradiol above baseline levels in postmenopausal human volunteers, despite good in vitro release characteristics under sink conditions. The best release rates under sink conditions, in combination with substantial aqueous solubilities as indicated by the release rates into saline, were observed for the acetate and propionate esters. A
combination of drug release characteristics, short plasma half-life and a toxicologically acceptable hydrolysis product indicated that 17b-estradiol-3-acetate was the prodrug of choice for IVR delivery of ERT. In vivo, an IVR device releasing
100 mg/day of estradiol as its 3-acetate ester maintained over 84 days a circulating plasma concentration in the region of 300 pmol l , within the clinically desirable range for ERT.

Hypoxia response element-driven cytosine deaminase/5-fluorocytosine gene therapy system:a highly effective approach to overcome the dynamics of tumour hypoxia and enhance the radiosensitivity of prostate cancer cells in vitro

BACKGROUND: We proposed to exploit hypoxia-inducible factor (HIF)-1alpha overexpression in prostate tumours and use this transcriptional machinery to control the expression of the suicide gene cytosine deaminase (CD) through binding of HIF-1alpha to arrangements of hypoxia response elements. CD is a prodrug activation enzyme, which converts inactive 5-fluorocytosine to active 5-fluorouracil (5-FU), allowing selective killing of vector containing cells.

METHODS: We developed a pair of vectors, containing either five or eight copies of the hypoxia response element (HRE) isolated from the vascular endothelial growth factor (pH5VCD) or glycolytic enzyme glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (pH8GCD) gene, respectively. The kinetics of the hypoxic induction of the vectors and sensitization effects were evaluated in 22Rv1 and DU145 cells in vitro.

RESULTS: The CD protein as selectively detected in lysates of transiently transfected 22Rv1 and DU145 cells following hypoxic exposure. This is the first evidence of GAPDH HREs being used to control a suicide gene therapy strategy. Detectable CD levels were sustained upon reoxygenation and prolonged hypoxic exposures. Hypoxia-induced chemoresistance to 5-FU was overcome in both cell lines treated with this suicide gene therapy approach. Hypoxic transfectants were sensitized to prodrug concentrations that were ten-fold lower than those that are clinically relevant. Moreover, the surviving fraction of reoxygenated transfectants could be further reduced with the concomitant delivery of clinically relevant single radiation doses.

CONCLUSIONS: This strategy thus has the potential to sensitize the hypoxic compartment of prostate tumours and improve the outcome of current therapies.

Stoichiometric Molecularly Imprinted Polymers for the Recognition of Anti-Cancer Pro-drug Tegafur

Molecularly Imprinted Polymers (MIPs) targeting tegafur, an anti-cancer 5-fluorouracil pro-drug, have been prepared by stoichiometric imprinting using 2,6-bis(acrylamido)pyridine (BAAPy) as the functional monomer. Solution association between tegafur and BAAPy was studied by 1H NMR titration, which confirmed the formation of 1:1 complexes with an affinity constant of 574±15 M-1 ¬in CDCl3. Evaluation of the synthesised materials by HPLC and equilibrium rebinding experiments revealed high selectivity of the imprinted polymer for the pro-drug versus 5-fluorouracil and other competing analytes, with maximum imprinting factors of 25.3 and a binding capacity of 45.1 μmol g-1. The synthesised imprinted polymer was employed in solid-phase extraction of the pro-drug using an optimised protocol that included a simple wash with the porogen used in the preparation of the material. Tegafur recoveries of up to 96% were achieved from aqueous samples and 92% from urine samples spiked with the template and three competing analytes. The results demonstrate the potential of the prepared polymers in the pre-concentration of tegafur from biological samples, which could be an invaluable tool in the monitoring of patient compliance and drug uptake and excretion.

Novel opportunities for thymidylate metabolism as a therapeutic target

For over 40 years, the fluoropyrimidine 5-fluorouracil (5-FU) has remained the central agent in therapeutic regimens employed in the treatment of colorectal cancer and is frequently combined with the DNA-damaging agents oxaliplatin and irinotecan, increasing response rates and improving overall survival. However, many patients will derive little or no benefit from treatment, highlighting the need to identify novel therapeutic targets to improve the efficacy of current 5-FU-based chemotherapeutic strategies. dUTP nucleotidohydrolase (dUTPase) catalyzes the hydrolysis of dUTP to dUMP and PPi, providing substrate for thymidylate synthase (TS) and DNA synthesis and repair. Although dUTP is a normal intermediate in DNA synthesis, its accumulation and misincorporation into DNA as uracil is lethal. Importantly, uracil misincorporation represents an important mechanism of cytotoxicity induced by the TS-targeted class of chemotherapeutic agents including 5-FU. A growing body of evidence suggests that dUTPase is an important mediator of response to TS-targeted agents. In this article, we present further evidence showing that elevated expression of dUTPase can protect breast cancer cells from the expansion of the intracellular uracil pool, translating to reduced growth inhibition following treatment with 5-FU. We therefore report the implementation of in silico drug development techniques to identify and develop small-molecule inhibitors of dUTPase. As 5-FU and the oral 5-FU prodrug capecitabine remain central agents in the treatment of a variety of malignancies, the clinical utility of a small-molecule inhibitor to dUTPase represents a viable strategy to improve the clinical efficacy of these mainstay chemotherapeutic agents.

Biovalorização de soro de queijo por processos anaeróbios/aeróbios

Este trabalho abordou a valorização de um subproduto da indústria de lacticínios (soro de queijo) através da alteração do funcionamento de processos habitualmente utilizados no contexto do tratamento biológico. Foi avaliada a fermentação acidogénica deste subproduto para maximizar a conversão do seu elevado teor de matéria orgânica em ácidos orgânicos voláteis (AOV) que actualmente são produtos com elevada procura, nomeadamente para produção de polihidroxialcanoatos (PHA). Em ensaios descontínuos e semi-contínuos foi caracterizada a produção e composição de AOV a partir de soro de queijo variando a razão food-to-microorganism (F/M) e a concentração de alcalinidade. Recorrendo à modelação dos resultados através de superfícies de resposta, demonstrou-se que condições de F/M = 4 gCQO g-1SSV combinadas com uma adição elevada de alcalinidade (8 g L-1 expresso como CaCO3) resultaram na conversão de 72% da CQO alimentada em AOV. O acetato e o butirato foram os AOV predominantes (60%), mas elevadas razões F/M combinadas com elevadas alcalinidades promoveram o alongamento da cadeia carboxílica, tendo sido produzidos AOV de maior massa molecular (iso-valerato e n-caproato). O processo de fermentação acidogénica foi posteriormente desenvolvido em modo contínuo num reactor MBBR acidogénico operado a longo prazo. Cargas orgânicas entre 30 e 50 gCQO L-1d-1 permitiram obter um grau de acidificação máximo de 68% no efluente fermentado. Foi ainda demonstrado que uma adição dinâmica de alcalinidade (0 – 4,8 g CaCO3 L-1) nestas condições estimulou a produção de AOV de cadeia ímpar (propionato e n-valerato) até 42%. O efluente acidificado no processo anaeróbio foi usado como substrato em reactores SBR operados para selecção de culturas microbianas mistas acumuladoras de PHA, nos quais foi aplicado um regime de alimentação dinâmica em condições aeróbias (“fartura-fome”). Estes sistemas operaram também a longo prazo, e demonstraram ser capazes de remover mais de 96% da CQO alimentada e simultaneamente convertê-la em PHA, até 36% do peso celular seco. A velocidade de remoção de substrato (valor máximo de 1,33 gCQO g-1SSV h-1) foi proporcional ao teor de polímero acumulado, evidenciando o estabelecimento de uma fase de “fome” prolongada que estimulou a selecção de microrganismos com elevada capacidade de acumulação de PHA. Além disso, o teor molar de hidroxivalerato (HV) no copolímero produzido [P(HB-co-HV)] foi directamente proporcional ao teor de AOV de cadeia ímpar (propionato e n-valerato) presente no soro fermentado que serviu de substrato. Uma estratégia de operação do reactor SBR com variação da carga orgânica, aliada ao regime “fartura-fome” estabelecido, permitiu ainda simular a realidade dos processos de tratamento biológico de efluentes, nos quais a composição e concentração inicial de matéria orgânica variam frequentemente. Este modo de operação do sistema estimulou notavelmente o processo de selecção de culturas acumuladoras de PHA tendo resultado num aumento da acumulação de PHA de 7% para 36%. Os resultados demonstraram com sucesso a possibilidade de valorização do soro de queijo através de eco-biotecnologia, contribuindo para uma mudança de paradigma no tratamento convencional de efluentes: ao invés de serem eliminados enquanto poluentes, os componentes orgânicos presentes neste subproduto industrial podem assim ser convertidos em materiais de valor acrescentado.

Food waste valorization through the production of polyhydroxyalkanoates by mixed microbial cultures

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

Dissecting cell cycle protein complexes using the pptimized yeast cytosine deaminase protein-fragment complementation assay “You too can play with an edge”

Les protéines sont les produits finaux de la machinerie génétique. Elles jouent des rôles essentiels dans la définition de la structure, de l'intégrité et de la dynamique de la cellule afin de promouvoir les diverses transformations chimiques requises dans le métabolisme et dans la transmission des signaux biochimique. Nous savons que la doctrine centrale de la biologie moléculaire: un gène = un ARN messager = une protéine, est une simplification grossière du système biologique. En effet, plusieurs ARN messagers peuvent provenir d’un seul gène grâce à l’épissage alternatif. De plus, une protéine peut adopter plusieurs fonctions au courant de sa vie selon son état de modification post-traductionelle, sa conformation et son interaction avec d’autres protéines. La formation de complexes protéiques peut, en elle-même, être déterminée par l’état de modifications des protéines influencées par le contexte génétique, les compartiments subcellulaires, les conditions environmentales ou être intrinsèque à la croissance et la division cellulaire. Les complexes protéiques impliqués dans la régulation du cycle cellulaire sont particulièrement difficiles à disséquer car ils ne se forment qu’au cours de phases spécifiques du cycle cellulaire, ils sont fortement régulés par les modifications post-traductionnelles et peuvent se produire dans tous les compartiments subcellulaires. À ce jour, aucune méthode générale n’a été développée pour permettre une dissection fine de ces complexes macromoléculaires. L'objectif de cette thèse est d'établir et de démontrer une nouvelle stratégie pour disséquer les complexes protéines formés lors du cycle cellulaire de la levure Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae). Dans cette thèse, je décris le développement et l'optimisation d'une stratégie simple de sélection basée sur un essai de complémentation de fragments protéiques en utilisant la cytosine déaminase de la levure comme sonde (PCA OyCD). En outre, je décris une série d'études de validation du PCA OyCD afin de l’utiliser pour disséquer les mécanismes d'activation des facteurs de transcription et des interactions protéine-protéines (IPPs) entre les régulateurs du cycle cellulaire. Une caractéristique clé du PCA OyCD est qu'il peut être utilisé pour détecter à la fois la formation et la dissociation des IPPs et émettre un signal détectable (la croissance des cellules) pour les deux types de sélections. J'ai appliqué le PCA OyCD pour disséquer les interactions entre SBF et MBF, deux facteurs de transcription clés régulant la transition de la phase G1 à la phase S. SBF et MBF sont deux facteurs de transcription hétérodimériques composés de deux sous-unités : une protéine qui peut lier directement l’ADN (Swi4 ou Mbp1, respectivement) et une protéine commune contenant un domain d’activation de la transcription appelée Swi6. J'ai appliqué le PCA OyCD afin de générer un mutant de Swi6 qui restreint ses activités transcriptionnelles à SBF, abolissant l’activité MBF. Nous avons isolé des souches portant des mutations dans le domaine C-terminal de Swi6, préalablement identifié comme responsable dans la formation de l’interaction avec Swi4 et Mbp1, et également important pour les activités de SBF et MBF. Nos résultats appuient un modèle où Swi6 subit un changement conformationnel lors de la liaison à Swi4 ou Mbp1. De plus, ce mutant de Swi6 a été utilisé pour disséquer le mécanisme de régulation de l’entrée de la cellule dans un nouveau cycle de division cellulaire appelé « START ». Nous avons constaté que le répresseur de SBF et MBF nommé Whi5 se lie directement au domaine C-terminal de Swi6. Finalement, j'ai appliqué le PCA OyCD afin de disséquer les complexes protéiques de la kinase cycline-dépendante de la levure nommé Cdk1. Cdk1 est la kinase essentielle qui régule la progression du cycle cellulaire et peut phosphoryler un grand nombre de substrats différents en s'associant à l'une des neuf protéines cycline régulatrice (Cln1-3, Clb1-6). Je décris une stratégie à haut débit, voir à une échelle génomique, visant à identifier les partenaires d'interaction de Cdk1 et d’y associer la cycline appropriée(s) requise(s) à l’observation d’une interaction en utilisant le PCA OyCD et des souches délétées pour chacune des cyclines. Mes résultats nous permettent d’identifier la phase(s) du cycle cellulaire où Cdk1 peut phosphoryler un substrat particulier et la fonction potentielle ou connue de Cdk1 pendant cette phase. Par exemple, nous avons identifié que l’interaction entre Cdk1 et la γ-tubuline (Tub4) est dépendante de Clb3. Ce résultat est conforme au rôle de Tub4 dans la nucléation et la croissance des faisceaux mitotiques émanant des centromères. Cette stratégie peut également être appliquée à l’étude d'autres IPPs qui sont contrôlées par des sous-unités régulatrices.

Rôle de l’acétylation/déacétylation des histones dans la régulation de l’expression des gènes de la COX-2, iNOS et mPGES-1 dans les tissus articulaires.

L’arthrose ou ostéoarthrose (OA) est l’affection rhumatologique la plus fréquente au monde. Elle est caractérisée principalement par une perte du cartilage articulaire et l’inflammation de la membrane synoviale. L’interleukine (IL)-1ß, une cytokine pro-inflammatoire, joue un rôle très important dans la pathogenèse de l’OA. Elle exerce son action en induisant l’expression des enzymes cyclo-oxygénase 2 (COX-2), prostaglandine E synthétase microsomale 1 (mPGES-1) et l’oxyde nitrique synthétase inductible (iNOS) ainsi que la production de la prostaglandine E2 (PGE2) et de l’oxyde nitrique (NO). Ces derniers (PGE2 et NO) contribuent à la synovite et la destruction du cartilage articulaire par leurs effets pro-inflammatoires, pro-cataboliques, anti-anaboliques, pro-angiogéniques et pro-apoptotiques. Les modifications épigénétiques, telles que la méthylation de l’ADN, et l’acétylation et la méthylation des histones, jouent un rôle crucial dans la régulation de l’expression des gènes. Parmi ces modifications, l’acétylation des histones est la plus documentée. Ce processus est contrôlé par deux types d’enzymes : les histones acétyltransférases (HAT) qui favorisent la transcription et les histones déacétylases (HDAC) qui l’inhibent. L’objectif de ce travail est d’examiner le rôle des enzymes HDAC dans la régulation de l’expression de la COX-2, mPGES-1 et iNOS. Nous avons montré qu’au niveau des chondrocytes, les inhibiteurs des HDAC (iHDAC), trichostatine A (TSA) et butyrate de sodium (NaBu), suppriment l’expression de la COX-2 et iNOS au niveau de l’ARNm et protéique, ainsi que la production de la PGE2 et du NO, induites par l’IL-1ß. L’effet inhibiteur à lieu sans affecter l’activité de liaison à l’ADN du facteur de transcription NF-κB (nuclear factor κ B). La TSA et le NaBu inhibent également la dégradation induite par l’IL-1ß des protéoglycanes au niveau du cartilage. Nous avons également montré, qu’au niveau des fibroblastes synoviaux, les iHDAC, TSA, NaBu et acide valproïque (VA), suppriment l’expression de la mPGES-1 ainsi que la production de la PGE2 induites par l’IL-1ß. En utilisant diverses approches expérimentales, nous avons montré que HDAC4 est impliquée dans l’induction de l’expression de la mPGES-1 par l’IL-1ß. HDAC4 exerce son action, via son activité déacétylase, en augmentant l’activité transcriptionnelle de Egr-1 (early growth factor 1), facteur de transcription principal de l’expression de la mPGES-1. L’ensemble de ces résultats suggère que les inhibiteurs des HDAC pourraient être utilisés dans le traitement de l’OA.

L-ornithine phenylacetate attenuates increased arterial and extracellular brain ammonia and prevents intracranial hypertension in pigs with acute liver failure.

Hyperammonemia is a feature of acute liver failure (ALF), which is associated with increased intracranial pressure (ICP) and brain herniation. We hypothesized that a combination of L-ornithine and phenylacetate (OP) would synergistically reduce toxic levels of ammonia by (1) L-ornithine increasing glutamine production (ammonia removal) through muscle glutamine synthetase and (2) phenylacetate conjugating with the ornithine-derived glutamine to form phenylacetylglutamine, which is excreted into the urine. The aims of this study were to determine the effect of OP on arterial and extracellular brain ammonia concentrations as well as ICP in pigs with ALF (induced by liver devascularization). ALF pigs were treated with OP (L-ornithine 0.07 g/kg/hour intravenously; phenylbutyrate, prodrug for phenylacetate; 0.05 g/kg/hour intraduodenally) for 8 hours following ALF induction. ICP was monitored throughout, and arterial and extracellular brain ammonia were measured along with phenylacetylglutamine in the urine. Compared with ALF + saline pigs, treatment with OP significantly attenuated concentrations of arterial ammonia (589.6 +/- 56.7 versus 365.2 +/- 60.4 mumol/L [mean +/- SEM], P= 0.002) and extracellular brain ammonia (P= 0.01). The ALF-induced increase in ICP was prevented in ALF + OP-treated pigs (18.3 +/- 1.3 mmHg in ALF + saline versus 10.3 +/- 1.1 mmHg in ALF + OP-treated pigs;P= 0.001). The value of ICP significantly correlated with the concentration of extracellular brain ammonia (r(2) = 0.36,P< 0.001). Urine phenylacetylglutamine levels increased to 4.9 +/- 0.6 micromol/L in ALF + OP-treated pigs versus 0.5 +/- 0.04 micromol/L in ALF + saline-treated pigs (P< 0.001).Conclusion:L-Ornithine and phenylacetate act synergistically to successfully attenuate increases in arterial ammonia, which is accompanied by a significant decrease in extracellular brain ammonia and prevention of intracranial hypertension in pigs with ALF.

Detergent compatible alkaline lipase produced by marine Bacillus smithii BTMS 11

Bacillus smithii BTMS 11, isolated from marine sediment, produced alkaline and thermostable lipase. The enzyme was purified to homogeneity by ammonium sulfate precipitation and ion exchange chromatography which resulted in 0.51 % final yield and a 4.33 fold of purification. The purified enzyme was found to have a specific activity of 360 IU/mg protein. SDS-PAGE analyses, under non-reducing and reducing conditions, yielded a single band of 45 kDa indicating the single polypeptide nature of the enzyme and zymogram analysis using methylumbelliferyl butyrate as substrate confirmed the lipolytic activity of the protein band. The enzyme was found to have 50 C and pH 8.0 as optimum conditions for maximal activity. However, the enzyme was active over wide range of temperatures (30–80 C) and pH (7.0–10.0). Effect of a number of metal salts, solvents, surfactants, and other typical enzyme inhibitors on lipase activity was studied to determine the novel characteristics of the enzyme. More than 90 % of the enzyme activity was observed even after 3 h of incubation in the presence of commercial detergents Surf, Sunlight, Ariel, Henko, Tide and Ujala indicating the detergent compatibility of B. smithii lipase. The enzyme was also found to be efficient in stain removal from cotton cloths. Further it was observed that the enzyme could catalyse ester synthesis between fatty acids of varying carbon chain lengths and methanol with high preference for medium to long chain fatty acids showing 70 % of esterification. Results of the study indicated scope for application of this marine bacterial lipase in various industries

Láser Excimer en Vitiligo. ¿Tratamiento efectivo y seguro para esta enfermedad? Revisión sistemática de la literatura

Introducción: El vitíligo es una enfermedad prevalente en nuestro medio con una prevalencia del 2% de la población mundial. Los síntomas de esta enfermedad son principalmente estéticos al manifestarse como máculas acrómicas, simétricas en las extremidades y en rostro donde genera la mayor estigmatización de los pacientes. Actualmente ningún tratamiento provee mejoría pronta y permanente de los síntomas. Objetivo: Determinar la efectividad del Láser Excimer 308 nm en el tratamiento del vitíligo por medio de una revisión sistemática de la literatura. Métodos: Búsqueda sistemática de ensayos clínicos y estudios cuasiexperimentales en las bases de datos más importantes acerca de la efectividad del Láser Excimer 308 nm en la repigmentación de los pacientes adultos con vitíligo. Se evaluó su calidad metodológica. Resultados: De 862 artículos encontrados se escogieron 40 artículos potenciales de los cuales dos fueron incluidos en esta revisión. El láser Excimer 308 nm como monoterapia presenta una pigmentación efectiva (≥50%) en 28.03% de las áreas tratadas, de los cuales 72.9% se localizaron en áreas sensibles a radiación ultravioleta y 27.02% en zonas no sensibles. Inicio de pigmentación a la sesión número 13 (un mes post inicio del tratamiento). El láser fue seguro y bien tolerado. Conclusión: La evidencia sugiere que el tratamiento con Láser Excimer 308 nm, como monoterapia, es una alternativa terapéutica para lograr repigmentación pronta de las máculas acrómicas del vitíligo en áreas sensibles a radiación ultravioleta. Deben considerarse estudios que evalúen combinaciones de fármacos y Láser en el tratamiento de vitíligo.

A "Trojan horse" strategy to reverse drug-resistance in brain tumors

Los gliomas malignos representan una de las formas más agresivas de los tumores del sistema nervioso central (SNC). De acuerdo con la clasificación de los tumores cerebrales de la Organización Mundial de la Salud (OMS), los astrocitomas han sido categorizados en cuatro grados, determinados por la patología subyacente. Es así como los gliomas malignos (o de alto grado) incluyen el glioma anaplásico (grado III) así como el glioblastoma multiforme (GBM, grado IV),estos últimos los más agresivos con el peor pronóstico (1). El manejo terapéutico de los tumores del SNC se basa en la cirugía, la radioterapia y la quimioterapia, dependiendo de las características del tumor, el estadio clínico y la edad (2),(3), sin embargo ninguno de los tratamientos estándar es completamente seguro y compatible con una calidad de vida aceptable (3), (4). En general, la quimioterapia es la primera opción en los tumores diseminados, como el glioblastoma invasivo y el meduloblastoma de alto riesgo o con metástasis múltiple, pero el pronóstico en estos pacientes es muy pobre (2),(3). Solamente nuevas terapias dirigidas (2) como las terapias anti-angiogénicas (4); o terapias génicas muestran un beneficio real en grupos limitados de pacientes con defectos moleculares específicos conocidos (4). De este modo, se hace necesario el desarrollo de nuevas terapias farmacológicas para atacar los tumores cerebrales. Frente a las terapias los gliomas malignos son con frecuencia quimioresistentes, y esta resistencia parece depender de al menos dos mecanismos: en primer lugar, la pobre penetración de muchas drogas anticáncer a través de la barrera hematoencefálica (BBB: Blood Brain Barrier), la barrera del fluido sangre-cerebroespinal (BCSFB: Blood-cerebrospinal fluid barrier) y la barrera sangre-tumor (BTB: blood-tumor barrier). Dicha resistencia se debe a la interacción de la droga con varios transportadores o bombas de eflujo de droga ABC (ABC: ATP-binding cassette) que se sobre expresan en las células endoteliales o epiteliales de estas barreras. En segundo lugar, estos transportadores de eflujo de drogas ABC propios de las células tumorales confieren un fenotipo conocido como resistencia a multidrogas (MDR: multidrug resistance), el cual es característico de varios tumores sólidos. Este fenotipo también está presente en los tumores del SNC y su papel en gliomas es objeto de investigación (5). Por consiguiente el suministro de medicamentos a través de la BBB es uno de los problemas vitales en los tratamientos de terapia dirigida. Estudios recientes han demostrado que algunas moléculas pequeñas utilizadas en estas terapias son sustratos de la glicoproteína P (Pgp: P-gycoprotein), así como también de otras bombas de eflujo como las proteínas relacionadas con la resistencia a multidrogas (MRPs: multidrug resistance-related proteins (MRPs) o la proteína relacionada con cáncer de seno (BCRP: breast-cancer resistance related protein)) que no permiten que las drogas de este tipo alcancen el tumor (1). Un sustrato de Pgp y BCRP es la DOXOrubicina (DOXO), un fármaco utilizado en la terapia anti cáncer, el cual es muy eficaz para atacar las células del tumor cerebral in vitro, pero con un uso clínico limitado por la poca entrega a través de la barrera hematoencefálica (BBB) y por la resistencia propia de los tumores. Por otra parte las células de BBB y las células del tumor cerebral tienen también proteínas superficiales, como el receptor de la lipoproteína de baja densidad (LDLR), que podría utilizarse como blanco terapéutico en BBB y tumores cerebrales. Es asi como la importancia de este estudio se basa en la generación de estrategias terapéuticas que promuevan el paso de las drogas a través de la barrera hematoencefalica y tumoral, y a su vez, se reconozcan mecanismos celulares que induzcan el incremento en la expresión de los transportadores ABC, de manera que puedan ser utilizados como blancos terapéuticos.Este estudio demostró que el uso de una nueva estrategia basada en el “Caballo de Troya”, donde se combina la droga DOXOrubicina, la cual es introducida dentro de un liposoma, salvaguarda la droga de manera que se evita su reconocimiento por parte de los transportadores ABC tanto de la BBB como de las células del tumor. La construcción del liposoma permitió utilizar el receptor LDLR de las células asegurando la entrada a través de la BBB y hacia las células tumorales a través de un proceso de endocitosis. Este mecanismo fue asociado al uso de estatinas o drogas anticolesterol las cuales favorecieron la expresión de LDLR y disminuyeron la actividad de los transportadores ABC por nitración de los mismos, incrementando la eficiencia de nuestro Caballo de Troya. Por consiguiente demostramos que el uso de una nueva estrategia o formulación denominada ApolipoDOXO más el uso de estatinas favorece la administración de fármacos a través de la BBB, venciendo la resistencia del tumor y reduciendo los efectos colaterales dosis dependiente de la DOXOrubicina. Además esta estrategia del "Caballo de Troya", es un nuevo enfoque terapéutico que puede ser considerado como una nueva estrategia para aumentar la eficacia de diferentes fármacos en varios tumores cerebrales y garantiza una alta eficiencia incluso en un medio hipóxico,característico de las células cancerosas, donde la expresión del transportador Pgp se vió aumentada. Teniendo en cuenta la relación entre algunas vías de señalización reconocidas como moduladores de la actividad de Pgp, este estudio presenta no solo la estrategia del Caballo de Troya, sino también otra propuesta terapéutica relacionada con el uso de Temozolomide más DOXOrubicina. Esta estrategia demostró que el temozolomide logra penetrar la BBB por que interviene en la via de señalización de la Wnt/GSK3/β-catenina, la cual modula la expresión del transportador Pgp. Se demostró que el TMZ disminuye la proteína y el mRNA de Wnt3 permitiendo plantear la hipótesis de que la droga al disminuir la transcripción del gen Wnt3 en células de BBB, incrementa la activación de la vía fosforilando la β-catenina y conduciendo a disminuir la β-catenina nuclear y por tanto su unión al promotor del gen mdr1. Con base en los resultados este estudio permitió el reconocimiento de tres mecanismos básicos relacionados con la expresión de los transportadores ABC y asociados a las estrategias empleadas: el primero fue el uso de las estatinas, el cual condujo a la nitración de los transportadores disminuyendo su actividad por la via del factor de transcripción NFκB; el segundo a partir del uso del temozolomide, el cual metila el gen de Wnt3 reduciendo la actividad de la via de señalización de la la β-catenina, disminuyendo la expresión del transportador Pgp. El tercero consistió en la determinación de la relación entre el eje RhoA/RhoA quinasa como un modulador de la via (no canónica) GSK3/β-catenina. Se demostró que la proteína quinasa RhoA promovió la activación de la proteína PTB1, la cual al fosforilar a GSK3 indujo la fosforilación de la β-catenina, lo cual dio lugar a su destrucción por el proteosoma, evitando su unión al promotor del gen mdr1 y por tanto reduciendo su expresión. En conclusión las estrategias propuestas en este trabajo incrementaron la citotoxicidad de las células tumorales al aumentar la permeabilidad no solo de la barrera hematoencefálica, sino también de la propia barrera tumoral. Igualmente, la estrategia del “Caballo de Troya” podría ser útil para la terapia de otras enfermedades asociadas al sistema nervioso central. Por otra parte estos estudios indican que el reconocimiento de mecanismos asociados a la expresión de los transportadores ABC podría constituir una herramienta clave en el desarrollo de nuevas terapias anticáncer.

Tyrosinase activated melanoma prodrugs

Metastatic malignant melanoma remains a highly aggressive form of skin cancer for which no reliable methods for treatment exist. Given the increasing incidence of this cancer, considerable attention has focused on the development of new and improved methods for tackling this disease. Within this article, methods for treating melanoma are reviewed and discussed with particular attention focusing on prodrugs that are activated by the tyrosinase enzyme. This enzyme is up-regulated and is of elevated activity within malignant melanomas compared with healthy melanocytes, providing an ideal in-situ tool for the activation of melanoma prodrugs. By way of background to the prodrug strategies discussed within this review, the causes of melanoma, the enzymology of tyrosinase, and the chemistry of the biosynthetic pathways associated with melanogenesis are presented. Aspects of the design, mode of action, and biological profiles of key prodrugs that are activated by tyrosinase, and that show potential for the treatment of melanoma, are then presented and compared.

Estimation of the stoichiometry of volatile fatty acid production in the rumen of lactating cows

The purpose of this study was to improve the prediction of the quantity and type of Volatile Fatty Acids (VFA) produced from fermented substrate in the rumen of lactating cows. A model was formulated that describes the conversion of substrate (soluble carbohydrates, starch, hemi-cellulose, cellulose, and protein) into VFA (acetate, propionate, butyrate, and other VFA). Inputs to the model were observed rates of true rumen digestion of substrates, whereas outputs were observed molar proportions of VFA in rumen fluid. A literature survey generated data of 182 diets (96 roughage and 86 concentrate diets). Coefficient values that define the conversion of a specific substrate into VFA were estimated meta-analytically by regression of the model against observed VFA molar proportions using non-linear regression techniques. Coefficient estimates significantly differed for acetate and propionate production in particular, between different types of substrate and between roughage and concentrate diets. Deviations of fitted from observed VFA molar proportions could be attributed to random error for 100%. In addition to regression against observed data, simulation studies were performed to investigate the potential of the estimation method. Fitted coefficient estimates from simulated data sets appeared accurate, as well as fitted rates of VFA production, although the model accounted for only a small fraction (maximally 45%) of the variation in VFA molar proportions. The simulation results showed that the latter result was merely a consequence of the statistical analysis chosen and should not be interpreted as an indication of inaccuracy of coefficient estimates. Deviations between fitted and observed values corresponded to those obtained in simulations. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Effects of volatile fatty acid supply on their absorption and on water kinetics in the rumen of sheep sustained by intragastric infusions

Three sheep fitted with a ruminal cannula and an abomasal catheter were used to study water kinetics and absorption of VFA infused continuously into the rumen. The effects of changing VFA concentrations in the rumen by shifting VFA infusion rates were investigated in an experiment with a 3 x 3 Latin square design. On experimental days, the animals received the basal infusion rate of VFA (271 mmol/h) during the first 2 h. Each animal then received VFA at a different rate (135, 394, or 511 mmol/h) for the next 7.5 h. Using soluble markers (polyethylene glycol and Cr-EDTA), ruminal volume, liquid outflow, apparent water absorption, and VFA absorption rates were estimated. There were no significant effects of VFA infusion rate on ruminal volume and water kinetics. As the VFA infusion rate was increased, VFA concentration and osmolality in the rumen were increased and pH was decreased. There was a biphasic response of liquid outflow to changes in the total VFA concentration in the rumen, as both variables increased together up to a total VFA concentration of 80.1 mM, whereas, beyond that concentration, liquid outflow remained stable at an average rate of 407 mL/h. There were significant linear (P = 0.003) and quadratic (P = 0.001) effects of VFA infusion rate on the VFA absorption rate, confirming that VFA absorption in the rumen is mainly a concentration-dependent process. The proportion of total VFA supplied that was absorbed in the rumen was 0.845 (0.822, 0.877, and 0.910 for acetate, propionate, and butyrate, respectively). The molar proportions of acetate, propionate, and butyrate absorbed were affected by the level of VFA infusion in the rumen, indicating that this level affected to a different extent the absorption of the different acids.