Mechanical and biological characterization of resin-modified glass-ionomer cement containing doxycycline hyclate

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Efeito de tratamentos térmicos nas propriedades mecânicas, eletroquímicas e citotoxidade de ligas do sistema Ti-15Mo-XNb

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Cytotoxic and genotoxic effects of high concentrations of the immunosuppressive drugs cyclosporine and tacrolimus in MRC-5 cells

Immunosuppressive drugs are used to suppress immune system activity in transplant patients and reduce the risk of organ rejection. The present study evaluated the potential cytotoxic, genotoxic and mutagenic of the immunosuppressive drugs cyclosporine (CsA) and tacrolimus (FK-506) on normal human fibroblasts (MRC-5 cells). Based on plasma concentrations of the immunosuppressive drugs, which were obtained from the records of kidney transplant patients at the Kidney Institute of Londrina, Brazil, 11 concentrations of each immunosuppressive were chosen to evaluate cell viability using the MIT assay. From these results, CsA and FK-506 concentrations of 135, 300, 675, and 1520 ng/ml and 8, 16, 24, and 32 ng/ml, respectively, were evaluated using (i) the comet assay, (ii) the nuclear division index (NDI), (iii) the micronucleus test (CBMN) and (iv) cell proliferation curves generated by quantifying cell numbers and protein levels. In this study, 1520 to 3420 ng/ml CsA decreased cell viability after 48 h of exposure. Genotoxic effects were observed only with a concentration of 1520 ng/ml after 3 h of exposure and with concentrations of 675 and 1520 ng/ml after 24 h of exposure. Mutagenic effects were observed only for the concentration of 1520 ng/ml. FK-506 decreased cell viability after 72 h of exposure for concentrations up to 20 ng/ml; genotoxic effects were observed with concentrations up to 8 ng/ml for both treatment times (3 and 24 h) and mutagenic effects were observed with concentrations of 24 and 32 ng/ml after 24 h of treatment. The cell proliferation curves demonstrated the absence of cytostatic effects of these drugs, and these data were confirmed by the NDI analysis. Our results suggest that concentrations lower than 300 ng/ml of CsA and 16 ng/ml of FK-506 are safe for use, as they did not induce genotoxic and mutagenic damage or affect MRC-5 cell viability and proliferation. (C) 2014 Elsevier GmbH. All rights reserved.

Toxische Wirkung von Schadstoffen auf Fischzellen. Bestimmung von DNA-Strangbrüchen mit dem Comet-Assay

The alkaline comet assay is a method of detecting DNA strand breaks and alkali labile sites in individual cells. The method was used to detect DNA strand breaks in isolated blood cells (leukocytes) of carp (Cyprius carpio). DNA damage have been induced by exposure of the cells to sediment extract. Therefore comet assay can be applied as in vitro bioassay for investigations on toxicity of marine sediments.

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.

Specific PET-ligands for selected 5-HT and GABA A-receptor subtypes = PET-Liganden mit Spezifität für definierte 5-HT und GABA A-Rezeptor-Subtypen

Für diese Arbeit wurden sechs neue Benzodiazepinderivate, TC07, TC08, TC09, TC10, TC11 und TC12, hergestellt. Diese wurden mittels Radioligandenbindungsassay sowohl auf ihre Bindungseigenschaften für Membranen des Cerebellum, des Hippo-campus und des Cortex der Ratte hin untersucht, als auch für Membranen von HEK293 Zellen, die transient rekombinante GABAA Rezeptoren exprimierten. Zusätz-lich wurden kompetitive in situ Rezeptorautoradiographien an Rattenhirnschnitten mit den Liganden [3H]Ro15-4513 und [3H]R015-1788 durchgeführt. Zusammen ergaben sich aus diesen Experimenten deutliche Hinweise auf eine Selektivität der Verbindun-gen TC07, TC11 und TC12 für a5-Untereinheiten enthaltende GABAA Rezeptoren mit a5-Affinitäten im niedrigen nanomolaren Bereich. In vivo Bindungsexperimente in Ratten, mit [3H]Ro15-1788 als Tracer und TC07 als Kompetitor, ergaben, dass TC07 mehr [3H]Ro15-1788 im Vorderhirn als im Cerebellum verdrängt. Bezog man die regionale Verteilung der a5-Untereinheit des GABAA Rezep-tors im Rattenhirn mit ein – sehr wenige a5-Untereinheiten im Cerebellum, etwa 20 % der GABAA Rezeptor-Untereinheiten im Hippocampus – untermauerten diese Ergeb-nisse die Vermutung, TC07 könne a5-selektiv sein. Diese Daten bestätigten darü-berhinaus, dass TC07 die Blut-Hirn-Schranke passieren kann. Für elektrophysiologische Messungen mit TC07 und TC12 wurden die oben erwähnten transient transfizierten HEK293 Zellen verwendet, welche die GABAA Rezeptor Unte-reinheitenkombination a5b3g2 exprimierten. Das Dosis-Antwort Verhalten ergab keinen signifikanten Effekt für TC12. Die Daten von TC07 dagegen lassen auf einen schwach negativ modulatorischen Effekt schließen, was, zumindest theoretisch, die Möglichkeit eröffnet, TC07 auch als sogenannten cognitive enhancer einzusetzen. Der errechnete Ki-Wert lag in derselben Größenordnung wie der Ki-Wert, der anhand der Bindungsas-saydaten errechnet wurde. Insgesamt rechtfertigen die bisherigen Ergebnisse die radiochemische Markierung mit 18F von drei der sechs getesteten Verbindungen in der Reihenfolge TC07, TC12 und TC11. Des Weiteren wurde [18F]MHMZ, ein potentiell 5-HT2A selektiver Ligand und PET-Tracer einschließlich Vorläufer und Referenzverbindungen, mit hohen Ausbeuten syn-thetisiert (Herth, Debus et al. 2008). Autoradiographieexperimente mit Rattenhirn-schnitten zeigten hervorragende in situ Bindungseigenschaften der neuen Verbindung. Die Daten wiesen eine hohe Selektivität für 5-HT2A Rezeptoren in Verbindung mit einer niedrigen unspezifischen Bindung auf. [18F]MHMZ erfährt in vivo eine schnelle Metabo-lisierung, wobei ein polarer aktiver Metabolit entsteht, welcher vermutlich nicht die Blut-Hirn-Schranke passieren kann. Transversale, sagittale und coronale Kleintier-PET-Bilder des Rattenhirns zeigten eine hohe Anreicherung im frontalen Cortex und im Striatum, während im Cerebellum so gut wie keine Anreicherung festzustellen war. Diese Verteilung deckt sich mit der bekann-ten Verteilung der 5-HT2A Rezeptoren. Die in vivo Anreicherung scheint sich ebenfalls gut mit der Verteilung der in den Autoradiographieexperimenten gemessenen Bindung zu decken. Nach Berechnungen mit dem 4-Parameter Referenzgewebe Modell beträgt das Bindungspotential (BP) für den frontalen Cortex 1,45. Das Cortex zu Cerebellum Verhältnis wurde auf 2,7 nach 30 Minuten Messzeit bestimmt, was bemerkenswert nah an den von Lundkvist et al. für [11C]MDL 100907 publizierten Daten liegt. Abgesehen von der etwas niedrigeren Affinität waren die gemessenen in vitro, in situ und in vivo Daten denen von [3H]MDL 100907 und [11C]MDL 100907 sehr ähnlich, so dass wir ein [18F]Analogon in der Hand haben, das die bessere Selektivität von MDL 100907 verglichen mit Altanserin mit der längeren Halbwertszeit und den besse-ren Eigenschaften für die klinische Routine von 18F verglichen mit 11C verbindet. Die Ergebnisse von [18F]MHMZ rechtfertigenden weitere Experimente, um diesen Liganden für die klinische Routine am Menschen nutzbar zu machen.

Untersuchungen zu COX/LOX-Inhibitoren mit Hydroxylradikalfängereigenschaften – Synthese, Testung und Modelling

In der vorliegenden Arbeit werden 52 Verbindungen beschrieben, welche auf COX/LOX-Inhibition mit zusätzlichen Hydroxylradikalfängereigenschaften getestet worden sind. rnEs war möglich eine neue Synthesestrategie für noch nicht beschriebene 4,5-Diarylisoselenazole zu entwickeln und eine vorhandene Synthese für Isothiazoliumchloride von zwei Stufen, mit mäßigen Ausbeuten, auf eine Stufe, mit hoher Ausbeute, zu verkürzen.rnEs wurden mehrere COX-Inhibitoren identifiziert. MSD4a, MSD4h, MSD5a und MSD5h konnten als COX-1-, COX-2- und 5-LOX-Hemmer identifiziert werden. Besonders hervorzuheben ist die Verbindung MSD5h, die zusätzlich zur COX-1-, COX-2- und 5-LOX-Inhibition eine leichte Hemmung im Hydroxylradikalfänger-Assay zeigt, für die ein clog P-Wert von 2,65 berechnet wurde und die im XTT-Zytotoxizitätstestsystem, selbst bei einer Konzentration von 100 µM, kaum toxische Eigenschaften besitzt.rnWeiterhin war es möglich zu zeigen, dass Carbonsäuren gute Hydroxylradikalfängereigenschaften in unserem, auf der Fenton-Reaktion basierenden, Testsystem haben. Die Potenz der Carbonsäuren MSD8b und MSD11j im Vergleich zu den unwirksamen korrespondierenden Ester MSD8a und MSD11i führte zu Untersuchungen mit weiteren Carbonsäuren und deren Ester. Um den Wirkungsmechanismus zu erforschen wurde das Testsystem modifiziert, um eine Komplexierung der Eisenionen durch die Carbonsäuren auszuschließen. An Hand der Substanzen MSD8b und MSD11j wurde nachgewiesen, dass diese mit dem Hydroxylradikal reagieren, ohne zu decarboxylieren oder andere Zerfallsreaktionen einzugehen.rnZusätzlich zu den Untersuchungen der Enzym-Inhibition sowie des Hydroxylradikal-Scavenings wurden Molecular Modelling Studien durchgeführt. Die Ergebnisse der Dockingstudien in COX-1- (1eqg), COX-2- (1cx2) und in COX-1 mutierte COX-2-Kristallstrukturen (1cx2) führen zu einer kritischen Bewertung des folgenden Ansatzes: Es ist nicht unbedingt sinnvoll zuerst Strukturen mit dem Computer zu entwerfen und zu modeln und sie erst dann zu synthetisieren und in Enzym- oder Zellassays zu testen. Die Begründung dafür liegt in der Schwierigkeit einschätzen zu können, wie nah das gewählte Modell der Wirklichkeit ist. In den durchgeführten Dockingstudien konnte der sehr große Einfluss des kokristallisierten Liganden in der als Grundlage dienenden Kristallstruktur auf die Dockingergebnisse gezeigt werden. Durch einen zu kleinen kokristallisierten Liganden in der COX-1-Bindungstasche wurden als Ergebnis der Dockingstudie alle Verbindungen als nicht potent eingestuft, obwohl diese zum Teil im Enzymtestsystem wirksam waren. Dies konnte mit den Mutationsversuchen ausgeglichen werden. rnDeshalb kann man aus diesen Ergebnissen als Fazit ziehen, dass eine Strategie, Strukturen zu synthetisieren, in vitro zu testen und dabei die Strukturentwicklung mit Molecular Modelling Studien zu unterstützen, die Methode der Wahl darstellt.rn

Evaluierung der Prothrombinase-induzierten Gerinnungszeit zum Monitoring der Antikoagulation mit niedermolekularen Heparinen und Heparinoiden

Da der gemeinsame Endpunkt vieler Erkrankungen ein thrombotisches Ereignis ist, spielt eine effiziente Antikoagulation eine zentrale Rolle in der heutigen Medizin. Jedoch sind die gängigen Tests zum Monitoring der Gerinnungshemmung nicht ideal. Neue Tests, wie z.B. die Prothrombinase-induzierte Gerinnungszeit (PiCT), sollen die bestehenden Nachteile ausräumen und somit eine bessere Therapieüberwachung gewährleisten.rnDie vorliegende Arbeit untersucht dieses neue Verfahren beim Monitoring von Heparinen und Heparinoiden im Vergleich zu zwei gängigen anti-Faktor Xa-Aktivität(aXa)-Tests bei Patienten mit unterschiedlichem Thromboserisiko (z.B. Schwangere, Adipöse, Niereninsuffiziente).rnDazu wurde bei 175 Proben von 102 Patienten (53 männlich, 49 weiblich, medianes Alter 64 Jahre) die gerinnungshemmende Aktivität des verabreichten Medikaments (UFH, Enoxaparin, Dalteparin oder Danaparoid) mit zwei chromogenen Assays und dem PiCT-Test gemessen.rnHierbei ließen sich insgesamt Werte von 0 bis 1,36 IE/ml aXa feststellen. Im Vergleich lieferten die aXa-Tests höhere Messwerte als PiCT bei allen Medikamenten außer UFH. Während die Ergebnisse der chromogenen Verfahren insgesamt sehr stark korrelierten (r = 0,86), war die Übereinstimmung mit den PiCT-Ergebnissen schwach bis deutlich (r = 0,40 bzw. r = 0,66). Die Faktoren Schwangerschaft, Adipositas und Niereninsuffizienz zeigten auf die Gesamtergebnisse keinen nennenswerten Einfluss. rnZusammenfassend kann gesagt werden, dass PiCT dennoch ein brauchbarer Test zum Monitoring der Antikoagulation sein könnte. Um den Nutzen des Tests v.a. in Bezug auf seine Aussagekraft bei Komplikationen zu beweisen, sind aber weitere klinische Studien notwendig.rn

Optimierung der inhalativen Therapie bei Patienten mit Cystischer Fibrose und bei Kleinkindern

Patienten mit Cystischer Fibrose müssen in der Regel verschiedene Arzneimittel mehrmals täglich inhalieren. Um den hohen Zeitaufwand dafür zu reduzieren werden die Arzneimittel häufig gemischt und simultan inhaliert. Die Kenntnis der physikalisch-chemischen Kompatibilität von Mischinhalationslösungen/ -suspensionen ist deshalb von großer Bedeutung. In der vorliegenden Arbeit wurden die Kompatibilitäten von Mischungen aus Colistimethat-Inhalationslösung (mikrobiologische Wertbestimmung) mit verschiedenen Tobramycin-Inhalationslösungen, Budesonid (HPLC) mit 5,85%-iger Natriumchlorid-Lösung sowie mit Colistimethat-Inhalationslösung und Dornase alfa (SE-HPLC, SDS-PAGE, UV-Spektrometrie, T-SCX-Chromatographie) mit verschiedenen Tobramycin-Inhalationslösungen (Fluoreszenzpolarisations-Immunoassay) nachgewiesen. Durch das Mischen mit Tobramycin-Inhalationslösungen wurden die aerodynamischen Eigenschaften (FPF, MMAD, GSD) von Dornase alfa bei simultaner Verneblung nicht verändert (bestimmt mittels Kaskadenimpaktion).rnDurch die physiologischen und anatomischen Gegebenheiten, sowie die kognitiven Fähigkeiten kleiner Kinder stellt die effektive inhalative Therapie eine große Herausforderung dar. Der Respimat® bietet mit seiner langen Sprühdauer und den kleinen Aerosolpartikeln eine vielversprechende Alternative für die Anwendung bei Kleinkindern. In der vorliegenden Studie wurde untersucht ob bei Kindern unter 5 Jahren der Respimat® als Inhalationsgerät verwendet werden kann und welchen Grad an Hilfestellung sie für ein erfolgreiches Inhalationsmanöver benötigen.rnDie Ergebnisse der Handhabungsuntersuchung, sowie die Bewertung aufgezeichneter Inhalationsprofile zeigten, dass der Respimat® für Kinder < 4 Jahre nur in Kombination mit einer Inhalierhilfe wie dem AeroChamber Plus® verwendet werden sollte. Kinder im Alter von 4 Jahren sind mit entsprechender Schulung in der Lage mit dem Respimat® alleine zu inhalieren.rn

Analyse der T-Zellkreuzreaktivität bei Birkenpollenallergikern mit assoziierter Nahrungsmittelallergie

Eine Pollenallergie geht häufig mit einer sekundären Nahrungsmittelallergie einher, die durch die Kreuzreaktivität zwischen dem Pollen- und dem Nahrungsmittelallergen verursacht wird. In der vorliegenden Arbeit wurde eine Kohorte von 20 Allergikern mit einer Typ I-Allergie gegen Birkenpollen und einer assoziierten Nahrungsmittelallergie gegen Haselnüsse und/oder Karotten in Bezug auf eine allergenspezifische IgE-Antwort, T-Zellantwort und vor allen Dingen hinsichtlich der T-Zellkreuzreaktivität zwischen den rekombinanten Allergenen Bet v 1, Cor a 1 und Dau c 1 charakterisiert. Verwendet wurde hierzu ein Zellkultursystem mit primären CD4+ T-Zellen ohne die Zugabe von exogenem IL-2 oder wiederholten Stimulationen. Zur Analyse der T-Zellkreuzreaktivität kamen zwei unterschiedliche Analyseverfahren zum Einsatz: zum einen der bewährte 3H-Thymidinassay und zum anderen eine neue durchflusszytometrische Methode, die auf der Verwendung von zwei unterschiedlichen Proliferationsfarbstoffen basiert.rnBei der Charakterisierung der T-Zellantwort konnte festgestellt werden, dass eine robuste Th2-Antwort vorliegt, die stark von dem Zytokin IL-5 dominiert wird, begleitet von einer signifikanten Produktion von IL-9 und IL-13, allerdings ohne die Beteiligung von IL-4.rnDes Weiteren konnte zum ersten Mal mit Hilfe eines dosisabhängigen Inhibitions-ELISA eine B-Zellkreuzreaktivität zwischen Bet v 1 und Cor a 1 gezeigt werden, wobei das Cor a 1-reaktive IgE prädominant ist und eine Subpopulation des Bet v 1-reaktiven IgE darstellt.rnMittels 3H-Thymidinassay konnte eine T-Zellkreuzreaktivität zwischen Bet v 1, Cor a 1 und in einem geringeren Maße zu Dau c 1 bei primären T-Zellen von Allergikern gezeigt werden. Ebenso konnte die Kreuzreaktivität zwischen Bet v 1 und Cor a 1 durch die neue durchflusszytometrische Methode bewiesen werden. Zusätzlich ist es mit Hilfe dieser neuen Methode nun möglich, zwischen den einzelnen T-Zellsubpopulationen zu unterscheiden, die sowohl nach primärer und sekundärer oder ausschließlich nach sekundärer Stimulation proliferieren. Es konnte festgestellt werden, dass die kreuzreaktiven T-Zellen aus der T-Zellsubpopulation hervorgehen, die bereits nach der primären Stimulations stark proliferiert haben. Somit kann also innerhalb des T-Zellrepertoires der allergischen Spender eine Prädominanz der kreuzreaktiven T-Zellsubpopulationen festgestellt werden. Eine monospezifische T-Zellsubpopulation konnte unter Verwendung der neuen Methode nicht detektiert werden.rnDas Ausmaß von Qualität und Quantität einer Kreuzreaktivität kann nun visualisiert werden, was dazu beitragen kann, das Protokoll einer SIT zu verbessern und optimal an den individuellen Patienten anzupassen, um möglicherweise eine größere Chance auf eine erfolgreiche Therapie in Aussicht zu stellen.

Update zur Hymenopterengiftallergie mit besonderen Aspekten in der Diagnostik und Therapie

Die Hymenopterengiftallergie ist weltweit eine der wichtigsten Ursachen für allergische und anaphylaktische Reaktionen, die bis zum Tod führen kann. Auch wenn sich durch Globalisierung und Klimawandel andere Hymenopterenarten verbreiten können, sind in Mitteleuropa Honigbienen- und Wespenstiche die häufigsten Auslöser der Hymenopterengiftallergie. Der Nachweis eines erhöhten basalen Tryptasewerts hat sich als Risikofaktor für schwere allergische Reaktionen nach Insektenstichen mehrfach bestätigt, sodass dessen Bestimmung heutzutage in der Diagnostik unerlässlich ist. Bis heute sind zwölf Bienen- und sechs Wespengiftallergene identifiziert, wobei aktuell die nicht glykolysierten, speziesspezifischen Hauptallergene Api m 1 (Biene), Ves v 5 und Ves v 1 (Wespe) kommerziell für die Diagnostik verfügbar sind. Im Fall einer Doppelpositivität der spezifischen Immunglobuline E (sIgE) gegen beide Gesamtgifte sind diese für die Identifizierung des verantwortlichen Gifts für die Immuntherapie wertvoll. Falls damit keine klare Diagnose erzielt wird, bietet sich der Basophilenaktivierungstest als zusätzlicher In-vitro-Assay an. Therapeutisch ist die spezifische Immuntherapie mit Insektengiften immer noch die einzige kausale und auch effektive Behandlung einer Hymenopterengiftallergie. Während fast alle Patienten mit Wespengiftallergie durch die Immuntherapie mit Wespengift geschützt sind, entwickeln etwa 20 % der Bienengiftallergiker trotz Bienengiftimmuntherapie bei Reexposition noch – meist leichtere – Allgemeinreaktionen. Durch Steigerung der Erhaltungsdosis kann fast jeder Patient geschützt werden. Ferner ist eine Optimierung in der Behandlung mit Bienengift denkbar, da in den präsenten Therapielösungen relevante Bienengiftallergene wie Api m 10 oder Api m 3 nicht oder nur in geringer Konzentration vorhanden sind. Aufgrund der aktuellen Forschungsrichtung mit Identifizierung IgE-induzierender Allergene rücken andere Therapieansätze bei der Behandlung von Hymenopterengiftallergie in den Hintergrund.

Discovery of an MIT-like atracotoxin family: Spider venom peptides that share sequence homology but not pharmacological properties with AVIT family proteins

This project identified a novel family of six 66-68 residue peptides from the venom of two Australian funnel-web spiders, Hadronyche sp. 20 and H. infensa: Orchid Beach (Hexathelidae: Atracinae), that appear to undergo N- and/or C-terminal post-translational modifications and conform to an ancestral protein fold. These peptides all show significant amino acid sequence homology to atracotoxin-Hvf17 (ACTX-Hvf17), a non-toxic peptide isolated from the venom of H. versuta, and a variety of AVIT family proteins including mamba intestinal toxin 1 (MIT1) and its mammalian and piscine orthologs prokineticin 1 (PK1) and prokineticin 2 PK2). These AVIT family proteins target prokineticin receptors involved in the sensitization of nociceptors and gastrointestinal smooth muscle activation. Given their sequence homology to MITI, we have named these spider venom peptides the MIT-like atracotoxin (ACTX) family. Using isolated rat stomach fundus or guinea-pia ileum organ bath preparations we have shown that the prototypical ACTX-Hvf17, at concentrations up to 1 mu M, did not stimulate smooth muscle contractility, nor did it inhibit contractions induced by human PK1 (hPK1). The peptide also lacked activity on other isolated smooth muscle preparations including rat aorta. Furthermore, a FLIPR Ca2+ flux assay using HEK293 cells expressing prokineticin receptors showed that ACTX-Hvf17 fails to activate or block hPK1 or hPK2 receptors. Therefore, while the MIT-like ACTX family appears to adopt the ancestral disulfide-directed beta-hairpin protein fold of MIT1, a motif believed to be shared by other AVIT family peptides, variations in the amino acid sequence and surface charge result in a loss of activity on prokineticin receptors. (c) 2005 Elsevier Inc. All rights reserved.

Development of a colorimetric assay for heparanase activity suitable for kinetic analysis and inhibitor screening

The role that heparanase plays during metastasis and angiogenesis in tumors makes it an attractive target for cancer therapeutics. Despite this enzyme’s significance, most of the assays developed to measure its activity are complex. Moreover, they usually rely on labeling variable preparations of the natural substrate heparan sulfate, making comparisons across studies precarious. To overcome these problems, we have developed a convenient assay based on the cleavage of the synthetic heparin oligosaccharide fondaparinux. The assay measures the appearance of the disaccharide product of heparanase-catalyzed fondaparinux cleavage colorimetrically using the tetrazolium salt WST-1. Because this assay has a homogeneous substrate with a single point of cleavage, the kinetics of the enzyme can be reliably characterized, giving a Km of 46 μM and a kcat of 3.5 s−1 with fondaparinux as substrate. The inhibition of heparanase by the published inhibitor, PI-88, was also studied, and a Ki of 7.9 nM was determined. The simplicity and robustness of this method, should, not only greatly assist routine assay of heparanase activity but also could be adapted for high-throughput screening of compound libraries, with the data generated being directly comparable across studies.

A surface plasmon resonance-based solution affinity assay for heparan sulfate-binding proteins

A surface plasmon resonance-based solution affinity assay is described for measuring the Kd of binding of heparin/heparan sulfate-binding proteins with a variety of ligands. The assay involves the passage of a pre-equilibrated solution of protein and ligand over a sensor chip onto which heparin has been immobilised. Heparin sensor chips prepared by four different methods, including biotin–streptavidin affinity capture and direct covalent attachment to the chip surface, were successfully used in the assay and gave similar Kd values. The assay is applicable to a wide variety of heparin/HS-binding proteins of diverse structure and function (e.g., FGF-1, FGF-2, VEGF, IL-8, MCP-2, ATIII, PF4) and to ligands of varying molecular weight and degree of sulfation (e.g., heparin, PI-88, sucrose octasulfate, naphthalene trisulfonate) and is thus well suited for the rapid screening of ligands in drug discovery applications.

A nested real-time PCR assay has an increased sensitivity suitable for detection of viruses in aerosol studies

Aims: Influenza is commonly spread by infectious aerosols; however, detection of viruses in aerosols is not sensitive enough to confirm the characteristics of virus aerosols. The aim of this study was to develop an assay for respiratory viruses sufficiently sensitive to be used in epidemiological studies. Method: A two-step, nested real-time PCR assay was developed for MS2 bacteriophage, and for influenza A and B, parainfluenza 1 and human respiratory syncytial virus. Outer primer pairs were designed to nest each existing real-time PCR assay. The sensitivities of the nested real-time PCR assays were compared to those of existing real-time PCR assays. Both assays were applied in an aerosol study to compare their detection limits in air samples. Conclusions: The nested real-time PCR assays were found to be several logs more sensitive than the real-time PCR assays, with lower levels of virus detected at lower Ct values. The nested real-time PCR assay successfully detected MS2 in air samples, whereas the real-time assay did not. Significance and Impact of the Study: The sensitive assays for respiratory viruses will permit further research using air samples from naturally generated virus aerosols. This will inform current knowledge regarding the risks associated with the spread of viruses through aerosol transmission.