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Die Bittergeschmacksrezeptoren stellen in der Superfamilie der G-Protein-gekoppelten Rezeptoren eine besondere Gruppe dar. Im Menschen können die 25 Rezeptoren eine große Anzahl unterschiedlichster Bittergeschmacksstoffe detektieren. Diese Substanzen können sowohl schädlich, wie etwa Strychnin, als auch der Gesundheit förderliche Arzneistoffe, wie etwa Chloramphenicol sein. Unter den Bittergeschmacksrezeptoren des Menschen gibt es eine Gruppe von drei Rezeptoren, die besonders viele Bitterstoffe detektieren können. Einer von ihnen ist der Rezeptor hTAS2R10. In dieser Arbeit konnte sowohl experimentell als auch durch computergestützte Modellierung gezeigt werden, dass der hTAS2R10 nur eine Bindungstasche besitzt. Das stimmt mit den bisher ausführlich experimentell und in silico untersuchten Rezeptoren hTAS2R1, -R16, -R38 und -R46 überein. Die für die Agonisteninteraktionen nachweislich wichtigen Transmembrandomänen sind in den bisher untersuchten Bittergeschmacksrezeptoren, wie auch im hTAS2R10, die Transmembrandomänen 3, 5, 6 und 7. Die Untersuchungen zeigten, dass die Bindungstasche des hTAS2R10 in der oberen Hälfte des zum extrazellulären Raum gerichteten Bereichs lokalisiert ist. Insbesondere konnte für die untersuchten Agonisten Strychnin, Parthenolid und Denatoniumbenzoat gezeigt werden, dass die Seitenketten der Aminosäuren in Position 3.29 und 5.40 ausgeprägte agonistenselektive Wechselwirkungen eingehen. Weitere Untersuchungen haben ergeben, dass das weitgefächerte Agonistenspektrum des hTAS2R10 zu Lasten der Sensitivität für einzelne Bitterstoffe geht. Der Vergleich wichtiger Positionen im hTAS2R10, hTAS2R46 und mTas2r105 hat deutlich gemacht, dass sich die Bindungsmodi zwischen diesen Rezeptoren unterscheiden. Dies deutet auf eine getrennte evolutionäre Entwicklung der Bindungseigenschaften dieser Rezeptoren hin. Gleichfalls zeigten die Untersuchungen, dass einige Positionen wie z.B. 7.39 die Funktion aller untersuchten Bittergeschmacksrezeptoren prägen, sich jedoch die genaue Bedeutung im jeweiligen Rezeptor unterscheiden kann. Einzelne dieser Positionen konnten auch bei der Agonisteninteraktion des Rhodopsins und des β2-adrenergen Rezeptors beobachtet werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit helfen dabei die Wechselwirkungen zwischen Bitterstoffen und den Bittergeschmacksrezeptoren zu verstehen und geben erste Einblicke in die Entwicklung der Rezeptoren in Hinblick auf ihren Funktionsmechanismus. Diese Erkenntnisse können genutzt werden, um Inhibitoren zu entwickeln, die sowohl ein wichtiges Werkzeug in der Rezeptoranalytik wären, als auch dazu genutzt werden könnten, den unerwünschten bitteren Geschmack von Medikamenten oder gesundheitsfördernden sekundären Pflanzenstoffen zu mindern. Damit könnte ein Beitrag zur Gesundheit der Menschen geleistet werden.
Aims The study aims to determine the direct costs and comparative cost-effectiveness of latest-generation dual-source computed tomography (DSCT) and invasive coronary angiography for diagnosing coronary artery disease (CAD) in patients suspected of having this disease.
Methods The study was based on a previously elaborated cohort with an intermediate pretest likelihood for CAD and on complementary clinical data. Cost calculations were based on a detailed analysis of direct costs, and generally accepted accounting principles were applied. Based on Bayes' theorem, a mathematical model was used to compare the cost-effectiveness of both diagnostic approaches. Total costs included direct costs, induced costs and costs of complications. Effectiveness was defined as the ability of a diagnostic test to accurately identify a patient with CAD.
Results Direct costs amounted to (sic)98.60 for DSCT and to (sic)317.75 for invasive coronary angiography. Analysis of model calculations indicated that cost-effectiveness grew hyperbolically with increasing prevalence of CAD. Given the prevalence of CAD in the study cohort (24%), DSCT was found to be more cost-effective than invasive coronary angiography ((sic)970 vs (sic)1354 for one patient correctly diagnosed as having CAD). At a disease prevalence of 49%, DSCT and invasive angiography were equally effective with costs of (sic)633. Above a threshold value of disease prevalence of 55%, proceeding directly to invasive coronary angiography was more cost-effective than DSCT.
Conclusions With proper patient selection and consideration of disease prevalence, DSCT coronary angiography is cost-effective for diagnosing CAD in patients with an intermediate pretest likelihood for it. However, the range of eligible patients may be smaller than previously reported.
Die Restenose stellt ein zentrales Problem der interventionellen Kardiologie dar und ist häufigste Komplikation nach perkutanen Angioplastieverfahren. Hauptursache dieser Wiederverengung des Gefäßes ist die Bildung einer Neointima durch die Proliferation transdifferenzierter vaskulärer glatter Muskelzellen und die Sekretion extrazellulärer Matrix. Die Entstehung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) und die Entzündungsreaktion nach der Gefäßverletzung werden als frühe, die Neointimabildung induzierende Prozesse diskutiert. Im Rahmen dieser Arbeit wurden mehrere Projekte bearbeitet, die Aufschluss über die während der Neointimabildung statt findenden Prozesse geben sollen. Mit Hilfe eines Verletzungsmodells der murinen Femoralarterie wurde der Einfluss der Entzündung und der ROS-Bildung auf die Neointimabildung in der Maus untersucht. Die Behandlung mit dem mitochondrialen Superoxiddismutase-Mimetikum MitoTEMPO verminderte die Bildung der Neointima besser, als die Behandlung mit dem globalen ROS-Fänger N-Acetylcystein. Die stärkste Hemmung der Neointimabildung wurde jedoch durch die Immunsuppression mit Rapamycin erreicht. Interferon-γ (INFγ) ist ein wichtiges Zytokin der Th1-Immunantwort, das in Folge der Gefäßverletzung freigesetzt wird und die proinflammatorischen Chemokine CXCL9 (MIG, Monokine Induced by INF), CXCL10 (IP-10, INF inducible Protein of 10 kDa) und CXCL11 (I-TAC, Interferon inducible T cell-Chemoattractant) induziert. CXCL9, CXCL10 und CXCL11 sind Liganden des CXC-Chemokinrezeptors 3 (CXCR3) und locken chemotaktisch CXCR3 positive Entzündungszellen zum Ort der Gefäßverletzung. Daher wurde die spezielle Bedeutung des Chemokins CXCL10 in der Restenose untersucht. Dazu wurden CXCL10-defiziente Mäuse dem Femoralisverletzungsmodell unterzogen und die Gefäße nach 14 Tagen morphometrisch und immunhistologisch untersucht. CXCL10-Defizienz führte in Mäusen zu einer verminderten Neointimabildung, die mit einer verringerten Inflammation, Apoptose und Proliferation im verletzten Gefäß korrelierte. Neben der Inflammation beeinflusst aber auch die Reendothelialisierung der verletzten Gefäßwand die Restenose. Interessanterweise war im Vergleich zu Wildtyp-Mäusen in den CXCL10-Knockout-Mäusen auch die Reendothelialisierung erheblich verbessert. Offensichtlich ist das CXCR3-Chemokinsystem also in völlig unterschiedliche biologische Prozesse involviert und beeinflusst nicht nur die Bildung der Neoimtima durch die Förderung der Entzündung, sondern auch die Unterdrückung der Reendothelialisierung der verletzten Gefäßwand. Tatsächlich wird der CXCR3 nicht nur auf Entzündungszellen, sondern auch auf Endothelzellen exprimiert. Zur separaten Untersuchung der Rolle des CXCR3 in der Inflammation und der Reendothelialisierung wurde im Rahmen dieser Arbeit damit begonnen konditionelle CXCR3-Knockout-Mäuse zu generieren, in denen der CXCR3 entweder in Entzündungszellen oder in Endothelzellen ausgeschaltet ist. Zum besseren Verständnis der molekularen Mechanismen, mit denen der CXCR3 seine Funktionen vermittelt, wurde zudem untersucht ob dieser mit anderen G-Protein-gekoppelten Rezeptoren (GPCR) interagiert. Die Analyse von Coimmunpräzipitaten deutet auf eine Homodimerisierung der beiden CXCR3 Splicevarianten CXCR3A und CXCR3B, sowie auf die Heterodimerbildung von CXCR3A und CXCR3B mit sich, sowie jeweils mit CCR2, CCR3, CCR5 und den Opioidrezeptoren MOR und KOR hin. Die getestete Methode des Fluoreszenz-Resonanz-Energietransfers (FRET) erwies sich jedoch als ungeeignet zur Untersuchung von CXCR3, da dieser in HEK293T-Zellen nicht korrekt transient exprimiert wurde. Insgesamt deuten die Ergebnisse dieser Arbeit darauf hin, dass das CXCR3-Chemokinsystem eine zentrale Rolle in unterschiedlichen, die Neointimabildung beeinflussenden Prozessen spielt. Damit könnten der CXCR3 und insbesondere das Chemokin CXCL10 interessante Zielmoleküle in der Entwicklung neuer verbesserter Therapien zur Verhinderung der Restenose darstellen.
Sphingosine-1-phosphate lyase (SPL) is the only known enzyme that irreversibly cleaves sphingosine-1-phosphate (S1P) into phosphoethanolamine and (2E)-hexadecenal during the final step of sphingolipid catabolism. Because S1P is involved in a wide range of physiological and diseased processes, determining the activity of the degrading enzyme is of great interest. Therefore, we developed two procedures based on liquid chromatography (LC) for analysing (2E)-hexadecenal, which is one of the two S1P degradation products. After separation, two different quantification methods were performed, tandem mass spectrometry (MS) and fluorescence detection. However, (2E)-hexadecenal as a long-chain aldehyde is not ionisable by electrospray ionisation (ESI) for MS quantification and has an insufficient number of corresponding double bonds for fluorescence detection. Therefore, we investigated 2-diphenylacetyl-1,3-indandione-1-hydrazone (DAIH) as a derivatisation reagent. DAIH transforms the aldehyde into an ionisable and fluorescent analogue for quantitative analysis. Our conditions were optimised to obtain the outstanding limit of detection (LOD) of 1 fmol per sample (30 mu L) for LC-MS/MS and 0.75 pmol per sample (200 mu l) for LC determination with fluorescence detection. We developed an extraction procedure to separate and concentrate (2E)-hexadecenal from biological samples for these measurements. To confirm our new methods, we analysed the (2E)-hexadecenal level of different cell lines and human plasma for the first time ever. Furthermore, we treated HT-29 cells with different concentrations of 4-deoxypyridoxine (DOP), which competitively inhibits pyridoxal-5-phosphate (P5P), an essential cofactor for SPL activity, and observed a significant decrease in (2E)-hexadecenal relative to the untreated cells.
The GTPase ADP-ribosylation factor-related protein 1 (ARFRP1) is located at the trans-Golgi compartment and regulates the recruitment of Arf-like 1 (ARL1) and its effector golgin-245 to this compartment. Here, we show that liver-specific knockout of Arfrp1 in the mouse (Arfrp1(liv-/-)) resulted in early growth retardation, which was associated with reduced hepatic insulin-like growth factor 1 (IGF1) secretion. Accordingly, suppression of Arfrp1 in primary hepatocytes resulted in a significant reduction of IGF1 release. However, the hepatic secretion of IGF-binding protein 2 (IGFBP2) was not affected in the absence of ARFRP1. In addition, Arfrp1(liv-/-) mice exhibited decreased glucose transport into the liver, leading to a 50% reduction of glycogen stores as well as a marked retardation of glycogen storage after fasting and refeeding. These abnormalities in glucose metabolism were attributable to reduced protein levels and intracellular retention of the glucose transporter GLUT2 in Arfrp1(liv-/-) livers. As a consequence of impaired glucose uptake into the liver, the expression levels of carbohydrate response element binding protein (ChREBP), a transcription factor regulated by glucose concentration, and its target genes (glucokinase and pyruvate kinase) were markedly reduced. Our data indicate that ARFRP1 in the liver is involved in the regulation of IGF1 secretion and GLUT2 sorting and is thereby essential for normal growth and glycogen storage.
Friedreich's ataxia is an inherited neurodegenerative disease caused by the reduced expression of the mitochondrially active protein frataxin. We have previously shown that mice with a hepatocyte-specific frataxin knockout (AlbFxn(-/-)) develop multiple hepatic tumors in later life. In the present study, hepatic carbohydrate metabolism in AlbFxn(-/-) mice at an early and late life stage was analyzed. In young (5-week-old) AlbFxn(-/-) mice hepatic ATP, glucose-6-phosphate and glycogen levels were found to be reduced by similar to 74, 80 and 88%, respectively, when compared with control animals. This pronounced ATP, G6P and glycogen depletion in the livers of young mice reverted in older animals: while half of the mice die before 30 weeks of age, the other half reaches 17 months of age and exhibits glycogen, G6P and ATP levels similar to those in age-matched controls. A key event in this respect seems to be the up-regulation of GLUT1, the predominant glucose transporter in fetal liver parenchyma, which became evident in AlbFxn(-/-) mice being 5-12 weeks of age. The most significant histological findings in animals being 17 or 22 months of age were the appearance of multiple clear cell, mixed cell and basophilic foci throughout the liver parenchyma as well as the development of hepatocellular adenomas and carcinomas. The hepatocarcinogenic process in AlbFxn 2/2 mice shows remarkable differences regarding carbohydrate metabolism alterations when compared with all other chemically and virally driven liver cancer models described up to now.