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Objectives The nitric oxide-soluble guanylate cyclase (sGC)-cGMP signal transduction pathway is impaired in different cardiovascular diseases, including pulmonary hypertension, heart failure and arterial hypertension. Riociguat is a novel stimulator of soluble guanylate cyclase (sGC). However, little is known about the effects of sGC stimulators in experimental models of hypertension. We thus investigated the cardio-renal protective effects of riociguat in low- renin and high-renin rat models of hypertension. Methods The vasorelaxant effect of riociguat was tested in vitro on isolated saphenous artery rings of normal and nitrate tolerant rabbits. The cardiovascular in-vivo effects of sGC stimulation were evaluated in hypertensive renin-transgenic rats treated with the nitric oxide-synthase inhibitor N- nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME) (high-renin model) and in rats with 5/6 nephrectomy (low-renin model). Results In both animal models, riociguat treatment improved survival and normalized blood pressure. Moreover, in the L-NAME study part, riociguat reduced cardiac target organ damage as indicated by lower plasma ANP, lower relative left ventricular weight and lower cardiac interstitial fibrosis, and reduced renal target organ damage as indicated by lower plasma creatinine and urea, less glomerulosclerosis and less renal interstitial fibrosis. In the 5/6 nephrectomy study part, riociguat reduced cardiac target organ damage as indicated by lower plasma ANP, lower relative left ventricular weight, lower myocyte diameter and lower arterial media/lumen ratio, and reduced renal target organ damage as indicated by improved creatinine clearance and less renal interstitial fibrosis. Conclusion We demonstrate for the first time that the novel sGC stimulator riociguat shows in two independent models of hypertension a potent protection against cardiac and renal target organ damage. J Hypertens 28: 1666-1675 (c) 2010 Wolters Kluwer Health vertical bar Lippincott Williams & Wilkins.
Die adipositasbedingte Insulinresistenz geht mit einer unterschwelligen Entzündungsreaktion einher. Als Antwort auf dieses Entzündungsgeschehen wird PGE2 unter anderem von Kupffer Zellen der Leber freigesetzt und kann seine Wirkung über vier PGE2-Rezeptorsubtypen (EP1-EP4) vermitteln. In vorangegangenen Arbeiten konnte gezeigt werden, dass PGE2 in Rattenhepatozyten über den EP3 R ERK1/2-abhängig die intrazelluläre Weiterleitung des Insulinsignals hemmt. Über die Modulation der Insulinrezeptorsignalkette durch andere EP-Rezeptoren war bisher nichts bekannt. Daher sollte in stabil transfizierten Zelllinien, die jeweils nur einen der vier EP-Rezeptorsubtypen exprimierten, der Einfluss von PGE2 auf die Insulinrezeptorsignalkette untersucht werden. Es wurden HepG2-Zellen, die keinen funktionalen EP-Rezeptor aufwiesen, sowie HepG2-Zellen, die stabil den EP1-R (HepG2-EP1), den EP3β-R (HepG2 EP3β) oder den EP4-R (HepG2 EP4) exprimierten, sowie die humane fötale Hepatozytenzelllinie, Fh hTert, die den EP2- und den EP4-R exprimierte, für die Untersuchungen verwendet. Die Zellen wurden für 330 min mit PGE2 (10 µM) vorinkubiert, um die pathophysiologische Situation nachzustellen und anschließend mit Insulin (10 nM) für 15 min stimuliert. Die insulinabhängige Akt- und ERK1/2-Phosphorylierung wurde im Western-Blot bestimmt. In allen Hepatomzelllinien die EP-R exprimierten, nicht aber in der Zelllinie, die keinen EP R exprimierte, hemmte PGE2 die insulinstimulierte Akt-Phosphorylierung. In allen drei stabil transfizierten Zelllinien, nicht jedoch in den Fh-hTert-Zellen, steigerte PGE2 die basale und insulinstimulierte Phosphorylierung der Serin/Threoninkinase ERK1/2. In den HepG2 EP1- und den HepG2-EP3β-Zellen steigerte PGE2 mutmaßlich über die ERK1/2-Aktivierung die Serinphosphorylierung des IRS, welche die Weiterleitung des Insulinsignals blockiert. Die Hemmung der Aktivierung von ERK1/2 hob in EP3 R-exprimierenden Zellen die Abschwächung der Insulinsignalübertragung teilweise auf. In diesen Zellen scheint die ERK1/2-Aktivierung die größte Bedeutung für die Hemmung der insulinstimulierten Akt-Phosphorylierung zu haben. Da durch die Hemmstoffe die PGE2-abhängige Modulation nicht vollständig aufgehoben wurde, scheinen darüber hinaus aber noch andere Mechanismen zur Modulation beizutragen. In den Fh hTert-Zellen wurde die Insulinrezeptorsignalkette offensichtlich über einen ERK1/2-unabhängigen, bisher nicht identifizierten Weg unterbrochen. Eine gesteigerte PGE2-Bildung im Rahmen der Adipositas ist nicht auf die peripheren Gewebe beschränkt. Auch im Hypothalamus können bei Adipositas Zeichen einer Entzündung nachgewiesen werden, die mit einer gesteigerten PGE2-Bildung einhergehen. Daher wurde das EP R-Profil von primären hypothalamischen Neuronen und neuronalen Modellzelllinien charakterisiert, um zu prüfen, ob PGE2 in hypothalamischen Neuronen die Insulinsignalkette in ähnlicher Weise unterbricht wie in Hepatozyten. In allen neuronalen Zellen hemmte die Vorinkubation mit PGE2 die insulinstimulierte Akt-Phosphorylierung nicht. In der neuronalen hypothalamischen Zelllinie N 41 wirkte PGE2 eher synergistisch mit Insulin. In durch Retinsäure ausdifferenzierten SH SY5Y-Zellen waren die Ergebnisse allerdings widersprüchlich. Dies könnte darauf zurückzuführen sein, dass die Expression der EP Rezeptoren im Verlauf der Kultur stark schwankte und somit die EP R-Ausstattung der Zellen zwischen den Zellversuchen variierte. Auch in den primären hypothalamischen Neuronen variierte die EP R-Expression abhängig vom Differenzierungszustand und PGE2 beeinflusste die insulinstimulierte Akt-Phosphorylierung nicht. Obwohl in allen neuronalen Zellen die Akt-Phosphorylierung durch Insulin gesteigert wurde, konnte in keiner der Zellen eine insulinabhängige Regulation der Expression von Insulinzielgenen (POMC und AgRP) nachgewiesen werden. Das liegt wahrscheinlich an dem niedrigen Differenzierungsgrad der untersuchten Zellen. Im Rahmen der Adipositas kommt es zu einer Überaktivierung des Endocannabinoidsystems. Endocannabinoidrezeptoren sind mit den EP Rezeptoren verwandt. Daher wurde geprüft, ob Endocannabinoide die Insulinsignalweiterleitung in ähnlicher Weise beeinflussen können wie PGE2. Die Vorinkubation der N 41-Zellen für 330 min mit einem Endocannabinoidrezeptoragonisten steigerte die insulinstimulierte Akt-Phosphorylierung, was auf einen insulinsensitiven Effekt von Endocannabinoiden hindeutet. Dies steht im Widerspruch zu der in der Literatur beschriebenen endocannabinoidabhängigen Insulinresistenz, die aber auf indirekte, durch Endocannabinoide ausgelöste Veränderungen zurückzuführen sein könnte.
DNA-repair mechanisms enable cells to maintain their genetic information by protecting it from mutations that may cause malignant growth. Recent evidence suggests that specific DNA-repair enzymes contain ISCs (iron-sulfur clusters). The nuclear-encoded protein frataxin is essential for the mitochondrial biosynthesis of ISCs. Frataxin deficiency causes a neurodegenerative disorder named Friedreich's ataxia in humans. Various types of cancer occurring at young age are associated with this disease, and hence with frataxin deficiency. Mice carrying a hepatocyte- specific disruption of the frataxin gene develop multiple liver tumours for unresolved reasons. In the present study, we show that frataxin deficiency in murine liver is associated with increased basal levels of oxidative DNA base damage. Accordingly, eukaryotic V79 fibroblasts overexpressing human frataxin show decreased basal levels of these modifications, while prokaryotic Salmonella enterica serotype Typhimurium TA 104 strains transformed with human frataxin show decreased mutation rates. The repair rates of oxidative DNA base modifications in V79 cells overexpressing frataxin were significantly higher than in control cells. Lastly, cleavage activity related to the ISC-independent repair enzyme 8-oxoguanine glycosylase was found to be unaltered by frataxin overexpression. These findings indicate that frataxin modulates DNA-repair mechanisms probably due to its impact on ISC-dependent repair proteins, linking mitochondrial dysfunction to DNA repair and tumour initiation.
Adipogenesis is governed by a well-documented cascade of transcription factors. However, less is known about non-transcription factors that govern early stages of adipogenesis. Here we show that cellular retinol-binding protein type I (CRBP-I), a small cytosolic binding protein for retinol and retinaldehyde, is specifically restricted to preadipocytes in white adipose tissue. The absence of CRBP-I in mice (CRBP-I-KO mice) leads to increased adiposity. Despite increased adiposity, CRBP-I-KO mice remain more glucose tolerant and insulin sensitive during high-fat-diet feeding. 3T3-L1 cells deficient in CRBP-I or mouse embryonic fibroblasts derived from CRBP-I-KO mice had increased adipocyte differentiation and triglyceride (TG) accumulation. This was due to increased expression and activity of PPAR gamma, while other transcription factor pathways in early and late differentiation remained unchanged. Conversely, the overexpression of CRBP-I in 3T3-L1 cells results in decreased TG accumulation. In conclusion, CRBP-I is a cytosolic protein specifically expressed in preadipocytes that regulates adipocyte differentiation in part by affecting PPAR gamma activity.