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Preclinical assessment of penetration not only in intact, but also in barrier‐disrupted skin is important to explore the surplus value of novel drug delivery systems, which can be specifically designed for diseased skin. Here, we characterized physical and chemical barrier disruption protocols for short‐term ex vivo skin cultures with regard to structural integrity, physiological and biological parameters. Further, we compared the penetration of dexamethasone (Dex) in different nanoparticle‐based formulations in stratum corneum, epidermis and dermis extracts of intact vs. barrier‐disrupted skin as well as by dermal microdialysis at 6, 12 and 24 hours after topical application. Dex was quantified by liquid‐chromatography ‐ tandem‐mass spectrometry (LC‐MS/MS). Simultaneously, we investigated the Dex efficacy by interleukin (IL) analysis. Tape‐stripping (TS) and 4 hours sodium lauryl sulfate 5 % (SLS) exposure were identified as highly effective barrier disruption methods assessed by reproducible transepidermal water loss (TEWL) changes and IL‐6/8 increase which was more pronounced in SLS‐treated skin. The barrier state has also a significant impact on the Dex penetration kinetics: for all formulations, TS highly increased dermal Dex concentration despite the fact that nanocrystals quickly and effectively penetrated both, intact and barrier‐disrupted skin reaching significantly higher dermal Dex concentration after 6 hours compared to Dex cream. The surplus value of encapsulation in ethyl cellulose nanocarriers could mostly be observed when applied on intact skin, in general showing a delayed Dex penetration. Estimation of cytokines was limited due to the trauma caused by probe insertion. In summary, ex vivo human skin is a highly interesting short‐term preclinical model for the analysis of penetration and efficacy of novel drug delivery systems.
Skeletal muscle alterations during aging lead to dysfunctional metabolism, correlating with frailty and early mortality. The loss of proteostasis is a hallmark of aging. Whether proteostasis loss plays a role in muscle aging remains elusive. To address this question we collected muscles, Soleus (SOL, type I) and Extensor digitorum longus (EDL, type II), from young (4 months) and old (25 months) C57BL/6 mice and evaluated the proteasomal system. Initial work showed decreased 26 S activity in old SOL. EDL displayed lower proteasomal activity in both ages compared to any of the SOL ages. Moreover, in order to understand if during aging there is the so-called “fiber switch from fast-to-slow”, we performed western blots against sMHC and fMHC (slow and fast myosin heavy chain, respectively). Preliminary results suggest that young SOL is composed by slow twitch fibers but also contains fast twitch fibers, while young EDL seems to be mostly composed by fast twitch fibers that level down during aging, suggesting the switch. As a conclusion, EDL seems to have less proteasomal activity, however, if this is a contributor or a consequence to the muscle fiber switch during aging still needs further investigation.
Oxidative posttranslationale Modifikationen endogener Proteine werden v. a. durch reaktive Sauerstoff- und Stickstoffspezies (engl:. Reactive Oxygen Species, ROS, reactive nitrogen species, RNS) hervorgerufen und können sowohl reversibel (z. B. Disulfidbindungen) als auch irreversibel (z. B. Proteincarbonyle) erfolgen [1–3]. Lange wurde angenommen, dass oxidative posttranslationale Proteinmodifikationen (oxPTPM) nur von untergeordneter Bedeutung für den Metabolismus sind. Tatsächlich handelt es sich jedoch um einen physiologischen Prozess, der über die Modulation der Proteinstruktur auch die Proteinfunktion (z. B. Enzymaktivität, Stabilität) und somit zahlreiche Stoffwechselwege wie den Energiestoffwechsel, die Immunfunktion, die vaskuläre Funktion sowie Apoptose und Genexpression beeinflussen kann. Die Bildung von oxPTPM ist dabei hochreguliert und hängt u. a. von der Proteinstruktur, der Verfügbarkeit von ROS und RNS sowie dem lokalen Mikromilieu der Zelle ab [2, 4].
New data from the LEADER trial show that the glucagon-like peptide 1 receptor agonist liraglutide protects against diabetic nephropathy in patients with type 2 diabetes mellitus. The renoprotective efficacy of liraglutide is not, however, as great as that reported for the sodium-glucose cotransporter 2 inhibitor emplagiflozin in the EMPA-REG OUTCOME trial.
One-tube osmotic fragility (OF) test is a rapid test used widely for screening thalassemia in countries with limited resources. The test has important limitation in that its accuracy relies on observers’ experience.
The iCheck Turbidity is a prototype of portable nephelometer developed by BioAnalyt (Bioanalyt GmbH, Germany). In this study, we assessed the applicability of the iCheck Turbidity, for checking turbidity of the OF-test
Der Embryonale Stammzelltest (EST) ist ein validierter In-vitro-Embryotoxizitätstest, der zur Untersuchung embryotoxischer Wirkungen von Chemikalien eingesetzt werden kann. Während des zehntägigen Differenzierungsassays differenzieren sich die pluripotenten murinen embryonalen Stammzellen (ES-Zellen) der Linie D3 in vitro in spontan kontrahierende Herzmuskelzellen. Dabei rekapitulieren sie Prozesse der frühen Embryogenese in vivo. Ein Zytotoxizitätsassay mit D3-Zellen und ausdifferenzierten, adulten 3T3-Maus-Fibroblasten dient der Ermittlung allgemeiner zytotoxischer Effekte und unterschiedlicher Sensitivitäten beider Zelllinien. Somit basiert der EST auf den beiden wichtigsten Mechanismen pränataler Toxizität, der Störung der Differenzierung und der Zytotoxizität. Ziel dieser Arbeit war es, mit Hilfe des EST das embryotoxische Potential der vier Chemikalien Trichostatin A (TSA), Methylazoxymethanolacetat (MAMac), Natriumdodecylsulfat (SDS) und Benzoesäure (BA) abzuschätzen. Dazu wurde mikroskopisch ermittelt, bei welcher Testsubstanzkonzentration in 50 % der während der In-vitro-Differenzierung gebildeten Embryonalkörperchen die Kardiomyozytendifferenzierung inhibiert wird (ID50). Außerdem wurde die halbmaximale Hemmkonzentration des Zellwachstums auf die beiden Zelllinien bestimmt (IC50D3 bzw. IC503T3). Als Erweiterung dieses konventionellen EST wurden mittels quantitativer Real Time-PCR an den Tagen 5, 7 und 10 der Differenzierung zusätzlich Genexpressionsanalysen etablierter herzmuskelspezifischer Markergene (Mesoderm Posterior 1, Tag 5; Myosin light chain 1, Tag 7 und 10) durchgeführt. Deren Expression korreliert in den ES-Zellen mit der embryonalen Herzdifferenzierung in vivo und kann zur Ermittlung der von der Prüfsubstanz hervorgerufenen halbmaximalen Hemmung der Genexpression in den Kardiomyozyten (IC50 Exp) herangezogen werden. Um letztlich embryotoxische Effekte in vivo auf Grundlage der ermittelten In-vitro-Daten abschätzen zu können, wurden die ermittelten Parameter mittels eines für den EST empirisch abgeleiteten mathematischen Prädiktionsmodells (PM) zur Klassifizierung der Testsubstanzen als nicht, schwach oder stark embryotoxisch herangezogen. Für jede der Substanzen waren die ermittelten Halbhemmkonzentrationen in den überwiegenden Fällen vergleichbar und führten unter Verwendung des PMs im konventionellen und im molekularen EST zu deren identischer Klassifizierung. TSA wurde als „stark embryotoxisch“ klassifiziert und beeinflusste insbesondere das Differenzierungspotential der ES-Zellen. Das als „schwach embryotoxisch“ klassifizierte SDS wirkte auf die D3-Zellen stärker differenzierungsinhibierend als zytotoxisch, hemmte jedoch das Wachstum der 3T3-Zellen bereits in deutlich niedrigeren Konzentrationen. MAMac und BA wurden als „nicht embryotoxisch“ klassifiziert. Bei ihnen stand die zytotoxische Wirkung deutlich im Vordergrund. Diese Prädiktionen stimmten mit In-vivo-Befunden überein, was von der Stabilität und der Brauchbarkeit der im konventionellen und molekularen EST ermittelten Parameter zeugte. Einzige Ausnahme war das als Entwicklungsneurotoxin in vivo bekannte MAMac. Da der EST auf mesodermaler Differenzierung basiert, können spezifische Effekte auf neuronale Entwicklungsprozesse offenbar nicht vollständig erfasst werden. Substanzkonzentrationen, die sich als differenzierungsinhibierend auf die morphologische Kardiomyozytendifferenzierung erwiesen haben, führten auch zu einer messbaren Repression der herzmuskelspezifischen Genexpression. Dabei erwies sich die IC50 Exp als ebenso sensitiv wie die konventionellen Parameter und als nutzbringende Ergänzung zu diesen, da sie bereits nach 5 bzw. 7 Tagen der In-vitro-Differenzierung eine mit dem mikroskopischen Parameter übereinstimmende Einschätzung des embryotoxischen Potentials der Chemikalien in vivo ermöglichte. Genexpressionsanalysen weiterer differenzierungsspezifischer Gene können zusätzlich zur Aufklärung zu Grunde liegender Mechanismen der Embryotoxizität von Testsubstanzen dienen. Somit kann der EST durch die Vorteile der Stammzelltechnologie und der Genexpressionsanalyse als neues prädiktives Screening-Instrument zur frühzeitigen Detektion embryotoxischer Substanzeffekte in der pharmazeutischen und chemischen Industrie genutzt werden.