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Vitamin E wird immer noch als das wichtigste lipophile Antioxidanz in biologischen Membranen betrachtet. In den letzten Jahren hat sich jedoch der Schwerpunkt der Vitamin E-Forschung hin zu den nicht-antioxidativen Funktionen verlagert. Besonderes Interesse gilt dabei dem α-Tocopherol, der häufigsten Vitamin E-Form im Gewebe von Säugetieren, und seiner Rolle bei der Regulation der Genexpression. Das Ziel dieser Dissertation war die Untersuchung der genregulatorischen Funktionen von α-Tocoperol und die Identifizierung α-Tocopherol-sensitiver Gene in vivo. Zu diesem Zweck wurden Mäuse mit verschiedenen Mengen α-Tocopherol gefüttert. Die Analyse der hepatischen Genexpression mit Hilfe von DNA-Microarrays identifizierte 387 α-Tocopherol-sensitive Gene. Funktionelle Clusteranalysen der differentiell exprimierten Gene zeigten einen Einfluss von α-Tocooherol auf zelluläre Transportprozesse. Besonders solche Gene, die an vesikulären Transportvorgängen beteiligt sind, wurden größtenteils durch α-Tocopherol hochreguliert. Für Syntaxin 1C, Vesicle-associated membrane protein 1, N-ethylmaleimide-sensitive factor and Syntaxin binding protein 1 konnte eine erhöhte Expression mittels real time PCR bestätigt werden. Ein funktioneller Einfluss von α-Tocopherol auf vesikuläre Transportprozesse konnte mit Hilfe des in vitro β-Hexosaminidase Assays in der sekretorischen Mastzelllinie RBL-2H3 gezeigt werden. Die Inkubation der Zellen mit α-Tocopherol resultierte in einer konzentrationsabhängigen Erhöhung der PMA/Ionomycin-stimulierten Sekretion der β-Hexosaminidase. Eine erhöhte Expression ausgewählter Gene, die an der Degranulation beteiligt sind, konnte nicht beobachtet werden. Damit schien ein direkter genregulatorischer Effekt von α-Tocopherol eher unwahrscheinlich. Da eine erhöhte Sekretion auch mit β-Tocopherol aber nicht mit Trolox, einem hydrophilen Vitamin E-Analogon, gefunden wurde, wurde vermutet, dass α-Tocopherol die Degranulation möglicherweise durch seine membranständige Lokalisation beeinflussen könnte. Die Inkubation der Zellen mit α-Tocopherol resultierte in einer veränderten Verteilung des Gangliosids GM1, einem Lipid raft Marker. Es wird angenommen, dass diese Membranmikrodomänen als Plattformen für Signaltransduktionsvorgänge fungieren. Ein möglicher Einfluss von Vitamin E auf die Rekrutierung/Translokation von Signalproteinen in Membranmikrodomänen könnte die beobachteten Effekte erklären. Eine Rolle von α-Tocopherol im vesikulären Transport könnte nicht nur seine eigene Absorption und seinen Transport beeinflussen, sondern auch eine Erklärung für die bei schwerer Vitamin E-Defizienz auftretenden neuronalen Dysfunktionen bieten. Im zweiten Teil der Arbeit wurde die α-Tocopheroltransferprotein (Ttpa) Knockout-Maus als genetisches Modell für Vitamin E-Defizienz verwendet, um den Effekt von Ttpa auf die Genexpression und die Gewebeverteilung von α-Tocopherol zu analysieren. Ttpa ist ein cytosolisches Protein, das für die selektive Retention von α-Tocopherol in der Leber verantwortlich ist. Die Ttpa-Defizienz resultierte in sehr geringen α-Tocopherol-Konzentrationen im Plasma und den extrahepatischen Geweben. Die Analyse der α-Tocopherol-Gehalte im Gehirn wies auf eine Rolle von Ttpa bei der α-Tocopherol-Aufnahme ins Gehirn hin.
Background There is a high mortality rate in patients with systemic inflammatory response syndrome (SIRS) or sepsis. Therefore, an early diagnosis and prognostic assessment is important for optimal therapeutic intervention. The objective of the study was to evaluate if baseline values and changes in serum C-reactive protein (CRP) might predict survival in dogs with SIRS and sepsis. Design Prospective study; July 2004 to July 2005. Setting Small Animal Clinic, Berlin, Clinic of Small Animal Medicine, Munich. Animals Sixty-one dogs. Measurements and Main Results For the CRP analysis blood was drawn on day 0, 1, and 2; CRP was measured using a commercial ELISA test kit. Thirteen dogs suffered from nonseptic SIRS and 48 dogs from sepsis. The 14-day survival rate was 61% (69% nonseptic SIRS, 58% sepsis). Serum CRP was higher in sick dogs compared with controls (P < 0.001). Over the 3-day period surviving dogs (n=31) displayed a significantly greater decrease in CRP than nonsurvivors (n=10) (P=0.001). No correlation was found between the initial CRP concentrations and the survival rate. The changes in CRP corresponded to the survival rate (P=0.01). Conclusion There was no significant relationship between the survival rate in dogs with nonseptic SIRS or sepsis and the initial serum CRP concentrations. There was a correlation between decreasing CRP concentrations and recovery from disease. However, the changes in CRP concentrations over a 3-day period correctly predicted survival in 94% of dogs and death in 30% of the dogs (false positive rate 22%).
Vitamin A (VA) deficiency in very low birth weight (VLBW) infants is associated with an increased risk for disorders related to kidney and lung maturation and function. VA losses through increased urinary retinol (ROH) excretion might contribute to this deficiency risk. The mechanism accounting for ROH loss in the urine has not yet been clarified. The aim of this study was to assess the excretion of ROH, retinol-binding protein 4 (RBP4) and transthyretin (TTR) in urine from VLBW infants in comparison with that in term infants in relation to kidney function. Urine specimens were collected from 15 VLBW infants (birth weight < 1,500 g) as well as from 20 term infants during the first 2 days after birth. ROH in urine was detectable in 14 of the 15 VLBW infants at a median concentration of 234 nmol/g creatinine. In the group of term infants, 17 of the 20 excreted ROH, but at an approximately five-times lower concentration (P<0.001). Excretion of RBP4 and TTR was also much higher in VLBW infants (both P<0.001). The urinary ROH excretion in VLBW infants may be related to the impaired tubular handling of its carrier proteins RBP4 and TTR. Thus, ROH excretion might contribute to an increased risk of VA deficiency, especially in VLBW infants.
Untersuchung des Recyclings Kaede-fusionierter Corticotropin-Releasing-Factor Rezeptoren Typ 1
(2009)
Aktivierte G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR) werden schnell desensitisiert, internalisiert und anschließend entweder lysosomal degradiert oder zur Plasmamembran (PM) recycelt. Zur Resensitisierung der Zellen tragen neben recycelten auch neusynthetisierte Rezeptoren bei. Die Überlagerung beider Prozesse erschwert die Untersuchung des Rezeptorrecyclings. In dieser Arbeit sollte mit Hilfe des photokonvertierbaren Fluoreszenzproteins Kaede eine Technik entwickelt werden, mit der es möglich ist Recycling- von Neusyntheseprozessen zu trennen und das Recycling von GPCR mikroskopisch in Echtzeit zu beobachten. Als Modellproteine wurden der Vasopressin-1a-Rezeptor V1aR (recycelnder Rezeptor), der Vasopressin-2-Rezeptor V2R (degradierter Rezeptor) und der Corticotropin-Releasing Factor-Rezeptor Typ 1 (CRF1R) verwendet, wobei bei Letzterem untersucht werden sollte, ob er nach Stimulation zur PM zurücktransportiert wird. Da Kaede als fluoreszierendes Protein mit den GPCR fusioniert wird, wurde zunächst überprüft, ob es die Eigenschaften der Rezeptoren verändert und generell für Transportstudien geeignet ist. Eventuell könnte die bereits publizierte Tetramerisierung von Kaede seine Anwendung verhindern oder erschweren. Mittels Fluoreszenz-Korrelationsspektroskopie konnte gezeigt werden, dass Kaede nicht tetramerisiert, wenn es an ein Membranprotein fusioniert ist. Außerdem konnte in in vitro- und Zellkulturexperimenten belegt werden, dass die native und die photokonvertierte Form von Kaede gleichermaßen stabil sind. Darüber hinaus zeigten Kaede-fusionierte GPCR sowohl in Kolokalisationsstudien als auch in Agonistbindungs- und Rezeptoraktivierungsexperimenten die gleichen Eigenschaften wie CFP- bzw. die unfusionierte Rezeptoren. Lediglich die Expression der Kaede-fusionierten Rezeptoren war geringer. Parallel wurde anhand der bereits publizierten Kaede-Struktur versucht, die Tetramerisierung des Proteins durch den Austausch interagierender Aminosäuren zu unterbinden. Die eingeführten Mutationen bewirkten aber eine Fehlfaltung des Proteins und damit den Verlust der Fluoreszenz. Da zuvor gezeigt werden konnte, dass Kaede-fusionierte Membranproteine nicht tetramerisieren und nicht die Eigenschaften der fusionierten Proteine verändern, war monomerisiertes Kaede zur Untersuchung des Rezeptorrecyclings nicht notwendig. Im zweiten Teil der Arbeit wurde mit Hilfe von Kaede-Fusionsproteinen und mikroskopischer Testsysteme das noch unbekannte Recyclingverhalten des CRF1R untersucht. Hierfür wurden die Kaede-fusionierten Rezeptoren in eukaryotischen Zellen exprimiert und mit Agonisten internalisiert. Die internalisierten Rezeptoren wurden in Endosomen selektiv mit UV-Strahlung photokonvertiert. Anschließend wurde der Transport der photokonvertierten Form verfolgt. Sowohl beim CRF1R als auch beim V1aR wurden Signale in der PM detektiert, beim V2R hingegen nicht. Dies zeigt, dass es sich beim CRF1R um einen recycelnden Rezeptor handelt. Die als Kontrolle eingesetzten Rezeptoren verhielten sich in diesem Experiment wie erwartet: Der V1aR wurde zur PM zurücktransportiert, der V2R nicht. Diese Ergebnisse konnten mit Hilfe biochemischer und durchflusscytometrischer Experimente bestätigt werden. Die Internalisierung des CRF1R verläuft Clathrin-vermittelt in Anwesenheit von β-Arrestin. Je nach Stabilität der β Arrestin-Interaktion unterscheidet man zwei Klassen von Rezeptoren: Klasse A-Rezeptoren interagieren transient mit β Arrestin und können recyceln. Im Gegensatz dazu gehen Klasse B-Rezeptoren eine stabile Interaktion mit β Arrestin ein und werden nach Internalisierung degradiert. In mikroskopischen Untersuchungen konnte für die aktivierten CRF1R und V1aR eine Rekrutierung von β Arrestin zur PM und eine transiente Interaktion mit β Arrestin gezeigt werden (Klasse A-Rezeptoren). Für den V2R wurde dagegen eine stabile Interaktion mit β Arrestin beobachtet (Klasse B-Rezeptor). Diese Daten stützen die Ergebnisse des Kaede-basierten Recyclingversuchs und zeigen, dass der CRF1R ein recycelnder Rezeptor ist. Ferner wurde untersucht, ob der CRF1R zu den schnell oder langsam recycelnden Rezeptoren zählt. Schnell recycelnde Rezeptoren werden direkt aus frühen Endosomen, langsam recycelnde hingegen über das Trans-Golgi-Netzwerk (TGN) bzw. über Recycling-Endosomen zur PM transportiert. Als Marker für das TGN oder die Recycling-Endosomen wurde Rab11 verwendet. In Kolokalisationsstudien konnte gezeigt werden, dass der CRF1R den langsam recycelnden Rezeptoren zugeordnet werden kann. Zusammenfassend konnte in dieser Arbeit belegt werden, dass Kaede als Fusionspartner für Membranproteine genutzt werden kann um deren Transport in Echtzeit zu studieren. Damit wurde erstmals eine mikroskopische Methode etabliert, die es erlaubt recycelnde von neusynthetisierten Rezeptoren zu unterscheiden. Mit Hilfe dieser Methode war es möglich zu zeigen, dass der CRF1R ein recycelnder Rezeptor ist.
Energy balance is maintained by controlling both energy intake and energy expenditure. Thyroid hormones play a crucial role in regulating energy expenditure. Their levels are adjusted by a tight feed back-control led regulation of thyroid hormone production/incretion and by their hepatic metabolism. Thyroid hormone degradation has previously been shown to be enhanced by treatment with phenobarbital or other antiepileptic drugs due to a CAR-dependent induction of phase 11 enzymes of xenobiotic metabolism. We have recently shown, that PPAR alpha agonists synergize with phenobarbital to induce another prototypical CAR target gene, CYP2B1. Therefore, it was tested whether a PPAR alpha agonist could enhance the phenobarbital-dependent acceleration of thyroid hormone elimination. In primary cultures of rat hepatocytes the apparent half-life of T3 was reduced after induction with a combination of phenobarbital and the PPARa agonist WY14643 to a larger extent than after induction with either Compound alone. The synergistic reduction of the half-life could be attributed to a synergistic induction of CAR and the CAR target genes that code for enzymes and transporters involved in the hepatic elimination of T3, such as OATP1A1, OATP1A3, UGT1A3 and UCT1A10. The PPAR alpha-dependent CAR induction and the subsequent induction of T3-eliminating enzymes might be of physiological significance for the fasting- incluced reduction in energy expenditure by fatty acids as natural PPARa ligands. The synergism of the PPAR alpha agonist WY14643 and phenobarbital in inducing thyroid hormone breakdown might serve as a paradigm for the synergistic disruption of endocrine control by other combinations of xenobiotics.
Isoflavone intake is associated with various properties beneficial to human health which are related to their antioxidant activity, for example, to their ability to increase LDL oxidation resistance. However, the distribution of isoflavones among plasma lipoproteins has not yet been elucidated in vivo. Therefore, the objective of the present study was to investigate the association between daidzein (DAI) and lipoproteins in human plasma upon administration of the aglycone and glucoside form. Five men aged 22-30 years participated in a randomised, double-blind study in cross-over design. After ingestion of DAI and daidzein-7-O-beta-D-glucoside (DG) (1 mg DAI aglycone equivalents/kg body weight) blood samples were drawn before isoflavone administration as well as 1, 2, 3, 4.5, 6, 8, 10, 12, 24 and 48 h post-dose. Concentrations of DAI in the different lipoprotein fractions (chylomicrons, VLDL, LDL, HDL) and in the non-lipoprotein fraction were analysed using isotope dilution capillary GUMS. The lipoprotein fraction profiles were similar for all subjects and resembled those obtained for plasma in our previously published study. The lipoprotein distribution based on the area under the concentration-time profiles from 0 h to infinity in the different fractions were irrespective of the administered form: non-lipoprotein fraction (53%) > LDL (20%) > HDL (14%) > VLDL (9-5%) > chylomicrons (2-5%). Of DAI present in plasma, 47% was associated to lipoproteins. Concentrations in the different lipoprotein fractions as well as in the non-lipoprotein fraction were always higher after the ingestion of DG than of DAI. Taken together, these results demonstrate an association between isoflavones and plasma lipoproteins in vivo.
Effects of isoflavones on estrogen sensitive tissues are discussed controversially This study was designed to investigate tissue specific effects of an isoflavone exposure through different periods of life in female Wistar rats and to compare the effects of genistein (GEN) to those of mixed dietary isoflavones, GEN and daidzein (DAI). One group received an isoflavone-free diet (IDD). another was fed an isoflavone-rich diet (IRD) and the third group an IDD supplemented with GEN (GEN(d)) prior to mating. throughout pregnancy and up to weaning The offspring were kept on the respective diets during growth. puberty and adulthood The weight of the uterus, the height of the uterine and vaginal epithelium, the bone mineral density of the tibia, and the expression of the estrogen sensitive gene CaBP9K in the liver were determined. At d21, the uterine weight, the uterine epithelium and the expression of CaBP9K in the liver were significantly stimulated in GEN(d) animals compared to IDD and IRD Interestingly, bone mineral density was increased in GEN(d) and in IRD animals Around puberty (d50) neither uterine wet weights nor trabecular bone density differed significantly among the isoflavone groups and the IDD control. At d80 nosignificant differences in uterine weight were observed among IDD. GEN(d) and IRD animals. However, bone mineral density was increased in GEN(d) and IRD animals In summary, Our results demonstrate that lifelong dietary exposure to isoflavones can affect estrogen sensitive tissues, apparently in a tissue selective manner With respect to health risk and benefit our data indicate that an increased bone mineral density can be achieved by lifelong exposure to an IRD. which, in contrast to GEN supplementation, does not seem to stimulate the proliferation of the uterine epithelium
beta-Carotene functions independently of vitamin A in the reproductive performance of dairy cows. The concentrations of beta-carotene in plasma decrease during the dry period, and reach a nadir in about the first week postpartum. This coincides with a negative energy balance, which affects the onset of the first ovulation in early postpartum cows. Thus, we hypothesised that plasma beta-carotene concentrations during the peripartum period may affect ovulation in the first follicular wave postpartum in dairy cows. The aim of the present study was to investigate changes in the profiles of plasma beta-carotene concentrations during the peripartum period in ovulatory and anovulatory cows during the first follicular wave postpartum. We used 22 multiparous Holstein cows, which were fed a total mixed ration consisting of grass, corn silage and concentrate, and collected blood samples for beta-carotene and progesterone analysis from week 3 prepartum to week 3 postpartum when the period of day 0-6 after parturition was regarded as the parturient week (week 0). The first ovulation was confirmed using the profile of plasma progesterone concentrations and colour Doppler ultrasound. Thirteen cows ovulated during the first postpartum follicular wave. Parity, the dry-off period, calving interval, mastitis episodes, and actual 305 days' milk yield during the previous lactation, and milk composition in the last month during the previous lactation in this study did not differ between ovulatory and anovulatory cows. Differences in the plasma beta-carotene profile were observed between ovulatory and anovulatory cows. Plasma P-carotene concentrations at week 3 prepartum were greater in ovulatory cows (2.97 +/- 0.24mg/L) than in anovulatory cows (1.53 +/- 0.14mg/L; P < 0.001), after that its concentrations in ovulatory cows decreased and reached the lowest level at week I postpartum, although its concentrations in anovulatory cows remained unchanged. No differences in plasma P-carotene concentrations between the two groups were observed postpartum. The present study indicates for the first time that the lower P-carotene concentrations in plasma during the prepartum period is associated with anovulation during the first follicular wave postpartum.