Long range molecular dynamics study of regulation of eukaryotic glucosamine-6-phosphate synthase activity by UDP-GlcNAc

Glucosamine-6-phosphate (GlcN-6-P) synthase catalyses the first and practically irreversible step in hexosamine metabolism. The final product of this pathway, uridine 5’ diphospho N-acetyl-D-glucosamine (UDP-GlcNAc), is an essential substrate for assembly of bacterial and fungal cell walls. Moreover, the enzyme is involved in phenomenon of hexosamine induced insulin resistance in type II diabetes, which makes it a potential target for antifungal, antibacterial and antidiabetic therapy. The crystal structure of the isomerase domain of GlcN-6-P synthase from human pathogenic fungus Candida albicans, in complex with UDP-GlcNAc has been solved recently but it has not revealed the molecular mechanism of inhibition taking place under UDP-GlcNAc influence, the unique feature of the eukaryotic enzyme. UDP-GlcNAc is a physiological inhibitor of GlcN-6-P synthase, binding about 1 nm away from the active site of the enzyme. In the present work, comparative molecular dynamics simulations of the free and UDP-GlcNAc-bounded structures of GlcN-6-P synthase have been performed. The aim was to complete static X-ray structural data and detect possible changes in the dynamics of the two structures. Results of the simulation studies demonstrated higher mobility of the free structure when compared to the liganded one. Several amino acid residues were identified, flexibility of which is strongly affected upon UDP-GlcNAc binding. Importantly, the most fixed residues are those related to the inhibitor binding process and to the catalytic reaction. The obtained results constitute an important step toward understanding of mechanism of GlcN-6-P synthase inhibition by UDP-GlcNAc molecule

Влияние терапии β-адреноблокаторами на уровень растворимой формы белка ST2 в сыворотке крови пациентов с сердечной недостаточностью с сохраненной и умеренно сниженной фракцией выброса

Aim. To study the prognostic value of high serum concentration of soluble ST2 protein (sST2) in the development of cardiovascular events after endovascular myocardial revascularization and the possibility of using this biomarker as a target for β-blocker therapy in patients with chronic heart failure (CHF) with preserved (HFpEF) and mildly reduced (HFmrEF) left ventricular ejection fraction.Materials and methods. The study included 72 patients (aged 57–69 years, 81.94% were men) with class I–III CHF of ischemic etiology with HFpEF and HFmrEF. The patients were admitted to the cardiology department for endovascular myocardial revascularization. Before myocardial revascularization, serum concentrations of sST2 and N-terminal pro-brain natriuretic peptide (NT-proBNP) in all patients were analyzed by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Doses of β-blockers used in all patients were recalculated into a total daily dose equivalent to metoprolol succinate. Patients were divided into 2 groups depending on the median equivalent dose of metoprolol succinate (“high” ≥ 100 mg / day and “low” < 100 mg / day).Results. In patients of group 1, the serum concentration of sST2 was 30.7% higher (p < 0.001) than in patients of group 2 (40.26 [34.39; 48.92] ng /ml and 27.9 [23.05; 35.27] ng / ml, respectively), the serum NT-proBNP level in group 1 was 22.8% higher (p = 0.049) than in group 2 (167 [129; 330] ng / ml vs. 129 [125; 147] ng / ml, respectively). In patients receiving an equivalent dose of metoprolol succinate < 100 mg / day, the incidence of cardiovascular events was 34% higher (p = 0.002) than in patients receiving an equivalent dose of metoprolol succinate ≥ 100 mg/day. The ROC analysis showed that serum sST2 level ≥ 34.18 ng / ml (sensitivity 78.0%, specificity 90.0%, area under the curve (AUC) 0.906; p < 0.0001) predicts a high risk of cardiovascular events within one year. However, the serum NT-proBNP level was not an informative predictor of cardiovascular events. Conclusion. It was confirmed that increased sST2 serum concentration has high prognostic value in the development of cardiovascular events within a year after endovascular myocardial revascularization. The possibility of using this biomarker as a target for β-blocker therapy in patients with HFpHF and HFmrEF was substantiated. Aggressive use of β-blockers in the group of patients with HFpEF and HFmrEF and sST2 overexpression is preferable in order to reduce the incidence of cardiovascular events.Цель – изучение прогностического значения высокой концентрации в сыворотке крови растворимой формы белка ST2 (sST2) в развитии сердечно-сосудистых событий после эндоваскулярной реваскуляризации миокарда и возможности использования этого биомаркера в качестве мишени для терапии β-блокаторами у пациентов с хронической сердечной недостаточностью (ХСН) с сохраненной (СНсФВ) и умеренно сниженной (СНусФВ) фракцией выброса левого желудочка.Материалы и методы. В исследование включены 72 пациента (в возрасте 57–69 лет, 81,94% мужчин) с ХСН I–III функционального класса ишемической этиологии с СНсФВ и СНусФВ, госпитализированных в кардиологическую клинику для выполнения эндоваскулярной реваскуляризации ишемизированного миокарда. У всех пациентов перед реваскуляризацией миокарда анализировали концентрацию в сыворотке крови sST2 и N-терминального промозгового натрийуретического пептида (NT-proBNP) с помощью иммуноферментного анализа (ELISA). Дозы применяемых у всех пациентов β-блокаторов были пересчитаны в общую суточную дозу, эквивалентную метопрололу сукцинату. Больные были разделены на две группы в зависимости от медианы эквивалентной дозы β-блокатора метопролола сукцината («высокая» ≥100 мг/сут и «низкая» <100 мг/сут).Результаты. У пациентов первой группы сывороточная концентрация sST2 была на 30,7% (p < 0,001) больше, чем у больных, вошедших во вторую группу (40,26 [34,39; 48,92] нг/мл и 27,9 [23,05; 35,27] нг/мл соответственно), уровень NT-proBNP в сыворотке крови больных первой группы также был выше (на 22,8%; p = 0,049), чем у пациентов второй группы (167 [129; 330] нг/мл против 129 [125; 147] нг/мл соответственно). У пациентов, получавших эквивалентную дозу метопролола сукцината <100 мг/сут, частота сердечно-сосудистых событий была выше на 34% (p = 0,002), чем у пациентов, получавших эквивалентную дозу метопролола сукцината ≥ 100 мг/сут. По данным ROC-анализа установлено, что сывороточный уровень sST2 ≥ 34,18 нг/мл (чувствительность 78,0%, специфичность 90,0%, AUC 0,906; p < 0,0001) позволяет прогнозировать высокий риск развития сердечно-сосудистых событий в течение ближайшего года. Уровень NT-proBNP в сыворотке крови при этом не являлся информативным предиктором сердечно-сосудистых событий.Заключение. Подтверждено высокое прогностическое значение повышения концентрации в сыворотке крови sST2 в развитии сердечно-сосудистых событий в течение года после эндоваскулярной реваскуляризации миокарда и обоснована возможность использования этого биомаркера в качестве мишени для терапии β-блокаторами у пациентов с СНсФВ и СНусФВ. Агрессивное применение β-блокаторов в группе пациентов с СНсФВ и СНусФВ и гиперэкспрессий sST2 предпочтительнее с целью снижения частоты сердечно-сосудистых событий

НОВЫЕ МАРКЕРЫ СЕРДЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ: ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ NT-proBNP И ИНТЕРЛЕЙКИНОВЫХ РЕЦЕПТОРОВ – ЧЛЕНОВ СЕМЕЙСТВА ST2

The article discusses the use of new biomarkers for assessing the severity of the clinical course and the prognosis of chronic heart failure. In recent decades, prospective possibilities for using biomarkers as the part of early personalized diagnosis of cardiovascular disease have been actively studied to optimize the diagnosis process, patients’ prognosis and increase the effectiveness of therapy for chronic heart failure. New biomarkers are highly sensitive mediators for evaluation of pathogenetic mechanisms of the development and progression of chronic heart failure. Plasma levels of a new biomarker expressed by cardiomyocytes, fibroblasts and endothelial cells, a member of the IL-1 family of soluble isoform ST2 (sST2), which ligand is IL-33 cytokine, is of particular interest. Risk personification using NT-proBNP and ST2 biomarkers allows identifying themostvulnerablepatients for further monitoringand intensification of therapeutic interventions.Статья посвящена перспективе использования новых биомаркеров для оценки тяжести течения и прогноза хронической сердечной недостаточности (ХСН). В последние десятилетия для оптимизации диагностики, прогнозирования и повышения эффективности терапии ХСН активно изучаются перспективные возможности применения биомаркерной стратегии ранней персонифицированной диагностики кардиоваскулярной патологии. Современные биомаркеры являются высокочувствительными медиаторами для оценки патогенетических механизмов развития и прогрессирования ХСН. Особый интерес представляют данные по плазменной концентрации нового биомаркера, экспрессируемого кардиомиоцитами, фибробластами и эндотелиальными клетками, члена семейства рецепторов интерлейкина-1 (IL1) – растворимой изоформы ST2 (sST2), лигандом которого является цитокин IL-33. Персонификация риска с помощью определения биомаркеров NT-proBNP и ST2 позволит выявить наиболее уязвимых пациентов, в отношении которых наиболее оправдана тактика мониторинга и интенсификации терапевтических вмешательств

Cardiology Research Institute, Tomsk National Research Medical Center

Aim. To assess the prognostic role of cardiac biomarkers (galectin-3, soluble ST2 (sST2), and N-terminal pro-brain natriuretic peptide (NT-proBNP)) in risk stratification of adverse cardiovascular events (CVEs) in patients with heart failure (HF) after implantation of an automatic implantable cardioverter-defibrillator (AICD) within 12-month follow-up period.Material and methods. The study included 57 patients (men, 41; mean age, 65 (59; 68) years) with coronary artery disease and NYHA class II-III HF with left ventricular ejection fraction of 34 [26; 40]%. All patients were implanted with AICD. Serum levels of NT-proBNP, sST2, and galectin-3 were determined by enzyme immunoassay prior to AICD implantation.Results. It has been established that in order to stratify the risk of unfavorable HF in patients after AICD implantation for 12-month follow-up, all three studied biomarkers can be considered as prognostic factors. Thus, an increase in the level of NT-proBNP ≥1046,6 pg/ml (AUC=0,68; p=0,009), sST2 ≥34,43 ng/ml (AUC=0,78; p<0,0001) and galectin-3 ≥11,6 ng/l (AUC=0,72; p=0,0014) predicts a high risk of adverse CVEs. The combination of sST2 and galectin-3 increased the predictive value of the analysis (AUC=0,84; p<0,0001), while the addition of NTproBNP did not increase the accuracy of risk stratification.Conclusion. The determination of the combination of galectin-3 and sST2 can potentially help identify a group of patients with HF after AICD implantation with a high risk of adverse CVEs for intensification and optimization of treatment

ОЦЕНКА ТЕЧЕНИЯ КОРОНАРНОЙ И СЕРДЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ И РЕГРЕССА ИШЕМИЧЕСКОЙ ДИСФУНКЦИИ МИОКАРДА ПОСЛЕ КОРОНАРНОГО СТЕНТИРОВАНИЯ У БОЛЬНЫХ СО СНИЖЕННОЙ ФРАКЦИЕЙ ВЫБРОСА ЛЕВОГО ЖЕЛУДОЧКА: ДАННЫЕ ПЯТИЛЕТНЕГО ПРОСПЕКТИВНОГО НАБЛЮДЕНИЯ

Purpose. To evaluate coronary and heart failure course in patients with ischemic heart disease (IHD) and reduced left ventricular (LV) ejection fraction (EF) within 5 years after coronary stenting. Materials and methods. One hundred and seven patients with IHD and postinfarctLVdysfunction (NYHA II-III), who underwent coronary angioplasty, were examined. All the patients were divided into two groups: Group I included patients (n = 49) with reduced (≤ 45 %) LVEF; Group II consisted of 58 patients with preserved myocardial contractility. Myocardial perfusion, exercise capacity andLVremodeling before and 1, 3 and 5 years after revascularization were assessed. Results. Endovascular revascularization in patients with IHD and reducedLVfunction is highly clinically effective. Successful coronary stenting in patients with reduced LVEF provides a progressive improvement of myocardial contractility within 3 years by increasing EF and reducing end-diastolic pressure by an average of 19 (p = 0,018) and 24 % (p = 0,04) respectively. The use of stents with antiproliferative coating leads to the reduction in the incidence of restenosis by 10,2 % (p = 0,029) 1 year after stenting. However, during the same follow-up period Group I patients had the excess (4-fold) need for repeat myocardial revascularization compared with Group II (p = 0,026). At the same time no signifi cant differences between groups in overall frequency of repeat revascularizations at 3 and 5 years of follow-up have been reported. Conclusions. Coronary stenting in patients with postinfarct heart dysfunction, decreased LVEF (≤ 45 %) and symptoms of II-III NYHA CHF is a highly effective and safe treatment modality. Цель. Оценить течение коронарной и сердечной недостаточности у больных ИБС со сниженной ФВ ЛЖ при пятилетнем наблюдении после стентирования коронарных артерий. Материал и методы. Обследовано 107 больных ИБС с постинфарктной дисфункцией ЛЖ и ХСН II-III ФК (NYHA), которым осуществлялась эндоваскулярная реваскуляризация миокарда. В первую группу включены (n = 49) пациенты со сниженной (≤ 45 %) ФВ ЛЖ, во вторую – 58 больных с сохраненной ФВ ЛЖ. До вмешательства и спустя 1, 3 и 5 лет после вмешательства (него) оценивали данные ВЭМ, динамику перфузии миокарда, ремоделирования ЛЖ. Результаты. Эндоваскулярная реваскуляризация у больных ИБС со сниженной ФВ ЛЖ сопровождается высокой клинической эффективностью. Успешное коронарное стентирование у пациентов со сниженной ФВ ЛЖ позволяет обеспечить в течение 3 лет прогрессивное улучшение сократительной способности миокарда ЛЖ за счет повышения ФВ ЛЖ и снижения КДД в среднем на 19 (p = 0,018) и 24 % (p = 0,04) соответственно. Применение стентов с антипролиферативным покрытием обусловливает снижение частоты рестенозирования стентов на 10,2 % (р = 0,029) через год после ангиопластики. Однако на этом же сроке наблюдения у больных первой группы возникает повышенная в 4 раза (р = 0,026) по сравнению с пациентами второй группы потребность в прямой хирургической реваскуляризации миокарда. При этом значимых различий между группами по суммарной частоте выполнения повторных операций реваскуляризации миокарда через 3 и 5 лет наблюдения не зарегистрировано. Выводы. Cтентирование КА у больных с постинфарктной дисфункцией сердца и сниженной ФВ ЛЖ (≤ 45 %) и симптомами ХСН II-III ФК по NYHA является высокоэффективным и безопасным методом лечения.

Novel cyclic di-GMP effectors of the YajQ protein family control bacterial virulence

Bis-(3 ',5 ') cyclic di-guanylate (cyclic di-GMP) is a key bacterial second messenger that is implicated in the regulation of many critical processes that include motility, biofilm formation and virulence. Cyclic di-GMP influences diverse functions through interaction with a range of effectors. Our knowledge of these effectors and their different regulatory actions is far from complete, however. Here we have used an affinity pull-down assay using cyclic di-GMP-coupled magnetic beads to identify cyclic di-GMP binding proteins in the plant pathogen Xanthomonas campestris pv. campestris (Xcc). This analysis identified XC_3703, a protein of the YajQ family, as a potential cyclic di-GMP receptor. Isothermal titration calorimetry showed that the purified XC_3703 protein bound cyclic di-GMP with a high affinity (K-d similar to 2 mu M). Mutation of XC_3703 led to reduced virulence of Xcc to plants and alteration in biofilm formation. Yeast two-hybrid and far-western analyses showed that XC_3703 was able to interact with XC_2801, a transcription factor of the LysR family. Mutation of XC_2801 and XC_3703 had partially overlapping effects on the transcriptome of Xcc, and both affected virulence. Electromobility shift assays showed that XC_3703 positively affected the binding of XC_2801 to the promoters of target virulence genes, an effect that was reversed by cyclic di-GMP. Genetic and functional analysis of YajQ family members from the human pathogens Pseudomonas aeruginosa and Stenotrophomonas maltophilia showed that they also specifically bound cyclic di-GMP and contributed to virulence in model systems. The findings thus identify a new class of cyclic di-GMP effector that regulates bacterial virulence

Предикторы неблагоприятного течения сердечной недостаточности с сохраненной фракцией выброса левого желудочка у больных с синдромом обструктивного апноэ во сне

 Aim. To study the relationship of obstructive respiratory disorders during sleep with subclinical development of right ventricular dysfunction and pulmonary hypertension, as well as with the risk of an adverse course of chronic heart failure (CHF) with preserved left ventricular ejection fraction (LVEF).Materials and methods. The study included 86 men with moderate and severe forms of obstructive sleep apnea syndrome (OSAS) (with an apnea/hypopnea index (AHI) > 15 per hour). All patients had abdominal obesity and hypertension. Upon inclusion in the study, all patients underwent polysomnography and echocardiography according to the  standard protocol with an additional assessment of the fractional area  change in the right ventricular myocardium (ΔSRV) and the right ventricular  stroke work index (RVSWI). Also, the content of the N-terminal brain natriuretic peptide precursor (NT-proBNP) in the blood serum was  determined by enzyme immunoassay analysis. A six-minute walk test (6MWT) was performed after inclusion in the study and after 12 months of  follow-up. Depending on the course of CHF during the follow-up,  retrospectively, the patients were divided into 2 groups: with an unfavorable (n = 33) and favorable (n = 53) prognosis.Results. A significant relationship between AHI and ΔSRV, RVSWI, NT-proBNP, and 6MWT was revealed. Based on the results of one-way correlation analysis, it was found that ΔSRV (odds ratio (OR) 2.51; 95%  confidence interval (CI) 2.42–3.24; p = 0.0009), NT-proBNP (OR 1.92; 95% CI  1.32–2.78; p = 0.003), and AHI (OR 3.93; 95% CI 2.87–4.11; p = 0.018) were predictors of an adverse course of CHF. In a multivariate analysis, it was found that AHI was an independent predictor of an adverse course of CHF (OR 3.49; 95% CI 2.17–11.73; p = 0.0008), while the addition of NT-proBNP improved risk stratification of an adverse course of CHF (OR 4.66; 95% CI 3.87–13.11; p < 0.0001).Conclusion. The fractional area change in the right ventricular myocardium (ΔSRV) can be considered as a non-invasive marker for determining the  emerging right ventricular dysfunction and predicting adverse cardiovascular events in patients with preserved LVEF and OSAS. Moreover, the combined use of echocardiographic (ΔSRV) and laboratory (NT-proBNP) markers can improve risk stratification of CHF progression.   Цель. Изучить взаимосвязь обструктивных нарушений дыхания во сне с развитием дисфункции правого желудочка (ПЖ) и легочной гипертензии, а также с риском  неблагоприятного течения хронической сердечной  недостаточности (ХСН) с сохраненной фракцией выброса  левого желудочка (ФВ ЛЖ). Материалы и методы. В исследование включены 86  мужчин со среднетяжелой и тяжелой формами синдрома  обструктивного апноэ во сне (СОАС) (с индексом апноэ/ гипопноэ (ИАГ) более 15 в час). Все пациенты имели  абдоминальное ожирение и артериальную гипертензию.  При включении в исследование всем больным выполнено полисомнографическое исследование, а также  эхокардиография по стандартному протоколу с  дополнительной оценкой фракционного изменения  площади и индекса работы миокарда правого желудочка (ΔSПЖ и ИРМПЖ), определено содержание  предшественника мозгового натрийуретического пептида (NT-proBNP) в сыворотке крови методом  иммуноферментного анализа. Тест 6-минутной ходьбы (ТШХ) выполняли после включения в исследование и через  12 мес наблюдения. В зависимости от характера течения  ХСН за период наблюдения, ретроспективно, пациенты  были разделены на две группы: с неблагоприятным (n = 33) и благоприятным (n = 53) прогнозом.Результаты. Выявлена значимая взаимосвязь между ИАГ и  ΔSПЖ, ИРМПЖ, ТШХ, уровнем NT-proBNP. На основании результатов однофакторного корреляционного анализа  установлено, что ΔSПЖ (отношение шансов (ОШ) 2,51; 95%-й доверительный интервал (ДИ) 2,42–3,24; p = 0,0009), NT- proBNP 1,92; 95%-й ДИ 1,32–2,78; p = 0,003), ИАГ (ОШ 3,93; 95%-й ДИ 2,87–4,11; p = 0,018) были предикторами  неблагоприятного течения ХСН. При проведении  многофакторного анализа установлено, что независимым  предиктором неблагоприятного течения ХСН являлся ИАГ (ОШ 3,49; 95%-й ДИ 2,17–11,73; р = 0,0008), при этом  добавление NT-proBNP улучшало стратификацию риска  неблагоприятного течения ХСН (ОШ 4,66; 95%-й ДИ 3,87–13,11; р < 0,0001).Заключение. Фракционное изменение площади ПЖ ΔSПЖ  можно рассматривать в качестве неинвазивного маркера  для определения формирующейся правожелудочковой  дисфункции и прогнозирования неблагоприятных  сердечно-сосудистых событий у больных с сохраненной ФВ  ЛЖ и СОАС. При этом комбинированное использование  эхокардиографического (ΔSПЖ) и лабораторного (NT- proBNP) маркеров позволяет улучшить стратификацию риска прогрессирования ХСН.

К ВОПРОСУ ОБ ИШЕМИЧЕСКОЙ ДИСФУНКЦИИ МИОКАРДА

The authors of the review have analyzed papers published on the problem of ischemic myocardial dysfunction. They begin with a definition of the term “ischemia” (derived from two Greek words: ischō, meaning to hold back, and haima, meaning blood) - a condition at which the arterial blood flow is insufficient to provide enough oxygen to prevent intracellular respiration from shifting from the aerobic to the anaerobic form. The poor rate of ATP generation from this process causes a decrease in cellular ATP, a concomitant rise in ADP, and ultimately, to depression inotropic (systolic) and lusitropic (diastolic) function of the affected segments of the myocardium. But with such simplicity of basic concepts, the consequences of ischemia so diverse. Influence of an ischemia on myocardial function so unequally at different patients, which is almost impossible to find two identical cases (as in the case of fingerprints). It depends on the infinite variety of lesions of coronary arteries, reperfusion (time and completeness of restoration of blood flow) and reactions of a myocardium which, apparently, has considerable flexibility in its response. Ischemic myocardial dysfunction includes a number of discrete states, such as acute left ventricular failure in angina, acute myocardial infarction, ischemic cardiomyopathy, stunning, hibernation, pre- and postconditioning. There are widely differing underlying pathophysiologic states. The possibility exists that several of these states can coexist.Проведен анализ работ, опубликованных по проблеме ишемической дисфункции миокарда. Ишемия (от греч. ischō – задерживать и haima – кровь) -состояние, при котором артериальный кровоток становится недостаточным, чтобы обеспечить необходимое количество кислорода для предотвращения перехода внутриклеточного дыхания с аэробной формы на анаэробную. Низкая скорость генерации аденозинтрифосфата (АТФ) при этом процессе приводит к снижению в клетке АТФ, конкоминантному повышению аденозиндифосфата и в конечном счете к депрессии инотропной (систолической) и люситропной (диастолической) функций пораженных сегментов миокарда. Но при всей простоте этих основных положений последствия ишемии крайне разнообразны. Влияние ишемии на функцию миокарда настолько неодинаково у различных пациентов, что практически невозможно встретить два идентичных случая (также как одинаковые отпечатки пальцев). Зависит это от бесконечного разнообразия поражений коронарных артерий, реперфузии (время и полнота восстановления кровотока) и реакции миокарда, который, по-видимому, имеет значительную гибкость в этом ответе. Ишемическая дисфункция миокарда включает в себя ряд дискретных состояний, таких как острая левожелудочковая недостаточность при стенокардии, острый инфаркт миокарда, ишемическая кардиомиопатия, оглушение, гибернация и пре- и посткондиционирование. Механизмы этих состояний в значительной степени различаются, что необходимо учитывать при разработке программ профилактики (первичной и вторичной). При этом следует принимать во внимание возможность того, что некоторые из этих состояний могут сосуществовать