Alk7 signaling and direct lentivirus injection as novel approaches to investigate brown fat development and function

The obesity pandemic is increasing worldwide and is a major threat to human health. Comorbidities associated with obesity are type 2 diabetes, cardiovascular disorders, non-alcoholic fatty liver disease and even some types of cancer. Presently, we lack reliable and easy applicable medication without major side-effects to treat obesity. Recents studies have unvailed the existance of energy-consuming brown adipose tissue (BAT) in human adults. This tissue has therefore become the focus of research to develop novel anti-obesity therapies. The presented thesis depicts two novel approaches to investigate the development and function of brown adipocytes. The first approach identifies the type I TGFß receptor Activin receptor-like kinase 7 (Alk7) as a novel cyclic guanosin monophosphate (cGMP)-regulated target in brown adipocytes. cGMP is an important second messenger in adipocytes that activates PKGI to induce adipogenic and thermogenic differentiation. Interestingly, exogenous cGMP treatment of brown adipocytes increases Alk7 expression. Activin AB is a potent ligand activating Alk7 downstream-signaling in brown adipocytes, which is mediated by phosphorylation of SMAD3. Activation of Alk7 during terminal differentiation of brown adipocytes differentially regulates adipogenic and thermogenic protein expression. It induces downregulation of several adipogenic markers and upregulation of the major thermogenic marker UCP1. Importantly, this effect is augmented in cGMP-treated brown adipocytes. Alk7 could therefore serve as potential endogenous brake of the cGMP signaling pathway, avoiding overstimulation of the adipogenic program by cGMP and at the same time enhancing UCP1 expression to facilitate energy expenditure. To be able to analyze effects of the Alk7/cGMP signaling pathway as well as of other signaling pathways in BAT in vivo, the second part of this work describes the development and validation of an easy-to-handle and fast-to-accomplish method for direct lentiviral injections into subcutaneous adipose tissues. Lentiviral vectors are directly injected into the target fat pad of anesthetized mice through a small incision using a microsyringe connected to a modified, small needle, which is well suited for infiltration of adipose tissues. Expression of the target gene can be detected in the respective adipose tissue as early as one week after injection and is stable over months due to the use of lentiviral vectors, which integrate stably into the host genome. Delivery of transgenes into the fat pads of one mouse is carried out within minutes. The method therefore allows for studying genes of interest in murine brown/beige fat in a timely manner. Consequently, it could be of substantial interest for any researcher investigating signaling pathways in adipose tissues, potentially leading to new gene therapies for the treatment of obesity

Methotrexat, Untersuchung über die Ursachen einer tödlichen Überdosierung

Internationale Analysen stimmen darin überein, dass medizinische Fehler vorrangig aus Systemfehlern – aus den Organisationsmängeln in der Gesundheitsversorgung – resultieren. Individuelle Versäumnisse der Fachleute im Gesundheitswesen sind dagegen – quantitativ – nur nachrangig für das Entstehen medizinischer Fehler von Bedeutung. Zu den häufigsten unerwünschten Ereignissen im stationären Bereich und auch zu den häufigsten vermeidbaren Problemen gehören international Arzneimittelkomplikationen. Die Hypothese, dass auch hierzulande, im Gegensatz zu der allgemein akzeptierten, juristischen Betrachtungsweise der Problematik, die medizinischen Behandlungsfehler nicht isoliert durch einzelne Personen herbeigeführt, sondern durch die bestehenden Lücken im Gesundheitssystem in unterschiedlichem Maße begünstigt werden, sollte an einem kleinen Patientenkollektiv, das mit Methotrexat behandelt wurde, geprüft werden. Von 1992 bis 2006 wurden sämtliche im Institut für Rechtsmedizin der Universität München autopsierten Fälle einer letal wirksamen absoluten oder relativen MTX-Überdosierung erfasst. Unter Verwendung des modifizierten "London-Protokols" wurden die Krankenblattunterlagen, die umfangreichen staatsanwaltlichen Ermittlungsakten, die Obduktionsergebnisse sowie die Ergebnisse der chemisch-toxikologischen und histologischen Untersuchung ausgewertet. Innerhalb von 15 Jahren wurden im Institut für Rechtsmedizin insgesamt acht Fälle einer tödlichen MTX-Überdosierung bearbeitet. Bei sieben von acht Patienten bestand eine primäre chronische Polyartritis, bei einer weiteren Patientin erfolgte die MTX-Therapie wegen eines vermuteten metastasierten Dickdarmkarzinoms. Mit einer Ausnahme betraf die Fehlbehandlung Frauen. Ein unmittelbarer, bzw. mittelbarer kausaler Zusammenhang zwischen einer MTX-Überdosierung und dem Todeseintritt konnte in allen Fällen zweifelsfrei belegt werden. In fünf Fällen betraf die Fehlbehandlung mit MTX die Häufigkeit der Substanzverabreichung, z. B. je 10 mg an 23 aufeinander folgenden Tagen, statt 10 mg pro Woche. Bei einer Patientin lag bei Nichtberücksichtigung einer erheblich eingeschränkten Nierenfunktion eine relative Überdosierung der Substanz vor. Eine weitere Patientin starb infolge einer mangelnden Überwachung einer per se richtig dosierten MTX-Therapie. Bei einer 54-jährigen Frau wurde eine hochdosierte intravenöse Verabreichung von MTX bei einem angeblichen Tumorleiden ohne jegliche Überprüfung der Indikation und ohne eines sog. "Leukovorin-Schutzes" durchgeführt. Bei der Aufarbeitung der Fälle zeigte sich gerade bei Patienten mit Polyarthrits und MTX-Therapie ein sehr ähnlicher Verlauf im Hinblick auf die diagnostischen Maßnahmen und Interpretation der Befunde nach dem Auftreten der ersten Symptome. Die Analyse der Fälle zeigte, dass ein gleichzeitiges Wirksamwerden zahlreicher Faktoren wie mangelnde Kommunikation zwischen den Leistungserbringern, unzureichende Ausbildung des Personals, mangelhafte Patientenaufklärung u.a. zum Behandlungsfehler geführt haben. Hiermit konnte die Hypothese eines multifaktoriellen Geschehens beim Zustandekommen eines Behandlungsfehlers bestätigt werden, wonach individuelle Versäumnisse der Leistungserbringer quantitativ nur nachrangig für das Entstehen von Fehlern in der Gesundheitsversorgung von Bedeutung sind. Vielmehr sind Fehler als Konsequenzen und weniger als Ursachen anzusehen. Die vorliegende Studie führte darüber hinaus zu der Erkenntnis, dass derartige Fälle nicht pauschal, sondern nur mit einem enormen Zeitaufwand und unter der Berücksichtigung der Begebenheiten eines jeden Einzelfalls untersucht werden können und dürfen

Regie in der Region: Kooperationen und Konstruktionen sozialer Netzwerkstrukturen in Tourismusregionen

Der Mensch ist ein kooperatives Wesen, entwickelte sich wie keine andere Spezies, schuf eine Welt 4.0 bis zur künstlichen Intelligenz und weltweiten Vernetzung. Kooperationen schaffen Mehrwerte, kooperieren ist rationaler als Isolation. Warum aber kooperieren Menschen in unterschiedlichem Maß und weshalb gibt es strukturelle Unterschiede in Kooperations-Netzwerken in Regionen und regionalen Branchen? Die Fallstudien des vorliegenden Forschungsprojekts beschäftigen sich qualitativ mit den Ursachen dieser Unterschiede. Der Autor hat in einer Langzeitstudie Beziehungsnetzwerke von Regionen in Tourismus-Destinationen mit Befragungen, Inhaltsanalysen, Experteninterviews und einer teilnehmenden Beobachtung analysiert. Gerade im Tourismus ist das Spannungsfeld zwischen Konkurrenz und Kooperation besonders hoch. Die Reisebranche ist geprägt von einem intensiven, weltweiten Wettbewerb mit vielen Anbietern und einer sehr dynamischen und sensiblen Nachfrage der verschiedenen Tourismus-Zielgruppen. Konkurrenten innerhalb einer Destination müssen zusammenarbeiten, um im weltweiten Wettbewerb gegen andere Destinationen und Veränderungen durch Sicherheitslagen oder Klimawandel zu bestehen. Gleichzeitig konkurrieren sie mit dem Nachbarn um Gäste. Die Soziale Netzwerkanalyse der Kooperationsstrukturen in den Tourismusregionen liefert wichtige Hinweise zum Verständnis über die Entscheidungen von Individuen, Zusammenarbeit auch mit Konkurrenten anzustreben oder abzulehnen, sie zu pflegen oder sich passiv zu verhalten. Vor allem moderierenden Rollen und Positionen kommt in solchen Netzwerken eine besondere Bedeutung zu. Netzwerke zu orchestrieren kann gerade in konkurrenzstarken Regionen eine schwierige Aufgabe sein und erfordert Akteure mit besonderen Eigenschaften, um die Beziehungsnetzwerke zu gestalten, Brücken zu bauen. Eine komplexe Aufgabe. Die Einflüsse auf Einstellungen zu Kooperationen sind vielfältig. Sie sind beispielsweise eingebettet in Vorgeschichten und sozialpsychologische, Informationsasymetrien oder moralische Prägungen. Im Mittelpunkt stehen die Bildung von Vertrauen und Sozialkapital vom Ursprung bis zur Wirkung. Die Arbeit nähert sich dem Phänomen unterschiedlicher Kooperationsmuster auf der Strukturebene nah an den Individuen soziologisch. Dabei liefern die Forschungsergebnisse interdisziplinär viele Schnittstellen und Impulse in Richtung der Wirtschaftswissenschaften, der sozialen Neurowissenschaften, der Sozialpsychologie und der Pädagogik

Agonists of proteinase-activated receptor-2 affect transendothelial migration and apoptosis of human neutrophils

Peer Reviewedhttp://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/73837/1/j.1600-0625.2007.00605.x.pd

Immunotherapeutic targeting of membrane Hsp70-expressing tumors using recombinant human granzyme B

Background: We have previously reported that human recombinant granzyme B (grB) mediates apoptosis in membrane heat shock protein 70 (Hsp70)-positive tumor cells in a perforin-independent manner

BCAA catabolism in brown fat controls energy homeostasis through SLC25A44.

Branched-chain amino acid (BCAA; valine, leucine and isoleucine) supplementation is often beneficial to energy expenditure; however, increased circulating levels of BCAA are linked to obesity and diabetes. The mechanisms of this paradox remain unclear. Here we report that, on cold exposure, brown adipose tissue (BAT) actively utilizes BCAA in the mitochondria for thermogenesis and promotes systemic BCAA clearance in mice and humans. In turn, a BAT-specific defect in BCAA catabolism attenuates systemic BCAA clearance, BAT fuel oxidation and thermogenesis, leading to diet-induced obesity and glucose intolerance. Mechanistically, active BCAA catabolism in BAT is mediated by SLC25A44, which transports BCAAs into mitochondria. Our results suggest that BAT serves as a key metabolic filter that controls BCAA clearance via SLC25A44, thereby contributing to the improvement of metabolic health

Complement as an Endogenous Adjuvant for Dendritic Cell-Mediated Induction of Retrovirus-Specific CTLs

Previous studies have demonstrated the involvement of complement (C) in induction of efficient CTL responses against different viral infections, but the exact role of complement in this process has not been determined. We now show that C opsonization of retroviral particles enhances the ability of dendritic cells (DCs) to induce CTL responses both in vitro and in vivo. DCs exposed to C-opsonized HIV in vitro were able to stimulate CTLs to elicit antiviral activity significantly better than non-opsonized HIV. Furthermore, experiments using the Friend virus (FV) mouse model illustrated that the enhancing role of complement on DC-mediated CTL induction also occurred in vivo. Our results indicate that complement serves as natural adjuvant for DC-induced expansion and differentiation of specific CTLs against retroviruses

β2 integrins as regulators of dendritic cell, monocyte, and macrophage function

Emerging evidence suggests that the β2 integrin family of adhesion molecules have an important role in suppressing immune activation and inflammation. β2 integrins are important adhesion and signaling molecules that are exclusively expressed on leukocytes. The four β2 integrins (CD11a, CD11b, CD11c, and CD11d paired with the β2 chain CD18) play important roles in regulating three key aspects of immune cell function: recruitment to sites of inflammation; cell–cell contact formation; and downstream effects on cellular signaling. Through these three processes, β2 integrins both contribute to and regulate immune responses. This review explores the pro- and anti-inflammatory effects of β2 integrins in monocytes, macrophages, and dendritic cells and how they influence the outcome of immune responses. We furthermore discuss how imbalances in β2 integrin function can have far-reaching effects on mounting appropriate immune responses, potentially influencing the development and progression of autoimmune and inflammatory diseases. Therapeutic targeting of β2 integrins, therefore, holds enormous potential in exploring treatment options for a variety of inflammatory conditions