Die Bedeutung des Adhäsionsmoleküls JAM-A sowie der Chemokinrezeptoren Ccr1, -2 und -5 für die Rekrutierung von Leukozyten bei Entzündung und Ischämie-Reperfusion

Die Eigenschaft von Leukozyten, das Gefäßsystem zu verlassen und in das umliegende Gewebe auszuwandern, ist von essentieller Bedeutung für die Bekämpfung von Infektionen und darüber hinaus entscheidend für die Pathogenese des I/R-Schadens. Die Extravasation von Leukozyten stellt dabei einen kaskadenartig verlaufenden Prozess dar, welcher sich in die Schritte Rolling, Adhärenz, transendotheliale und interstitielle Migration gliedern lässt. Ein geeignetes Versuchsmodell, welches am M. cremaster der Maus in vivo alle Schritte des leukozytären Rekrutierungsprozesses während I/R zu analysieren erlaubt, liegt bisher nicht vor. Während die frühen Schritte des leukozytären Extravasationsprozesses weitgehend aufgeklärt sind, sind die Schritte der transendothelialen und interstitiellen Migration von Leukozyten unzureichend verstanden. In vitro Untersuchungen zeigen, dass das Molekül JAM-A in die Transmigration von Leukozyten involviert ist, jüngste in vivo Studien zeigen jedoch kontroverse Ergebnisse. Ferner gibt es zunehmend Hinweise darauf, dass die Chemokinrezeptoren Ccr1, Ccr2 und Ccr5 an der Extravasation von Leukozyten beteiligt sind. Welche Bedeutung diese Chemokinrezeptoren für die einzelnen Schritte des leukozytären Rekrutierungsprozesses bei Entzündung und I/R besitzen, ist bislang unklar. Die Ziele der vorliegenden Arbeit waren daher i) ein geeignetes Modell zur Untersuchung aller Schritte des leukozytären Rekrutierungsprozesses bei I/R am M. cremaster der Maus zu entwickeln, ii) die Bedeutung des Adhäsionsmoleküls JAM-A für die Transmigration von Leukozyten zu untersuchen und iii) die Rolle der Chemokinrezeptoren Ccr1, Ccr2 und Ccr5 für die einzelnen Schritte des leukozytären Rekrutierungsprozesses bei Entzündung und I/R zu analysieren. In unterschiedlichen Versuchsansätzen wurde mit Hilfe der RLOT-Intravitalmikroskopie am M. cremaster anästhesierter Mäuse die leukozytären Migrationsparameter untersucht. Zur Bestimmung des Phänotyps transmigrierter Leukozyten wurden immunhistochemische Färbungen von Paraffinschnitten durchgeführt. In einer ersten Versuchsreihe wurden die einzelnen Schritte des leukozytären Extravasations-prozesses systematisch in Abhängigkeit von Ischämiedauer und Reperfusionszeit untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass es bereits nach 30 min Ischämie und 120 min Reperfusion gegenüber schein-operierten Kontrolltieren zu einem starken Anstieg von Leukozyten-adhärenz und -transmigration kommt. Eine Verlängerung der Ischämiezeit auf 60 bzw. 90 min konnte keine Steigerung der Effekte erzielen. Diese Befunde waren der Ausgangspunkt für weitergehende Untersuchungen, welche die Mechanismen des leukozytären Rekrutierungs-prozesses näher charakterisieren sollen. In diesem Zusammenhang wurde in einer zweiten Versuchsreihe unter Verwendung von JAM-A-defizienten Mäusen die Bedeutung des Adhäsionsmoleküls JAM-A für die Leukozytenrekrutierung systematisch unter verschiedenen inflammatorischen Bedingungen analysiert. Unsere Daten belegen, dass die transendotheliale Migration von neutrophilen Granulozyten und Monozyten einer Stimulus-spezifischen Regulation durch JAM-A unterliegt. Ferner lassen die Ergebnisse unserer Untersuchungen in eJAM-A-defizienten Tieren darauf schließen, dass endotheliales JAM-A die Transmigration von neutrophilen Granulozyten und Monozyten zwar in der Initialphase entzündlicher Prozesse vermittelt, zu späteren Zeitpunkten jedoch keine Bedeutung mehr zu besitzen scheint. Schließlich deuten unsere Befunde darauf hin, dass leukozytäres JAM-A an den der interstitiellen Leukozytenmigration zugrunde liegenden Mechanismen beteiligt ist. In einer letzten Versuchsreihe wurde die Rolle der Chemokinrezeptoren Ccr1, Ccr2 und Ccr5 für die Rekrutierung von Leukozyten bei Chemokin-induzierter Entzündung und I/R untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass diese Chemokinrezeptoren die Extravasation von neutrophilen Granulozyten und Monozyten bei Chemokin-induzierter Entzündung durch Effekte auf Adhärenz und (konsekutive) transendotheliale Migration mediieren und keinen Einfluss auf das interstitielle Migrationsverhalten transmigrierter Leukozyten besitzen. Des Weiteren ist es mittels durchflusszytometrischer Analyse gelungen, die Expression von Ccr2 und Ccr5 auf nativen neutrophilen Granulozyten nachzuweisen. Darüber hinaus konnte erstmals gezeigt werden, dass die Chemokinrezeptoren Ccr1, Ccr2 und Ccr5 zur Rekrutierung von neutrophilen Granulozyten und Monozyten in das postischämische Gewebe durch dynamische bzw. differentielle Regulation von Adhärenz und (konsekutiver) Transmigration beitragen

Ccl2 and Ccl3 Mediate Neutrophil Recruitment via Induction of Protein Synthesis and Generation of Lipid Mediators

Objective: Although the chemokines monocyte chemoattractant protein-1 (Ccl2/JE/MCP-1) and macrophage inflammatory protein-1α (Ccl3/MIP-1α) have recently been implicated in neutrophil migration, the underlying mechanisms remain largely unclear. Methods and Results: Stimulation of the mouse cremaster muscle with Ccl2/JE/MCP-1 or Ccl3/MIP-1α induced a significant increase in numbers of firmly adherent and transmigrated leukocytes (>70% neutrophils) as observed by in vivo microscopy. This increase was significantly attenuated in mice receiving an inhibitor of RNA transcription (actinomycin D) or antagonists of platelet activating factor (PAF; BN 52021) and leukotrienes (MK-886; AA-861). In contrast, leukocyte responses elicited by PAF and leukotriene-B4 (LTB4) themselves were not affected by actinomycin D, BN 52021, MK-886, or AA-861. Conversely, PAF and LTB4, but not Ccl2/JE/MCP-1 and Ccl3/MIP-1α, directly activated neutrophils as indicated by shedding of CD62L and marked upregulation of CD11b. Moreover, Ccl2/JE/ MCP-1- and Ccl3/MIP-1α-elicited leakage of fluorescein isothiocyanate dextran as well as collagen IV remodeling within the venular basement membrane were completely absent in neutrophil-depleted mice. Conclusions: Ccl2/JE/MCP-1 and Ccl3/MIP-1α mediate firm adherence and (subsequent) transmigration of neutrophils via protein synthesis and secondary generation of leukotrienes and PAF, which in turn directly activate neutrophils. Thereby, neutrophils facilitate basement membrane remodeling and promote microvascular leakage

Inhibitor of Apoptosis Proteins as Novel Targets in Inflammatory Processes

Objective: Inhibitor of apoptosis proteins (IAPs), such as X-linked or cellular IAP 1/2 (XIAP, cIAP1/2), are important regulators of apoptosis. IAP antagonists are currently under clinical investigation as anticancer agents. Interestingly, IAPs participate in the inflammation-associated TNF receptor signaling complex and regulate NFκB signaling. This raises the question about the role of IAPs in inflammation. Here, we investigated the anti-inflammatory potential of IAP inhibitors and the role of IAPs in inflammatory processes of endothelial cells. Methods and Results: In mice, the small molecule IAP antagonist A-4.10099.1 (ABT) suppressed antigen-induced arthritis, leukocyte infiltration in concanavalin A-evoked liver injury, and leukocyte transmigration in the TNFα-activated cremaster muscle. In vitro, we observed an attenuation of leukocyte– endothelial cell interaction by downregulation of the intercellular adhesion molecule-1. ABT did not impair NFκB signaling but decreased the TNFα-induced activation of the TGF-β–activated kinase 1, p38, and c-Jun N-terminal kinase. These effects are based on the proteasomal degradation of cIAP1/2 accompanied by an altered ratio of the levels of membrane-localized TNF receptor-associated factors 2 and 5. Conclusion: Our results reveal IAP antagonism as a profound anti-inflammatory principle in vivo and highlight IAPs as important regulators of inflammatory processes in endothelial cells

Künstliche Intelligenz in der Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde

BACKGROUND The continued advancement of digitalization increasingly allows deployment of artificial intelligence (AI) algorithms, leveraging profound effects on society and medicine. OBJECTIVE This article aims to provide an overview of current developments and futures perspectives of AI in otorhinolaryngology. MATERIALS AND METHODS Scientific studies and expert analyses were evaluated and discussed. RESULTS AI can increase the value of current diagnostic tools in otorhinolaryngology and enhance surgical precision in head and neck surgery. CONCLUSION AI has the potential to further improve diagnostic and therapeutic procedures in otorhinolaryngology. This technology, however, is associated with challenges, for example in the domain of privacy and data security. ZUSAMMENFASSUNG HINTERGRUND: Die fortschreitende Digitalisierung ermöglicht zunehmend den Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI). Sie wird Gesellschaft und Medizin in den nächsten Jahren maßgeblich beeinflussen. ZIEL DER ARBEIT Darstellung des gegenwärtigen Einsatzspektrums von KI in der Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde und Skizzierung zukünftiger Entwicklungen bei der Anwendung dieser Technologie. MATERIAL UND METHODEN Es erfolgte die Auswertung und Diskussion wissenschaftlicher Studien und Expertenanalysen. ERGEBNISSE Durch die Verwendung von KI kann der Nutzen herkömmlicher diagnostischer Werkzeuge in der Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde gesteigert werden. Zudem kann der Einsatz dieser Technologie die chirurgische Präzision in der Kopf-Hals-Chirurgie weiter erhöhen. SCHLUSSFOLGERUNGEN KI besitzt ein großes Potenzial zur weiteren Verbesserung diagnostischer und therapeutischer Verfahren in der Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde. Allerdings ist die Anwendung dieser Technologie auch mit Herausforderungen verbunden, beispielsweise im Bereich des Datenschutzes

Arabidopsis thaliana GLYCINE RICH RNA‐BINDING PROTEIN 7 interaction with its iCLIP target LHCB1.1 correlates with changes in RNA stability and circadian oscillation

The importance of RNA‐binding proteins (RBPs) for plant responses to environmental stimuli and development is well documented. Insights into the portfolio of RNAs they recognize, however, clearly lack behind the understanding gathered in non‐plant model organisms. Here, we characterize binding of the circadian clock‐regulated Arabidopsis thaliana GLYCINE‐RICH RNA‐BINDING PROTEIN 7 (AtGRP7) to its target transcripts. We identified novel RNA targets from individual‐nucleotide resolution UV crosslinking and immunoprecipitation (iCLIP) data using an improved bioinformatics pipeline that will be broadly applicable to plant RBP iCLIP data. 2705 transcripts with binding sites were identified in plants expressing AtGRP7‐GFP that were not recovered in plants expressing an RNA‐binding dead variant or GFP alone. A conserved RNA motif enriched in uridine residues was identified at the AtGRP7 binding sites. NMR titrations confirmed the preference of AtGRP7 for RNAs with a central U‐rich motif. Among the bound RNAs, circadian clock‐regulated transcripts were overrepresented. Peak abundance of the LHCB1.1 transcript encoding a chlorophyll‐binding protein was reduced in plants overexpressing AtGRP7 whereas it was elevated in atgrp7 mutants, indicating that LHCB1.1 was regulated by AtGRP7 in a dose‐dependent manner. In plants overexpressing AtGRP7, the LHCB1.1 half‐life was shorter compared to wild‐type plants whereas in atgrp7 mutant plants, the half‐life was significantly longer. Thus, AtGRP7 modulates circadian oscillations of its in vivo binding target LHCB1.1 by affecting RNA stability.Deutsche Forschungsgemeinschaft http://dx.doi.org/10.13039/501100001659Peer Reviewe

Optimized dispersion of nanoparticles for biological in vitro and in vivo studies

Background: The aim of this study was to establish and validate a practical method to disperse nanoparticles in physiological solutions for biological in vitro and in vivo studies. Results: TiO(2) (rutile) dispersions were prepared in distilled water, PBS, or RPMI 1640 cell culture medium. Different ultrasound energies, various dispersion stabilizers (human, bovine, and mouse serum albumin, Tween 80, and mouse serum), various concentrations of stabilizers, and different sequences of preparation steps were applied. The size distribution of dispersed nanoparticles was analyzed by dynamic light scattering and zeta potential was measured using phase analysis light scattering. Nanoparticle size was also verified by transmission electron microscopy. A specific ultrasound energy of 4.2 x 10(5) kJ/m(3) was sufficient to disaggregate TiO(2) (rutile) nanoparticles, whereas higher energy input did not further improve size reduction. The optimal sequence was first to sonicate the nanoparticles in water, then to add dispersion stabilizers, and finally to add buffered salt solution to the dispersion. The formation of coarse TiO(2) (rutile) agglomerates in PBS or RPMI was prevented by addition of 1.5 mg/ml of human, bovine or mouse serum albumin, or mouse serum. The required concentration of albumin to stabilize the nanoparticle dispersion depended on the concentration of the nanoparticles in the dispersion. TiO(2) (rutile) particle dispersions at a concentration lower than 0.2 mg/ml could be stabilized by the addition of 1.5 mg/ml albumin. TiO(2) (rutile) particle dispersions prepared by this method were stable for up to at least 1 week. This method was suitable for preparing dispersions without coarse agglomerates (average diameter < 290 nm) from nanosized TiO(2) (rutile), ZnO, Ag, SiO(x), SWNT, MWNT, and diesel SRM2975 particulate matter. Conclusion: The optimized dispersion method presented here appears to be effective and practicable for preparing dispersions of nanoparticles in physiological solutions without creating coarse agglomerates

Components of the Plasminogen Activation System Promote Engraftment of Porous Polyethylene Biomaterial via Common and Distinct Effects

Rapid fibrovascularization is a prerequisite for successful biomaterial engraftment. In addition to their well-known roles in fibrinolysis, urokinase-type plasminogen activator (uPA) and tissue plasminogen activator (tPA) or their inhibitor plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1) have recently been implicated as individual mediators in non-fibrinolytic processes, including cell adhesion, migration, and proliferation. Since these events are critical for fibrovascularization of biomaterial, we hypothesized that the components of the plasminogen activation system contribute to biomaterial engraftment. Employing in vivo and ex vivo microscopy techniques, vessel and collagen network formation within porous polyethylene (PPE) implants engrafted into dorsal skinfold chambers were found to be significantly impaired in uPA-, tPA-, or PAI-1-deficient mice. Consequently, the force required for mechanical disintegration of the implants out of the host tissue was significantly lower in the mutant mice than in wild-type controls. Conversely, surface coating with recombinant uPA, tPA, non-catalytic uPA, or PAI-1, but not with non-catalytic tPA, accelerated implant vascularization in wild-type mice. Thus, uPA, tPA, and PAI-1 contribute to the fibrovascularization of PPE implants through common and distinct effects. As clinical perspective, surface coating with recombinant uPA, tPA, or PAI-1 might provide a novel strategy for accelerating the vascularization of this biomaterial

Symmetric microwave potentials for interferometry with thermal atoms on a chip

International audienceA trapped atom interferometer involving state-selective adiabatic potentials with two microwave frequencies on a chip is proposed. We show that this configuration provides a way to achieve a high degree of symmetry between the two arms of the interferometer, which is necessary for coherent splitting and recombination of thermal (i.e., noncondensed) atoms. The resulting interferometer holds promise to achieve high contrast and long coherence time, while avoiding the mean-field interaction issues of interferometers based on trapped Bose-Einstein condensates