Potassium channel activators protect the N-methyl-D-aspartate-induced cerebral vascular dilation after combined hypoxia and ischemia in piglets

Background and Purpose-Cerebral arteriolar dilation to N-methyl-D-aspartate (NMDA) is a neuronally mediated multistep process that is sensitive to cerebral hypoxia and ischemia (H/I). We tested the hypothesis that topical pretreatment with the selective potassium channel agonists NS1619 and aprikalim preserves the vascular response to NMDA after consecutive WI. Methods-Pial arteriolar diameters were measured in anesthetized piglets with the use of a closed cranial window and intravital microscopy, Arteriolar responses to NMDA (10(-5), 5 x 10(-5), and 10(-4) mol/L) were recorded before and 1 hour after 10 minutes of hypoxia (8.5% O-2 in N-2) plus; 10 minutes of ischemia (WI), Ischemia was induced by increasing intracranial pressure, Subgroups were topically pretreated with 10(-5) mol/L NS1619, 10(-6) mol/L aprikalim, 10(-6) mol/L calcitonin gene-related peptide (CGRP), or 10(-5) mol/L papaverine. We also examined the effects of H/I on vascular responses to kainate (10(-4) mol/L) to assess specificity of neuronal injury. Results-Arteriolar responses to NMDA were significantly attenuated after WI. Baseline compared with post-WI arteriolar diameters were 9+/-4% versus 3+/-2% at 10(-5) mol/L, 22+/-4% versus 4+/-2% at 5 x 10(-5) mol/L, and 33+/-4% versus 7+/-2% at 10(-4) mol/L (mean+/-SE; all P<.05, n=7), Pretreatment with NS1619 and aprikalim preserved the arteriolar responses to NMDA after WI, For NS1619 (n=6), values were as follows: 9+/-2% versus 6+/-4% at 10(-5) mol/L, 19+/-6% versus 21+/-5% at 5x10(-5) mol/L, and 35+/-3% versus 31+/-5% at 10(-4) mol/L, For aprikalim (n=7), values were as follows: 6+/-2% versus 8+/-2% at 10(-5) mol/L, 22+/-6% versus 15+/-3% at 5x10(-5) mol/L, and 41+/-5% versus 32+/-6% at 10(-4) mol/L. In contrast, piglets pretreated with CGRP (n=6) or papaverine (n=5) showed no preservation of the vascular response to NMDA after WI, although these compounds dilated the arterioles to an extent similar to that with NS1619/aprikalim. Kainate-induced arteriolar dilation (n=6) was largely preserved after H/I compared with preischemic responses, Conclusions-(1) Vascular responses of cerebral arterioles to NMDA after H/I are preserved by pretreatment with NS1619 or aprikalim, indicating a neuroprotective effect, (2) CGRP and papaverine do not preserve the vascular response to NMDA despite causing vasodilation similar to that with NS1619 or aprikalim, This suggests that activation of potassium channels on neurons accounts for the protective effect of potassium channel agonists, (3) Preserved arteriolar dilation to kainate suggests largely intact functioning of neuronal nitric oxide synthase after H/I

Az ATP-szenzitív káliumion-csatorna nyitók neuroprotektív hatásának vizsgálata újszülött malacban = The neuroprotective effect of ATP-sensitive potassium channel openers in piglets

A pályázat célja az mitokondriális ATP-szenzitív káliumcsatorna (mitoKATP) nyitók közé tartozó diazoxid direkt és indirekt neuroprotektív hatásának vizsgálata volt az újszülött malacban. A pályázattal kapcsolatos kutatások során az alábbi lényeges megállapításokat tettük: 1. A diazoxid direkt protektív hatást fejt ki hippocampus CA1 piramissejtek mitokondriumaiban in vivo globális iszkémia/reperfúziót (I/R) követően. 2. A diazoxid I/R után protektív hatást fejt ki a vaszkuláris endotélium-függő érreakcióra is. 3. A diazoxid malac cerebrovaszkuláris agyi endotélsejtekben depolarizálja a mitokondriumokat egybehangzóan a diazoxid mitoKATP nyitó hatásával. Továbbá, az 5-hidroxidekanoát (5HD), a mitoKATP gátlószere antagonizálta mind a neuronokon mind vaszkuláris endotheliumon kialakuló protektív hatást. 4. A ciklooxigenáz (COX)-2 gátló NS-398 nem hoz létre a diazoxidhoz hasonló protektív hatást. 5. A diazoxid vizsgálata közben új megállapításokat tettünk a diazoxid neuro-vaszkuláris protektív hatásához kapcsolódó cerebrovaszkuláris reakciók mechanizmusáról. | The project aimed to study the possible direct and indirect neuroprotective effect of diazoxide ? a mitochondrial ATP-sensitive potassium (mitoKATP) channel opener- in newborn pigs. Our major findings were the following: 1. Diazoxide exerts direct neuronal effects in vivo. Diazoxide has been shown to prevent swelling and Ca2+ accumulation in mitochondria of CA1 pyramidal cells following global cerebral ischemia/reperfusion (I/R). 2. Diazoxide also preserves the endothelium-dependent pial arteriolar reactions following I/R. 3. In primary piglet cerebrovascular endothelial cell cultures, diazoxide significantly depolarized mitochondria in accordance with effect on mitoKATP channels. Further, 5-hydroxydecanoate(5HD) ? a mitoKATP inhibitor ? antagonized the protective effects of diazoxide both on the neurons and vascular endothelial cells. 4. In contrast to diazoxide, NS-398 ? a selective cyclooxygenase(COX)-2 inhibitor) did not prevent the attenuation of hypercapnia-induced vasodilation after I/R. 5. We made new observations on the mechanism of various cerebrovascular reactions related to the neuronal-vascular protective effect of diazoxide

Mitochondrial potassium channel opener diazoxide preserves neuronal-vascular function after cerebral ischemia in newborn pigs

Background and Purpose-N-Methyl-D-aspartate (NMDA) elicits neuronally mediated cerebral arteriolar vasodilation that is reduced by ischemia/reperfusion (I/R). This sequence has been preserved by pretreatment with the ATP-sensitive potassium (K-ATP) channel opener aprikalim, although the mechanism was unclear. In the heart, mitochondrial K-ATP channels (mitoK(ATP)) are involved in the ischemic preconditioning-like effect of K+ channel openers. We determined whether the selective mitoK(ATP) channel opener diazoxide preserves the vascular dilation to NMDA after I/R. Methods-Pial arteriolar diameters were determined with the use of closed cranial window/intravital microscopy in anesthetized piglets. Vascular responses to NMDA were assessed before and 1 hour after 10 minutes of global cerebral ischemia induced by raising intracranial pressure. Subgroups received 1 of the following pretreatments before I/R: vehicle; 1 to 10 mu mol/L diazoxide; and coapplication of 100 mu mol/L 5-hydroxydecanoic acid (5-HD), a K-ATP antagonist with diazoxide. Results-NMDA-induced dose-dependent pial arteriolar dilation was not affected by diazoxide treatment only but was severely attenuated by I/R, In contrast, diazoxide dose-dependently preserved the NMDA vascular response after I/R; at 10 mu mol/L, diazoxide arteriolar responses were unaltered by I/R. The effect of diazoxide was antagonized by coapplication of 5-HD with diazoxide. Percent preservation of 100 mu mol/L NMDA-induced vasodilation after I/R was 53 +/- 19% (mean +/- SEM, n = 8) in vehicle-treated controls versus 55 +/- 10%, 85 +/- 5%, and 99 +/- 15% in animals pretreated with 1, 5, and 10 mu mol/L diazoxide (n = 8, n = 8, and n = 12, respectively) and 60 +/- 15% in the group treated with 5-HD+diazoxide (n = 5). Conclusions-The mitoK(ATP) channel opener diazoxide in vivo preserves neuronal function after I/R, shown by pial arteriolar responses to NMDA, in a dose-dependent manner. Thus, activation of mitoK(ATP) channels may play a role in mediating the protective effect of other K+ channel openers

Onečišćenje hrane i poljoprivrednih proizvoda u Mađarskoj

This report gives a short survey of the situation concerning chemical contamination of foods in Hungary. It starts with a legal background and lists the institutions partaking in control and monitoring of food contamination. The report gives the most important food contaminants analysed in Hungary, and in some cases provides information about the actual levels. It concludes by stressing the importance and the need to unify the national monitoring system.Autori u ovome kratkom pregledu opisuju kemijsko onečišćenje hrane u Mađarskoj. Nakon prikaza zakonske regulative autori daju popis ustanova koje u Mađarskoj nadziru i prate onečišćenje hrane. Članak navodi najvažnija onečišćivala hrane u toj zemlji te stvarne razine nekih od njih. Autori na kraju naglašavaju da je potrebno sjediniti sustav praćenja na državnoj razini

Agyi hypoperfúzió korai stádiumának jellemzése patkányban = Early characteristics of cerebral hypoperfusion in the rat

A krónikus agyi hipoperfúzió szoros összefüggésben áll az kognitív funkciók időskori romlásával, valamint az Alzheimer kórral. Patkányban a kétoldali carotis com. elzárásával olyan állatmodellt sikerült kialakítani, amely segítségével eredményesen tanulmányozható a krónikus agyi hipoperfúzió számos aspektusa (neuronális károsodás, mikroglia aktiváció stb.). A jelzett kórfolyamatban számos tényező, köztük az oxidatív stressz is szerepet játszik. Kísérleteinkben a prooxidáns és antioxidáns enzimek változásait jellemeztük a hipoperfúzió korai szakaszában. Western blot analízissel vizsgáltuk a COX-2, and endotheliális, a neuronális és az indukálható NOS izoformák, valamint az MnSOD változásait különböző agyi régiókban(hippocampus, cortex). Eredményeink szerint a COX-2 és eNOS enzimek jelentősen megemelkednek a hipoperfúzió korai szakaszában (< 1 hét), míg az nNOS, az iNOS és az MnSOD szintek nem változnak számottevően. Továbbá primer neuron sejtkultúrán vizsgáltuk a korai prekondicionálás mechanizmusát és kerestük a kialakuló védelemben szerepet játszó intracelluláris komponenseket. Eredményeink szerint a reaktív oxigén specieszektől függő és –független prekoncicionálás alakítható ki különböző sejtalkotókra (plazma membrán, mitochondrium stb.) ható vegyületekkel. Ezek alapján a hipoperfúzió által okozott sejtkárosodások és az endogén citoprotekció új mechanizmusait sikerült jellemeznünk | Chronic cerebral hypoperfusion is associated with a cognitive decline which is prevalent during senescence or Alzheimer's disease. Its animal model compromises permanent occlusion of the common carotid arteries (2VO) in rats, which results in neuronal damage and microglia activation. Various mechanisms, including oxidative stress, have been proposed to be involved in this process. We characterized changes induced in the expressions of several pro-oxidant and antioxidant enzymes in cerebral hypoperfusion. Western blot analysis was applied to determine the expressions of cyclooxygenase-2 (COX-2), endothelial, neuronal and inducible nitric oxide synthase (eNOS, nNOS and iNOS, respectively) and manganese superoxide dismutase (MnSOD). During the early phase of hypoperfusion, the COX-2 and eNOS enzyme levels increased in both the hippocampus and the frontal cortex, indicating the presence of excitotoxicity and vascular reactions caused by ischemia, while the expressions of nNOS, iNOS and MnSOD were less affected. We also investigated the mechanism of immediate preconditioning in cultured rat cortical neurons and elucidated subsequent intracellular events. We characterized how ROS dependent and –independent preconditioning can be induced by various pharmacological compounds aiming at the ion channels of the plasma membrane and the mitochondria. Our finings help in understanding the mechanisms of hypoperfusion-induced cellular damage and endogenous citoprotection

A mitokondriális ATP-szenzitív káliumcsatorna aktiválásával létrehozott neuroprotekció mechanizmusa – egy új neuroprotektív stratégia vizsgálata = The mechanism of neuroprotection afforded by activation of mitochondrial ATP-sensitive potassium channels in the newborn – a novel neuroprotective experimental approach.

Az újszülöttkori agyi hipoxiát/iszkémiát követő idegrendszeri károsodások kialakulásában direkt neuronális mechanizmusok, valamint az ún. neurovaszkuláris egység diszfunkciója is fontos szerepet játszanak. Vizsgálatainkban a mitokondriumok belső membránjában található ATP-szenzitív káliumioncsatornák (mitoKATP) direkt farmakológiai aktivátorai által közvetített ún. farmakológiai prekondicionálást vizsgáltuk, ill. azt, hogy más farmakológiai támadáspontú vegyületek hasonló prekondicionáló hatása kapcsolatba hozható-e a mitoKATP vel. Ezeknek a vizsgálatoknak legfontosabb eredménye az, hogy míg a szelektív mitoKATP nyitók nem okoznak feltétlenül mitokondriális eredetű reaktív oxigénmetabolit (ROS) termelést, más hatékony farmakonok gyakran nem specifikus mitokondriális támadáspontokon, a mitokondriális ROS termeltetésén keresztül hozzák létre a prekondicionált fenotipust. In vivo vizsgálatainkban a neurovaszkuláris egység diszfunkcióját hipoxia/iszkémia érzékeny cerebrovaszkuláris érreakciók segítségével határoztuk meg. Kísérleti eredményeink egyrészt új információkkal gazdagították az érfunkciók károsodásának patomechanizmusát, másrészt sikerült új támadáspontokat azonosítani, melyek klinikai transzlációs kutatások alapját képezhetik, melyek az újszülöttkori hipoxiás/iszkémiás enkefalopátia kezelésében segíthetnek. | Following neonatal cerebral hipoxic/ischemic stress direct neuronal injury and the dysfunction of the so-called neurovascular unit both contribute to the developing encephalopathy. The pharmacological preconditioning induced by the activators of the mitochondrial ATP-sensitive potassium channels (mitoKATP) was investigated and whether other drugs with different primary actions would also trigger preconditioning through the involvement of mitoKATP. The most important message emanating from these studies was that though selective mitoKATP openers do not elevate mitochondrial reactive oxygen species (ROS) production, other effectively preconditioning drugs often create the preconditioned phenotype through non-specific actions on mitochondria mediated by ROS. lin the inner In our in vivo studies, neurovascular dysfunction was assessed with hypoxia/ischemia sensitive cerebrovascular responses. Our results provided new insights into the mechanism of altered cerebrovascular reactivity after hypoxic/ischemic stress, and they also identified new targets which after further translational studies may yield new therapies to treat hypoxic/ischemic encephalopathy in the newborn

Funkcionális és morfológiai változások jellemzése krónikus agyi hipoperfúzió során patkányban = Characterization of functional and morphological changes is the hypoperfused rat brain

Az igen gyakori krónikus agyi hipoperfúzió feltehetően ok-okozati összefüggésben áll az időskori kognitív zavarok kialakulásával. Az állapot széleskörben elfogadott állatkísérletes modellje patkányban a permanens kétoldali carotis comm. okklúzió (2VO). Ennek hatására neuronális károsodás, microglia aktiváció és memória zavar alakul ki. Eredményeink megerősítették, hogy a károsító folyamatok sokrétűek, közöttük kulcs szerepet játszik a pro-és antioxidáns enzimek (pl. COX-2 vagy az eNOS) megváltozott indukciója. Az antioxidáns hatásáról ismert alfa tokoferol használatával jelentősen csökkenthető volt a 2VO által előidézett memóriakárosodás. A hipoperfúzió károsan hat a retinára is. Modellünkben egy szelektív mitochondriális ATP-függő K+csatornanyitó vegyülettel eredményesen csökkentettük a retinakárosodást. Eredményeink rámutattak arra is, hogy szelektív COX-2 gátló szerekkel meggátolható a tanulási folyamat nagymértékű károsodása. A hipoperfúzió és a migrén összefüggéseinek tanulmányozása során rámutattunk a COX-2 enzim lehetséges szerepére a migrén pathomechanizmusában. Továbbá bizonyítottuk, hogy az NMDA patkányban kúszó kérgi depolarizáción (CSD) keresztül okoz kérgi hiperaemiát. A krónikus hipoperfúzió és az öregedés egyaránt csökkenti az agykéreg érzékenységét a CSD kiváltásával szemben. Kutatási eredményeink számos területen hozzájárultak a krónikus agyi hipoperfúzió által okozott morfológiai és funkcionális károsodások mechanizmusának megértéséhez. | Chronic cerebral hypoperfusion is a mild ischemic condition associated with a cognitive decline which is prevalent during senescence. Its experimental animal model compromises permanent occlusion of the common carotid arteries (2VO) in rats, which results in neuronal damage, microglia activation and memory dysfunction. Our studies indicate that various mechanisms, including oxidative stress (e.g.: elevated COX-2 and eNOS levels), have been proposed to be involved in this process. Alpha-tocopherol ?a well known antioxidant- moderates the 2VO-induced learning impairment even when used after the 2VO onset. 2 VO results in severe degeneration of all retinal layers that could be counteracted by stimulation of mitochondrial ATP sensitive potassium channels. We have reported that selective COX-2 inhibition prevents the hypoperfusion-induced memory impairment. Our findings suggest that COX-2, but not COX-1 derived metabolites play a significant role in the induction of migraine. We have demonstrated NMDA elicits dose-dependent increases in cortical blood flow that are composed of cortical spreading depression (CSD)-dependent and -independent components. Our results point out reduced sensitivity of the cortex to CSD elicitation with early aging, and a less responsive cerebrovascular system with chronic hypoperfusion. Our experimental studies provided several pieces of evidence for understanding of the causative role played by cerebral hypoperfusion in neurodegenerative diseases

Arabidopsis NAP-related proteins (NRPs) are soluble nuclear proteins immobilized by heat

Nucleosome assembly protein-related proteins (NRPs) are multifunctional proteins having histone chaperone and phosphatase inhibitor properties. Although it is believed that these proteins are nuclear and bind the chromatin, they can be detected in the cytoplasmic but not in the nuclear protein fraction by immunoblotting analysis. It is shown here that under normal conditions, NRPs are nuclear but soluble and leak out of the nuclei during their purification. However, under elevated temperatures (above 42 degrees C), NRPs display significantly reduced mobility and are retained in the nuclei during purification probably due to binding other immobile macromolecules in the nucleus. Our observations highlight the necessity to use different techniques in parallel to unambiguously determine the intracellular localization of proteins. As heat adapted (38 degrees C, 2 h followed by 2 h recovery) and heat shocked (45 degrees C, 1 h), Arabidopsis seedlings were found to have phenotypes similar to those observed in the NRP loss-offunction mutants nrp1-1 nrp2-1 (short, branching roots, increased bleomycin sensitivity), it was also investigated whether the immobilization of NRPs by heat results in disturbed NRP functions. The results indicated, however, that heat affected the investigated traits independent on the presence of NRPs