Aggregation energy of cholesterol with selected oxy- and peroxysterols

Cholesterol oraz jego pochodne: oksysterole i peroksysterole, to związki pełniące wiele różnorodnych funkcji w komórkach zwierzęcych. Oprócz niewątpliwie pozytywnych skutków ich działań, wśród których można wyróżnić stabilizację błon komórkowych czy regulację metabolizmu, mogą one także indukować szereg niezbyt korzystnych procesów. Na szczególną uwagę zasługuje ich rola w powstawaniu miażdżycy, choroby powszechnie występującej w populacji ludzkiej. Wielokrotnie potwierdzono eksperymentalnie zdolność cholesterolu do tworzenia agregatów w środowisku wodnym. Celem pracy było zbadanie energii agregacji cholesterolu z cholesterolem oraz z jego pochodnymi: 7-α-hydroksysterolem, 7-ß-hydroksysterolem, 7-α-hydroperoksysterolem i 7-ß-hydroperoksysterolem. Potwierdzono tendencję cholesterolu do dimeryzacji, a wynikający z niej zysk energetyczny wyniósł ok. -3 kcal/mol. Podobną różnicę energii uzyskano dla agregacji tego związku z 7-ß-hydroksysterolem oraz 7-ß-hydroperoksysterolem. W przypadku 7-α-hydroksysterolu różnica ta wyniosła ok. -1,8 kcal/mol, a 7-α-hydroperoksysterolu ok. -1,5 kcal/mol. Dzięki zastosowaniu metody “umbrella sampling” wygenerowano pełne profile energetyczne powyższych procesów, co pozwoliło na zaobserwowanie minimum lokalnego w agregacji cholesterolu z cholesterolem oraz z 7-α-hydroksysterolem.Zaobserwowano, że w przypadku produktów utleniania cholesterolu agregacja w środowisku wodnym jest dla nich korzystna energetycznie. Ponadto ustalono, że dla steroli posiadających grupę funkcyjną na pozycji ß różnica energii między układem pojedynczych cząstek, a agregatem będzie dużo większa niż dla analogicznych związków z grupą funkcyjną na pozycji α, w przypadku tych drugich wspomniana grupa będzie stanowiła zawadę steryczną przy ich zbliżaniu się do siebie.“Aggregation energy of cholesterol with selected oxy- and peroxysterols”Cholesterol and its derivatives: oxysterols and peroxysterols have various functions in animal cells. Among many they tend to participate in stabilizing cell membranes and to control metabolism reactions. On the other hand they are able to have an negative impact on animal body, such as a creation of atherosclerotic plaque, which is common in human population.Previously, it was experimentally proven that cholesterol tend to aggregate in aqueous environment.The main goal of this thesis was to examine cholesterol-cholesterol dimerization as well as its aggregation with 7-α-hydroxysterol, 7-ß-hydroxysterol, 7-α-hydroperoxysterol, 7-ß-hydroperoxysterol. It was confirmed that indeed cholesterol forms dimers in water with an energetic gain around -3 kcal/mol. The same result was given by simulations with 7-ß-hydroxysterol and 7-ß-hydroperoxysterol. Aggregation of cholesterol with 7-α-hydroxysterol gave an energy difference of about -1,8 kcal/mol and with 7-α-hydroperoxysterol of about -1,5 kcal/mol. Umbrella sampling method enabled to obtain full energy profile in each case and to find local energy minima in cholesterol-cholesterol and cholesterol-7-α-hydroxysterol reaction.Therefore it was proven that also products of cholesterol oxygenation tend to make aggregates in aqueous solution. Moreover it was observed that oxy- and peroxysterols with functional group in a ß position would connect with cholesterol more willingly than sterols with this group in an α position

Combining a parsimonious mathematical model with infection data from tailor-made experiments to understand environmental transmission

Abstract Although most infections are transmitted through the environment, the processes underlying the environmental stage of transmission are still poorly understood for most systems. Improved understanding of the environmental transmission dynamics is important for effective non-pharmaceutical intervention strategies. To study the mechanisms underlying environmental transmission we formulated a parsimonious modelling framework including hypothesised mechanisms of pathogen dispersion and decay. To calibrate and validate the model, we conducted a series of experiments studying distance-dependent transmission of Campylobacter jejuni in broilers. We obtained informative simultaneous estimates for all three model parameters: the parameter of C. jejuni inactivation, the diffusion coefficient describing pathogen dispersion, and the transmission rate parameter. The time and distance dependence of transmission in the fitted model is quantitatively consistent with marked spatiotemporal patterns in the experimental observations. These results, for C. jejuni in broilers, show that the application of our modelling framework to suitable transmission data can provide mechanistic insight in environmental pathogen transmission