Разработка и исследование асинхронного электропривода с наблюдателем состояния

Выпускная квалификационная работа 109 с., 35 рис., 18 табл., 47 источников, 5 прил. Объектом исследования является дискретная математическая модель наблюдателя состояния полного порядка асинхронного двигателя. Цель работы – Разработка и исследование асинхронного электропривода с наблюдателем состояния В процессе исследования проводилось имитационное моделирование разработанной дискретной математической модели асинхронного двигателя и разработанной дискретной математической модели наблюдателя состояния полного порядкаFinal qualifying work 109 p., 35 fig., 18 tab., 47 sources, 5 adj. The object of research is a discrete mathematical model of the observer status of full order of the induction motor. Objective - Development and research of the asynchronous electric drive with observer status The study was conducted simulations developed discrete mathematical model of the induction motor and the developed mathematical model of discrete observer of full order stat

Inactivation or knockdown of the oxygen sensor PHD1 induces ypoxia tolerance by reprogramming basal metabolism in mice

SAMENVATTING PhD thesis "Deficiëntie of inhibitie van de zuurstofsensor prolylhydroxylase domein 1 (Phd1) induceert hypoxie tolerantie door herprogrammering van het basismetabolisme"De zuurstofstijging in de atmosfeer van de aarde veroorzaakte een snelle diversificatie en uitbreiding van levende diersoorten, die complexe biochemische netwerken ontwikkelden om te voldoen in hun vraag naar energie. Zuurstof is belangrijk voor het overleven van multicellulaire organismen wegens zijn rol als elektron-acceptor tijdens mitochondriale ademhaling (aëroob). Nochtans kunnen vele diersoorten in omstandigheden van lage zuurstof-beschikbaarheid (hypoxie) overleven. Aanpassing aan hypoxie, zoals reeds beschreven werd voor dieren die duiken en organismen die op hoge hoogten leven, vereist een sterke vermindering van cellulaire zuurstofconsumptie. Hypoxie tolerante dieren zijn geëvolueerd om aan beperkte zuurstofhoeveelheid het hoofd te kunnen bieden, wat hen toelaat te overleven in dergelijke omstandigheden. Deze aanpassing impliceert een verschuiving in cellulair brandstofgebruik van mitochondriale ademhaling (aëroob), wat zuurstof verbruikt, naar het aanmaken van ATP buiten het mitochondrion door glucose te verbranden, zonder zuurstof te verbruiken (anaërobe glycolyse).Hypoxie induceerbare transcriptiefactoren (HIFs) spelen een rol in deze cellulaire aanpassing door de expressie van genen te verhogen die betrokken zijn bij de fysiologische aanpassing aan lage zuurstofhoeveelheid (genen betrokken bij angiogenese, erythropoïese, energie-metabolisme, celgroei en apoptose). HIF prolylhydroxylases (PHD1-3) zijn zuurstofsensoren, die, via hydroxylation van specifieke proline residu's in HIF, de stabiliteit en zodoende de transcriptionele reacties van HIF reguleren. De mechanismen waarmee hypoxie een vermindering van mitochondriale zuurstofconsumptie teweegbrengt zijn echter nog niet volledig ontrafeld. Hypoxie is een altijd aanwezige bedreiging voor het "zoogdierkoninkrijk" en is geassocieerd met alle vormen van ischemische vasculaire ziekten, zoals hart- en bloedvatziekten met inbegrip van hartinfarct, hartverlamming, myocardiale en ledemaat ischemie. Uitgesproken hypoxie wordt ook gezien in het kerngebied van tumors waar capillaire netwerken onvoldoende georganiseerd zijn om het snel groeiende weefsel van voldoende zuurstof te voorzien.Voorafgaande aan deze doctorale thesis, bleven de verschillende functies van elk van de PHDs in vivo, in gezondheid en ziekte, grotendeels onbekend. Wij stelden de hypothese dat PHDs diverse aspecten, met betrekking tot de HIF signaalwegen en cellulaire hypoxie, in vivo reguleren. Om de rol van Phd1 te bestuderen, werden transgene muizen (Phd1-/-) gegenereerd die specifiek het Phd1 gen niet langer tot expressie brengen. Deze werden onderworpen aan muismodellen van ischemie/reperfusie (I/R) wat verscheidene nieuwe, intrigerende, en therapeutisch relevante observaties opleverde. Afsluiting van de dijslagader, en zodoende het blokkeren van voldoende zuurstoftoevoer leidt in wild type dieren tot snelle afsterving van de desbetreffende spieren. Wij ontdekten dat deze spierdood in dieren die de zuurstofsensor Phd1 missen, verrassend genoeg niet optrad. Dit was niet te wijten aan een verbeterde toevoer van bloed of zuurstof (zoals oorspronkelijk geanticipeerd werd), maar bleek gerelateerd aan een spier intrinsieke metabole aanpassing.Deze nieuwe bevinding bracht aan het licht dat Phd1 een specifieke rol heeft in hypoxie tolerantie in spieren. De observatie dat de afwezigheid van Phd1 (Phd1-/-), maar niet Phd2 (Phd2+/-) of Phd3 (Phd3-/-), selectief hypoxie-tolerantie induceert, toonde aan dat, hoewel alle PHDs in myofibers tot expressie komen, elke PHD een specifieke fysiologische rol in vivo heeft. Onze studies om de mechanismen waarmee Phd1 bescherming tegen ischemische aandoeningen biedt te verduidelijken, onthulden een moleculaire trigger die een cascade aan gebeurtenissen in werking stelt om zo de cellulaire zuurstofvereisten te herprogrammeren. Onze genetische studie wijst aan dat Phd1, als zuurstofsensor, een belangrijke rol heeft in de metabole herprogrammering noodzakelijk voor verminderde zuurstofconsumptie door de spier. Dit zuurstofbehoud is toe te schrijven aan een selectieve daling in glucose oxidatie, zonder veranderingen in de vetverbranding. De cellulaire aanpassing aan hypoxie impliceerde een verminderde mitochondriale ademhaling samen met een stijging in anaërobe glycolyse, dit om de ATP productie op peil te houden, een metabole aanpassingsreactie die het Pasteur effect wordt genoemd.Bovendien toonden wij aan dat afwezigheid van Phd1 niet alleen hypoxie-tolerantie induceert - aangetoond door verminderde spiernecrose maar ook de concentratie aan nadelige reactieve zuurstofdeeltjes (ROS) en zo mitochondriale schade vermindert. De snelheid waarmee deze bescherming na de bloedtoevoerblokkering reeds voorkwam, impliceerde een herprogrammering van het basismetabolisme, dat Phd1-/- muizen "voorbereidde" om beter het hoofd te bieden aan acute ischemische schade. Studies om de downstream moleculen van Phd1 (die bescherming bieden tegen oxidatieve afsterving in ischemie) te ontrafelen toonden aan dat afwezigheid van Phd1 de expressie van Hif-2α, maar niet van het goed bestudeerde Hif-1α, in de kuitspier verhoogt. Stijging van Hif-2α was geassocieerd met een verhoogde Pyruvaat dehydrogenase kinase 4 (Pdk4) expressie, een negatieve regulator van het Pyruvaat dehydrogenase complex (PDC), wat werkzaam is als 'portier' voor de aanvoer van glucose-afgeleide pyruvaat in het mitochondrion. Wij merkten ook op dat afwezigheid van Phd1 de expressie van Pparα (Peroxisoom-proliferatie-activerend receptor-α), een reeds welgekende regulator van Pdk4 gentranscriptie, verhoogt. Daarenboven veroorzaakte behandeling van wild-type muizen met de Pparα agonist fenofibrate hypoxie-tolerantie, en onderdrukking van Pparα in spieren van Phd1-/- muizen deed het hypoxie-tolerantie fenotype van mutante muizen teniet.Globaal genomen, wijzen onze bevindingen op een regulerende signaalweg teweeggebracht door een verminderde Phd1 activiteit, die leidt tot verhoogde Hif-2α concentraties en inductie van een Pparα-Pdk4 gemedieerde blokkade aan substraat afkomstig van glucose in het mitochondrion, waardoor zuurstofconsumptie wordt verminderd. Het inzicht dat Phd1 hypoxie-tolerantie en reacties op oxidatieve stress controleert, zette ons ertoe aan om het therapeutische nut van Phd1-inhibitie te bekijken. Onze in vivo studies, waarin Phd1 expressie onderdrukt werd door gebruik te maken van short hairpin interfererende Phd1 constructen (shPhd1) die via in vivo electroporatie toegediend werden, toonden verminderde weefselschade aan in een muismodel van ligatie van de femorale arterie. femoral artery ligatie.Verder onderzoek zal aantonen of het zinvol is om de cellulaire hypoxische reactie als doelstelling te kiezen voor therapieën gericht op hart- en bloedvatziekten (stimulatie van hypoxische tolerantie) en kanker (preventie van hypoxische tolerantie).Tot slot biedt dit onderzoeksproject nieuwe inzichten in mechanismen betrokken bij het herprogrammeren van cellulaire metabole aanpassingen die gekend zijn om te ontstaan in omstandigheden van lage zuurstofbeschikbaarheid zoals in cardiovasculaire ziekten. Studies in de toekomst zullen noodzakelijk zijn om het raadsel van het onderliggende moleculaire mechanisme verder aan te vullen en te bepalen of deze weg een mogelijk therapeutisch doel vertegenwoordigt. Induceren van hypoxie tolerantie zou een belangrijke therapeutische waarde kunnen hebben om orgaanbehoud voor transplantaties te verbeteren en farmacologische inhibitie van PHD1 zou een bruikbare methode kunnen vormen om organen beter tegen ischemische beschadiging te beschermen.status: publishe

Neuronal FLT1 receptor and its selective ligand VEGF-B protect against retrograde degeneration of sensory neurons

Even though VEGF-B is a homologue of the potent angiogenic factor VEGF, its angiogenic activities have been controversial. Intrigued by findings that VEGF-B may also affect neuronal cells, we assessed the neuro- and vasculo-protective effects of VEGF-B in the skin, in which vessels and nerves are functionally intertwined. Although VEGF-B and its Flt1 receptor were prominently expressed in dorsal root ganglion (DRG) neurons innervating the hind limb skin, they were not essential for nerve function or vascularisation of the skin. However, primary DRG cultures lacking VEGF-B or Flt1 exhibited increased neuronal stress and were more susceptible to paclitaxel-induced cell death. Concomitantly, mice lacking VEGF-B or a functional Flt1 developed more retrograde degeneration of sensory neurons in a model of distal neuropathy. On the other hand, addition of the VEGF-B isoform, VEGF-B186, to DRG cultures antagonized neuronal stress, maintained the mitochondrial membrane potential and stimulated neuronal survival. Mice overexpressing VEGF-B186 or Flt1 selectively in neurons were protected against the distal neuropathy, whereas exogenous VEGF-B186, either delivered by gene transfer or as a recombinant factor, was protective by directly affecting sensory neurons and not the surrounding vasculature. Overall, this indicates that VEGF-B, instead of acting as an angiogenic factor, exerts direct neuroprotective effects through Flt1. These findings also suggest a clinically relevant role for VEGF-B in preventing distal neuropathies.status: publishe

Neuronal FLT1 receptor and its selective ligand VEGF-B protect against retrograde degeneration of sensory neurons

Even though VEGF-B is a homologue of the potent angiogenic factor VEGF, its angiogenic activities have been controversial. Intrigued by findings that VEGF-B may also affect neuronal cells, we assessed the neuroprotective and vasculoprotective effects of VEGF-B in the skin, in which vessels and nerves are functionally intertwined. Although VEGF-B and its FLT1 receptor were prominently expressed in dorsal root ganglion (DRG) neurons innervating the hindlimb skin, they were not essential for nerve function or vascularization of the skin. However, primary DRG cultures lacking VEGF-B or FLT1 exhibited increased neuronal stress and were more susceptible to paclitaxel-induced cell death. Concomitantly, mice lacking VEGF-B or a functional FLT1 developed more retrograde degeneration of sensory neurons in a model of distal neuropathy. On the other hand, the addition of the VEGF-B isoform, VEGF-B-186, to DRG cultures antagonized neuronal stress, maintained the mitochondrial membrane potential and stimulated neuronal survival. Mice overexpressing VEGF-B-186 or FLT1 selectively in neurons were protected against the distal neuropathy, whereas exogenous VEGF-B-186, either delivered by gene transfer or as a recombinant factor, was protective by directly affecting sensory neurons and not the surrounding vasculature. Overall, this indicates that VEGF-B, instead of acting as an angiogenic factor, exerts direct neuroprotective effects through FLT1. These findings also suggest a clinically relevant role for VEGF-B in preventing distal neuropathies.-Dhondt, J., Peeraer, E., Verheyen, A., Nuydens, R., Buysschaert, I., Poesen, K., Van Geyte, K., Beerens, M., Shibuya, M., Haigh, J. J., Meert, T., Carmeliet, P., Lambrechts, D. Neuronal FLT1 receptor and its selective ligand VEGF-B protect against retrograde degeneration of sensory neurons. FASEB J. 25, 1461-1473 (2011). www.fasebj.or

Malignant cells fuel tumor growth by educating infiltrating leukocytes to produce the mitogen Gas6

The transforming and tumor growth-promoting properties of Axl, a member of the Tyro3, Axl, and Mer (TAM) family of receptor tyrosine kinases (TAMRs), are well recognized. In contrast, little is known about the role of the TAMR ligand growth arrest-specific gene 6 (Gas6) in tumor biology. By using Gas6-deficient (Gas6(-/-)) mice, we show that bone marrow-derived Gas6 promotes growth and metastasis in different experimental cancer models, including one resistant to vascular endothelial growth factor inhibitors. Mechanistic studies reveal that circulating leukocytes produce minimal Gas6. However, once infiltrated in the tumor, leukocytes up-regulate Gas6, which is mitogenic for tumor cells. Consistent herewith, impaired tumor growth in Gas6(-/-) mice is rescued by transplantation of wild-type bone marrow and, conversely, mimicked by transplantation of Gas6(-/-) bone marrow into wild-type hosts. These findings highlight a novel role for Gas6 in a positive amplification loop, whereby tumors promote their growth by educating infiltrating leukocytes to up-regulate the production of the mitogen Gas6. Hence, inhibition of Gas6 might offer novel opportunities for the treatment of cancer.status: publishe

The von Hippel-Lindau Tumor Suppressor Protein and Egl-9-Type Proline Hydroxylases Regulate the Large Subunit of RNA Polymerase II in Response to Oxidative Stress▿

Human renal clear cell carcinoma (RCC) is frequently associated with loss of the von Hippel-Lindau (VHL) tumor suppressor (pVHL), which inhibits ubiquitylation and degradation of the alpha subunits of hypoxia-inducible transcription factor. pVHL also ubiquitylates the large subunit of RNA polymerase II, Rpb1, phosphorylated on serine 5 (Ser5) within the C-terminal domain (CTD). A hydroxylated proline 1465 within an LXXLAP motif located N-terminal to the CTD allows the interaction of Rpb1 with pVHL. Here we report that in RCC cells, pVHL regulates expression of Rpb1 and is necessary for low-grade oxidative-stress-induced recruitment of Rpb1 to the DNA-engaged fraction and for its P1465 hydroxylation, phosphorylation, and nondegradative ubiquitylation. Egln-9-type prolyl hydroxylases, PHD1 and PHD2, coimmunoprecipitated with Rpb1 in the chromatin fraction of VHL+ RCC cells in response to oxidative stress, and PHD1 was necessary for P1465 hydroxylation while PHD2 had an inhibitory effect. P1465 hydroxylation was required for oxidative-stress-induced Ser5 phosphorylation of Rpb1. Importantly, overexpression of wild-type Rpb1 stimulated formation of kidney tumors by VHL+ cells, and this effect was abolished by P1465A mutation of Rpb1. These data indicate that through this novel pathway involving P1465 hydroxylation and Ser5 phosphorylation of Rbp1, pVHL may regulate tumor growth

Loss or Silencing of the PHD1 Prolyl Hydroxylase Protects Livers of Mice Against Ischemia/Reperfusion Injury

BACKGROUND & AIMS: Liver ischemia/reperfusion (I/R) injury is a frequent cause of organ dysfunction. Loss of the oxygen sensor prolyl hydroxylase domain enzyme 1 (PHD1) causes tolerance of skeletal muscle to hypoxia. We assessed whether loss or short-term silencing of PHD1 could likewise induce hypoxia tolerance in hepatocytes and protect them against hepatic I/R damage. METHODS: Hepatic ischemia was induced in mice by clamping of the portal vessels of the left lateral liver lobe; 90 minutes later livers were reperfused for 8 hours for I/R experiments. Hepatocyte damage following ischemia or I/R was investigated in PHD1-deficient (PHD1(-/-)) and wild-type mice or following short hairpin RNA-mediated short-term inhibition of PHD1 in vivo. RESULTS: PHD1(-/-) livers were largely protected against acute ischemia or I/R injury. Among mice subjected to hepatic I/R followed by surgical resection of all nonischemic liver lobes, more than half of wild-type mice succumbed, whereas all PHD1(-/-) mice survived. Also, short-term inhibition of PHD1 through RNA interference-mediated silencing provided protection against I/R. Knockdown of PHD1 also induced hypoxia tolerance of hepatocytes in vitro. Mechanistically, loss of PHD1 decreased production of oxidative stress, which likely relates to a decrease in oxygen consumption as a result of a reprogramming of hepatocellular metabolism. CONCLUSIONS: Loss of PHD1 provided tolerance of hepatocytes to acute hypoxia and protected them against I/R-damage. Short-term inhibition of PHD1 is a novel therapeutic approach to reducing or preventing I/R-induced liver injury.status: publishe

Matrix-binding vascular endothelial growth factor (VEGF) isoforms guide granule cell migration in the cerebellum via VEGF receptor Flk1.

Vascular endothelial growth factor (VEGF) regulates angiogenesis, but also has important, yet poorly characterized roles in neuronal wiring. Using several genetic and in vitro approaches, we discovered a novel role for VEGF in the control of cerebellar granule cell (GC) migration from the external granule cell layer (EGL) toward the Purkinje cell layer (PCL). GCs express the VEGF receptor Flk1, and are chemoattracted by VEGF, whose levels are higher in the PCL than EGL. Lowering VEGF levels in mice in vivo or ectopic VEGF expression in the EGL ex vivo perturbs GC migration. Using GC-specific Flk1 knock-out mice, we provide for the first time in vivo evidence for a direct chemoattractive effect of VEGF on neurons via Flk1 signaling. Finally, using knock-in mice expressing single VEGF isoforms, we show that pericellular deposition of matrix-bound VEGF isoforms around PC dendrites is necessary for proper GC migration in vivo. These findings identify a previously unknown role for VEGF in neuronal migration.Journal ArticleResearch Support, Non-U.S. Gov'tSCOPUS: ar.jinfo:eu-repo/semantics/publishe

Loss or silencing of the PHD1 prolyl hydroxylase protects livers of mice against ischemia/reperfusion injury.

BACKGROUND and AIMS: Liver ischemia/reperfusion (I/R) injury is a frequent cause of organ dysfunction. Loss of the oxygen sensor prolyl hydroxylase domain enzyme 1 (PHD1) causes tolerance of skeletal muscle to hypoxia. We assessed whether loss or short-term silencing of PHD1 could likewise induce hypoxia tolerance in hepatocytes and protect them against hepatic I/R damage. METHODS: Hepatic ischemia was induced in mice by clamping of the portal vessels of the left lateral liver lobe; 90 minutes later livers were reperfused for 8 hours for I/R experiments. Hepatocyte damage following ischemia or I/R was investigated in PHD1-deficient (PHD1(-/-)) and wild-type mice or following short hairpin RNA-mediated short-term inhibition of PHD1 in vivo. RESULTS: PHD1(-/-) livers were largely protected against acute ischemia or I/R injury. Among mice subjected to hepatic I/R followed by surgical resection of all nonischemic liver lobes, more than half of wild-type mice succumbed, whereas all PHD1(-/-) mice survived. Also, short-term inhibition of PHD1 through RNA interference-mediated silencing provided protection against I/R. Knockdown of PHD1 also induced hypoxia tolerance of hepatocytes in vitro. Mechanistically, loss of PHD1 decreased production of oxidative stress, which likely relates to a decrease in oxygen consumption as a result of a reprogramming of hepatocellular metabolism. CONCLUSIONS: Loss of PHD1 provided tolerance of hepatocytes to acute hypoxia and protected them against I/R-damage. Short-term inhibition of PHD1 is a novel therapeutic approach to reducing or preventing I/R-induced liver injury