Reticular dysgenesis-associated AK2 protects hematopoietic stem and progenitor cell development from oxidative stress.

Adenylate kinases (AKs) are phosphotransferases that regulate the cellular adenine nucleotide composition and play a critical role in the energy homeostasis of all tissues. The AK2 isoenzyme is expressed in the mitochondrial intermembrane space and is mutated in reticular dysgenesis (RD), a rare form of severe combined immunodeficiency (SCID) in humans. RD is characterized by a maturation arrest in the myeloid and lymphoid lineages, leading to early onset, recurrent, and overwhelming infections. To gain insight into the pathophysiology of RD, we studied the effects of AK2 deficiency using the zebrafish model and induced pluripotent stem cells (iPSCs) derived from fibroblasts of an RD patient. In zebrafish, Ak2 deficiency affected hematopoietic stem and progenitor cell (HSPC) development with increased oxidative stress and apoptosis. AK2-deficient iPSCs recapitulated the characteristic myeloid maturation arrest at the promyelocyte stage and demonstrated an increased AMP/ADP ratio, indicative of an energy-depleted adenine nucleotide profile. Antioxidant treatment rescued the hematopoietic phenotypes in vivo in ak2 mutant zebrafish and restored differentiation of AK2-deficient iPSCs into mature granulocytes. Our results link hematopoietic cell fate in AK2 deficiency to cellular energy depletion and increased oxidative stress. This points to the potential use of antioxidants as a supportive therapeutic modality for patients with RD

Die Aktivität der antimikrobiellen Peptide wird durch die Interaktion mit Mukus der Atemwege moduliert

Der Respirationstrakt steht in engem Kontakt mit seiner Umwelt und potentiellen Pathogenen. Der für die mechanische Reinigung bedeutende mukoziliäre Apparat besteht aus dem Flimmerepithel und viskösen Sekreten, in denen Fremdkörper gebunden und durch Schlag der Zilien in Richtung Oropharynx transportiert werden. Der makromolekulare Hauptbestandteil des Mukus der Atemwege sind Muzine, hochmolekulare, anionische Proteine mit stark glykosylierten Seitenketten, die aufgrund ihrer Ladung und komplexen Struktur leicht verschiedene Substanzen binden können. Bei der lokalen Immunabwehr des Respirationstrakts spielen antimikrobielle Peptide (AMPs) eine wichtige Rolle. AMPs sind niedermolekulare, kationische Oligo- bis Polypeptide, die über ihre Interaktion mit Biomembranen die Lyse eines breiten Spektrums mikrobieller Zellen herbeiführen. Darüber hinaus fungieren sie als Entzündungsmediatoren, Induktoren von Angiogenese und Wundheilung und chemotaktische Faktoren. In den Atemwegen werden zwei Familien von antmikrobiellen Peptiden exprimiert: Die Defensine und die Cathelizidine. Das humane Cathelizidin LL-37/hCAP-18 liegt in seiner biologisch aktiven Form in einer alpha-helikalen Konformation vor, abhängig von seiner Konzentration sowie pH und Salzgehalt des Puffers. Bei neutralem pH ist es stark positiv geladen. Das Ziel dieser Arbeit war, die Interaktion des kationischen Cathelizidins LL-37 mit hochmolekularem anionischen Muzin sowie deren Auswirkungen auf die Sekundärstruktur und die antimikrobielle Funktion des Peptids zu untersuchen. Da beide Proteine in den die Bronchialschleimhaut bedeckenden Flüssigkeiten vorkommen und gegensätzlich geladen sind, ist eine elektrostatische Wechselwirkung zwischen ihnen anzunehmen. Mit einem Enzym-linked Lektinsorbent Assay (ELLA) und nativer Polyacrylamidgelelektrophorese (PAGE) konnte die elektrostatische Bindung von LL-37 an Muzin nachgewiesen werden. Der Einfluss von Muzin auf die Sekundärstruktur von LL-37 wurde mittels Zirkulardichroismus-Messungen analysiert. Hier zeigte sich, dass die Anwesenheit von Muzin eine alpha-helikale Konformation des Peptids induziert. Anschließend wurden antimikrobielle Assays gegen Pseudomonas aeruginosa und Streptococcus pneumoniae durchgeführt, um die antimikrobielle Aktivität des Peptids in Gegenwart von Muzin zu untersuchen. Hierbei zeigte sich eine signifikante Inhibition der antimikrobiellen Aktivität von LL-37 in Abhängigkeit der Konzentrationen des Glykoproteins. In Sputumproben von Patienten mit Zystischer Fibrose lagen stark erhöhte Konzentrationen sowohl von LL-37 als auch von Muzinen vor, was darauf hindeuted, dass LL-37 auch in vivo an muzinhaltige Atemwegsflüssigkeiten gebunden vorliegt. Bei der Abwehr der Atemwege handelt es sich um ein komplexes, feinreguliertes System, zu dessen Funktionsfähigkeit das Verhältnis der einzelnen Komponenten zueinander von entscheidender Bedeutung ist. So wirkt sich ein Ungleichgewicht von antimikrobiellen Peptiden und Muzinen in den Atemwegssekreten mit Überwiegen der Muzine nachteilig auf die antimikrobielle Aktivität der AMPs aus. Vermutlich werden durch elektrostatische Kräfte die relevanten kationischen Gruppen des AMPs an das Muzin gebunden und stehen damit nicht mehr für die Interaktion mit Mikroorganismen zur Verfügung. Klinische Relevanz hat die Interaktion von LL-37 und Muzinen dann, wenn das Gleichgewicht dieser beiden Proteine in den Atemwegsflüssgkeiten - z.B. zu Gunsten der Muzine - verschoben ist. Dies ist der Fall bei entzündlichen und chronischen Erkrankungen der Atemwege, die mit einer gestörten mukoziliäre Clearance einhergehen, wie die COPD oder die Zystischen Fibrose. Gleichzeitig liegt bei diesen Erkrankungen eine erhöhte Anfälligkeit gegenüber respiratorischen Infekten vor. Das gestörte Verhältnis von AMPs und Muzinen könnte die Prädisposition gegenüber Infektionen der Atemwege begünstigen

Die Aktivität der antimikrobiellen Peptide wird durch die Interaktion mit Mukus der Atemwege moduliert

Der Respirationstrakt steht in engem Kontakt mit seiner Umwelt und potentiellen Pathogenen. Der für die mechanische Reinigung bedeutende mukoziliäre Apparat besteht aus dem Flimmerepithel und viskösen Sekreten, in denen Fremdkörper gebunden und durch Schlag der Zilien in Richtung Oropharynx transportiert werden. Der makromolekulare Hauptbestandteil des Mukus der Atemwege sind Muzine, hochmolekulare, anionische Proteine mit stark glykosylierten Seitenketten, die aufgrund ihrer Ladung und komplexen Struktur leicht verschiedene Substanzen binden können. Bei der lokalen Immunabwehr des Respirationstrakts spielen antimikrobielle Peptide (AMPs) eine wichtige Rolle. AMPs sind niedermolekulare, kationische Oligo- bis Polypeptide, die über ihre Interaktion mit Biomembranen die Lyse eines breiten Spektrums mikrobieller Zellen herbeiführen. Darüber hinaus fungieren sie als Entzündungsmediatoren, Induktoren von Angiogenese und Wundheilung und chemotaktische Faktoren. In den Atemwegen werden zwei Familien von antmikrobiellen Peptiden exprimiert: Die Defensine und die Cathelizidine. Das humane Cathelizidin LL-37/hCAP-18 liegt in seiner biologisch aktiven Form in einer alpha-helikalen Konformation vor, abhängig von seiner Konzentration sowie pH und Salzgehalt des Puffers. Bei neutralem pH ist es stark positiv geladen. Das Ziel dieser Arbeit war, die Interaktion des kationischen Cathelizidins LL-37 mit hochmolekularem anionischen Muzin sowie deren Auswirkungen auf die Sekundärstruktur und die antimikrobielle Funktion des Peptids zu untersuchen. Da beide Proteine in den die Bronchialschleimhaut bedeckenden Flüssigkeiten vorkommen und gegensätzlich geladen sind, ist eine elektrostatische Wechselwirkung zwischen ihnen anzunehmen. Mit einem Enzym-linked Lektinsorbent Assay (ELLA) und nativer Polyacrylamidgelelektrophorese (PAGE) konnte die elektrostatische Bindung von LL-37 an Muzin nachgewiesen werden. Der Einfluss von Muzin auf die Sekundärstruktur von LL-37 wurde mittels Zirkulardichroismus-Messungen analysiert. Hier zeigte sich, dass die Anwesenheit von Muzin eine alpha-helikale Konformation des Peptids induziert. Anschließend wurden antimikrobielle Assays gegen Pseudomonas aeruginosa und Streptococcus pneumoniae durchgeführt, um die antimikrobielle Aktivität des Peptids in Gegenwart von Muzin zu untersuchen. Hierbei zeigte sich eine signifikante Inhibition der antimikrobiellen Aktivität von LL-37 in Abhängigkeit der Konzentrationen des Glykoproteins. In Sputumproben von Patienten mit Zystischer Fibrose lagen stark erhöhte Konzentrationen sowohl von LL-37 als auch von Muzinen vor, was darauf hindeuted, dass LL-37 auch in vivo an muzinhaltige Atemwegsflüssigkeiten gebunden vorliegt. Bei der Abwehr der Atemwege handelt es sich um ein komplexes, feinreguliertes System, zu dessen Funktionsfähigkeit das Verhältnis der einzelnen Komponenten zueinander von entscheidender Bedeutung ist. So wirkt sich ein Ungleichgewicht von antimikrobiellen Peptiden und Muzinen in den Atemwegssekreten mit Überwiegen der Muzine nachteilig auf die antimikrobielle Aktivität der AMPs aus. Vermutlich werden durch elektrostatische Kräfte die relevanten kationischen Gruppen des AMPs an das Muzin gebunden und stehen damit nicht mehr für die Interaktion mit Mikroorganismen zur Verfügung. Klinische Relevanz hat die Interaktion von LL-37 und Muzinen dann, wenn das Gleichgewicht dieser beiden Proteine in den Atemwegsflüssgkeiten - z.B. zu Gunsten der Muzine - verschoben ist. Dies ist der Fall bei entzündlichen und chronischen Erkrankungen der Atemwege, die mit einer gestörten mukoziliäre Clearance einhergehen, wie die COPD oder die Zystischen Fibrose. Gleichzeitig liegt bei diesen Erkrankungen eine erhöhte Anfälligkeit gegenüber respiratorischen Infekten vor. Das gestörte Verhältnis von AMPs und Muzinen könnte die Prädisposition gegenüber Infektionen der Atemwege begünstigen

Klimawandel und Migration: Ein konzeptioneller und methodologischer Ansatz am Beispiel Mexikos

Schmidt-Verkerk K. Klimawandel und Migration: Ein konzeptioneller und methodologischer Ansatz am Beispiel Mexikos. In: Felgentreff C, Geiger M, eds. Migration und Umwelt. IMIS Beiträger. Vol 44. Universität Osnabrück: Institut für Migrationsforschung und Interkulturelle Studien (IMIS); 2013

Climate change and climate policy induced relocation. A challenge for social justice Recommendations of the Bielefeld Consultation

Schade J, McDowell C, Ferris E, et al. Climate change and climate policy induced relocation. A challenge for social justice Recommendations of the Bielefeld Consultation. Migration, Environment and Climate Change: Policy Brief Series. Vol 1. Geneva: IOM; 2015

Biomarkers of DNA Damage Response Enable Flow Cytometry-Based Diagnostic to Identify Inborn DNA Repair Defects in Primary Immunodeficiencies

DNA damage is a constant event in every cell caused by exogenous factors such as ultraviolet and ionizing radiation (UVR/IR) and intercalating drugs, or endogenous metabolic and replicative stress. Proteins of the DNA damage response (DDR) network sense DNA lesions and induce cell cycle arrest, DNA repair, and apoptosis. Genetic defects of DDR or DNA repair proteins can be associated with immunodeficiency, bone marrow failure syndromes, and cancer susceptibility. Although various diagnostic tools are available to evaluate DNA damage, their quality to identify DNA repair deficiencies differs enormously and depends on affected pathways. In this study, we investigated the DDR biomarkers γH2AX (Ser139), p-ATM (Ser1981), and p-CHK2 (Thr68) using flow cytometry on peripheral blood cells obtained from patients with combined immunodeficiencies due to non-homologous end-joining (NHEJ) defects and ataxia telangiectasia (AT) in response to low-dose IR. Significantly reduced induction of all three markers was observed in AT patients compared to controls. However, delayed downregulation of γH2AX was found in patients with NHEJ defects. In contrast to previous reports of DDR in cellular models, these biomarkers were not sensitive enough to identify ARTEMIS deficiency with sufficient reliability. In summary, DDR biomarkers are suitable for diagnosing NHEJ defects and AT, which can be useful in neonates with abnormal TREC levels (T cell receptor excision circles) identified by newborn screening. We conclude that DDR biomarkers have benefits and some limitations depending on the underlying DNA repair deficiency