Circadian clock proteins regulate neuronal redox homeostasis and neurodegeneration

Brain aging is associated with diminished circadian clock output and decreased expression of the core clock proteins, which regulate many aspects of cellular biochemistry and metabolism. The genes encoding clock proteins are expressed throughout the brain, though it is unknown whether these proteins modulate brain homeostasis. We observed that deletion of circadian clock transcriptional activators aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator–like (Bmal1) alone, or circadian locomotor output cycles kaput (Clock) in combination with neuronal PAS domain protein 2 (Npas2), induced severe age-dependent astrogliosis in the cortex and hippocampus. Mice lacking the clock gene repressors period circadian clock 1 (Per1) and period circadian clock 2 (Per2) had no observed astrogliosis. Bmal1 deletion caused the degeneration of synaptic terminals and impaired cortical functional connectivity, as well as neuronal oxidative damage and impaired expression of several redox defense genes. Targeted deletion of Bmal1 in neurons and glia caused similar neuropathology, despite the retention of intact circadian behavioral and sleep-wake rhythms. Reduction of Bmal1 expression promoted neuronal death in primary cultures and in mice treated with a chemical inducer of oxidative injury and striatal neurodegeneration. Our findings indicate that BMAL1 in a complex with CLOCK or NPAS2 regulates cerebral redox homeostasis and connects impaired clock gene function to neurodegeneration

Таргетная жидкостная биопсия посредством «обогащенной» полимеразной цепной реакции и анализа плавления ДНК

Objective: to evaluate the possibility of using a highly sensitive method of “enriched” polymerase chain reaction followed by DNA melting analysis (PCR-DMA) for target liquid biopsy of cancer patients.Materials and methods. The “enriched” PCR-DMA was used for mutation scanning of KRAS (codons 12 and 13) in tumor and blood plasma of 20 patients with colorectal cancer.Results. Activated oncogene was found in tumor tissue of 16 patients and in blood plasma of 5 patients (confirmed by sequencing). Mutant KRAS alleles were also found in tumor and plasma of another 2 patients, but in very low concentrations that did not allow their validation by Sanger sequencing. Thus, in our study the target liquid biopsy was successful in ~35 % patients. Since the plasma tests were carried out after repeated medical procedures causing mass death of tumor cells, the actual efficiency of this approach may appear significantly higher.Цель исследования – оценка возможности применения высокочувствительного метода «обогащенной» полимеразной цепной реакции c последующим анализом плавления ДНК (DNA melting analysis) (ПЦР-DMA) для таргетной жидкостной биопсии у онкологических больных.Материалы и методы. Метод ПЦР-DMA использовали для мутационного сканирования онкогена KRAS (кодоны 12 и 13) в опухолевой ткани и в плазме крови 20 больных колоректальным раком.Результаты. Активированный онкоген обнаружен у 16 больных в самой опухоли и у 5 из них – в плазме крови (подтверждено секвенированием). В опухоли и плазме крови еще 2 больных при «обогащенной» ПЦР-DMA выявлено присутствие мутантных аллелей, но в крайне низкой концентрации, не позволявшей их идентифицировать методом Сэнгера. Таким образом, таргетная жидкостная биопсия в предлагаемом варианте оказалась успешной у 7 (~35 %) из 20 исследованных больных. С учетом того факта, что анализ плазмы крови пациентов проводили после многократных лечебных процедур, вызывающих массовую гибель опухолевых клеток, реальная эффективность данного метода может оказаться существенно выше

Идентификация нового сайта метилирования в промоторном районе гена Sept9 для диагностики гепатоцеллюлярной карциномы

Background. Over 600,000 people die from hepatocellular carcinoma (HCC) each year worldwide. The disease is often detected at advanced stages and in many cases is not curable. Early diagnostic and monitoring of HCC recurrences remains a substantial problem in clinical oncology. That determines the need for a search for highly sensitive and specific biomarkers for the non-invasive of HCC diagnostics. The objective of the study. Identification of the hypermethylated locus in the promoter region of the septin 9 (Sept9) gene based on the annotated methylomes from the public databases. Experimental validation of methylation on a pilot panel of paired clinical samples of patients with HCC, as well as tissue samples from patients with benign liver tumors and lymphocytes from healthy donors. Materials and methods. To analyze the methyl data, samples of HCC from TCGA, hepatocellular adenoma from GEO (Gene Expression Omnibus) depository, peripheral blood cells and tissues of healthy donors from Methbank were used. Experimental validation of methylation levels of the identified site was carried out on a pilot panel of clinical samples by bisulphite pyrosequencing using PyroMark Q24.Results. Based on the analysis of methylome data, we selected cg20275528 site, which is characterized by high level of methylation in HCC tissues and minimal levels of methylation in non-tumor liver tissue, hepatocellular adenoma and peripheral blood of healthy donors. Experimental testing on a pilot panel of clinical specimens showed that the level of marker site methylation in HCC (42 % median) is significantly higher than in non-tumor liver tissues (3 % median) and benign neoplasms (1.5 % median) and exceeds the threshold value in HCC compared to paired samples of adjacent non-tumor liver tissue in 20 out of 30 studied cases (66.6 %). The general possibility for cg20275528 methylation detection in circulating DNA of plasma in HCC patients was shown.Conclusion. The obtained results indicate that the approach to the detection and experimental verification of diagnostically significant markers developed and tested in this study can be used to identify new differentially methylated sites and to establish new approaches for non-invasive HCC diagnosis.Введение. Ежегодно во всем мире от гепатоцеллюлярной карциномы (ГЦК) умирают более 600 тыс. человек. Заболевание часто выявляется на поздних стадиях и во многих случаях является некурабельным. Ранняя диагностика и мониторинг развития рецидивов ГЦК продолжают оставаться существенной проблемой клинической онкологии. Это определяет актуальность поиска высокочувствительных и специфичных биомаркеров для неинвазивной диагностики ГЦК. Цель исследования – идентификация гиперметилированного при ГЦК локуса в промоторном районе гена септин 9 (Sept9) на основании анализа общедоступных данных метиломных исследований; экспериментальная валидация метилирования на пилотной панели парных клинических образцов пациентов с ГЦК, а также образцов ткани пациентов с доброкачественными опухолями печени и лимфоцитов здоровых доноров.Материалы и методы. Для анализа метиломных данных были использованы выборки ГЦК TCGA, гепатоцеллюлярной аденомы из депозитария GEO (Gene Expression Omnibus), а также клеток периферической крови и тканей здоровых доноров Methbank. Экспериментальную валидацию уровней метилирования идентифицированного сайта проводили на пилотной выборке клинических образцов с использованием метода бисульфитного пиросеквенирования на приборе PyroMark Q24.Результаты. На основании анализа метиломных данных нами был выбран сайт cg20275528, который характеризуется высоким уровнем метилирования в тканях ГЦК и минимальными уровнями метилирования в клетках неопухолевой ткани печени, гепатоцеллюлярной аденомы и периферической крови здоровых доноров. Экспериментальная проверка на пилотной выборке клинических образцов показала, что уровень метилирования маркерного сайта в ГЦК (медиана 42 %) значительно выше, чем в неопухолевых тканях печени (медиана 3 %) и доброкачественных новообразованиях (медиана 1,5 %) и превышает пороговое значение в ГЦК по сравнению с парными образцами прилежащей неопухолевой ткани печени в 20 (66,6 %) из 30 исследованных случаев. Показана принципиальная возможность детекции метилирования cg20275528 в циркулирующей ДНК плазмы больных ГЦК.Заключение. Полученные результаты позволяют предположить, что разработанный и апробированный в этой работе подход к поиску и экспериментальной верификации диагностически значимых маркеров может быть использован для выявления новых дифференциально метилированных сайтов и разработки новых подходов к неинвазивной диагностике ГЦК

РОЛЬ ВАРІАБЕЛЬНОСТІ ГЕНІВ-КАНДИДАТІВ ЕNOS, MNSOD2, ADRB1 У РОЗВИТКУ КАРДІОВАСКУЛЯРНОЇ ПАТОЛОГІЇ У НОВОНАРОДЖЕННИХ

The study of gene polymorphism has been carried out to inform health care practitioners on genetic studies that can be used in clinical practice,and the genes under investigations aim at finding early manifestations of cardiovascular disorders. The possibility of determining the ways of correction of the detected cardiovascular pathology necessitates the prospect of further research starting from the neonatal period. To study the frequency of occurrence of genotypes of endothelial nitric oxide (eNOS) gene candidates polymorphism, mitochondrial superoxidedismutase (MnSOD2) 1 mutation and β1-adrenoreceptor (ADRB1) gene polymorphism in neonatal infants from perinatal risk groups the study involved examination of 186 newborns: 102 healthy full-term newborns, 25 newborns after asphyxia, 46 premature newborns and 13 newborns with intrauterine growth retardation. The study showed that the frequency of distribution of endothelial nitric oxide synthase (eNOS) C786T genotypes, mitochondrial superoxide dismutase (MnSOD2) T49C and β1-adrenergic receptor (ADRB1) Ser49Gly in newborns from perinatal risk groups in the  neonatal period did not differ from healthy neonates.The CT genotype (p<0.05) of the endothelial nitric oxide synthase (eNOS) gene polymorphism C786T can be considered one of the predictors of cardiovascular development in newborns, which requires further clinical and instrumental comparison. Information onthe prevalence of polymorphisms of genes associated with the development of cardiovascular events should be considered when developing a set of individual preventive measures.Изучение полиморфизма генов проводится с целью информирования врачей практического здравоохранения о генетических исследованиях, которые могут использоваться в клинической практике, а изученные гены должны нацеливать на поиск ранних проявлений сердечнососудистых расстройств. Возможность определения путей коррекции выявленной кардиоваскулярнойпатологии вызывает необходимость и перспективностьпроведения дальнейших исследований, начиная с неонатального периода. С целью изучения частоты встречаемости генотипов полиморфизма генов-кандидатов эндотелиальной синтазы оксида азота (еNOS), мутации 1 митохондриальной супероксиддисмутазы (MnSOD2) и полиморфизм генов β1-адренорецепторов (ADRB1)у новорожденных из групп перинатального риска внеонатальный период обследовано 186 новорожденных, из них: 102 здоровых доношенных новорожденных, 25 новорожденных после перенесенной асфиксии, 46 недоношенных детей и 13 новорожденных с задержкой внутриутробного развития. Выявлено, что частота распределения генотипов гена эндотелиальнойсинтазы оксида азота (еNOS) С786Т, митохондриальной супероксиддисмутазы (MnSOD2) Т49С и β1-адренорецепторов (ADRB1) Ser49Gly у новорожденных из групп перинатального риска в неонатальный период не отличается от здоровых новорожденных. Генотип СТ (p<0,05) полиморфизма гена эндотелиальной синтазы оксида азота (еNOS) С786T можно считать одним из предикторов развития сердечно-сосудистых расстройств у новорожденных, что требует дальнейшего клинико-инструментального сопоставления. Информацию о распространенности полиморфизмов генов, ассоциированных с развитием кардиоваскулярных событий, необходимо учитывать при разработке комплекса индивидуальных профилактических мероприятий.Вивчення поліморфізму генів проводиться з метою інформування лікарів практичної охорони здоров’я про генетичні дослідження, що можуть використовуватись у клінічній практиці, адже вивчені генинацілюватимуть на пошук ранніх проявів серцево-судинних розладів. Можливість визначення шляхів корекції визначеної кардіоваскулярної патології зумовлює необхідність та перспективність проведення подальших досліджень, починаючи з неонатального періоду. З метою вивчення частоти зустрічальності генотипів поліморфізму генів-кандидатів ендотеліальної синтази оксиду азоту (еNOS), мутації 1 митохондріальної супероксиддисмутази (MnSOD2) та поліморфізму генів β1-адренорецепторів (ADRB1) у новонароджених з груп перинатального ризику у неонатальний період обстежено 186 новонароджених, з них: 102 здорових доношених новонароджених, 25 новонароджених після перенесеної асфіксії, 46 передчасно народжених дітей та 13 новонароджених із затримкою внутрішньоутробного розвитку. Виявлено, що частота розподілу генотипів гена ендотеліальної синтази оксиду азоту (еNOS) С786Т, мітохондріальної супероксиддисмутази (MnSOD2) Т49С та β1-адренорецепторів (ADRB1) Ser49Gly у новонароджених з груп перинатального ризику у неонатальний період не відрізняється від здорових новонароджених. Генотип СТ (p<0,05) поліморфізму гена ендотеліальної синтази оксиду азоту (еNOS) С786T можна вважати одним із предикторів розвитку серцево-судинних розладів у новонароджених, що потребує подальшого клініко-інструментального співставлення. Інформацію щодо поширеності поліморфізмів генів, асоційованих з розвитком кардіоваскулярних подій, необхідно враховувати при розробці комплексу індивідуальних профілактичних заходів

The role of rabbit seminal plasma natural antioxidants in the realization of spermatozoid activity after ionizing irradiation

Aim. To investigate the effects of X-rays on the content of rabbit seminal plasma L-carnitine and α-tocopherol, as well as physiological parameters of spermatozoid in 10, 30 and 90 days after whole body irradiation of animals in the dose range of 0.1–2.0 Gy. Methods. White rabbits-males Soviet Shinshila were irradiated by X-rays. Physiological parameters of sperm were evaluated by light microscopy, and the content of natural antioxidants was determined using liquid chromatograph “Agilent 1200”. Results. It was shown that low doses of ionizing radiation (0.1 Gy and 0.5 Gy) in 10 days after irradiation lead to the increase of the L-carnitine level in seminal plasma, whereas at 1.0 Gy and 2.0 Gy its concentration decreases. In additional, there is a decrease in the seminal plasma α-tocopherol content with a minimum of 2.0 Gy, although a dose of 0.1 Gy dose not cause changes in the index. The L-carnitine level is no longer different from the control for a dose 0.1 Gy in one month after rabbit irradiation, while the α-tocopherol concentration continues to decrease. Conclusions. The increasing of L-carnitine level in the rabbit’s seminal plasma at 0.1 Gy and 0.5 Gy contributes to increased motility and a radio-stimulating effect on sperm. Radiation-induced depletion of the α-tocopherol pool in semen disappears at a later period.&#x0D; Keywords: ionizing radiation, rabbits, seminal plasma, natural antioxidants</jats:p