Effects of oral calcium sensitizers on experimental heart failure

Suun kautta annosteltava kalsiumherkistäjä parantaa sydämen vajaatoimintaan liittyvää pumppausvajetta kokeellisissa sydämen vajaatoimintamalleissa Huolimatta viime vuosikymmenien lääketieteellisestä kehityksestä krooninen sydämen vajaatoiminta on silti edelleen vakava, elämänlaatua voimakkaasti rajoittava sairaus. Kalsiumherkistäjät ovat uusi, sydämen pumppausvoimaa lisäävä lääkeryhmä. Levosimendaani, kotimaista alkuperää oleva kalsiumherkistäjä, on kliinisessä käytössä akuutin vajaatoiminnan hoitoon suonensisäisesti ja lyhytaikaisesti annosteltavana valmisteena. Levosimendaanilla on aktiivinen metaboliitti, OR-1896, jonka oletetaan olevan vuorokauden mittaisen levosimendaani-infuusion jälkeen havaittujen useita päiviä kestävien hyödyllisisten vaikutuksisten takana. Levosimendaanin kroonisen, suun kautta tapahtuvan annostelun vaikutuksista tieto on vähäisempää, mutta sillä näyttää olevan positiivisia vaikutuksia potilaiden raportoimana. FM Marjut Louhelainen on selvittänyt väitöskirjassaan suun kautta annosteltavan levosimendaanin ja sen pitkäkestoisen aktiivisen metaboliitin vaikutuksia kroonisen vajaatoiminnan hoidossa käyttämällä sekä hypertensiivisen sydäntaudin että 2 tyypin diabeteksen komplisoimaan sydäninfarktin kokeellisia malleja. Tutkimuksessa selvitettiin lisäksi vajaatoimintaan johtavia molekyylitason tapahtumia sydänlihaksessa. Tutkimuksessa osoitettiin, että krooninen suun kautta annosteltu hoito sekä kalsiumherkistäjä levosimendaanilla että sen aktiivisella metaboliitilla estää hypertensiiviseen sydämen vajaatoiminnan aikaasaamaa sydämen uudelleenmuovaantumista ja siihen liittyvää kuolleisuutta. Nämä vaikutukset välittyivät vähentyneen sydänlihassoluhypertrofian, solukuolleisuuden ja neurohumaraalisen aktivaation kautta. Levosimendaanin ja OR-1896:n osoitettiin myös parantavan sydämen pumppausfunktiota tyyppi 2 diabeteksen komplisoimassa sydäninfarktissa. Ei-diabeettiseen tilanteeseen verrattuna diabetekseen liittyvä infarktin jälkeinen vajaatoiminnan kehitys oli yhteydessä lisääntyneeseen tulehdukseen, fibroosiin, solukuolemaan, neurohumoraaliseen aktivaatioon ja ennenaikaiseen kudoksen vanhenemiseen. Sekä levosimendaani, että OR-1869 vähensivät tulehduksen, fibroosin ja solukuoleman merkkejä ja vaimensi neurohumoraalista aktivaatiota. OR-1896 myös vähensi solujen vanhenemiseen liittyvien merkkiaineiden ilmentymistä. Väitöskirjassa todettiin, että suun kautta annosteltuna sekä levosimendaani, että sen aktiivinen metaboliitti OR-1896, omaavat terapeuttista potentiaalia sekä hypertensiivisen sydäntaudin hoitoon että sydäninfarktin jälkeisen vajaatoiminnan estoon. FM Marjut Louhelaisen farmakologian alaan kuuluva väitöskirja Effects of oral calcium sensitizers on experimental heart failure tarkastetaan Helsingin yliopiston Lääketieteellisessä tiedekunnassa perjantaina 29.01.2010 klo 12 (Biomedicum Helsinki, luentosali 2, Haartmaninkatu 8, Helsinki). Vastaväittäjänä toimii professori Raimo Tuominen, Helsingin yliopiston Farmasian tiedekunnasta ja kustoksena professori Eero Mervaala Helsingin yliopiston Lääketieteellisestä tiedekunnasta.Oral calcium sensitizer levosimendan and its active metabolite OR-1896 improve cardiac functions and prevent harmful cardiac remodeling in an experimental heart failure Calcium sensitizers is a novel class of inotropic agents that may possess potential advantages for the treatment of acute decompensated heart failure and other low output heart failure situations as compared with conventional inotropic drugs. Levosimendan, the only calcium sensitizer in clinical use at the moment, mediates its cardiac effect by the calcium sensitization of the contractile protein troponin C. Besides increasing the strength of cardiac contractions, levosimendan also exerts vasodilatory effects through opening of the sarcolemmal and mitochondrial ATP-sensitive potassium channels. The major elimination route of levosimendan is conjugation with glutathione to cysteine and cysteinylglycine conjugates. A minor metabolism route is reduction of levosimendan in intestine by bacteria into metabolite OR-1855, which is further acetylated to OR-1896, a long-lasting metabolite sharing the pharmacological properties of the parent compound. Currently levosimendan is used only as 24-h systemic infusion. The present study aimed at exploring the cardiovascular effects of oral calcium sensitizers in two different animal models of heart failure, namely in hypertensive and salt-sensitive Dahl/Rapp rats on high salt diet (a model of hypertensive heart failure with preserved systolic function), and in spontaneously diabetic Goto-Kakizaki rat with experimental myocardial infarction induced by coronary artery ligation (a model of post-infarct heart failure with impaired systolic functions). We were able to demonstrate that, in Dahl/Rapp rats, both levosimendan and OR-1896 prevented mortality, produced a transient decrease in blood pressure, prevented cardiac hypertrophy and improved cardiac contractility. These beneficial effects were associated with decreased cardiac ANP mRNA expression, a marker of pressure/volume overload, attenuation of oxidative stress, inflammatory response and cellular senescence. In Goto-Kakizaki rats, levosimendan and OR-1896 prevented MI-induced systolic heart failure, pronounced cardiac hypertrophy in the remote area, and sustained cardiomyocyte apoptosis. The beneficial effects of calcium sensitizers were associated with decreased myocardial ANP, inflammatory IL-6, and fibrogenic CTGF mRNA expressions, and corrections of MI-induced disturbances in calcium-handling proteins (SERCA2, Na+-Ca2+-exhanger). In conclusion, findings from the present study suggest a therapeutic role for oral calcium sensitizers in the treatment of hypertension-induced heart failure with preserved systolic function as well as in the prevention of post-infarct heart failure with decreased systolic function

Sirtuin1-p53, forkhead box O3a, p38 and post-infarct cardiac remodeling in the spontaneously diabetic Goto-Kakizaki rat

Peer reviewe

Oppimistulosten parantaminen

Tämän kehittämishankkeen innoittajana toimi hankkeen kirjoittajien arkipäivän opetus- ja koulutustyötä hankaloittanut, kokemuksemme mukaan hyvinkin yleinen ongelma oppimistulosten heikkoudesta. Koimme, että käyttämämme pedagogiset keinot eivät tarjonneet parasta mahdollista lähestymistapaa opetuksemme toteuttamiseksi. Täten tämän kehittämishankkeen tarkoituksena oli yksilöidä sekä opiskelija-, että opettajalähtöisiä oppimista estäviä tekijöitä ja löytää menetelmiä, joilla kehittää jo olemassa olevien opetuskokonaisuuksia laadukkaammiksi ja tuloksellisemmiksi. Työn toteutettiin yhteisen, oppimista ja sen esteitä käsittelevän kirjallisuuskatsauksen ja yksilöllisten opetuksen kehittämistä käsittelevien opetustapausten kautta. Kehittämishankkeen tulokset tulivat esille kahdella tapaa. Kirjallisuuskatsauksen tuoma lisääntynyt tiedostavuus oppimiseen vaikuttavista tekijöistä ja erityisesti sitä alitajuisesti estävistä tekijöistä tarjoaa hankkeen kirjoittajille mahdollisuuden syventää ammatillista kehittymistään opetustyössään. Lisäksi yksilölliset opetuksen kehittämishankkeet tarjoavat rationaalisia käytännön ehdotuksia opetustyön laadun parantamiseksi

Farmers' exposure to dusts and gases in modern Finnish cubicle cow houses

Selostus: Maanviljelijöiden altistuminen pölyille ja kaasuille nykyaikaisissa navetoiss

Maanviljelijöiden altistuminen pölyille ja kaasuille nykyaikaisissa navetoissa

The occurrence of airborne dust, gases, microbes, endotoxin and bovine epithelial antigens (BEA, BDA20) was studied in 26 modern, mainly cubicle, cow houses. Air samples of total dust, total spores, endotoxin and bovine epithelial allergens were collected on membrane filters with portable or piston pumps and analyzed with appropriate methods. Concentrations of gases (ammonia, carbon dioxide, hydrogen sulfide) were measured with diffusion tubes. Airborne viable spores were collected with a cascade impactor on five selective culture media for the identification of xerophilic, mesophilic and thermotolerant fungi and thermophilic actinomycetes. The geometric mean concentrations of total dust, BEA and BDA20 were 0.2-1.9 mg/m3, 5.2-9.7 μg/m3 and 50-260 ng/m3, respectively. The mean concentrations of ammonia and carbon dioxide were between 2.8-15 ppm and 2200-3200 ppm, respectively. The geometric mean of endotoxins was 19 ng/m3 and the concentrations of fungi were at the 101-103 cfu/m3 level. In general, the variation in concentrations of total dust, viable fungi and endotoxin was large. The concentrations of total dust and fungi were lower than in earlier studies. Thus new cubicle houses provide a better working environment with regard to airborne hazards than the traditional cow houses.Tutkimuksessa selvitettiin viljelijöiden altistumista kaasuille ja pölyille nykyaikaisissa pihattonavetoissa. Tutkimuksessa oli mukana 23 pihattoa, yksi kylmäpihatto ja kaksi parsinavettaa. Navetoissa oli keskimäärin 22 lypsylehmää. Tutkittavat ilman epäpuhtaudet olivat kokonaispöly, lehmän karva- ja hilseallergeeni, mikrobit, endotoksiinit sekä kaasuista ammoniakki, hiilidioksidi ja rikkivety. Mittaukset tehtiin sisäruokintakaudella lehmien ruokinta- ja lypsytöiden aikana. Tutkituissa navetoissa kokonaispölypitoisuudet olivat keskimäärin pieniä, alle 2 mg/m3, kun työsuojeluviranomaisten antama suositusarvo on 5 mg/m3. Tämä on mm. kehittyneiden työmenetelmien ansiota. Esimerkiksi automaattisten ruokintalaitteiden käyttö vähentää pölylle altistumista. Vähentynyt kuivaheinän käyttö vähentää ilman epäpuhtauksia ja vaikuttaa osaltaan myös kokonaispölypitoisuuteen. Rehun otto siilosta ja jakelu vasikoille oli syynä satunnaisiin suuriin pölypitoisuuksiin. Lehmän karva- ja hilseallergeenipitoisuuksia on mitattu vähän navetoissa. Hilsepöly aiheuttaa viljelijöille vuosittain satoja ammattitauteja kuten nuhaa, astmaa ja ihottumia. Tutkimuksessa mitattiin kahta allergeenia, joiden pitoisuudet olivat erittäin pieniä kokonaispölymäärään verrattuna. Allergeenipölyä oli viljelijöiden hengitysvyöhykkeellä, ruokintapöydällä ja lypsyasemalla, joten viljelijä altistuu tälle pölylle kaikkialla navetassa. Tutkimuksessa mitattiin viiden erityyppisen mikrobiryhmän pitoisuuksia. Kaikkien mikrobien pitoisuudet olivat pienempiä kuin aiemmissa suomalaisissa navetoissa tehdyissä tutkimuksissa. Ruokinnanaikainen homeitiöpitoisuus oli keskimäärin 4000-6000 itiötä /m3, kun suurimmat pitoisuudet olivat noin 150 000 itiötä/m3 . Mikrobien lähteinä olivat kuivaheinä, rehu ja olkikuivike. Endotoksiinia on tiettyjen bakteerien soluseinässä. Koska lehmätiloilla käytetään bakteereja sisältäviä materiaaleja, navetan ilmassa on myös endotoksiinia. Sen pitoisuutta on mitattu aiemmin vain yhdessä tutkimuksessa Suomessa. Kummassakin tutkimuksessa keskimääräinen pitoisuus oli suurin piirtein sama. Suurin yksittäinen pitoisuus oli erittäin suuri verrattuna suositeltuun raja-arvoon. Ammoniakkipitoisuudet olivat pienimpiä suljetuilla lypsyasemilla. Ruokintakäytävältä mitatut pitoisuudet olivat yhtä suuria kuin vanhemmista navetoista mitatut. Nykyaikaisten navettojen keskimääräinen hiilidioksidipitoisuus ei ole pienentynyt vanhempiin tuotantorakennuksiin verrattuna. Rikkivetyä ei osoitettu mittauksissa. Ilmanvaihto vaikuttaa mm. kaasupitoisuuksiin. Kaasupitoisuuksista voidaan päätellä, että ilmanvaihtojärjestelmät eivät olleet riittävän tehokkaita poistamaan kaasuja. Lisäksi navettojen suhteellinen kosteus oli keskimäärin yli 85 %. Tutkituista navetoista vain yhdessä oli yksityiskohtainen ilmanvaihtosuunnitelma. Yhteenvetona voidaan todeta, että viljelijöiden altistuminen ilman epäpuhtauksille on vähäisempää uusissa navetoissa kuin vanhoissa parsinavetoissa. Kaasu- ja mikrobipitoisuudet olivat suljetuilla lypsyasemilla pienempiä kuin avonaisilla. Kuitenkin viljelijät altistuvat epäpuhtauksille satunnaisesti ja uudetkaan navetat eivät takaa viljelijöiden terveyttä. Tulevaisuudessa erityisesti ilmanvaihtoon tulee panostaa voimakkaasti navetoita suunniteltaessa

Farmers' exposure to dusts and gases in modern Finnish cubicle cow houses

Tutkimuksessa selvitettiin viljelijöiden altistumista kaasuille ja pölyille nykyaikaisissa pihattonavetoissa. Tutkimuksessa oli mukana 23 pihattoa, yksi kylmäpihatto ja kaksi parsinavettaa. Navetoissa oli keskimäärin 22 lypsylehmää. Tutkittavat ilman epäpuhtaudet olivat kokonaispöly, lehmän karva- ja hilseallergeeni, mikrobit, endotoksiinit sekä kaasuista ammoniakki, hiilidioksidi ja rikkivety. Mittaukset tehtiin sisäruokintakaudella lehmien ruokinta- ja lypsytöiden aikana. Tutkituissa navetoissa kokonaispölypitoisuudet olivat keskimäärin pieniä, alle 2 mg/m 3 , kun työsuojeluviranomaisten antama suositusarvo on 5 mg/m 3 . Tämä on mm. kehittyneiden työmenetelmien ansiota. Esimerkiksi automaattisten ruokintalaitteiden käyttö vähentää pölylle altistumista. Vähentynyt kuivaheinän käyttö vähentää ilman epäpuhtauksia ja vaikuttaa osaltaan myös kokonaispölypitoisuuteen. Rehun otto siilosta ja jakelu vasikoille oli syynä satunnaisiin suuriin pölypitoisuuksiin. Lehmän karva- ja hilseallergeenipitoisuuksia on mitattu vähän navetoissa. Hilsepöly aiheuttaa viljelijöille vuosittain satoja ammattitauteja kuten nuhaa, astmaa ja ihottumia. Tutkimuksessa mitattiin kahta allergeenia, joiden pitoisuudet olivat erittäin pieniä kokonaispölymäärään verrattuna. Allergeenipölyä oli viljelijöiden hengitysvyöhykkeellä, ruokintapöydällä ja lypsyasemalla, joten viljelijä altistuu tälle pölylle kaikkialla navetassa. Tutkimuksessa mitattiin viiden erityyppisen mikrobiryhmän pitoisuuksia. Kaikkien mikrobien pitoisuudet olivat pienempiä kuin aiemmissa suomalaisissa navetoissa tehdyissä tutkimuksissa. Ruokinnanaikainen homeitiöpitoisuus oli keskimäärin 4000-6000 itiötä /m 3 , kun suurimmat pitoisuudet olivat noin 150 000 itiötä/m 3 . Mikrobien lähteinä olivat kuivaheinä, rehu ja olkikuivike. Endotoksiinia on tiettyjen bakteerien soluseinässä. Koska lehmätiloilla käytetään bakteereja sisältäviä materiaaleja, navetan ilmassa on myös endotoksiinia. Sen pitoisuutta on mitattu aiemmin vain yhdessä tutkimuksessa Suomessa. Kummassakin tutkimuksessa keskimääräinen pitoisuus oli suurin piirtein sama. Suurin yksittäinen pitoisuus oli erittäin suuri verrattuna suositeltuun raja-arvoon. Ammoniakkipitoisuudet olivat pienimpiä suljetuilla lypsyasemilla. Ruokintakäytävältä mitatut pitoisuudet olivat yhtä suuria kuin vanhemmista navetoista mitatut. Nykyaikaisten navettojen keskimääräinen hiilidioksidipitoisuus ei ole pienentynyt vanhempiin tuotantorakennuksiin verrattuna. Rikkivetyä ei osoitettu mittauksissa. Ilmanvaihto vaikuttaa mm. kaasupitoisuuksiin. Kaasupitoisuuksista voidaan päätellä, että ilmanvaihtojärjestelmät eivät olleet riittävän tehokkaita poistamaan kaasuja. Lisäksi navettojen suhteellinen kosteus oli keskimäärin yli 85 %. Tutkituista navetoista vain yhdessä oli yksityiskohtainen ilmanvaihtosuunnitelma. Yhteenvetona voidaan todeta, että viljelijöiden altistuminen ilman epäpuhtauksille on vähäisempää uusissa navetoissa kuin vanhoissa parsinavetoissa. Kaasu- ja mikrobipitoisuudet olivat suljetuilla lypsyasemilla pienempiä kuin avonaisilla. Kuitenkin viljelijät altistuvat epäpuhtauksille satunnaisesti ja uudetkaan navetat eivät takaa viljelijöiden terveyttä. Tulevaisuudessa erityisesti ilmanvaihtoon tulee panostaa voimakkaasti navetoita suunniteltaessa.The occurrence of airborne dust, gases, microbes, endotoxin and bovine epithelial antigens (BEA, BDA20) was studied in 26 modern, mainly cubicle, cow houses. Air samples of total dust, total spores, endotoxin and bovine epithelial allergens were collected on membrane filters with portable or piston pumps and analyzed with appropriate methods. Concentrations of gases (ammonia, carbon dioxide, hydrogen sulfide) were measured with diffusion tubes. Airborne viable spores were collected with a cascade impactor on five selective culture media for the identification of xerophilic, mesophilic and thermotolerant fungi and thermophilic actinomycetes. The geometric mean concentrations of total dust, BEA and BDA20 were 0.2-1.9 mg/m 3 , 5.2- 9.7 mg/m 3 and 50-260 ng/m 3 , respectively. The mean concentrations of ammonia and carbon dioxide were between 2.8-15 ppm and 2200-3200 ppm, respectively. The geometric mean of endotoxins was 19 ng/m 3 and the concentrations of fungi were at the 10 1 -10 3 cfu/m 3 level. In general, the variation in concentrations of total dust, viable fungi and endotoxin was large. The concentrations of total dust and fungi were lower than in earlier studies. Thus new cubicle houses provide a better working environment with regard to airborne hazards than the traditional cow houses.vokMaanviljelijöiden altistuminen pölyille ja kaasuille nykyaikaisissa navetoiss

Angiotensin II Induces Connective Tissue Growth Factor Gene Expression via Calcineurin-Dependent Pathways

Connective tissue growth factor (CTGF) is a polypeptide implicated in the extracellular matrix synthesis. Previous studies have provided evidence that angiotensin II (Ang II) promotes collagen synthesis and regulates collagen degradation. We investigated whether or not CTGF mediates the profibrotic effects of Ang II in the heart and kidneys and the role of calcineurin-dependent pathways in CTGF gene regulation. In transgenic rats harboring human renin and angiotensinogen genes, Ang II induced an age-dependent increase in myocardial CTGF expression, which was 3.5-fold greater compared to normotensive Sprague Dawley (SD) rats. CTGF overexpression correlated closely with the Ang II-induced rise in blood pressure. CTGF mRNA and protein were located predominantly in areas with leukocyte infiltration, myocardial, and vascular lesions and co-localized with TGFβ1, collagen I, and collagen III mRNA expressions. Ang II induced CTGF mRNA and protein to a lesser extent in the kidneys, predominantly in glomeruli, arterioles, and in the interstitium with ample inflammation. However, no expression was found in the right ventricle or pulmonary arteries. Blockade of calcineurin activity by cyclosporine A completely normalized Ang II-induced CTGF overexpression in heart and kidney, suppressed the inflammatory response, and mitigated Ang II-induced cell proliferation and apoptosis. In contrast, blockade of mTOR (target of rapamycin) pathway by everolimus, further increased the expression of CTGF even though everolimus ameliorated cell proliferation and T-cell-mediated inflammation. Our findings provide evidence that CTGF mediates Ang II-induced fibrosis in the heart and kidneys via blood pressure and calcineurin-dependent pathways

Metabolomics in Angiotensin II-Induced Cardiac Hypertrophy

Angiotensin II (Ang II) induces mitochondrial dysfunction. We tested whether Ang II alters the "metabolomic" profile. We harvested hearts from 8-week-old double transgenic rats harboring human renin and angiotensinogen genes (dTGRs) and controls (Sprague-Dawley), all with or without Ang II type 1 receptor (valsartan) blockade. We used gas chromatography coupled with time-of-flight mass spectrometry to detect 247 intermediary metabolites. We used a partial least-squares discriminate analysis and identified 112 metabolites that differed significantly after corrections (false discovery rate q <0.05). We found great differences in the use of fatty acids as an energy source, namely, decreased levels of octanoic, oleic, and linoleic acids in dTGR (all P<0.01). The increase in cardiac hypoxanthine levels in dTGRs suggested an increase in purine degradation, whereas other changes supported an increased ketogenic amino acid tyrosine level, causing energy production failure. The metabolomic profile of valsartan-treated dTGRs more closely resembled Sprague-Dawley rats than untreated dTGRs. Mitochondrial respiratory chain activity of cytochrome C oxidase was decreased in dTGRs, whereas complex I and complex II were unaltered. Mitochondria from dTGR hearts showed morphological alterations suggesting increased mitochondrial fusion. Cardiac expression of the redox-sensitive and the cardioprotective metabolic sensor sirtuin 1 was increased in dTGRs. Interestingly, valsartan changed the level of 33 metabolites and induced mitochondrial biogenesis in Sprague-Dawley rats. Thus, distinct patterns of cardiac substrate use in Ang II-induced cardiac hypertrophy are associated with mitochondrial dysfunction. The finding underscores the importance of Ang II in the regulation of mitochondrial biogenesis and cardiac metabolomics, even in healthy hearts