Application of integrated transcriptomic, proteomic and metabolomic profiling for the delineation of mechanisms of drug induced cell stress

International audience; High content omic techniques in combination with stable human in vitro cell culture systems have the potential to improve on current pre-clinical safety regimes by providing detailed mechanistic information of altered cellular processes. Here we investigated the added benefit of integrating transcriptomics, proteomics and metabolomics together with pharmacokinetics for drug testing regimes. Cultured human renal epithelial cells (RPTEC/TERT1) were exposed to the nephrotoxin Cyclosporine A (CsA) at therapeutic and supratherapeutic concentrations for 14 days. CsA was quantified in supernatants and cellular lysates by LC-MS/MS for kinetic modeling. There was a rapid cellular uptake and accumulation of CsA, with a non-linear relationship between intracellular and applied concentrations. CsA at 15 µM induced mitochondrial disturbances and activation of the Nrf2-oxidative-damage and the unfolded protein-response pathways. All three omic streams provided complementary information, especially pertaining to Nrf2 and ATF4 activation. No stress induction was detected with 5 µM CsA; however, both concentrations resulted in a maximal secretion of cyclophilin B. The study demonstrates for the first time that CsA-induced stress is not directly linked to its primary pharmacology. In addition we demonstrate the power of integrated omics for the elucidation of signaling cascades brought about by compound induced cell stress

Einfluss des Beckenregisters der DGU auf die Versorgung von Beckenringfrakturen

Fractures of the pelvic ring are comparatively rare with an incidence of 2-8 % of all fractures depending on the study in question. The severity of pelvic ring fractures can be very different ranging from simple and mostly "harmless" type A fractures up to life-threatening complex type C fractures. Although it was previously postulated that high-energy trauma was necessary to induce a pelvic ring fracture, over the past decades it became more and more evident, not least from data in the pelvic trauma registry of the German Society for Trauma Surgery (DGU), that low-energy minor trauma can also cause pelvic ring fractures of osteoporotic bone and in a rapidly increasing population of geriatric patients insufficiency fractures of the pelvic ring are nowadays observed with no preceding trauma.Even in large trauma centers the number of patients with pelvic ring fractures is mostly insufficient to perform valid and sufficiently powerful monocentric studies on epidemiological, diagnostic or therapeutic issues. For this reason, in 1991 the first and still the only registry worldwide for the documentation and evaluation of pelvic ring fractures was introduced by the Working Group Pelvis (AG Becken) of the DGU. Originally, the main objectives of the documentation were epidemiological and diagnostic issues; however, in the course of time it developed into an increasingly expanding dataset with comprehensive parameters on injury patterns, operative and conservative therapy regimens and short-term and long-term outcome of patients. Originally starting with 10 institutions, in the meantime more than 30 hospitals in Germany and other European countries participate in the documentation of data. In the third phase of the registry alone, which was started in 2004, data from approximately 15,000 patients with pelvic ring and acetabular fractures were documented. In addition to the scientific impact of the pelvic trauma registry, which is reflected in the numerous national and international publications, the dramatically changing epidemiology of pelvic ring fractures, further developments in diagnostics and the changes in operative procedures over time could be demonstrated. Last but not least the now well-established diagnostic and therapeutic algorithms for pelvic ring fractures, which could be derived from the information collated in registry studies, reflect the clinical impact of the registry.Zusammenfassung Die Inzidenz von Beckenringfrakturen ist mit einem Anteil von je nach Studienlage 2–8 % aller Frakturen vergleichsweise gering. Das Erscheinungsbild einer Beckenringfraktur ist sehr vielfältig und reicht von einfachen und meist „harmlosen“ Typ-A-Verletzungen bis hin zu lebensbedrohlichen komplexen Typ-C-Verletzungen. Während in der Vergangenheit postuliert wurde, dass ein hohes Energieniveau erforderlich ist, um den Beckenring zu frakturieren, wurde in den letzten Jahren nicht zuletzt durch Daten des Beckenregisters der DGU evident, dass bei osteoporotischem Knochen oft auch ein Bagatelltrauma zu einer Beckenringfraktur führen kann. Es kristallisierte sich heraus, dass bei einem rasant wachsenden geriatrischen Patientenkollektiv sogar ohne vorangegangenes Trauma Insuffizienzfrakturen des Beckenrings zu beobachten sind. Auch an großen Traumazentren ist die Anzahl der Patienten mit Beckenringfrakturen vielfach nicht ausreichend, um durch Monocenterstudien valide Aussagen über epidemiologische, diagnostische und therapeutische Entwicklungen treffen zu können. Aus diesem Grunde wurde bereits 1991 von der AG Becken der DGU das weltweit erste und bis heute einzige Register zur Dokumentation und Evaluation von Beckenverletzungen ins Leben gerufen. Standen anfänglich v. a. epidemiologische und diagnostische Fragestellungen im Vordergrund der Dokumentation, entwickelte sich im Laufe der Zeit ein zunehmend wachsender Datensatz mit umfassenden Parametern zu Verletzungsmustern, operativen und konservativen Therapieregimen sowie dem kurz- und langfristigen Outcome der Patienten. Während das Beckenregister ursprünglich in 10 Einrichtungen gestartet wurde, nehmen mittlerweile über 30 Kliniken auch außerhalb Deutschlands an der Datendokumentation teil. Allein in der dritten Phase der Registerarbeit konnten seit 2004 an die 15.000 Patienten mit Becken- und Azetabulumfrakturen in die Datenbank eingeschlossen werden. Neben dem wissenschaftlichen Einfluss des Beckenregisters, der sich in zahlreichen nationalen und internationalen Publikationen widerspiegelt, konnten durch die Datenerhebungen die sich dramatisch wandelnde Epidemiologie von Beckenringverletzungen, Weiterentwicklungen in der Diagnostik sowie die sich über den Zeitverlauf ändernden operativen Therapieverfahren aufgezeigt werden. Nicht zuletzt die aus der Datenlage abgeleiteten und heute etablierten Diagnostik- und Therapiealgorithmen bei Beckenringfrakturen spiegeln den klinischen Wert des Beckenregisters wider

DETERMINATION OF THE KINETIC PARAMETERS OF OXY-FUEL COMBUSTION OF COAL WITH A HIGH ASH CONTENT

Abstract The aim of this study was to determine the kinetic parameters of the oxy-fuel combustion of char from a Brazilian bituminous coal with a high ash content. The char, with a particle diameter of 715 μm, was prepared in a N2 atmosphere at 1173 K. The oxy-fuel combustion assays were performed using a thermobalance at different temperatures and O2/CO2 gas mixtures of different concentrations. According to the unreacted core model, the process is determined by chemical reaction at low temperatures, with an activation energy of 56.7 kJ.kmol-1, a reaction order of 0.5 at 973 K and a reaction order of 0.7 overall. The use of the continuous reaction model did not provide a good fit for the experimental data because the consumption of the particles during the reaction was not constant, as predicted by the model. According to the Langmuir-Hinshelwood model, the activation energy for the first step was 37.3 kJ.kmol-1