Determining the probable role of ferroptosis in the course of inflammatory bacterial diseases of the respiratory organs in young children accompanied by the development of anemia of inflammation

Aim. To determine the probable role of ferroptosis in the course of inflammatory bacterial diseases of the respiratory system in young children, accompanied by the development of anemia of inflammation. Materials and methods. The study included 62 children (mean age 1.4 ± 0.4 years). The main group included 42 children with acute inflammatory bacterial diseases of the respiratory system, accompanied by anemia of inflammation: 29 children were diagnosed with bacterial bronchitis, 13 children – pneumonia. Determination of the severity of inflammatory diseases was determined by Acute Bronchitis Severity Score and Pediatric Respiratory Severity Score. At the time of participation in the study, all patients under observation had no signs of impaired iron metabolism, including iron deficiency anemia, in the anamnesis. The control group included 20 relatively healthy children. The content of caspase-7, caspase-9, ferritin, nitrotyrosine, phospholipase A2 was determined by ELISA using commercial kits. Results. We hypothesized the ineffectiveness of apoptosis in the course of bacterial inflammatory processes of the respiratory organs in young children, accompanied by the development of anemia of inflammation, and studied the probability of ferroptosis in these conditions. The obtained data indicated the presence of active oxidative stress in the main group patients. The strong direct correlation between the severity of inflammatory disease and the intensity of oxidative stress was revealed (r = 0.7, P < 0.001). A statistically significant increase in ferritin content in the main group compared with the control group was observed. There was a strong direct correlation between ferritin levels and the severity of bronchitis (r = 0.82, P < 0.01) and the severity of pneumonia (r = 0.87, P < 0.01). It was found that the upper quartile of serum ferritin levels (73.2 ± 4.6 ng/ml) was associated with severe disease. We assumed that restriction of access to iron for bacterial pathogens due to its sequestration in cells is a pathological process under certain conditions. Conclusions. In the pathogenesis of bacterial inflammatory diseases of the respiratory organs in young children, accompanied by the development of anemia of inflammation, the processes of apoptosis did not dominate, but, obviously, necrotic phenomena did, including ferroptosis as one of the manifestations of necrosis. The protective mechanism aimed at limiting the access of bacterial pathogens to iron due to its sequestration in cells becomes pathological under certain conditions. Мета роботи – визначити ймовірну роль фероптозу в перебігу запальних бактеріальних захворювань органів дихання в дітей раннього віку, що супроводжувалися розвитком анемії запалення. Матеріали та методи. У дослідження залучили 62 дитини (середній вік – 1,4 ± 0,4 року). В основну групу включили 42 хворих на гострі запальні бактеріальні захворювання органів дихання, що супроводжувалися анемією запалення: у 29 дітей діагностували бактеріальний бронхіт, у 13 – пневмонію. Тяжкість перебігу запальних захворювань визначали за шкалами Acute Bronchitis Severity Score та Pediatric Respiratory Severity Score. На момент участі в дослідженні в усіх пацієнтів, які перебували під спостереженням, в анамнезі не було ознак порушення обміну заліза, зокрема залізодефіцитної анемії. Контрольна група – 20 умовно здорових дітей. Методом ІФА визначали вміст каспази-7, каспази-9, феритину, нітротирозину, фосфоліпази А2 з використаннямкомерційних наборів. Результати. Припустили неефективність апоптозу в перебігу бактеріальних запальних процесів органів дихання в дітей раннього віку, що супроводжувалися розвитком анемії запалення, та вивчали ймовірність розвитку фероптозу в цих умовах. Результати свідчили про наявність активного оксидативного стресу в пацієнтів основної групи. Визначили сильний прямий кореляційний зв’язок між тяжкістю запального захворювання та інтенсивністю оксидативного стресу (r = 0,7, p < 0,001). Спостерігали статистично значуще підвищення вмісту феритину в основній групі дослідження порівняно з групою контролю. Виявили сильний прямий зв’язок між рівнем феритину та тяжкістю перебігу бронхіту (r = 0,82, p < 0,01), тяжкістю перебігу пневмонії (r = 0,87, p < 0,01). З’ясували, що верхній квартиль рівня феритину в сироватці крові (73,2 ± 4,6 нг/мл) асоціювався з важким перебігом хвороби. Припустили, що захисний механізм, спрямований на обмеження доступу бактеріальних патогенів до заліза внаслідок його секвестрації у клітинах, передусім у макрофагах, за певних умов стає патологічним. Висновки. У патогенезі бактеріальних запальних захворювань органів дихання в дітей раннього віку, що супроводжувалися розвитком анемії запалення, домінували не процеси апоптозу, а, вочевидь, некротичні явища, зокрема фероптоз як один із проявів некрозу. Захисний механізм, спрямований на обмеження доступу бактеріальних патогенів до заліза внаслідок його секвестрації у клітинах, за певних умов стає патологічним. Цель работы – определить вероятную роль ферроптоза в течении воспалительных бактериальных заболеваний органов дыхания у детей раннего возраста, сопровождавшихся развитием анемии воспаления. Материалы и методы. В исследование включили 62 ребенка (средний возраст – 1,4 ± 0,4 года). Основную группу составили 42 пациента с острыми воспалительными бактериальными заболеваниями органов дыхания, сопровождавшихся анемией воспаления: у 29 детей диагностирован бактериальный бронхит, у 13 – пневмония. Тяжесть течения воспалительных заболеваний определяли по шкалам Acute Bronchitis Severity Score и Pediatric Respiratory Severity Score. На момент участия в исследовании у всех пациентов в анамнезе не было признаков нарушения обмена железа, в том числе железодефицитной анемии. Контрольную группу составили 20 условно здоровых детей. Методом ИФА определяли содержание каспазы-7, каспазы-9, ферритина, нитротирозина, фосфолипазы А2 с использованием коммерческих наборов. Результаты. Предположили неэффективность апоптоза в течении бактериальных воспалительных процессов органов дыхания у детей раннего возраста, сопровождавшихся развитием анемии воспаления, изучали вероятность развития ферроптоза в данных условиях. Результаты указывали на наличие активного оксидативного стресса у пациентов основной группы. Отмечено наличие сильной прямой корреляционной связи между тяжестью воспалительного заболевания и интенсивностью оксидативного стресса (r = 0,7, p < 0,001). Наблюдали статистически значимое повышение содержания ферритина в основной группе исследования по сравнению с группой контроля. Отмечена сильная прямая связь между уровнем ферритина и тяжестью течения бронхита (r = 0,82, p < 0,01), тяжестью течения пневмонии (r = 0,87, p < 0,01). Установлено, что верхний квартиль уровня ферритина в сыворотке крови (73,2 ± 4,6 нг/мл) ассоциировался с тяжелым течением заболевания. Предположили, что защитный механизм, направленный на ограничение доступа бактериальных патогенов к железу за счет его секвестрации в клетках, в первую очередь макрофагах, при определенных условиях становится патологическим. Выводы. В патогенезе бактериальных воспалительных заболеваний органов дыхания у детей раннего возраста, сопровождавшихся развитием анемии воспаления, доминировали не процессы апоптоза, а, очевидно, некротические явления, в том числе ферроптоз как одно из проявлений некроза. Защитный механизм, направленный на ограничение доступа бактериальных патогенов к железу за счет его секвестрации в клетках, при определенных условиях становится патологическим

Соціокультурний контекст акмеологічного аналізу професійної діяльності юриста

The article gives valuable information on professional «acme» of lawyer through operationalization of key categories for of professional activity’s acmeological analysis; it is a condition which means a higher level of professional development and social relevance for lawyer, because means the maximum of personal and professional potential at a particular stage of its life. . It is underlined that performance indicators, communication and the lawyer’s personality could be considered as criteria of the professional «acme». The effective and procedural performance indicators of lawyer’s professional activities have been presented. The diagnostic indicators of mature personality for lawyer have been offered in the article.It is noted that an important condition for the formation of a professional «acme» of lawyer is formation a discipline as a professional quality that occurs during training in higher education institution.У статті через операціоналізацію ключових категорій акмеологічного аналізу професійної діяльності доводиться, що професійне «акме» юриста – це стан, який означає вищий для нього рівень професійного розвитку й соціальної затребуваності, бо є наслідком максимальної реалізованості особистісного і професійного потенціалу на конкретному етапі життя. Відзначається, що показники ефективності діяльності, спілкування й особистості правника можуть розглядатися як критерії професійних «акме». Наводяться результативні та процесуальні показники ефективності професійної діяльності юриста. Запропоновано показники діагностики зрілої особистості правника. Зазначається, що важливою умовою становлення професійного «акме» юриста є формування дисциплінованості як професійно важливої якості, що відбувається під час професійної підготовки у ВНЗ.У статті через операціоналізацію ключових категорій акмеологічного аналізу професійної діяльності доводиться, що професійне «акме» юриста – це стан, який означає вищий для нього рівень професійного розвитку й соціальної затребуваності, бо є наслідком максимальної реалізованості особистісного і професійного потенціалу на конкретному етапі життя. Відзначається, що показники ефективності діяльності, спілкування й особистості правника можуть розглядатися як критерії професійних «акме». Наводяться результативні та процесуальні показники ефективності професійної діяльності юриста. Запропоновано показники діагностики зрілої особистості правника. Зазначається, що важливою умовою становлення професійного «акме» юриста є формування дисциплінованості як професійно важливої якості, що відбувається під час професійної підготовки у ВНЗ

Aggregation of erythrocytes: a novel activity of HBD-2

Aim. To investigate an ability of HBD-2 to induce aggregation of erythrocytes. Methods. Aggregation assay, turbidimetry, light microscopy. Results. We have identified aggregation of erythrocytes in presence of at least 12.5 μM of HBD-2 that was confirmed by light microscopy. Effect was depended on HBD-2 concentration and diminished in presence of NaCl. Conclusions. HBD-2 can induce salt-sensitive aggregation of erythrocytes in dose-dependent manner.Мета. Дослідити здатність HBD-2 індукувати агрегацію еритроцитів. Методи. Агрегаційний тест, турбідиметрія, світлова мікроскопія. Результати. Було виявлено агрегацію еритроцитів в присутності щонайменше 12,5 μМ HBD-2, що було підтверджено мікроскопічним дослідженням. Ефект залежав від концентрації HBD-2 та пригнічувався за присутності NaCl. Висновки. HBD-2 здатен індукувати соле-чутливу агрегацію еритроцитів дозо-залежним чином.Цель. Исследовать способность HBD-2 индуцировать агрегацию эритроцитов. Методы. Агрегационный тест, турбидиметрия, световая микроскопия. Результаты. Было выявлено агрегацию эритроцитов в присутствии не меньше 12,5 μМ HBD-2, что было подтверждено микроскопическим исследованием. Эффект зависел от концентрации HBD-2 и угнетался в присутствии NaCl. Выводы. HBD-2 способен индуцировать соле-чувствительную агрегацию эритроцитов дозо-зависимым образом

Both maternal and newborn IgMs inhibit influenza virus-induced hemagglutination in vitro

Most serum immunoglobulins M (IgMs) are “natural IgMs”, which are produced apparently spontaneously without exogenous antigenic or microbial stimuli. The IgMs are the first immunoglobulins expressed in the human fetus, and the maternal IgM do not cross the placenta in the normal conditions. We currently lack a clear understanding of the molecular basis for immunological differences or identities of IgM repertoires between adults and neonates, so we have tried to apply a simple and illustrative method to compare the properties of such IgM antibodies. This study was undertaken to compare the abilities of pairs of maternal and newborn highly-purified total serum IgM antibodies to block influenza virus agglutinins. We collected ten pairs of serum samples from cord blood of apparently healthy newborns and venous blood of their mothers. The highly purified total IgM antibodies were obtained by sequential salt fractionation and affinity chromatography. The effect of IgM antibodies on virus hemagglutinin interaction with erythrocytes was evaluated by hemagglutination reaction using influenza virus vaccine. According to the titer of influenza hemagglutinins, the IgM antibodies of newborns decreased hemagglutination of erythrocytes two to four times more efficiently compared to IgM antibodies of their mothers (8 out of 10 cases). Our results demonstrate that serum IgMs of newborns are able to interfere with influenza virus agglutinins even more efficiently than those of adults. These data may be useful for better understanding of immune system development in newborns

HBD-2 interactions with erythrocyte membranes in vitro

HBD-2 – a member of β-defensin family of antimicrobial peptides – is known to permeabilize cell membranes of susceptible cells, but the mechanism of such interactions is poorly understood. In our study, we have used a hemolytic model to explore the kinetic properties of HBD-2 interactions with membranes of human erythrocytes. We ran hemolytic assays with a wide range of both HBD-2 and erythrocyte concentrations, as well as varying pH values, incubation times, and osmotic strengths; each in the presence or the absence of inhibitory substances such as proteins and salts. The results show that HBD-2 cell membrane permeabilization is both dose- and time-dependent (with plateau effect observed in each case), and inversely dependent on erythrocyte concentration. HBD-2 interactions with cell membranes highly depend on pH value and the presen­ce of inhibitors but are not affected by tested osmotic strength range. Our findings suggest that interactions of HBD-2 with cell membranes are mainly electrostatic in nature and are limited by released cell content. We have developed a speculative model of such interaction based on our results

Plasma amino acids and neopterin in healthy persons with Down’s syndrome

In persons with Down’s syndrome (DS) immunological abnormalities as well as hypothyroidism and Alzheimer type dementia are frequently observed. In addition, the activity of the enzyme cystathionine beta-synthase (CBS) is over-expressed which results in an altered homocysteine metabolism

A new mouse model for the trisomy of the Abcg1–U2af1 region reveals the complexity of the combinatorial genetic code of down syndrome

Mental retardation in Down syndrome (DS), the most frequent trisomy in humans, varies from moderate to severe. Several studies both in human and based on mouse models identified some regions of human chromosome 21 (Hsa21) as linked to cognitive deficits. However, other intervals such as the telomeric region of Hsa21 may contribute to the DS phenotype but their role has not yet been investigated in detail. Here we show that the trisomy of the 12 genes, found in the 0.59 Mb (Abcg1–U2af1) Hsa21 sub-telomeric region, in mice (Ts1Yah) produced defects in novel object recognition, open-field and Y-maze tests, similar to other DS models, but induces an improvement of the hippocampal-dependent spatial memory in the Morris water maze along with enhanced and longer lasting long-term potentiation in vivo in the hippocampus. Overall, we demonstrate the contribution of the Abcg1–U2af1 genetic region to cognitive defect in working and short-term recognition memory in DS models. Increase in copy number of the Abcg1–U2af1 interval leads to an unexpected gain of cognitive function in spatial learning. Expression analysis pinpoints several genes, such as Ndufv3, Wdr4, Pknox1 and Cbs, as candidates whose overexpression in the hippocampus might facilitate learning and memory in Ts1Yah mice. Our work unravels the complexity of combinatorial genetic code modulating different aspect of mental retardation in DS patients. It establishes definitely the contribution of the Abcg1–U2af1 orthologous region to the DS etiology and suggests new modulatory pathways for learning and memory

Brain Phenotype of Transgenic Mice Overexpressing Cystathionine β-Synthase

The cystathionine β-synthase (CBS) gene, located on human chromosome 21q22.3, is a good candidate for playing a role in the Down Syndrome (DS) cognitive profile: it is overexpressed in the brain of individuals with DS, and it encodes a key enzyme of sulfur-containing amino acid (SAA) metabolism, a pathway important for several brain physiological processes.Here, we have studied the neural consequences of CBS overexpression in a transgenic mouse line (60.4P102D1) expressing the human CBS gene under the control of its endogenous regulatory regions. These mice displayed a ∼2-fold increase in total CBS proteins in different brain areas and a ∼1.3-fold increase in CBS activity in the cerebellum and the hippocampus. No major disturbance of SAA metabolism was observed, and the transgenic mice showed normal behavior in the rotarod and passive avoidance tests. However, we found that hippocampal synaptic plasticity is facilitated in the 60.4P102D1 line.We demonstrate that CBS overexpression has functional consequences on hippocampal neuronal networks. These results shed new light on the function of the CBS gene, and raise the interesting possibility that CBS overexpression might have an advantageous effect on some cognitive functions in DS

Clinical significance of ferroptosis as iron-dependent regulated cell death in the general structure of the disease

У цій роботі ми проаналізували дослідження, у яких було визначено залізозалежний регульований тип клітинної загибелі — фероптоз, описали принципові морфологічні й біохімічні відмінності різних варіантів регульованої загибелі клітин, висвітлили сучасні наукові досягнення щодо розуміння властивостей перебігу вищевказаного процесу, описали клінічне значення фероптозу в загальній структурі захворюваності та визначили актуальні питання подальших досліджень. Висновки. Численні дослідження дозволили ідентифікувати фероптоз як форму регульованої клітинної загибелі, ініційовану окиснювальними порушеннями внутрішньоклітинного мікрооточення, що знаходиться під конститутивним контролем глутатіонпероксидази-4 і може бути інгібована хелаторами заліза та ліпофільними антиоксидантами. Фероптоз може бути реалізований двома основними шляхами: зовнішнім (транспортним) та внутрішнім (ферментним). В основі зовнішнього шляху лежать неферментативні реакції, такі як залізозалежна реакція Фентона. Внутрішній шлях відбувається під посередництвом ферментних систем, що включають глутатіонпероксидазу-4 та ліпоксигеназу. Проведення клінічних досліджень дозволить удосконалити не лише розуміння ролі фероптозу в патогенезі перебігу захворювань, але й виявити можливі превентивні стратегії щодо розвитку патологічних процесів. In this article, we have analysed the studies that determined the iron-dependent regulated type of cell death, ferroptosis, described the fundamental morphological and biochemical differences between various types of regulated cell death, highlighted modern scientific achievements in understanding the features of the above-mentioned process, described the clinical significance of ferroptosis in the general structure of morbidity and identified relevant issues for further research. Conclusions. Numerous studies allowed identifying ferroptosis as a form of regulated cell death, initiated by oxidative disturbances of the intracellular microenvironment, which is under the constitutive control of glutathione peroxidase 4 and can be inhibited by iron chelators and lipophilic antioxidants. Ferroptosis can occur in two main ways: external (transport) and internal (enzymatic). The external pathway is based on non-enzymatic reactions, such as the iron-dependent Fenton reaction. The internal pathway is mediated by enzyme systems, including glutathione peroxidase 4 and lipoxygenase. Conducting clinical research will improve not only the understanding of the role of ferroptosis in the pathogenesis of the course of diseases, but also reveal possible preventive strategies for the development of pathological processes