Regulatory element in fibrin triggers tension-activated transition from catch to slip bonds

© 2018 National Academy of Sciences. All Rights Reserved. Fibrin formation and mechanical stability are essential in thrombosis and hemostasis. To reveal how mechanical load impacts fibrin, we carried out optical trap-based single-molecule forced unbinding experiments. The strength of noncovalent A:a knob-hole bond stabilizing fibrin polymers first increases with tensile force (catch bonds) and then decreases with force when the force exceeds a critical value (slip bonds). To provide the structural basis of catch–slip-bond behavior, we analyzed crystal structures and performed molecular modeling of A:a knob-hole complex. The movable flap (residues γ295 to γ305) containing the weak calcium-binding site γ2 serves as a tension sensor. Flap dissociation from the B domain in the γ-nodule and translocation to knob ‘A’ triggers hole ‘a’ closure, resulting in the increase of binding affinity and prolonged bond lifetimes. The discovery of biphasic kinetics of knob-hole bond rupture is quantitatively explained by using a theory, formulated in terms of structural transitions in the binding pocket between the low-affinity (slip) and high-affinity (catch) states. We provide a general framework to understand the mechanical response of protein pairs capable of tension-induced remodeling of their association interface. Strengthening of the A:a knob-hole bonds at 30- to 40-pN forces might favor formation of nascent fibrin clots subject to hydrodynamic shear in vivo

Conformational Flexibility and Self-Association of Fibrinogen in Concentrated Solutions

© 2017 American Chemical Society. We studied the hydrodynamic behavior of fibrinogen, a blood plasma protein involved in blood clotting, in a broad 0.3-60 mg/mL range of concentration and 5-42 °C temperature using pulsed-field gradient 1 H NMR-diffusometry. Arrhenius plots revealed the activation energy for fibrinogen diffusion E d = 21.3 kJ/mol at 1.4 mg/mL and 28.4 kJ/mol at 38 mg/mL. We found a dramatic slowdown in fibrinogen self-diffusion with concentration beginning at 1.7-3.4 mg/mL, which deviated from the standard hard-particle behavior, suggesting a remarkable intermolecular entanglement. This concentration dependence was observed regardless of the absence or presence of the GPRP peptide (inhibitor of fibrin polymerization), and also in samples free of fibrin oligomers. By contrast, diffusivity of fibrinogen variant I-9 with truncated C-terminal portions of the Aα chains was much less concentration-dependent, indicating the importance of intermolecular linkages formed by the αC regions. Theoretical models combined with all-atom molecular dynamics simulations revealed partially bent fibrinogen solution conformations that interpolate between a flexible chain and a rigid rod observed in the crystal. The results obtained illuminate the important role of the αC regions in modulating the fibrinogen molecular shape through formation of weak intermolecular linkages that control the bulk properties of fibrinogen solutions

Characteristic of bacteriurii in patients with urinary infections, living in different regions

The aim of the research is to give comparative characteristics of bacteriurii and microflora sensitiveness to antibiotics in persons suffering from urinary infections (two regions, Moscow and Tyumen) Material and methods of research: 173 patients with urinary infection (cystitis, pyelonephritis) were examined. Material for research was media portion of freely produced urine.The investigation of bacteriurii was carried out with quantitative method according to recommendations of National Committee on Clinic Laboratory Standards (NCCLS, USA) The results obtained and discussion It is shown that E. coli and Enterococus were most frequently in persons living in Tyumen. E. Coli and K. pneumomiae were revealed in Moscow. The most active preparation against E. coli Tyumen inhabitants were nitrofuranam, karbopenemy, cefalosporiny of III generation and less important aminoglikozidy, against Enterococcus — ftorkhinoly, vancomicin, Laevomycetin. In patients with infections urinary infections in Moscow the most active preparations against E. coli and К pneumomiae were Karbopenemy, aminoglikozidy and cefalosporiny of III generation and ftorkhinoly. High resistance to Nitrofuranam was marked (= 62 percents). Conclusion. Bacteriuriii features were revealed in patients with the urinary infections ways in different regions of the Russian Federation. The most active preparations which can be used for the treatment of patients with urinary infections taking into account the exciters given were shown on resistance.Цель работы — дать сравнительную характеристику бактерийурии и чувствительности микрофлоры к антибиотикам у жителей двух регионов (г. Москва и г. Тюмень), страдающих инфекциями мочевыводящих путей. Материал и методы исследования: всего обследовано 173 больных с инфекцией мочевыводящих путей (цистит, пиелонефрит). Материалом для исследования была средняя порция свободно выпущенной мочи. Исследование бактерийурии проводилось количественным методом согласно рекомендациям Национального комитета по клиническим лабораторным стандартам (NCCLS, США). Полученные результаты и обсуждение. Показано, что у жителей г. Тюмени наиболее часто выделяются из мочи E.Coli и Enterococcus, а в г. Москве — Е. Coli и К. pneumoniae. Наиболее активными препаратами в отношении Е. СоМ у больных в г. Тюмени являлись нитрофураны, карбопенемы, цефалоспорины III поколения и, в меньшей степени, аминогликозиды; в отношении Enterococcus — фторхинолоны, ванкомицин и левомицетин (хлорамфеникол). У больных с инфекцией мочевыводящих путей в г. Москве наиболее активными препаратами в отношении Е. Coli и К. pneumoniae оказались карбопенемы, аминогликозиды и цефалоспорины III поколения, а также фторхинолоны. При этом к нитрофуранам в случае выделения К. pneumoniae отмечалась высокая резистентность (почти 62%). Заключение. Проведенные исследования выявили особенности бактерийурии у больных с инфекциями мочевыводящих путей в различных регионах РФ, а также показали наиболее активные препараты, которые могут быть использованы для лечения больных с учетом данных по локальной резистентности возбудителей

Antibiotic sensitivity and antibiotic resistance of strains of microorganisms causing primary acute pyelonephritis in people living in the Tyumen region

A rational approach to antibiotic therapy, taking into account regional antibiotic resistance (AB) and antibiotic sensitivity (ACh), plays an important role in the treatment of primary acute pyelonephritis (POP). The aim ot the work was to determine the most optimal drugs, depending on the causative agent of pyelonephritis. For this, a number of statistical methods were used, namely, the Mann-Kendall test, the percentage of variation, the method of the main components, and their detailed description was presented. During the examination of 1581 urine samples containing such pathogens as E. Coli, Klebsiella and Proteus, respectively, drug resistance to certain groups of antibiotics, which are widely used in the treatment of POP, has been growing over the years. According to the study, the drugs of choice for urine E. coli are parenteral fluoroquinolones and cephalosporins, while the reserve drugs are carbapenems, which have proven to be effective against most strains of bacteria. These drugs should be recommended for the treatment of primary acute pyelonephritis.Рациональный подход к антибиотикотерапии, учитывающий региональную антибиотикорезистентность (АБ) и антибиотикочувствительность (АЧ), играет важную роль при лечении первичного острого пиелонефрита (ПОП). Целью работы было определение наиболее оптимальных препаратов в зависимости от возбудителя пиелонефрита. Для этого использовался ряд статистических методов, а именно тест Манна-Кендалла, процент разброса, метод главных компонент и было представлено их подробное описание. При обследовании 1581 образцов мочи, содержащих таких возбудителей как Е. Coli, Klebsiella и Proteus соответственно, была выявлена растущая с годами лекарственная устойчивость к некоторым группам антибиотиков, которые широко применяются при лечении ПОП. По данным исследования препаратами выбора при выделении из мочи Е. Coli являются парентеральные фторхинолоны и цефалоспорины, при этом препаратами резерва являются карбапенемы, которые доказали свою эффективность в отношении большинства штаммов бактерий. Данные препараты целесообразно рекомендовать для лечения первичного острого пиелонефрита

Cerebral stroke with HIV infection

This literature review is devoted to the specifics of the course of cerebral stroke in HIV infection; the reports on randomized and cohort studies conducted in large populations, meta-analyzes and systematic reviews, and individual clinical cases were analyzed. Active work on the study of stroke associated with HIV infection is mainly carried out in Europe and North America. In Russian-language literature, publications on this topic are quite rare. We give the main pathogenetic mechanisms and clinical diagnostic aspects of this pathology. A thorough study of these features and the use of preventive measures based on an understanding of the pathogenesis of HIV-associated strokes will help develop effective methods of prevention and treatment.Данный литературный обзор посвящен особенностям течения церебрального инсульта при ВИЧ-инфекции, были проанализированы отчеты о рандомизированных и когортных исследованиях, проведенных на больших популяциях, мета-анализы и систематические обзоры, отдельные клинические случаи. активные работы по изучению инсульта, ассоциированного с ВИЧ-инфекцией, в основном ведутся в странах Европы и Северной Америки. В русскоязычной литературе публикации на эту тему встречаются довольно редко. Нами приведены основные патогенетические механизмы и клинико-диагностические аспекты данной патологии. Глубокое изучение данных особенностей и использование превентивных мер, основанных на понимании патогенеза ВИЧ-ассоциированных инсультов, поможет разработать эффективные способы профилактики и лечения

Single-Molecule Force Spectroscopy: Experiments, Analysis, and Simulations

International audienceThe mechanical properties of cells and of subcellular components are important to obtain a mechanistic molecular understanding of biological processes. The quantification of mechanical resistance of cells and biomolecules using biophysical methods matured thanks to the development of nanotechnologies such as optical and magnetic tweezers, the biomembrane force probe and atomic force microscopy (AFM). The quantitative nature of force spectroscopy measurements has converted AFM into a valuable tool in biophysics. Force spectroscopy allows the determination of the forces required to unfold protein domains and to disrupt individual receptor/ligand bonds. Molecular simulation as a computational microscope allows investigation of similar biological processes with an atomistic detail. In this chapter, we first provide a step-by-step protocol of force spectroscopy including sample preparation, measurement and analysis of force spectroscopy using AFM and its interpretation in terms of available theories. Next, we present the background for molecular dynamics (MD) simulations focusing on steered molecular dynamics (SMD) and the importance of bridging of computational tools with experimental technique

Ambulatory blood pressure monitoring indicators analysis in patients with chronic kidney disease on the background of chronic pyelonephritis and arterial hypertension

Aim. To evaluate the ambulatory blood pressure monitoring indicators in patients with chronic kidney disease on the background of chronic pyelonephritis and arterial hypertension. Materials and methods. 81 patients with chronic kidney disease on the background of arterial hypertension and chronic pyelonephritis in the phase of incomplete clinical and laboratory remission were included in the research. Age varied from 25 to 60 years old (average age was 46±9.0 years). The study was performed on the basis of Tyumen railway hospital and Tyumen state medical University multidisciplinary clinic. Results. In patients with chronic kidney disease on the background of arterial hypertension and chronic pyelonephritis in the phase of incomplete clinical and laboratory remission we found a number of changes in ambulatory blood pressure monitoring: increased magnitude and speed of morning systolic and diastolic BP rise, as well as BP variability changes during the day and night, compared to healthy individuals. In this group of patients, we found a more often "non-dipper" type of the daily SBP and DBP profile violation. Conclusion. The analysis of ambulatory blood pressure monitoring indicators revealed significant changes in the group of patients with with chronic kidney disease on the background of arterial hypertension and chronic pyelonephritis thar were the most essential at night. This group of patients included the highest number of "non-dippers".Цель. Оценить показатели суточного мониторирования артериального давления у больных с хронической болезнью почек (ХБП) на фоне хронического пиелонефрита (ХрПН), сочетающегося с артериальной гипертензией (АГ). Материалы и методы. Проведено исследование с участием 81 больного с ХБП на фоне хронического пиелонефрита, ассоциированного с артериальной гипертензией в фазе неполной клинико-лабораторной ремиссии в возрасте от 25 до 60 лет, средний возраст 46±9,0 лет. Исследование проведено на базе ЧУЗ «КБ РЖД Медицина» на ст. Тюмень и многопрофильной клиники ФГБОУ ВО Тюменский ГМУ Минздрава России, г. Тюмень. Результаты. У больных с ХБП на фоне ХрПН, сочетающегося с АГ в фазе неполной ремиссии выявлен ряд изменений по суточному мониторированию артериального давления (АД): повышение величины и скорости утреннего подъема систолического АД и диастолического АД, а также изменение вариабельности АД в течении суток по сравнению со здоровыми лицами. В данной же группе больных чаще наблюдалось нарушение суточного профиля САД и ДАД по типу «non-dipper». Заключение. Анализ показателей СМАД выявил достоверные изменения в группе больных ХБП на фоне ХрПН и артериальной гипертензии по сравнению со здоровыми лицами, наиболее часто изменение показателей СМАД наблюдалось в ночное время. В этой же группе больных наблюдалось достоверное большее число «non-dipper»

Ambulatory blood pressure monitoring indicators analysis in patients with chronic kidney disease on the background of chronic pyelonephritis and arterial hypertension

Aim. To evaluate the ambulatory blood pressure monitoring indicators in patients with chronic kidney disease on the background of chronic pyelonephritis and arterial hypertension. Materials and methods. 81 patients with chronic kidney disease on the background of arterial hypertension and chronic pyelonephritis in the phase of incomplete clinical and laboratory remission were included in the research. Age varied from 25 to 60 years old (average age was 46±9.0 years). The study was performed on the basis of Tyumen railway hospital and Tyumen state medical University multidisciplinary clinic. Results. In patients with chronic kidney disease on the background of arterial hypertension and chronic pyelonephritis in the phase of incomplete clinical and laboratory remission we found a number of changes in ambulatory blood pressure monitoring: increased magnitude and speed of morning systolic and diastolic BP rise, as well as BP variability changes during the day and night, compared to healthy individuals. In this group of patients, we found a more often "non-dipper" type of the daily SBP and DBP profile violation. Conclusion. The analysis of ambulatory blood pressure monitoring indicators revealed significant changes in the group of patients with chronic kidney disease on the background of arterial hypertension and chronic pyelonephritis that were the most essential at night. This group of patients included the highest number of "non-dippers"Цель. Оценить показатели суточного мониторирования артериального давления у больных с хронической болезнью почек (ХБП) на фоне хронического пиелонефрита (ХрПН), сочетающегося с артериальной гипертензией (АГ). Материалы и методы. Проведено исследование с участием 81 больного с ХБП на фоне хронического пиелонефрита, ассоциированного с артериальной гипертензией в фазе неполной клинико-лабораторной ремиссии в возрасте от 25 до 60 лет, средний возраст 46±9,0 лет. Исследование проведено на базе ЧУЗ «КБ РЖД Медицина» на ст. Тюмень и многопрофильной клиники ФГБОУ ВО Тюменский ГМУ Минздрава России, г. Тюмень. Результаты. У больных с ХБП на фоне ХрПН, сочетающегося с АГ в фазе неполной ремиссии выявлен ряд изменений по суточному мониторированию артериального давления (АД): повышение величины и скорости утреннего подъема систолического АД и диастолического АД, а также изменение вариабельности АД в течении суток по сравнению со здоровыми лицами. В данной же группе больных чаще наблюдалось нарушение суточного профиля САД и ДАД по типу «non-dipper». Заключение. Анализ показателей СМАД выявил достоверные изменения в группе больных ХБП на фоне ХрПН и артериальной гипертензии по сравнению со здоровыми лицами, наиболее часто изменение показателей СМАД наблюдалось в ночное время. В этой же группе больных наблюдалось достоверное большее число «non-dipper

Regulatory element in fibrin triggers tension-activated transition from catch to slip bonds

© 2018 National Academy of Sciences. All Rights Reserved. Fibrin formation and mechanical stability are essential in thrombosis and hemostasis. To reveal how mechanical load impacts fibrin, we carried out optical trap-based single-molecule forced unbinding experiments. The strength of noncovalent A:a knob-hole bond stabilizing fibrin polymers first increases with tensile force (catch bonds) and then decreases with force when the force exceeds a critical value (slip bonds). To provide the structural basis of catch–slip-bond behavior, we analyzed crystal structures and performed molecular modeling of A:a knob-hole complex. The movable flap (residues γ295 to γ305) containing the weak calcium-binding site γ2 serves as a tension sensor. Flap dissociation from the B domain in the γ-nodule and translocation to knob ‘A’ triggers hole ‘a’ closure, resulting in the increase of binding affinity and prolonged bond lifetimes. The discovery of biphasic kinetics of knob-hole bond rupture is quantitatively explained by using a theory, formulated in terms of structural transitions in the binding pocket between the low-affinity (slip) and high-affinity (catch) states. We provide a general framework to understand the mechanical response of protein pairs capable of tension-induced remodeling of their association interface. Strengthening of the A:a knob-hole bonds at 30- to 40-pN forces might favor formation of nascent fibrin clots subject to hydrodynamic shear in vivo