Die Wirkungen von Peroxisomenproliferatoren auf primäre Hepatocyten aus der Regenbogenforelle (Oncorhynchus mykiss) und die permanente Fischzelllinie RTG-2 aus der Gonade der Regenbogenforelle

Clofibrat dient zur Senkung von Lipiden und Cholesterin im Blut. Es ist ein Peroxisomenproliferator in Ratten und Mäusen und kann Krebs auslösen. Diese Effekte werden in Primaten nicht beobachtet. Die Wirkung von Clofibrat auf primäre Hepatocyten aus der Regenbogenforelle und die Fischzelllinie RTG-2 wurde untersucht. 1 mM Clofibrat führte zum Absterben der Zellen und die Art des Todes erinnerte an Apoptose. Eine Proliferation der Peroxisomen blieb aus. Der Zelltod wurde licht- und elektronenmikroskopisch näher untersucht. Biochemische Versuche beinhalteten den Nachweis von Caspase 3 und p53 durch Westernblotting sowie das Auftreten einer Verlagerung von Cytochrom c aus den Mitochondrien in das Cytosol. Ferner wurde die Spaltung eines Caspase 3-Substrats in clo-fibratbelasteten Hepatocyten untersucht. Ein Caspase 3-Inhibitor sollte die Veränderungen blockieren. Zum Vergleich wurden Hepatocyten mit UV-Licht bestrahlt oder mit Staurosporin belastet. Die Belastung von Hepatocyten der Regenbogenforelle mit 1 mM Clofibrat führt zu einer Kondensie-rung von Chromatin in der Peripherie des Zellkerns und zu stark veränderten Mitochondrien. Das En-domembransystem erfährt eine Umgestaltung in einzelne Membranzisternen und annulierte Lamellen. Die äußere Kernmembran ist in diesen Prozess mit einbezogen. Es kommt zu einer Stabilisierung von p53 und der Aktivierung Caspase 3-artiger Proteasen. Im Vergleich zu anderen Induktoren der Apop-tose treten gemeinsame Merkmale auf; Unterschiede bestehen vor allem beim Endomembransystem und der Mitochondrienmorphologie. Effekte durch Staurosporin lassen sich mit einem Caspase 3-Inhibitor verhindern. Die Bestrahlung mit ultraviolettem Licht führt zu einer Mischung aus Onkose und Apoptose. Der Zelltod durch Clofibrat lässt sich nicht mit einem Caspase 3-Inhibitor unterbinden. Weitere Mechanismen zur Abtötung der Zellen müssen existieren. Hierbei könnte die Bcl-2-Familie und der Apoptosis Inducing Factor eine Rolle spielen

Mitofusin 2 is essential for IP3-mediated SR/Mitochondria metabolic feedback in ventricular myocytes

Aim: Endothelin-1 (ET-1) and angiotensin II (Ang II) are multifunctional peptide hormones that regulate the function of the cardiovascular and renal systems. Both hormones increase the intracellular production of inositol-1,4,5-trisphosphate (IP$_3$) by activating their membrane-bound receptors. We have previously demonstrated that IP$_3$-mediated sarcoplasmic reticulum (SR) Ca$^{2+}$ release results in mitochondrial Ca$^{2+}$ uptake and activation of ATP production. In this study, we tested the hypothesis that intact SR/mitochondria microdomains are required for metabolic IP$_3$-mediated SR/mitochondrial feedback in ventricular myocytes. Methods: As a model for disrupted mitochondrial/SR microdomains, cardio-specific tamoxifen-inducible mitofusin 2 (Mfn2) knock out (KO) mice were used. Mitochondrial Ca$^{2+}$ uptake, membrane potential, redox state, and ATP generation were monitored in freshly isolated ventricular myocytes from Mfn2 KO mice and their control wild-type (WT) littermates. Results: Stimulation of ET-1 receptors in healthy control myocytes increases mitochondrial Ca$^{2+}$ uptake, maintains mitochondrial membrane potential and redox balance leading to the enhanced ATP generation. Mitochondrial Ca$^{2+}$ uptake upon ET-1 stimulation was significantly higher in interfibrillar (IFM) and perinuclear (PNM) mitochondria compared to subsarcolemmal mitochondria (SSM) in WT myocytes. Mfn2 KO completely abolished mitochondrial Ca$^{2+}$ uptake in IFM and PNM mitochondria but not in SSM. However, mitochondrial Ca2+ uptake induced by beta-adrenergic receptors activation with isoproterenol (ISO) was highest in SSM, intermediate in IFM, and smallest in PNM regions. Furthermore, Mfn2 KO did not affect ISO-induced mitochondrial Ca$^{2+}$ uptake in SSM and IFM mitochondria; however, enhanced mitochondrial Ca$^{2+}$ uptake in PNM. In contrast to ET-1, ISO induced a decrease in ATP levels in WT myocytes. Mfn2 KO abolished ATP generation upon ET-1 stimulation but increased ATP levels upon ISO application with highest levels observed in PNM regions. Conclusion: When the physical link between SR and mitochondria by Mfn2 was disrupted, the SR/mitochondrial metabolic feedback mechanism was impaired resulting in the inability of the IP$_3$-mediated SR Ca$^{2+}$ release to induce ATP production in ventricular myocytes from Mfn2 KO mice. Furthermore, we revealed the difference in Mfn2-mediated SR-mitochondrial communication depending on mitochondrial location and type of communication (IP$_3$R-mRyR1 vs. ryanodine receptor type 2-mitochondrial calcium uniporter)

Mitofusin 2 is essential for IP3-mediated SR/mitochondria metabolic feedback in ventricular myocytes

Aim: Endothelin-1 (ET-1) and angiotensin II (Ang II) are multifunctional peptide hormones that regulate the function of the cardiovascular and renal systems. Both hormones increase the intracellular production of inositol-1,4,5-trisphosphate (IP$_3$) by activating their membrane-bound receptors. We have previously demonstrated that IP$_3$-mediated sarcoplasmic reticulum (SR) Ca$^{2+}$ release results in mitochondrial Ca$^{2+}$ uptake and activation of ATP production. In this study, we tested the hypothesis that intact SR/mitochondria microdomains are required for metabolic IP$_3$-mediated SR/mitochondrial feedback in ventricular myocytes. Methods: As a model for disrupted mitochondrial/SR microdomains, cardio-specific tamoxifen-inducible mitofusin 2 (Mfn2) knock out (KO) mice were used. Mitochondrial Ca$^{2+}$ uptake, membrane potential, redox state, and ATP generation were monitored in freshly isolated ventricular myocytes from Mfn2 KO mice and their control wild-type (WT) littermates. Results: Stimulation of ET-1 receptors in healthy control myocytes increases mitochondrial Ca$^{2+}$ uptake, maintains mitochondrial membrane potential and redox balance leading to the enhanced ATP generation. Mitochondrial Ca$^{2+}$ uptake upon ET-1 stimulation was significantly higher in interfibrillar (IFM) and perinuclear (PNM) mitochondria compared to subsarcolemmal mitochondria (SSM) in WT myocytes. Mfn2 KO completely abolished mitochondrial Ca$^{2+}$ uptake in IFM and PNM mitochondria but not in SSM. However, mitochondrial Ca2+ uptake induced by beta-adrenergic receptors activation with isoproterenol (ISO) was highest in SSM, intermediate in IFM, and smallest in PNM regions. Furthermore, Mfn2 KO did not affect ISO-induced mitochondrial Ca$^{2+}$ uptake in SSM and IFM mitochondria; however, enhanced mitochondrial Ca$^{2+}$ uptake in PNM. In contrast to ET-1, ISO induced a decrease in ATP levels in WT myocytes. Mfn2 KO abolished ATP generation upon ET-1 stimulation but increased ATP levels upon ISO application with highest levels observed in PNM regions. Conclusion: When the physical link between SR and mitochondria by Mfn2 was disrupted, the SR/mitochondrial metabolic feedback mechanism was impaired resulting in the inability of the IP$_3$-mediated SR Ca$^{2+}$ release to induce ATP production in ventricular myocytes from Mfn2 KO mice. Furthermore, we revealed the difference in Mfn2-mediated SR-mitochondrial communication depending on mitochondrial location and type of communication (IP$_3$R-mRyR1 vs. ryanodine receptor type 2-mitochondrial calcium uniporter)

Achieving autonomic Web service compositions with models at runtime

[EN] Several exceptional situations may arise in the complex, heterogeneous, and changing contexts where Web service operations run. For instance, a Web service operation may have greatly increased its execution time or may have become unavailable. The contribution of this article is to provide a tool-supported framework to guide autonomic adjustments of context-aware service compositions using models at runtime. During execution, when problematic events arise in the context, models are used by an autonomic architecture to guide changes of the service composition. Under the closed-world assumption, the possible context events are fully known at design time. Nevertheless, it is difficult to foresee all the possible situations arising in uncertain contexts where service compositions run. Therefore, the proposed framework also covers the dynamic evolution of service compositions to deal with unexpected events in the open world. An evaluation demonstrates that our framework is efficient during dynamic adjustments.Alférez-Salinas, GH.; Pelechano Ferragud, V. (2017). Achieving autonomic Web service compositions with models at runtime. Computers & Electrical Engineering. 63:332-352. doi:10.1016/j.compeleceng.2017.08.004S3323526

Dienstgüteunterstützung für Service-orientierte Workflows

Die Komposition von Services zu Workflows ist eine der großen Herausforderungen im Umfeld des Service-oriented Computing. Um Anforderungen seitens der Nutzer an die Ausführung des Workflows einhalten zu können, ist das Dienstgütemanagement der beteiligten Services von entscheidender Bedeutung. Diese Arbeit stellt die Dienstgütearchitektur WSQoSX (Web Services Quality of Service Architectural Extension) vor, die das Dienstgütemanagement von Services basierend auf einem aus neun Phasen bestehenden Vorgehensmodell übernimmt. WSQoSX überwacht zudem die Einhaltung von Service Level Agreements (SLAs). Als Weiterentwicklung von WSQoSX werden heuristische Lösungsverfahren zur dienstgütebasierten Serviceauswahl entwickelt, implementiert und evaluiert. Diese stellen sicher, dass die Präferenzen des Nutzers hinsichtlich der Dienstgüteeigenschaften bei der Serviceauswahl berücksichtigt werden. Da das tatsächliche Laufzeitverhalten der Services häufig von dem zuvor geplanten abweicht, wird ein Replanning-Mechanismus vorgestellt und evaluiert, der während der Ausführung des Workflows dafür sorgt, dass das tatsächliche Laufzeitverhalten bereits ausgeführter Services bei der Auswahl noch auszuführender Services mit einbezogen wird. Da das Replanning zur Laufzeit durchgeführt wird, muss das angewendete Lösungsverfahren hochperformant sein. Aus diesem Grunde wird zur Umsetzung ein heuristisches Lösungsverfahren eingesetzt