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The ubiquitin-proteasome system (UPS) and the autophagy-lysosomal pathway (ALP) are the main proteolytic systems involved in cellular homeostasis. Since cardiomyocytes, as terminally differentiated cells, lack the ability to share damaged proteins with their daughter cells, they are especially reliant on these protein degradation systems for their proper function. Alterations of the UPS and ALP have been reported in a wide range of cardiac diseases, including cardiomyopathies. In this study, we determined whether the UPS and ALP are altered in a mouse model of eccentric left ventricular (LV) hypertrophy expressing both cyclin T1 and Gαq under the control of the cardiac-specific α-myosin heavy chain promoter (double transgenic; DTG). Compared to wild-type (WT) littermates, DTG mice showed higher end-diastolic (ED) LV wall thicknesses and diameter with preserved ejection fraction (EF). The cardiomyopathic phenotype was further confirmed by an upregulation of the fetal gene program and genes associated with fibrosis as well as a downregulation of genes involved in Ca2+ handling. Likewise, higher NT-proBNP levels were detected in DTG mice. Investigation of the UPS showed elevated steady-state levels of (poly)ubiquitinated proteins without alterations of all proteasomal activities in DTG mice. Evaluation of ALP key marker revealed a mixed pattern with higher protein levels of microtubule-associated protein 1 light chain 3 beta (LC3)-I and lysosomal-associated membrane protein-2, lower protein levels of beclin-1 and FYVE and coiled-coil domain-containing protein 1 (FYCO1) and unchanged protein levels of p62/SQSTM1 in DTG mice when compared to WT. At transcriptional level, a > 1.2-fold expression was observed for Erbb2, Hdac6, Lamp2, Nrg1, and Sqstm1, while a < 0.8-fold expression was revealed for Fyco1 in DTG mice. The results related to the ALP suggested overall a repression of the ALP during the initiation process, but an induction of the ALP at the level of autophagosome-lysosome fusion and the delivery of ubiquitinated cargo to the ALP for degradation.
Objective: In acute pancreatitis (AP), bacterial translocation and subsequent infection of pancreatic necrosis are the main risk factors for severe disease and late death. Understanding how immunological host defence mechanisms fail to protect the intestinal barrier is of great importance in reducing the mortality risk of the disease. Here, we studied the role of the Treg/Th17 balance for maintaining the intestinal barrier function in a mouse model of severe AP.
Design: AP was induced by partial duct ligation in C57Bl/6 or DEREG mice, in which regulatory T-cells (Treg) were depleted by intraperitoneal injection of diphtheria toxin. By flow cytometry, functional suppression assays and transcriptional profiling we analysed Treg activation and characterised T-cells of the lamina propria as well as intraepithelial lymphocytes (IELs) regarding their activation and differentiation. Microbiota composition was examined in intestinal samples as well as in murine and human pancreatic necrosis by 16S rRNA gene sequencing.
Results: The prophylactic Treg-depletion enhanced the proinflammatory response in an experimental mouse model of AP but stabilised the intestinal immunological barrier function of Th17 cells and CD8+/γδTCR+ IELs. Treg depleted animals developed less bacterial translocation to the pancreas. Duodenal overgrowth of the facultative pathogenic taxa Escherichia/Shigella which associates with severe disease and infected necrosis was diminished in Treg depleted animals.
Conclusion: Tregs play a crucial role in the counterbalance against systemic inflammatory response syndrome. In AP, Treg-activation disturbs the duodenal barrier function and permits translocation of commensal bacteria into pancreatic necrosis. Targeting Tregs in AP may help to ameliorate the disease course.
RationaleThe ubiquitin–proteasome system (UPS) is responsible for skeletal muscle atrophy. We showed earlier that the transcription factor EB (TFEB) plays a role by increasing E3 ubiquitin ligase muscle really interesting new gene-finger 1(MuRF1)/tripartite motif-containing 63 (TRIM63) expression. MuRF 1 ubiquitinates structural proteins and mediates their UPS-dependent degradation. We now investigated how TFEB-mediated TRIM63 expression is regulated.
ObjectiveBecause protein kinase D1 (PKD1), histone deacetylase 5 (HDAC5), and TFEB belong to respective families with close structural, regulatory, and functional properties, we hypothesized that these families comprise a network regulating TRIM63 expression.
Methods and ResultsWe found that TFEB and transcription factor for immunoglobulin heavy-chain enhancer 3 (TFE3) activate TRIM63 expression. The class IIa HDACs HDAC4, HDAC5, and HDAC7 inhibited this activity. Furthermore, we could map the HDAC5 and TFE3 physical interaction. PKD1, PKD2, and PKD3 reversed the inhibitory effect of all tested class IIa HDACs toward TFEB and TFE3. PKD1 mediated nuclear export of all HDACs and lifted TFEB and TFE3 repression. We also mapped the PKD2 and HDAC5 interaction. We found that the inhibitory effect of PKD1 and PKD2 toward HDAC4, HDAC5, and HDAC7 was mediated by their phosphorylation and 14-3-3 mediated nuclear export.
ConclusionTFEB and TFE3 activate TRIM63 expression. Both transcription factors are controlled by HDAC4, HDAC5, HDAC7, and all PKD-family members. We propose that the multilevel PKD/HDAC/TFEB/TFE3 network tightly controls TRIM63 expression.
The establishment of a guideline for long-term noninvasive ventilation treatment (LTH-NIV) of acute hypercapnic exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease (AECOPD) requiring acute ventilation has proven elusive. Most studies thus far have shown no mortality benefit of long-term noninvasive ventilation treatment. Using retrospective analysis of the data of our patients (n = 143) recruited from 2012 to 2019, we aimed to compare patients discharged with and without long-term noninvasive ventilation. The follow-up results showed no significant difference (p = 0.233) between the groups [LTH-NIV (n = 83); non-NIV (n = 60)] regarding readmission due to clinical worsening. However, the first- and second-year survival rates were 82% and 72%, respectively, in the LTH-NIV group and significantly different (p = 0.023) from 67 and 55% in the non-NIV group. The statistical models showed a significant mortality risk for the non-NIV group, with a hazard ratio (HR) of 2.82 (1.31; 6.03). To the best of our knowledge, this is the first study to demonstrate the mortality benefit of long-term NIV therapy for patients with AECOPD under real-world conditions.
Endothelial dysfunction (ED) comes with age, even without overt vessel damage such as that which occurs in atherosclerosis and diabetic vasculopathy. We hypothesized that aging would affect the downstream signalling of the endothelial nitric oxide (NO) system in the vascular smooth muscle (VSM). With this in mind, resistance mesenteric arteries were isolated from 13-week (juvenile) and 40-week-old (aged) mice and tested under isometric conditions using wire myography. Acetylcholine (ACh)-induced relaxation was reduced in aged as compared to juvenile vessels. Pretreatment with L-NAME, which inhibits nitrix oxide synthases (NOS), decreased ACh-mediated vasorelaxation, whereby differences in vasorelaxation between groups disappeared. Endothelium-independent vasorelaxation by the NO donor sodium nitroprusside (SNP) was similar in both groups; however, SNP bolus application (10−6 mol L−1) as well as soluble guanylyl cyclase (sGC) activation by runcaciguat (10−6 mol L−1) caused faster responses in juvenile vessels. This was accompanied by higher cGMP concentrations and a stronger response to the PDE5 inhibitor sildenafil in juvenile vessels. Mesenteric arteries and aortas did not reveal apparent histological differences between groups (van Gieson staining). The mRNA expression of the α1 and α2 subunits of sGC was lower in aged animals, as was PDE5 mRNA expression. In conclusion, vasorelaxation is compromised at an early age in mice even in the absence of histopathological alterations. Vascular smooth muscle sGC is a key element in aged vessel dysfunction.
Bei der chronisch obstruktiven Lungenerkrankung handelt es sich um eine pulmonale Erkrankung mit persistierender respiratorischer Symptomatik. Für die Erkrankung pathognomonisch ist eine Atemflussminderung aufgrund einer progressiven Atemwegsobstruktion. Trotz individueller Krankheitsverläufe und verschiedenen klinischen Phänotypen resultiert häufig eine chronisch respiratorische Insuffizienz mit obstruktiver Ventilationsstörung, welche sich limitierend auf die Überlebenszeit auswirkt und die Wahrscheinlichkeit für wiederholte Hospitalisierungen erhöht. Die nichtinvasive Beatmung stellt seit Jahren eine etablierte und anerkannte Therapieoption der akuten respiratorischen Insuffizienz bei COPD-Patienten da. Weniger eindeutig verhält sich jedoch die Studienlage bezüglich der Etablierung einer langfristigen außerklinischen NIV-Therapie bei COPD-Patienten mit chronisch respiratorischer Insuffizienz. Kurz- und Langzeiteffekte dieser Therapieoption bei chronisch respiratorischer Insuffizienz wurden in den letzten 20 Jahren nur in wenigen Publikationen untersucht und es konnte kein Vorteil hinsichtlich des Überlebens von Patienten mit Überleitung auf eine LTH-NIV-Therapie gezeigt werden. Ziel dieser retrospektiven Studie war es, die Auswirkungen der NIV-Therapie auf das Langzeitüberleben und die Rehospitalisierung zu untersuchen und mögliche Einflussfaktoren bzw. Prädiktoren auf diese zu identifizieren. Zur Beantwortung der Fragestellung wurden 151 Patienten in die Studie eingeschlossen, welche sich in dem Zeitraum vom 01.01.2012 bis 30.06.2019 aufgrund einer akuten nicht-invasiven Beatmungsnotwenigkeit bei AECOPD in den Abteilungen für innere Medizin der UMG in Behandlung befanden. Vom Gesamtkollektiv wurden 83 Patienten im Anschluss an den Indexkrankenhausaufenthalt direkt auf eine LTH-NIV-Therapie eingestellt. Die Non-NIV-Gruppe bildeten 68 Patienten, welche ohne Überleitung auf eine LTH-NIV-Therapie nach dem Indexaufenthalt aus dem Krankenhaus entlassen wurden. Über ein Follow-up von zwei Jahren wurden Blutgasanalysen, Beatmungsparameter, Rehospitalisierungen und die Mortalität betrachtet. Es wurden eine Überlebenszeitanalyse nach der Kaplan-Meier-Methode sowie eine Cox-Regression zur Analyse mehrerer Einflussgrößen auf das Überleben im Gruppenvergleich durchgeführt.
In der vorliegenden retrospektiven Datenauswertung von COPD-Patienten mit akuter nicht-invasiver Beatmungsnotwendigkeit im Rahmen einer AECOPD, konnte gezeigt werden, dass die Einstellung auf eine LTH-NIV-Therapie das Überleben in einem zweijährigen Beobachtungszeitraum signifikant (p=0,027) verbessert. Das 24-Monats-Risiko einer Rehospitalisierung lag in der LTH-NIV-Gruppe bei 41% gegenüber 55,9% in der Non-NIV-Gruppe. Dieses Ergebnis verfehlte nur knapp die statistische Signifikanz (p=0,053). In der statistischen Testung ergab sich ein verringertes Mortalitätsrisiko bei den Patienten, die im direkten Anschluss an eine AECOPD auf eine LTH-NIV-Therapie übergeleitet wurden [HR: 0,37 (0,17; 0,79)].
Die Herzinsuffizienz mit eingeschränkter LVEF führt zu einer Reduktion des aortalen AIx in Ruhe. Wie sich die zentralen Parameter bei diesen Patienten unter Belastung verändern, ist bisher wenig untersucht. Probanden mit einer linksventrikulären Pumpfunktion ≤ 40 % und NYHA ≥ 2 und ohne Vorhofflimmern (CHF) wurden mit Kontrollprobanden ohne Herzinsuffizienz (Con) verglichen, die für Alter, Geschlecht und Nierenfunktion individuell gematcht wurden. Eine oszillometrische Pulswellenanalyse (Mobil-O-Graph®) wurde im Liegen, im Sitzen und über die Dauer von zehn Minuten nach einer spiroergometrischen Ausbelastung durchgeführt. In Einklang mit der Studienlage sahen wir einen niedrigeren AIx bei der CHF-Gruppe vs. der Con-Gruppe im Liegen in Ruhe (28,4 ± 3,4 % vs. 19,9 % ± 2,8; p < 0,05). In sitzender Position ließ sich dies jedoch nicht reproduzieren. Unmittelbar nach der Belastung war die Pulswellengeschwindigkeit in der Con-Gruppe signifikant höher als in der CHF-Gruppe (9,09 ± 0,25 m/s vs. 8,45 ± 0,29 m/s, p < 0,05). Der AIx stieg gegenüber dem Ruhewert bei der CHF-Gruppe signifikant an und war im Vergleich zur Con-Gruppe höher. Ursächlich waren Unterschiede in der Amplitude der reflektierten Welle, welche in der Kontrollgruppe nach der Belastung im Vergleich zur Ruhemessung abnahmen, in der CHF-Gruppe jedoch nicht. Die Belastungsintoleranz bei herzinsuffizienten Patienten konnte möglicherweise durch den erhöhten AIx erklärt werden. Ursächlich hierfür war ein Anstieg der Amplitude der reflektierten Welle. Die vorliegende Arbeit liefert eine Einsicht in die komplexen hämodynamischen Auswirkungen von körperlicher Belastung bei Patienten mit Herzinsuffizienz
Viele hämatologische Neoplasien treten vornehmlich in einem Lebensalter deutlich jenseits des 50. Lebensjahres auf. Gleichzeitig sind viele dieser Erkrankungen derzeit nur durch eine allogene Stammzelltransplantation mit kurativem Ansatz behandelbar. Durch die Einführung von intensitätsreduzierten Konditionierungen und der Verbesserung der supportiven Therapie, besonders der antibiotischen und immunsuppressiven Behandlung, wird diese Behandlungsoption für ältere Patienten zunehmend eingesetzt. Im Zeitraum von 1999 und 2011 wurden an der Klinik für Innere Medizin C der Universitätsmedizin Greifswald 91 allogene Stammzelltransplantationen an 86 Patienten durchgeführt, die zum Zeitpunkt der Transplantation 55 Jahre oder älter waren. 85 Patienten bzw. 90 Transplantationen konnten in die Auswertung eingehen. Das mediane Alter lag bei 61 Lebensjahren. Die nach Sorror et al eingestufte Komorbidität erbrachte einen medianen Wert von 3, wobei 50,6% einen Wert von 3 oder höher aufwiesen und damit in die Hochrisikogruppe einzuordnen waren. Das Spektrum der Grunderkrankungen war, einem unselektierten Patientengut entsprechend, heterogen. In 91,1% wurden im Rahmen des Engraftments Leukozyten über 1 Gpt/l und Thrombozyten über 20 Gpt/l erreicht. Eine akute GvHD wurde in einem Drittel der Fälle beobachtet, und zwar in 27,8% nach der Transplantation und 5,6% nach einer DLI-Gabe. Eine chronische GvHD ließ sich in 21,1% der Fälle diagnostizieren, wobei mehr als die Hälfte im Stadium der Limited Disease blieben. Im Beobachtungszeitraum sind 58 Patienten [68,2%] verstorben. 26 dieser Patienten [44,8% der Todesfälle] verstarben aufgrund der Wiederkehr oder Progression der malignen Grunderkrankung. 32 Todesfälle [55,2% der Todesfälle] ereigneten sich in einem erkrankungsfreien Intervall [NRM]. Die Analyse der erhobenen Daten zeigte, dass eine genaue Erhebung des Sorror-Scores über einen Wert von 3 hinaus sinnvoll ist, da auch in diesen Bereichen statistisch signifikante Unterschiede bei Gesamtüberleben und erkrankungs- bzw. progressionsfreiem Überleben zu erhalten sind. Auch bei einem Punktewert von über 3 hinaus sank das Gesamtüberleben und das erkrankungs- bzw. progressionsfreie Überleben statistisch signifikant mit ansteigendem Komorbiditäts-Score. Darüber hinaus konnte ein signifikant längeres Gesamt- und erkrankungs- bzw. progressionsfreies Überleben in Verbindung mit einer chronischen GvHD gezeigt werden. Dies belegt eindrucksvoll die Rolle eines Graft-versus-tumor-Effektes in der Kontrolle der Grunderkrankung. Die Daten zeigen, dass die allogene Stammzelltransplantation für ältere Patienten einsetzbar ist.
Spinal cord injury (SCI) above mid-thoracic levels leads to autonomic dysfunction affecting both the cardiovascular system and thermoregulation. The renin-angiotensin system (RAS) which is a potent regulator of blood pressure, including its novel beneficial arm with the receptor Mas could be an interesting target in post-SCI hemodynamics. To test the hypothesis that hemodynamics, activity and diurnal patterns of those are more affected in the Mas deficient mice post-SCI we used a mouse model of SCI with complete transection of spinal cord at thoracic level 4 (T4-Tx) and performed telemetric monitoring of blood pressure (BP) and heart rate (HR). Our data revealed that hypothermia deteriorated physiological BP and HR control. Preserving normothermia by keeping mice at 30°C prevented severe hypotension and bradycardia post-SCI. Moreover, it facilitated rapid return of diurnal regulation of BP, HR and activity in wild type (WT) mice. In contrast, although Mas deficient mice had comparable reacquisition of diurnal HR rhythm, they showed delayed recovery of diurnal rhythmicity in BP and significantly lower nocturnal activity. Exposing mice with T4-Tx (kept in temperature-controlled cages) to 23°C room temperature for one hour at different time-points post-SCI, demonstrated their inability to maintain core body temperature, Mas deficient mice being significantly more impaired than WT littermates. We conclude that Mas deficient mice were more resistant to acute hypotension, delayed nocturnal recovery, lower activity and more severely impaired thermoregulation. The ambient temperature had significant effect on hemodynamics and, thus it should be taken into account when assessing cardiovascular parameters post-SCI in mice.
Die vorliegende Untersuchung legt nahe, dass für den interindividuellen Vergleich der kardiopulmonalen Leistungsfähigkeit die Normalisierung der maximalen Sauerstoffaufnahme auf die Körperzellmasse anderen Normalisierungen vorzuziehen ist, weil die
Körperzellmasse die Summe aller aktiv am Stoffwechsel beteiligten Zellen definiert und daher ein körpermassenunabhängiges Maß darstellt. Nach unseren Analysen scheint die fettfreie Masse aufgrund der hohen Korrelation mit der maximalen Sauerstoffaufnahme bei gleichzeitig niedriger Regressionskonstante die zweitbeste Normalisierungsvariable
zu sein. Die Normalisierung der maximalen Sauerstoffaufnahme auf
das Gesamtkörpergewicht geht mit starken Limitationen einher und kann zu Fehleinschätzungen der kardiopulmonalen Leistungsfähigkeit führen, da verschiedene Körperbestandteile wie die Körperzellmasse, fettfreie Masse und Körperfett im Gesamtkörpergewicht nicht berücksichtigt werden. Insbesondere bei Adipösen kann die kardiopulmonale
Leistungsfähigkeit durch diese Normalisierung systematisch unterschätzt werden. Demnach können körpergewichtsbasierte Indizes, wie zum Beispiel der gebräuchliche BMI, für die Einschätzung der kardiopulmonalen Leistungsfähigkeit nur bedingt genutzt werden. Weiterhin erwiesen sich die Fettmasse und die Körperhöhe
als ungeeignete Normalisierungsvariablen für die kardiopulmonale Leistungsfähigkeit. Zusammenfassend sollte für den interindividuellen Vergleich der kardiopulmonalen Leistungsfähigkeit die Normalisierung der maximalen Sauerstoffaufnahme mit der Körperzellmasse
oder fettfreien Masse erfolgen, anstatt das Gesamtkörpergewicht zu nutzen.
Ein notwendiger nächster Schritt wäre die Untersuchung der klinisch prognostischen Wertigkeit von verschiedenen Normalisierungen in longitudinalen Studien mit klinischen Endpunkten.