Open Access

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.

Die lungenprotektive Beatmung reduziert die Mortalität bei Patienten mit Acute Respiratory Distress Syndrom (ARDS). Um den beatmungsinduzierten Lungenschaden (Ventilator Induced Lung Injury (VILI)) zu minimieren, werden Tidalvolumina limitiert, hohe Plateaudrücke vermieden und ein positiv endexspiratorischer Druck entsprechend der Leitlinien angewandt. Doch der Einfluss spezifischer Beatmungsschemata auf den VILI ist nicht genau definiert. Die Erhöhung der Inspirationszeit und somit des Verhältnisses zwischen Inspiration und Exspiration kann die Oxygenierung zwar verbessern, erhöht jedoch auch die Zeit der Einwirkung von Stress und Strain auf die Lunge. Die Hypothese dieser Arbeit ist, dass die Erhöhung der Inspirationszeit und damit des Verhältnisses von Inspiration zu Exspiration (I:E) sich besonders im ARDS schädlich auf die Lunge auswirkt und VILI weiter verstärkt. VILI wurde im murinen Experimentalmodell durch Beatmung mit hohen Tidalvolumina (HVT: 34ml/kg) induziert. Die Beatmung mit niedrigen Tidalvolumina (LVT 9ml/kg) wurde als Kontrolle benutzt. In allen Gruppen erfolgte die Beatmung mit 50 % Sauerstoffkonzentration in der Einatemluft (FiO2) und einem PEEP von 2 cmH2O. HVT- und LVT-Mäuse wurden mit einer I:E-Ratio von 1:2 oder 1:1 für eine Gesamtdauer von 4 Stunden oder bis zum einem alternativen Endpunkt, definiert durch einen Blutdruckabfall unter 40mmHg, beatmet. Eine dynamische Hyperinflammation bedingt durch ein erhöhtes I:E-Verhältnis wurde in einer separaten Gruppe ausgeschlossen. Ausgewertet wurden das Überleben bei Beatmung über 4 Stunden, die Lungencompliance, Oxygenierung, sowie nach Versuchsende die pulmonale Permeabilität, die Konzentrationen gängiger Mediatoren der pulmonalen und der systemischen Inflammation (Leukozytendifferenzierung in Lunge und Blut; Messung von IL-6, IL1-ß, KC, MCP-1 in BAL und Blut) und histopathologische Veränderungen des Lungengewebes. In den Kontrollgruppen mit protektiver Beatmung (LVT 1:2 und LVT 1:1) wurden keine VILI typischen Veränderungen festgestellt und alle Tiere überlebten die Beatmungsdauer. Die HVT 1:2-Gruppe zeigte im Vergleich eine verringerte Lungen-Compliance, eine vermehrte Expression von entzündungstypischen Zytokinen und Einwanderung von neutrophilen Granulozyten, sowie deutliche histologische Zeichen des Lungenschadens. Auch hier überlebten alle Tiere die Beatmung von 4 Stunden. Die Tiere der HVT 1:1-Gruppe zeigten eine signifikant schlechtere Oxygenierung, Lungen-Compliance und eine vermehrte Expression proinflammatorischer Zytokine, sowie eine erhöhte Anzahl neutrophiler Granulozyten in Blut und Lunge. In der HVT 1:1-Gruppe kam es zu einer signifikant höheren Mortalität aufgrund der mechanischen Beatmung. Die Ergebnisse zeigen, dass die Erhöhung der Inspirationszeit und damit das I:E-Verhältnis den mit der maschinellen Beatmung assoziierten Lungenschaden bei Mäusen signifikant verschlimmert. Daraus lässt sich ableiten, dass das Produkt aus Stress/Strain und Inspirationszeit ein entscheidender Faktor in der Pathogenese des VILI im ARDS ist und somit so gering wie möglich gehalten werden sollte. Dementsprechend sollte jeder Anlass bei der Beatmung eines Patienten, die Inspirationszeit zu erhöhen, kritisch hinterfragt werden.

Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is one of the deadliest cancers. Acquired inherited and/or somaticmutations drive its development. In order to prevent the formation of these mutations, precise and immediaterepair of any DNA damage is indispensable. Non-homologous end-joining (NHEJ) is the key mechanism of DNAdouble-strand break repair. Here, we report that miR-502 targets two components in pancreatic cell lines, Ku70and XLF of the C-NHEJ. Interestingly, we also observed an attenuated cell cycle response to gamma ionizingradiation (γ-IR) via diminished phosphorylation of checkpoint kinase 1 (Chk1) on serine 345 in these cell lines.Altogether, pancreatic cells showed increased susceptibility toγ-IR via direct inhibition of DNA double-strandbreak repair and attenuation of the cell cycle response.

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.

Abstract The frequency of mechanical circulatory support (MCS) device application has increased in recent years. Besides implantation in the emergency setting, such as circulatory arrest, MCS is also increasingly used electively to ensure hemodynamic stability in high‐risk patients, for example, during percutaneous coronary interventions (PCI), valve interventions or off‐pump coronary bypass surgery. Lifebridge (Zoll Medical GmbH, Germany) is a compact percutaneous MCS device widely used in daily clinical routine. The present study aimed to investigate the indications, feasibility, and outcomes after use of Lifebridge in cardiac interventions, evaluating a large‐scale multicenter database. A total of 60 tertiary cardiovascular centers were questioned regarding application and short‐term outcomes after the use of the Lifebridge system (n = 160 patients). Out of these 60 centers, eight consented to participate in the study (n = 39 patients), where detailed data were collected using standardized questionnaires. Demographic and clinical characteristics of the patient population, procedural as well as follow‐up data were recorded and analyzed. In 60 interrogated centers, Lifebridge was used in 74% of emergency cases and 26% in the setting of planned interventions. The subcohort interrogated in detail displayed the same distribution of application scenarios, while the main cardiovascular procedure was high‐risk PCI (82%). All patients were successfully weaned from the device and 92% (n = 36) of the patients studied in detail survived after 30 days. As assessed 30 days after insertion of the device, bleeding requiring red blood cell (RBC) transfusion constituted the main complication, occurring in 49% of cases. In our analysis of clinical data, the use of Lifebridge in cardiac intervention was shown to be feasible. Further prospective studies are warranted to identify patients who benefit from hemodynamic MCS support despite the increased rate of RBC transfusion due to challenges in access sites during cardiovascular procedures.

In dieser Studie wurde erstmals MRT-basiert mittels Feature-Tracking die Assoziation der linksventrikulären Wandbewegungsparameter Strain, Strain Rate, Velocity und Displacement mit den kardiovaskulären Risikofaktoren erhöhter BMI, Diabetes mellitus und arterielle Hypertonie an einer großen bevölkerungsbasierten Stichprobe untersucht. In Umfang und Betrachtung vergleichbare Studien gibt es derzeit nicht. Die Analyse wurde mit Hilfe der 2D CPA MR Software Version 1.0 des Unternehmens TomTec an CINE-MRT-Bildsequenzen aus SHIP-2 und SHIP-Trend durchgeführt. Die Bestimmung der Wandbewegungsparameter erfolgte im 2 CH und 4 CH für die longitudinale und transversale Herzachse sowie in der SAX für die circumferentielle und radiale Herzachse. Es konnten folgende signifikante Unterschiede der Wandbewegungsparameter festgestellt werden (p ≤ 0.05). Für Probanden mit einem BMI > 25 kg/m2 wurden gegenüber solchen mit einem BMI ≤ 25 kg/m2 signifikant erhöhte Werte bezüglich der radialen Velocity in der SAX sowie des longitudinalen Displacement im 2 CH gemessen. Weiterhin zeigten sich die jeweils longitudinalen und transversalen Parameter des Strain, der Strain Rate, der Velocity und des Displacement im 4 CH signifikant erhöht bei Vorliegen eines BMI > 25 kg/m2 im Vergleich zu einem BMI ≤ 25 kg/m2. Für den Diabetes mellitus konnte hinsichtlich des Strain, der Strain Rate, der Velocity und des Displacement kein unabhängig signifikanter Unterschied zwischen den Vergleichsgruppen nachgewiesen werden. Bezüglich der arteriellen Hypertonie bestanden gegenüber der Vergleichsgruppe ohne arterielle Hypertonie im 4 CH für alle Parameter abgesehen von der transversalen Strain Rate signifikant erhöhte Werte. Dies galt mit Ausnahme der radialen Strain Rate und circumferentiellen Velocity auch für die SAX. Im 2 CH zeigten sich nur die longitudinale Velocity sowie das longitudinale Displacement signifikant erhöht in der Gruppe der Hypertoniker gegenüber den Nicht-Hypertonikern. Somit konnten in dieser Studie erstmals mittels Feature-Tracking in der SAX sowie dem 2 CH und 4 CH signifikante Einflüsse eines steigenden BMI beziehungsweise einer arteriellen Hypertonie auf die linksventrikulären Wandbewegungsparameter Strain, Strain Rate, Velocity und Displacement nachgewiesen werden.

Abstract Background and aims: Intestinal adaptation in short bowel syndrome (SBS) includes morphologic processes and functional mechanisms. This study investigated whether digestive enzyme expression in the duodenum and colon is upregulated in SBS patients. Method: Sucrase‐isomaltase (SI), lactase‐phlorizin hydrolase (LPH), and neutral Aminopeptidase N (ApN) were analyzed in duodenal and colonic biopsies from nine SBS patients in a late stage of adaptation as well as healthy and disease controls by immunoelectron microscopy (IEM), Western blots, and enzyme activities. Furthermore, proliferation rates and intestinal microbiota were analyzed in the mucosal specimen. Results: We found significantly increased amounts of SI, LPH, and ApN in colonocytes in most SBS patients with large variation and strongest effect for SI and ApN. Digestive enzyme expression was only partially elevated in duodenal enterocytes due to a low proliferation level measured by Ki‐67 staining. Microbiome analysis revealed high amounts of Lactobacillus resp. low amounts of Proteobacteria in SBS patients with preservation of colon and ileocecal valve. Colonic expression was associated with a better clinical course in single cases. Conclusion: In SBS patients disaccharidases and peptidases can be upregulated in the colon. Stimulation of this colonic intestinalization process by drugs, nutrients, and pre‐ or probiotics might offer better therapeutic approaches.

Abstract Background Critically ill patients frequently develop muscle atrophy and weakness in the intensive‐care‐unit setting [intensive care unit‐acquired weakness (ICUAW)]. Sepsis, systemic inflammation, and acute‐phase response are major risk factors. We reported earlier that the acute‐phase protein serum amyloid A1 (SAA1) is increased and accumulates in muscle of ICUAW patients, but its relevance was unknown. Our objectives were to identify SAA1 receptors and their downstream signalling pathways in myocytes and skeletal muscle and to investigate the role of SAA1 in inflammation‐induced muscle atrophy. Methods We performed cell‐based in vitro and animal in vivo experiments. The atrophic effect of SAA1 on differentiated C2C12 myotubes was investigated by analysing gene expression, protein content, and the atrophy phenotype. We used the cecal ligation and puncture model to induce polymicrobial sepsis in wild type mice, which were treated with the IкB kinase inhibitor Bristol‐Myers Squibb (BMS)‐345541 or vehicle. Morphological and molecular analyses were used to investigate the phenotype of inflammation‐induced muscle atrophy and the effects of BMS‐345541 treatment. Results The SAA1 receptors Tlr2, Tlr4, Cd36, P2rx7, Vimp, and Scarb1 were all expressed in myocytes and skeletal muscle. Treatment of differentiated C2C12 myotubes with recombinant SAA1 caused myotube atrophy and increased interleukin 6 (Il6) gene expression. These effects were mediated by Toll‐like receptors (TLR) 2 and 4. SAA1 increased the phosphorylation and activity of the transcription factor nuclear factor ‘kappa‐light‐chain‐enhancer' of activated B‐cells (NF‐κB) p65 via TLR2 and TLR4 leading to an increased binding of NF‐κB to NF‐κB response elements in the promoter region of its target genes resulting in an increased expression of NF‐κB target genes. In polymicrobial sepsis, skeletal muscle mass, tissue morphology, gene expression, and protein content were associated with the atrophy response. Inhibition of NF‐κB signalling by BMS‐345541 increased survival (28.6% vs. 91.7%, P < 0.01). BMS‐345541 diminished inflammation‐induced atrophy as shown by a reduced weight loss of the gastrocnemius/plantaris (vehicle: −21.2% and BMS‐345541: −10.4%; P < 0.05), tibialis anterior (vehicle: −22.7% and BMS‐345541: −17.1%; P < 0.05) and soleus (vehicle: −21.1% and BMS‐345541: −11.3%; P < 0.05) in septic mice. Analysis of the fiber type specific myocyte cross‐sectional area showed that BMS‐345541 reduced inflammation‐induced atrophy of slow/type I and fast/type II myofibers compared with vehicle‐treated septic mice. BMS‐345541 reversed the inflammation‐induced atrophy program as indicated by a reduced expression of the atrogenes Trim63/MuRF1, Fbxo32/Atrogin1, and Fbxo30/MuSA1. Conclusions SAA1 activates the TLR2/TLR4//NF‐κB p65 signalling pathway to cause myocyte atrophy. Systemic inhibition of the NF‐κB pathway reduced muscle atrophy and increased survival of septic mice. The SAA1/TLR2/TLR4//NF‐κB p65 atrophy pathway could have utility in combatting ICUAW.

Bei erwachsenen, stammzelltransplantierten Patienten gibt es derzeit keine epidemiologischen Daten bezüglich der BKPyV-assoziierten hämorrhagischen Zystitis in Deutschland. Deren Assoziation mit anderen klinischen Umständen wie der GvHD wird in der aktuellen Literatur sehr kontrovers diskutiert. Aus diesem Grund wurde eine deutschlandweite Umfrage zur BKPyV-assoziierten hämorrhagischen Zystitis unter Hämatologen und Urologen durchgeführt. Hierfür wurden zwei Fragebögen entwickelt, einer für Hämatologen und ein Fragebogen für Urologen. Die Befragung befasste sich mit epidemiologischen Daten der Infektion im Allgemeinen, dem klinischem Management und Behandlungsmöglichkeiten. Außerdem wurde deren Verbindung zu anderen Erkrankungen, wie z. B. zu Infektionen im Zusammenhang mit der Stammzelltransplantation erfasst. In die Studie wurden 39 Zentren einbezogen, an denen mindestens fünf allogene Stammzelltransplantationen pro Jahr durchgeführt werden und welche als Mitglieder der EBMT registriert sind. Zwischen Januar und Juni 2016 wurden von den Vertretern der Hämatologie 76.9% und von den Urologen 74,7% der versandten Fragebögen beantwortet. Die BKPyV-assoziierte hämorrhagische Zystitis zeigte eine geringere Inzidenz als in der aktuellen Literatur beschrieben wird. Im Zusammenhang mit dieser Erkrankung wurden in den letzten fünf Jahren sechs Todesfälle gemeldet. Die meisten Hämatologen und Urologen halten die lokale Therapie für die am effektivsten wirksame Behandlungsmöglichkeit, während 50,0% angeben, dass es gar keine orale oder intravenöse Therapieoption gibt. Die Zusammenhänge zu anderen klinischen Umständen, wie z. B. dem Transplantationstyp, der Reaktivierung des CMV, der akuten GvHD, der Nephropathie oder schlechtem klinischen Ergebnis wurden sehr heterogen berichtet. Es zeigte sich eine Diskrepanz zwischen Hämatologen und Urologen in Bezug auf die Assoziation zur akuten GvHD (p=0.004). Neben der Umfragestudie wurde eine retrospektive Datenanalyse von 64 erwachsenen, erstmalig allogen stammzelltransplantierten Patienten durchgeführt, welche ihre Transplantation zwischen März 2010 und Dezember 2014 an der Universitätsmedizin Greifswald erhielten. Der Beobachtungszeitraum belief sich bis zwei Jahre nach der Stammzelltransplantation. Die akuten Leukämien zeigten sich als häufigste Erkrankung (45.3%). Für die Konditionierung wurden bei 67,2% der Patienten myeloablative und bei 32,8% nicht-myeloablative Protokolle verwendet. Alle Patienten erhielten 10mg Alemtuzumab an Tag -2 (20mg bei HLA-mismatch) zur Prophylaxe einer GvHD. Bei 27 Patienten (41,5%) kam es zu einer Reaktivierung des CMV. Die BKPyV-assoziierte hämorrhagische Zystitis wurde bei zehn Patienten (15,6%) diagnostiziert. Andere durch Viren oder Protozoen verursachte Infektionen traten nur selten auf (<10%). Es zeigte sich kein Zusammenhang zwischen BKPyV oder JCPyV mit einer Reaktivierung von CMV, EBV, HHV6 oder dem Parvovirus B19, welche einer Behandlung bedurft hätten. Es konnte eine Korrelation der BKPyV-assoziierten hämorrhagischen Zystitis mit der Toxoplasmose gefunden werden (p=0,013). Zusätzlich fand sich das gleichzeitige Auftreten einer Virurie mit BKPyV und JCPyV signifikant mit der Toxoplasmose assoziiert (p=0,047). Sowohl BKPyV als auch JCPyV sind in der retrospektiven Analyse nicht mit einer GvHD, einem Rezidiv oder dem Tod der Patienten assoziiert. Weiterführende prospektive Studien bzw. die Entwicklung klinischer Modellsysteme sind wichtig, um wirksame Therapiemöglichkeiten zu entwickeln. Von ebenso großer Bedeutung ist die weitere Untersuchung der Zusammenhänge zwischen BKPyV bzw. JCPyV mit anderen klinischen Umständen durch prospektive Studien mit exaktem Monitoring der Medikamente sowie des Immunsystems.