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The parotid gland is one of the major salivary glands producing a serous secretion, and it plays an essential role in the digestive and immune systems. Knowledge of peroxisomes in the human parotid gland is minimal; furthermore, the peroxisomal compartment and its enzyme composition in the different cell types of the human parotid gland have never been subjected to a detailed investigation. Therefore, we performed a comprehensive analysis of peroxisomes in the human parotid gland’s striated duct and acinar cells. We combined biochemical techniques with various light and electron microscopy techniques to determine the localization of parotid secretory proteins and different peroxisomal marker proteins in parotid gland tissue. Moreover, we analyzed the mRNA of numerous gene encoding proteins localized in peroxisomes using real-time quantitative PCR. The results confirm the presence of peroxisomes in all striated duct and acinar cells of the human parotid gland. Immunofluorescence analyses for various peroxisomal proteins showed a higher abundance and more intense staining in striated duct cells compared to acinar cells. Moreover, human parotid glands comprise high quantities of catalase and other antioxidative enzymes in discrete subcellular regions, suggesting their role in protection against oxidative stress. This study provides the first thorough description of parotid peroxisomes in different parotid cell types of healthy human tissue.
Die bedrohlich steigende Anzahl an Diabetikern sowie die sich daraus ergebenden Folgeerkrankungen werden weltweit die Gesundheitssysteme immens belasten. Der Einfluss des Diabetes mellitus auf das kardiovaskuläre System beeinflusst die Prognose der Patienten und nimmt somit zentralen Stellenwert in der Therapie ein. Die Pathogenese der diabetischen Kardiomyopathie, also des direkten Einflusses des Diabetes mellitus auf den Herzmuskel, ist aktuell noch unzureichend geklärt und bedarf somit weiterer Forschung. Zu diesem Zwecke wurde in dieser Arbeit die calcium-induzierte Kraftentwicklung im skinned fiber Modell in links- und rechtsatriale Fasern zwischen Diabetikern und nicht-Diabetikern verglichen.
Insgesamt wurden 149 Patienten (106 Diabetiker, 43 nicht Diabetiker), welche allesamt für eine elektive Bypassversorgung vorgesehen waren, in die Studie eingeschlossen. Perioperativ wurden Teile des rechten und linken Vorhofohres entfernt, anschließend chemisch sowie mechanisch gehäutet und Calcium induzierte Kontraktionskraftwerte erhoben. Diese so gewonnenen experimentellen Daten konnten abschließend mit klinisch erhobenen Daten korreliert werden.
Zusammenfassend konnte ein signifikanter Unterschied bezüglich der calcium-induzierten Kraftwerte im linken Atrium über alle Calciumaktivierungsschritte zwischen Diabetikern und der Kontrollgruppe beobachtet werden (Diabetiker 0.50 ± 0.19 mN vs 0.68 ± 0.23 mN nicht-diabetiker, P = 0.002). Ebenso zeigte sich ein signifikante Kraftunterschied im rechten Vorhof. Hierbei zeigte sich der Effekt in supraphysiologischen Calciumkonzentrationen (pCa 4,52, 4,75) als nicht signifikant.
Erstmals konnten in der vorliegenden Dissertation an einem großen Patientenkollektiv experimentell signifikant reduzierte Kraftwerte bei Diabetikern im Vergleich zur Kontrollgruppe nachgewiesen werden.
Intracranial hemorrhage results in devastating forms of cerebral damage. Frequently, these results also present with cardiac dysfunction ranging from ECG changes to Takotsubo syndrome (TTS). This suggests that intracranial bleeding due to subarachnoid hemorrhage (SAH) disrupts the neuro–cardiac axis leading to neurogenic stress cardiomyopathy (NSC) of different degrees. Following this notion, SAH and secondary TTS could be directly linked, thus contributing to poor outcomes. We set out to test if blood circulation is the driver of the brain–heart axis by investigating serum samples of TTS patients. We present a novel in vitro model combining SAH and secondary TTS to mimic the effects of blood or serum, respectively, on blood–brain barrier (BBB) integrity using in vitro monolayers of an established murine model. We consistently demonstrated decreased monolayer integrity and confirmed reduced Claudin-5 and Occludin levels by RT-qPCR and Western blot and morphological reorganization of actin filaments in endothelial cells. Both tight junction proteins show a time-dependent reduction. Our findings highlight a faster and more prominent disintegration of BBB in the presence of TTS and support the importance of the bloodstream as a causal link between intracerebral bleeding and cardiac dysfunction. This may represent potential targets for future therapeutic inventions in SAH and TTS.
Deep phenotypical characterization of human CD3\(^{+}\)CD56\(^{+}\) T cells by mass cytometry
(2021)
CD56\(^{+}\) T cells are a group of pro‐inflammatory CD3\(^{+}\) lymphocytes with characteristics of natural killer cells, being involved in antimicrobial immune defense. Here, we performed deep phenotypic profiling of CD3\(^{+}\)CD56\(^{+}\) cells in peripheral blood of normal human donors and individuals sensitized to birch‐pollen or/and house dust mite by high‐dimensional mass cytometry combined with manual and computational data analysis. A co‐regulation between major conventional T‐cell subsets and their respective CD3\(^{+}\)CD56\(^{+}\) cell counterparts appeared restricted to CD8\(^{+}\), MAIT, and TCRγδ\(^{+}\) T‐cell compartments. Interestingly, we find a co‐regulation of several CD3\(^{+}\)CD56\(^{+}\) cell subsets in allergic but not in healthy individuals. Moreover, using FlowSOM, we distinguished a variety of CD56\(^{+}\) T‐cell phenotypes demonstrating a hitherto underestimated heterogeneity among these cells. The novel CD3\(^{+}\)CD56\(^{+}\) subset description comprises phenotypes superimposed with naive, memory, type 1, 2, and 17 differentiation stages, in part represented by a phenotypical continuum. Frequencies of two out of 19 CD3\(^{+}\)CD56\(^{+}\) FlowSOM clusters were significantly diminished in allergic individuals, demonstrating less frequent presence of cells with cytolytic, presumably protective, capacity in these donors consistent with defective expansion or their recruitment to the affected tissue. Our results contribute to defining specific cell populations to be targeted during therapy for allergic conditions.
Comparison of the central human and mouse platelet signaling cascade by systems biological analysis
(2020)
Background
Understanding the molecular mechanisms of platelet activation and aggregation is of high interest for basic and clinical hemostasis and thrombosis research. The central platelet protein interaction network is involved in major responses to exogenous factors. This is defined by systemsbiological pathway analysis as the central regulating signaling cascade of platelets (CC).
Results
The CC is systematically compared here between mouse and human and major differences were found. Genetic differences were analysed comparing orthologous human and mouse genes. We next analyzed different expression levels of mRNAs. Considering 4 mouse and 7 human high-quality proteome data sets, we identified then those major mRNA expression differences (81%) which were supported by proteome data. CC is conserved regarding genetic completeness, but we observed major differences in mRNA and protein levels between both species. Looking at central interactors, human PLCB2, MMP9, BDNF, ITPR3 and SLC25A6 (always Entrez notation) show absence in all murine datasets. CC interactors GNG12, PRKCE and ADCY9 occur only in mice. Looking at the common proteins, TLN1, CALM3, PRKCB, APP, SOD2 and TIMP1 are higher abundant in human, whereas RASGRP2, ITGB2, MYL9, EIF4EBP1, ADAM17, ARRB2, CD9 and ZYX are higher abundant in mouse. Pivotal kinase SRC shows different regulation on mRNA and protein level as well as ADP receptor P2RY12.
Conclusions
Our results highlight species-specific differences in platelet signaling and points of specific fine-tuning in human platelets as well as murine-specific signaling differences.
Ellagitannins are signature constituents of oak wood and their consumption has been associated with various health benefits. In vivo, they undergo metabolic degradation including gut microbial metabolism yielding urolithins. Only limited data is available about compounds being present in blood after intake of an extract from French oak wood, Robuvit®. In the course of a randomized, double-blind, controlled clinical investigation, 66 patients undergoing hysterectomy received placebo or 300 mg Robuvit® per day before and over 8 weeks after surgery. Serum and blood cell samples were analyzed by liquid chromatography electrospray ionization tandem mass spectrometry (LC-ESI-MS/MS). The number of urolithin producers and the urolithin levels increased after intake of Robuvit®. In serum samples, the median concentration of urolithin A was 14.0 ng/ml [interquartile range (IQR) 57.4] after 8 weeks. Urolithin B was determined at 22.3 ng/ml (IQR 12.6), urolithin C at 2.66 ng/ml (IQR 2.08). In blood cells, lower concentrations and only urolithins A and B were detected. A statistically significant association of lower post-surgical pain scores with metabotype A was detected (p < 0.05). To conclude, supplementation with French oak wood extract raised urolithin generation in patients and suggested health advantages for urolithin-producers.
About 1–5% of human blood T cells are Vγ9Vδ2 T cells. Their hallmark is the expression of T cell antigen receptors (TCR) whose γ-chains contain a rearrangement of Vγ9 with JP (TRGV9JP or Vγ2Jγ1.2) and are paired with Vδ2 (TRDV2)-containing δ-chains. These TCRs respond to phosphoantigens (PAg) such as (E)-4-hydroxy-3-methyl-but-2-enyl pyrophosphate (HMBPP), which is found in many pathogens, and isopentenyl pyrophosphate (IPP), which accumulates in certain tumors or cells treated with aminobisphosphonates such as zoledronate. Until recently, these cells were believed to be restricted to primates, while no such cells are found in rodents. The identification of three genes pivotal for PAg recognition encoding for Vγ9, Vδ2, and butyrophilin (BTN) 3 in various non-primate species identified candidate species possessing PAg-reactive Vγ9Vδ2 T cells. Here, we review the current knowledge of the molecular basis of PAg recognition. This not only includes human Vγ9Vδ2 T cells and the recent discovery of BTN2A1 as Vγ9-binding protein mandatory for the PAg response but also insights gained from the identification of functional PAg-reactive Vγ9Vδ2 T cells and BTN3 in the alpaca and phylogenetic comparisons. Finally, we discuss models of the molecular basis of PAg recognition and implications for the development of transgenic mouse models for PAg-reactive Vγ9Vδ2 T cells.
Humane artifizielle Vollhautmodelle gewinnen im Bereich des Tissue Engineerings zunehmend an Bedeutung und werden mittlerweile in vielen verschiedenen Fachbereichen erforscht, optimiert und sogar als die Grundlagenforschung unterstützende Tierersatzmodelle angewendet. Dieses geht mit hohen Ansprüchen an Qualität und Reproduzierbarkeit dergleichen einher. In der vorliegenden Arbeit wurde erstmals der Einfluss von Kulturbedingen und Spendermaterial auf die Qualität humaner in vitro hergestellter Vollhautmodelle systematisch untersucht. Dazu wurde zunächst ein Katalog an histomorphologischen Qualitätskriterien erarbeitet, der sich an echten humanen Hautbiopsien orientierte und eine Gewichtung dieser Kriterien im Hinblick auf die Verwendung als echte Hautersatzmodelle erlaubte. Für die Herstellung der Hautmodelle wurden die etablierten Medien KGM 2 , KGM 2 variant und EpiLife ® und deren Kultivierungsprotokolle verwendet. Die zelluläre Grundlage der vorliegenden Untersuchungen bildeten die Präputien von sechzehn Kindern nach Zirkumzision. Keratinozyten und Fibroblasten wurden isoliert und mit den drei oben genannten Medien und zugrundeliegenden Kultivierungsprotokollen wurden in jeweils dreifacher Ausführung insgesamt 144 humane Vollhautmodelle erstellt, welche dann entsprechend des Bewertungskataloges beurteilt wurden. Die zugrunde gelegten Bewertungs- und Gütekriterien entsprachen histomorphologischen Parametern. Dazu gehörten die Dicke von Epidermis und Dermis, die Adhärenz zwischen Epidermis und Dermis sowie die Abwesenheit von Zellkernen im Stratum corneum der Epidermis.
Für die Analyse der Einflussfaktoren Spenderalter und Kultivierungsmedium wurden Regressionsmodelle mittels Generalized Estimating Equations angewandt. Das Spenderalter und das Kultivierungsmedium wurden dabei unabhängig voneinander in einer univariaten Analyse untersucht. Bei der Untersuchung des Einflusses des Kulturmediums auf die terminale Differenzierung innerhalb der Epidermis zeigte sich, dass durch Kultivierung mit EpiLife ® signifikant weniger Vollhautmodelle mit Zellkernen im Stratum corneum hergestellt wurden, im Vergleich zur Kultur mit KGM 2 oder KGM 2 variant. Der Einfluss des Kulturmediums auf die Epidermis- und Dermis-Dicke war jeweils nicht signifikant. Trotzdem zeigte sich ein Trend mit einer dünneren Epidermis und Dermis nach EpiLife ® -Kultivierung. Bei der Analyse des Spenderalters konnte ein positiver Einfluss eines jüngeren Spenders auf die Dicke der Epidermis im Vollhautmodell gezeigt werden. Die Epidermis-Dicke war signifikant größer, je jünger ein Vorhautspender war. Ein höheres Spenderalter dagegen führte zu signifikant weniger Ablösung der Epidermis von der Dermis. Keinen Einfluss hatte das Spenderalter auf die Dermis-Dicke und auf die Abwesenheit von Zellkernen in der Hornschicht. Die drei signifikanten Assoziationen in der univariaten Analyse wurden in einer multivariablen Analyse untersucht. Hierbei zeigte sich der Einfluss des Spenderalters auf die Epidermis-Dicke und die dermo-epidermale Adhäsion unter Einfluss der Kulturmedien, der Abwesenheit von Zellkernen in der Hornschicht und der Dermis-Dicke als Kovariablen ebenfalls signifikant. Auch blieb der Einfluss von EpiLife ® auf die Abwesenheit von Zellkernen in der Hornschicht in der multivariablen Analyse signifikant. Es konnte hierbei außerdem ein signifikanter Einfluss der Dermis auf die Epidermis mit Schrumpfung der Epidermis bei Größerwerden der Dermis gezeigt werden. In einer durchgeführten komplexen statistischen Analyse mittels General Linear Model wurde der Einfluss einer Spender-Medium-Interaktion analysiert, ohne das Spenderalter als Variable mit einzubeziehen. Es zeigte sich ein signifikanter Einfluss der Interaktion des Spenders mit dem Kulturmedium auf die Epidermisund Dermis-Dicke und damit auf die Qualität der in vitro hergestellten Vollhautmodelle. Einerseits bestand also ein unabhängiger Einfluss des Spenderalters und des Mediums, andererseits gab es einen Einfluss von der Abhängigkeit einer optimalen Spender-Medium-Kombination auf die Vollhautmodellqualität.
Zusammenfassend konnte in der vorliegenden Arbeit erstmals das komplexe Zusammenspiel von Spenderfaktoren und Kultivierungsbedingungen und deren Auswirkungen auf die Qualität von humanen Vollhautmodellen aufgezeigt werden. Diese Ergebnisse haben Relevanz für den Einsatz dieser Modelle als Tierersatzmodelle in der Forschung. Unter Berücksichtigung dieser Ergebnisse können optimierte organotypische Vollhautmodelle in vitro hergestellt werden, sodass zukünftig komplexere Hautmodelle generiert werden können. In einer Folgearbeit sollen die hier erarbeiteten Grundlagen helfen, Hautmodelle in der Erforschung der akuten GvHD der Haut zu bearbeiten.
Compared to naive T cells, differentiated T cells are thought to be less dependent on CD28 costimulation for full activation. To revisit the role of CD28 costimulation in mouse T cell recall responses, we adoptively transferred in vitro generated OT-II T helper (Th) 1 cells into C57BL/6 mice (Thy1.2\(^{+}\)) and then either blocked CD28–ligand interactions with Fab fragments of the anti-CD28 monoclonal antibody (mAb) E18 or deleted CD28 expression using inducible CD28 knock-out OT-II mice as T cell donors. After injection of ovalbumin protein in adjuvant into the recipient mice we observed that systemic interferon (IFN)γ release strongly depended on CD28 costimulation of the Th1 cells, while secondary clonal expansion was not reduced in the absence of CD28 costimulation. For human memory CD4\(^{+}\) T cell responses we also noted that cytokine release was reduced upon inhibition of CD28 costimulation. Together, our data highlight the so far underestimated role of CD28 costimulation for the reactivation of fully differentiated CD4\(^{+}\) T cells.
The present randomized controlled study aimed to investigate the in vivo distribution of constituents or metabolites of the standardized maritime pine bark extract Pycnogenol\(^{®}\). Thirty-three patients with severe osteoarthritis scheduled for a knee arthroplasty were randomized to receive either 200 mg per day Pycnogenol\(^{®}\) (P+) or no treatment (Co) over three weeks before surgery. Serum, blood cells, and synovial fluid samples were analyzed using liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry with electrospray ionization (LC-ESI/MS/MS). Considerable interindividual differences were observed indicating pronounced variability of the polyphenol pharmacokinetics. Notably, the highest polyphenol concentrations were not detected in serum. Catechin and taxifolin primarily resided within the blood cells while the microbial catechin metabolite δ-(3,4-dihydroxy-phenyl)-γ-valerolactone, ferulic, and caffeic acid were mainly present in synovial fluid samples. Taxifolin was detected in serum and synovial fluid exclusively in the P+ group. Likewise, no ferulic acid was found in serum samples of the Co group. Calculating ratios of analyte distribution in individual patients revealed a simultaneous presence of some polyphenols in serum, blood cells, and/or synovial fluid only in the P+ group. This is the first evidence that polyphenols distribute into the synovial fluid of patients with osteoarthritis which supports rationalizing the results of clinical efficacy studies.