Στην παρούσα ερευνητική εργασία μελετήθηκε η σύσταση σε λιπαρά οξέα των λιπιδίων (ολικών, φωσφολιπιδίων, γλυκολιπιδίων και σφιγγολιπιδίων, ουδετέρων) των μικροφυκών Nannochloropsis oculata και Chlorella sp. και μεικτών καλλιεργειών των ανωτέρω στελεχών καθώς επίσης και τροχοζώων του είδους Brachionus plicatilis καλλιεργούμενων σε βιοαντιδραστήρες μεγάλης κλίμακας υπό διαφορετικές συνθήκες αύξησης. Η καλλιέργεια των μικροφυκών πραγματοποιήθηκε σε βιοαντιδραστήρες βιομηχανικής κλίμακας 300 L, ο φωτισμός ήταν συνεχής και η θερμοκρασία παρέμενε σταθερή στους 28±3 οC κατά την περίοδο της άνοιξης και στους 22±3 οC κατά την περίοδο του φθινοπώρου και του χειμώνα. Το Chlorella sp., συνέθεσε λιπίδια πλούσια σε α-λινολενικό και παλμιτικό οξύ, ενώ στα λιπίδια του Nannochloropsis oculata τα υπερέχοντα λιπαρά οξέα ήταν τα οξέα παλμιτικό, εικοσιπεντανοϊκό (EPA) και παλμιτελαϊκό. Μετά από κλασμάτωση των λιπιδίων του Chlorella sp. βρέθηκε ότι το κλάσμα των ουδέτερων λιπιδίων (NL) ήταν το σημαντικότερο ποσοτικά, σε όλες τις φάσεις αύξησης. Στις πρώτες φάσεις αύξησης τα φωσφολιπίδια (P) υπερείχαν των γλυκο- και σφιγγο- λιπιδίων (G+S) ενώ καθώς η καλλιέργεια εξελισσόταν τα ποσοστά των P μειωνόταν προς όφελος των G+S. Τέλος, στη μεικτή καλλιέργεια όπου επικρατές στέλεχος ήταν το Nannochloropsis oculata τα λιπαρά οξέα με τα υψηλότερα ποσοστά ήταν τα οξέα παλμιτικό, παλμιτελαϊκό και EPA. Μεταξύ των λιπιδιακών κλασμάτων η αναλογία των NL ήταν σημαντικά υψηλότερη, ακολουθούσε εκείνη των G+S και τέλος των P. Τα τροχόζωα καλλιεργήθηκαν σε βιοαντιδραστήρες βιομηχανικής κλίμακας 2,500 L. Για τη διατροφή τους χρησιμοποιήθηκαν καλλιέργειες μικροφυκών (Nannochloropsis oculata, Chlorella sp.), ζύμη αρτοποιίας και διάφορα εμπλουτιστικά περιέχοντα σε υψηλά ποσοστά EPA και εικοσιδυεξανοϊκό (DHA). Η ανάλυση των λιπιδίων των τροχοζώων έδειξε ότι η σύσταση τους σε λιπαρά οξέα εξαρτάται από την τροφή την οποία καταναλώνουν. Διατροφή με καλλιέργειες μικροφυκών είχε ως αποτέλεσμα τη σύνθεση λιπιδίων που περιείχαν σε σημαντικά ποσοστά EPA. Μεταξύ των λιπιδιακών κλασμάτων, η αναλογία των NL ήταν σημαντικά υψηλότερη, ακολουθούσε των P και τέλος των G+S. Με τη χρήση εμπλουτιστικών τα λιπίδια των τροχοζώων που συσσωρεύτηκαν ήταν πλούσια σε EPA και DHA.Το λιπιδιακό κλάσμα με τα υψηλότερα ποσοστά ήταν το κλάσμα των NL, ακολουθούσε το κλάσμα των P ενώ αυτό των G+S εμφανίστηκε σε σημαντικά χαμηλότερα ποσοστά. / In this MSc thesis, fatty acids composition of lipids (total, phospholipids, glyco- and sphingolipids, neutral) synthesized by Nannochloropsis oculata, Chlorella sp. and mixed cultures of the above mentioned microalgae as well as by the rotifer Brachionus plicatilis, cultivated in industrial scale bioreactors under several growth conditions, were studied. Microalgae were cultivated in industrial scale bioreactors 300 L, under full sunlight and artificial light during night-time and at a constant temperature, 28±3 οC at sprint and 22 ±3 οC at autumn and winter. In Chlorella sp. the most abundant fatty acids were α- linolenic and palmitic acids, whereas in Nannochloropsis oculata palmitic, eicosapentaenoic (EPA) and palmitoleic acids were predominant. Neutral lipids (NL) fraction was found in higher proportions. Among polar lipids Phospholipids (P) fraction was higher at the initial growth steps while Glyco- plus Sphingolipids (G+S) fraction predominates as growth proceeded. In the mixed culture, where Nannochloropsis oculata was the dominant strain palmitic, palmitoleic and EPA were the major fatty acids. NL was the major fraction followed by G+S and P. Rotifers were cultivated in 2,500 L tanks. Rotifers fed with microalgae’s culture (Nannochloropsis oculata, Chlorella sp.), baker’s yeast and artificial diets with high level of EPA and docosahexaenoic acids (DHA). Rotifers fatty acid composition depended on the fatty acid composition of the feed. Rotifers fed microalgae cultures were rich in EPA, while when artificial diets were used, lipids rich in EPA and DHA were accumulated. Among lipid fractions, the proportion of NL was the highest, followed by P and G+S.

Η τεστοστερόνη έχει πολυεπίπεδη αναβολική και ανδρογόνο δράση. Τα τελευταία χρόνια η άποψη ότι συμβάλει στην αύξηση της αθηρωμάτωσης, η οποία οδηγεί σε καρδιαγγειακά συμβάματα στο ανδρικό φύλο, άρχισε να κλονίζεται. Διάφορες μελέτες καταδεικνύουν ότι βασικές μεταβολικές παράμετροι που επηρεάζουν την εξέλιξη της αθηρωμάτωσης, όπως είναι το λιπιδαιμικό προφίλ και το βάρος μεταβάλλονται δυσμενώς με την πτώση των επιπέδων της τεστοστερόνης και αποκαθίστανται με την επάνοδο των επιπέδων της στο φυσιολογικό. Τα αποτελέσματα αυτών των ερευνών είναι όμως πολλές φορές αντιφατικά μεταξύ τους. Σημαντικό στοιχείο του συστήματος των λιπιδίων αποτελούν οι λιποπρωτεΐνες LDL και HDL καθώς και η απολιποπρωτεΐνη Ε και οι νυποδοχείς της LDL οι οποίοι είναι απαραίτητοι στην κάθαρση των LDL σωματιδίων στο ήπαρ. Στόχος της εργασίας αυτής ήταν η περαιτέρω διευκρίνιση του ρόλου της τεστοστερόνης σε βασικούς μεταβολικούς παράγοντες που εξελίσσουν την αθηρωματική διαδικασία. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν τρεις ομάδες μυών: μία με εξάλειψη του γονιδίου της ApoE (ApoE-/- ), μία με εξάλειψη του γονιδίου του υποδοχέα της LDL (LDLr-/- ) και μία αγρίου τύπου C57BL6. Οι μισοί μύες υπέστησαν ορχεκτομή και οι άλλοι μισοί ψευδοχειρουργείο και τέθηκαν σε δίαιτα δυτικού τύπου για 12 εβδομάδες. Οι LDLr-/- ορχεκτομηθέντες μύες είχαν σημαντικά μικρότερο ξηρό βάρος και λίπος από την ομάδα ελέγχου (9.1±0.9gr. και 19.0±1.4gr ξηρού βάρους καθώς και 8.8±0.9gr και 3.4±0.4gr λίπους αντίστοιχα ). Επιπλέον στους LDLr-/- μύες η δοκιμασία ανοχής γλυκόζης έδειξε χειρότερο γλυχαιμικό έλεγχο στην ομάδα ελέγχου αντίθετα με ότι συνέβαινε με την ομάδα των C57BL6. Παρεμφερής εικόνα υπήρξε και από τα τριγλυκερίδια του πλάσματος τα οποία ήταν αυξημένα στην ομάδα ελέγχου των LDLr-/- αντίθετα με τις ομάδες των ApoE-/- και C57BL6 στις οποίες δεν παρατηρήθηκε διαφορά. Τα ευρήματα αυτά καταδεικνύουν τον καθοριστικό ρόλο της τεστοστερόνης στην αύξηση του βάρους και την συνακόλουθη υπερτριγλυκεριδαιμία και διαταραχή στη δοκιμασία ανοχής γλυκόζης σε μύες LDLr-/-. Ειδικότερα, μπορεί να γίνει η υπόθεση ότι η παρουσία της τεστοστερόνης εξασφαλίζει ένα εναλλακτικό μοριακό μονοπάτι αναγκαίο για την αύξηση του βάρους σε LDLr-/- μύες. / Testosterone exhibits multiple anabolic and virilizing functions. Recently the classical view that testosterone contributes to the progression of atherosclerosis which leads to cardiovascular events is being doubted. Various studies have shown that a number of basic metabolic parameters affecting the progress of atherosclerosis such as blood lipid levels and body weight are deteriorated with the decrease of testosterone levels and restored after testosterone levels become normal again. Many of these studies provide contradicting results. The LDL and HDL lipoproteins constitute an important component to the lipid system as well as the Apolipoprotein E and the LDL receptors which are indispensable for the process of the LDL particle removal from circulation through the liver. The aim of this study was to further delineate the role of testosterone in affecting key metabolic parameters which in turn interfere with the rate of atherosclerosis progression. To achieve that, three groups of 10 mice each, were used: wild type C57BL6, ApoE deficient (ApoE-/-) and LDLr deficient (LDLr-/-). Half the mice were orchectomized and the rest were sham operated. After a four week recovery period the mice were fed western type diet. LDLr-/- orchectomized mice had significantly lower dry mass and body fat than the control group (9.1±0.9gr. και 19.0±1.4gr of dry mass and 8.8±0.9gr and 3.4±0.4gr of body fat respectively). Furthermore, glucose tolerance test revealed impaired control in the LDLr-/- control group contrary to what happened with the orchectomized LDLr-/- and C57BL6 mice. Likewise, triglyceride plasma levels were elevated in the LDLr-/- control group in contrast to their ApoE-/- and C57BL6 and, LDLr-/-orchectomized counterparts whose levels did not deviate significantly from their basal state. These findings underline the crucial role testosterone plays in hyperlipedaemia, weight gain and glucose tolerance. Specifically, testosterone seems to provide an alternative molecular route which is crucial for weight gain in LDLr-/- mice.

Μελετήθηκε ο μεταβολισμός της γλυκερόλης στη ζύμη Yarrowia lipolytica ACA–DC 50109 με έμφαση στη μετατροπή της σε λιπίδια και κιτρικό οξύ, μεταβολικά προϊόντα που παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τη βιοτεχνολογία. Σε καλλιέργειες που πραγματοποιήθηκαν σε βιοαντιδραστήρα διαλείποντος έργου, επί πολλαπλώς περιοριστικού μέσου, διαπιστώθηκε η ύπαρξη τριών διακριτών φάσεων αύξησης που χαρακτηρίζονται από ιδιαίτερα μορφολογικά και βιοχημικά χαρακτηριστικά: η φάση βιοσύνθεσης κυτταρικής μάζας (κατά την οποία συντέθηκαν 4–4,5 g/l βιομάζας), η ελαιογόνος φάση (κατά την οποία πραγματοποιήθηκε συσσώρευση λιπιδίων 20–22% wt/wt επί ξηρής βιομάζας, 90% wt/wt των οποίων ήταν ουδέτερα) και η φάση παραγωγής κιτρικού οξέος (κατά την οποία εκκρίθηκαν στο περιβάλλον της αύξησης 14–30 g/l κιτρικού οξέος). Κατά τη διάρκεια των ανωτέρω φάσεων η ζύμη διήλθε από διάφορα μορφολογικά στάδια: μικρού μήκους αληθή μυκήλια και ψευδομυκήλια που κυριάρχησαν των κυττάρων ζύμης κατά τη φάση βιοσύνθεσης κυτταρικής μάζας, ευμεγέθη κύτταρα κατά τη φάση της ελαιογένεσης και μικρού μεγέθους κύτταρα ζύμης κατά τη φάση παραγωγής κιτρικού οξέος. Η γλυκερόλη διαπερνά την κυτταροπλασματική μεμβράνη με διευκολυνόμενη διάχυση και καταβολίζεται μέσω των αντιδράσεων της κινάσης της γλυκερόλης – GK και της NAD+ εξαρτώμενης αφυδρογονάσης της 3–P–γλυκερόλης. Την υψηλή ενεργότητα της NAD+ εξαρτώμενης ισοκιτρικής αφυδρογονάσης (NAD+–ICDH) κατά τη διάρκεια της φάσης βιοσύνθεσης κυτταρικής μάζας διαδέχθηκε σημαντική πτώση της ενεργότητάς της, επάγοντας τη λιπογένεση. Απρόσμενη αποδόμηση των αποθεματικών (ουδέτερων) λιπιδίων και σημαντική βιοσύνθεση γλυκολιπιδίων, σφιγγολιπιδίων και φωσφολιπιδίων – Ρ παρατηρήθηκε κατά τη διάρκεια της φάσης παραγωγής κιτρικού οξέος, φάση κατά την οποία η ενεργότητα της GK είχε μειωθεί σημαντικά ενώ η ενεργότητα της NAD+–ICDH είχε σχεδόν μηδενιστεί. Το ελαϊκό οξύ ήταν το κυριότερο λιπαρό οξύ ενώ η φωσφατιδυλχολίνη – PC το κύριο Ρ. Σε συνεχές σύστημα καλλιέργειας επί θρεπτικού υλικού περιοριστικού σε άζωτο, βιοσυντέθηκαν περιορισμένες μόνο ποσότητες λιπιδίων (~10% wt/wt, επί της ξηρής βιομάζας), γεγονός που μπορεί αποδοθεί στο ότι δεν υπήρχε μια περιοχή του ειδικού ρυθμού αραίωσης (D, h–1) στην οποία τα ένζυμα – κλειδιά που εμπλέκονται στη λιπογένεση (όπως η ΑΤΡ:κιτρική λυάση – ATP:CL και το μηλικό ένζυμο – ME) να παρουσιάζουν συγχρόνως υψηλές ενεργότητες, ενώ η ενεργότητα της NAD+–ICDH μειώθηκε, όχι όμως σημαντικά, στους χαμηλούς D. Η ενεργότητα της ATP:CL χαρακτηρίστηκε από υψηλές τιμές (60–300 Units/mg DW) σε D 0,033 h–1 ενώ οι μέγιστες τιμές ενεργότητας του ME (650 Units/mg DW) εμφανίστηκαν σε D=0,104 h–1. Τα λιπίδια της ζύμης ήταν περισσότερο ακόρεστα σε ενδιάμεσες τιμές D. Σε όλους τους D η φωσφατιδυλαιθανολαμίνη – PE, η φωσφατιδυλινοσιτόλη – PI και η PC αντιπροσωπεύουν τις κυριότερες κλάσεις των Ρ. Όσον αφορά τη μορφολογία της ζύμης, βρέθηκε ότι σε D<0,055 h–1 επικρατούσαν αληθή μυκήλια και ψευδομυκήλια ενώ σε D 0,055 h–1 παρατηρήθηκαν μόνο κύτταρα ζύμης. Σε πειράματα που πραγματοποιήθηκαν επί θρεπτικού υλικού περιοριστικού σε άζωτο, σε D=0,026 h–1, σε διαφορετικές συγκεντρώσεις διαλυμένου οξυγόνου – DO παρατηρήθηκε αυξημένο ποσοστό του κλάσματος των Ρ επί των ολικών λιπιδίων στις ακραίες σε τιμές DO ( 70% και 7%). Ανεξάρτητα των τιμών DO η PC ήταν η κλάση με το μεγαλύτερο ποσοστό, ακολουθούμενη από την PI και PE. Ειδικότερα το ποσοστό της ΡΕ παρουσιάστηκε ιδιαίτερα αυξημένο σε ενδιάμεσες τιμές DO (20% και 30%). Σε DΟ 50% επικρατούσαν αληθή μυκήλια και ψευδομυκήλια ενώ σε DΟ 50% εμφανίστηκαν στην καλλιέργεια περισσότερα κύτταρα ζύμης. Σε πειράματα που πραγματοποιήθηκαν σε D=0,026 h–1 βρέθηκε ότι ο περιορισμός της αύξησης από ιχνοστοιχεία όπως το μαγνήσιο και το ασβέστιο τα οποία εμπλέκονται σε πολλαπλές κυτταρικές λειτουργίες, είχαν δυσμενή επίδραση στη φυσιολογία της ζύμης, ωστόσο η σύσταση των λιπιδίων σε λιπαρά οξέα δεν επηρεάστηκε από τη φύση του περιοριστικού για την αύξηση παράγοντα. Η παρούσα διδακτορική διατριβή φιλοδοξεί να συμβάλει στη μελέτη της φυσιολογίας των ελαιογόνων μικροοργανισμών και στη χρήση της γλυκερόλης ως υποστρώματος σε μελλοντικές βιοτεχνολογικές εφαρμογές. / In this thesis the metabolism of glycerol in Yarrowia lipolytica ACA–DC 50109, with emphasis on glycerol conversion into value–added biotechnological products, such as single cell oils and citric acid, was studied. The growth of Y. lipolytica was studied in bioreactor batch cultures in multiple limited medium and three distinct phases were identified during growth cycle. In each phase, yeast cells were characterized by specific morphological and biochemical features: biomass formation phase (in which 4–4.5 g/l of biomass were synthesized), lipogenic phase (in which 20–22% lipids wt/wt in dry weight were accumulated in biomass, containing 90% wt/wt neutral lipids) and citric acid production phase (in which 14–30 g/l of citric acid were secreted in the growth environment). Distinct cellular forms of Y. lipolytica were developed during the above phases: in biomass formation phase short true mycelia and pseudo–mycelia were predominant while a few yeast–like cells were observed, in lipogenic phase large obese cells were predominant and in citric acid production phase cells size was diminished. Glycerol passes into the microbial cell by facilitated diffusion. Y. lipolytica successfully converts glycerol via phosphorylation pathway, in which glycerol kinase (GK) and glycerol–3–P–dehydrogenase are implicated. Though high activity of NAD+ dependent isocitric dehydrogenase (NAD+–ICDH) was detected during biomass formation phase, this activity was significantly decreased afterwards inducing lipogenesis. Surprisingly, storage (neutral) lipid turnover and synthesis of glycolipids, sphingolipids and phospholipids – Ρ simultaneously occurred with citric acid production, and happened when GK activity was considerably reduced and NAD+–ICDH activity was minimised. Oleic acid was the major fatty acid in all lipid fractions and phosphatidylcholine – PC was the main Ρ. In continuous culture in nitrogen limited medium Y. lipolytica accumulated low quantities of lipids (~10% w/w, in dry weight), maybe due to the fact that there was not a region of specific dilution rate (D, h–1) in which the key–enzymes that are implicated in lipogenesis (i.e. ΑΤΡ:citrate lyase – ATP:CL and malic enzyme – ME) presented simultaneously high activity while NAD+–ICDH activity was insignificantly decreased in low D. ATP:CL presented high activity (60–300 Units/mg DW) in D 0,033 h–1 while ME presented maximum activity (650 Units/mg DW) in D=0,104 h–1. Lipids were more unsaturated in intermediate D values while phosphatidylethanolamine – PE, phosphatidylinositol – PI and PC are the main Ρ classes. As far as the morphology is concerned, in D<0,055 h–1 short true mycelia and pseudo–mycelia were predominant in culture medium while in D 0,055 h–1 only yeast cells were observed. In experiments performed in nitrogen limited medium in D=0,026 h–1 in different dissolved oxygen – DO concentrations, it was found that in extreme DO values ( 70% and 7%) the percentage of P was increased. Independently the DO concentration PC was the main class followed by PI and PE. The morphology of Y. lipolytica was influenced by the different concentration of DO and it was observed that in DΟ 50% short true mycelia and pseudo–mycelia were predominant in culture medium while in DΟ 50% more yeast cells were appeared. In experiments performed in D=0,026 h–1, it was found that the absence of micronutrients from the growth medium, i.e. magnesium and calcium that are implicated in multiple cellular functions, had severe effects in yeast physiology, while the fatty acid composition of cellular lipids was not affected by the nature of the growth limiting factor. The present thesis aspires to contribute in the study of oleaginous microorganisms’ physiology and in use of glycerol as substrate in future biotechnological applications.

Οι κυκλοδεξτρίνες είναι υδρόφιλα μόρια ολιγοσακχαριτών που έχουν την ικανότητα να σχηματίζουν σύμπλοκες ενώσεις με δυσδιάλυτα στο νερό μόρια φαρμάκων, εγκλωβίζοντας τα μέσω ασθενών διαμοριακών δυνάμεων στην υδρόφιλη κοιλότητα του μορίου της κυκλοδεξτρίνης (Frank 1975). Η ιδιότητα τους αυτή να σχηματίζουν σύμπλοκες ενώσεις με δυσδιάλυτα στο νερό φάρμακα έχει πολλές εφαρμογές στη φαρμακευτική βιομηχανία, καθώς ο σχηματισμός συμπλόκων των φαρμάκων αυτών με τις κυκλοδεξτρίνες έχει σημαντική επίδραση στις φυσικοχημικές τους ιδιότητες (διαλυτότητα, χημική σταθερότητα, βιοδιαθεσιμότητα). Τα λιποσώματα από την πλευρά τους είναι μορφές χορήγησης φαρμάκων με πολλά πλεονεκτήματα. Παρουσιάζουν όμως το πρόβλημα της διαφυγής των λιπόφιλων φαρμάκων (που διέρχονται από τη μεμβράνη), κυρίως μετά από in vivo χορήγηση (Kirby and Gregoriadis, 1983; Takino et al, 1994). Έτσι για την παρασκευή σταθερών μορφών χορήγησης φαρμάκων προτάθηκε ο εγκλωβισμός συμπλόκων του φαρμάκου με κυκλοδεξτρίνη στην υδατική φάση του λιποσώματος σχηματίζοντας σύστημα φάρμακο-σε-κυκλοδεξτρίνη-σε-λιπόσωμα (McCormack and Gregoriadis, 1994). Ωστόσο και το σύστημα αυτό εμφανίζει προβλήματα λόγω ικανότητας των κυκλοδεξτρινών να απομακρύνουν λιπίδια από τη μεμβράνη και να σχηματίζουν με αυτά σύμπλοκες ενώσεις. Καθώς όμως τα λιπίδια απομακρύνονται από τη μεμβράνη και εισέρχονται στην κοιλότητα της κυκλοδεξτρίνης αντικαθιστούν το φάρμακο που βρίσκεται εντός της κυκλοδεξτρίνης, το οποίο με τη σειρά του απελευθερώνεται από το λιπόσωμα λόγω αποδιοργάνωσης της λιπιδικής μεμβράνης. Στη παρούσα εργασία μελετήθηκε η σταθερότητα της μεμβράνης (προσδιορισμός συγκράτησης καλσεΐνης) και η σχετική θολερότητα διαφορετικών λιποσωμικών διασπορών κατά την επώασή τους παρουσία διαφορετικών κυκλοδεξτρινών. Συγκεκριμένα παρασκευάστηκαν DRV, MLV και SUV λιποσώματα αποτελούμενα από διαφορετικά φωσφολιπίδια και τα οποία περιέχουν ή όχι χοληστερόλη. Όλες οι παραπάνω λιποσωμικές μορφές παρασκευάστηκαν έτσι ώστε να περιέχουν καλσεΐνη (100mM) στην υδατική φάσης τους και έπειτα προσδιορίστηκε η συγκράτηση της καλσεΐνης από τα λιποσώματα κατά τη επώασή τους για 24 ώρες παρουσία των κυκλοδεξτρινών ΗΡ-β-CD, HP-γ-CD και Methyl-β- CD. Τα αποτελέσματα της μελέτης της σταθερότητας της μεμβράνης έδειξαν ότι η σταθερότητα των λιποσωμάτων στα διαλύματα των κυκλοδεξτρινών εξαρτάται από τον τύπο του λιποσώματος και τη λιπιδική σύσταση. Έτσι στα λιποσώματα με την ίδια λιπιδική σύσταση η διαφυγή καλσεΐνης από τα λιποσώματα κατά την επώασή τους παρουσία κυκλοδεξτρινών, ακολούθησε την εξής σειρά MLV>DRV >SUV. Η σταθερότητα των MLV και SUV λιποσωμάτων επηρεάστηκε περισσότερο από τη Methyl-β-CD σε σχέση με τις άλλες κυκλοδεξτρίνες. Μάλιστα είναι χαρακτηριστικό ότι η σταθερότητα των SUV λιποσωμάτων επηρεάστηκε μόνο από τη Me-β-CD. Όσον αφορά στη επίδραση της λιπιδικής σύστασης, τα DSPC λιποσώματα βρέθηκε να είναι σταθερά παρουσία και των τριών κυκλοδεξτρινών, ακόμα και όταν η λιπιδική τους μεμβράνη περιείχε χοληστερόλη. Επιπλέον τα HPC λιποσώματα αποδείχτηκαν σταθερότερα από τα PC, γεγονός που καταδεικνύει την επίδραση του κορεσμού των λιπιδίων, αλλά και της ακαμψίας της μεμβράνης στη σταθερότητα των λιποσωμάτων. Τέλος η χοληστερόλη βρέθηκε να αυξάνει τη σταθερότητα των PC και να αποσταθεροποιεί τα λιποσώματα που αποτελούνται από HPC. Επιπλέον οι μετρήσεις θολερότητας των λιποσωμικών διασπορών παρουσία αυξανόμενης συγκέντρωσης κυκλοδεξτρινών έδειξαν ότι η Me-β-CD προκάλεσε τη διαλυτοποίηση των λιποσωμάτων. Μάλιστα τα DRV λιποσώματα βρέθηκε να επηρεάζονται περισσότερο σε σχέση με τα SUV λιποσώματα. Χαρακτηριστικό είναι ότι τα αποτελέσματα από της μελέτης της απελευθέρωσης καλσεΐνης δε συμφωνούσαν πάντα με τα αποτελέσματα μέτρησης της σχετικής θολερότητας. Έτσι εξάγεται το συμπέρασμα ότι η απελευθέρωση καλσεΐνης είναι ανεξάρτητη της λιποσωμικής διαλυτοποίησης. / Cyclodextrins (CDs) are hydrophilic water-soluble oligosaccharides that can accommodate water-insoluble drugs in the hydrophobic cavities they form (Frank, 1975). They received considerable attention in the pharmaceutical field because of the improved characteristics (as aqueous solubility, chemical stability and bioavailability) observed for several drug molecules through inclusion complex formation. Previous indications that highly lipophilic drugs are rapidly released from liposomes after in-vivo administration (Kirby and Gregoriadis, 1983; Takino et al, 1994) prompted the consideration of an alternative approach for stable encapsulation of lipophilic drugs in the aqueous interior of liposomes, utilizing CDs (McCormack and Gregoriadis, 1994). This approach established a novel system in drug delivery, combining liposomes and cyclodextrin complexes of lipophilic drugs by forming drug-in-cyclodextrin-in-liposome preparations. A recently observed problem of such systems is the release of drug from the CD-drug complex encapsulating liposomes. This has been connected with the known ability of CDs to remove lipid components from cell membranes by forming inclusion complexes with the lipids (Fauvelle et al, 1997, Nishijo and Mizuno, 1998). In other words, membrane lipids may be entering in the CD cavity replacing the drug, which is in turn released from the vesicles as a consequence of the lipid membrane reorganization. The membrane integrity (calcein retention) and relative turbidity of different liposomal dispersions during incubation in presence of various cyclodextrin (CD) molecules was studied. DRV, MLV and SUV liposomes, composed of different phospholipids and containing or not cholesterol were prepared. All liposomes were formulated to encapsulate calcein (100 mM), and the retention of the liposome entrapped dye was followed during a 24 hour incubation period in presence of HP-β- CD, HP-γ-CD or Me-β-CD. The experimental results demonstrate that the integrity of liposome membranes in cyclodextrin solutions is affected by the liposome lipid composition and type. In general, for the same lipid composition calcein release from liposomes during incubation in CD’s was in the order MLV>DRV>SUV. The CD molecule that influences MLV and SUV liposome stability the most is Me-β-CD. In fact SUV liposomes, are affected only by Me-β-CD. Considering lipid composition, DSPC liposomes are always very stable, while cholesterol addition in their membrane either has no effect or decreases stability. HPC liposomes are more stable compared to PC liposomes, suggesting that phospholipid saturation and/or membrane rigidity influences their interaction with CD molecules, while cholesterol addition improved PC-liposome stability but destabilized HPC liposomes. Turbidity of some liposome dispersions was measured in presence of increasing concentrations of cyclodextrins and results show that Me-β-CD induces liposome solubilization. Aditionaly, they confirm that DRV liposomes are affected more than SUV. Decrease of relative turbidity does not always agree with calcein release, indicating that calcein release occurs irrespective of liposomal solubilization.

Η οπτική συνεκτική τομογραφία με τη χρήση συχνοτήτων ( FD-OCT) είναι μια ενδαγγειακή απεικονιστική μέθοδος που χρησιμοποιεί εγγύς στο υπέρυθρο φως, για να παράγει υψηλής ανάλυσης εικόνες του τοιχώματος του αυλού του αγγείου. Όπως και στην τεχνολογία υπερήχων, εκπέμπεται φωτεινή ενέργεια η οποία ανακλάται και εξασθενεί, σύμφωνα με την υφή του προσπιπτομένου ιστού. Το OCT μπορεί να απεικονίσει, με ανάλυση από 10 έως 20 μm, μικροδομές του αγγειακού τοιχώματος με εξαίσια λεπτομέρεια. Μέχρι σήμερα, η δυνατότητα εφαρμογής της μεθόδου είχε περιοριστεί σε μικρές αρτηρίες διαμέτρου έως 4mm και δεν είχε εφαρμοστεί in vivo στα αγγεία των κάτω άκρων, κάτωθεν του επιπέδου των βουβώνων. Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι να αναφερθεί για παγκοσμίως πρώτη φορά η ασφάλεια και η σκοπιμότητα της απεικόνισης με Οπτική Συνεκτική Τομογραφία του αρτηριακού άξονα των κάτω άκρων , κάτωθεν του επιπέδου της βουβώνας ( μηροϊγνυακός άξονας και κνημιαία αγγεία), καθώς και οι σχετιζόμενες με το FD-OCT επιπλοκές. Επιπρόσθετα, να διερευνηθούν για πρώτη φορά, με τη χρήση FD-OCT, τα χαρακτηριστικά του αγγειακού τοιχώματος του ανωτέρω άξονα (τόσο πριν όσο και μετά από αγγειοπλαστική ή/και τοποθέτηση stent), η μορφολογία της αθηρωματικής πλάκας, η μορφολογία και η ποσοτικοποίηση της υπερπλασίας του νέου εσωτερικού χιτώνα (neointima) εντός του stent, η επαναστένωση εντός του stent (ISR) και η κακή εναπόθεση (malapposition) των stent struts σε μια σειρά από ασθενείς που πάσχουν από περιφερική αρτηριοπάθεια (PAD). Μελετήθηκαν, με ποσοτική ανάλυση του αυλού τους (Quantitative vascular analysis), αρτηρίες με διάμετρο έως 7 χιλιοστά. Μικτά χαρακτηριστικά από περιοχές πλούσιες σε λιπίδια, εναποθέσεις ασβεστίου και ασβεστοποιημένες πλάκες, νεκρωτικές περιοχές και ίνωση εντοπίστηκαν σε όλες τις απεικονιζόμενες αθηροσκληρωτικές βλάβες. Ωστόσο, με βάση το επικρατέστερο από τα παραπάνω απεικονιστικά χαρακτηριστικά, οι βλάβες στο πλαίσιο της έρευνας ταξινομήθηκαν ως αμιγώς ινωτικές, ως ινοασβεστοποιημένες, ως πλούσιες σε λιπίδια και τέλος ως νεκρωτικές/ασβεστοποιημένες. Συσσώρευση των μακροφάγων εντός της αθηρωματικής πλάκας σημειώθηκε σε μικρό ποσοστό των de novo αθηρωματικών αλλοιώσεων. Ποικίλοι βαθμοί υπερπλασίας του νέου έσω χιτώνα απεικονίσθηκαν σε όλες τις περιπτώσεις ISR αλλοιώσεων, με καθαρά ινωτικά χαρακτηριστικά και σημαντική νεοαγγείωση σε κάποιες από αυτές. Η νεοαγγείωση συνέπεσε με το επίπεδο της μέγιστης στένωσης του αγγειακού αυλού. Σημαντικού βαθμού διαχωρισμός με μεγάλο περιορισμό του αγγειακού αυλού, τέτοιος ώστε να απαιτηθεί να τοποθετηθεί ενδοαυλικό stent, ανιχνεύθηκε σε αρκετές περιπτώσεις της de novo αθηρωμάτωσης. Η ψηφιακή αφαιρετική αγγειογραφία παρέλειψε να προσδιορίσει μεγάλο ποσοστό των σοβαρών διαχωρισμών μετά από αγγειοπλαστική. Η νεοαθηροσκλήρυνση εντός του νέου έσω χιτώνα των κνημιαίων φαρμακευτικών stents (DES), είναι ένα συχνό εύρημα τόσο στους συμπτωματικούς όσο και στους ασυμπτωματικούς ασθενείς. Μπορούμε να υποθέσουμε ότι, κατά αναλογία με τα εμφυτευμένα DES στα στεφανιαία αγγεία, η ελαττωματική ενδοθηλιοποίηση που προκαλείται από την εκλυόμενη φαρμακευτική ουσία, μαζί με την νεοαγγείωση που αναπτύσσεται μεταξύ των stent struts, μπορούν να υποδαυλίσουν την νεοαθηροσκλήρυνση εντός του νέου έσω χιτώνα των κνημιαίων DES, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε επαναστένωση εντός του stent (ISR) και απώλεια του εμβαδού του αυλού των περιφερικών αρτηριών. Οι παρατηρήσεις της μελέτης αυτής θέτουν σε αμφισβήτηση το παραδοσιακό τρόπο κατανόησης της περιφερειακής επαναστένωσης εντός του stent ως μιας απλής υπερπολλαπλασιαστικής απάντησης στο βαρότραυμα. Η απεικόνιση με FD-OCT είναι ένα βέλτιστο πειραματικό εργαλείο για την αξιολόγηση της εξέλιξης της αθηροσκληρωματικής νόσου και την επαναστένωση του αγγείου. Μπορεί να παρέχει υψηλής ευκρίνειας ενδοαγγειακή απεικόνιση κατά τη διάρκεια αγγειοπλαστικών επεμβάσεων στα κάτω άκρα και θα μπορούσε να αποδειχθεί κλινικά χρήσιμο για τον προσδιορισμό της εντός του stent πρόπτωσης ιστού και του strut malapposition. Παρ 'όλα αυτά, δεν πρέπει να χρησιμοποιηθεί ως εργαλείο για τη συνήθη κλινική πρακτική μέχρι να προκύψουν στοιχεία από περαιτέρω κλινικές δοκιμές για τον καθορισμό των ειδικών ενδείξεων της απεικόνισης με FD-OCT στις περιφερικές αρτηρίες. / Optical coherence tomography (OCT) is a catheter-based imaging method that employs near-infrared light to produce high-resolution intravascular images. OCT can readily visualize vessel microstructure at a 10- to 20-μm resolution with exquisite detail. To date, however, applicability of the method has been limited to small diameter arteries (≤4 mm). To the best of the author’s knowledge, this study is the first worldwide that demonstrates the safety and clinical feasibility of frequency domain Optical Coherence Tomography (FD-OCT) imaging of infrainguinal vessels in vivo during infrainguinal angioplasty procedures. It is also the first study that reports the use of intravascular FD-OCT to detect and characterize in-stent neointimal tissue following infrapopliteal drug eluting stent (DES) placement in patients suffering from critical limb ischemia. Quantitative lumen analysis of arteries with diameter up to 7 mm was performed. High-resolution OCT images provided exquisite two-dimensional axial and longitudinal views of the infrainguinal arteries and allowed thorough investigation of a variety of angioplasty sequela, including and not limited to intimal tears and dissection flaps, white and red thrombus, stent mesh malapposition, and intrastent plaque prolapse. Of interest, OCT identified cases of suboptimal postangioplasty outcome that single-plane subtraction angiography did not recognize and accounted. Mixed features of lipid pool areas, calcium deposits and calcified plaques, necrotic areas, and fibrosis were identified in all of the imaged atherosclerotic lesions. However, based on the predominant baseline imaging findings, lesions under investigation were classified as purely fibrotic, fibrocalcific, mostly lipid-laden and necrotic/calcified. Intraplaque accumulation of macrophages was noted in some of de novo atheromatic lesions. Varying degrees of neointimal hyperplasia were demonstrated in all cases of in stent restenosis (ISR) lesions with purely fibrotic features and considerable neovascularization in some of them. The latter finding coincided with the level of maximum vessel stenosis in all cases. Neoatherosclerosis following infrapopliteal DES placement is a frequent finding in both symptomatic and asymptomatic patients. Our preliminary observations allow us to speculate that analogous to coronary implanted DES, defective endothelialization induced by the eluted drug, along with neovascularization developing between the stent struts, may incite neointimal neoatherosclerosis, which may result in ISR and lumen loss of the peripheral arteries. It also seems that infrapopliteal neoatherosclerosis may be a significant contributing factor for ISR rather than a minor and sporadic process, highlighting the clinical significance of the phenomenon. Our observations put in dispute the traditional way of understanding peripheral in-stent restenosis as a simple hyperproliferative response to barotraumas and may explain the paramount importance of aggressive risk factor modification strategies. Neointimal neoatherosclerosis as identified by FD-OCT may have a role in the development of below-the-knee restenosis and thus warrants further investigation by larger controlled studies. Moreover, it may prove clinically useful for the determination of intrastent tissue prolapse and strut malapposition. FD-OCT should not be utilized as a tool for routine clinical practice until evidence from further clinical trials emerge to determine the specific indications for OCT imaging of the peripheral arteries.