Das S100A4-Protein ist für die Manifestierung eines metastatischen Phänotyps bei vielen Tumorarten von enormer Bedeutung. Die Aufklärung der zugrunde liegenden Mechanismen und der Interaktionspartner von S100A4 stellt daher einen vielsprechenden Forschungsansatz dar, um neue Erkenntnisse über das Verhalten von Tumorzellen während des Metastasierungsprozesses zu erhalten. Darauf aufbauend können neue Ansatzpunkte für die Therapie metastasierender Krebserkrankungen gewonnen werden. In dieser Hinsicht ist das bisher einer Behandlung kaum zugängliche maligne Melanom als besonders aggressiver und frühzeitig metastasierender Tumor ein ideales Modell zur Aufklärung der zellulären und molekularen Prozesse, über die S100A4 seine Metastasen-fördernden Wirkungen ausübt. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die biochemische und radiopharmakologische Charakterisierung der S100A4-RAGE-Interaktion sowie die Untersuchung der Beteiligung von S100A4 an Prozessen der Metastasierungskaskade in vitro und in vivo. Dies erforderte die Herstellung von rekombinantem S100A4-Protein und die Generierung von stabil mit S100A4-transfizierten Melanomzellen, die damit eine heraufregulierte S100A4-Proteinbiosynthese aufweisen. Die Gewinnung von rekombinantem S100A4 in biologisch funktioneller Form unter Verwendung eines prokaryotischen Expressionssystems erfolgte mit einem Reinheitsgrad von ca. 92%. Das rekombinante S100A4-Protein wurde mit dem Aktivester N-Succinimidyl-4-[18F]fluorbenzoat radioaktiv markiert und charakterisiert. Es wurde die Interaktion zwischen S100A4 bzw. 18F-markiertem S100A4 und der löslichen RAGE-Isoform sRAGE mit einer moderaten Bindungsaffinität im µM-Bereich nachgewiesen. Des Weiteren erfolgte erstmals die Analyse der radiopharmakologischen Eigenschaften von 18F-S100A4 mittels Untersuchungen zur zellulären Assoziation sowie zur metabolischen Stabilität, Bioverteilung und zu In-vivo-Interaktionen mittels Kleintier-Positronen-Emissions-Tomographie in der Ratte. Die In-vitro-Experimente wurden an Endothelzellen (HAEC) und an stabil mit RAGE-transfizierten A375-, A375-mock bzw. nicht transfizierten A375-Melanomzellen durchgeführt. Die A375-hRAGE-Zellen zeigten eine deutlich heraufregulierte RAGE-Proteinbiosynthese während die Endothelzellen eine vergleichsweise geringe intrazelluläre RAGE-Proteinkonzentration aufwiesen. Bei den Melanomzellen kann aufgrund der höheren Assoziation von 18F-S100A4 an A375-hRAGE-Zellen auf eine selektive Bindung von 18F S100A4 an RAGE-Rezeptoren auf der Zelloberfläche geschlossen werden. Die Assoziation von 18F S100A4 an Endothelzellen war bei 37°C in Gegenwart von nicht markiertem rekombinantem S100A4 signifikant vermindert, dementsprechend findet eine spezifische Interaktion von 18F-S100A4 mit Zelloberflächenrezeptoren der Endothelzellen statt. Dieses Ergebnis und die insgesamt höhere Bindung von 18F S100A4 an Endothelzellen im Vergleich zur Assoziation an Melanomzellen lassen neben RAGE noch andere Rezeptoren wie z. B. internalisierende Scavenger-Rezeptoren vermuten. Die In-vivo-Stabilitätsuntersuchungen verdeutlichen einen proteolytischen Abbau von 18F S100A4, allerdings belegen das Vorhandensein von 67% intaktem 18F-S100A4-Protein nach einer Stunde, die Stabilität von 18F-S100A4 in vivo. Die Bioverteilungs- bzw. PET-Untersuchungen zeigen eine schnelle, innerhalb weniger Minuten stattfindende hohe Akkumulation in den Nieren und verdeutlichen somit die renale Ausscheidung von 18F S100A4. Die maßgeblichen Anreicherungen in Milz, Leber, Blut, Lunge und Nebennieren lassen Interaktionen mit Oberflächenrezeptoren dieser Gewebe erkennen. Die temporäre Retention von 18F-S100A4 in der Lunge, dem Hauptsyntheseorgan von RAGE, und die verminderte 18F-S100A4-Akkumulation in Gegenwart des spezifischen RAGE-Liganden glykLDL ist ein Hinweis dafür, dass S100A4 in vivo in der Lunge an RAGE bindet. Die Aktivitätsanreicherungen in Milz, Leber und Nebenniere deuten aufgrund der geringeren RAGE-Synthese in diesen Organen auf die Interaktion von 18F-S100A4 mit anderen Zelloberflächenrezeptoren z. B. aus der Familie der Scavenger-Rezeptoren hin. Die Beteiligung von S100A4 an Metastasierungsprozessen des malignen Melanoms wurde an stabil mit S100A4-transfizierten A375-Melanomzellen, die eine Heraufregulierung der humanen bzw. murinen S100A4-Proteinbiosynthese im Vergleich zu A375-mock- (Vektor-Kontrolle) und nicht-transfizierten A375-Zellen zeigen, untersucht. Die A375-hS100A4-Zellen sezernierten zudem eine signifikant höhere S100A4-Proteinkonzentration in das umgebende Zellkulturmedium im Vergleich zu den Kontrollen. In dieser Hinsicht konnte bei den A375-hS100A4-Zellen, vermutlich aufgrund der höheren extrazellulären S100A4-Konzentration, eine gesteigerte Proliferations-, Motilitäts-, Migrations- und Invasionsrate gegenüber den A375-mock- und A375-Zellen nachgewiesen werden. In diesem Zusammenhang stehen ebenso die gesteigerte RAGE-Proteinbiosynthese und die signifikant höhere Aktivität des Transkriptionsfaktors NF-κB bei A375-Zellen nach 24-stündiger Inkubation mit Kulturmedium der A375-hS100A4-Zellen. Demnach wirkt vermutlich das extrazelluläre S100A4-Protein als autokriner bzw. parakriner Regulator von RAGE und NF κB. Die subkutane Injektion der A375- und stabil transfizierten A375-Melanomzellen in Nacktmäuse führte zur Entwicklung subkutaner Tumore an der Injektionsstelle. Bereits zwei Wochen nach der Injektion etablierten die A375-hS100A4-Zellen die signifikant größeren Tumore im Vergleich zu den A375-mS100A4-, A375-mock und A375-Zellen. Nach Injektion der Zellen in die Schwanzvene der Nacktmäuse konnte keine Entwicklung von Metastasen im Tierkörper festgestellt werden. IN DER VORLIEGENDEN ARBEIT WURDE NACHGEWIESEN: • RAGE ist ein Rezeptor für das S100A4-Protein. Allerdings gibt es eindeutige Hinweise für weitere S100A4-Zielproteine an der Zelloberfläche. • Die bedeutende Rolle von extrazellulärem S100A4 bei wichtigen zellulären Metastasierungsprozessen sowie bei der Aktivierung von Signalproteinen wie NF-κB und RAGE beim malignen Melanom. Die weitere Aufklärung der S100A4-spezifischen Signalkaskaden und Rezeptoren bei metastasierenden Tumorerkrankungen sowie die Charakterisierung von S100A4 als klinischen Parameter bei Patienten mit malignem Melanom stellen hoch interessante Aspekte in der Krebsforschung dar.

Aims: 1. Determination of AGEs (Advanced Glycation End products) in patients with various types of nephropathy. 2. Association AGEs with nutritional parameters and anemia. 3. Influence of renal parameters on sRAGE (soluble form of Receptor for Advanced Glycation End products) levels. 4. Technics and proceeding methods of the podocytes cultivation. 5. Determination of urine podocytes. Methods: We determined fluorescent AGEs by spectrofluorometry, sRAGE by Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay (ELISA). Podocytes were passaged and identified immunocytochemically. Podocytes in urine were specified by flow cytometry method. Results: 1. We did not find significant differences in AGEs serum levels among various types of nephropathy, even though the pathogenesis differs. 2. The albumin and prealbumin levels positively and haemoglobin levels negatively correlate with AGEs in patients with CKD grade 1-5, without necessity of dialysis. 3. Serum sRAGE levels are increased in patients with decreased renal function independently on the course of renal disease. 4. We implemented the methods and technics of podocyte cultivation. 5. Urine podocytes observation and confirmation that podocyturia relates to disease activity. Conclusion: We confirmed that AGEs serum levels depend more on renal function than the type of...

Das S100A4-Protein ist für die Manifestierung eines metastatischen Phänotyps bei vielen Tumorarten von enormer Bedeutung. Die Aufklärung der zugrunde liegenden Mechanismen und der Interaktionspartner von S100A4 stellt daher einen vielsprechenden Forschungsansatz dar, um neue Erkenntnisse über das Verhalten von Tumorzellen während des Metastasierungsprozesses zu erhalten. Darauf aufbauend können neue Ansatzpunkte für die Therapie metastasierender Krebserkrankungen gewonnen werden. In dieser Hinsicht ist das bisher einer Behandlung kaum zugängliche maligne Melanom als besonders aggressiver und frühzeitig metastasierender Tumor ein ideales Modell zur Aufklärung der zellulären und molekularen Prozesse, über die S100A4 seine Metastasen-fördernden Wirkungen ausübt. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die biochemische und radiopharmakologische Charakterisierung der S100A4-RAGE-Interaktion sowie die Untersuchung der Beteiligung von S100A4 an Prozessen der Metastasierungskaskade in vitro und in vivo. Dies erforderte die Herstellung von rekombinantem S100A4-Protein und die Generierung von stabil mit S100A4-transfizierten Melanomzellen, die damit eine heraufregulierte S100A4-Proteinbiosynthese aufweisen. Die Gewinnung von rekombinantem S100A4 in biologisch funktioneller Form unter Verwendung eines prokaryotischen Expressionssystems erfolgte mit einem Reinheitsgrad von ca. 92%. Das rekombinante S100A4-Protein wurde mit dem Aktivester N-Succinimidyl-4-[18F]fluorbenzoat radioaktiv markiert und charakterisiert. Es wurde die Interaktion zwischen S100A4 bzw. 18F-markiertem S100A4 und der löslichen RAGE-Isoform sRAGE mit einer moderaten Bindungsaffinität im µM-Bereich nachgewiesen. Des Weiteren erfolgte erstmals die Analyse der radiopharmakologischen Eigenschaften von 18F-S100A4 mittels Untersuchungen zur zellulären Assoziation sowie zur metabolischen Stabilität, Bioverteilung und zu In-vivo-Interaktionen mittels Kleintier-Positronen-Emissions-Tomographie in der Ratte. Die In-vitro-Experimente wurden an Endothelzellen (HAEC) und an stabil mit RAGE-transfizierten A375-, A375-mock bzw. nicht transfizierten A375-Melanomzellen durchgeführt. Die A375-hRAGE-Zellen zeigten eine deutlich heraufregulierte RAGE-Proteinbiosynthese während die Endothelzellen eine vergleichsweise geringe intrazelluläre RAGE-Proteinkonzentration aufwiesen. Bei den Melanomzellen kann aufgrund der höheren Assoziation von 18F-S100A4 an A375-hRAGE-Zellen auf eine selektive Bindung von 18F S100A4 an RAGE-Rezeptoren auf der Zelloberfläche geschlossen werden. Die Assoziation von 18F S100A4 an Endothelzellen war bei 37°C in Gegenwart von nicht markiertem rekombinantem S100A4 signifikant vermindert, dementsprechend findet eine spezifische Interaktion von 18F-S100A4 mit Zelloberflächenrezeptoren der Endothelzellen statt. Dieses Ergebnis und die insgesamt höhere Bindung von 18F S100A4 an Endothelzellen im Vergleich zur Assoziation an Melanomzellen lassen neben RAGE noch andere Rezeptoren wie z. B. internalisierende Scavenger-Rezeptoren vermuten. Die In-vivo-Stabilitätsuntersuchungen verdeutlichen einen proteolytischen Abbau von 18F S100A4, allerdings belegen das Vorhandensein von 67% intaktem 18F-S100A4-Protein nach einer Stunde, die Stabilität von 18F-S100A4 in vivo. Die Bioverteilungs- bzw. PET-Untersuchungen zeigen eine schnelle, innerhalb weniger Minuten stattfindende hohe Akkumulation in den Nieren und verdeutlichen somit die renale Ausscheidung von 18F S100A4. Die maßgeblichen Anreicherungen in Milz, Leber, Blut, Lunge und Nebennieren lassen Interaktionen mit Oberflächenrezeptoren dieser Gewebe erkennen. Die temporäre Retention von 18F-S100A4 in der Lunge, dem Hauptsyntheseorgan von RAGE, und die verminderte 18F-S100A4-Akkumulation in Gegenwart des spezifischen RAGE-Liganden glykLDL ist ein Hinweis dafür, dass S100A4 in vivo in der Lunge an RAGE bindet. Die Aktivitätsanreicherungen in Milz, Leber und Nebenniere deuten aufgrund der geringeren RAGE-Synthese in diesen Organen auf die Interaktion von 18F-S100A4 mit anderen Zelloberflächenrezeptoren z. B. aus der Familie der Scavenger-Rezeptoren hin. Die Beteiligung von S100A4 an Metastasierungsprozessen des malignen Melanoms wurde an stabil mit S100A4-transfizierten A375-Melanomzellen, die eine Heraufregulierung der humanen bzw. murinen S100A4-Proteinbiosynthese im Vergleich zu A375-mock- (Vektor-Kontrolle) und nicht-transfizierten A375-Zellen zeigen, untersucht. Die A375-hS100A4-Zellen sezernierten zudem eine signifikant höhere S100A4-Proteinkonzentration in das umgebende Zellkulturmedium im Vergleich zu den Kontrollen. In dieser Hinsicht konnte bei den A375-hS100A4-Zellen, vermutlich aufgrund der höheren extrazellulären S100A4-Konzentration, eine gesteigerte Proliferations-, Motilitäts-, Migrations- und Invasionsrate gegenüber den A375-mock- und A375-Zellen nachgewiesen werden. In diesem Zusammenhang stehen ebenso die gesteigerte RAGE-Proteinbiosynthese und die signifikant höhere Aktivität des Transkriptionsfaktors NF-κB bei A375-Zellen nach 24-stündiger Inkubation mit Kulturmedium der A375-hS100A4-Zellen. Demnach wirkt vermutlich das extrazelluläre S100A4-Protein als autokriner bzw. parakriner Regulator von RAGE und NF κB. Die subkutane Injektion der A375- und stabil transfizierten A375-Melanomzellen in Nacktmäuse führte zur Entwicklung subkutaner Tumore an der Injektionsstelle. Bereits zwei Wochen nach der Injektion etablierten die A375-hS100A4-Zellen die signifikant größeren Tumore im Vergleich zu den A375-mS100A4-, A375-mock und A375-Zellen. Nach Injektion der Zellen in die Schwanzvene der Nacktmäuse konnte keine Entwicklung von Metastasen im Tierkörper festgestellt werden. IN DER VORLIEGENDEN ARBEIT WURDE NACHGEWIESEN: • RAGE ist ein Rezeptor für das S100A4-Protein. Allerdings gibt es eindeutige Hinweise für weitere S100A4-Zielproteine an der Zelloberfläche. • Die bedeutende Rolle von extrazellulärem S100A4 bei wichtigen zellulären Metastasierungsprozessen sowie bei der Aktivierung von Signalproteinen wie NF-κB und RAGE beim malignen Melanom. Die weitere Aufklärung der S100A4-spezifischen Signalkaskaden und Rezeptoren bei metastasierenden Tumorerkrankungen sowie die Charakterisierung von S100A4 als klinischen Parameter bei Patienten mit malignem Melanom stellen hoch interessante Aspekte in der Krebsforschung dar.

Aims: 1. Determination of AGEs (Advanced Glycation End products) in patients with various types of nephropathy. 2. Association AGEs with nutritional parameters and anemia. 3. Influence of renal parameters on sRAGE (soluble form of Receptor for Advanced Glycation End products) levels. 4. Technics and proceeding methods of the podocytes cultivation. 5. Determination of urine podocytes. Methods: We determined fluorescent AGEs by spectrofluorometry, sRAGE by Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay (ELISA). Podocytes were passaged and identified immunocytochemically. Podocytes in urine were specified by flow cytometry method. Results: 1. We did not find significant differences in AGEs serum levels among various types of nephropathy, even though the pathogenesis differs. 2. The albumin and prealbumin levels positively and haemoglobin levels negatively correlate with AGEs in patients with CKD grade 1-5, without necessity of dialysis. 3. Serum sRAGE levels are increased in patients with decreased renal function independently on the course of renal disease. 4. We implemented the methods and technics of podocyte cultivation. 5. Urine podocytes observation and confirmation that podocyturia relates to disease activity. Conclusion: We confirmed that AGEs serum levels depend more on renal function than the type of...

Kohlenhydrate und Proteine gehören neben Wasser und Fetten zu den quantitativ bedeutendsten Grundbestandteilen biologischer Systeme und der Lebensmittel. Unter milden Bedingungen in lebenden Organismen oder unter thermischer Belastung bei der Lebensmittelverarbeitung können reduzierende Kohlenhydrate amin-katalysiert durch die Abspaltung von Wasser und Fragmentierungen des Kohlenstoffgerüsts abgebaut werden, wobei die noch reaktiveren 1,2-Dicarbonylverbindungen entstehen. Aus der Reaktion der N-α-Aminogruppe und funktioneller Gruppen der Seitenketten von Aminosäuren mit Kohlenhydraten bzw. 1,2-Dicarbonylverbindungen können stabile Endprodukte entstehen. In vivo können proteingebundene Maillard-Produkte (MRPs) aus der Reaktion mit Glucose (Amadori-Produkte) oder 1,2-Dicarbonylverbindungen (Advanced Glycation Endproducts: AGEs) entstehen. Beispielsweise ist das „N-terminale“ N-α-Fructosylderivat der β-Kette des Hämoglobins ein etablierter Parameter zur Diagnose von Diabetes mellitus (HbA1c-Wert). Diese nicht-enzymatische, posttranslationale Modifizierung von Proteinen wird allgemein als Glykierung bezeichnet und kann die Funktionalität von Proteinen beeinträchtigen. Deshalb wird untersucht, ob die Trübung der Augenlinsen, die Versteifung von Blutgefäßen oder Schädigungen von Nervenzellen durch eine erhöhte Glykierung verursacht werden. Diese Veränderungen treten im Alter und bei Stoffwechselkrankheiten wie Diabetes mellitus und Urämie auf, die durch eine erhöhte Glucosekonzentration bzw. die Anreicherung von 1,2-Dicarbonylverbindungen im Blut gekennzeichnet sind. Zwar gibt es Publikationen zum Vorkommen N-terminaler Amadori-Produkte an Hämoglobin und in Lebensmitteln, aber die Bildung N-terminaler AGEs wurde bisher nur in wenigen Studien untersucht. Deshalb waren die Bildung und das Vorkommen N-terminaler AGEs im physiologischen Modell, in Hämoglobin und in Backwaren Gegenstand der vorliegenden Arbeit. In der vorliegenden Arbeit wurde erstmals systematisch die Sequenzabhängigkeit der Bildung der Fructosylderivate bzw. der CM-Derivate in Konkurrenz zu den Glyoxal-2(1H)-Pyrazinonen am N-Terminus von Peptiden unter physiologischen und backtechnologischen Bedingungen untersucht. Dabei wurde nachgewiesen, dass die Variation der C-terminalen Aminosäure in Dipeptiden den Glykierungsgrad und das Produktspektrum erheblich beeinflusst. Mit dem konsequenten Nachweis der N-terminalen von Glyoxal und Methylglyoxal ableitbaren Carboxyalkylderivate und 2(1H)-Pyrazinone in humanen Hämoglobin wurde die Relevanz der N-terminalen Glykierung in vivo untermauert. Damit wird eine umfassendere Beurteilung des Dicarbonylstresses und der Glykierung insbesondere bei Urämikern und Diabetikern ermöglicht. Am Beispiel von Backwaren wurde für Lebensmittel gezeigt, dass unter trockenen Reaktionsbedingungen die 2(1H)-Pyrazinone und in wasserhaltigen Systemen die Carboxyalkylderivate bevorzugt zu erwarten sind.

Kohlenhydrate und Proteine gehören neben Wasser und Fetten zu den quantitativ bedeutendsten Grundbestandteilen biologischer Systeme und der Lebensmittel. Unter milden Bedingungen in lebenden Organismen oder unter thermischer Belastung bei der Lebensmittelverarbeitung können reduzierende Kohlenhydrate amin-katalysiert durch die Abspaltung von Wasser und Fragmentierungen des Kohlenstoffgerüsts abgebaut werden, wobei die noch reaktiveren 1,2-Dicarbonylverbindungen entstehen. Aus der Reaktion der N-α-Aminogruppe und funktioneller Gruppen der Seitenketten von Aminosäuren mit Kohlenhydraten bzw. 1,2-Dicarbonylverbindungen können stabile Endprodukte entstehen. In vivo können proteingebundene Maillard-Produkte (MRPs) aus der Reaktion mit Glucose (Amadori-Produkte) oder 1,2-Dicarbonylverbindungen (Advanced Glycation Endproducts: AGEs) entstehen. Beispielsweise ist das „N-terminale“ N-α-Fructosylderivat der β-Kette des Hämoglobins ein etablierter Parameter zur Diagnose von Diabetes mellitus (HbA1c-Wert). Diese nicht-enzymatische, posttranslationale Modifizierung von Proteinen wird allgemein als Glykierung bezeichnet und kann die Funktionalität von Proteinen beeinträchtigen. Deshalb wird untersucht, ob die Trübung der Augenlinsen, die Versteifung von Blutgefäßen oder Schädigungen von Nervenzellen durch eine erhöhte Glykierung verursacht werden. Diese Veränderungen treten im Alter und bei Stoffwechselkrankheiten wie Diabetes mellitus und Urämie auf, die durch eine erhöhte Glucosekonzentration bzw. die Anreicherung von 1,2-Dicarbonylverbindungen im Blut gekennzeichnet sind. Zwar gibt es Publikationen zum Vorkommen N-terminaler Amadori-Produkte an Hämoglobin und in Lebensmitteln, aber die Bildung N-terminaler AGEs wurde bisher nur in wenigen Studien untersucht. Deshalb waren die Bildung und das Vorkommen N-terminaler AGEs im physiologischen Modell, in Hämoglobin und in Backwaren Gegenstand der vorliegenden Arbeit. In der vorliegenden Arbeit wurde erstmals systematisch die Sequenzabhängigkeit der Bildung der Fructosylderivate bzw. der CM-Derivate in Konkurrenz zu den Glyoxal-2(1H)-Pyrazinonen am N-Terminus von Peptiden unter physiologischen und backtechnologischen Bedingungen untersucht. Dabei wurde nachgewiesen, dass die Variation der C-terminalen Aminosäure in Dipeptiden den Glykierungsgrad und das Produktspektrum erheblich beeinflusst. Mit dem konsequenten Nachweis der N-terminalen von Glyoxal und Methylglyoxal ableitbaren Carboxyalkylderivate und 2(1H)-Pyrazinone in humanen Hämoglobin wurde die Relevanz der N-terminalen Glykierung in vivo untermauert. Damit wird eine umfassendere Beurteilung des Dicarbonylstresses und der Glykierung insbesondere bei Urämikern und Diabetikern ermöglicht. Am Beispiel von Backwaren wurde für Lebensmittel gezeigt, dass unter trockenen Reaktionsbedingungen die 2(1H)-Pyrazinone und in wasserhaltigen Systemen die Carboxyalkylderivate bevorzugt zu erwarten sind.

A glicação não enzimática das proteínas é um fator comum para a fisiopatologia de uma série de transtornos relacionados ao envelhecimento e a doenças como o diabetes mellitus (DM). O geração dos produtos de glicação, os AGEs (do inglês: Advanced Glycation End Products) se dá através de reações de glicação da mariz extracelular (MEC) na derme e têm sido apontado como um dos fatores responsáveis pela perda de elasticidade e deficiência de cicatrização da pele. A permeação cutânea de compostos anti-AGE é uma limitação importante para eficiência terapêutica de compostos que devem atingir camadas mais profundas da pele. Modelos de pele reconstruída contendo equivalente dérmico glicado são estruturas tridimensionais geradas in vitro que mimetizam a pele humana e representam um eficiente modelo para o estudo de células e modificações provocadas na MEC no processo de envelhecimento e DM. O modelo 3D de pele reconstruída tem características metabólicas, de permeabilidade e atividade semelhantes à da pele original, potencializando seu papel nas investigações sobre permeabilidade de drogas, toxicidade, irritação, eficácia e segurança de compostos e diferenciação de queratinócitos. Uma série de compostos naturais ou sintéticos inibidores de AGEs têm sido descobertos e apresentados recentemente e podem representar inovação terapêutica no tratamento de modificações causadas pela a formação e acúmulo destes AGEs também na pele. Este estudo avaliou o desenvolvimento da pele reconstruída glicada e posteriormente, a avaliação da eficácia e toxicidade de compostos anti-glicação como aminoguanidina e carnosina em modelo de pele reconstruída glicada. Em perspectiva, este estudo contribuiu para o desenvolvimento de uma nova tecnologia in vitro, a pele reconstruída glicada, que auxiliará a compreensão da biologia da interação célula-MEC mimetizando processos fisiopatológicos importantes como o envelhecimento e o DM. / The Advanced Glycation End Products (AGEs) of proteins is a common factor to the pathophysiology of a number of disorders related to aging and diseases such as diabetes mellitus (DM). The generation of the AGEs products on skin occurs mainly through non-enzymatic glycation reactions of the dermal extracellular matrix and has been touted as one of the factors responsible for loss of elasticity and disability of skin healing. The skin permeation of compounds is an important limitation for therapeutic/cosmetic efficacy of anti-AGE compounds, which must reach the deepest layers of the skin. Reconstructed skin model containing dermal equivalent modified by in vitro glycation is able to mimic the elderly human skin and represent an efficient model for the study of cells interactions and changes in extracellular matrix induced by aging and diabetes. The 3D reconstructed skin model has metabolic characteristics, permeability and activity similar to the original skin, reinforcing its role in drug permeability of investigations toxicity, irritation, safety and efficacy evaluation of compounds and differentiation of keratinocytes. A number of natural or synthetic AGEs inhibitor compounds have been recently discovered and displayed and can represent therapeutic innovation for the treatment of changes caused by the aging of the skin. In this study we performed the development of reconstructed glycated skin model and evaluated the efficacy and toxicity of anti-glycation compounds such as aminoguanidine and carnosine. In perspective, this study has contributed to the development of a new technology in vitro, and for the understanding cell-extracellular matrix interaction during the aging of skin.

Introdução: Diabetes Mellitus é caracterizada por hiperglicemia crônica, e este aumento excessivo de glicose circulante pode gerar danos vasculares e microvasculares pela deposição de produtos de gliclação avançada (AGE), principalmente em estruturas com alta vascularização, como é o caso da sinóvia. Por todas estas razões, o presente estudo estabeleceu, de maneira temporal, o processo de acomentimento sinovial, através do grau de remodelamento e as proteínas envolvidas neste processo, tido como o gatilho na lesão da articulação do joelho. Foram utilizados ratos wistar (n=60), divididos em três grupos, conforme tempo de indução ( 7, 30 e 60 dias), cada grupo era composto de 10 animais diabéticos, induzido por estreptozotocina (35mg/kg de peso) e 10 animais controle, recebendo infusão do mesmo volume de solução salina, após o tempo estipulado os animais foram sacrificados e a sinóvia coletada para as análises propostas. Análise morfológica através de colorações de hematoxilina-eosina para análise do perfil celular do tecido sinovial e Picrosírius para avaliação da histoarquitetura das fibras colágenas. A quantificação das fibras colágenas foi realizada pela coloração do Picrosírius em microscópio de luz polarizada e a caracterização e distribuição de seus tipos por imunofluorescência, para quantificação total da proteina de colágeno foi realizado a medição da 4-hidroxiprolina (HPO). Os produtos de glicação avançada foram analisados e quantificados por imufluorescência. A detecção e quantificação da imunoexpressão de marcadores bioquímicos como ET-1, TGF-B e IL17 foi realizado por método estereológico de contagem de pontos em reticulo, e como método de confirmação dos achados imunohistoquimicos foi realizado análise de expressão gênica dos Colágenos I,III, e V alfa- 1, alfa-2), por Reação de Transcrição Reversa com amplificação por PCR em Tempo Real (qRT-PCR). Resultados: Foi observado modificação da estrutura sinovial de forma temporal, acometendo inicialmente os vasos subsinoviais e tecidos adjacentes a ele, isso foi observado em tanto em análise morfológica como confirmado em quantificação por Picro em luz polarizada, as modificações se mostraram significantes nos grupos de 30 e 60 dias, quando comparado ao respectivo grupo controle, houve aumento do colágeno total, através do Picrosirius, como por dosagem de HOP. Os resultados foram confirmados por imunofluorescência com o aumento progressivo do COLI e diminuição de COLIII e COLV, o RAGE e AGE também tiveram sua expressão aumentada conforme a evolução no tempo de indução dos animais. Em análise da expressão de outras proteínas foi possível observar a detecção da ET-1 e da IL-17 nos animais diabéticos em comparação ao controle, houve também expressão significativa do TGF-B quando comparado ao respectivo controle. Na análise da expressão gênica foi possível observar aumento do COLV inicialmente, principalmente da cadeia alfa 2, do COLIII e COLI, confirmando achados histomorfométricos. Conclusão: O tecido sinovial demonstra remodelamento precoce ao redor dos vasos, essa mediação envolve o COL1 e os produtos de glicação avançada. Esta alteração no tecido sinovial pode ser responsável por desencadear o acometimento articular no diabetes mellitus / Introduction: Diabetes Mellitus is characterized by chronic hyperglycemia, and this excessive increase of circulating glucose can cause vascular and microvascular damage by the deposition of advanced glycation products (AGE), especially in structures with high vascularization, as is the case of synovium. For all these reasons, the present study established, in a temporal way, the process of synovial concomitance, through the degree of remodeling and the proteins involved in this process, considered as the trigger in the lesion of the knee joint. Wistar rats (n = 60), divided into three groups, according to induction time (7, 30 and 60 days), each group consisted of 10 diabetic animals, induced by streptozotocin (35 mg / kg body weight) and 10 animals control, receiving infusion of the same volume of saline solution, after the stipulated time the animals were sacrificed and the synovium collected for the proposed analyzes. Morphological analysis using hematoxylineosin staining for analysis of the cellular profile of the synovial tissue and Picrosírius for evaluation of the histoarchitecture of the collagen fibers. The quantification of the collagen fibers was performed by the Picrosírius staining in a polarized light microscope and the characterization and distribution of its types by immunofluorescence, the measurement of 4-hydroxyproline (HPO) was performed for the total quantification of the collagen protein. Advanced glycation products were analyzed and quantified by impuluorescence. The detection and quantification of the immunoexpression of biochemical markers such as ET- 1, TGF-B and IL17 was performed by stereological method of reticule dot counting, and as a method of confirming the immunohistochemical findings, the analysis of the collagen I, III , and V alpha-1, alpha-2), by Reverse Transcription Reaction with Real-Time PCR Amplification (qRT-PCR). Results: Modification of the synovial structure was observed temporally, initially affecting subsynovial vessels and tissues adjacent to it, this was observed in both morphological analysis and confirmed in quantification by Picro in polarized light, the modifications were significant in the groups of 30 and 60 days, when compared to the respective control group, there was increase of the total collagen, through Picrosirius, as per HOP dosage. The results were confirmed by immunofluorescence with progressive increase of COLI and decrease of COLIII and COLV, RAGE and AGE also had their expression increased as the evolution in the induction time of the animals. In the analysis of the expression of other proteins it was possible to observe the detection of ET-1 and IL-17 in diabetic animals in comparison to the control, there was also significant expression of TGF-B when compared to the respective control. In the analysis of the gene expression it was possible to observe an increase of the COLV initially, mainly of the alpha 2 chain, of the COLIII and COLI, confirming histomorphometric findings. Conclusion: Synovial tissue demonstrates early remodeling around vessels, this mediation involves COL1 and advanced glycation products. This change in synovial tissue may be responsible for triggering joint involvement in diabetes mellitus

Produtos de glicação avançada (AGE) prejudicam o metabolismo de lipoproteínas e o transporte reverso de colesterol, o que contribui para a aterosclerose no diabete melito (DM). Em particular, a albumina modificada por AGE (albumina-AGE) reduz a remoção de colesterol por diminuir o conteúdo do receptor ABCA-1 em macrófagos. Isto se vincula ao insulto oxidativo e inflamatório, os quais são indutores do estresse do retículo endoplasmático (RE). O objetivo do presente estudo foi avaliar, em macrófagos, os efeitos do tratamento com albumina-AGE sobre o estresse do RE e suas vias adaptativas (UPR), relacionando-os com o prejuízo na expressão do ABCA-1 e efluxo de colesterol celular. Albumina-AGE foi produzida pela incubação de albumina isenta em ácidos graxos com glicolaldeído 10 mM e, albumina controle (albumina-C) com PBS apenas. Albumina foi isolada do soro de pacientes portadores de DM com controle glicêmico inadequado (albumina-DM) ou indivíduos controles (albumina não- DM) por cromatografia para separação rápida de proteínas seguida por purificação alcoólica. Macrófagos de peritônio de camundongos ou macrófagos da linhagem J774 foram tratados com os diferentes tipos de albumina na presença ou ausência de ácido fenil butírico (PBA; chaperona química que alivia o estresse do RE) ou MG-132 (inibidor do sistema proteasomal) por diferentes intervalos de tempo. A expressão de marcadores do estresse do RE, UPR, proteína dissulfeto isomerase (PDI), calreticulina e ubiquitina foi determinada por imunoblot e o conteúdo de ABCA-1, por citometria de fluxo e imunocitoquímica. O efluxo de 14Ccolesterol foi avaliado, utilizando-se apoA-I como aceptora de colesterol. A albumina-AGE induziu aumento tempo-dependente na expressão das chaperonas marcadoras do estresse do RE - Gr78 e Grp94 - e de proteínas da UPR (ATF6 e eIF2-P) em comparação à albumina-C. O conteúdo de ABCA-1 e o efluxo de colesterol foram reduzidos em, respectivamente, 33% e 47% e ambos foram restaurados pelo tratamento com PBA, o qual também reduziu o estresse do RE. A associação entre estresse de RE e redução de ABCA-1 foi confirmada pelo uso da tunicamicina (indutor clássico de estresse do RE), que diminuiu em 61% o conteúdo de ABCA-1, prejudicando em 82% o efluxo de colesterol. A albumina-AGE aumentou o conteúdo total de ubiquitina. A inibição do sistema proteasomal não foi capaz de restaurar o conteúdo de ABCA-1 em células tratadas com albumina-AGE. Em macrófagos expostos à albumina-DM evidenciou-se maior expressão da PDI e calreticulina, com tendência à maior expressão da Grp94. A albumina-AGE (produzida in vitro ou isolada de portadores de DM) induz estresse de RE, o qual se vincula à redução no conteúdo de ABCA-1 e efluxo de colesterol. Estes eventos podem contribuir para a aterosclerose no DM. Chaperonas químicas, que aliviam o estresse do RE, podem ser ferramentas úteis na prevenção e tratamento da aterosclerose / Advanced glycation end products (AGE) disturb lipoprotein metabolism and reverse cholesterol transport, contributing to atherosclerosis in diabetes mellitus (DM). Particularly, advanced glycated albumin (AGE-albumin) reduces cell cholesterol removal by impairing the expression of ABCA-1 in macrophages. This is ascribed to the oxidative and inflammatory stress, conditions that elicit endoplasmic reticulum (ER) stress. In this study it was investigated the effect of AGE-albumin on ER stress and adaptative pathways (UPR) development in macrophages, and its relationship to the reduction in ABCA-1 expression and cholesterol efflux. AGE-albumin was prepared by incubating fatty acid free albumin with 10 mM glycolaldehyde and control albumin (C-albumin) with PBS only. Albumin was isolated from poorly controlled DM patients (DM-albumin) and control individuals (nonDMalbumin) by fast liquid chromatography and purified by alchoolic extraction. Mouse peritoneal macrophages or J774 cells were treated along time with the different types of albumin in the absence or presence of phenyl butiric acic (PBA; a chaperone that aleviates ER stress) or MG132 (a proteasomal inhibitor). The expression of ER stress and UPR markers, protein disulfide isomerase (PDI), calreticulin and ubiquitin was determined by immunoblot and ABCA-1 protein level, by flow cytometry and imunocytochemistry. 14Ccholesterol efflux was evaluated utilizing apo A-I as cholesterol acceptor. AGE-albumin induced a time-dependent increase in the expression of ER stress chaperone markers - Gr78 and Grp94 - and UPR proteins (ATF6 and eIF2-P) in comparison to C-albumin. ABCA-1 content and cholesterol efflux were diminished by, respectively, 33% and 47% and both were recovered by the treatment with PBA. The association between ER stress and ABCA-1 reduction was confirmed by the reduction, induced by tunicanycin (a classical ER stress inductior) in ABCA-1 protein level (61%) and cholesterol efflux (82%). AGE-albumin increased the amount of cellular total ubiquitin. The inhibiton of proteasomal system was unable to restore ABCA-1 protein level in cells treated with AGE-albumin. In macrophages exposed to DM-albumin a higher expression of PDI and calreticulin was observed together with a trend of enhanced Grp94 expression. In conclusion, AGE-albumin (produced in vitro or isolated from DM patients) induces ER stress which is related to the reduction in ABCA-1 level and cholesterol efflux in macrophages. These events can contribute to atherosclerosis in DM. Chemical chaperones that alleviate ER stress may be useful in the prevention and treatment of atherosclerosis

Peritoneal dialysis (PD) is a form of renal replacement therapy using the peritoneum as a dialysis membrane. PD solutions employed to remove nitrogen metabolites and excess plasma fluid, and to restore electrolyte and acid-base balance are being developed to minimize local and systemic inflammatory responses while maintaining peritoneal homeostasis and host defense. The effect of chronic action of PD solutions on the peritoneum results in its remodeling and, possibly, eventual loss of peritoneal ultrafiltration capacity. Factors most responsible for late complications and peritoneal remodeling include high glucose levels in PD solutions, and the presence and formation of glucose degradation products (GDP) and advanced glycation end - products (AGEs) in the peritoneal cavity. The aim of our study described in this dissertation was to test various PD solutions with different glucose content and GDP and, using AGEs receptor ligands, to define their systemic effects and identify PD solutions with highest biocompatibility. This part of the dissertation characterizes conventional glucose - based solutions, low - glucose and GDP load solutions as well as glucose polymer (icodextrin) - based PD solutions while determining the plasma and dialysate levels of soluble receptor for AGEs (s - RAGE) and its...