Emulsões artificiais sem proteína simulando quilomicrons e remanescentes de quilomícron foram preparadas por sonicalcação de trioleína, lecitina, colesteril oleato e colesterol em solução aquosa. A seguir foram ultracentrifugadas em gradiente descontínuo de densidade. As emulsões, marcadas com 3H-trioleína e 14C-colesteril oleato foram injetadas via intra-arterial em ratos controle e em ratos tratados com Triton WR1339, sulfato de protamina e heparina, medindo-se a seguir a remoção plasmática do colesteril-ester e dos triglicérides, durante dez minutos. O Triton WR 1339 e a protamina inibiram a lipólise dos quilomícrons artificiais, diminuindo a remoção destas partículas do plasma. O Triton WR 1339 mostrou ser mais efetivo que a protamina nestes efeitos. Por outro lado, a heparina promoveu uma lipólise rápida e brusca nos quilomícrons artificiais, assim como uma aceleração na remoção destas partículas do plasma. Em contraste flagrante com esses resultados, o metabolismo dos remanescentes de quilomícron não foi consideravelmente afetado pelo tratamento com Triton e heparina. Estas experiências indicam que as emulsões artificiais reproduzem o comportamento metabólico dos quilomícrons e remanescentes de quilomícron naturais, em condições em que a atividade da lipase lipoproteica esteja alterada. / Protein-free emulsions models of chylomicrons and chylomicron remnants were prepared by sonicating triolein, lecithin., cholesteryl oleate and cholesterol in aqueous saline media, followed by ultracentrifugation in density gradient solution. The 3H-triolein and 14C-cholesteryl oleate labeled emulsions were injected into the carotid artery of control rats and rats treated with Triton WR 1339, protamine sulphate and heparin. Plasma removal of both labels was measured during ten minutes in two minutes intervals. Triton WR 1339 and protamine sulphate strongly inhibited lipolysis of chylomicron-like emulsions leading to delayed removal of the particles from blood. Triton WR 1339 de appeared to be more effective than protamine to elicit these effects. On the other hand, heparin produced instantaneous lipolysis of the chylomicron-like particles markedly enhancing its removal from plasma. Contrarily, chylomicron remnant-like emulsions were not considerably affected either by Triton WR 1339 or by heparin treatment. The above described results obtained with artificial emulsions support current concepts on the metabolic behavior of natural chylomicron and remnant submitted to changes in lipoprotein lipase action.

Bakgrund: Fetma och övervikt är ett av de största hälsoproblemen runt om i världen. Vid fetma och övervikt ökar risken för olika sjukdomar, bland annat kranskärlssjukdomar. Kardiovaskulära sjukdomar var den främsta dödsorsaken världen över år 2016. En viktnedgång på 5 – 10 % av kroppsvikten, genom dietära restriktioner, kan minska risken för kranskärlssjukdomar. Varannandagsfasta är en metod som begränsar en individs energiintag med 70–100% varannan dag och varannan dag konsumerar individen vad den behagar.  Syfte: Syftet med den här litteraturstudien är att sammanställa vilken effekt varannandagsfasta har på kroppsvikt samt olika kardiovaskulära riskfaktorer.  Metod: En systematisk litteraturstudie utfördes där artiklar söktes efter i databasen PubMed med sökordet ”alternate day fasting”.  Resultat: Totalt tio studier inkluderades i litteraturstudien. Samtliga studier gav en signifikant viktnedgång. Triglycerid- och LDL-halten sjönk signifikant i sex utav tio studier. HDL-halterna ökade inte i samband med varannandagsfasta. Totalkolesterolet sjönk signifikant i fem studier. Det systoliska blodtrycket sjönk signifikant i fem utav nio grupper och det diastoliska blodtrycket sjönk i tre grupper.  Slutsats: Varannandagsfasta kan vara en effektiv strategi för bättre hälsa, då varannandagsfasta kan ge viktnedgång och minska riskfaktorer som LDL, triglycerider och totalkolesterol samt att varannandagsfasta möjligen även kan sänka blodtrycket. Mer forskning behövs med längre studietid och större studiepopulationer för att fastställa sambandet mellan varannandagsfasta och kardiovaskulära riskfaktorer. / Background: Obesity and overweight is one of the world’s largest health problems. Obesity and overweight increase the risk of developing different diseases, such as coronary heart diseases. Cardiovascular diseases were the leading cause of death globally in 2016. A moderate weight loss of 5–10% by means of dietary restrictions, has been shown to lower the risk of coronary heart disease. Alternate day fasting is a dietary strategy that restricts the energy intake by 70–100% every other day and every other day the individual is permitted to consume food ad libitum. Aim: The aim of this study is to compile the effects of alternate day fasting on weight loss and cardiovascular risk factors. Method: A systematic literature study was conducted. The literature search was performed in the database PubMed using the term ”alternate day fasting”. Result: In total there were ten studies included in this literature study. A significant weight loss was achieved in all studies. The concentration of triglycerides and LDL-cholesterol decreased significantly in six out of ten studies. Alternate day fasting did not increase HDL-cholesterol. The total cholesterol significantly decreased in five studies. The systolic blood pressure decreased significantly in five out of nine groups and the diastolic blood pressure decreased in three groups.  Conclusion: The findings indicate that alternate day fasting may be an effective strategy to improve health by reducing body weight, LDL-cholesterol, total cholesterol and triglycerides and might possibly lower the blood pressure. Future research with longer study duration and larger sample size is needed to determine the relationship between alternate day fasting and cardiovascular risk factors.

Twenty-two young men and women of the 49thMilitary Police Brigade of the California National Guard were participants of our nutrition education and health assessment program. The California National Guard has expressed concern of unsatisfactory physical and nutritional status of their personnel related to a nutrition knowledge deficit as evidenced by preliminary data of insufficient dietary intake and poor nutrition knowledge assessment scores. Our program was designed to implement a nutrition intervention including education and evaluate its effectiveness in reducing Metabolic Syndrome (MetS) risk factors, improving body composition, and providing educational lessons intended to alter lifestyle. Baseline data was quantified and analyzed for statistical significance. Participants reported consuming less than average daily recommended calories and variable macronutrient % of recommended values (%Recommended). DXA analysis revealed high %Body Fat (BF), positively correlated with high values of Visceral Adipose Tissue (VAT) in both sexes. Statistical analyses identify HDL cholesterol (HDL-C) and waist circumference as significant predictive variables of VAT, after adjusting for age and sex. Follow-up data from two participants was collected but excluded from statistical analysis due to small sample size. Exploratory (stepwise regression) analysis considering several predictive variables reveals HDL-C is the most significant predictor of VAT (p=0.0011), when waist circumference is excluded from the model, after correcting for age and sex. Waist circumference was excluded with the consideration that waist may be a surrogate measure for VAT. HDL-C seems to be the variable most strongly associated with VAT and HDL-C explains 67% of the variability of VAT (RSquared=0.6741) in the fit model after correcting for age and sex. While the impact of high HDL-C on improved body composition and reduction of cardiometabolic risk factors is well supported by literature, the significance of HDL-C on VAT deposition presented in our findings provokes continued research.

Antecedentes y objetivos: Varios estudios han reportado el efecto de las dietas vegetarianas en el síndrome metabólico (SM) y/o sus componentes; Sin embargo, los resultados de estos estudios no son consistentes. El objetivo del presente estudio fue realizar una revisión sistemática y metanálisis de ensayos controlados aleatorios (ECA) y estudios observacionales que evaluaran la asociación entre dietas vegetarianas y SM y/o sus componentes (presión arterial sistólica, presión arterial diastólica, glucosa en ayunas, triglicéridos, circunferencia de cintura, y HDL-colesterol en adultos. Métodos: Se realize la búsqueda en PubMed, Web of Science, EMBASE, Scopus y Cochrane Library. Se utilizaron metanálisis de efectos aleatorios estratificados según el diseño de estudio. Resultados: Un total de 64 estudios (n = 45 345) cumplieron los criterios de inclusión (5 ECAs, 2 cohortes, 57 transversales). Las dietas vegetarianas no se asociaron con SM en comparación con la dieta omnívora (OR 0,96, IC del 95%: 0,50 a 1,85, p = 0,9). Del mismo modo, el metanálisis de los ECAs y los estudios de cohorte indicaron que el consumo de dietas vegetarianas no está asociado a los componentes del SM. Sin embargo, el metanálisis de estudios transversales mostró que las dietas vegetarianas se asociaron con niveles significativamente más bajos de presión arterial sistólica (DM -4,40 mmHg, IC del 95%: -6,16 a -2,63, p <0,00001), presión arterial diastólica (DM -2.99 mmHg, 95 % CI -5,00 a -0,98, p = 0,004), glucosa en ayunas (DM -0,31 mmol / l, IC del 95% -0,43 a -0,20, p <0,00001), y HDL-colesterol (CM -0,05 mmol / l, 95 % CI - 0,08 a -0,03, p = 0,0001) en comparación con la dieta omnívora. La heterogeneidad entre los estudios transversales fue alta y se mantuvo en el análisis por subgrupos realizado. Además, la mitad de los estudios incluidos tienen un alto riesgo de sesgo. Conclusiones: Las dietas vegetarianas están asociadas a un menor riesgo de SM en comparación con las dietas omnívoras. La asociación entre las dietas vegetarianas y los niveles más bajos de presión arterial sistólica, presión arterial diastólica, HDL-colesterol y glucosa en ayunas no es clara, debido a que existe una elevada heterogeneidad y severas limitaciones metodológicas en los estudios transversales. Se necesitan estudios prospectivos y controlados para evaluar la asociación entre las dietas vegetarianas y SM y sus componentes. / Background and aims: Several studies have reported the effect of vegetarian diets on metabolic syndrome (MetS) or its components; however, results are not consistent. The aim of this study was to carry out a systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials (RCT’s) and observational studies that evaluate the association between vegetarian diets and MetS or its components (systolic blood pressure [SBP], diastolic blood pressure [DBP], fasting glucose, triglycerides, waist circumference [WC], HDL-cholesterol (HDL-C) in adults. Methods: PubMed, Web of Science, EMBASE, Scopus and the Cochrane Library were searched. Random effects meta-analyses stratified by study design were used. Results: A total of 64 studies (n=45 345) met the inclusion criteria (5 RCTs, 2 cohorts, 57 cross- sectional). Vegetarian diets were not associated with MetS when compared with omnivore diet (OR 0.96, 95%CI 0.50 to 1.85, p=0.9). Likewise, meta-analysis of RCTs and cohort studies indicated that consumption of vegetarian diets were not associated with MetS components. However, meta-analysis of cross-sectional studies showed that vegetarian diets were associated with significantly lower levels of SBP (MD -4.40 mmHg, 95%CI –6.16 to -2.63, p<0.00001), DBP (MD -2.99 mmHg, 95%CI –5.00 to -0.98, p=0.004), fasting glucose (MD -0.31 mmol/l, 95%CI –0.43 to -0.20, p<0.00001), and HDL-C (MD -0.05 mmol/l, 95%CI –0.08 to -0.03, p=0.0001) in comparison to omnivore diet. Heterogeneity of effects among cross-sectionals studies was high, and was maintained in most of the subgroup analysis performed. Furthermore, half of the included studies have high risk of bias. Conclusions: Vegetarian diets were not associated with lower risk of MetS in comparison to omnivore diets. The association between vegetarian diets and lower levels of SBP, DBP, HDL-C, and fasting glucose is unclear due to high heterogeneity and severe methodological limitations found in cross-sectional studies. Future prospective and controlled studies are needed to evaluate the association between vegetarian diets and MetS and its components. / Tesis

Orientador: Celso Valentim Santilli / Resumo: Atualmente, os problemas associados ao uso de combustíveis fósseis têm sido um tema de grande preocupação, gerando interesse em processos baseados no uso de energia limpa e renovável. O etanol produzido de fontes renováveis vem se mostrando vantajoso em vários aspectos e promissor na substituição e/ou complementação da petroquímica no futuro, na obtenção de diversos produtos de valor agregado. Os hidróxidos duplos lamelares (HDL) e seus derivados têm recebido muita atenção nas últimas décadas devido a importantes aplicações, particularmente em catálise, com vantagens relacionadas à uniforme distribuição dos cátions metálicos em sua estrutura, a nível atômico, além da flexibilidade de composições. Além disso, quando submetidos a um tratamento térmico, os HDL dão origem a nanopartículas metálicas estáveis e altamente dispersas em uma matriz de óxido misto com forte interação metal-suporte. Neste trabalho foram sintetizados catalisadores derivados de CuZnAl-HDL contendo 0, 5, 10 e 20% m/m de cobre, avaliando suas características e sua eficiência na reação de desidrogenação do etanol (EDR). Os catalisadores foram analisados por um conjunto de técnicas, com destaque para a caracterização por quick-XAS das espécies de Cu e Zn envolvidas nas etapas de formação do catalisador e reação em condições operando. Por meio do uso de ferramentas quimiométricas, como MCR-ALS no tratamento dos conjuntos de dados, foi observado que o teor de cobre no catalisador influencia na composição das fas... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Nowadays, the problems associated with the use of fossil fuels have been a topic of great concern, generating interest in processes based on the use of clean and renewable energy. Ethanol produced from renewable sources has proved to be advantageous in several aspects and promising in the replacement and/or complementation of the petrochemistry in the future, in obtaining several value-added products. Layered double hydroxides (LDH) and their derivatives have received much attention in the past decades due to important applications, particularly in catalysis, with advantages related to the uniform distribution of metallic cations in their structure, at the atomic level, in addition to the flexibility of compositions. Furthermore, when subjected to a thermal decomposition, LDH give rise to stable and highly dispersed metallic nanoparticles in a mixed oxide matrix, showing strong metal-support interaction. In this work, catalysts derived from CuZnAl-LDH containing 0, 5, 10 and 20% wt. copper were synthesized, evaluating their characteristics and their efficiency in the ethanol dehydrogenation reaction (EDR). The catalysts were analyzed by a set of techniques, with emphasis on the characterization by quick-XAS of the Cu and Zn species involved in the stages of formation of the catalyst and reaction under operando conditions. Through the use of chemometric tools, such as MCR-ALS in the treatment of datasets, it was observed that the copper content in the catalyst influences the p... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Magister Pharmaceuticae - MPharm / Cardiovascular diseases (CVDs) such as ischaemic heart diseases, heart failure and stroke remain a major cause of death globally. Various deep-rooted factors influence CVD development; these include but are not limited to elevated blood lipids, high blood pressure, obesity and diabetes. A considerable number of proteins are involved directly and indirectly in the transport, maintenance and elimination of plasma lipids, including high and low-density lipoprotein cholesterol (HDL-C and LDL-C). There are several mechanisms involved in the removal of LDL particles from systemic circulation. One such mechanism is associated with the gene that encodes proprotein convertase subtilisin/kexin type 9 (PCSK9), which has become an exciting therapeutic target for the reduction of residual risk of CVDs. Currently, statins are the mainstay treatment to reduce LDL-C, and a need exists to further develop more effective LDL-C-lowering drugs that might supplement statins.

Background The pleckstrin and Sec7 domain-containing 3 (PSD3) gene has been linked to immune diseases. We examined whether the genetic variants within the PSD3 gene are associated with obesity, type 2 diabetes (T2D), and high-density lipoprotein (HDL) cholesterol level. Methods Multiple logistic regression model and linear regression model were used to examine the associations of 259 single nucleotide polymorphisms (SNPs) within the PSD3 gene with obesity and T2D as binary traits, and HDL level as a continuous trait using the Marshfield data, respectively. A replication study of obesity was conducted using the Health Aging and Body Composition (Health ABC) sample. Results 23 SNPs were associated with obesity (p < 0.05) in the Marshfield sample and rs4921966 revealed the strongest association (p = 3.97 × 10−6). Of the 23 SNPs, 20 were significantly associated with obesity in the meta-analysis of two samples (p < 0.05). Furthermore, 6 SNPs revealed associations with T2D in the Marshfield data (top SNP rs12156368 with p = 3.05 × 10−3); while two SNPs (rs6983992 and rs7843239) were associated with both obesity and T2D (p = 0.0188 and 0.023 for obesity and p = 8.47 × 10−3 and 0.0128 for T2D, respectively). Furthermore, 11 SNPs revealed associations with HDL level (top SNP rs13254772 with p = 2.79 × 10−3) in the Marshfield data; meanwhile rs7009615 was associated with both T2D (p = 0.038) and HDL level (p = 4.44 × 10−3). In addition, haplotype analyses further supported the results of single SNP analysis. Conclusions Common variants in PSD3 were associated with obesity, T2D and HDL level. These findings add important new insights into the pathogenesis of obesity, T2D and HDL cholesterol.

Hintergrund: Bei der Herzinsuffizienz mit erhaltener Ejektionsfraktion (HFpEF) handelt es sich um ein komplexes Krankheitsbild, das mit steigenden Hospitalisierungsraten an immer zunehmender Bedeutung im Gesundheitssystem gewinnt. Trotz hoher Mortalitätsraten hat sich keine Standardtherapie etabliert und bisher existieren keine erfolgreichen Behandlungsmaßnahmen. Zudem macht die HFpEF die Hälfte aller Herzinsuffizienzfälle aus, was die Zweckmäßigkeit der Erforschung einer effektiven Therapie hervorhebt. Als ein der entscheidenden Faktoren in der Pathophysiologie der Erkrankung wird die endotheliale Störung gestellt. Mit Reduktion der NO-Bioverfügbarkeit im Endothelium führt die endotheliale Störung zur LV -Versteifung mit diastolischer Dysfunktion des Herzens. Das körperliche Training und daraus resultierende Scherkräfte im Blutgefäß triggern eine HDL-vermittelte Stickstoffmonoxid Synthese. Die vasodilatative, eNOS-steigernde Funktion des HDL kann bei Herzinsuffizienten gestört sein. Eine entsprechende Trainingsmodalität könnte sich jedoch als Endothelium-schützend zeigen. Fragestellung: Ziel dieser Dissertation ist die Erforschung, ob die HDL-Funktion von Patienten mit HFpEF durch das Hochintensive Intervalltraining (90-95 % der maximalen HF) oder Moderat-Intensives Kontinuierliches Ausdauertraining (60-70 % der maximalen HF) beeinflussbar ist. Im Fokus der Untersuchungen stehen die HDL-gesteuerte eNOS- Funktion (Funktion der endothelialen Stickstoffmonoxid-Synthase), die durch die Phosphorylierung an unterschiedlichen Aminosäureresten im Molekül ausgewertet wird, die PON-1 Aktivität (Paraoxonase-1), die für anti-oxidative Rolle des HDL spricht, sowie die Konzentrationen von TBARS (Thiobarbitursäure-reaktive Substanzen), die als Indikatoren der gesteigerten Lipidperoxidation dienen. Material und Methoden: Um die Fragen zu klären, wurden die Probanden in drei Gruppen randomisiert: 1) HIIT (Hochintensives Intervalltraining), 2) MCT (Moderat-Intensives Kontinuierliches Ausdauertraining) und 3) CG (Kontrollgruppe). Vor, während und nach den verschiedenen Trainingsinterventionen wurde das HDL durch Ultrazentrifugation aus dem Blutserum der Probanden isoliert. Im Anschluss daran erfolgte die Inkubation der gewonnenen HDL-Isolate mit humanen Aortenendothelzellen. Mittels Western Blot wurde die HDL-induzierte eNOS-Phosphorylierung an der aktivierenden Position Ser1177 (die zur Steigerung der eNOS-Aktivität führt) und an der deaktivierenden Position Thr 495 (die zur Hemmung der eNOS-Aktivität führt) ermittelt. Aktivierende Phosphorylierung der eNOS geht mit einer gesteigerten NO-Produktion einher. Zur Klärung, wie weit modifizierbar die Endothelium-schützende Rolle des HDL ist und welche Korrelationen damit einhergehen, wurde anti-oxidative Funktion des HDL gemessen. Dazu diente die Messung der Aktivität des assoziierten Enzymes - Paraoxonase-1 (PON-1), das die Lipoproteine vor oxidativer Modifikation schützt. Die protektive Eigenschaft des HDL lässt sich unter anderem durch reaktive Sauerstoffspezies modifizieren. Die reduzierte PON-1 Aktivität kann mit gesteigerter Lipidperoxidation mit daraus entstehenden Fettsäure-Radikale einhergehen. Als Indikator wurde in der vorliegenden Studie die Konzentration an Thiobarbitursäure- reaktiver Substanzen (TBARS) gemessen. Ergebnisse/ Beobachtungen: Durch das körperliche Training konnte man einen Anstieg der eNOS-Phosphorylierung an Ser1177 hervorrufen. Nach dem ersten supervidierten Teil des HIIT kam es zu einer signifikanten HDL-induzierten eNOS-Phosphorylierung an Ser 1177. Weder nach HIIT noch nach MCT konnte jedoch ein signifikanter Rückgang der eNOS Phosphorylierung an der deaktivierenden Position Thr495 festgestellt werden. Bei der Betrachtung der eNOS-Phosphorylierung in der MCT- und Kontrollgruppe fielen keine signifikanten Unterschiede auf. Bei HIIT Probanden ergaben sich signifikant erhöhte Werte von PON-1 Aktivität sowohl im Serum als auch im HDL. In MCT- und Kontrollgruppe konnten hingegen keine signifikante Steigerung der PON-1 Aktivität nachgewiesen werden. Bei der Betrachtung von erhobenen Daten dieser Arbeit fallen erhöhte Werte von TBARS- Konzentrationen bei allen Probanden auf. Es kam allerdings zu keinen signifikanten Unterschieden nach den Trainingsinterventionen. Schlussfolgerungen: Die vorliegende Studie liefert die Erkenntnisse, dass das Hochintensive Intervalltraining eine signifikant gesteigerte HDL-vermittelte eNOS Phosphorylierung, die ebenfalls mit signifikant erhöhter PON-1 Aktivität einhergeht, bei HFpEF-Erkrankten induziert. Ferner aus den erhobenen Daten lässt sich ableiten, dass die Compliance bei allen Probandengruppe jeweils höher während eines überwachten Trainings als während einer home-basierten Intervention war. Insgesamt kann man daraus spekulieren, dass HIIT eine verbesserte endotheliale Funktion des HDL hervorrufen könnte und eine mögliche effektive Therapiemethode der HFpEF in Zukunft darstellen würde. Eine Nutzung dieser Methode bleibt offen und bedarf weiterer Forschungen.:Inhaltsverzeichnis I Tabellenverzeichnis IV Abbildungsverzeichnis V Abkürzungsverzeichnis VI 1 Einleitung 3 1.1 Die Herzinsuffizienz mit erhaltener Ejektionsfraktion 3 1.1.1 Definition der Herzinsuffizienz, Klinisches Bild, Einteilung nach der Pathophysiologie 3 1.1.2 Epidemiologie der HFpEF 3 1.1.3 Pathomechanismus der HFpEF 4 1.1.4 HFpEF vs. HFrEF 11 1.1.5 Diagnose der HFpEF 12 1.1.6 Behandlungsmöglichkeiten 12 1.2 Körperliches Training 14 1.2.1 Belastungsintoleranz bei HFpEF 14 1.2.2 Hochintensives Intervalltraining (HIIT) und Moderat-Intensives Kontinuierliches Ausdauertraining (MCT) 15 1.3 High density lipoproteins 16 1.3.1 HDL bei Herzinsuffizienz 16 1.3.2 Funktionen und Bedeutung von HDL-Partikeln 17 1.4 Zielsetzung und Fragestellung 19 2 Material 20 2.1 Serum 20 2.2 Zellkulturmaterial 20 2.3 Kulturmedium 20 2.4 Chemikalien und Lösungen 20 2.5 Färbelösungen 20 2.6 Antikörper 20 2.7 Chemilumineszenz 20 2.8 Sonstige Materialien 21 2.9 Geräte 21 2.10 Software 21 3 Methoden 22 3.1 Studiendesign 22 3.2 Trainingsintervention 23 3.3 Isolation des HDL 24 3.3.1 Vorarbeiten 24 3.3.2 HDL Isolation 24 3.3.3 HDL Aufreinigung 25 3.4 Bestimmung der Proteinkonzentration nach der BCA-Methode 25 3.5 Stimulation der Zellen 26 3.6 Western Blot 26 3.7 Gelelektrophorese 27 3.8 Proteintransfer 28 3.9 Immundetektion 29 3.10 Chemilumineszenz 29 3.11 PON-1 Aktivität 30 3.12 TBARS 30 3.13 Statistische Analyse 30 4 Ergebnisse 31 4.1 Charakterisierung der Patienten 31 4.2 Patientendaten 32 4.3 Qualität des isolierten HDL 38 4.4 Die HDL-induzierte eNOS-Phosphorylierung 40 4.5 Aktivität der Paraoxonase 1 (PON-1) 44 4.6 TBARS-Konzentration im Serum 47 5 Diskussion 49 5.1 Hauptaussagen 49 5.1.1 Endotheliale Effekte des Trainings via HDL 50 5.1.2 Trainingsmodalitäten als potentielle Therapie 52 5.1.3 Denkbarer molekularer Mechanismus für die Regulation von endothelialen Funktionen des HDL 55 5.1.4 Quantitative vs. qualitative Auswertung der HDL Funktion 57 5.1.5 Unterschiede bei der Einhaltung der verschiedenen Trainingsprotokollen 59 5.1.6 Ausblick für zukünftige Forschungsarbeiten 61 5.1.7 Studienlimitationen 63 6 Zusammenfassung 65 7 Summary 67 8 Literaturverzeichnis 69 9 Anlage 1 88 10 Anlage 2 89 11 Curriculum vitae 90 12 Danksagung 91 Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Reagenzien zur Vorbereitung eines 8 % und 12 % SDS-Polyacrylamidgels 27 Tabelle 2: Die verwendeten Antikörper zur Detektion der Proteine 29 Tabelle 3: Patientendaten zu Beginn der Studie -V1 32 Tabelle 4: Patientendaten zu den Zeitpunkten V1, V2, V3 33 Tabelle 5: Medikation 34 Tabelle 6: Lipidprofil 36 Tabelle 7: Ergospirometrie 37 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Pathomechanismus der myokardialen Dysfunktion (übernommen aus Paulus & Tschöpe, 2013) 6 Abbildung 2: Entstehung der myokardialen Dysfunktion durch Veränderungen innerhalb extrazellulärer Matrix und Kardiomyozyten bei Übergewicht und Diabetes mellitus (DM) 7 Abbildung 3: Komorbiditäten bei HFpEF als Trigger für diastolische Dysfunktion 9 Abbildung 4: NO Synthese als Antwort auf Shear Stress 10 Abbildung 5: Schematische Darstellung, wie ein körperliches Training das Krankheitsfortschreiten sowie HDL-induzierte NO-Produktion beeinflusst (übernommen aus Adams et al., 2013) 18 Abbildung 6: Studiendesign 22 Abbildung 7: Trainingsprotokoll, MCT-Moderat-Intensives Kontinuierliches Ausdauertraining, HIIT- Hochintensives Intervalltraining, HRpeak- maximale Herzfrequenz (übernommen aus Suchy et al., 2014) 23 Abbildung 8: Positionieren der Kanülenspitze und Entnahme des HDL 25 Abbildung 9: SDS-Page nach Färbung mit Coomassie-Blau zum Nachweis von HDL mit Größenmarker, BSA-Standard und den HDL-Proben (10 μg, 20 μg und 30 μg des Proteins) 38 Abbildung 10: Die Immundetektion der gebundenen Antikörper Apo-Protein A 1 durch eine Chemilumineszenz-Reaktion mit Größenmarker (M) zum Nachweis von HDL. Apo-AI, das Hauptprotein des HDL, mit einer Molekülgröße von 28 kDa wurde in 1,95 μg, 0,99 μg, 0,5 μg und 0,099 μg des HDL-Isolates identifiziert 39 Abbildung 11: Die eNOS-Phosphorylierung an Ser1177 zu den Zeitpunkten V1, V2, V3 bei der HIIT-(C), MCT-(B) und CG-Gruppe-(A) 40 Abbildung 12: Die eNOS-Phosphorylierung an Thr495 zu den Zeitpunkten V1, V2, V3 bei der HIIT-(F), MCT-(E) und CG-Gruppe(D) 42 Abbildung 13: Aktivität der Paraoxonase-1 im HDL 45 Abbildung 14: Aktivität der Paraoxonase-1 im Serum 46 Abbildung 15: TBARS-Konzentration im Serum [μmol/l] 48 / Background: Heart failure with preserved ejection fraction (HFpEF) is a complex disease. Due to its increasing hospitalization rates, HFpEF is gaining importance in the healthcare system. Despite the high mortality rate, there is no successful treatment procedure and no standard therapy has been established. Moreover, HFpEF makes up half of all heart failure cases, which underlines the usefulness of finding the effective therapy. One of the determining factors of HFpEF pathophysiology is endothelial dysfunction. The reduction of NO-bioavailability in endothelium and consequently endothelial dysfunction provides to LV stiffness and diastolic dysfunction of the heart. The exercise training triggers shear stress inside the blood vessels and results in HDL-mediated nitric oxide synthesis. In heart failure patients, the eNOS-increasing and vasodilative function of HDL can be impaired. However, a suitable training modality could work as endothelium-protective. Aims: The present doctoral thesis aims to investigate the influence of high-intensity interval training (peak HR 90-95%) and moderate-intensity continuous training (peak HR 60-70%) on the function of HDL by HFpEF patients. This study focuses on HDL-regulated eNOS function (function of endothelial nitric oxide synthesis), which is evaluated by phosphorylation of different aminoacids residues in the molecule. Furthermore, we determined the activity of PON-1 (paraoxonase-1), which speaks of the antioxidative role of HDL, as well the concentration of TBARS (thiobarbituric acid reactive substances), which indicate increased lipid peroxidation. Material and methods: To clarify the questions, the probands were randomized to three groups: 1) HIIT (high-intensity interval training, 2) MCT (moderate-intensity continuous training) and 3) CG (control group). Before, during, and after different training interventions the HDL was isolated from the blood serum of probands by ultracentrifugation. Further, the HDL isolates were incubated with human aortic endothelial cells. The HDL-induced eNOS phosphorylation at the activating position Ser1177 (which results in increased activity of eNOS) and deactivating Thr495 (which results in inhibition of eNOS activity) were assessed by western blotting. The activated phosphorylation of eNOS leads to increased NO production. Subsequently, to investigate how modifiable the endothelial-protective role of HDL is and to find the possible correlation, the antioxidative function of HDL was evaluated. The latter was assessed by measuring the activity of the associated enzyme PON-1 (paraoxonase-1), which protects the lipoproteins against oxidative modifications. The protective property of HDL might be among others modified by reactive oxygen species. The reduced activity of PON-1 can be associated with increased lipid peroxidation and therefrom resulting fatty acids radicals. In this study, the amount of fatty acids radicals was indicated by the concentration of TBARS (thiobarbituric acid-reactive substances). Results and observations: Exercise training can increase phosphorylation at Ser1177. Indeed, the first supervised part of HIIT resulted in a significant increase of HDL-induced eNOS-Phosphorylation at Ser1177. However, neither after HIIT nor after MCT any significant decline of eNOS phosphorylation at deactivated position Thr495 could be demonstrated. Regarding the eNOS phosphorylation after MCT and in CG, no significant changes were observed. Furthermore, significantly increased activity of PON-1 in serum as well as in HDL was observed after HIIT. But, neither in MCT nor in the control group any significant increase in PON-1 activity was observed. The increased concentration of TBARS was detected in all groups. After the interventions, no significant differences concerning the concentration of TBARS were demonstrated in any group. Conclusions: High-intensity interval training by HFpEF patients results in increased HDL- induced eNOS phosphorylation, which is accompanied by significantly increased activity of PON-1. Therefore, we can speculate that HIIT could enhance the endothelial function of HDL and would be in the future one of the possible effective treatment methods for HFpEF. Furthermore, this study derives that compliance in all groups was higher during the supervised training than during home-based intervention. Eventually, the usefulness of HIIT in clinical settings requires further investigation.:Inhaltsverzeichnis I Tabellenverzeichnis IV Abbildungsverzeichnis V Abkürzungsverzeichnis VI 1 Einleitung 3 1.1 Die Herzinsuffizienz mit erhaltener Ejektionsfraktion 3 1.1.1 Definition der Herzinsuffizienz, Klinisches Bild, Einteilung nach der Pathophysiologie 3 1.1.2 Epidemiologie der HFpEF 3 1.1.3 Pathomechanismus der HFpEF 4 1.1.4 HFpEF vs. HFrEF 11 1.1.5 Diagnose der HFpEF 12 1.1.6 Behandlungsmöglichkeiten 12 1.2 Körperliches Training 14 1.2.1 Belastungsintoleranz bei HFpEF 14 1.2.2 Hochintensives Intervalltraining (HIIT) und Moderat-Intensives Kontinuierliches Ausdauertraining (MCT) 15 1.3 High density lipoproteins 16 1.3.1 HDL bei Herzinsuffizienz 16 1.3.2 Funktionen und Bedeutung von HDL-Partikeln 17 1.4 Zielsetzung und Fragestellung 19 2 Material 20 2.1 Serum 20 2.2 Zellkulturmaterial 20 2.3 Kulturmedium 20 2.4 Chemikalien und Lösungen 20 2.5 Färbelösungen 20 2.6 Antikörper 20 2.7 Chemilumineszenz 20 2.8 Sonstige Materialien 21 2.9 Geräte 21 2.10 Software 21 3 Methoden 22 3.1 Studiendesign 22 3.2 Trainingsintervention 23 3.3 Isolation des HDL 24 3.3.1 Vorarbeiten 24 3.3.2 HDL Isolation 24 3.3.3 HDL Aufreinigung 25 3.4 Bestimmung der Proteinkonzentration nach der BCA-Methode 25 3.5 Stimulation der Zellen 26 3.6 Western Blot 26 3.7 Gelelektrophorese 27 3.8 Proteintransfer 28 3.9 Immundetektion 29 3.10 Chemilumineszenz 29 3.11 PON-1 Aktivität 30 3.12 TBARS 30 3.13 Statistische Analyse 30 4 Ergebnisse 31 4.1 Charakterisierung der Patienten 31 4.2 Patientendaten 32 4.3 Qualität des isolierten HDL 38 4.4 Die HDL-induzierte eNOS-Phosphorylierung 40 4.5 Aktivität der Paraoxonase 1 (PON-1) 44 4.6 TBARS-Konzentration im Serum 47 5 Diskussion 49 5.1 Hauptaussagen 49 5.1.1 Endotheliale Effekte des Trainings via HDL 50 5.1.2 Trainingsmodalitäten als potentielle Therapie 52 5.1.3 Denkbarer molekularer Mechanismus für die Regulation von endothelialen Funktionen des HDL 55 5.1.4 Quantitative vs. qualitative Auswertung der HDL Funktion 57 5.1.5 Unterschiede bei der Einhaltung der verschiedenen Trainingsprotokollen 59 5.1.6 Ausblick für zukünftige Forschungsarbeiten 61 5.1.7 Studienlimitationen 63 6 Zusammenfassung 65 7 Summary 67 8 Literaturverzeichnis 69 9 Anlage 1 88 10 Anlage 2 89 11 Curriculum vitae 90 12 Danksagung 91 Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Reagenzien zur Vorbereitung eines 8 % und 12 % SDS-Polyacrylamidgels 27 Tabelle 2: Die verwendeten Antikörper zur Detektion der Proteine 29 Tabelle 3: Patientendaten zu Beginn der Studie -V1 32 Tabelle 4: Patientendaten zu den Zeitpunkten V1, V2, V3 33 Tabelle 5: Medikation 34 Tabelle 6: Lipidprofil 36 Tabelle 7: Ergospirometrie 37 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Pathomechanismus der myokardialen Dysfunktion (übernommen aus Paulus & Tschöpe, 2013) 6 Abbildung 2: Entstehung der myokardialen Dysfunktion durch Veränderungen innerhalb extrazellulärer Matrix und Kardiomyozyten bei Übergewicht und Diabetes mellitus (DM) 7 Abbildung 3: Komorbiditäten bei HFpEF als Trigger für diastolische Dysfunktion 9 Abbildung 4: NO Synthese als Antwort auf Shear Stress 10 Abbildung 5: Schematische Darstellung, wie ein körperliches Training das Krankheitsfortschreiten sowie HDL-induzierte NO-Produktion beeinflusst (übernommen aus Adams et al., 2013) 18 Abbildung 6: Studiendesign 22 Abbildung 7: Trainingsprotokoll, MCT-Moderat-Intensives Kontinuierliches Ausdauertraining, HIIT- Hochintensives Intervalltraining, HRpeak- maximale Herzfrequenz (übernommen aus Suchy et al., 2014) 23 Abbildung 8: Positionieren der Kanülenspitze und Entnahme des HDL 25 Abbildung 9: SDS-Page nach Färbung mit Coomassie-Blau zum Nachweis von HDL mit Größenmarker, BSA-Standard und den HDL-Proben (10 μg, 20 μg und 30 μg des Proteins) 38 Abbildung 10: Die Immundetektion der gebundenen Antikörper Apo-Protein A 1 durch eine Chemilumineszenz-Reaktion mit Größenmarker (M) zum Nachweis von HDL. Apo-AI, das Hauptprotein des HDL, mit einer Molekülgröße von 28 kDa wurde in 1,95 μg, 0,99 μg, 0,5 μg und 0,099 μg des HDL-Isolates identifiziert 39 Abbildung 11: Die eNOS-Phosphorylierung an Ser1177 zu den Zeitpunkten V1, V2, V3 bei der HIIT-(C), MCT-(B) und CG-Gruppe-(A) 40 Abbildung 12: Die eNOS-Phosphorylierung an Thr495 zu den Zeitpunkten V1, V2, V3 bei der HIIT-(F), MCT-(E) und CG-Gruppe(D) 42 Abbildung 13: Aktivität der Paraoxonase-1 im HDL 45 Abbildung 14: Aktivität der Paraoxonase-1 im Serum 46 Abbildung 15: TBARS-Konzentration im Serum [μmol/l] 48

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(農学) / 甲第19241号 / 農博第2138号 / 新制||農||1036(附属図書館) / 学位論文||H27||N4945(農学部図書室) / 32240 / 京都大学大学院農学研究科応用生命科学専攻 / (主査)教授 植田 和光, 教授 矢﨑 一史, 教授 栗原 達夫 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Agricultural Science / Kyoto University / DFAM

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