Manganese superoxide dismutase (MnSOD), is a mitochondria-localized antioxidant enzyme that scavenges superoxide anions generated in the respiratory chains, has been known to play an important role in the radioprotection, and function as a tumor suppressor gene in many types of cancer. Sirtuin 3 (Sirt3) is a mitochondrial NAD+-dependent deacetylase that regulates mitochondrial oxidative metabolism, MnSOD activity, and tumorigenesis. The current study was designed to examine the role of MnSOD and Sirt3 in regulating mitochondrial metabolism and steady-state levels of O2*- in thymocyte responses to ionizing radiation (IR) and lymphomagenesis. Loss of MnSOD in thymocytes resulted in the decreased levels of viability when mice were exposed to 0.1 or 1 Gy 137Cs radiation. In contrast, loss of Sirt3 did not affect thymocyte radiosensitivity or radiation-induced superoxide levels when mice were exposed to a single dose of 137Cs radiation (0.1 or 1 Gy). Interestingly, the Sirt3-/- thymocytes demonstrated a compromised ability to induce an adaptive response following whole body exposure to a 0.1 Gy dose of 137Cs radiation when challenged 4 h later with a 1.5 Gy dose of 137Cs radiation. Of note, both Sirt3-/- and MnSOD-/- thymocytes did not demonstrate increased T cell lymphoma in C57BL/6 mice at 15-18 months following low dose (0.1 Gy or 1 Gy) radiation exposure to low linear energy transfer (LET) 137Cs or high LET 300 MeV/n Silicon (67 kev/µM) irradiation. Interestingly, the loss of Sirt3 in Bax overexpressing transgenic thymocytes did cause significant alterations in mitochondrial oxidative metabolism including increased levels of superoxide, increased mitochondrial membrane potential, and increased oxygen consumption, as well as decreased levels of MnSOD activity and decreased steady-state levels of ATP. Sirt3 was also found to be upregulated in Lck-Bax transgenic pre-malignant thymocytes, and downregulation of Sirt3 was noted in lymphomas from Lck-Bax mice. Furthermore, a significant acceleration of thymic lymphoma development was observed in Lck-Bax transgenic animals lacking Sirt3. In conclusion, the data presented here support the hypothesis that increased levels of superoxide in thymocytes induced by loss of Sirt3 or MnSOD and/or exposure to low dose radiation was not sufficient to induce T cell lymphomas. However, loss of Sirt3 significantly accelerated thymic lymphoma formation induced in Lck-Bax overexpressing C57BL/6 mice, showing that Sirt3 could act as a tumor suppressor in this model system. These results also support the speculation that mitochondrial oxidative metabolism regulated by Sirt3 leads to increased steady-state levels of O2*- and may contribute to the promotion of carcinogenesis in the Lck-Bax model of T cell lymphoma development.

No description available.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The environmental contamination by methyl mercury (MeHg) is a great health public problem in some world regions like Amazonia. The MeHg toxic effects seem to be influenced by environmental and genetic factors. However, there are few studies evaluating the genetic influence on MeHg toxicity in humans. Therefore, the aim of this present study was to evaluate the genetic influence of Ala16Val superoxide dismutase manganese dependent gene polymorphism (Ala16Val-MnSOD) on cytotoxic effects of in vitro human leucocytes exposed to MeHg. Subjects were selected from 100 individuals genotyped to Ala16Val-MnSOD polymorphism (26,4±7,3 years) with different genotpypes (AA=08, VV=06 and AV=12) to perform the in vitro tests. The reactive oxygen species (ROS) production was measured using 2� 7�-dichlorofluorescein diacetate (DCFDA) fluorimetric assay and the cell viability was measured using the MTT assay were performed in leucocyte samples with the same subjects exposed and not exposed to MeHg (2,5μM for 6h). The results showed that AA and VVleucocytes exposed to MeHg did not increase the ROS levels when compared to the cells that were not exposed. However, the AV-leucocyte MeHg exposure increased the ROS levels. The cellular viability comparison among different genotypes exposed to MeHg showed lower AAleucocyte viability when compared to VV-leucocytes, whereas heterozygous cells (AV) presented intermediary values. This occurred probabibly due to the fact of AA-leucocytes present a higher basal H2O2 production than other genotypes. The whole of these results suggests toxicogenetic effects of Ala16Val-SOD polymorphism in human cells exposed to MeHg. / A contaminação ambiental por metilmercúrio (MeHg) é uma grande problema para a saúde pública em algumas regiões do mundo, como a Amazônia. Entretanto, os seus efeitos tóxicos parecem ser influenciados tanto por fatores ambientais como genéticos. Porém ainda há poucos estudos avaliando a influencia genética em humanos expostos ao MeHg. Assim, o presente estudo buscou avaliar a influência de um polimorfismo genético presente na enzima superóxido dismutase dependente de manganês (Ala16Val-MnSOD) sobre os efeitos citotóxicos relacionados a exposição ex vivo ao MeHg em leucócitos humanos. A partir da genotipagem de 100 indivíduos (26,4±7,3 anos) foram selecionados sujeitos com diferentes genótipos (AA=08, VV=06 e AV=12) para a realização dos testes. Foi avaliada a citotoxicidade (via ensaio MTT) e a produção de radicais livres RL (via ensaio da fluorescência do DCFDA) em amostras de leucócitos, dos mesmos sujeitos, expostas e não expostas ao MeHg (2,5μM por 6h). Os resultados mostraram que leucocitos AA e VV expostos ao MeHg não aumentaram os níveis de produção de ROS quando comparados ao grupo controle. Enquanto os leucocitos AV quando expostos ao MeHg aumentaram a produção de EROs. Contudo, leucocitos-AA expostos ao MeHg apresentaram menor viabilidade quando comparados aos leucócitos dos genótipos VV e AV sob as mesmas condições. Isto ocorre provavelmente pelo ao fato do genótipo AA apresentar maior produção basal de H2O2 do que os demais genótipos. Estes resultados sugerem efeito toxicogenético na resposta de células humanas expostas ao MeHg.

Η ακτινοθεραπεία αποτελεί μέρος της θεραπείας πολλών αιματολογικών κακοηθών νοσημάτων επηρεάζοντας τον αριθμό και την λειτουργικότητα των προγονικών αιμοποιητικών κυττάρων CD34+ Το DNA των κυττάρων αποτελεί το βασικότερο και ίσως καλύτερα μελετημένο μόριο-στόχο της ακτινοβολίας. Ο μηχανισμός που προκαλεί βλάβη στο DNA είναι άμεσος αλλά και έμμεσος. Η άμεση επίδραση και βλάβη της ακτινοβολίας στο DNA αφορά στην απευθείας δράση της στο μόριο του DNA που είναι δυνατόν να οδηγήσει σε αντικατάσταση ή απώλειας μιας βάσης, αλλαγές στην τεταρτοταγή δομή του DNA και κατά συνέπεια στις αλληλεπιδράσεις του με άλλα μόρια του κυττάρου (cross links), σπασίματα της διπλής έλικας DSB (Double Strand Breaks) ή της μίας μόνο εκ των δύο αλυσίδων SSB (Single Strand Breaks), σημειακές μεταλλάξεις ή απώλεια τμήματος των χρωμοσωμάτων. Ο έμμεσος μηχανισμός δράσης της ακτινοβολίας στο DNA αφορά την δημιουργία ελευθέρων ριζών από την αλληλεπίδραση της ακτινοβολίας με τα μόρια του νερού, ενδοκυττάρια και εξωκυττάρια από τη μία αλλά και από την απευθείας βλάβη του μιτοχονδρίου που αποτελεί κύρια ενδοκυττάρια πηγή ελευθέρων ριζών. Οι παραγόμενες ελεύθερες ρίζες με τη σειρά τους προκαλούν απευθείας βλάβη στο μόριο του DNA, με αποτέλεσμα την πυροδότηση ενός φαυλού κύκλου ενδοκυττάριας παραγωγής ελευθέρων ριζών και πρόκλησης βλαβών στο μόριο του DNA. Σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν η μελέτη της δράσης χαμηλών και υψηλότερων δόσεων ακτινοβολίας (1, 2 και 5Gy) σε προγονικά αιμοποιητικά κύτταρα CD34+ προερχόμενα από αίμα ομφαλίου λώρου φυσιολογικών νεογνών, και ο πιθανός προστατευτικός μηχανισμός που ενεργοποιείται από την παρουσία του ινσουλινικού αυξητικού παράγοντα IGF-1. Η προκαλούμενη από την ακτινοβολία ενδοκυττάρια παραγωγή ενεργών μορφών οξυγόνου μελετήθηκε παρουσία ή απουσία του IGF-1, 30 λεπτά και 24 ώρες μετά την ακτινοβόληση με χρήση κυτταρομετρίας ροής. Η έκφραση του αντιοξειδωτικού ενζύμου MnSOD εκτιμήθηκε ποσοτικά με την τεχνική της ανοσοαποτύπωσης και ποιοτικά μέσω ανοσοφθορισμού. Η προκαλούμενη από την ακτινοβολία απόπτωση και η δράση του υπό μελέτη αυξητικού παράγοντα εκτιμήθηκε με τις ακόλουθες τεχνικές: • Διπλή χρώση των κυττάρων με Αννεξίνη και Ιωδιούχο προπίδιο και ανάλυση με κυτταρομετρία ροής • Ανάλυση DNA σε γέλη αγαρόζης • Εκτίμηση σε επίπεδο mRNA και πρωτεΐνης του λόγου των μορίων BCL-2 και BAX • Εκτίμηση της έκφρασης του μορίου κασπάση -9, με τη μέθοδο του ανοσοφθορισμού Εκτιμήθηκε επίσης ο πολλαπλασιασμός και η κλωνογόνος ικανότητα των προγονικών αιμοποιητικών κυττάρων. Η ενδοκυττάρια παραγωγή της ρίζας του υπεροξειδίου παρουσίασε αύξηση 30 λεπτά και 24 ώρες μετά την ακτινοβόληση, και η παρουσία του IGF-1 ανέτρεψε το φαινόμενο αυτό, μειώνοντας και επιστρέφοντας τα ενδοκυττάρια επίπεδα του ανιόντος του υπεροξειδίου στα επίπεδα του δείγματος ελέγχου. Αμέσως μετά την ακτινοβόληση των κυττάρων τα ενδοκυττάρια επίπεδα του υπεροξειδίου του υδρογόνου ανευρέθηκαν υψηλά σε σύγκριση με τα αυθόρμητα ενδογενή επίπεδα μη ακτινοβολημένων κυττάρων για όλες τις δόσεις ακτινοβολίας, όμως στον όψιμο χρόνο μελέτης, των 24 ωρών, παρέμειναν σχεδόν σταθερά, παρουσιάζοντας τάση μείωσης, χωρίς όμως να σημειώνονται στατιστικά σημαντικές διαφορές. Είκοσι τέσσερεις ώρες μετά την ακτινοβόληση τα επίπεδα του αντιοξειδωτικού ενζύμου MnSOD αυξήθηκαν, και η παρουσία του IGF-1 οδήγησε σε περαιτέρω αύξηση της έκφρασης του. Ο IGF-1 ανέστειλε την ενεργοποίηση του μιτοχονδριακού μηχανισμού απόπτωσης ρυθμίζοντας σε μοριακό και κυτταρικό επίπεδο την έκφραση των BCL-2, ΒΑΧ και του λόγου BCL-2/BAX, και μειώνοντας την έκφραση του προαποπτωτικού μορίου κασπάση-9. Θετική ήταν και η δράση του IGF-1 στον πολλαπλασιασμό και στην ικανότητα αποδοτικής αιμοποίησης των προγονικών αιμοποιητικών κυττάρων, ενισχύοντας την ικανότητα πολλαπλασιασμού των ακτινοβολημένων κυττάρων αλλά και την κλωνογόνο ικανότητα τους ως προς τον σχηματισμό BFU-e και CFU-GM αποικιών. Συνοψίζοντας, μπορούμε να υποστηρίξουμε ότι ο IGF-1 συμμετέχει στη διατήρηση της οξειδοαναγωγικής ομοιόστασης του ενδοκυττάριου περιβάλλοντος των προγονικών αιμοποιητικών κυττάρων μειώνοντας τα ενδοκυττάρια επίπεδα των παραγόμενων ενεργών μορφών οξυγόνου. Μέσω θετικής ρύθμισης του αντιοξειδωτικού μηχανισμού MNSOD και συμμετέχοντας προστατευτικά στο μιτοχονδριακό καταρράκτη της απόπτωσης οδηγεί σε προστασία των ακτινοβολημένων αιμοποιητικών κυττάρων επιτρέποντας τους να διατηρήσουν την λειτουργικότητα τους και την ικανότητα αιμοποίησης. / Radiation exerts direct as well as indirect effects on DNA through the generation of reactive oxygen species (ROS). Irradiated hematopoietic progenitor cells (HPCs) experience DNA strand breaks, favoring genetic instability, due to ROS generation. Our aim was to study the effect of a range of radiation doses in HPCs and the possible protective mechanisms activated by insulin-like growth factor-1 (IGF-1). ROS generation was evaluated, in the presence or absence of IGF-1 in liquid cultures of human HPCs-CD34+ irradiated with 1-, 2- and 5-Gy X-rays, using a flow cytometry assay. Manganese superoxide dismutase (MnSOD) expression was studied by western blot analysis and visualized by an immunofluorescence assay. Apoptosis was estimated using the following assays: Annexin-V assay, DNA degradation assay, BCL-2/BAX mRNA and protein levels and caspase-9 protein immunofluorescence visualization. Viability and clonogenic potential were studied in irradiated HPCs. The generation of superoxide anion radicals at an early and a late time point was increased. This linear increase was reversed by the IGF-1 presence, restoring O.- generation at the levels of the innate production as manifested in control non irradiated samples. The hydrogen peroxide generation was increased at early time point but at late time point was stable. IGF-1 presence further enhanced the radiation-induced increase of MnSOD at 24 h post irradiation. IGF 1 inhibited the mitochondria- mediated pathway of apoptosis by regulating the m-RNA and protein expression of BAX, BCL-2 and the BCL-2/BAX ratio and by decreasing caspase-9 protein expression. IGF-1 presence in culture media of irradiated cells restored the clonogenic capacity and the viability of HPCs as well. In conclusion, our data support that IGF-1 anticipates oxidative microenvironment of HPCs by reducing the oxidative stress in intracellular environment due to a range of doses of radiation. IGF-1 succeeds to eliminate free radicals by favoring scavenger’s mechanisms and by regulating elements responsible for the mitochondrial pathway of apoptosis, allowing the sustained clonogenic capacity of hematopoietic progenitor cells.

Πρόσφατες μελέτες παρέχουν ενδείξεις για τη συμμετοχή του οξειδωτικού στρες στην ανάπτυξη καρδιαγγειακών νοσημάτων. Το οξειδωτικό στρες έχει συσχετιστεί ισχυρά με τον κυτταρικό θάνατο και διαδικασίες καρδιακής αναδόμησης, που αποτελούν χαρακτηριστικά της καρδιακής ανεπάρκειας. Μύες χωρίς δεσμίνη, σημαντική πρωτεΐνη των μυϊκών ενδιαμέσων ινιδίων, αναπτύσσουν διατατική μυοκαρδιοπάθεια και καρδιακή ανεπάρκεια, η οποία χαρακτηρίζεται από μιτοχονδριακές ανωμαλίες και κυτταρικό θάνατο μαζί με εκτεταμένες εναποθέσεις ασβεστίου και ίνωση, προσφέροντας έτσι ένα πολύ καλό μοντέλο καρδιακής ανεπάρκειας.Διάφορες κυτταρικές και βιοχημικές αλλοιώσεις στην καρδιά των μυών αυτών υποδηλώνουν έντονα ότι το οξειδωτικό στρες είναι ένας σημαντικός μηχανισμός που συμβάλλει στην παθογένεση αυτού του φαινότυπου. Οι ανωμαλίες στη μιτοχονδριακή δομή και λειτουργία, οι οποίες χαρακτηρίζουν το φαινότυπο του μυός χωρίς δεσμίνη, προσφέρουν τις πιο σημαντικές ενδείξεις για την ύπαρξη οξειδωτικού στρες, καθώς η αναπνευστική αλυσίδα είναι η πιο σημαντική πηγή δραστικών Ενώσεων Οξυγόνου (ΔΕΟ ή Reactive Oxygen Species - ROS) στα μυοκαρδιοκύτταρα. Προκειμένου να διασαφηνιστεί η ύπαρξη οξειδωτικού στρες στο μυοκάρδιο απουσία δεσμίνης και συνεπώς η συμμετοχή του στην εξέλιξη του μυοεκφυλισμού, επιχειρήθηκαν τόσο in vitro, όσο και in vivo προσεγγίσεις. Η ύπαρξη οξειδωτικής καταπόνησης διερευνήθηκε σε πρωτογενείς καλλιέργειες ενήλικων μυοκαρδιοκυττάρων. Επιχειρήθηκε η ενίσχυση του αντιοξειδωτικού αμυντικού συστήματος, έτσι ώστε να αποτιμηθεί, τόσο η συμβολή του οξειδωτικού στρες στο μυοεκφυλισμό, όσο και η πιθανή θεραπευτική δράση των αντιοξειδωτικών στρατηγικών. Προκειμένου να αποτιμηθούν τα επίπεδα ενδοκυτταρικής οξειδωτικής καταπόνησης αναπτύχθηκε νέα μέθοδος απομόνωσης ενήλικων μυοκαρδιοκυττάρων από μυ. Επειδή τα μιτοχόνδρια αποτελούν το κύριο στόχο των παρατηρούμενων αλλοιώσεων, επιχειρήθηκε πρώτα ο προσδιορισμός των γενικών αλλαγών που παρατηρούνται στο μιτοχονδριακό πρωτέωμα. Πράγματι, οι παρατηρούμενες αλλαγές στα επίπεδα πρωτεϊνικής έκφρασης ενίσχυσαν την αρχική υπόθεση. Στη συνέχεια εκτιμήθηκαν τα ενδοκυτταρικά επίπεδα ROS σε καλλιέργειες ενήλικων 8 μυοκαρδιοκυττάρων χρησιμοποιώντας φθορίζοντες ιχνηθέτες. Ανάλυση των αποτελεσμάτων έδειξε ότι υπάρχουν αυξημένα επίπεδα ROS στα μυοκαρδιοκύτταρα απουσία δεσμίνης. Επιπλέον, διερευνήθηκε το μιτοχονδριακό μεμβρανικό δυναμικό, το οποίο είναι ενδεικτικό της σωστής μιτοχονδριακής λειτουργίας, χρησιμοποιώντας ειδικό φθορίζοντα ιχνηθέτη. Διαπιστώθηκε ότι υπάρχουν σημαντικές αλλοιώσεις σε αρκετά μυοκαρδιοκύτταρα απουσία δεσμίνης. Με σκοπό (1) να επιβεβαιωθεί η ύπαρξη οξειδωτικού στρες in vivo, (2) να αποτιμηθεί η συμβολή του στο φαινότυπο του μυός χωρίς δεσμίνη και (3) να εκτιμηθεί η θεραπευτική δυνατότητα της προστασίας έναντί του, το αντιοξειδωτικό αμυντικό σύστημα ενισχύθηκε in vivo, χρησιμοποιώντας το μυ χωρίς δεσμίνη ως μοντέλο καρδιακής ανεπάρκειας. Για το σκοπό αυτό δημιουργήθηκαν διαγονιδιακοί μύες που υπερεκφράζουν στο μυοκάρδιο τα αντιοξειδωτικά ένζυμα καταλάση και υπεροξειδική δυσμουτάση (MnSOD). Η καταλάση αποτοξινώνει τα κύτταρα από το H2O2 μετατρέποντας το σε νερό και οξυγόνο. Η μυοκαρδιακή υπερέκφραση καταλάσης μελετήθηκε σε υπόβαθρο απουσίας δεσμίνης. Το επίπεδο υπερέκφρασης αποτιμήθηκε σε επίπεδο τόσο πρωτεϊνικό, όσο και ενζυμικής ενεργότητας. Ο καρδιοπροστατευτικός ρόλος της καταλάσης αποτιμήθηκε ως συνιστώσα των επιπέδων ινωδών αλλοιώσεων, της υπερδομής και της καρδιακής συστολικής λειτουργίας. Η υπερέκφραση καταλάσης στο μυοκάρδιο μυών χωρίς δεσμίνη οδηγεί σε σημαντική μείωση των ενδοκυτταρικών επιπέδων ROS και της έκτασης ινωδών αλλοιώσεων, μειώνει το μυοεκφυλισμό και βελτιώνει την καρδιακή συστολική λειτουργία. Τα αποτελέσματα αυτά επιβεβαιώνουν τη συμβολή του οξειδωτικού στρες και ειδικά του H2O2 στην ανάπτυξη μυοκαρδιοπάθειας και καρδιακής ανεπάρκειας στο μυ χωρίς δεσμίνη και υπογραμμίζουν τη θεραπευτική δυνατότητα της υπερέκφρασης καταλάσης. Η MnSOD εντοπίζεται στη μιτοχονδριακή μήτρα και μετατρέπει το υπεροξειδικό ανιόν σε υπεροξείδιο του υδρογόνου. Η καρδιακή υπερέκφραση MnSOD μελετήθηκε σε υπόβαθρο απουσίας δεσμίνης. Υπερέκφραση της MnSOD μόνο σε ενδιάμεσα επίπεδα οδηγεί σε μείωση των επιπέδων του υπεροξειδικού ανιόντος και των ινωδών αλλοιώσεων στο μυοκάρδιο απουσία δεσμίνης. Επιπλέον, παρατηρήθηκε βελτίωση της μυοκαρδιακής υπερδομής, καθώς και μέτρια βελτίωση της καρδιακής συστολικής λειτουργίας. Η υποβολή μυών χωρίς δεσμίνη που υπερεκφράζουν MnSOD σε υποχρεωτική άσκηση είχε ως αποτέλεσμα το θάνατο. Αυτή η κατάληξη δεν παρατηρήθηκε όταν στο μυοκάρδιο χωρίς δεσμίνη 9 υπερεκφράζονταν τόσο η καταλάση, όσο και η MnSOD. Αυτό το αποτέλεσμα υποδηλώνει ότι το H2O2 είναι σημαντικός διαμεσολαβητής της παρατηρούμενης θνησιμότητας. Είναι ενδιαφέρον ότι η MnSOD έχει «μεικτή» συμβολή στην αποτοξίνωση από ΕΜΟ, καθώς διασπά μία δραστική ένωση δημιουργώντας ταυτόχρονα μία άλλη. Είναι συνεπώς πολύ σημαντικό η υπερέκφραση αυτού του αντιοξειδωτικού ενζύμου να πραγματοποιείται με επίγνωση των επιβλαβών συνέπειών του. Συνολικά, τα αποτελέσματα που παρουσιάζονται εδώ επιβεβαιώνουν τη συμβολή της οξειδωτικής καταπόνησης στην ανάπτυξη κληρονομικής μυοκαρδιοπάθειας και καρδιακής ανεπάρκειας, καθώς και τη θεραπευτική ικανότητα των διαφορετικών αντιοξειδωτικών στρατηγικών και του συνδυασμού τους. / Recent studies support the contribution of oxidative stress in the development of cardiovascular diseases. Oxidative stress has been strongly linked to cell death and cardiac remodeling processes, all hallmarks of heart failure. Mice null for desmin, which is the major muscle specific intermediate filament protein, develop dilated cardiomyopathy and heart failure characterized by mitochondrial defects and cardiomyocyte death accompanied by extensive calcification and fibrosis, thus providing a very good model for heart failure. Several cellular and biochemical alterations in the hearts of these mice strongly suggested that oxidative stress is one of the mechanisms contributing to the pathogenesis of the phenotype. The defects in mitochondrial structure and function, hallmarks of the desmin null mouse phenotype, provide the most important indications for the existence of oxidative stress, as the respiratory chain is the most important source of reactive oxygen species (ROS) in cardiomyocytes. In order to delineate the existence of oxidative stress in the desmin null myocardium and therefore its participation in the development of the myocardial degeneration we sought both in vitro and in vivo approaches. The existence of oxidative stress was addressed in primary adult cardiomyocytes. The reinforcement of the antioxidant defense system was pursued, in order to assess the contribution of oxidative stress in the myocardial degeneration, as well as the therapeutic potential of antioxidant strategies. To assess intracellular oxidative stress a new method for the isolation of adult mouse cardiomyocytes was developed. Since mitochondria were the target of pathology, we wanted to first determine global changes in the mitochondrial proteome. The observed changes in protein levels reinforced the original hypothesis. Intracellular reactive oxygen species were measured using fluorescent probes in adult cardiomyocyte cultures. Analysis of the above data showed that there are increased levels of ROS in desmin null cardiomyocytes. Furthermore, the mitochondrial membrane potential, which is indicative of proper mitochondrial function, was investigated using a fluorescent probe. It was found altered in a subset of the desmin null cardiomyocytes. In order to (1) verify the existence of oxidative stress in vivo, (2) assess its contribution to the phenotype of desmin null mice and (3) evaluate the therapeutic 5 potential of protecting against it, the antioxidant defense system was fortified in vivo using the desmin null mouse as a heart failure model. Towards this goal transgenic mice overexpressing the antioxidant genes catalase and manganese superoxide dismutase (MnSOD) were created. Catalase detoxifies the cells from hydrogen peroxide by converting it to water and oxygen. Cardiac specific overexpression of catalase was brought to a desmin null background. The level of overexpression was assessed by measuring protein levels and enzyme activity. The cardioprotective effect of catalase was assessed in terms of fibrotic lesion extent, ultrastructure and cardiac systolic function. Overexpression of catalase in the heart of desmin null mice leads to marked decrease in intracellular ROS levels and significant decrease in fibrotic areas, ameliorates the myocardial degeneration and improves cardiac function. These data support the contribution of oxidative stress and in particular of the ROS hydrogen peroxide in the development of cardiomyopathy and heart failure in the desmin null mouse and underscore the therapeutic potential of catalase overexpression. MnSOD in localized in the mitochondrial matrix and converts superoxide anion to hydrogen peroxide. Cardiac specific overexpression of MnSOD was studied in a desmin null background. Overexpression of MnSOD only at moderate levels leads to a significant reduction of fibrotic lesion in the desmin null myocardium. Furthermore, an improvement of the myocardial ultrastructure was observed, as well as a moderate improvement of cardiac systolic function. These data suggest that another ROS, superoxide anion, contributes to the development of cardiomyopathy and heart failure in the desmin null mouse and that MnSOD, when overexpressed at moderate levels, offers cardioprotective effect. When the mice overexpressing MnSOD in the desmin null myocardium were challenged to exercise an absolute reduction of survival was observed. This defect was completely reversed when desmin null mice overexpressed both MnSOD and catalase. This suggests that hydrogen peroxide is an important mediator of the observed lethality. It is of note that MnSOD retains a contradictory antioxidant role, both breaking down and creating a specific ROS. It is therefore of paramount importance that this antioxidant enzyme is employed with caution and awareness of its deleterious effects. Overall, the data presented here demonstrate the contribution of oxidative stress in the development of inherited cardiomyopathy and heart failure, as well as the therapeutic potential of different antioxidant strategies, and their combination.

Oxidative stress plays a key role in the development of Type 2 Diabetes (T2D). This cross-sectional study examined the relationship among serum levels of manganese superoxide dismutase (MnSOD), 8-hydroxy-2’-deoxyguanosine (8OHdG), dietary antioxidant intakes and glycemic control in African Americans (n=209) and Haitian Americans (n=234) with and without T2D. African Americans had higher BMI (32.8 vs. 29.3 kg/m2), higher energy intake (2148 vs. 1770 kcal), and were more educated as compared to Haitian Americans; all variables were significant at p < .001. Serum levels of 8OHdG and MnSOD for African Americans (1691.0 ± 225.1 pg/ml, 2538.0 ± 1091.8 pg/ml; respectively) were significantly higher than for Haitian Americans (1626.2 ± 222.9, 2015.8 ± 656.3 pg/ml; respectively). 8OHdG was negatively correlated with MnSOD (r = -.167, p < .001) in T2D. Having T2D was negatively correlated with MnSOD (r = -.337; p < .01) and positively correlated with 8OHdG (r = .500; p < .01). African Americans and Haitian Americans with T2D had fasting plasma glucose (FPG) levels of 143.0 ± 61.0 mg/dl and 157.6 ± 65.5 mg/dl, and A1C of 7.5 ± 1.8 % and 8.4 ± 2.4 %, respectively. African Americans and Haitian Americans without T2D had FPG levels of 95.8 ± 13.2 mg/dl and 98.7 ± 16.9 mg/dl, and A1C of 5.9 ± 0.4% and 6.0 ± 0.5%, respectively. Dietary intakes of vitamin C and vitamin D were negatively correlated with FPG (r = -.21; r = -.19, p < .05) respectively. Carotenoids negatively correlated with A1C (r = -.19, p < .05). Lower levels of MnSOD were associated with lower levels of zinc, r = .10, p < .05, and higher levels of carotenoids r = -.10, p < .05. Higher levels of 8OHdG were associated with lower levels of Vitamin D, r = -.14, p < .01, and carotenoids, r = -.09, p < .05. The results demonstrate greater oxidative mtDNA damage in persons with T2D compared to those without T2D and in African Americans compared with Haitian Americans. The inverse relationship between dietary intake of antioxidants and oxidative stress implies a potential to reduce oxidative stress with diet. African Americans were significantly younger (53.3 vs. 55.6 years), had higher BMI (32.8 vs. 29.3 kg/m2), higher energy intake (2148 vs. 1770 kcal), and were more educated as compared to Haitian Americans; all variables were significant at p < .001. Serum levels of 8OHdG and MnSOD for African Americans (1691.0 ± 225.1 pg/ml, 2538.0 ± 1091.8 pg/ml; respectively) were significantly higher than for Haitian Americans (1626.2 ± 222.9, 2015.8 ± 656.3 pg/ml; respectively). 8OHdG was negatively correlated with MnSOD (r = -.167, p < .001) in T2D. Having T2D was negatively correlated with MnSOD (r = -.337; p < .01) and positively correlated with 8OHdG (r = .500; p < .01). African Americans and Haitian Americans with T2D had fasting plasma glucose (FPG) levels of 143.0 ± 61.0 mg/dl and 157.6 ± 65.5 mg/dl, and A1C of 7.5 ± 1.8 % and 8.4 ± 2.4 %, respectively. African Americans and Haitian Americans without T2D had FPG levels of 95.8 ± 13.2 mg/dl and 98.7 ± 16.9 mg/dl, and A1C of 5.9 ± 0.4% and 6.0 ± 0.5%, respectively. Dietary intakes of vitamin C and vitamin D were negatively correlated with FPG (r = -.21; r = -.19, p < .05) respectively. Carotenoids negatively correlated with A1C (r = -.19, p < .05). Lower levels of MnSOD were associated with lower levels of zinc, r = .10, p < .05, and higher levels of carotenoids r = -.10, p < .05. Higher levels of 8OHdG were associated with lower levels of Vitamin D, r = -.14, p < .01, and carotenoids, r = -.09, p < .05. The results demonstrate greater oxidative mtDNA damage in persons with T2D compared to those without T2D and in African Americans compared with Haitian Americans. The inverse relationship between dietary intake of antioxidants and oxidative stress implies a potential to reduce oxidative stress with diet.

No description available.

Increased possibilities during the last decades for early detection of prostate cancer have sparked research on preventable or treatable risk factors and on improvements in therapy. Treatments of the disease still entail significant side effects potentially affecting men during the rest of their lives. The studies of the present thesis concern different aspects of prostate cancer from etiological risk factors and factors influencing treatment to an improved methodology for the detection of treatment side effects. Papers I, II, both based in the population based cohort ULSAM (Uppsala Longitudinal Study of Adult Men), investigate possible risk factors of prostate cancer with options for intervention: selenium levels and the metabolic syndrome. The phenomenon of competing risk of death from other causes than prostate cancer and its impact on and importance for choice of statistical methods is also exemplified and discussed for the first time in prostate cancer research. -Smokers with low selenium status have an increased future risk of later development of prostate cancer. Influence of genetic variability appears plausible. -The metabolic syndrome and especially its increased waist circumference component are associated with later development of prostate cancer – taking competing risks of death from other causes into account. Papers III and IV using pharmacoepidemiological methods investigate aspects of drug utilisation in prostate cancer using nationwide and international databases. In Paper III factors influencing anti-androgen use in prostate cancer are investigated, both from a prescriber- and patient perspective.  The age and disease risk group of the patient, unsupported scientifically, influence both the prescribers’ choice of dose and the patients’ adherence to treatment. -Adherence, not previously investigated in male cancer patients, was considerably higher than reported for adjuvant breast cancer treatment. Subgroups of men suitable for intervention to increase adherence were identified. Paper IV, investigates the feasibility of improving an established method for screening large adverse drug reactions databases, the proportional reporting ratio (PRR), this by using restricted sub-databases according to treatment area (TA), introducing the concept of PRR-TA. -The PRR-TA method increases the signal-noise relationship of analyses; a finding highly relevant for possibly conserving manual resources in Pharmacovigilance work in a drug-authority setting.