Die sichere Diagnose der Lyme-Borreliose und der Nachweis des verursachenden Spirochäten Borrelia burgdorferi bei Mensch und Tier sind problematisch. In Nordamerika ist B. burgdorferi sensu stricto (B. burgdorferi s.s.) die einzige pathogene Spezies, während in Europa und Asien mit B. garinii und B. afzelii mindestens zwei weitere pathogene Arten vorkommen. B. valaisiana, B. spielmanii und B. lusitaniae werden ebenfalls als Verursacher der Lyme-Borreliose diskutiert. Der indirekte Erregernachweis durch Detektion von Antikörpern mittels Antigen aus Borrelienlysat im Zweistufentest (ELISA und Western-Blot) gilt seit langem trotz der anspruchsvollen Interpretationskriterien als Methode der Wahl. Ein hochspezifischer ELISA mit dem synthetischen C6 Peptid als Antigenkomponente ergänzt erst seit wenigen Jahren die Diagnostik. Das C6-Peptid basiert auf der invariablen Region 6, welche eine konstante Region des ansonsten hochvariablen Borrelien-Oberflächenproteins VlsE darstellt. Nur metabolisch aktive Borrelien exprimieren VlsE/C6 Epitope im Säugetierwirt. Studien zeigten, dass C6-Antikörper mehrere Monate nach einer potenziell erfolgreichen antibiotischen Therapie deutlich messbar und langfristig absinken. In Deutschland sind ein C6-Schnelltest (4Dx®SNAP®, IDEXX Inc., USA) und ELISA (Quant C6®, IDEXX Inc., USA) für die Serodiagnostik bei Hunden erhältlich. Über die Anwendbarkeit des C6-Peptids für die kanine Borreliosediagnostik in Deutschland liegen wenige Daten vor, aber zunehmend wird der Ersatz des Zweistufentests durch das C6-Peptid diskutiert. In dieser Arbeit sollte zunächst festgestellt werden, ob potenzielle kanine Infektionen in der Routinediagnostik mit dem C6-Peptid ebenso sensitiv detektiert werden können wie mit dem Zweistufentest und ob C6-positive Hunde nach einer Antibiose mit dem deutlichen Sinken der C6 Antikörperspiegel als Zeichen eines potenziellen Therapieerfolges reagieren. Dafür wurden 510 Sera von Hunden aus verschiedenen deutschen Tierarztpraxen untersucht, wobei neben der serologischen Untersuchung eine Analyse der Vorberichte erfolgte. Eine dort angegebene, bestehende Infektion konnte in 93,3 % der Fälle serologisch nicht bestätigt werden und nur bei 3,3 % der Hunde wurden infektionsspezifische Antikörper ermittelt. Der Zweistufentest und der C6 Schnelltest wiesen hier eine vollständige Übereinstimmung auf. Unabhängig vom Vorliegen klinischer Anzeichen wurden für diese Studie C6-positive Hunde mit Antibiotika behandelt. Vier bis 18 Monaten nach der Therapie wurde von insgesamt 27 Hunden eine zweite Blutprobe untersucht. Die C6 Antikörperspiegel waren bei acht Hunden im ELISA um mindestens 50 % gesunken. Für deutliche Effekte musste aber ein ausreichend hoher initialer C6-Antikörperspiegel vorliegen. Da in Europa mindestens drei pathogene Borrelienarten vorkommen, wurde in einem murinen Infektionsmodell analysiert, ob speziesspezifische C6-Peptide von B. burgdorferi s.s., B. garinii und zwei Varianten von B. afzelii sicher Antikörper detektieren, die durch definierte experimentelle Monoinfektionen mit B. burgdorferi s.s. N40, B. garinii PBi, B. afzelii Slovakia, B. afzelii PKo, B. valaisiana, B. spielmanii oder B. lusitaniae induziert wurden. Um die erfolgreiche Infektion zu belegen, wurden murine Gewebe zur Borrelienisolation in Kulturmedien inkubiert und zusätzlich eine qPCR zum Nachweis von ospA durchgeführt. Eine PCR zur Detektion von essenziellen Plasmiden ergab, dass die B.-lusitaniae- und B.-valaisiana-Isolate nicht infektiös waren. Eine Infektion konnte durch Gewebekultur und qPCR dagegen bei mit B.-burgdorferi-s.s.-, B- garinii-, B.-afzelii- und B. spielmanii-inokulierten Mäusen belegt werden. Die Ergebnisse des C6-Peptid-ELISAs wurden mit dem des Zweistufentests als Goldstandard verglichen und die Sensitivitäten der C6-Peptide ermittelt. Diese betrug bei C6-Peptiden von B. burgdorferi s.s. und B. garinii je 100 % für B.¬burgdorferi¬s.s.¬N40, B. garinii-PBi- oder B.-afzelii-PKo-spezifische C6-Antikörper. Dagegen konnten C6-Peptide basierend auf B. afzelii nur B.-afzelii-PKo-spezifische Antikörper zu 100 % erfassen. Antikörper gegen B. afzelii Slovakia wurden von jedem C6-Peptid schlechter erfasst als Antikörper gegen B. afzelii PKo, was das Vorkommen stamm- oder isolatspezifischer C6-Antikörperfraktionen nahelegt. Die Untersuchung der 27 C6-positiven Hundesera aus der serologischen Studie ergab zudem, dass der Großteil der Sera ausschließlich gegenüber B.-burgdorferi-C6 und B.-garinii-C6 deutlich messbar reagierte. Die Eignung des C6-Peptids in praxi als ein schneller, hochspezifischer Infektionsmarker für den serologischen Nachweis bei Hunden aus Deutschland kann bestätigt werden. Allerdings kann der alleinige Nachweis von C6-Antikörpern weder einen detaillierten Vorbericht, noch den Zweistufentest auf Lysatantigen-Basis ersetzen. Seine Eignung als Marker für einen potenziellen Therapieerfolg ist nur unter definierten Bedingungen gegeben. Die divergenten Sensitivitäten verschiedener C6 Peptidsequenzen gegenüber Antikörpern von in Europa vorkommenden Borrelien-Arten und Isolaten machen deutlich, dass zukünftig weiterer, intensiver Forschungsbedarf bezüglich der Etablierung von ausreichend sensitiven C6-Testsystemen für europäische Bedürfnisse notwendig ist.

Type II diabetes mellitus is associated with many detrimental health situations including heart complications. The purpose of this study was to identify a role for PKA-dependent Rap1a signaling in the AGE-RAGE cascade. My hypothesis was Rap1a GTPase increased the downstream effects of AGE-RAGE signaling in diabetes via a PKA-dependent pathway leading to elevated ECM remodeling in the heart. Cardiac fibroblasts were isolated from heterozygous (Het) and diabetic (db/db) mice. To test the hypothesis, gain-ofunction and loss-ofunction treatments were used. PKC-Zeta is known as a major signaling hub that potentially links PKA-dependent and AGE-RAGE signaling cascades so PKC-Zeta inhibition to downregulate PKA-dependent cascade at PKC-Zeta was also used. Results showed a downregulation of signaling markers in the AGE-RAGE cascade when disrupting Rap1a crosstalk at PKC-Zeta. By understanding where the PKA-dependent and AGE-RAGE signaling cascades crosstalk, a new molecular mechanism is understood possibly leading to decreasing remodeling in a diabetic heart.

Syftet med arbetet var att försöka utveckla en metod för att isolera lipoprotein(a), ett lipoprotein som korrelerar i hög grad till kardiovaskulär sjukdom, från plasma. Det har varit problematiskt att på ett enkelt sätt separera lipoprotein(a) från LDL på grund av dess strukturella likheter. Som inspiration användes en artikel där separationen utfördes med anjonbyteskromatografi-HPLC (high performance liquid chromatography). Målet var att applicera metoden på ett FPLC-system (fast protein liquid chromatography) med en gelfiltreringskolonn och en anjonbyteskolonn där det kaotropiska saltet natriumperklorat användes som elueringsmedel under anjonbyteskromatografin. Resultaten kontrollerades med DLS (dynamic light scattering), SDS-PAGE och Western blot med antikroppar riktade mot lipoprotein(a). Resultaten visade på goda möjligheter till en bra separation vid fortsatta studier.

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Fetal Alcohol Spectrum Disorders (FASDs) refer to a set of development abnormalities affecting a fetus that can result from prenatal alcohol exposure (PAE). Studies performed by the National Institute of Health estimate that the pervasiveness of FASDs may number as high as 1 to 5 per 100 school children. Congenital heart defects (CHDs) are a subset of these abnormalities and have been observed to occur in 38% of children with FASDs. While there is an association between PAE and CHDs, the exact molecular mechanism as to how it occurs remains unclear. A 2022 RNA sequencing study points to the Wnt7a gene as one of several others to have its mRNA expression significantly decrease in the heart in response to PAE at a critical developmental time point. This gene codes for the Wnt7a protein that can play a role in activating the Wnt signaling pathways. This critical pathway plays a role in cell differentiation, cell proliferation, morphogenesis, embryonic development, and adult tissue homeostasis. While mRNA expression in response to alcohol has been studied, the change in protein expression of Wnt7a is yet to be determined. This thesis serves to demonstrate assay techniques and antibodies that can be used to reliably detect Wnt7a protein. We hypothesize that Wnt7a protein expression can be reliably detected in Human Embryonic Kidney 293 (HEK 293) cells through Western blot and immunofluorescence assays when the protein is overexpressed. Fluorescent, and more effectively, chemiluminescent western blot procedures produced a positive signal for detection of Wnt7a protein at the expected 40-42 kDA molecular weight range. Through Immunofluorescence, the ii Wnt7a+ HEK cells were confirmed to express the protein through Alexa Fluor probing of an anti-Wnt7a antibody, and the DYK HEK cells failed to produce a signal for expression of the protein as expected. The methods and techniques used in this study can be used to detect Wnt7a protein in embryonic hearts and determine how much it is affected by alcohol exposure. This serves toward the larger goal of identifying Wnt7a as a potential biomarker for helping to diagnose alcohol-induced CHDs. Additionally, these future directions can help direct attention to this gene as a useful therapeutic target for preventing and treating CHD formation.

Abstract : Adverse drug reactions (ADRs) are undesirable effects caused after administration of a single dose or prolonged administration of drug or result from the combination of two or more drugs. Idiosyncratic drug reaction (IDR) is an adverse reaction that does not occur in most patients treated with a drug and does not involve the therapeutic effect of the drug. IDRs are unpredictable and often life-threatening. Idiosyncratic reaction is dependent on drug chemical characteristics or individual immunological response. IDRs are a major problem for drug development because they are usually not detected during clinical trials. In this study we focused on IDRs of Nevirapine (NVP), which is a non-nucleoside reverse transcriptase inhibitor used for the treatment of Human Immunodeficiency Virus (HIV) infections. The use of NVP is limited by a relatively high incidence of skin rash. NVP also causes a rash in female Brown Norway (BN) rats, which we use as animal model for this study. Our hypothesis is that idiosyncratic skin reactions associated with NVP treatment are due to post-translational modifications of proteins (e.g., glutathionylation) detectable by MS. The main objective of this study was to identify the proteins that are targeted by a reactive metabolite of Nevirapine in the skin. The specific objectives derived from the general objective were as follow: 1) To implement the click chemistry approach to detect proteins modified by a reactive NVP-Alkyne (NVP-ALK) metabolite. The purpose of using NVP-ALK was to couple it with Biotin using cycloaddition Click Chemistry reaction. 2) To detect protein modification using Western blotting and Mass Spectrometry techniques, which is important to understand the mechanism of NVP induced toxicity. 3) To identify the proteins using MASCOT search engine for protein identification, by comparing obtained spectrum from Mass Spectrometry with theoretical spectrum to find a matching peptide sequence. 4) To test if the drug or drug metabolites can cause harmful effects, as the induction of oxidative stress in cells (via protein glutathionylation). Oxidative stress causes cell damage that mediates signals, which likely induces the immune response. The results showed that Nevirapine is metabolized to a reactive metabolite, which causes protein modification. The extracted protein from the treated BN rats matched 10% of keratin, which implies that keratin was the protein targeted by the NVP-ALK. / Résumé : Les effets indésirables (EI) sont les effets indésirables causés après l'administration d'une dose unique ou une administration prolongée du médicament ou le résultat de la combinaison de deux médicaments ou plus. La Réaction idiosyncratique (IDR) est une réaction indésirable qui ne se produit pas dans la plupart des patients traités avec un médicament et qui ne comporte pas l'effet thérapeutique du médicament. IDR sont imprévisibles et peuvent mettre la vie du malade en danger. Cette réaction dépend des caractéristiques chimiques du médicaments et/ou de la réponse immunitaire individuelle du patient. IDR est un problème majeur pour le développement de médicaments car ils ne sont généralement pas détectés au cours des essais cliniques. Dans cette étude, nous nous sommes concentrés sur la Réaction idiosyncratique de névirapine (NVP) qui est un inhibiteur de transcriptase inverse non nucléosidique utilisé pour le traitement du virus d'immunodéficience humaine (VIH). L'utilisation de NVP est limitée par une incidence relativement élevée d'éruption cutanée. NVP provoque également une éruption cutanée chez les rats femelles de souche Brown Norway. Notre étude vise à mieux comprendre les IDRs induites par l'administration de NVP chez l'animal. La présente étude vise à vérifier l'hypothèse que les problèmes cutanés associés à la prise de NVP soient attribuables à la modification post-traductionnelle de protéines détactable par spectrométrie de masse. Les principaux objectifs de ce projet étaient : 1) Déterminer si la Nevirapine alcynes (NVP-ALK), un analogue de la NVP peut développer la même éruption cutanée que la NVP. La NVP-ALK a été couplé avec de la biotine en utilisant la réaction chimique (click chemistry). 2) Détecter les modifications post-traductionelles des proteines par Western blot et des techniques de spectrométrie de masse, pour comprendre le mécanisme de la toxicité induite par la NVP. 3) Identifier les protéines modifiées en utilisant le moteur de recherche MASCOT pour l'identification des protéines, en comparant le les spectres de masse obtenus avec les spectres théoriques pour trouver une séquence correspondante de peptide. 4) Tester si la NVP et ses métabolites peuvent provoquer des effets nocifs, comme l'induction d'un stress oxydatif dans les cellules (par la mesure de la glutathionylation des protéines). Les résultats ont montré que la névirapine est métabolisé en métabolite réactif ce qui provoque une modification de la kératine. Ainsi nos résultats suggèrent que la kératine est la cible des métabolites de la NVP-ALK.

Le canal calcique de type L, Cav1.2, joue un rôle clé dans le couplage excitation-contraction des myocytes ventriculaires. Il a été montré que la sous-unité Cavα1 était sujette à l’épissage alternatif et que ce phénomène pouvait mener à une protéine tronquée en C-terminal au niveau de l’exon 45 (Liao, Yong et al. 2005). D’autres groupes ont étudié différentes délétions au niveau de l’extrémité C-terminale (De Jongh, Warner et al. 1991; Gao, Cuadra et al. 2001). Les courants mesurés dans la configuration cellule entière, était significativement plus grands que le canal « pleine longueur ». Nous avons décidé de tester certaines de ces délétions (ΔC2030, ΔC1935, ΔC1856, ΔC1733, ΔC1700) en présence ou en absence de la sous-unité auxiliaire Cavβ3, susceptible d’interagir avec l’extrémité C-terminale de la sous-unité Cavα1 par l’intermédiaire de son domaine SH3 (Lao, Kobrinsky et al. 2008). Les résultats obtenus dans les ovocytes de Xénope ont mis en évidence que les sous-unités Cavα1.2 tronquées montraient des courants globaux plus élevés que le canal « pleine longueur » en présence de la sous-unité auxiliaire Cavβ3 et que les sous-unités Cavα1.2 tronquées donnaient des courants en absence de la sous-unité Cavβ3 contrairement à la sous-unité Cavα1.2 « pleine longueur ». Afin de vérifier si l’augmentation des courants macroscopiques était le résultat d’une augmentation du nombre de sous-unités Cavα1.2 à la membrane, nous avons choisi de quantifier la fluorescence spécifiquement due à cette sous-unité en utilisant la méthode de cytométrie de flux (FACS : « Fluorescence Activated Cell Sorting »). L’épitope HA a été inséré dans une région extracellulaire de la sous-unité Cavα1 du canal calcique Cav1.2 et un anticorps anti-HA couplé au FITC (« Fluorescein IsoThioCyanate ») a été utilisé pour observer la fluorescence. Nos résultats confirment que la sous-unité Cavα1-HA du canal calcique Cav1.2, s’exprime à la membrane plasmique en présence de la sous-unité auxiliaire Cavβ3, et qu’en absence de celle-ci, ne s’exprime que peu ou pas à la membrane. Les mêmes résultats ont été obtenus pour les trois délétions testées dans les mêmes conditions soit Cavα1.2-HA ΔC1935, Cavα1.2-HA ΔC1856 et Cavα1.2-HA ΔC1733. Ensemble, ces résultats suggèrent que l’augmentation des courants macroscopiques observés après une délétion partielle du C-terminal n’est pas causée par une augmentation du nombre de protéines Cavα1.2 à la membrane. / The L-type calcium channel, Cav1.2, plays an important role in the excitation-contraction coupling of the ventricular myocytes. It has been shown that the alternative splicing of Cavα1.2 subunit could lead to a truncated protein in the C-terminus at exon 45 (Liao, Yong et al. 2005). Many groups have studied deletions in the C-terminus (De Jongh, Warner et al. 1991; Gao, Cuadra et al. 2001). The currents, measured in the whole cell configuration, were significantly higher with the full-length channel. We chose to test some of these deletions (ΔC2030, ΔC1935, ΔC1856, ΔC1733, ΔC1700) in the presence or absence of the Cavβ3 auxiliary subunit which is likely to interact with the C-terminus of the Cavα1.2 subunit through its SH3 domain (Lao, Kobrinsky et al. 2008). The truncated Cavα1.2 subunit, expressed in Xenopus Oocytes, showed macroscopic currents that were greater than those of the full length channel in presence of the Cavβ3 subunit. In addition, the truncated Cavα1.2 subunits displayed currents in the absence of the Cavβ3 subunit in contrast with the Cavα1.2 full length subunit. To investigate whether the larger macroscopic currents resulted in an increase in the number of Cavα1.2 subunits at the plasma membrane, we chose the FACS (« Fluorescence Activated Cell Sorting ») method. An HA-tag was inserted in an extracellular region of the Cavα1.2 subunit and a FITC (« Fluorescein IsoThioCyanate ») coupled anti-HA antibody was used to measure fluorescence. Our results showed that the Cavα1.2-HA subunit of L- type channel is expressed at the plasma membrane in the presence of the Cavβ3 subunit whereas the Cavα1.2-HA subunit is slightly or not expressed at the plasma membrane in its absence. The same results were obtained for the three C-terminal deletions tested under the same conditions (CaVα1.2-HA ΔC1935, CaVα1.2-HA ΔC1856 and CaVα1.2-HA ΔC1733). Taken together, these results suggest that the increased macroscopic currents observed after a partial deletion of the C-terminus is not caused by an increased number of Cavα1.2 proteins expressed at the plasma membrane. Keywords:

There are gaps in the fundamental understanding of the expression of nitric oxide synthases (NOS) in the microvasculature. We examined co-localization of NOS1 (nNOS), NOS2 (iNOS) and NOS3 (eNOS) in the spinotrapezius muscle of young adult male Wistar-Kyoto (WKY) and Spontaneously Hypertensive (SHR) rats according to fiber type using immunohistochemistry and brightfield microscopy. Data regarding fiber distribution, population and morphology data were collected. Alkaline phosphatase staining was used to determine capillary density and average number of capillaries around a fiber. Gel electrophoresis and Western blot techniques were used to compare myosin heavy chain (MHC) protein expression with fiber type population data and to determine NOS1-3 protein expression in whole muscle homogenate. This study should provide a more accurate understanding of differences in NOS expression between these two strains of rats.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.