Thesis (doctoral)--Universiteit van Amsterdam.

Regensburg, Univ., Diss., 2004. / Erscheinungsjahr an der Haupttitelstelle: 2003

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Die Maligne Hyperthermie (MH) ist eine erbliche Myopathie, die bei prädisponierten Patienten durch Anwendung volatiler Anästhetika sowie depolarisierender Muskelrelaxanzien bei Narkosen verursacht wird. Die klinische Symptomatik umfasst einen Anstieg des endexspiratorischen Kohlendioxidpartialdrucks, metabolische Azidose und Hyperthermie. Dieser Prozess wird durch einen abnorm erhöhten Einstrom von Kalzium aus dem sarkoplasmatischen Retikulum in das Zytoplasma ausgelöst, welcher durch eine Mutation im Ryanodinrezeptor der Skelettmuskulatur bedingt ist. Der Goldstandard für die Diagnostik einer MH-Veranlagung ist der Koffein-Halothan-In-vitro-Kontrakturtest. Eine Alternative zu diesem operativen Eingriff stellt der minimal-invasive Test dar. Untersucht wurde, ob der intramuskuläre Laktatspiegel durch eine lokale Applikation der Triggersubstanzen Halothan 6 Vol%, Koffein 80 mM und Halothan 4 Vol% in Abhängigkeit von der MH-Prädisposition gesteigert wird. Ziel der Studie war es zu überprüfen, ob dies eine Differenzierung zwischen MHS- und MHN-Individuen ermöglicht. Da Halothan in naher Zukunft kommerziell nicht mehr erhältlich sein könnte, wurde Sevofluran als neueres Inhalationsanästhetikum im Tierversuch in unterschiedlichen Konzentrationen intramuskulär appliziert um zu testen, ob sich der Laktatwert in Abhängigkeit von der MH-Veranlagung verändert und eine Unterscheidung zwischen MHS- und MHN-Tieren erlaubt. Ziel war es, die erhobenen Daten auf eine mögliche Dosis-Wirkungs-Beziehung zu untersuchen. In der Probandenstudie wurden bei 23 Freiwilligen (neun MHS-Patienten, sieben MHN-Patienten, sieben Kontrollpersonen) über Venenverweilkatheter Mikrodialysesonden mit Zuspritzschläuchen in den M. vastus lateralis eingeführt. An die Spitze der Messsonden wurden nach einer Äquilibrierungsphase die Triggersubstanzen Halothan 6 Vol% (nur in der Kontrollgruppe), Halothan 4 Vol% und Koffein 80 mM lokal als Bolus von 200 µl über Zuspritzschläuche appliziert und die resultierenden intramuskulären Laktatveränderungen im Dialysat photospektrometrisch gemessen. Sowohl nach Stimulation mit Koffein als auch mit Halothan 4 Vol% zeigten sich Maximalwerte der Laktatkonzentrationen bei MHS-Patienten, die sich als signifikant höher als die der MHN- und Kontrollgruppe erwiesen. In der Kontrollgruppe wurde eine zusätzliche Messung mit einer Konzentration von Halothan 6 Vol% durchgeführt. Bei den Messungen wurden Werte erreicht, die für MHS-Patienten typisch sind. Im Tiermodell wurden bei gleichem Versuchsaufbau Messsonden in den Adduktorenmuskeln der Hinterläufe von neun MHS- und sechs MHN-Pietrain-Schweinen platziert. Als Triggersubstanz wurde Sevofluran in den Konzentrationen 3%, 7,5%, 15% und 28 Vol% gelöst in Sojabohnenöl als Bolus von 100 µl appliziert. Die Laktat- und Pyruvatwerte sowie die Laktat-Pyruvat-Quotienten stiegen dosisabhängig an. Es war ein signifikanter Unterschied zwischen den Maximalwerten der MHS- und MHN-Tiere nachweisbar. Die Vitalparameter wurden in beiden Versuchen kontinuierlich überwacht und metabolische Parameter vor und nach den Untersuchungen bestimmt. Es traten weder bei den untersuchten Probanden noch bei den Versuchstieren signifikante systemische oder lokale Nebenwirkungen auf. Wie schon vorhergehende Untersuchungen belegen diese beiden Studien, dass die intramuskuläre Stimulation mit MH-Triggersubstanzen zu einer Veränderung der lokalen Stoffwechselvorgänge mit signifikantem Laktatanstieg führt, welche bei MH-Prädisponierten stärker ausgeprägt ist als bei Gesunden. Koffein 80 mM und Halothan 4 Vol% ermöglichen eine sehr gute Differenzierung zwischen MHS- und MHN-Probanden. Eine zu hohe Konzentration an Triggersubstanz (Halothan 6 Vol%) ruft auch in nicht-veranlagten Patienten eine lokale, MH-ähnliche Reaktion hervor. In diesem Fall kann keine Unterscheidung zwischen MHS- und MHN-Individuen auf der Grundlage der Stoffwechselvorgänge getroffen werden. Bei der intramuskulären Applikation von Sevofluran ist eine Unterscheidung zwischen MHS- und MHN-Tieren über die resultierende Laktatkonzentration wiederum zu erreichen, so dass Sevofluran im Rahmen des Versuchsprotokolls als Ersatz für Halothan geeignet ist. Es ergibt sich eine klassische Dosis-Wirkungs-Beziehung für diese Substanz. Die von uns erhobenen Daten zeigen, dass mittels des im Rahmen dieser Arbeit eingesetzten Untersuchungsverfahrens eine zuverlässige Diagnostik einer MH-Veranlagung möglich ist. Das minimal-invasive Testverfahren könnte in naher Zukunft die heutige MH-Diagnostik ergänzen. / Malignant hyperthermia (MH) is an autosomal dominant inherited myopathy triggered by volatile anesthetics and/or depolarizing muscle relaxants. It is caused by an abnormal intracellular calcium release mediated via the ryanodine receptor, leading to a potentially lethal hypermetabolic syndrome with a massive increase of carbon dioxide, metabolic failure and heat production. The standard procedure for diagnosing MH susceptibility is the halothane-caffeine-contracture test which requires an invasive muscle biopsy. Therefore an alternative test, which is less invasive, is needed. We hypothesized that intramuscular injection of halothane 6 vol%, caffeine 80 mM and halothane 4 vol % would increase local lactate concentrations in individuals susceptible to MH (MHS) but not in those who are not susceptible (MHN) or healthy. Due to the probable lack of availability of halothane in the near future, we conducted the same experiments using sevoflurane. We proposed that local intramuscular injection of sevoflurane increases the lactate concentration dose-dependently in MH-susceptible pigs more than in MH-nonsusceptible pigs and allows a differentiation between these two groups. Microdialysis probes with attached microtubing catheters were placed in the lateral vastus muscle in nine MHS, seven MHN and seven control participants. After equilibration, 200 µl of halothane 6 vol% (only in controls), halothane 4 vol% , both dissolved in soybean oil, and 200 µl of caffeine 80 mM were injected as single boli into the tip of the microdialysis probe and the resulting lactate-increase was measured spectrophotometrically. Lactate increased significantly in MHS participants compared to MHN and control individuals after injection with caffeine and halothane 4 vol%. However, control participants showed relevant increases of lactate after injection of halothane 6 vol% comparable with the reaction of MHS patients. In a second series of investigations, microdialysis probes were inserted into the hindlimbs of nine MHS- and six MHN-Pietrain pigs. We used 100 µl of Sevoflurane 3%, 7.5%, 15% and 28 Vol% dissolved in soybean oil as a trigger substance. A dose-dependent response for lactate and the lactate/pyruvate ratio was observed only in MHS individuals. Systemic hemodynamic und metabolic parameters were monitored throughout both experiments. There were no significant side effects in humans or pigs. The results demonstrate that intramuscular injection of caffeine, halothane and sevoflurane induces a hypermetabolic reaction in skeletal muscle which can be measured by an increase of local lactate concentration. Sevoflurane can be used as a suitable replacement for halothane in the minimally invasive metabolic test. The findings of this study allow a differentiation of MHS and MHN individuals by measuring the local lactate concentration after application of a defined dose of a trigger substance. Thus, our minimally invasive test could be used to supplement routine testing for MH-susceptibility.

HIPÒTESI DE TREBALL. L'angiogènesi al melanoma maligne està influenciada per factors autocrins i paracrins, entre els que es troba el VEGF. La influència del VEGF és especialment significativa a les primeres fases del desenvolupament tumoral.La modificació de l'equilibri angiogènic actuant sobre el VEGF podria condicionar un canvi significatiu al creixement tumoral i la seva capacitat metastàtica.OBJECTIUS.1.- Valorar l'expressió de VEGF en una sèrie de melanomes malignes primaris cutanis humans de baix risc.2.- Valorar el creixement tumoral i l'angiogènesi als tumors desenvolupats en ratolins atímics inoculats ortotòpicament amb les línies de melanoma humà A375P i A375MM, coinjectades o no amb Matrigel. 3.- Avaluar la influència de la modificació genètica de l'expressió de VEGF, mitjançant la transfecció del cDNA del VEGF en sentit i antisentit a les línies de melanoma humà A375P i A375MM, als tumors desenvolupats a ratolins atímics a partir de la injecció ortotòpica d'ambdues línies així modificades.MÈTODES.1.- Melanomes humans: 53 melanomes malignes cutanis primaris. Angiogènesi: tinció amb Ulex Europaeus I. Expressió VEGF: anàlisi immunohistoquímica.2.- Expressió de VEGF a línies de melanoma humà xenoempeltades a ratolins immunodeprimits: Inoculació ortotòpica a ratolins Balb/c nude de les línies A375P i A375MM, la meitat coinjectades amb Matrigel. Angiogènesi: tinció immunohistoquímica amb Ac anti-factor VIII. Expressió VEGF: anàlisi immunohistoquímica.3.- Modificació de l'expressió de VEGF a línies de melanoma humà xenoempeltades a ratolins immunodeprimits: Construcció del cDNA del VEGF en sentit i antisentit en un vector d'expressió (pRC/CMV), transfecció mitjançant liposomes a les línies A375P i A375MM, selecció dels transfectants i inoculació ortotòpica a ratolins atímics. Extirpació de la meitat dels tumors el més aviat possible (5-6 dies), per a avaluar la malaltia en les seves fases més precoces. Per a l'altra meitat, lliure creixement, calculant les corbes de creixement i extirpant els tumors a l'assolir un volum de 1·1 cm o equivalent. Seguiment de la supervivència dels ratolins. Angiogènesi: immunotinció amb Ac anti-factor VIII.RESULTATS.1.- Melanomes humans: El VEGF ha estat present al 84,9% de melanomes avaluats.Als melanomes en fase de creixement radial (in situ), a 7 de 29 s'ha observat un grau alt d'expressió de VEGF, front 12 de 16 a melanomes amb fase vertical (p=0,002). Una vegada el melanoma era ja invasor, no s'han trobat diferències entre el grau d'expressió de VEGF i el nivell de Breslow. No s'ha trobat relació entre angiogènesi i expressió de VEGF.2.- Expressió de VEGF als tumors desenvolupats als ratolins inoculats: S'ha demostrat una major expressió de VEGF en els estadis més temprans del desenvolupament tumoral, representats aquests per aquells tumors més petits (<0,5 cm) o intervinguts més aviat (< 9 dies).3.- Efecte de la modificació de l'expressió de VEGF sobre les dues línies A375P i A375MM xenoempeltades a ratolins atímics. Transfecció cDNA del VEGF en sentit: ha incrementat significativament el creixement dels tumors a les fases inicials del desenvolupament tumoral (4 clons de 4), a la corba de creixement (2 de 4), i a la supervivència (1 de 4). Transfecció cDNA VEGF en antisentit: cap diferència repecte al control, ni a fases inicials, ni a la corba de creixement, ni a la supervivència. Angiogènesi: no diferències en la densitat vascular entre els diferents clons.CONCLUSIÓ FINAL. El VEGF és determinant a les fases inicials del desenvolupament tumoral al melanoma maligne. Més endavant perd el seu paper protagonista. Igualment, la modificació genètica de la seva expressió en un model in vivo amb línies de melanoma humà xenoempeltades a ratolins atímics té efecte només als moments inicials del creixement tumoral, perdent tota la seva influència a les fases més tardanes del desenvolupament tumoral. / We hypothesized that angiogenesis in melanoma is related to VEGF, and that the modification of the expression of VEGF could influence angiogenesis, tumour growth and metastatic capacity.First, we examined immunohistochemically the expression of VEGF in cutaneous primary melanoma. VEGF expression was graded in a scale from 0 to 3. Angiogenesis was measured with Ulex Europaeus I staining. 84,9% of tumours expressed VEGF. Vertical Growth Phase (VGP) was significatively associated with a higher intensity expression of VEGF when comparing to radial growth phase. However, once VGP had developed, there were no differences in VEGF expression between tumours. Surprisingly, VEGF expression was not related to angiogenesis.Second, in a model of human melanoma cell lines (A375P, A375MM) xenografted to nude mice, we evaluated the expression of VEGF. The most significant finding was a higher intensity expression of VEGF in tumours representing the first steps of tumour development: tumours lower than 0,5 cm in diameter and those extracted before day 9 post-inoculation demonstrated higher expression of VEGF when compared with the remainder.Third, VEGF sense and antisense cDNA were cloned to an expression vector (pRC/CMV) and transfected to A375P and A375MM melanoma cell lines with cationic liposomes; modified cell lines were xenografted to nude mice. To analyse first stages of tumour progression, half of the resultant tumours were extracted when they were minimally detectable. Growth curves of the rest of tumours were measured, and they were excised when reaching a volume of 0,4 cm3. Survival curves of mice were analysed afterwards. Angiogenesis was evaluated with Factor VIII staining.Sense VEGF transfection significatively enhanced tumour growth on initial stages of development (4 clones of 4), on growth curves (2 of 4) and on survival (1 of 4). Antisense VEGF transfection did not show any difference with control clones at any stage. Angiogenesis was not different between the clones.Conclusion: VEGF is decisive at first stages of development in melanoma. The modification of VEGF expression in an in vivo model of human melanoma cell lines xenografted to nude mice plays a role at initial stages of tumour development, losing its influence later.

Zugl.: Hamburg, Univ., Diss., 2007 u.d.T.: Krieger, Thorsten: Nachweis von drei neuen Mutationen im Ryanodinrezeptorgen (RYR1) bei Patienten mit maligner Hyperthermie und Human-Stress-Syndrom / Hergestellt on demand

Frankfurt (Main), Univ., Diss., 2003.

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Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

The prototyical tumor suppressor p53 is able to arrest cells after DNA damage or as a response to oncogene expression. The transactivation-competent (TA) isoforms of the more recently discovered p53 family member p73 also prevent tumors, but the underlying mechanisms are less well understood. The work presented here addressed this issue by using a cell culture model of tumorigenesis in which normal human diploid fibroblasts are stepwise transduced with oncogenes. Cells in pretransformed stages were shown to harbour high levels of TAp73 mRNA and protein. This positive regulation was probably a result of pRB inactivation and derepression of E2F1, a key activator of TAp73. Consequences for such cells included an increased sensitivity to the cytostatic drug adriamycin, slower proliferation and reduced survival at high cell density, as demonstrated by rescue experiments using siRNA-mediated knockdown of TAp73. In order to identify potential effector pathways, the gene expression profile of siRNA treated, matched fibroblast cell lines with high and low TAp73 levels were compared in DNA microarrays. These findings support the notion of TAp73 up-regulation as an anti-proliferative defense mechanism, blocking the progress towards full transformation. This barrier could be overcome by the introduction of a constitutively active form of Ras which caused a switch from TAp73 to oncogenic DeltaNp73 expression, presumably through the phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) pathway. In summary, the results presented emphasize the tumor-suppressive function of TAp73 and indicate that its downregulation is a decisive event during the transformation of human cells by oncogenic Ras mutants. / Der gut untersuchte Tumorsuppressor p53 vermag das Wachstum von Zellen nach DNA-Schädigung oder Onkogenaktivierung zu arretieren. Die transaktivierungsfähigen (TA) Isoformen von p73, eines kürzlich entdeckten Mitgliedes der p53-Familie, können ebenfalls die Tumorentstehung verhindern. Die Mechanismen sind hier aber noch sehr unvollkommen verstanden. Zu deren Untersuchung wurde in der vorliegenden Arbeit ein Zellkulturmodell der Tumorentstehung verwendet, bei dem normale humane diploide Fibroblasten schrittweise mit bestimmten Onkogenen transduziert wurden. Zellen in unvollständig transformierten Stadien hatten hohe Spiegel an TAp73-mRNA und -Protein. Diese positive Regulation war vermutlich eine Folge von pRB-Inaktivierung und der Derepression von E2F1, einem der wichtigsten Aktivatoren von TAp73. Beobachtete Konsequenzen für solche Zellen waren höhere Empfindlichkeit für Zytostatika wie Adriamycin, langsameres Wachstum und geringere Überlebensfähigkeit bei hoher Zelldichte, was durch Rescue-Experimente mit siRNA-vermitteltem TAp73-Knock down gezeigt werden konnte. Um mögliche Effektor-Signalwege zu identifizieren, wurden die Genexpressionsprofile von siRNA-behandelten Fibroblastenlinien, die sich nur im TAp73-Spiegel unterschieden, in DNA microarrays verglichen. Die Befunde daraus lassen den Schluss zu, dass die Hochregulation von TAp73 einen antiproliferativen Schutzmechanimus darstellt, der die vollständige Transformation verhindert. Diese Barriere konnte überwunden werden durch die zusätzliche Präsenz von aktiviertem Ras, das einen Wechsel der Expression von TAp73 zu der von onkogenem DeltaNp73 bewirkte. Dies ist vermutlich abhängig vom Phosphatidylinositol-Signalweg. Zusammenfassend wurde die Rolle von TAp73 als Tumorsuppressor weiter gefestigt, da die Niederregulierung des Proteins eine zentrale Rolle in der Transformation menschlicher Zellen durch onkogene Ras-Mutanten spielt.