Thesis (Ph.D.)--Hong Kong University of Science and Technology, 2006. / Includes bibliographical references (leaves 126-135). Also available in electronic version.

The transport of glucose across the plasma membrane is a fundamental mechanism to provide cells with its basic requirements for energy yielding processes. It is also vital for clearing glucose from blood into tissues, a process normally stimulated by the hormone insulin in mammals. The sympathetic nervous system, normally activated during stress, also regulates glucose transport. The sympathetic neurotransmitter noradrenaline, acts on the family of adrenergic receptors (ARs). An important subtype of the AR family is the β-AR, which is subdivided into the β1, β2, and β3-AR. Glucose is transported across the plasma membrane by the family of glucose transporters (GLUT1-12, and HMIT). In this thesis, I have investigated the β-AR regulation of GLUT1 and 4, and glucose uptake, in skeletal muscle cells and brown adipocytes in culture, model systems which correspond to metabolically active, sympathetically innervated and insulin-sensitive tissues. In brown adipocytes, activation of the β3-ARs induced the expression of GLUT1, resulting in a large increase of glucose uptake. In skeletal myotubes, we postulate there is a possible mechanism where β2-ARs can regulate the intrinsic activity of GLUT1. We found that insulin signaling, but not β-adrenergic signaling, mediated glucose uptake through class I phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K). The β-adrenergic signaling to glucose uptake appeared to involve a PI3K related kinase (PIKK), in both skeletal myotubes and brown adipocytes. Furthermore, the increase of glucose uptake by β-ARs in brown adipocytes is partially mediated by AMP-activated protein kinase (AMPK). However, in an artificially constructed system, with cells expressing GLUT4 and β2-ARs, both insulin and β-adrenergic activation translocated GLUT4 and increased glucose uptake. These results show that β-adrenergic signaling increase glucose uptake by regulating glucose transporters through distinct pathways, in skeletal myotubes and brown adipocytes.

Graduation date: 1990

Graduation date: 1993

Els 2-amino-1,2,3,4-tetrahidro-1-naftols poden considerar-se com anàlegs cíclics semirígids de les ariletanolamines adrenèrgiques, de les que deriven per incorporació de dos àtoms de carboni entre l'anell aromàtic i la posició alfa respecte a l'àtom de nitrogen.En el cas de la noradrenalina, o dels seus derivats N-alquilats, la modificació pot donar lloc a dos tipus d'estructures isòmeres no equivalents, segons quina sigui la posició "orto" de l'anell aromàtic que intervé en la formació del nou anell.Existeixen alguns precedents bibliogràfics de l'aplicació d'aquesta modificació a ariletanolarnines. Aixi, quan es va aplicar a la noradrenalina, o als seus derivats, s'obtingué, en un cas, un producte amb els hidroxils fenòlics situats en les posicions 6 i 7 que va resultar inactiu com a agonista beta-adrenèrgic. En canvi, els productes hidroxilats sobre les posicions 5 i 6 resultaren potents conlagonistes beta-adrenèrgics. Aquests productes estan mancats d'activitat alfa-adrenèrgica. En tots els casos es va veure que els productes d'estereoquímica "trans" eren molt més actius que els "eis".Per tal de determinar la importància de la posició dels grups hidroxil fenòlics per la interacció amb els receptors adrenèrgics, hem aplicat l'anterior modificació a fàrmacs agonistes monofenòlics, com són l'octopanlina i el metaraminol. Amb la síntesi i posterior assaig farrnacològic dels productes "1" a "6" pretenem trobar alguna relació que ens permeti deduir quina serà la disposició adoptada per l'anell aromàtic de la noradrenalina o de la isoprenalina en la interacció amb els receptors alfa i beta, respectivament.En tots els casos s'ha partit de la tetralona amb la substitució adient, obtinguda segons els mètodes ja descrits a la bibliografia. En una primera fase es va procedir a introduir l'àtom de nitrógeno; per fer-ho es disposava de dos mètodes diferents. El primer d'ells consisteix en la transposició denominada de Neber de l'O-tosilat d'oxima de la cetona de partida en medi alcalí d'etòxld potàssic. Després de la hidròlisi de l'azirina que resulta amb àcid clorhídric s'obté una alfa-aminocetona protegida en forma d'hidroclorur. L'altre mètode per a la introducció del nitrogen consisteix en la reacció de la cetona de partida amb un nitrit orgànic en rnedi alcalí de "t"-butòxid potàssic. Així s'obté una oximinocetona.Posteriorment es realitzen les modificacions funcionals convenients fins arribar als aminoalcohols desitjats. Els compostos isopropilats sobre el grup amino s'otingueren per tractament de l'amina primària amb acetona i posterior reducció amb borohidrur sòdic. Els productes finals de tipus fenòlic s'obtingueren per desprotecció dels èters benzílics per hidrogenòlisi en medi neutre a 200 psi de pressió d'hidrogen.La determinació de la configuració dels compostos es va realitzar en base a les dades de RMN. Quant a la conformació dels de l'estudi dels valors de constants d'acoblament protons de la zona alifàtica de la molècula es dedueix que el grup hidroxil es disposa pseudoequatorial i el grup amina equatorial. Aquesta disposició per als grups OH/NH permet l'establiment d'un pont d'hidrogen que estabilitza la conformació. La conformació coincideix amb l'obtinguda a partir d'estudis de difracció de raigs X per la isoprenalina.Com que no s'ha establert inequivocament si ariletanolamines i ariloxipropanolamines interaccionen de la mateixa manera amb el receptor beta, com a segon objectiu de la Tesi es dissenyen les estructures "41" i "42", combinación molecular del prenalterol (ariloxipropanolamina) amb el rimiterol (ariletanolamina) per tal d'estudiar si ambdós tipus de molècules estan sotmesos a les mateixes relacions estructura-activitat. RESULTATS D'ACTIVITAT FARMACOLÒGI('iAEls compostos "32" i "33" s'assajaren com a alfa i beta adrenèrgics en aorta, aurícula esquerra i tràquea de cobai, respectivament. Amb anterioritat als assaigs es reserpinitzaren els animals per evitar el possible efecte indrecte tant de partons com productes problema. Els valors d"activitat obtinguts semblen indicar que el neurotransmissor, la noradrenalina, adoptaria una conformació que disposés un dels hidroxils fenòlics oposat respecte al benzílic en interactuar el receptor beta. Per la interacción amb el receptor alfa, l'anell aromàtic del neurotransmissor hauria de girar 180°. Quant als productes assajats, assenyalen el guany en selectivitat que suposa la pèrdua de l'hidroxil en posició 6 respecte a productes dienòlics ja descrits en la bibliografia. El producte que pot presentar un interès més gran és el "33ª2, que podria constItuir-se en nou cap de sèrie per a l'obtenció de broncodilatadors exempts d'acció sobre el cor.Pel que fa als productes "41" i "42" s'assajaren només com a beta-adrenèrgics. Dels resultats sembla deduir-se que la modificació molecular és vàlida per.a les ariletanolamines, com el rimiterol, i que els comunica selectivitat beta-2, no és aplicable a les ariloxipropanolamines.D'altra banda, amb la síntesi de productes en què el grup hidroxil ocupa diferents posicions en l'anell aromàtic, es pretenia veure si la posició d'aquest és tan important com per als compostos de tipus aminotetrahidronaftol. Si Comparem les activitats dels compostos "eritro-41" i "eritro-42" s'observa la pèrdua d'activitat per canvi de posición del grup, però a més de ser poc significativa té caracter contrari al dels altres compostos en què l'important és l'hidroxil en "meta" respecte a la cadena. Per tant podem afirmar que l'anell aromàtic en ariletanolamines i ariloxipropanolamines agonistes no juga el mateix paper a l'hora d'interactuar amb el receptor beta.

Burns often leads to infection, due to damage to the skin's protective barrier. Burn injury has been repeatedly shown to induce considerable inflammatory and immune dysfunction. The innate immune system is a universal and ancient form of host defense against infection. Activation of innate immunity constitutes the first line of host defense against infection. Neutrophils are white blood cells and part of the immune system. They are the most common PMN (polymorphonuclear neutrophils) and accounted for 70% of all leukocytes. Neutrophils provided the first line of defense of the innate immune system by phagocytosing, killing, and digesting bacteria and fungi. Priming means a process whereby the response of neutrophils to an activating stimulus is potentiated, sometimes greatly, by prior to exposure to priming agents such as tumor necrosis factor-alpha(TNF-alpha), platelet-activating factor (PAF). Neutrophil priming causes a dramatic increase in the response of these cells to an activating agent; this process has been shown to be critical for neutrophil-mediated tissue injury both in vitro and in vivo. However, the intracellular signaling pathways used by neutrophil in response to pro-inflammatory stimuli have not been elucidated. The discovery of TLRs has made us understanding of the mechanisms of innate immune recognition. The innate immune system detectes the invasion of microorganism through TLRs, which recognize microbial components and trigger inflammatory responses. Severe burn injury produces shock and induces acute gastrointestinal derangement that may disrupt gastrointestinal mucosa integrity and facilitate the bacterial translocation (BT) to Mesenteric lymph node (MLN), liver, and spleen. Hypertonic saline (HTS) has been advocated in thermal injury resuscitation because of the possibility of giving less total volume of resuscitation fluid, with a resulting decrease in edema and the need for escharotomy. In this study, I found that priming effect of BM neutrophils is TNF-alpha and p38 dependent and TLRs play a critical role to the innate immunity by recognizing bacteria and HTS enhance host response to bacterial challenge by increasing TLRs of inflammatory cells.

Thesis (M.S.)--Northern Michigan University, 2009. / Bibliography: leaves 101-114.

Thesis (Ph. D.)--Open University. BLDSC no. DXN043607.

Thesis (Ph. D.)--University of Hong Kong, 2001. / Includes bibliographical references (leaves 98-114).

Thesis (Ph. D.)--University of Missouri--Columbia, 2001. / "December 2001. Typescript. Vita. Includes bibliographical references (leaves 326-347). Also available on the Internet.