Regular physical exercise improves cognitive functions and lowers the risk for age-related cognitive decline. Since little is known about the nature and the timing of the underlying mechanisms, we probed whether exercise also has immediate beneficial effects on cognition. Learning performance was assessed directly after high impact anaerobic sprints, low impact aerobic running, or a period of rest in 27 healthy subjects in a randomized cross-over design. Dependent variables comprised learning speed as well as immediate (1 week) and long-term (>8 months) overall success in acquiring a novel vocabulary. Peripheral levels of brain-derived neurotrophic factor (BDNF) and catecholamines (dopamine, epinephrine, norepinephrine) were assessed prior to and after the interventions as well as after learning. We found that vocabulary learning was 20 percent faster after intense physical exercise as compared to the other two conditions. This condition also elicited the strongest increases in BDNF and catecholamine levels. More sustained BDNF levels during learning after intense exercise were related to better short-term learning success, whereas absolute dopamine and epinephrine levels were related to better intermediate (dopamine) and long-term (epinephrine) retentions of the novel vocabulary. Thus, BDNF and two of the catecholamines seem to be mediators by which physical exercise improves learning.

HDL is a major atheroprotective factor, but the mechanisms underlying this effect are still obscure. HDL binding to scavenger receptor-BI has been shown to activate eNOS, although the responsible HDL entities and signaling pathways have remained enigmatic. Here we show that HDL stimulates NO release in human endothelial cells and induces vasodilation in isolated aortae via intracellular Ca2+ mobilization and Akt-mediated eNOS phosphorylation. The vasoactive effects of HDL could be mimicked by three lysophospholipids present in HDL: sphingosylphosphorylcholine (SPC), sphingosine-1-phosphate (S1P), and lysosulfatide (LSF). All three elevated intracellular Ca2+ concentration and activated Akt and eNOS, which resulted in NO release and vasodilation. Deficiency of the lysophospholipid receptor S1P3 (also known as LPB3 and EDG3) abolished the vasodilatory effects of SPC, S1P, and LSF and reduced the effect of HDL by approximately 60%. In endothelial cells from S1P3-deficient mice, Akt phosphorylation and Ca2+ increase in response to HDL and lysophospholipids were severely reduced. In vivo, intra-arterial administration of HDL or lysophospholipids lowered mean arterial blood pressure in rats. In conclusion, we identify HDL as a carrier of bioactive lysophospholipids that regulate vascular tone via S1P3-mediated NO release. This mechanism may contribute to the vasoactive effect of HDL and represent a novel aspect of its antiatherogenic function.

HDL is a major atheroprotective factor, but the mechanisms underlying this effect are still obscure. HDL binding to scavenger receptor-BI has been shown to activate eNOS, although the responsible HDL entities and signaling pathways have remained enigmatic. Here we show that HDL stimulates NO release in human endothelial cells and induces vasodilation in isolated aortae via intracellular Ca2+ mobilization and Akt-mediated eNOS phosphorylation. The vasoactive effects of HDL could be mimicked by three lysophospholipids present in HDL: sphingosylphosphorylcholine (SPC), sphingosine-1-phosphate (S1P), and lysosulfatide (LSF). All three elevated intracellular Ca2+ concentration and activated Akt and eNOS, which resulted in NO release and vasodilation. Deficiency of the lysophospholipid receptor S1P3 (also known as LPB3 and EDG3) abolished the vasodilatory effects of SPC, S1P, and LSF and reduced the effect of HDL by approximately 60%. In endothelial cells from S1P3-deficient mice, Akt phosphorylation and Ca2+ increase in response to HDL and lysophospholipids were severely reduced. In vivo, intra-arterial administration of HDL or lysophospholipids lowered mean arterial blood pressure in rats. In conclusion, we identify HDL as a carrier of bioactive lysophospholipids that regulate vascular tone via S1P3-mediated NO release. This mechanism may contribute to the vasoactive effect of HDL and represent a novel aspect of its antiatherogenic function.

Animal studies suggest that diets low in calories and rich in unsaturated fatty acids (UFA) are beneficial for cognitive function in age. Here, we tested in a prospective interventional design whether the same effects can be induced in humans. Fifty healthy, normal- to overweight elderly subjects (29 females, mean age 60.5 years, mean body mass index 28 kg/m 2 ) were stratified into 3 groups: ( i ) caloric restriction (30% reduction), ( ii ) relative increased intake of UFAs (20% increase, unchanged total fat), and ( iii ) control. Before and after 3 months of intervention, memory performance was assessed under standardized conditions. We found a significant increase in verbal memory scores after caloric restriction (mean increase 20%; P < 0.001), which was correlated with decreases in fasting plasma levels of insulin and high sensitive C-reactive protein, most pronounced in subjects with best adherence to the diet (all r values < −0.8; all P values <0.05). Levels of brain-derived neurotrophic factor remained unchanged. No significant memory changes were observed in the other 2 groups. This interventional trial demonstrates beneficial effects of caloric restriction on memory performance in healthy elderly subjects. Mechanisms underlying this improvement might include higher synaptic plasticity and stimulation of neurofacilitatory pathways in the brain because of improved insulin sensitivity and reduced inflammatory activity. Our study may help to generate novel prevention strategies to maintain cognitive functions into old age.

Pre-clinical and autopsy studies have fueled the hypothesis that a dysregulated vascular endothelium might play a central role in the pathogenesis of ARDS and multi-organ failure in COVID-19.To comprehensively characterize and quantify microvascular alterations in patients with COVID-19.Hospitalized adult patients with moderate-to-severe or critical COVID-19 (n = 23) were enrolled non-consecutively in this prospective, observational, cross-sectional, multi-center study. Fifteen healthy volunteers served as controls. All participants underwent intravital microscopy by sidestream dark field imaging to quantify vascular density, red blood cell velocity (VRBC), and glycocalyx dimensions (perfused boundary region, PBR) in sublingual microvessels. Circulating levels of endothelial and glycocalyx-associated markers were measured by multiplex proximity extension assay and enzyme-linked immunosorbent assay.COVID-19 patients showed an up to 90% reduction in vascular density, almost exclusively limited to small capillaries (diameter 4-6 µm), and also significant reductions of VRBC. Especially, patients on mechanical ventilation showed severe glycocalyx damage as indicated by higher PBR values (i.e., thinner glycocalyx) and increased blood levels of shed glycocalyx constituents. Several markers of endothelial dysfunction were increased and correlated with disease severity in COVID-19. PBR (AUC 0.75, p = 0.01), ADAMTS13 (von Willebrand factor-cleaving protease; AUC 0.74, p = 0.02), and vascular endothelial growth factor A (VEGF-A; AUC 0.73, p = 0.04) showed the best discriminatory ability to predict 60-day in-hospital mortality.Our data clearly show severe alterations of the microcirculation and the endothelial glycocalyx in patients with COVID-19. Future therapeutic approaches should consider the importance of systemic vascular involvement in COVID-19.

Abstract Knowledge of thrombus behavior and visualization on MRI in acute ischemic stroke is less than optimal. However, MRI sequences could be enhanced based on the typical T1 and T2 relaxation times of the target tissues, which mainly determine their signal intensities on imaging. We studied the relaxation times of a broad spectrum of clot analogs along with their image characteristics of three sequences analyzed: a T1-weighted turbo inversion-recovery sequence (T1w Turbo IR), a T1-weighted turbo spin echo with fat suppression (T1w TSE SPIR), and a T2-weighted 3D TSE with magnetization refocusing to remove T1 dependence (T2w TSE DRIVE). We compared their imaging behavior with the intensity values of normal brain tissue using the same imaging protocols as for clots. Each histological and biochemical clot component contributed to each of the relaxation times. Overall, histological composition correlated strongly with T1 times, and iron content, specifically, with T2 relaxation time. Using decision trees, fibrin content was selected as the primary biomarker for T1 relaxation times, inducing an increase. Up to four clot subgroups could be defined based on its distinctive T1 relaxation time. Clot signal intensity in the T1 and T2-weighted images varied significantly according to T1 and T2 relaxation times. Moreover, in comparison with normal brain tissue intensity values, T2w DRIVE images depict thrombi according to the principle of the more fibrin, the higher the intensity, and in T1w TSE, the more erythrocytes, the higher the intensity. These findings could facilitate improvements in MRI sequences for clot visualization and indicate that T2w DRIVE and T1w TSE sequences should depict the vast majority of acute ischemic stroke thrombi as more hyperintense than surrounding tissues.

Aim The utilization of silver as an anti-infective agent is a subject of debate within the scientific community, with recurring discussions surrounding its biocompatibility. Presently, galvanic silver coating finds widespread clinical application in mitigating infection risks associated with large joint arthroplasties. While some instances have linked this coating to sporadic cases of localized argyria, these occurrences have not exhibited systematic or functional limitations. To address concerns regarding biocompatibility, a novel approach has been devised for anti-infective implant coatings: encapsulating silver nitrate within a biopolymer reservoir for non-articulating surfaces. This poly-L-lactic acid layer releases silver ions gradually, thereby circumventing biocompatibility concerns. Method Female C57BL/6 mice were utilized as an experimental model, with 6x2 mm Ti6Al4V discs, coated with or without the biopolymer-protected silver coating, implanted subcutaneously on both sides of the vertebrae. Daily blood samples were collected, and serum was analyzed for C-reactive protein (CRP) and silver concentration. After three days, histopathological analyses were conducted on the surrounding soft tissue pouch. Results Maximum CRP levels in the silver group (4.80 mg/L; Median: 3.29 mg/L; IQR: 2.38 to 3.73) did not significantly differ from the control group (4.58 mg/L; Median: 2.93 mg/L; IQR: 1.91 to 3.78) over the study period. Silver levels in serum 24 hours post-implantation were 64 µg/L (IQR: 35 to 78) and decreased subsequently over three days to 23 µg/L (IQR: 13 to 28). Histopathological examinations revealed a similarly strong expression of inflammation signs in tissue samples from the two groups. Conclusions Despite evidence of local inflammation indicated by CRP and histopathological analysis, no significant difference was observed between the coated and uncoated groups. This suggests that any inflammation may be attributed to the implantation procedure rather than silver influence. Furthermore, silver levels remained below the toxic limit, indicating the efficacy of the biopolymer-protected reservoir in aiding biocompatibility. This study underlines the potential of biopolymer-protected silver reservoirs in enhancing the safety profile of anti-infective silver implant coatings, warranting further investigation into their clinical application.

A significant number of patients develop chronic pain after surgery, but prediction of those who are at risk is currently not possible. Thus, prognostic prediction models that include bio-psycho, social and physiological factors in line with the complex nature of chronic pain would be urgently required. Here, we performed a translational study in male volunteers before an experimental incision injury. We determined multi-modal factors ranging from pain characteristics, psychological questionnaires to blood proteomics. Outcome measures after incision were pain intensity ratings and the extent of the area of hyperalgesia to mechanical stimuli surrounding the incision as a proxy of central sensitization. A multi-step logistic regression analysis was performed to predict outcome measures based on feature combinations using data-driven cross-validation and prognostic model development. Phenotype-based stratification resulted in the identification of low and high responders for both outcome measures. Regression analysis revealed prognostic proteomic, specific psychophysical and psychological parameters. A combinatorial set of distinct parameters enabled us to predict outcome measures with increased accuracy compared to using single features. Remarkably, in high responders, protein network analysis suggested a protein signature characteristic for low-grade inflammation. Alongside, in silico drug repurposing highlighted potential treatment options employing antidiabetic and anti-inflammatory drugs. Taken together, we present here an integrated pipeline that harnesses bio-psycho-physiological data for prognostic prediction in a translational approach. This pipeline opens new avenues for clinical application with the goal tostratify patients and identify potential new targets as well as mechanistic correlates for postsurgical pain. GERMAN CLINICAL TRIALS REGISTRY: (DRKS-ID: DRKS00016641).

To have an impact on the mortality of bloodstream infections, microbiological diagnostics of blood cultures (BC) should provide first results within 12 h. Here, we show how a decentralized BC incubation connected to the central BC incubators via a browser-based application significantly reduces turnaround times.