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Zusammenfassung
Es existieren viele unterschiedliche Operationstechniken, die mit einzelnen oder kombinierten Wirkprinzipien zur Korrektur eines Entropiums eingesetzt werden. In der vorliegenden Untersuchung sollten retrospektiv am Patientenkollektiv der Klinik und Poliklinik fĂŒr Augenheilkunde der UniversitĂ€tsmedizin Greifswald Charakteristika der Entropiumerkrankungen, Operationstechniken, Auftreten von Rezidiverkrankungen und individuelle Einflussfaktoren auf das Operationsergebnis analysiert werden. Ziel war es, Empfehlungen im Sinne der QualitĂ€tssicherung fĂŒr Korrekturoperationen beim Vorliegen eines Entropiums zu geben.
Patienten und Methode: In der Greifswalder Studie wurden sĂ€mtliche Patienten erfasst, die sich in den Jahren 2006 bis 2010 einer Entropiumkorrekturoperation unterziehen mussten. Die Datenauswertung beinhaltete wesentliche Charakteristika der Entropiumerkrankung wie Art und Lokalisation des Auftretens. Die durchgefĂŒhrten Operationen wurden nach einzelnen Methoden unterteilt und entsprechend der addressierten Wirkprinzipien zu solitĂ€ren oder kombinierten Techniken zusammengefasst. Ebenso erfolgte eine Zuordnung der den Eingriff durchfĂŒhrenden Operateure zu den Operationsmethoden bzw. -techniken, um so eine eventuelle Korrelation zwischen Operationsart, Operateur und Rezidivrate bestimmen zu können. BezĂŒglich der Rezidiverkrankung wurden die Zeitdauer bis zum Auftreten, die allgemeine Rezidivrate und diejenige fĂŒr die einzelnen Operationsmethoden aus der Datensammlung extrahiert. Anhand der eigenen Ergebnisse und von Literaturempfehlungen wurde ein Dokumentationsbogen zur QualitĂ€tssicherung bei der chirurgischen Therapie des Entropiums erarbeitet.
Ergebnisse: Die Daten von 126 Patienten (126 Augenlider) mit Entropiumoperation wurden ausgewertet. Das Durchschnittsalter betrug 71 Jahre, bei 90% der Probanden bestand ein E. senile, 52% waren weiblichen Geschlechts. Die Lokalisation war zu 97% am Unterlid und mit 52% etwas hĂ€ufiger am rechten Auge. Nach Wirkprinzip unterteilt, wurden zu 46% solitĂ€re und zu 54% kombinierte operative Korrekturtechniken angewendet. Das hĂ€ufigste Operationsverfahren war die Prozedur nach Wies-Quickert mit 48%, gefolgt von der Traktionsnaht mit 24% aller operativ versorgten Patienten. Die allgemeine Rezidivrate betrug 23%. Diese unterschied sich aber deutlich, in AbhĂ€ngigkeit vom gewĂ€hlten Eingriff, mit 2% fĂŒr die Operation nach Wies-Quickert und 43% fĂŒr die Traktionsnaht. Eine eventuell notwendige Rezidivoperation wurde im Median 30 Monate nach der Erstoperation durchgefĂŒhrt. Der spĂ€teste Zeitpunkt eines Rezidivs wurde mit im Durchschnitt 77 Monaten nach vorausgegangener Traktionsnaht festgestellt. Die Analyse der insgesamt sechs beteiligten Operateure erbrachte als wichtigstes Ergebnis, dass die hĂ€ufigste Operationsmethode nach Wies-Quickert zu 92% von ein- und demselben Ophthalmochirurgen angewendet worden ist. Anhand der gewonnenen Erkenntnisse wurde ein Dokumentations- und Fragebogen erstellt, der sowohl Aspekte der Diagnosestellung und Operationsplanung beim Entropium, als auch die postoperative Fremd- und Selbstbeurteilung durch den Patienten einbezieht.
Schlussfolgerungen: Die demografischen Angaben und Ergebnisse zur Lokalisation der Entropiumerkrankung deckten sich weitgehend mit denen aus der Literatur. Die relativ hohe allgemeine Rezidivrate war bedingt durch die hĂ€ufige Anwendung des solitĂ€ren Wirkprinzips der Traktionsnaht, wohingegen die Operation nach Wies-Quickert mit kombiniertem Wirkprinzip eine sehr niedrige Rezidivrate hatte. Da an der Entstehung eines Entropiums regelhaft mehrere Pathomechanismen beteiligt sind, sollte kĂŒnftig noch hĂ€ufiger eine kombinierte Operationsmethode zur Entropiumkorrektur eingesetzt werden. Das spĂ€te Rezidiv bei der Traktionsnaht weist auf zu berĂŒcksichtigende Einflussfaktoren wie Allgemeinzustand, Begleiterkrankungen und zumutbaren Operationsumfang bei der individuellen Entscheidung zu einem operativen Korrekturverfahren hin. Die Erfahrung des Operateurs spiegelte sich in einer hĂ€ufigen operativen Praxis und niedrigen Rezidivrate wider. Der Dokumentations- und Patientenbegleitbogen kann kĂŒnftig helfen, neben der kliniksinternen QualitĂ€tssicherung die Therapie von Patienten mit Entropiumerkrankung weiter zu optimieren.
Transportproteine spielen fĂŒr viele Arzneistoffe eine bedeutende Rolle bei der Absorption, Verteilung und Elimination und können folglich auch maĂgeblich ĂŒber die Anflutung eines Wirkstoffs am Ort der Wirkung und / oder Nebenwirkung(en) entscheiden. Ziel dieser Arbeit war es, die AffinitĂ€t von Tigecyclin zu hepatischen Aufnahme- und Effluxtransportern zu bestimmen. Aus pharmakokinetischen Studien war bekannt, dass das Glycylcyclin hauptsĂ€chlich hepatisch ausgeschieden wird, wobei die zugrundeliegenden molekularen Transportmechanismen unbekannt waren, d.h. wie Tigecyclin von den Hepatozyten aufgenommen wird und wieder in die Galle bzw. in das Blut abgegeben wird. Die physikochemischen Eigenschaften der Substanz (logP-Wert: 0,8; pKs-Wert: 0,25/ 8,76) sprechen gegen eine rein passive Diffusion ĂŒber biologische Membranen.
Um den hepatozellulĂ€ren Aufnahmetransport aufzuklĂ€ren, wurden Kompetitionsversuche und direkte Aufnahmeversuch mit Hilfe von stabil transfizierten HEK293-Zellmodellen, die Transportproteine der SLC- und SLCO-Familie stabil ĂŒberexprimieren, durchgefĂŒhrt. Unter Verwendung von inside-out-Vesikeln wurde der Effluxtransport von Tigecyclin ĂŒber MRP2- und MRP3-Transporter untersucht. Um sicher zu gehen, dass die Zellmodelle funktionstĂŒchtig sind, wurde deren FunktionalitĂ€t vor jedem Versuch mittels bekannter Standardsubstrate und Standardinhibitoren bestĂ€tigt. Die direkten Aufnahmeversuche wurden mittels LC-MS/MS analysiert.
Tigecyclin zeigte im verwendeten Konzentrationsbereich und den angewendeten Inkubationszeiten keine zytotoxische Wirkung auf die Versuchszellen. Mit den Kompetitionsassays konnte nachgewiesen werden, dass Tigecyclin einen hemmenden Einfluss auf den Transport von bekannten OATP1B3- und OATP2B1-Referenzsubstraten hat, jedoch keine Beeinflussung von OATP1B1 und NTCP zeigte. Des Weiteren konnte in direkten Aufnahmeversuchen gezeigt werden, dass Tigecyclin ein Substrat des ubiquitÀr exprimierten Transporters OATP2B1 ist. Ein signifikanter Nachweis, dass Tigecyclin ein Substrat von OATP1B1-, OATP1B3- und NTCP-Transportern ist, gelang jedoch nicht.
Im Bezug auf Effluxtransporter konnte eine Kompetition von Tigecyclin mit dem MRP2- und MRP3-vermittelten Transport in inside-out-Vesikeln nachgewiesen werden. Ein direkter Transport von Tigecyclin ĂŒber die Vesikel lieĂ sich jedoch nicht beweisen. Aufgrund methodischer Schwierigkeiten und der sehr begrenzten Bearbeitungszeit, konnten die Versuche nicht oft genug durchgefĂŒhrt und keine entsprechend belastbaren Daten generiert werden.
Zusammenfassend kann aus den durchgefĂŒhrten Untersuchungen abgeleitet werden, dass Tigecyclin ein Substrat von OATP2B1 ist und OATP2B1 somit möglicherweise fĂŒr die hepatische Aufnahme des Arzneistoffes verantwortlich ist. Ob noch andere Transporter eine Rolle spielen, bleibt weiterhin unbekannt. Auch die konkrete Transportkinetik mit der AffinitĂ€t (Km) und der TransportkapazitĂ€t (vmax), bleibt nach diesen Versuchen noch unklar. Des Weiteren legen die Ergebnisse dieser Arbeit nahe, dass bei gleichzeitiger Tigecyclin-Gabe ein gewisses Risiko fĂŒr unerwĂŒnschte pharmakokinetische Interaktionen mit Substraten der Transporter OATP1B3, OATP2B1, MRP2 und MRP3 besteht.
Als Fazit kann gesagt werden, dass mit dieser Arbeit ein Beitrag zur AufklĂ€rung des Arzneimitteltransports und der Transporteigenschaften von Tigecyclin in den Hepatozyten geleistet werden konnte. ZusĂ€tzlich konnten weitere Erkenntnisse zur Kompetition gewonnen werden. In wie weit die in vitro Resultate auf in vivo Mechanismen ĂŒbertragbar sind, ist unklar und bietet Möglichkeiten fĂŒr weiterfĂŒhrende Untersuchungen.
Most animals live solitarily, but for some species the benefits of group living outweigh the costs and social communities have evolved. Truly social societies are characterized by cooperation in tasks like foraging, predator defense and brood care. In the most extreme cases, non-reproducing individuals act as helpers and provision offspring of reproducing individuals at the cost of their own reproductive success. This alloparental care is attributed to kin selection that provides the helpers with inclusive fitness benefits. However, how reproductive role is determined and in which ways virgin helpers in a group benefit the community is not always well understood.
Spiders are known to be generalist hunters, which in many cases do not shy away from cannibalism. Thus, most spiders live solitarily. However, in a few species a permanently social lifestyle has evolved in which individuals live together throughout their life, providing an intriguing case of social evolution. These spider communities are characterized by lack of premating dispersal leading to extreme inbreeding, by reproductive skew, in which only a proportion of females reproduce and by cooperative breeding of the reproducing females. It has been assumed that the large proportion of virgin females act as helpers not only in foraging and web maintenance but also during brood care. In the social spider Stegodyphus dumicola brood care involves the intensive task of regurgitation feeding, at which mothers regurgitate their own liquefied body tissue. At the end of brood care, the offspring sucks the mothers dry during matriphagy, leading to the death of brood caring females and a semelparous lifestyle. In the closely related solitarily breeding Stegodyphus lineatus virgin females do not provide brood care. The ability of virgin females in S. dumicola to care for offspring would thus depict an adaptation to sociality and cooperative breeding. I therefore aimed to clarify the role and significance of virgin females in colonies of social spiders and furthermore investigated a possible mechanism of how reproductive role within a colony is determined.
I investigated whether there is differential task participation in a non-reproductive task and the task of brood care among reproducing mothers and virgin females (helpers) in Stegodyphus dumicola. The study provides explicit evidence that brood care â including egg sac care, regurgitation feeding and matriphagy â is performed by mothers as well as by virgin helpers. Virgin females in a colony can thus rightfully be termed allomothers. However, the task participation differed between the reproductive states. While mothers engaged more often in brood care, virgin females were more active in foraging. However, the active provisioning of offspring by the virgin females decreases the motherly workload as is suggested by the extended brood care period in comparison to solitary breeders. The observations on virgin allomaternal care are supported by histological studies on the midgut tissue of brood caring females, which revealed that mothers and virgin helpers undergo comparable morphological changes in preparation of regurgitation feeding. The changes in virgin females correlate to ovarian development that might depict an internal maturation process which sets virgin females in the right state to provide care. The morphological changes in mothers and virgin helpers of S. dumicola are less comprehensive than in the solitarily breeding S. lineatus mothers. This indicates that cooperatively caring females are able to save on their resources, provision offspring for longer and thus are probably able to increase survival of the brood by an extended care period. A surprising consequence of cooperative brood care is the ability of mothers to produce a second viable egg sac, even when the first brood is successful. Mothers of the cooperative breeding S. dumicola can thus depart from the strictly semelparous lifestyle and instead invest part of their resources in a second clutch. This finding identified a new way of how cooperative breeding enhances breeding success of reproducers and thus inclusive fitness for helpers as well, thus adding to the benefits of allomaternal care.
Virgin females did not store significantly lower amounts of lipids in their midgut tissue than mothers, raising the question of how much reproductive role of females is determined by competition for resources during growth, as often assumed. Another possible determinant of female reproductive skew is the characteristic male scarcity in spider colonies, with only about 12 percent of spiders being male. Males are assumed to mature early within a few days and die early, thus leaving late maturing females unmated due to lack of mating partners. However, my studies provided evidence that male maturation is more skewed than expected and males might survive several months. Subadult females did not accelerate molting when an adult male was present, which could further indicate, that male presence is not a limiting factor on reproduction in males. Furthermore, males are able copulate with up to 16 females and did not show e preference for large females during mating trials. Males are thus able to fertilize all females, provided all females mature in time. I therefore suggest, that male scarcity is not major determinant of reproductive skew in females, especially in small and middle-sized colonies in which female maturation might only be moderately skewed.
My studies were able to demonstrate the meaning of the large proportion of unmated females in a colony of the social spider S. dumicola. Virgin helpers support mothers during brood care and thus do not only enhance the brood care period but facilitate mothers to produce multiple clutches. Virgin females are able to care as they undergo similar morphological changes as mothersâ do. This seems to be facilitated by an internal maturation process, indicated by ovarian development and oviposition by virgin females, both of which has never been observed in virgins of the subsocial species. How reproductive role is determined remains unclear, but I was able to exclude male scarcity as a major factor influencing reproductive skew.
Hintergrund:
Geschlecht und Gender sind nicht nebensĂ€chlich, sondern spielen eine relevante Rolle in der kindlichen Entwicklung, Erziehung und Gesundheit. Die Diskurse um Geschlecht und Gleichstellung lassen hingegen hĂ€ufig den durchschnittlichen Reifungsvorsprung der MĂ€dchen auĂer Acht. Auf diese Weise wird die Kluft zwischen den Geschlechtern bereits im Vorschulalter in beunruhigendem MaĂe betont. Durch die dichotome Geschlechterperspektive geraten auĂerdem andere entscheidende Einflussfaktoren wie die soziale und die ethnische Herkunft der Kinder in den Hintergrund. Diese Dissertation setzt den Schwerpunkt daher auf eine angemessene Analyse der Kategorie Geschlecht in ihrer immerwĂ€hrenden Interaktion mit Anlage und Umwelt.
Methoden:
Die Betrachtungen beruhen auf Daten zu N = 6.447 Kindergartenkindern aus Mecklenburg-Vorpommern (M-V), die im Rahmen der kontrollierten prospektiven Kohortenstudie âSummative Evaluation KiföG M-Vâ erhoben wurden. Zur EinschĂ€tzung kindlicher Kompetenzen kam das âDortmunder Entwicklungsscreening fĂŒr den Kindergartenâ (DESK 3-6) zur Anwendung; weiterhin wurde ein Elternfragebogen zur Erhebung des Sozialstatus eingesetzt. Auf der Grundlage geschlechtsinsensibler Normen erfolgte die Ermittlung kompetenzspezifischer Geschlechtsunterschiede in AbhĂ€ngigkeit vom Kindesalter, vom Bildungshintergrund und vom Migrationsstatus. Geschlechtsspezifische Normen fanden anschlieĂend Anwendung fĂŒr die erneute Errechnung der Screeningbefunde von n = 4.251 Kindern im Alter von 48 bis 83 Monaten. Das EffektstĂ€rkemaĂ Cohenâs d diente dabei der Beurteilung der praktischen Relevanz der Geschlechterdifferenzen.
Ergebnisse:
Unter Anwendung der geschlechtsinsensiblen Gesamtnormen schnitten die Jungen jeden Alters schlechter ab â in allen Entwicklungsbereichen und unabhĂ€ngig vom Kindesalter, vom Bildungshintergrund und vom Migrationsstatus manifestierten sich stets Geschlechtsunterschiede zugunsten der MĂ€dchen. Diese Differenzen vergröĂerten sich meist mit zunehmendem Alter und waren stellenweise stĂ€rker ausgeprĂ€gt bei Kindern aus bildungsnahen ElternhĂ€usern bzw. bei Kindern nicht-deutscher NationalitĂ€t. Analysen auf der Grundlage geschlechtsspezifischer Normen ergaben allerdings ein andersartiges, buntes Bild und keine konsistenten Vorteile fĂŒr ein Geschlecht: Die Unterschiede zwischen MĂ€dchen und Jungen waren alles in allem nicht pĂ€dagogisch und praktisch bedeutsam, die StĂ€rken und SchwĂ€chen geschlechtstypisch, aber nicht geschlechtsspezifisch verteilt. Die BerĂŒcksichtigung geschlechtsbedingter Besonderheiten hatte auch auf die Ermittlung von Entwicklungsrisiken im feinmotorischen und im psychosozialen Bereich einen Einfluss: Die PrĂ€valenzraten wurden dabei durch die geschlechtsinsensiblen Normen fĂŒr MĂ€dchen mehrheitlich unterschĂ€tzt, fĂŒr Jungen ĂŒberschĂ€tzt.
Schlussfolgerungen:
Die besondere Beachtung geschlechtsspezifischer Entwicklungsaufgaben und Entwicklungsbedingungen entschĂ€rft einerseits die âJungenkriseâ und ermöglicht andererseits eine erweiterte, eine biopsychosoziale Perspektive: Die Unterschiede in den Lernwelten und Lebenswegen von MĂ€dchen und Jungen sind nicht monokausal, sondern multidimensional zu erklĂ€ren. Statt die Geschlechter gegeneinander auszuspielen, sollte deshalb das Augenmerk auf der Koexistenz von StĂ€rken und SchwĂ€chen innerhalb der Geschlechter liegen. Differenzierungen und DiversitĂ€ten mĂŒssen dringend den Platz von Pauschalisierungen einnehmen, um Behinderungen durch Begriffe und Bilder von Geschlecht gewissenhaft zu umgehen und in angemessener Art und Weise auf ethnische und soziale Herkunft RĂŒcksicht zu nehmen. Im Sinne der Strategien des âGender Mainstreamingâ und âManaging Diversityâ werden so intersektionale, interdisziplinĂ€re MaĂnahmen fĂŒr mehr Chancengleichheit ins Rollen gebracht. FĂŒr frĂŒhzeitige Förderung und FrĂŒhintervention erscheint entsprechend ein Fokus auf FĂ€higkeiten und Fertigkeiten statt allein auf Geschlecht und Gender vielversprechend. Kompetenzspezifische, kompensatorische, kultursensible PrĂ€ventionsansĂ€tze bieten die beste Chance, bereits bei Kindergartenkindern die Divergenzen nicht nur im Hinblick auf Geschlecht und Gender, sondern auch auf EthnizitĂ€t und Milieu zu verringern.
Individual white spruce (Picea glauca (Moench) Voss) growth limitations at treelines in Alaska
(2018)
White spruce (Picea glauca (Moench) Voss) is one of the most common conifers in Alaska and various treelines mark the species distribution range. Because treelines positions are driven by climate and because climate change is estimated to be strongest in northern latitudes, treeline shifts appear likely. However, species range shifts depend on various species parameters, probably most importantly on phenotypic plasticity, genetic adaptation
and dispersal. Due to their long generation cycles and their immobility, trees evolved to endure a wide variety of climatic conditions. In most locations, interannual climate variability is larger than the expected climate change until 2100. Thus treeline position is typically thought of as the integrated effect of multiple years and to lag behind gradual climate change by several decades. Past dendrochronological studies revealed that growth of white spruce in Alaska can be limited by several climatic variables, in particular water stress and low temperatures. Depending on how the intensity of climate warming, this could result in a leading range edge at treelines limited by low temperatures and trailing treelines where soil moisture is or becomes most limiting. Climate-growth correlations are the dendrochronological version of reaction norms and describe the relationship between an environmental variable and traits like tree-ring parameters (e.g. ring width, wood density, wood anatomy). These correlations can be used to explore potential effects of climate change on a target species. However, it is known that individuals differ with respect to multiple variables like size, age, microsite conditions, competition status or their genome. Such individual differences could be important because they can modulate climate-growth relationships and consequently also range shifts and growth trends. Removing individual differences by averaging tree-ring parameters of many individuals into site chronologies could be an oversimplification that might bias estimates of future white spruce performance. Population dynamics that emerge from the interactions of individuals (e.g. competition) and the range of reactions to the same environmental drivers can only be studied via individual tree analyses. Consequently, this thesis focuses on factors that might alter individual white spruceâ climate sensitivity and methods to assess such effects. In particular, the research articles included explore three topics:
1. First, clones were identified via microsatellites and high-frequency climate signals of clones were compared to that of non-clonal individuals. Clonal and non-clonal individuals showed similar high-frequency climate signals which allows to use clonal and non-clonal individuals to construct mean site chronologies. However, clones were more frequently found under the harsher environmental conditions at the treelines which could be of interest for the species survival strategy at alpine treelines and is further explored in the associated RESPONSE project A5 by David WĂŒrth.
2. In the second article, methods for the exploration and visualization of individual-tree differences in climate sensitivity are described. These methods represent a toolbox to explore causes for the variety of different climate sensitivities found in individual
trees at the same site. Though, overlaying gradients of multiple factors like temperature, tree density and/or tree height can make it difficult to attribute a single cause to the range of reaction norms (climate growth correlations).
3. Lastly, the third article attempts to disentangle the effect of age and size on climate-growth correlations. Multiple past studies found that trees of different Ages responded differently to climatic drivers. In contrast, other studies found that trees do not age like many other organisms. Age and size of a trees are roughly correlated, though there are large differences in the growth rate of trees, which can lead to smaller trees that are older than taller trees. Consequently, age is an imperfect Proxy for size and in contrast to age, size has been shown to affect wood anatomy and thus tree physiology. The article compares two tree-age methods and one tree-size method based on cumulative ring width. In line with previous research on aging and Wood anatomy, tree size appeared to be the best predictor to explain ontogenetic changes in white spruceâ climate sensitivity. In particular, tallest trees exhibited strongest correlations with water stress in previous year July. In conclusion, this thesis is about factors that can alter climate-growth relationships (reaction norms) of white spruce. The results emphasize that interactions between climate variables and other factors like tree size or competition status are important for estimates of future tree growth and potential treeline shifts. In line with previous studies on white spruce in Alaska, the results of this thesis underline the importance of water stress for white spruce.
Individuals that are taller and that have more competitors for water appear to be most susceptible to the potentially drier future climate in Alaska. While tree ring based growth trends estimates of white spruce are difficult to derive due to multiple overlaying low frequency (>10 years) signals, all investigated treeline sites showed highest growth at the treeline edge. This could indicate expanding range edges. However, a potential bottleneck for treeline advances and retreats could be seedling establishment, which should be explored in more detail in the future.
Dendrochronology, the science of tree-rings is a tool which has been widely used for many years for understanding changes in the environment, as trees react to environmental changes over time. In the contemporary situation, where climate warming in the Arctic is unequivocal and its effects on the Alpine and tundra ecosystems are seen pronouncedly in the past decade, the role of dendro-studies and the use of trees and shrubs alike as proxies of change has become critical. Studies clearly indicate that warming in the Arctic and Alpine tundra has resulted in increased vegetation in recent years. Shrubs, in these sensitive ecosystems, have proven to be highly instrumental as they likely benefit from this warming and hence are good indicators and auditees of this change. Therefore, in this study, we investigate the potential of shrubs in the evolving field of dendro-ecology/climatology.
Studies from classical dendrochronology used annual rings from trees. Further, because of shrub sensitivity to contemporary change, shrub-based dendrochronological research has increased at a notable scale in the last decade and will likely continue. This is because shrubs grow even beyond the tree line and promise environmental records from areas where tree growth is very limited or absent. However, a common limitation noted by most shrub studies is the very hard cross-dating due to asynchronous growth patterns. This limitation poses a major hurdle in shrub-based dendrochronological studies, as it renders weak detection of common signals in growth patterns in population stands. This common signal is traced by using a âsite-chronologyâ.
In this dissertation, I studied shrub growth through various resolutions, starting from understanding radial growth within individuals along the length of the stem, to comparison of radial growth responses among male and female shrubs, to comparing growth responses among trees and shrubs to investigation of biome-wide functional trait responses to current warming. Apart from Chapter 4 and Chapter 6, I largely used Juniperus communis sp. for investigations as it is the most widely distributed woody dioecious species often used in dendro-ecological investigations in the Northern Hemisphere.
Primarily, we investigated radial growth patterns within shrubs to better understand growth within individuals by comparing different stem-disks from different stem heights within individuals. We found significant differences in radial growth from different stem-disks with respect to stem heights from same individuals. Furthermore, we found that these differences depending on the choice of the stem-disk affect the resulting site-chronology and hence climate-sensitivity to a substantial extent and that the choice of a stem-disk is a crucial precursor which affects climate-growth relationships.
Secondly, we investigated if gender difference â often reported causing differential radial growth in dioecious trees â is an influential factor for heterogeneous growth. We found that at least in case of Juniperus communis. L and Juniperus communis ssp nana. WILLD there is no substantial gender biased difference in radial growth which might affect the site-chronology. We did find moderate differences between sexes in an overall analysis and attribute this to reproductive effort in females.
In our study to test the potential of shrubs for reconstruction, we used a test case of Alnus viridis ssp crispa. We found a strong correlation between ring-width indices and summer temperature. Initially, the model failed the stability tests when we tested the stability of this relation using a response function model. However, using wood-anatomical analysis we discovered that this was because of abnormal cell-wall formation resulting in very thin rings in the year 2004. Pointer year analysis revealed that the thin rings were caused because of a moth larval outbreak and when corrected for these rings the model passed all stability tests.
Furthermore, to see if trees and shrubs growing in same biomes react to environmental changes similarly, a network analysis with sites ranging from the Mediterranean biome to the Ural Mountains in Russia was carried out. We found that shrubs react better to the current climate warming and have a decoupled divergent temperature response as compared to coexisting trees. This outcome reiterated the importance of shrub studies in relation to contemporary climate change. Even though trees and shrubs are woody forms producing annual rings, they have very different growth patterns and need different methods for analysis and data treatment.
Finally, in a domain-wide network analysis from plant-community vegetation survey, we investigated functional relationships between plant traits (leaf area, plant height, leaf nitrogen content, specific leaf area (SLA), and leaf dry matter content (LDMC)) and abiotic factors viz. temperature and soil moisture. We found a strong relation between summer temperature and community height, SLA and LDMC on a spatial scale. Contrarily, the temporal-analysis revealed SLA and LDMC lagged and did not respond to temperature over the last decade. We realized that there are complex interactions between intra-specific and inter-specific plant traits which differ spatially and temporally impacting Arctic ecosystems in terms of carbon turn over, surface albedo, water balance and heat-energy fluxes. We found that ecosystem functions in the Arctic are closely linked with plant height and will be indicative of warming in the short term future becoming key factors in modelling ecosystem projections.
Das Nipahvirus (NiV) ist ein Paramyxovirus, welches im Menschen eine tödliche Enzephalitis mit einer hohen LetalitĂ€t von bis zu 100% und im Schwein vorwiegend eine schwerwiegende Atemwegserkrankung mit hoher MorbiditĂ€t hervorruft. Es gibt bis heute keine zugelassene antivirale Therapie oder Vakzine. Da neben den neutralisierenden Antikörpern zunehmend auch die Bedeutung einer zellulĂ€ren Immunabwehr gegenĂŒber einer Henipavirus Infektion diskutiert wird, rĂŒcken vor allem Vakzinen in den Fokus, die in der Lage sind, beides zu induzieren. Virus-Ă€hnliche Partikel (VLPs) stellen als nicht-replizierende Systeme eine sehr sichere Vakzine und durch ihren Virion-Ă€hnlichen Aufbau mit repetitiven Strukturen sehr potente Immunogene dar.
In dieser Arbeit wurde die ImmunogenitĂ€t von Henipa VLPs (bestehend aus NiV G, NiV F und Hendravirus (HeV) M) bezĂŒglich der Aktivierung des adaptiven Immunsystems zunĂ€chst im Kleintiermodell Maus und anschlieĂend in einer GroĂtierstudie im natĂŒrlichen Wirt Schwein untersucht, um RĂŒckschlĂŒsse auf das Potenzial von Henipa VLPs als Vakzine ziehen zu können.
Durch die Immunisierung mit Henipa VLPs wurde sowohl in C57BL/6 als auch in BALB/c MĂ€usen eine humorale Immunantwort mit anti-Henipavirus-spezifischen Antikörpern als auch mit NiV neutralisierenden Antikörpern induziert. AuĂerdem konnte erstmalig gezeigt werden, dass die Henipa VLPs in einem Mausstamm mit einer genetisch bedingten verstĂ€rkten AusprĂ€gung einer Th1 Immunantwort (C57BL/6 MĂ€usen) in der Lage waren, eine zellulĂ€re adaptive Immunantwort zu stimulieren. So konnte eine direkte Antigen-spezifische Proliferation und IFN-Îł Expression in den CD8+ T-Zellen sowie die Th1 Zytokine IFN-Îł, TNF-α und IL-2 in den MilzzellĂŒberstĂ€nden Henipa VLP-immunisierter C57BL/6 MĂ€use nach homologer Restimulation nachgewiesen werden. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass alle drei inkorporierten Proteine CD8+ T-Zell Epitope aufweisen. Die Kombination der drei Proteine in den Henipa VLPs fĂŒhrte zu einer stĂ€rkeren Reaktivierung der CD8+ T-Zellen. Im Rahmen der Immunisierung mit Henipa VLPs bildeten sich GedĂ€chtnis CD8+ T-Zellen aus, die auch bei dreimaliger Applikation des Antigens und einer zusĂ€tzlichen Restimulation nicht in den funktionseingeschrĂ€nkten Zustand der Erschöpfung oder Seneszenz ĂŒbergingen.
Aufgrund der vielseitigen ImmunogenitĂ€t der Henipa VLPs im Mausmodell, wurde anschlieĂend ihre FĂ€higkeit zur Induktion des adaptiven Immunsystems im natĂŒrlichen Wirt Schwein untersucht. Auch in Schweinen induzierten die Henipa VLPs eine GedĂ€chtnis B-Zellantwort mit anti-Henipavirus-spezifischen Antikörpern und NiV neutralisierenden Antikörpern. Hinzu kam die Stimulation einer MHC-abhĂ€ngigen als auch der schnelleren, MHC-unabhĂ€ngigen zellulĂ€ren Immunantwort. Hierbei waren es vor allem die MHC-unabhĂ€ngigen γΎT-Zellen, die auf eine Henipa VLP Restimulation hin proliferierten und antivirale Zytokine wie IFN Îł und TNF α exprimierten. Von den MHC-abhĂ€ngigen T-Zellen waren es die CD4+ T-Zellen, die die eben genannten löslichen Mediatoren exprimierten. Die CD8α+CD8ÎČ+ T-Zellen (klassische CTL) blieben hingegen nahezu unbeeinflusst. Die sowohl in CD8α+ γΎT-Zellen als auch in CD8α+CD4+ T-Zellen nachgewiesene MultifunktionalitĂ€t in Form einer IFN-Îł und TNF-α Koexpression deutet auf die Generierung einer zellulĂ€ren GedĂ€chtnis T-Zellantwort in Schweinen durch die Mehrfachimmunisierung mit Henipa VLPs hin.
In dieser Arbeit konnte das vielversprechende Potenzial von Henipa VLPs als Vakzine durch die Induktion sowohl einer humoralen als auch einer zellulĂ€ren Immunantwort in MĂ€usen und zum ersten Mal auch in Schweinen herausgestellt werden. In zukĂŒnftigen Infektionsversuchen unter BSL-4 Bedingungen muss geklĂ€rt werden, inwieweit diese Henipa VLPs in der Lage sind, einen Schutz und eine sterile ImmunitĂ€t gegenĂŒber einer Henipavirus Infektion zu vermitteln.
GegenwĂ€rtig gilt eine prĂ€operative Differenzierung zwischen Leiomyomen (LM), den LM-Varianten/STUMP und den uterinen Sarkomen, insbesondere den Leiomyosarkomen (LMS) und low-grade endometriale Stromasarkomen als schwierig. Konsekutiv wird ein hoher Anteil von uterinen Sarkomen unter der Indikation von LM inadĂ€quat operiert. Die Zielsetzung dieser Studie bestand darin anhand eines gröĂeren Patientinnenkollektivs histologisch gesicherte regelhafte LM anamnestisch, klinisch und paraklinisch zu charakterisieren. Des Weiteren wurden die in diesem Rahmen gefundenen LM-Varianten/STUMP und uterine Sarkome gesondert analysiert. Die Ergebnisse dieser Arbeit wurden mit den unter weitgehend identischen Erhebungs- bzw. Analyseverfahren erhobenen LM-Daten von Krichbaum aus MĂŒnster und den durch weitere Promovenden der Promotions- und Forschungsgruppe fĂŒr genitale Sarkome (PFGS) rekrutierten Sarkomdaten verglichen. Diese Daten sollten als Basis fĂŒr die Errechnung eines durch das DKSM (Deutsche klinisches Kompetenzzentrum fĂŒr genitale Sarkome und Mischtumoren) entwickelten Sarkom-Scores dienen. ZusĂ€tzlich erfolgte eine Analyse verschiedener Laborwerte (LDH, Neutrophilen/Lymphozyten-Ratio: NLR, Lymphozyten/Monozyten-Ratio: LMR) und der Ultraschallbefunde einschlieĂlich der Dopplersonographien. Insgesamt sollten Charakteristika gefunden werden, die zur Diskriminierung von LM und uterinen Sarkomen geeignet sind. Es wurden insgesamt 526 vollstĂ€ndige DatensĂ€tze von LM-Operationen, die im Zeitraum von Dezember 2015 bis Oktober 2016 in der Frauenklinik des Krankenhauses Sachsenhausen/Frankfurt durchgefĂŒhrt worden sind, prospektiv erfasst. Es wurden 470 FĂ€lle mit histologisch gesicherten, regulĂ€ren LM, sowie 36 zellreiche LM, 4 mitotisch aktive LM, 5 LM mit bizarren Kernen und 1 Lipoleiomyom, 1 Angioleiomyom und 1 myxoides LM in dieser Arbeit ausgewertet. ZusĂ€tzlich wurden 8 uterine Sarkome (3 LMS, 3 low grade endometriale Stromasarkome, 1 undifferenziertes uterines Sarkom und 1 Adenosarkom) analysiert. Von den 526 Patientinnen wurden 521 (470 LM, 46 LM-Varianten und 5 uterine Sarkome) unter der Diagnose LM aufgenommen und operiert. Bei den Parametern Alter, TumorgröĂe, Menopausestatus, intermenstruelle Blutung, auffĂ€llige Sonographie, schnelles Tumorwachstum und SolitĂ€rtumor zeigte sich ein hochsignifikanter Unterschied (p < 0,001) zwischen den LM-Pat. der vorliegenden Promotion und von Krichbaum auf der einen und den 236 LMS der Promovenden der PFGS auf der anderen Seite. Es ergaben sich Hinweise, dass LMS eine höhere LDH und NLR sowie eine niedrigere LMR aufweisen. Erhöhte LDH-Werte sowie eine erhöhte NLR und eine erniedrigte LMR kamen auch bei den LM vor. So wiesen die Patientinnen mit einer TumorgröĂe > 5 cm, aber auch mit stark degenerativ verĂ€nderten LM signifikant höhere LDH-Werte, als Frauen mit einer TumorgröĂe †5 cm (p = 0,04334) und LM ohne degenerative VerĂ€nderungen (p= 0,0052) auf. Die NLR von Frauen â„ 35 Jahre war signifikant höher, als bei denen mit < 35 Jahren (p = 1,4 x 10-5) und die LMR war bei â„ 35 Jahren signifikant niedriger, als bei den Frauen < 35 Jahren (p = 0,0007). Bei der Thrombozytenzahl ergaben sich gleichfalls Hinweise, dass LMS (n = 3; Mittelwert: 398 Tsd/ÎŒl) und LM (n = 469; Mittelwert: 279,42 Tsd/ÎŒl) unterschiedlich hohe Werte aufweisen. Aufgrund der geringen Fallzahl der Sarkome lieĂen sich die Ergebnisse statistisch nicht sichern. Die Sonographie ist die wichtigste diagnostische Untersuchung zur Unterscheidung zwischen LM und LMS. 9,79 % der LM und 82,63 % der LMS des DKSM wiesen einen auffĂ€lligen Sonographiebefund auf. Dopplersonographisch lieĂen sich bei den uterinen Sarkomen bzw. LMS wegen der niedrigen Zahl der uterinen Sarkome lediglich Trends erkennen. Die uterinen Sarkome zeigten eine eher zentrale Durchblutung und ein LMS (1 von 2 Pat.) hatte eine stĂ€rker ausgeprĂ€gte Durchblutung, wĂ€hrend die LM (n = 290) eher peripher (81,03 %) und weniger stark durchblutet waren. Nur 5,17 % der LM zeigten eine auffallend starke Durchblutung. Im Rahmen dieser Studie wurde der RI zentral und peripher im Tumor und in der A. uterina gemessen. Der zentrale RI der uterinen Sarkome (4 Messwerte) lag mit einem Mittelwert von 0,43 unter dem der LM (162 Messwerte) mit 0,58. Bei den LMS (2 Messwerte) wurden mit einem mittleren RI zentral von 0,35 sehr niedrige Werte gemessen. Zum Teil wiesen auch LM einen niedrigen RI auf. Der RI zentral (p = 0,0002) und der RI peripher (p= 1,59 x 10-7) waren bei LM mit einer TumorgröĂe > 5 cm hochsignifikant niedriger, als bei einer TumorgröĂe †5 cm. Dies traf bei dem RI der A. uterina nicht zu (p= 0,3805). Auch der RI zentral (p = 0,0411) und der RI peripher (p = 1,74 x 10-5) der solitĂ€ren LM war signifikant niedriger, als der RI, der im gröĂten Tumor bei multiplen LM gemessen wurde. Die Daten dieser Analyse mit 470 LM und die Daten der Promotion Krichbaum mit 199 LM wurden direkt fĂŒr die Berechnung des prĂ€operativen LMS-Risiko-Scores verwendet. Letztere erfolgte unter HinzufĂŒgung der LMS-Daten des DKSM im Institut fĂŒr Bioinformatik der UniversitĂ€tsmedizin Greifswald. Dieser Score wurde zwischenzeitlich zur Publikation eingereicht.
Unter Verwendung von rekombinanten Schweineleberesterasen wurden zwei Chemoenzymatische Prozesse sukkzessive etabliert, optmiert und im MaĂstab vergöĂert. Es wurden zwei chirale Synthesebausteine beispielhaft hergestellt und charakterisiert.
Die Arbeit gibt einen Einblick in die Prozessoptimierung von chemoenzymatischen Syntheserouten unter ökonomischen Aspekten.
Myxomycetes are protists belonging to the super-group Amoebozoa. The traditional taxonomic system, which is now largely outdated by molecular studies, recognizes five orders: Liceales, Trichiales, Physarales, Stemonitales and Echinosteliales. Molecular phylogenies revealed two basal clades: Physarales and Stemonitales (the so-called dark-spored myxomycetes) are the first; the other above-mentioned orders form the second (the bright-spored myxomycetes). However, except for Echinosteliales none of the traditional orders appears to be monophyletic in the traditionally used delimitation. The dark-spored myxomycetes encompass the majority of the described morphospecies. Due to the high genetic divergence in DNA sequences between the bright- and dark-spored myxomycetes, only the latter are considered in this dissertation. Historically myxomycetes have been described as fungi, due to their macroscopically visible fructifications which, though considerably smaller, resemble those of fungi. These fruit bodies provide enough morphological traits to support a morphological species concept with currently ca. 1000 species described. Therefore diversity studies of myxomycetes have been conducted for over 200 years and a substantial body of data on ecology and distribution of these fructifications exist. From these studies myxomycetes are known to form often distinct communities across terrestrial ecosystems with highly specific habitat requirements, such as snowbanks (nivicolous), herbivore dung (coprophilous) or decaying wood (xylophilous). However knowledge on the myxamoebae â the trophic life stage of the myxomycetes â is very scarce. Only recent advances in molecular techniques such as direct species identification based on DNA sequences from environmental samples (ePCR), have made studies of myxamoebae (and other microbes) possible. From these first molecular based studies myxomycetes are currently estimated to account for between 5 to almost 50% of all soil amoebae, and have been shown to be present in a wide variety of soils. To fully take advantage of these new methods, a molecular DNA marker needs to be established as well as a reference sequence database. The usability of a DNA marker gene depends on its ability to separate species by a distinction between intra- and interspecific divergence between sequences of the same and related species, the so-called âbarcoding gapâ.
The first part of this thesis (article I and II) deals with the subject of establishing such a DNA marker and database, and in doing so touches upon the subject of âwhat is a myxomycetes species?â
A total of 1 200 specimens were compiled into a reference database (the largest database to date of dark-spored myxomycetes). The genetic distance from sequence-to-sequence was used to assess genetic clade structures within morphospecies and putative biospecies (sexually isolated linages) were identified. The result was an estimate of hidden diversity, exceeding that of described morphospecies by 99%. The optimum sequence similarity threshold for OTU-picking (genetic species differentiation, denoted Operational Taxonomic Unit) with the used SSU marker was identified as 99.1% similarity.
The second part of this thesis (article III and IV) presents ecological studies conducted with NGS (ePCR) in which the established threshold and database are applied and are demonstrated to provide reliable and novel insights into the soil myxamoebae community. It is investigated whether the occurrence of fruit bodies reflects the distribution of soil myxamoebae, and the research questions âdo myxomycetes show broader realized niches as soil amoebae than as fructifications?â and âare myxamoebae distributions correlated to potential prey organisms (fungi and bacteria)?â are investigated.
In the ecological study presented in article III parallel metabarcoding of bacteria, fungi and dark-spored myxomycete was used for the first time in a joint approach to analyze the communities from an elevational transect in the northern limestone German Alps (48 soil samples). Illumina sequencing of the soil samples revealed 1.68 Mio sequences of a section of the rRNA gene, which were assigned to 578 operational taxonomic units (OTU) from myxomycetes. These show a high similarity (>98%) to 42 different morphospecies (the respective figures for bacteria and fungi were 2.16/5710/215 and 3.68/6133/260, respectively). Multivariate analyses were carried out to disentangle microbial interplay and to identify the main environmental parameters determining the distribution of myxamoebae and thus setting the boundaries for their ecological niches. Potential interactions between the three target organisms were analysed by integrating community composition and phylogenetic diversity with environmental parameters. We identified niche differentiation for all three communities (bacteria, fungi and myxamoebae) which was strongly driven by the vegetation. Bacteria and fungi displayed similar community responses, driven by symbiont species and plant substrate quality. Myxamoebae showed a more patchy distribution, though still clearly stratified among genera, which seemed to be a response to both structural properties of the habitat and specific bacterial taxa. In addition we find an altitudinal species turn-over for all three communities, most likely explained by adaptation to harsh environmental conditions. Finally a high number of myxomycetes OTUs (associated with the genus Lamproderma) not currently represented in our reference database were found, representing potentially novel species. This study is the first to report niche differentiation between the guild of nivicolous (âsnowbankâ) myxomycetes and thus fine-scale niche differentiation among a predatory soil protist; identifying both potential food preferences and antagonistic interactions with specific bacterial taxa.
Finally, the second ecological study (article IV) focuses on comparing the distribution of myxamoebae revealed by ePCR of soil samples with fructifications collected from the same area (714 specimens determined to 30 morphospecies, which form 70 unique ribotypes that can be assigned to 45 ribotype clusters using a 99.1% similarity threshold). The study found a strong coherency between the two inventories, though with species specific relative differences in abundance, which can in part be attributed to the visibility of the fructifications. In addition, a year to year comparison of fructification records gives support to the hypothesis that the abundance of fructifications depends strongly on the onset of snowfall in the previous autumn and the soil temperature regime throughout the winter.
