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Uterine Leiomyosarkome (LMS) sind eine Rarität und dementsprechend ist für eine CT- und MRT-Bildgebung kaum Datenmaterial verfügbar.
Gynäkologen haben als „radiologische Laien“ große Probleme, vorliegende Bilder selbst zu interpretieren bzw. die physikalischen Befundbeschreibungen einem morphologischen Befund oder einer Diagnose zuzuordnen. Das Ziel dieser Arbeit bestand daher darin, erstmals anhand eines größeren Patientinnenkollektivs zusätzlich aus den Daten zur Indikation einer CT/MRT beim LMS Informationen zu gewinnen, die es auch dem nichtradiologischen Anwender ermöglichen aufgrund von typischen Befunden uterine LMS selbst besser zu erkennen.
Ausgewertet wurden 235 LMS - Beratungsfälle des Deutschen klinischen Kompetenzzentrums für genitale Sarkome und Mischtumore an der Universitätsmedizin Greifswald, bei denen eine CT- oder MRT- Untersuchung dokumentiert war, aus einem Zeitraum von August 2009 bis März 2017.
Eine präoperative CT (n = 69) bzw. MRT (n= 12) wurde nur selten angewendet. Die häufige klinische Fehldiagnose als LM (65,7 %) führte dazu, dass in 81,4 % bzw. 92,9 % der Fälle keine präoperative CT bzw. MRT und somit keine weiterführende bildgebende Diagnostik erfolgt ist. In der präoperativen CT bzw. MRT wurde in nur 14 % bzw. 18,2 % der Fälle der V. a. ein Sarkom gestellt. Diese Daten sind für den klinisch praktizierenden Arzt unbefriedigend. Die CT diente bei einem präoperativ bereits bekanntem LMS jedoch vorrangig der Ausbreitungsdiagnostik, mit der zu diesem Zeitpunkt in 17,6 % bereits Metastasen erkannt wurden.
Am häufigsten (17,5 %) wurde in der CT von den Radiologen eine nicht näher bezeichnete Raumforderung/tumoröse Läsion beschrieben. In 10,5 % der Fälle wurden ein auffälliges Myom bzw. ein „infizierter Uterus myomatosus“ oder ein „zentral nekrotisierendes Myom“ angeführt. Differentialdiagnosen zu einem in der CT-Untersuchung gesehenen Tumor lagen in 12,3 % der Fälle vor. Vermutet wurden dabei vom Ovar ausgehende Tumoren, wie Fibrome oder Granulosazelltumore. Aber auch ein Zervixkarzinom, ein Uterussarkom ohne nähere Bezeichnung, eine fokale Adenomyosis uteri, ein Endometriumkarzinom und ein Korpuskarzinom wurden als Differentialdiagnose in Betracht gezogen.
In den 12 Fällen der MRT lauteten die Befunde je einmal „V.a. Sarkom,“ „tumoröse Läsion bzw. Raumforderung“, „auffälliges Myom“ bzw. „unauffälliges Myom“. Der Verdacht auf ein anderes Malignom, in diesem Fall auf ein Ovarialkarzinom, ergab sich in einem Fall. Als Differentialdiagnose wurde in einem Fall ein Tumor, der vom Ovar ausgeht, wie z.B. ein Fibrom oder ein Granulosazelltumor, betrachtet.
Bei der Auswertung der Übereinstimmung der tatsächlichen Tumorgröße aus dem pathologisch-anatomischen Befund mit der Tumorgröße in der Bildgebung fällt auf, dass die Tumorgröße in der Hälfte der Fälle in der CT größer beschrieben wird, während sie in der MRT zu gleichen Anteilen (je 37,5 %) größer und kleiner als im pathologisch-anatomischen Befund angegeben wird. Eine Übereinstimmung hinsichtlich der zystischen Anteile im Tumor und dem pathologisch-anatomischen Befund lag nur in der CT vor. Hingegen zeigt sich in allen Fällen eine Übereinstimmung zwischen den in der Bildgebung beschriebenen zentralen Nekrosen und dem pathologisch-anatomischen Befund.
Aufgrund der postoperativen Zufallsdiagnose LMS und der konsekutiven Staging- bzw. Nachsorgeuntersuchungen wurde eine CT (136 Fälle) bzw. eine MRT (29 Fälle) postoperativ deutlich häufiger angewendet. Bei einer unmittelbar postoperativ durchgeführten CT lagen in nur 5,1 % der Fälle Metastasen vor, während bei einer CT, die über einen Monat nach der Operation stattgefunden hat, bereits bei 41,7 % der Patientinnen Metastasen mehrheitlich in der Lunge nachgewiesen werden konnten. In allen 34 (25 %) CT und 11 (37,9 %) MRT, die unter der Indikation „Rezidivdiagnostik“ durchgeführt wurden, zeigte sich in der Bildgebung tatsächlich ein Rezidiv. Pelvine Rezidive waren dabei in der CT mit 67,6 % und in der MRT mit 72,7 % die häufigste Lokalisation.
Zusammenfassend sprechen nach den eigenen Daten und der berücksichtigten Fachliteratur folgende Kriterien für ein LMS: MRT - irreguläre und schlecht definierte Tumorgrenzen, eine hohe Signalintensität in der T2W in Kombination mit hyperintensen Abschnitten in der T1W sowie Zeichen von Zysten und/oder Nekrosen. CT - große unregelmäßig begrenzte Tumoren mit unterschiedlichen Densitäten im Sinne von Nekrosen und/oder Zysten und/oder Einblutungen. Die Aussagekraft der CT hinsichtlich der Tumorentität ist sehr begrenzt.
Da die analysierten diagnostischen Aussagen zur CT- und MRT-Bildgebung für den Anwender unbefriedigend waren, sollte daher die interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Radiologen und Gynäkologen verbessert werden. Voraussetzung dafür ist, dass dem Radiologen ausreichend anamnestisches und diagnostisches Material (einschließlich Laborwerte z.B.: LDH) mit gezielter Fragestellung zur Verfügung gestellt und ihm zusätzlich nach der Enddiagnose der genaue morphologische Befund übermittelt wird.
Bis heute ist die Haupterblindungsursache in den westlichen Industrienationen, die altersbedingte Makuladegeneration, nicht heilbar und aufgrund der zunehmenden Lebenserwartung der Bevölkerung wird die Anzahl an Neuerkrankungen zukünftig weiter steigen. Die intravitreale operative Medikamentengabe gilt als aktuelle Standardtherapie um das Fortschreiten eines Visusverlusts zu verzögern und kann in manchen Fällen eine deutliche Sehverbesserung bewirken. Überwiegend werden antiinflammatorische und antineovaskuläre Wirkstoffe in Form von intravitrealen Injektionen verabreicht, deren Nachteil jedoch ein verhältnismäßig kurzer Therapieeffekt in Hinblick auf die chronische Erkrankung des hinteren Augenabschnitts ist. Für längerfristig erfolgreiche Therapien sind zahlreiche Innovationen im Bereich der periokularen und intravitrealen Arzneistofffreigabesysteme in unterschiedlichen Phasen der Forschung und Entwicklung, deren Wirksamkeit und Sicherheit jedoch erst belegt werden muss. Für möglichst prädiktive Ergebnisse über das Verhalten von Arzneiformen in vivo sollten ausgewählte physiologische Parameter in Modellen und Testmethoden simuliert und nach aktuellem Wissensstand berücksichtigt werden können. Da die reale Situation des Glaskörpers älterer Patienten in Tiermodellen nur unzureichend widergespiegelt wird und die Nutzung von Simulationsmodellen zur Abschätzung des pharmakokinetischen Profils von Arzneistoffen oder Darreichungsformen aufgrund der lückenhaften Datenlage über den Glaskörper als Applikationsort oft limitiert ist, sollen zuverlässige In vitro-Testsysteme dazu beitragen, die unvollständige Datenlage mit In vitro Ergebnissen zu ergänzen.
Im Rahmen dieser Arbeit ist es gelungen, humane Glaskörper aus der postmortalen Spende zu gewinnen und zu charakterisieren. Somit konnten die lückenhaften Literaturdaten zum humanen Glaskörper durch ausgewählte physikochemische Eigenschaften (pH Wert, Brechungsindex, Osmolalität, Gesamtproteingehalt, Wassergehalt) ergänzt werden. Zudem wurden Untersuchungen zur Glaskörperverflüssigung durchgeführt und erstmals eine altersbedingt zunehmende Inhomogenität des humanen Glaskörpers im Gegensatz zum Jungtiermodell (Schwein) gezeigt.
Weiterhin wurden die von Loch et al. beschriebenen Prototypen des Glaskörper- (GK-) Modells und des Eye Movement Systems (EyeMoS) in weiterer Anlehnung an die Situation in vivo modifiziert und ausgewählte Darreichungsformen hinsichtlich ihres Freisetzungs- und Verteilungsverhaltens im simulierten Glaskörper charakterisiert. In Ergänzung zu den Modellen von Loch et. al wurde neben einem standardisierten Injektionsverfahren zudem die Körpertemperatur, vielfältige Augenbewegungsmuster und der Zustand nach einer Vitrektomie in den modifizierten In vitro Modellen berücksichtigt. Für Langzeituntersuchungen bis über Monate bietet die neuartige und kostengünstige Testapparatur die Möglichkeit, 6 GK-Modelle gleichzeitig bei simulierten Augenbewegungen zu integrieren. Am Beispiel von intravitrealen Modellimplantaten mit dem klinisch häufig eingesetzten Wirkstoff Dexamethason wurde der Einfluss ausgewählter In vitro-Testmethoden und -Parameter im Hinblick auf die Wirkstofffreisetzung aus Implantaten untersucht. Je nach verwendeter Testapparatur, Testmedium und einer Probenahme- oder Transfermethode wurden erhebliche Unterschiede in den Freisetzungsprofilen von Dexamethason oder Fluorescein-Natrium aus PCL- oder PLGA-Modellimplantaten beobachtet, wodurch die Notwendigkeit zum Verständnis der zugrundeliegenden und freisetzungsbestimmenden In vivo-Parameter sowie deren Transfer in zuverlässige In vitro-Testsysteme hervorgehoben wurde.
Weiterhin wurde gezeigt, dass die simulierte Glaskörperverflüssigung, wie sie für ältere Patienten beschrieben ist, im Vergleich zum homogen aufgebauten Glaskörper eine schnellere Verteilung der Injektionslösungen im GK-Modell zur Folge hat. Suspensionszubereitungen zeigten anstatt einer homogenen Verteilung im GK-Modell eine ausgeprägte Neigung zur Sedimentation, was am Beispiel des klinisch relevanten Triamcinolonacetonids verdeutlicht wurde. Der simulierte Zustand nach einer Vitrektomie mit anschließender Injektion der wirkstoffhaltigen Suspension resultierte ebenfalls in einer Sedimentation der Triamcinolonacetonid-Partikel, deren potentiell netzhautschädigende Effekte in klinischen Langzeitstudien untersucht werden sollte.
Zusammenfassend verdeutlichen die Ergebnisse dieser Arbeit kritische In vitro- und In vivo-Parameter, die die Wirkstofffreisetzung und -Verteilung aus intravitrealen Darreichungsformen beeinflussen und die von großer Bedeutung für die Abschätzung des pharmakokinetischen Profils einer Arzneiform sein können.
Ziel der Arbeit war eine Analyse des Auftretens von Risikoclustern unter der Berücksichtigung der Risikoausprägung der Risikoverhaltensweisen Tabakrauchen, Alkoholkonsum, Übergewicht und geringe körperliche Aktivität in einer bevölkerungsrelevanten Stichprobe. Dafür wurde ausgehend von Literaturrecherchen ein Risikoscore entwickelt, anhand dessen Prävalenzdarstellungen sowie multinomiale logistische Regressionsanalysen für als besonders relevant erachtete Risikoscoreausprägungen erfolgten. Die Ergebnisse zeigten ein Dominieren von nicht und wenig riskanten Verhaltenskombinationen in der Gesamtbevölkerung sowie eine Häufung von Risikoverhaltensweisen bei Jüngeren und kürzer Ausgebildeten. Zudem bestand bei den Befragten mit geringerem Bildungsgrad eine hohe Varianz der Risikoverhaltenskombinationen. Als wichtigste Risikoverhaltenskombination mit erhöhter Risikoausprägung wurde das Vorliegen eines Bewegungsmangels kombiniert mit dem Konsum von Tabak festgestellt.
Zielsetzung: Die antimikrobielle Wirksamkeit von kaltem Atmosphärendruckplasma(CAP), auch als gewebeverträgliches Plasma (TTP) bezeichnet,könnte eine aussichtsreiche Option zur Eradikation von Methicillinempfindlichen ebenso wie von Methicillin-resistenten Staphylococcus aureus-Stämmen sein, die oft chronische Wunden kolonisieren. Bisher wurde der Einfluss von CAP auf die Antibiotikaempfindlichkeit von S. aureus kaum untersucht. Da eine Veränderung der Antibiotikaempfindlichkeit für die Wundbehandlung relevant sein könnte, sollte der Einfluss von CAP auf die Empfindlichkeit verschiedener S. aureus-Stämme gegen unterschiedliche Antibiotika untersucht werden.
Methode: Im Agardiffusionstest wurden Antibiotikatestplättchen mit Cefuroxim, Gentamicin, Oxacillin, Vancomycin, Ciprofloxacin, Co-Trimoxazol, Clindamycin und Erythromycin eingesetzt. Die Teststämme wurden auf Agar ausplattiert und mit CAP exponiert, bevor die Testplättchen aufgelegt wurden. Nach 24 h Bebrütung wurden die Inhibitionszonen gemessen und statistisch auf Unterschiede geprüft.
Ergebnisse: In den meisten Fällen war die Einfluss von CAP auf die Antibiotikaempfindlichkeit zu vernachlässigen. Für zwei Stämme wurde die Empfindlichkeit gegenüber β-Lactam-Antibiotika signifikant herabgesetzt.
Schlussfolgerung: Da CAP die Antibiotikaempfindlichkeit beeinflussen kann, sollten vor beabsichtigter kombinierter lokaler CAP-Behandlung und gleichzeitiger systemischer Antibiotikagabe Interaktionen in vitro untersucht werden, um unerwünschte Kombinationseffekte auszuschließen.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Verknüpfung von Moderatoren des Akkulturationsprozesses und psychischer Gesundheit auf Grundlage des Modells von Berry. Im Vordergrund steht die grundsätzliche Frage, wie sich die Moderatoren auf die psychische Verfassung des Migranten auswirken am Beispiel von Spätaussiedlern in Mecklenburg-Vorpommern.
Durchgeführt wurde eine Querschnittsstudie per zweisprachigem Fragebogen. Es kamen die Module Brief Symptom Inventory-53, Gießener Beschwerdebogen-24, Trierer Inventar zum chronischen Stress-12 und die Leipziger Kurzskala des Sense of Coherence Scale (SOC-9) zum Einsatz.
Die befragten Spätaussiedler weisen im Durchschnitt in vielen Skalen überwertige
Belastungen auf. Höhere Werte an Integration korrelieren positiv mit höheren Skalenwerten der psychischen Gesundheit. Die Betrachtung der Akkulturationsstrategien unter den Spätaussiedlern zeigte die Strategie der
Integration als die am häufigsten gewählte, am stärksten war jedoch die Marginalisierung mit psychischer Gesundheit assoziiert.
Insbesondere die gefundenen Zusammenhänge zwischen beruflicher Integration
und Parametern der psychischen Gesundheit sind bemerkenswert. Denkbar wäre, dass das Gewähren einer Präferenz für eine der beiden Kulturen zu einer psychischen Dysbalance führt. Insbesondere im Bereich der Akkulturationsstrategien von Spätaussiedlern sieht der Autor weiteren Forschungsbedarf.
Immunogenicity and protectivity of surface-localized lipoproteins of Streptococcus pneumoniae
(2019)
Steptococcus pneumoniae (pneumococcus) represents a common colonizer of the human upper respiratory tract (URT). However, under certain conditions, for example following viral infections, or in indiciduals with a weakened immune system, including young children, elderly and immunocompromised persons, it can cause a wide range of life-threatening diseases, such as pneumonia, meningitis or sepsis. Based on the polysaccharide capsule that surrounds the bacterium, pneumococci are classified into so far 98 different serotypes. Prevention of S. pneumoniae infections was achieved by the development of pneumococcal polysaccharide-based (PPSV) vaccines. However, these vaccines have important limitations, including high manufacturing costs and restricted serotype coverage facilitating replacement by non-vaccine serotypes. Aiming for the development of a serotype-independent vaccine, the potential of surface-exposed and highly conserved pneumococcal lipoproteins was evaluated for being targeted as a future protein-based vaccine. Therefore, selected lipoproteins were examined i) for their surface abundance and accessibility, ii) for their presence in clinically relevant S. pneumoniae strains, and iii) for their immunogenicity. Finally, based on these initial screenings, the most promising candidates were selected to analyze their protective efficacy in a moude model of colonization. DacB and PnrA were identified as highly abundant lipoproteins on the pneumococcal surface. They showed to be immunogenic both during natural infection using convalescent patient sera and when given to mice as a subunit vaccine formulation. Following intranasal immunization and challenge of mice with two heterologous S. pneumoniae strains, both proteins reduced the pneumococcal load in the nasopharynx. The protection correlated with increased production of IL-17A indicative for a Th17-mediated immunity, which is strongly suggested to play a critical role in preventing pneumococcal colonization and infection. Lipoproteins are triggering innate receptors on antigen-presenting cells, thereby linking innate with adaptive immune responses. Therefore, lipidated proteins were evaluated for their potential to be used as an adjuvant for vaccination. Lipidation clearly enhanced humoral immune responses to DacB and PnrA without the need of an additional adjuvant. However, an additional adjuvant was required to confer protection against pneumococcal colonization. In conclusion, Lipoproteins are interesting candidates for future protein-based vaccine strategies because they are highly conserved, abundant and immunogenic. PnrA and DacB were identified as potential candidates, since they induced protection against pneumococcal colonization, which in turn may lead to a decline in infections and transmission.
Die vorliegende qualitativ-hermeneutische Dissertation untersucht auf der Basis von 20 Interviews die Motivation von Patientinnen der Plastischen Alterschirurgie, die einen größeren Eingriff (Facelift) anvisieren oder bereits haben vornehmen lassen. Sie kommt zu dem Ergebnis, dass das bisher gängige Prozedere die psychologischen Risiken und Nebenwirkungen einer solchen Operation vernachlässigt. Nach Sichtung der bewussten Beweggründe der Patientinnen und des sozialen Kontextes ihrer Entscheidung für eine OP beleuchtet die Arbeit komplexe Fragen des persönlichen Selbst- und Weltbilds, der Emotionalität und neurotischer Fixierungen. Das häufige Vorliegen von maladaptivem Coping, narzisstischem Selbstwertmanagement, niedriger sozioemotionaler Kompetenz, fehlender Sinnressourcen, wie auch der Neigung zum Selbstbetrug wirft ein problematisches Licht auf die Indikation. Unter Abwägung der Chancen und Risiken einer OP aus psychotherapeutischer Sicht erscheint es zweifelhaft, ob ein verjüngender Eingriff die Probleme der Patientinnen beheben kann, ob er unter ungünstigen Umständen nicht sogar mehr schadet als nützt. Dieses grundsätzliche psychologische Dilemma könnte berücksichtigt und minimiert werden durch ein verbindliches psychologisches Beratungs- und Aufklärungsgespräch im Vorfeld der Operation. So schließt die Arbeit mit dem Vorschlag eines kombinierten chirurgisch-psychologischen Vorgehens zur ganzheitlich konzipierten Therapie der Altersängste der Patientinnen, eine Neuerung, die sowohl im Dienst der Patienten wie auch im Dienst des behandelnden Chirurgen stünde.
Beim Endometriumkarzinom (EC) bieten sich gemäß aktueller Leitlinie (AWMF) wenige Möglichkeiten einer Chemotherapie. Tumormarker und targeted therapy rücken daher in den Fokus. In diesem Zuge erlangen molekulare Signalkaskaden und deren Modulatoren einen wachsenden Stellenwert. Die PI3-Kinase/AKT-Signalkaskade mit ihrem Regulator MikroRNA 21 (miR-21) ist in vielen Tumorentitäten von Mutationen betroffen und bietet dabei verschiedene Angriffspunkte. Ziel dieser Arbeit war es, die Signalkaskade im EC darzustellen und die regulatorische Rolle von miR-21 näher zu charakterisieren.
Um eine möglichst umfassende Aussage bezüglich der Tumorentität EC zu treffen, wurde je eine Zelllinie vom prognostisch günstigen Typ I und ungünstigen Typ II nach der Klassifikation von Bokhman (1983) ausgewählt. Die Zelllinien wurden hinsichtlich der Morphologie und ihrer molekularen Eigenschaften charakterisiert. Mittels Transfektion von pmiR-21 wurde in den EC-Zellen miR 21 überexprimiert und die Proteinexpressionen der PI3K/AKT-Signalkaskade nach 6 96 h mittels Gelelektrophorese und anschließendem Western Blot analysiert. In der Zelllinie MFE 296 kam es zu den erwartenden Veränderungen der Signalkaskade. Die Expression der Phosphatase PTEN wurde inhibiert und der Zellzyklus enthemmt. Die Zelllinie MFE 280 zeigte keine Veränderungen nach Transfektion. Ursachen sind vermutlich die unterschiedliche PTEN-Aktivität aufgrund von Mutationen und andere Regulationsmechanismen. miR-21 greift neben der direkten Inhibition von PTEN posttranskriptionell indirekt in die Stabilität des Proteins ein. p85α, die regulatorische Untereinheit der PI3K, ist ein weiteres Target von miR-21. Neben der Interaktion mit den katalytischen Untereinheiten kann p85α Dimere mit PTEN bilden und dessen Ubiquitinierung reduzieren. Die Wirkmechanismen von miR-21 sind vielfältig und die genauen Zusammenhänge bisher nicht komplett verstanden.
Diese Arbeit stellt die unterschiedliche Gewichtung von miR-21-Modulationen auf die PI3K/AKT-Signalkaskade in den beiden EC-Typen dar. miR-21 kann im EC-Typ-I als Marker fungieren. Außerdem wurden einige Möglichkeiten der targeted therapy in der PI3K/AKT-Signalkaskade angedeutet. Um diese Aussage und die therapeutischen Konsequenzen in den klinischen Alltag zu integrieren, bedarf es weiterführender Arbeiten.
β-chirale Amine, wie zum Beispiel Pregabalin und Baclofen, sind Verbindungen von großem Interesse insbesondere für die pharmazeutische Industrie. Biokatalytische Herstellungsverfahren, vor allem Aminierungsreaktionen, sind bisher nur geringfügig untersucht worden und werden nach aktuellem Wissenstand bis auf die Synthese von Niraparib noch nicht in großtechnischem Maßstab eingesetzt. Wünschenswert ist die Etablierung einer Synthese, welche (S)-Pregabalin bzw. (R)-Baclofen in hohen Ausbeuten liefert, da diese beiden Enantiomere jeweils die höhere biologische Wirksamkeit aufweisen.
Ziel dieser Arbeit war die Synthese von Pregabalin und Baclofen als Modellverbindungen für β-chirale Amine mit Hilfe einer selektiven Amintransaminase oder Amindehydrogenase.
Zunächst wurde erfolgreich mit Hilfe der Gaschromatographie bzw. HPLC jeweils eine chirale Analytik für die beiden Reaktionsprodukte sowie die Baclofen-Derivate etabliert, die stabil reproduzierbar und auch zur Quantifizierung geeignet war. Auch für 3-(4-Chlorphenyl)-4-oxo-buttersäure-t-butylester konnte eine GC-Methode entwickelt werden, die Aufschluss über die Konzentration und den Enantiomerenüberschuss gab.
Die vier zur Verfügung gestellten Amindehydrogenasen konnten erfolgreich exprimiert und mittels IMAC-Methode gereinigt werden. Trotz geringer Aktivitäten in einem photometrischen NADH-Assay konnte jedoch keine Produktbildung nachgewiesen werden. Eine Kollektion von ca. 150 Amintransaminasen wurde bezüglich der Desaminierung von Pregabalin und Baclofen mittels Dünnschichtchromatographie untersucht. In Richtung der Aminierung wurde ein photometrischer Acetophenon-Assay verwendet. Dabei wurden für Pregabalin sechs und für Baclofen 17 potenzielle Kandidaten ermittelt. Besonders vielversprechend war die Variante 3FCR 59W 87L 231A 382M 429A (3FCR_5M), welche 3-(4-Chlorphenyl)-4-oxo-buttersäure-t-butylester als Substrat akzeptierte. Nach der Ermittlung eines geeigneten Aminodonors und Optimierung der Reaktionsbedingungen konnten Umsätze bis zu 90% bei 99%ee (R) mit IMAC-gereinigter 3FCR_5M erzielt werden.
Um Kosten für ein späteres großtechnisches Verfahren einzusparen, sollte die Reaktion ebenfalls für den Einsatz von Zellextrakt optimiert werden. Dabei wurde beobachtet, dass geringere Enantiomerenüberschüsse erzielt wurden als mit dem gereinigten Enzym und der Substratverbrauch höher als die Produktbildung war. Als mögliche Ursachen wurden der Umsatz des Substrats durch ein E. coli eigenes Enzym, beispielsweise eine Aldehydreduktase oder Aldehyddehydrogenase, sowie eine Beeinflussung der Enantioselektivität durch die veränderte chemische Umgebung oder den selektiven Entzug des gewünschten Substrat-Enantiomers durch eine selektive Nebenreaktion hypothetisiert. Dieses Phänomen konnte durch eine vorgeschaltete Reinigung mittels fraktionierender Ammoniumsulfat-Fällung jedoch erfolgreich umgangen werden. Mit dieser Methode konnten vergleichbar hohe Umsätze und Enantiomerenüberschüsse wie mit dem IMAC-gereinigten Enzym erreicht werden.
Bei ersten Vorversuchen zum Up-Scaling der Reaktion wurde festgestellt, dass eine höhere Substratkonzentration nicht einen proportional höheren Umsatz zur Folge hatte, jedoch konnte der Umsatz durch eine versetzte Zugabe der Enzymlösung gesteigert werden, sodass ein Prozess mit diesem Biokatalysator in seiner aktuellen Form eine kontinuierliche Zugabe erfordern würde. Praktikabel wäre einer Verminderung der Substrat-Inhibierung und Erhöhung der Enzymstabilität durch weiteres Protein-Engineering. Auch zur Produktion von 3FCR_5M im größeren Maßstab wurden Experimente vorgenommen. Dabei konnte gezeigt werden, dass eine vielversprechende Expression im Bioreaktor bei einer kontinuierlichen Temperatur von 30°C und einer Expressionsdauer von sieben Stunden. Nach einigen Optimierungsschritten konnte im Bioreaktor die zwanzigfache volumetrische Aktivität im Vergleich zur Expression im Schüttelkolben erzeugt werden.
Zusammenfassend ist zu sagen, dass in der vorliegenden Arbeit, trotz weiterem Optimierungsbedarf, eine sehr gute Grundlage für die Transaminase-vermittelte Synthese von (R)-Baclofen geschaffen wurde. In zukünftigen Arbeiten sollte die Optimierung der Reaktion in großem Maßstab im Fokus stehen.
Ein Mangel an spezifischen Symptomen und diagnostischen Möglichkeiten verhindert häufig eine frühe Diagnosestellung und damit eine effektive Therapie des OC. Das Hitzeschockprotein HSP27 ist in die Progression vieler maligner Krebserkrankungen involviert und nachweislich in einer Vielzahl solider Tumoren hochreguliert. HSP27-Serumspiegel korrelieren mit der Aggressivität und Chemotherapieresistenz des OC. Daher stellt HSP27 einen potentiellen Biomarker für die Diagnostik, Prognose und Therapie des OC dar.
Die aktive Sekretion von HSP27 wurde bereits für diversen Zelltypen beschrieben und findet auch in Zellen ovariellen Ursprungs statt. Daher wurde die HSP27-Sekretion in dieser Arbeit im Zellkulturmodell mit den Ovarialkarzinomzelllinien OVCAR-3, SK-OV-3 und TOV-21G untersucht. Die Überexpression von HSP27 wurde sowohl gentechnisch mittels des DNA-Vektors pHSP27, als auch mittels Hitzeschock-Behandlung simuliert. Western Blot und ELISA Messungen dienten der Bestimmung der intra- und extrazellulären HSP27-Konzentration. Die Inhibition des intrazellulären Proteintransportes durch das ER wurde durch BFA realisiert. Der Transfektion der Zellen mit dem Vektor pHSP27 folgte eine Steigerung der intrazellulären HSP27-Expression. Diese war assoziiert mit signifikant erhöhten extrazellulären HSP27-Konzentrationen. Diese Ergebnisse konnten durch die Hitzeschock-Versuche bestätigt werden. Die Inhibition des ER-abhängigen intrazellulären Transportmechanismus durch BFA lässt auf eine aktive Sekretion von HSP27 über einen alternativen Mechanismus schließen.
In der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, dass die HSP27-Sekretion in OVCAR-3, SK-OV-3 und TOV-21G Zellen von der intrazellulären HSP27-Konzentration abhängig, aber unabhängig von ER-Transportmechanismen in den Ovarialkarzinomzellen ist. Die Anwesenheit von HSP27 im Serum von Patientinnen deutet darauf hin, dass die HSP27-Sekretion eine Funktion bzgl. der Tumorprogression des OC besitzt. Daher könnte die Konzentration an sekretiertem HSP27 als Biomarker für Diagnostik und Therapieverlauf sowie intrazelluläres HSP27 als Zielmolekül für die Therapie des Ovarialkarzinoms von Bedeutung sein.
Amine transaminases are versatile biocatalysts for the production of pharmaceutically and agrochemically relevant chiral amines. They represent an environmentally benign alternative to waste intensive transition metal catalysed synthesis strategies, especially because of their high stereoselectivity and robustness. Therefore, they have been frequently used in the (chemo)enzymatic synthesis of amines and/or became attractive targets for enzyme engineering especially in the last decade, mainly in order to enlarge their substrate scope. Certainly, one of the most notable examples of amine transaminase engineering is the
manufacturing of the anti-diabetic drug Sitagliptin in large scale after several rounds of protein engineering. Thereby, the target amine was produced in asymmetric synthesis mode which is the most convenient and favored route to a target chiral amine, starting from the corresponding ketone. The choice of the amine donor is highly relevant for reaction design in terms of economical and thermodynamic considerations. For instance, the use of alanine as the natural amine donor is one of the most common strategies for the amination of target ketones but needs the involvement of auxiliary enzymes to shift the reaction equilibrium towards product formation. In fact, isopropylamine is probably one of the most favored donor molecules since it is cheap and achiral but it is supposed to be accepted only by a limited number of amine transaminases.
This thesis focusses on the optimization and application of amine transaminases for asymmetric synthesis reactions en route to novel target chiral amines using isopropylamine as the preferred amine donor.
Als hochmaligner Tumor stellt das Neuroblastom ausgehend vom sympathischen Nervensystem den häufigsten soliden, extrakraniellen Tumor des Kindesalters dar. Aufgrund seiner heterogenen Charakteristik und teils höchst aggressiven Wachstums bedarf es besonders im Hinblick auf die hohe Rezidivrate von Hochrisikopatienten neuer innovativer Therapien, die einen langanhaltenden Anti-Tumoreffekt induzieren. Durch zunehmende Erkenntnisse auf dem Gebiet der Tumorimmunologie sind dabei besonders immuntherapeutische Behandlungsstrategien immer weiter in den Vordergrund gerückt. Diese führen zur spezifischen Aktivierung des körpereigenen Immunsystems verbunden mit der Erkennung und Eliminierung der Tumorzellen. In der Praxis ist eine wirksame Anwendung der aktiven Immuntherapie jedoch mit einigen Herausforderungen verbunden. Dazu gehören die Identifikation von geeigneten Tumorantigenen, die optimale Aufnahme, Prozessierung und Präsentation der Antigene durch Immunzellen sowie die Überwindung der Immuntoleranz zur Induktion zytotoxischer und Gedächtnis-T-Zellen. Auch die natürlichen Regulationsmechanismen sollten nicht außer Acht gelassen werden, da diese einerseits die anti-tumoralen Effekte einer resultierenden Immunantwort eindämmen können, jedoch andererseits gesundes Gewebe vor einer Autoimmunreaktion schützen. Ziel dieser Arbeit war es daher die bereits bekannte präklinische Wirksamkeit einer Tyrosinhydroxylase (TH)-gerichteten Immuntherapie gegen das Neuroblastom durch eine zusätzliche Immunstimulation mit dem Zytokin IL-15 und einer Immuncheckpoint-Blockade zu verbessern. Dafür wurde ein bicistronisches DNA-Vakzin generiert, welches sowohl für die cDNA der TH als auch die von IL-15 kodiert. Um dabei die Herstellung und MHC-I-vermittelte Präsentation antigener TH-Peptide, effektiv zu gestalten und die Immunigenität des Vakzins zu erhöhen, erfolgte die upstream-Kopplung einer modifizierten Ubiquitin-Sequenz an die der xenogenen TH. Die Integration der IL-15-Sequenz in das DNA-Vakzin ermöglicht eine auf die Mikroumgebung der Antigenpräsentation beschränkte lokale Applikation und kann so die Aktivierung zytotoxischer T-Zellen unterstützen ohne systemische Zytokin-bedingte Nebenwirkungen zu verursachen. Nach der Generierung des Vakzins erfolgte die In-vitro-Charakterisierung durch Transfektion von CHO-Zellen mit dem DNA-Vakzin, wobei die Plasmid-vermittelte Synthese der ubiquitinierten TH und Freisetzung von bioaktivem IL-15 bestätigt wurden. Die Evaluierung der anti-tumoralen Eigenschaften in vivo erfolgte in einem syngenen Mausmodell, wobei attenuierte S. typhimurium SL7207 als orales Applikationsvehikel für das DNA-Vakzin dienten, die durch die Stimulierung des mukosalen Immunsystems dem DNA-Vakzin eine gesteigerte Immunogenität verleihen. Im Rahmen dieser Arbeit konnte der S. typhimurium-vermittelte Genransfer sowie die effektive Expression der im Vakzin enthaltenen Gene in den APC der Peyer Plaques nachgewiesen werden. Weiterhin konnten die durch zytotoxische T-Zellen vermittelte anti-tumoralen Effekte einer TH-basierten Immuntherapie, repräsentiert durch ein reduziertes Primärtumorwachstum sowie verminderter Metastasierung, durch die Ko-Expression von IL-15 in einem syngenen Mausmodell gesteigert werden. Interessanterweise führte die Immuncheckpoint-Blockade durch eine anti-PD-1-AK-Therapie sowohl mit als auch ohne Kombination mit dem DNA-Vakzin zu einem signifikanten Anstieg der anti-tumoralen Effekte. Dieses Ergebnis unterstreicht die nachteilige Rolle immunregulatorischer Mechanismen bei der Ausbildung einer zellulären Immunantwort durch eine Immuntherapie, was ergänzend durch den Nachweis immunsuppressiver Zytokine in der Tumormikroumgebung bestätigt wurde. Bei der Anwendung von Behandlungsstrategien zur aktiven Immunisierung ist daher die Blockierung der natürlichen Regulationsmechanismen sowie der tumor-induzierten Immunsuppression von enormer Bedeutung.
Zusammenfassend war das in dieser Arbeit generierte xenogene DNA-Vakzin in der Lage durch die Ko-Expression von IL-15 die NB-spezifischen Effekte der TH-gerichteten Immuntherapie zu steigern. Des Weiteren konnten mittels einer anti-PD-1-gerichteten Immuncheckpoint-Blockade immunregulatorische Prozesse unterbunden und dadurch die CTL-vermittelten anti-tumoralen Effekte der Target-gerichteten DNA-Vakzinierung verstärkt werden. Gerade bei schwach immunogenen Tumoren wie dem Neuroblastom sind Kombinationstherapien notwendig, welche eine TAA-gerichtet Immunantwort zur Induktion eines Immunologischen Gedächtnisses in Gang bringen und gleichzeitg die Regulationsmechanismen unterbinden, um so eine effektive Tumorbekämpfung zu ermöglichen. Diese vielversprechende Vakzinierungsstrategie könnte somit neuer immunologischer Ansatz für eine adjuvante Erhaltungstherapie für eine minimale Resterkrankung bei refraktären Neuroblastompatienten darstellen.
Die gleichzeitige Gabe von Arzneimitteln kann durch Inhibition oder Induktion von intestinalen Transportproteinen bzw. metabolischen Enzymen unerwünschte Arzneimittelinteraktionen verursachen. Bewirkt wird der induktive Effekt durch die Aktivierung von nukleären Rezeptoren wie PXR. Aktuell sind keine in vitro-Modelle verfügbar, die die Interaktion auf intestinaler Ebene infolge von Induktionsprozessen prognostizieren können. Für intestinale Absorptions- und inhibitorische Arzneistofftransportstudien werden bisher die häufig genutzten Caco-2-Zellen verwendet, da sie enterozytenartige Eigenschaften besitzen. Allerdings gibt es einige Unklarheiten, die das Caco-2-Modell betreffen, wie bspw. der optimale Zeitraum der Zellkultivierung, das fragliche Vorhandensein von nukleären Rezeptoren und die umstrittene Repräsentanz von Colon-Karzinomzellen für den intestinalen, jejunalen Arzneimitteltransport.
Ziel dieser Arbeit war es somit, die Eignung der präklinisch genutzten Caco-2-Zellen als in vitro-Modell für Transporter-bedingte Arzneimittelinteraktion und intestinalen Arzneimitteltransport zu untersuchen. Hierzu wurde die Expression klinisch relevanter intestinaler Arzneistofftransporter, Metabolisierungsenzyme und nukleärer Rezeptoren in Caco-2-Zellen auf Gen- und Proteineben mittels real time-RT PCR (TaqMan®-Prinzip) und LC-MS/MS-basiertem targeted proteomics bestimmt und mit der Expression in humanem Jejunum verglichen. Ferner wurde die Expression der erwähnten Determinanten in Abhängigkeit von der Kultivierungszeit und nach Induktion mit den prototypischen Induktoren Carbamazepin, Efavirenz, Hyperforin, Hypericin und Rifampicin untersucht. Zuletzt wurde der Einfluss der Induktoren auf die Funktion des Transporters ABCB1, anhand eines bidirektionalen Transportassays mit den radioaktivmarkierten ABCB1-Substraten [3H]-Digoxin und [3H]-Talinolol, ermittelt.
Die Expression der Transporter und nukleären Rezeptoren auf Gen- und Proteinebene in Caco-2-Zellen unterschieden sich deutlich zu der von jejunalem Gewebe. Für die Transporter ABCB1, ABCC2, OATP1A2, OATP2B1, PETP1 und das Enzym UGT1A1 konnte eine signifikante Zunahme der mRNA-Expression mit der Dauer der Kultivierungszeit festgestellt werden, die auf Proteinebene nicht gezeigt werden konnte. Die Induktoren Carbamazepin, Hyperforin, Hypericin und Rifampicin wiesen einen Effekt auf die mRNA-Expression, nicht aber auf die Proteinmenge der Transporter auf. In Übereinstimmung zu den Befunden der fehlenden Transporterinduktion konnte kein Effekt der Induktoren auf die Funktion von ABCB1 beobachtet werden.
Caco-2-Zellen sind daher nicht als in vitro-Modell geeignet um Arzneimittel-interaktionen prognostizieren zu können, die durch die Induktion von Transportern entstehen.
Sexual selection favours traits that confer a competitive advantage in access to mates and to their gametes. This results in males evolving a wide array of adaptations that may be conflictual with female’s interests and even to collateral negative effects on female’s lifespan or reproductive success. Harmful male adaptations are diverse and can be extreme. For example, males of various species evolved adaptations that incur physical damage to the female during copulation, referred to as traumatic mating. Most of these adaptations provide males with a competitive fertilization advantage due to the injection of sperm or non-sperm compounds through the wound. In the spider taxonomical literature, alterations of external genital structures have been reported in females and may result from male inflicted damage during copulation. Contrarily to other cases of traumatic mating, the transfer of sperm or non-sperm compounds does not seem to be the target of selection for external female genital mutilation (EFGM) to evolve. Therefore, investigating EFGM may provide valuable information to extend our understanding of the evolution of harmful male adaptations. In this thesis, I explore this newly discovered phenomenon and combine empirical and theoretical approaches to investigate the causes and consequences of EFGM evolution from male and female perspectives. My findings suggest that EFGM is a natural phenomenon and is potentially widespread throughout spider taxa. I demonstrate the proximal mechanism by which the male copulatory organ mutilates the external female genitalia during genital coupling and show that the mutilation results in full monopolization of the female as mutilated females are unable to remate. Using a theoretical approach, I investigated the conditions for the evolution of EFGM. The model developed suggests that EFGM evolution is favoured for last male sperm precedence and for costs to females that can be relatively high as the male-male competition increases. I present the results of physiological measurements that suggest there is no physiological cost of genital mutilation resulting from healing and immune responses for the female. Finally, I report the results of a behavioural experiment that suggest that females have control over the mutilation and selectively allow or avoid mutilation. These findings suggest that EFGM benefits males by securing paternity, that males and females may have evolved to reduce the costs incurred by the female and that female choice may also play a role in EFGM evolution.
Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, den ITT und den GHRH+ARG-Test miteinander zu vergleichen, insbesondere auch in Bezug auf den Einfluss von Prä-Testvariablen wie Alter, Geschlecht, BMI, Bauchumfang sowie der basalen IGF-I-, Triglycerid-, Glucose- und HDL-C-Werte.
Zusammenfassend konnte eine signifikant negative Korrelation zwischen steigendem Patientenalter und maximalem GH-Wert während beider Testungen sowie eine signifikant positive Korrelation zwischen IGF-I und den GH-Ergebnissen beider Tests nachgewiesen werden.
Bei Frauen zeigte sich eine signifikant höhere GH-Sekretion in den beiden Stimulationsverfahren, wobei generell durch die Applikation von GHRH+ARG eine höhere GH-Sekretion erzielt wird als durch eine Insulin-induzierte Hypoglykämie.
Des Weiteren konnte nachgewiesen werden, dass mit steigendem BMI und Bauchumfang ein geringerer maximaler GH-Wert im GHRH+ARG-Test erreicht wird.
Vor jeder Hypophysenstimulationstestung mit dem ITT bzw. dem GHRH+ARG-Test sollten daher das Geschlecht, das Alter, der BMI, der Bauchumfang und der basale IGF-I-Wert der zu untersuchenden Person ermittelt und bei der Testinterpretation berücksichtigt werden.
Zur Detektion einer GHD bei übergewichtigen Patienten wird wegen der Unabhängigkeit von BMI und Bauchumfang die Durchführung des ITT empfohlen.
Ist mit großer Wahrscheinlichkeit eine Hypophysenerkrankung mit ausgedehnter Destruktion von Hypophysengewebe als ursächlich für eine GHD anzunehmen, so ist die Durchführung des GHRH+ARG-Tests zu empfehlen.
Bei älteren Patienten sollte ggf. wegen des Risikos einer bisher nicht diagnostizierten koronaren Herzerkrankung aufgrund des geringeren Nebenwirkungsprofils der GHRH+ARG-Test durchgeführt werden.
Dieser stellt nach unseren Ergebnissen generell eine gute Alternative zum ITT dar.
Aufgrund der aufgeführten Faktoren, die zu einer Beeinflussung der GH-Sekretion in der Stimulationstestung führen können, sollten Patienten mit dem Verdacht auf eine GHD zur Vermeidung falscher Ergebnisse mehrere verschiedene Stimulationstests durchlaufen. Dies ist auch in der vorliegenden Arbeit geschehen.
Zudem müssen künftig zwingend international einheitliche Assays zur labortechnischen Messung von GH und IGF-I angewandt und die Testergebnisse patientenbezogen interpretiert werden.
Biorelevante In-vitro-Freisetzungsmethoden sind im Laufe der letzten Jahrzehnte zu einem unverzichtbaren Hilfsmittel in der Entwicklung von innovativen und generischen oralen Formulierungen geworden. Sie dienen in einer frühen Phase der Produktentwicklung u.a. zur Selektion von geeigneten Formulierungskandidaten im Vorfeld von Bioverfügbarkeits- und Bioäquivalenzuntersuchungen. Mithilfe biorelevanter Freisetzungsmethoden sollen dabei der menschliche Gastrointestinaltrakt (GIT) oder Teile davon simuliert werden, um somit Aussagen zum In-vivo-Freisetzungsverhalten der untersuchten Formulierung treffen zu können. Im Zuge der Entwicklung biorelevanter In-vitro-Testmethoden lag der Fokus bisher vorrangig in der Abbildung der gastrointestinalen Physiologie eines gesunden Erwachsenen. Inter- und intraindividuelle Unterschiede und andere Faktoren, die das Freisetzungsverhalten im GIT beeinflussen können, wie beispielsweise das Alter des Patienten oder zusätzliche Erkrankungen, blieben hingegen größtenteils unberücksichtigt. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit sollten daher individualisierte In-vitro-Freisetzungsmodelle entwickelt werden, welche die In-vivo-Variabilität des gastrointestinalen Transitverhaltens von Darreichungsformen und die variablen pH-Bedingungen des GIT nach Nüchterneinnahme widerspiegeln sollen. Auf Grundlage der zu entwickelnden Modelle sollte es demnach möglich sein, die Robustheit des Freisetzungsverhaltens von modifiziert freisetzenden Arzneiformen gegenüber inter- und intraindividuellen Unterschieden im Passageverhalten und den vorherrschenden pH-Bedingungen zu untersuchen. Am Beispiel von magensaftresistenten Acetylsalicylsäure (ASS)-Formulierungen wurde zunächst im Rahmen eines systematischen Screenings der Einfluss der Zusammensetzung des Freisetzungsmediums auf die Wirkstofffreisetzung untersucht. Ein besonderes Augenmerk lag dabei auf dem Vergleich phosphatgepufferter Medien mit dem physiologisch für den nüchternen Dünndarm relevanten Kohlensäure (H2CO3)/Hydrogencarbonat (HCO3-)-Puffersystem. Auf Basis von Literaturdaten zur Elektrolytzusammensetzung der intestinalen Flüssigkeiten wurde als Resultat des systematischen Screenings mit Carbonate-based Fasted State Simulated Intestinal Fluid (CarbFaSSIF) ein Freisetzungsmedium entwickelt, welches die Elektrolytzusammensetzung der luminalen Flüssigkeiten des nüchternen Dünndarms widerspiegelt und auf dem H2CO3/HCO3--Puffersystem basiert. Der Einsatz eines automatischen pH-Regulationssystem (pHysio-grad®) zur Stabilisierung von thermodynamisch instabilen HCO3--basierten Freisetzungsmedien ermöglichte es, mit CarbFaSSIF dynamische intestinale pH- und Transitprofile in hoher zeitlicher Auflösung in einer kompendialen Blattrührerapparatur zu simulieren. Am Beispiel von magensaftresistenten Mesalazin- und Natriumvalproatformulierungen wurde die Robustheit des Freisetzungsverhaltens gegenüber der Variabilität gastrointestinaler pH- und Passagebedingungen untersucht. Mit dem lokal im GIT wirkenden Mesalazin und dem systemisch wirkenden Natriumvalproat wurden zwei Arzneistoffe mit unterschiedlichen Wirkprinzipien ausgewählt, die aufgrund eines individuell variablen Freisetzungsverhaltens zu teils schwerwiegenden unerwünschten Arzneimittelwirkungen oder zu einem Therapieversagen führen könnten. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden beispielhaft individuelle pH- und Transit-Bedingungen von vier individuellen Probanden einer in der Literatur beschriebenen In-vivo-Studie für die In-vitro-Simulationen ausgewählt, welche einerseits den Durchschnitt der In-vivo-Studie widerspiegelten, aber auch extreme Passage- und pH-Bedingungen aufwiesen. Die untersuchten Formulierungen zeigten abhängig von der Art der magensaftresistenten Überzüge eine unterschiedliche Sensitivität gegenüber den individuellen simulierten pH- und Transit-Profilen. Für die Mesalazinformulierungen war es möglich, den Ort und das Ausmaß der Wirkstofffreisetzung, die für eine erfolgreiche Therapie ausschlaggebend sind, in individuellen Probanden in vitro zu bestimmen. Im Gegensatz zu den lokal im GIT wirkenden Mesalazinformulierungen sind für die antiepileptische Therapie mit magensaftresistenten Natriumvalproatformulierungen neben dem Ausmaß insbesondere der Zeitpunkt der Wirkstofffreisetzung für konstante Plasmaspiegel von entscheidender Bedeutung. Darauf basierend wurden unter Verwendung der ermittelten Freisetzungsdaten und mithilfe von individuellen pharmakokinetischen Parametern für die natriumvalproathaltigen Darreichungsformen In-silico-Simulationen mit einem neuen Simulationsprogramm (BioavailabilityDesign expert) zur Vorhersage von Natriumvalproatplasmaprofilen durchgeführt. Die ermittelten In-silico-Plasmaprofile wurden dabei mit dem mathematischen Verfahren des durchschnittlichen Euklidischen Abstands mit In-vivo-Daten aus der Literatur verglichen, um die In-vivo-Vorhersagekraft des Freisetzungsmodells beurteilen zu können. Abhängig von der Art des magensaftresistenten Überzugs und dem daraus resultierenden unterschiedlichen Ansprechen auf die Bedingungen der In-vitro-Freisetzungstests konnten für zwei der drei untersuchten Natriumvalproatformulierungen vielversprechende Vorhersagen zu den resultierenden Plasmaspiegeln getroffen werden. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Arbeit lag in der Implementierung des pHysio-grad®-Systems und der neu entwickelten HCO3--basierten Medien in prädiktiven Freisetzungstestmethoden für pädiatrische Darreichungsformen. Um vor allem das im GIT von Kindern, insbesondere bei Neugeborenen und Kleinkindern, im Vergleich zum Erwachsenen für die Wirkstofffreisetzung zur Verfügung stehende geringere Flüssigkeitsvolumen in einem In-vitro-Test hinreichend wiedergeben zu können, wurde für diesen Zweck eine neue Freisetzungsapparatur entwickelt. Das konstruierte System basierte auf standardisierten Prüfgefäßen und ermöglichte Freisetzungsuntersuchungen in einem Volumen von 30 bis 110 mL. Durch die Einbindung von miniaturisierten Komponenten des pHysio-grad®-Systems konnten zur Simulation der intestinalen Bedingungen von Kindern unterschiedlicher Altersgruppen auch physiologisch-relevante HCO3--Medien eingesetzt werden. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit verdeutlichen, dass individualisierte Freisetzungsmethoden basierend auf physiologischen HCO3--Medien einen vielversprechenden Ansatz zur Beurteilung der Robustheit der Wirkstofffreisetzung von modifiziert freisetzenden Arzneiformen hinsichtlich der Variabilität von gastrointestinalen Transit und pH-Bedingungen darstellen. Darüber hinaus wurde mit einem Freisetzungsmodell für pädiatrische Arzneiformen ein erster Ansatz entwickelt, um die Besonderheiten, die mit der Arzneimittelapplikation an Kindern in Verbindung stehen, in einem In-vitro-Maßstab wiederzugeben. Die im Rahmen dieser Arbeit entwickelten In-Vitro-Methoden basieren auf physiologischen Daten von gesunden erwachsenen Probanden, stellen aber eine universelle Plattform dar, die perspektivisch auch zur Simulation von individuellen Patienten eingesetzt werden kann. Die neu konzipierten Freisetzungsmodelle würden daher zukünftig sehr von systematischen In-vivo-Studien an Patienten profitieren, die Einflussfaktoren, wie Alter oder Erkrankungen, auf die Eigenschaften der luminalen Flüssigkeiten und das gastrointestinale Passageverhalten von Arzneiformen untersuchen.
The Effect of the Patients Nutritional Status on Immune Alterations Induced by Ischemic Stroke
(2018)
Ischemic stroke is one of the leading causes of death and disability throughout the world.
One important aspect of stroke pathophysiology are immunological changes after stroke, especially a combination of post stroke immunodepression, leading to
infectious complications after stroke and an activation of the immune system, leading to cerebral injury. Adipose tissue has several immunological functions and obesity
leads to immunological complications and is accompanied by a chronic immune activation.
To study the effects of body weight and obesity on the immune system and measure weight and fat tissue changes after ischemic stroke we conducted the LIPS Trial and enrolled 50 stroke patients and 16 control subjects between July 2015 and July 2016. On the day of admission and on the days 1, 2, 3, 4, 5, 7, 30, 90 and 180 after admission stroke patients were weighed with an in-bed scale, body composition was measured with BIA, the triceps-skin fold thickness was measured, the NIHSS scale was obtained and blood was drawn. FACS-analysis was performed and triglycerides,cholesterol, CRP and PCT were measured at the central laboratory facility of the Universitätsmedizin Greifswald. Luminex-multiplex analysis for multiple cyto- and chemokines was performed at the Multiplex Facility at the University Leiden. A cerebral MRI and an abdominal MRI were performed shortly after admission and on days 5-7 for most patients and the infarct volume, abdominal fat and hepatic fat percentage were measured. On days 30, 90 and 180 after stroke Bartel Index and mRS were obtained.
After stroke our patients showed the typical immunological changes described previously as stroke induced immune alterations, namely a post stroke immunodepression as well as signs of an activated immune system and an acute
phase response. Our patients lost weight, but only 1.7 ± 0.5 kg. Skinfold thickness did not change during the course of our trial and abdominal fat measurement did not change in stroke patients. Immunological parameters (leukocytes, neutrophils,CRP, PCT, IL-6) did not differ between BMI subgroups (normal weight: BMI < 25,overweight: BMI ≥ 25, < 30, obese: BMI ≥ 30) and in this trial we could not detect a
difference in patients with normal weight, overweight or obesity in the post stroke periode. In an additional analysis we could show that rapid clinical improvement
did result in a rapid improvement of post stroke immune alterations, especially for leukocytes, neutrophils, IL-6 and CRP.
Bacteria are exposed to oxidative stress as an unavoidable consequence of their aerobic lifestyle. Reactive oxygen species (ROS) are generated in the stepwise one-electron reduction of molecular oxygen during the respiration. Pathogens encounter ROS during the oxidative burst of macrophages as part of the host immune defense. Besides ROS, bacteria also have to cope with reactive chlorine, electrophilic and nitrogen species (RCS, RES, RNS). To cope with these reactive species, bacteria have evolved different defense and repair mechanisms. To maintain the reduced state of the cytoplasm, they utilize low molecular weight (LMW) thiols. LMW thiols are small thiol-containing compounds that can undergo post-translational thiolmodifications with protein thiols, termed as S-thiolations. S-thiolations function as major redox regulatory and thiol-protection mechanism under oxidative stress conditions. In eukaryotes and Gram-negative bacteria, the tripeptide glutathione (GSH) functions as major LMW thiol, which is present in millimolar concentrations. The Actinomycetes, such as Mycobacterium and Corynebacterium species do not produce GSH and utilize instead mycothiol (MSH) as their alternative LMW thiol. In Firmicutes, including Bacillus and Staphylococcus species, bacillithiol (BSH) functions as the major LMW thiol. LMW thiols protect protein thiols against the irreversible overoxidation of cystein residues to sulfinic and sulfonic acids. In addition, LMW thiols contribute to the virulence and survival of pathogens, function in metal homeostasis and serve as enzyme cofactors for detoxification of xenobiotics and antibiotics. In this doctoral thesis, we aimed to investigate the roles of MSH and BSH in redox regulation of main metabolic enzymes under oxidative stress in the pathogens Corynebacterium diphtheriae and Staphylococcus aureus. Previous redox proteomics studies identified the glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase GapDH and the aldehyde dehydrogenase AldA as S-thiolated in S. aureus and C. diphtheriae. Thus, we aimed to study the redox regulation of the metabolic enzyme GapDH in C. diphtheriae in response to NaOCl and H2O2 stress by S-mycothiolation, which is described in chapter 1. Moreover, we studied the involvement of the mycoredoxin-1 (Mrx1) and thioredoxin (Trx) pathways in reactivation of S-mycothiolated GapDH in vitro. Using shotgun proteomics, 26 S-mycothiolated proteins were identified under NaOCl stress in C. diphtheriae. These are involved in energy metabolism (Ndh, GlpD) and in the biosynthesis of amino acids (ThrA, LeuB), purines (PurA) and cell wall metabolites (GlmS). The glycolytic GapDH was identified as conserved target for S-thiolation across Gram-positive bacteria. GapDH was the most abundant protein, contributing with 0.75 % to the total cystein proteome. Moreover, GapDH is a conserved target for redox regulation and S-glutathionylation in response to oxidative stress in several prokaryotic and eukaryotic organisms. Treatment of GapDH with NaOCl and H2O2 in the absence of MSH resulted in irreversible enzyme inactivation due to overoxidation. Pretreatment of GapDH with MSH prior to H2O2 or NaOCl exposure resulted in reversible inactivation due to S-mycothiolation of the active site Cys153. Since S-mycothiolation is faster compared to overoxidation, S-mycothiolation efficiently protects the GapDH active site against overoxidation. The activity of S-mycothiolated GapDH could be restored by both, the Mrx1 and Trx pathway in vitro. Interestingly, the recovery of Smycothiolated GapDH by Mrx1 was faster compared to its reduction by the Trx pathway. In previous studies, the reactivation of S-mycothiolated Mpx and MrsA by the mycoredoxin pathway occurred also faster compared to the Trx pathway, which is consistent with our results. We were further interested to analyze the redox regulation of the glyceraldehyde-3phosphate dehydrogenase Gap of S. aureus under NaOCl and H2O2 stress, which is described in chapter 2. Using the quantitative redox proteomic approach OxICAT, 58 NaOCl-sensitive cystein residues with >10% thiol oxidation under NaOCl stress were identified. Gap and AldA showed the highest oxidation increase of 29% under NaOCl stress at their active site cystein residues. Using shotgun proteomics, five S-bacillithiolated proteins were identified, including Gap, AldA, GuaB, RpmJ and PpaC. Gap contributed with 4 % as most abundant cystein protein to the total cystein proteome. Our activity assays demonstrated that Gap of S. aureus is highly sensitive to overoxidation by H2O2 and NaOCl in vitro in the absence of BSH. The active site Cys151 of Gap was oxidized to the BSH mixed disulfide under H2O2 and NaOCl stress in the presence of BSH in vitro, which resulted in the reversible Gap inactivation. Moreover, inactivation of Gap by NaOCl and H2O2 due to S-bacillithiolation was faster compared to overoxidation, indicating that S-bacillithiolation protects the Gap active site against overoxidation in vitro. We further showed that the bacilliredoxin Brx catalyzes the reduction of S-bacillithiolated Gap in vitro. Molecular docking of BSH into the Gap active site revealed that S-bacillithiolation does not require major structural changes. Apart from Gap, the aldehyde dehydrogenase AldA was identified as S-bacillithiolated at its active site Cys279 under NaOCl stress in S. aureus previously. Thus, the expression, function, redox regulation and structural changes of AldA were analysed under NaOCl and aldehyde stress in S. aureus as summarized in chapter 3. AldA was S-bacillithiolated in the presence of H2O2 and BSH as demonstrated in BSH-specific Western blots in vitro. The expression of aldA was previously shown to be regulated by the alternative sigma factor SigmaB in S. aureus. Transcription of aldA was strongly increased in a SigmaB-independent manner under formaldehyde, NaOCl and diamide stress in S. aureus. Using an aldA deletion mutant, we demonstrated that aldA is required for growth and survival under NaOCl stress in S. aureus. The purified AldA enzyme was shown to catalyze the oxidation of various aldehyde substrates, including formaldehyde, methylglyoxal, glycolaldehyde and acetaldehyde in vitro. In addition, the function of the conserved Cys279 for AldA activity was investigated in vivo and in vitro. The purified AldAC279S mutant was shown to be inactive for aldehyde oxidation in vitro. Moreover, the aldAC279S mutant was very sensitive under NaOCl stress in vivo, and this phenotype could be reversed using the aldA complemented strain. These experiments demonstrate the function of Cys279 for AldA activity both in vitro and in vivo. AldA activity assays showed that AldA is sensitive to overoxidation and irreversible inactivation by H2O2 alone in vitro. In the presence of BSH, AldA is protected against overoxidation by reversible Sbacillithiolation in vitro. Molecular docking and molecular dynamics simulations revealed that BSH occupies two different positions in the Cys279 active site, which depend on the NAD+ cofactor. In the apoenzyme, BSH forms the disulfide with Cys279 in the “resting” state position, while Cys279 is S-bacillithiolated in the “attacking” state position in the holoenzyme in the presence of the NAD+ cofactor.
Neuroblastoma (NB) is an aggressive, poorly immunogenic tumor in childhood. Therapy for high-risk NB remains challenging. Immunotherapy with anti-GD 2 antibody ch14.18/CHO effectively prolongs the survival of NB patients.
Killer-immunoglobulin-like receptor (KIR)/human leucocyte antigen (HLA) mismatch and Fc gamma receptor (FCGR) polymorphisms are reported to affect antibody-dependent cellular cytotoxicity (ADCC) induced by monoclonal antibodies. To determine whether FCGR polymorphisms and KIR/HLA mismatch are associated with the survival following ch14.18-based immunotherapy, genotyping methods that allow for genotype determination of FCGR2A, -3A, -3B, KIR2DL1, 2DL2, 2DL3, and 3DL1 have been established and applied to the analysis of 53 NB patients treated with ch14.18/CHO.
High-affinity polymorphisms of FCGR2A (H131) and FCGR3A (V158) were associated with improved survival. Importantly, patients displaying both the FCGR3A-V158 and FCGR2A-H131 alleles exhibited significantly improved event-free survival. No association was found between KIR/HLA genotypes or FCGR3B alleles and patients’ survival in our patient cohort.
In conclusion, impact of FCGR2A and -3A genotypes in response to ch14.18/CHO immunotherapy in combination with IL2 was demonstrated. FCGR2A and -3A might therefore provide a prognostic marker when conducting ch14.18/CHO-based immunotherapy.
Zur Erfassung frühzeitiger Änderungen der linksventrikulären Herzfunktion eignen sich die Wandbewegungsparameter Strain, Strain Rate, Velocity und Displacement. Ziel dieser Studie war es, Referenzwerte für diese Parameter getrennt nach Geschlecht und Alter zu erstellen. Dafür wurden CINE-MRT-Bilder mithilfe der Analyse-Software 2D Cardiac Performance Analysis MR Software Version 1.0 der Firma TomTec ausgewertet. Die Studienpopulation bestand aus streng ausgewählten phänotypisch gesunden Probanden aus den populationsbasierten SHIP-2- und SHIP-Trend-Kohorten im Alter von 21-75 Jahren. Die Referenzwerte wurden jeweils in der longitudinalen und transversalen Herzachse im 2-Kammerblickwinkel (2-CH) und 4-Kammerblickwinkel (4-CH) sowie in der circumferentiellen und radialen Herzachse in der Kurzachse (SAX) gemessen.
Bei einigen Parametern konnten signifikante Geschlechtsunterschiede festgestellt werden (p≤0,05). So fanden sich für den circumferentiellen Strain in der SAX höhere Durchschnittswerte bei Frauen im Vergleich zu den Männern. Bei der longitudinalen und transversalen Velocity im 2-CH und 4-CH sowie der radialen Velocity in der SAX wurden jeweils höhere Durchschnittwerte für Männer als für Frauen festgestellt. Beim longitudinalen Displacement im 2-CH und 4-CH und beim transversalen Displacement im 4-CH wurden ebenfalls höhere Durchschnittswerte bei den Männern festgestellt. Für die Strain Rate konnten hingegen keine signifikanten Unterschiede zwischen den Geschlechtern festgestellt werden.
Auch beim Vergleich der verschiedenen Altersgruppen konnten teilweise signifikante Unterschiede nachgewiesen werden (p≤0,05). So konnte bei den Männern ein Anstieg mit zunehmendem Alter des longitudinalen und transversalen Strain im 4-CH sowie des circumferentiellen Strain in der SAX festgestellt werden. Bei den Frauen konnte mit steigendem Alter eine Zunahme des transversalen Strain im 2-CH und 4-CH sowie des circumferentiellen und radialen Strain in der SAX nachgewiesen werden. Ein Anstieg der longitudinalen Strain Rate im 4-CH konnte bei den Männern mit steigendem Alter festgestellt werden. Bei den Frauen wurde eine Zunahme der transversalen Strain Rate im 4-CH mit zunehmendem Alter gesehen. Bei beiden Geschlechtern wurde eine altersabhängige Abnahme der transversalen Velocity im 2-CH festgestellt sowie zusätzlich bei den Frauen eine Abnahme der longitudinalen Velocity im 2-CH. Beim longitudinalen Displacement im 2-CH
konnte bei Männern ein altersabhängiger Anstieg festgestellt werden, bei den Frauen wurde ein Anstieg des radialen Displacements in der SAX mit zunehmendem Alter gesehen.
Im Vergleich zu anderen Studien zur FT-Referenzwerterstellung haben wir erstmalig Referenzwerte an einem bevölkerungsbasierten Probandenkollektiv erhoben mit der größten Probandenanzahl und einer sehr genauen Phänotypisierung. Zudem wurden erstmalig Referenzwerte in der transversalen Herzachse im 2-CH und 4-CH erhoben und erstmalig die Veränderung der Velocity und des Displacement mit steigendem Alter untersucht.
Rabies virus (RABV) is an ancient, highly neurotropic rhabdovirus that causes lethal encephalitis. Most RABV pathogenesis determinants have been identified with laboratory-adapted or attenuated RABVs, but details of natural RABV pathogenesis and attenuation mechanisms are still poorly understood. To provide a deeper insight in the cellular mechanism of pathogenies of field RABV, this work was performed to assess virus strain specific differences in intra-neuronal virus transport, to identify cell culture adaptive mutations in recombinant field viruses and to explore shRNA-expressing RABVs as research tools for targeted host manipulation in infected cells.
Comparison of chimeric RABVs with glycoprotein (G) ecto-domains of different lyssaviruses, together with field RABVs from dog and fox in dorsal root ganglion (DRG) neurons revealed no detectable differences in the axonal accumulation of the viruses. This indicates that previously described G-dependent transport of newly formed RABV in axons can occur both in laboratory-adapted and field RABV. Moreover, partial overlap of nucleoprotein (N) and G protein particles in field virus infected DRG axons supported the hypothesis of the “separate model” for anterograde RABV transport.
Serial passages of recombinant dog and fox field clones in different cell lines led to the identification of general (D266N) and cell line specific (K444N) adaptive mutations in the G ecto-domain of both viruses. In BHK cells, synergistic effects of D226N, K444N and A417T on field dog virus G protein surface localization led to the loss of endoplasmic reticulum (ER) retention of G and increased virus titers in the supernatant, indicating that limited virus release by ER retention is a major bottleneck in cell culture adaptation. In addition, selection of mutations within the C-terminus of the RABV phosphoprotein (P) (R293H and R293C in fox and dog viruses, respectively) led to the hypothesis of altered binding affinities to nucleoprotein and RNP complexes. Identification of the above mentioned amino acid substitutions together with alterations in a suboptimal transcription stop signal in the P/M gene border indicated that adaptation to cell culture replication occurs on both levels, RNA transcription/replication and virus release.
To evaluate the possibility of an expression of a functional microRNA-adapted short-hairpin RNAs (miR-shRNA) expressing RABV, recombinant RABVs encoding miR-shRNAs against cellular Dynein Light Chain 1 (DYNLL1) and Acidic Nuclear Phosphoprotein 32 family member B (ANP32B) were generated. In spite of cytoplasmic transcription of the respective mRNAs, downregulation of DYNLL1 and ANP32B mRNA and respective protein levels in infected cells revealed correct processing to functional shRNAs. Specific downregulation of the cellular genes at 2, 3 and 4 days post infection further demonstrated feasibility of the approach in standard cell lines. However, it remained open whether miR-shRNA expressing RABV can be used to study neuro-infection in vivo. Since first attempts in primary rat neuron cultures failed, it has to be clarified in further experiments whether this strategy can be used in mature, non-dividing neurons or whether breakdown of the nucleus in the course of cell division is a requirement for the processing of cytoplasmically expressed miR-RNA by nuclear RNases.
By providing novel insights in axonal RABV transport and cell culture adaptive mutations this work extends the current understanding of RABV pathogenesis in natural and non-natural cell environments. Moreover, it provides a basis for further pathogenicity studies in which the impact of cell culture adaptation through increased virus release on RABV virulence can be investigated. With successful expression of functional miR-shRNAs from RABV vectors, this work also provides a tool for RABV gene targeting in infected cell lines and thus may contribute to the further investigation of RABV-host-cell-interactions.
In vorangegangenen Studien wurde ein Zusammenhang der Sexualhormone mit dem Frakturrisiko nahegelegt. Wir haben darauf aufbauend untersucht in welchem Zusammenhang die Sexualhormone mit den quantitativen Ultraschallparametern der Ferse in Frauen und Männern Vorpommerns stehen. Für die vorliegende Studie wurden Testosteron, Estron und Androstendion mittels LC/MS-Verfahren und darüber hinaus Dehydroepiandrosteron-Sulphat und das Sexualhormon-bindende-Globulin in Immunoassays gemessen. Unter Einbezug relevanter Confounder wurden die Assoziation der Sexualhormone zu den quantitativen Ultraschallparametern der Ferse geprüft.
Interessanterweise zeigte sich neben der positiven Assoziation von freiem Testosteron zur frequenzabhängigen Ultraschalldämpfung, eine inverse Assoziation von Dehydroepiandrosteron-Sulphat zum Stiffness Index des Knochens, die sich weder mit Blick auf das aktuelle biochemische Verständnis noch auf die Studienlage eindeutig erklären lässt.
In der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene grundlegende Ansätze zur Prävention der Afrikanischen Schweinepest entwickelt und teilweise evaluiert. Die ersten beiden befassten sich mit der Impfstoffentwicklung, wobei einerseits eine vektorbasierte Strategie verfolgt und zum anderen auf eine attenuierte ASPV Lebendvakzine hingearbeitet wurde. Die dritte Herangehensweise war auf die Inhibierung der viralen Replikation in Schweinezellen mittels CRISPR/Cas9 fokussiert, um Hinweise auf die generelle Anwendbarkeit des Systems in transgenen Schweinen zu gewinnen.
Der Pseudorabies-Virus Impfstamm Bartha (PrV-Ba) wurde als potenzieller Vektor für die Expression von ASPV-Antigenen im Schwein gewählt. Dazu wurde zunächst eine Methode etabliert, mit der PrV-Rekombinanten effizient generiert werden konnten. Dabei erwies sich die Verwendung eines artifiziellen bakteriellen Chromosoms (BAC), welches das infektiöse PrV-Genom enthielt, als hilfreich. In diesem wurde ein essentielles PrV-Gen inaktiviert, dass dann durch homologe Rekombination mit einem Transferplasmid in co-transfizierten Säugerzellen rekonstituiert werden konnte. Durch gleichzeitiges CRISPR/Cas9-vermitteltes Schneiden der BAC-DNA am gewünschten Insertionsort konnte die Rekombinationsrate weiter gesteigert werden. Diese Strategie wurde anschließend für die Insertion verschiedener ASPV Gene in das PrV-Genom genutzt, wobei unterschiedliche Promotoren und Kodonoptimierungen getestet wurden. In den meisten Fällen konnten durch Verwendung des CAG-Promotors und eine Kodonadaptation an porcine Gene die höchsten Expressionsraten erreicht werden. Somit wurde eine Methode entwickelt, mit der prinzipiell alle ASPV Gene im PrV Vektorsystem exprimiert und in Impfstudien getestet werden könnten.
In der zweiten Untersuchung wurden zwei Proteine des ASPV mittels monospezifischer Antiseren näher charakterisiert und ASPV-Deletionsmutanten generiert, um Hinweise auf die Funktionen der Proteine zu erhalten. Bei diesen Proteinen handelte es sich um p285L und pK145R. Sie wurden anhand von Daten aus einer vorhergehenden Proteomanalyse von Keßler et al. (2018) ausgewählt, da sie in großen Mengen in ASPV infizierten Zellen nachgewiesen wurden und deshalb wichtige Funktionen (beispielweise auch Virulenz-determinierende Funktionen) haben könnten. Bei p285L handelt es sich um ein früh exprimiertes Virionprotein, das zunächst in den sogenannten Virusfabriken infizierter Wildschweinlungenzellen (WSL) akkumuliert. pK145R ist ein spätes ASPV Protein, das in Virionen nicht nachweisbar ist und eine diffuse Verteilung im Zytoplasma infizierter Zellen zeigt. Beide Proteine sind für die Virusreplikation nicht essentiell, und ihre Deletion führte zu keiner (285L) oder einer nur mäßigen (K145R) Titerreduktion in infizierten WSL Zellen oder primären Blutzellkulturen (PBMC). Durch in vivo Analysen der Deletionsmutanten muss nun geklärt werden, ob p285L und pK145R für die Virulenz bzw. die Wechselwirkung von ASPV mit dem Wirtsimmunsystem wichtig sind und ob sich die Mutanten deshalb als lebend attenuierte Impfstoffe eignen könnten.
In der dritten Studie wurde untersucht, ob das CRISPR/Cas9 System zur Inhibition der ASPV Infektion in vitro geeignet ist. Dazu wurden WSL-Zelllinien generiert, die Cas9 und verschiedene sgRNAs konstitutiv exprimierten. Durch die Expression einer sgRNA gegen das Gen des ASPV Phosphoproteins p30 (CP204L) wurde die Virusreplikation nahezu komplett inhibiert. Die Spezifität des Effektes konnte durch parallele Versuche mit einem Virusisolat, dessen Zielsequenz nicht mit der genutzten sgRNA Sequenz übereinstimmte, gezeigt werden. Dieses ASPV Isolat konnte im Gegensatz zum Virus mit der passenden Zielsequenz in den rekombinanten Zellen genauso gut replizieren, wie in nicht modifizierten Zellen. Zudem wurde die Spezifität durch die Analyse von sporadisch auftretenden Escape-Mutanten bestätigt, die verschiedene Basenaustausche in der Zielsequenz aufwiesen. Somit konnte gezeigt werden, dass das CRISPR/Cas9 System eine effiziente Inhibition der ASPV Replikation in Zellkultur bewirken kann und deshalb möglicherweise auch in entsprechenden transgenen Schweinen eine Resistenz gegen letale ASPV-Infektionen vermitteln könnte.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass in allen drei Studien grundlegende Experimente erfolgreich durchgeführt wurden, die zur Prävention der Afrikanischen Schweinepest beitragen können.
Functional characterization of a novel protease isolated from a mouse-adapted S. aureus strain
(2018)
Background: The high incidence of methicillin-resistant Staphylococcus aureus
(MRSA) strengthens the need for new effective antibiotics and a protective vaccine. Up till now, mainly human-adapted Staphylococcus aureus strains were used to study S. aureus pathogenicity in mouse models. However, it is known that S. aureus is highly host-specific. Recently, a mouse-adapted S. aureus strain, JSNZ, was identified. This strain could be a promising tool in developing more appropriate infection models. JSNZ produces high amounts of a putative extracellular protease, named JSNZ extracellular protease (Jep). Since the jep gene was only detected in S. aureus isolates from laboratory mice and wild small rodents and shrews, we hypothesize that Jep is important for colonization and infection in mice. The jep deletion mutant previously created by our collaborators from the University of Auckland, New Zealand, intriguingly showed a reduced survival and growth fitness in murine serum and whole blood as compared to the JSNZ wild type (WT) strain.
Objective: To elucidate the role of Jep in the interaction between S. aureus and its
host by comparing the impact of JSNZ WT with a mutant and a complement strain on the murine immune system. In addition, the elucidation of possible genetic factors behind host-adaptation of S. aureus strains isolated from wild rodents and shrews.
Methods: A jep complemented strain was generated by chromosomal replacement.
JSNZ WT, the jep mutant and the complement strain were subjected to functional
assays (whole blood survival assay, coagulation assay). In addition, the genetic
background that might confer host specificity was tested by staph array genotyping.
Results: The mutant strain JSNZDjep was successfully complemented with the jep
gene using a chromosomal integration approach. The WT strain and the
complemented strain produced the Jep protein in comparable amounts.
Unexpectedly, the complemented strains did not behave like the WT strain but rather like the mutant in a series of in vitro assays. Firstly, the growth of both the deletion mutant and the complemented strains was slightly reduced in TSB as compared to the WT strain. Secondly, the jep knockout strain showed a strongly reduced survival in murine whole blood compared to its wild type counterpart, but so did the complemented strain. Finally, the coagulation of murine plasma was less pronounced for the jep deletion mutant and the complemented strain as compared to the JSNZ WT. To exclude a defect in jep gene expression, we compared the amount of Jep expressed during growth in TSB medium for the three strains. The complemented strain produced Jep in a manner similar to the WT strain in a growth-phase dependent manner, suggesting that Jep expression was not affected during the creation of the complemented strain.
The array data showed some differences in the genetic makeup between animal
isolated strains and matched human strains. For example, while all animal isolates of the CC88 lacked the resistance mecA gene it was found in some human isolates of the same strain.
Conclusion: In conclusion, our unidentified mutation created during the generation
of the jep knock-out strain rather than the jep gene itself manipulated the murine
immune response. The responsible gene and the underlying mechanisms remain to
be clarified. Genetic profiling of S. aureus strains allowed us to obtain some valuable information including data about CC49, the most frequently isolated lineage in wild rodents and shrews where compared to the human isolates the murine strains showed clear signs of host adaptation. However, the analysis had several limitations including the small sample size.
Species persistence in the face of rapidly progressing environmental change requires adaptive responses that allow organisms to either cope with the novel conditions in their habitat or to follow their environmental niche in space. A poleward range shift due to global warming induced habitat loss in the south has been predicted for the lesser horseshoe bat, Rhinolophus hipposideros. Theoretical as well as numerous empirical studies link range expansion success to increased dispersal and reproduction rates due to spatial sorting and r-selection resulting from low population densities at the expansion front. R. hipposideros females however are highly philopatric and the species’ life history reflects a K- rather than an r-strategy, encompassing a long life span and limited individual annual reproductive output. I therefore investigated if adaptations in these traits determining range expansion success (dispersal and reproduction) can be observed in this bat species of high conservation concern. Genetic diversity presents a critical factor for adaptive responses to global change, both for range expansion and for coping with novel environmental conditions. I hence explored the genetic diversity levels of European R. hipposideros leading edge populations and their drivers for an assessment of these populations’ evolutionary potential and the development of conservation recommendations.
Comparing range expansion traits between an expanding R. hipposideros metapopulation in Germany and a non-expanding one in France revealed that range expansion was associated with an increase in juvenile survival and fecundity, and no decrease in adult survival. These results demonstrate than an increase in reproduction and growth rates is generally possible in R. hipposideros, indicating a potential adaptation (sensu lato) to range expansion. A positive correlation between adult and juvenile survival in the expanding metapopulation suggests higher resource acquisition in the expanding metapopulation, giving rise to the question if the observed demographic changes have a genetic basis or if they are rather induced by differences in environmental conditions between the two metapopulations. Long-term range expansion success requires adaptive evolutionary changes. The relative contribution of the former and that of undirected changes resulting e.g. from differences in resource availability therefore will have to be investigated in more detail in the future to allow predictions about range expansion dynamics in R. hipposideros.
The number of individuals within a radius of approximately 60 to 90 km around a population (as a measure of connectivity) was identified as the main positive driver of the studied populations’ genetic diversity. Overall genetic diversity levels in German R. hipposideros populations were found to be reduced compared to populations in France as a legacy of demographic bottlenecks resulting from severe population declines in the mid-20th century. This finding is alarming as future range expansion can be expected to entail a further decrease in genetic diversity. The resulting loss of genetic diversity can be expected to be particularly strong in R. hipposideros due to the detected dependence of genetic diversity on connectivity, because range expansion often results in small and patchy populations.
Protecting and ideally re-installing genetic diversity in R. hipposideros leading edge populations therefore presents a conservation goal of utmost importance. To achieve this endeavour, conservation efforts should target the protection of extensive networks of well-connected populations. Geographical concentration of individuals should be avoided and populations in key locations that connect clusters must be protected particularly well to prevent populations from becoming isolated. Continuous, regular monitoring of population trends is also important for a quick registration of disturbances or threats, and the subsequent rapid development of countermeasures to preclude further demographic declines.
The reduced levels of genetic diversity in the German metapopulation precluded a reliable quantification of dispersal rates due to the reduced power of discrimination between individuals. While ongoing re-colonization and the establishment of new maternity colonies provide evidence for increased dispersal in the expanding metapopulation, evaluating the expected range expansion velocity of R. hipposideros in relation to the estimated velocity of global warming induced habitat loss will require the confirmation of the existing preliminary dispersal data by employing more genetic markers.
Einleitung
Die Heilung einer Wunde unterscheidet sich in der Narbenbildung, dem Einfluss von Risikofaktoren, dem funktionellen und ästhetischen Ergebnis und in der Wundheilungsdauer. Eine Vielzahl wissenschaftlicher Studien beschäftigt sich mit Möglichkeiten, die Dauer der Wundheilung zu verkürzen. Dabei fällt auf, dass bisher keine klinischen Daten zur Wundheilungsdauer existieren, insbesondere keine, die die Dauer der Re-Epithelialisierung ohne spezifische Wundbehandlung wiedergeben. Ziel dieser Studie ist daher die Ermittlung der Re-Epithelialisierungszeit einer klinischen Wunde in Tagen und wie diese durch individuelle Faktoren beeinflusst wird. Die vorliegende Arbeit umfasst Ergebnisse einer klinischen Studie von Spalthautentnahmestellen hinsichtlich der durchschnittlichen Dauer des epithelialen Wundverschlusses in Abhängigkeit verschiedener individueller Einflussfaktoren.
Material und Methoden
Die verwendeten Daten entstammen zweier multizentrischer Phase-III-Studien zur Untersuchung der klinischen Wirksamkeit und Sicherheit eines topischen BetulinGels bezüglich der Heilung von Spalthautentnahmestellen (EudraCT no. 2012-003390-26, EudraCT no. 2012-000777-23). Die Spalthautentnahmestellen wurden halbiert und nach Randomisierung eine Hälfte mit Betulin Gel behandelt und die andere Hälfte als Kontrollseite mit einem Standardwundverband verschlossen. Gegenstand dieser Studie waren ausschließlich die Kontrollseiten. Die Beurteilung der Wundheilung erfolgte mittels Auswertung von Fotos durch drei unabhängige und verblindete Wundexperten via eines Online-Tools. Das Studienprotokoll schloss 198 Patienten ein. Die Beobachtung endete nach Erreichen einer Re-Epithelialisierung von über 95% der Wundfläche oder spätestens 28 Tagen. Die statistische Auswertung erfolgte mittels Kaplan-Meier-Überlebenszeitanalysen mit einem Konfidenzintervall von 95%. Dabei wurde die kumulative Ereignisrate für verschiedene Einflussfaktoren aufgetragen und mittels Logrank Test statistisch analysiert.
Ergebnisse
Die Re-Epithelialisierung der Wunden dauerte mindestens sieben Tage. Die schnellsten 25% der Patienten („fast healers“) zeigten einen epithelialen Wundverschluss innerhalb von elf Tagen, während die Re-Epithelialisierung im Median 14 Tage andauerte und die langsamsten 25% („slow healers“) der Studienpopulation 18 Tage benötigten. Patienten unter 40 Jahren zeigten einen signifikant schnelleren epithelialen Wundverschluss von zwölf Tagen während die Re-Epithelialisierung bei Patienten über 60 Jahren 18 Tage dauerte (p=0). Gebärfähigkeit reduziert die Dauer signifikant um vier Tage (p=0,002), während Krebserkrankungen und begleitende Glucocorticoid-Therapien die oberflächliche Wundheilungsdauer um zwölf beziehungsweise zehn Tage verlängern (p=0).
Zusammenfassung
Eine oberflächliche, artifiziell durch eine Spalthautentnahme entstandene Wunde zeigt ohne gezielte Wundbehandlung einen Schluss der Epitheldecke nach frühestens sieben Tagen, in der Gruppe der „fast healers“ nach elf Tagen, im Median nach 14 Tagen und benötigt 18 Tage in der Gruppe der „slow healers“. Die Wundheilung wird um vier bis zwölf Tage verlängert durch ein Patientenalter über 60 Jahren, eine maligne Grunderkrankung und eine Begleitmedikation mit Glucocorticoiden. Die Wundheilung wird durch ein Patientenalter unter 40 Jahren und die Gebärfähigkeit von Frauen um zwei bis vier Tage beschleunigt. Diese ergab die Analyse von 198 Patientendaten aus 32 europäischen Krankenhäusern basierend auf einer verblindeten Beurteilung standardisierter fotografischer Wunddokumentation.
Trotz stetiger Weiterentwicklung und Anpassung der Fallgruppen durch das Institut für das Entgeltsystem im Krankenhaus (InEK) ist eine kostendeckende Abbildung einiger Krankenhausleistungen im bestehenden DRG-System noch nicht realisiert. In diesem Zusammenhang legt die Deutsche Gesellschaft für Gastroenterologie, Verdauungs- und Stoffwechselerkrankungen e.V. (DGVS) in den letzten Jahren den Fokus verstärkt auf die sachgerechte Abbildung endoskopischer Leistungen.
Die vorliegende Arbeit untersucht in einem dafür zur Verfügung gestellten Datensatz nach §21 des KHEntgG mit insgesamt jeweils rund einer Million übermittelten Behandlungsfällen für die Abrechnungsjahre 2013 und 2014 u.a. diesen Sachverhalt anhand des Krankheitsbildes „akute Pankreatitis“. Zudem wird das Systemjahr 2016 mit der Datengrundlage des Jahres 2014 unter Anwendung des Fallpauschalenkatalogs des Jahres 2016 simuliert.
Die Betrachtung der Erlös-Kosten-Situation des Krankheitsbildes K85 über alle analysierten DRGs zeigt insgesamt ein Defizit (2013: 917 Tsd. Euro, 2014: 1.175 Tsd. Euro, 2016: 716 Tsd. Euro). Ein Hauptteil dieser Behandlungsfälle wird in der DRG H62B abgebildet (2013: 74 %; 2014: 78 %). Diese DRG weist über alle behandelten Diagnosegruppen im Jahr 2013 insgesamt ein positives Gesamtergebnis auf (110 Tsd. Euro). Dagegen weist sie ein Defizit in den Jahren 2014 (77 Tsd. Euro) und 2016 (175 Tsd. Euro) auf.
Dabei können neben der Liegedauer der Patienten die Kurz-Intensivaufenthalte als Problemfelder ermittelt werden. Zudem konnte eine Fehlabbildung insbesondere von zeit- und personalintensiven endoskopischen Leistungen in den Jahren 2013 und 2014 aufgezeigt werden.
Die durch das InEK erfolgte Veränderung vom Systemjahr 2014 zu 2016 hatte großen Einfluss auf unterschiedliche Bereiche innerhalb der Abbildung der K85 sowie der endoskopischen Leistungen. Im Zuge dieser Veränderungen kam es zu einem Umbau der DRG H41 (2014: H41A-C, 2016: H41A-D). Dabei nimmt die DRG H41D eine bedeutende Rolle innerhalb der sachgerechteren Abbildung der endoskopischen Leistungen ein.
Die Umgestaltung führt zu einer Veränderung in der Verteilung der Behandlungsfälle mit K85 auf die DRGs (DRG H62B: 2014: 78%, 2016: 40%; DRG H41D: 2016: 40%). In der ökonomischen Analyse zeigt sich hier eine Reduktion des Defizits. Zudem sind die endoskopischen Leistungen nun einheitlicher abgebildet.
Insgesamt führte die Weiterentwicklung des DRG-Systems zu einer Verbesserung der Abbildung der endoskopischen Leistungen. Gleichzeitig ergeben sich durch die Neuzuordnung von Behandlungsfällen insbesondere in die entstandene DRG H41D neue Herausforderungen für das Krankheitsbild K85 in unterschiedlichen Bereichen. Daraus resultiert das Erfordernis einer kontinuierlichen Analyse von Problemfeldern, um im Prozess der Weiterentwicklung des DRG-Systems durch das InEK den notwendigen Beitrag zur sachgerechten Abbildung leisten zu können.
CAP-Behandlungen bieten neue Möglichkeiten in der Krebstherapie. Die Wirkungen von CAP sind bei verschiedenen Krebsentitäten nachgewiesen worden und zeigen sich hauptsächlich als Hemmung der Proliferation. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass CAP antiproliferativ auf OC-Zellen wirkt. Dieser Antitumoreffekt betraf alle vier untersuchten OC-Zelllinien und war abhängig von der Behandlungsdauer.
Weiterhin wurde nachgewiesen, dass der antiproliferative Effekt von CAP auch indirekt über CAP-behandeltes Medium übertragen werden konnte. Beim Medium RPMI/1640 zeigte sich der signifikante antiproliferative Effekt ebenfalls abhängig von der Behandlungsdauer des Mediums.
Ferner wurde der Einfluss von CAP auf die Zellbeweglichkeit untersucht. Wiederum konnte eine Hemmung der Zellmotilität in allen vier OC-Zelllinien nachgewiesen werden, obgleich sich hierbei leichte Unterschiede zwischen den Linien andeuteten.
Als weiterer molekularer Mechanismus wurde die Modulation von intra- und extrazellulären Konzentrationen des zytoprotektiven Faktors HSP27 ausgemacht. Dieses Protein vermittelt pro-onkogene Effekte und spielt eine wichtige Rolle bei der Therapieresistenz. Wie gezeigt werden konnte, sank nach CAP-Behandlung die intrazelluläre Konzentration von HSP27 während die extrazelluläre Konzentration anstieg. Die zellulären Funktionen dieser HSP27-Freisetzung sind jedoch bisher noch unklar und sicherlich sehr interessant für zukünftige Projekte.
Insgesamt kann festgestellt werden, dass CAP geeignet ist, um OC-Zellen zu inaktivieren. Die Behandlung führt zu antiproliferativen und antimetastatischen Effekten sowie zu einem intrazellulären Absinken von proonkogenem HSP27. Vorbehaltlich weiterer Untersuchungen, insbesondere auch zu der Funktion von sekretiertem HSP27, und vorbehaltlich der Evaluierung der CAP-Behandlung im klinische Kontext ist ein Einsatz von CAP in der gynäkologischen Onkologie sehr vielversprechend. Hierbei wäre sowohl eine direkte CAP-Behandlung von Tumorgewebe als auch eine indirekte Behandlung durch CAP-aktiviertes Medium denkbar.
Untersuchung zum Ursprung der Skalpantworten nach transkutaner elektrischer Vagusnervstimulation
(2018)
Die nichtinvasive Vagusstimulation etabliert sich zunehmend als wirkungsvolle und nebenwirkungsarme Therapieoption bei verschiedenen neurologischen Erkrankungen. Ermöglicht wird dies durch die kutane Repräsentation des N. vagus im Ohr, dem Ramus auricularis nervi vagi. 2003 wurde die Möglichkeit einer diagnostischen Nutzung dieses Hautastes untersucht und nach Stimulation der Innenseite des Tragus reproduzierbar Skalpantworten aufgezeichnet, Vagus sensorisch evozierte Potentiale genannt. Jedoch wurde die Entstehung im vagalen System bzw. überhaupt die neuronale Herkunft dieser Skalpantworten nicht eindeutig belegt. Gerade im inneren Außenohr liegt eine interindividuell variable Mischinnervation aus N. vagus, N. trigeminus und zevikalem Plexus vor. Zudem können Muskelartefakte die Potentialantworten verfälschen.
In dieser Arbeit sollten die VSEP unter Ausschaltung der Muskelaktivität artefaktfrei reproduziert und weitere Untersuchungen zur Klärung von deren Herkunft durchgeführt werden. Dies beinhaltete die subkutane Blockade des Stimulationsortes mit Lidocain und NaCl-Injektion sowie die topische Blockade mit EMLA-Crème. Insgesamt wurden 31 Patienten und Probanden in 32 Sitzungen in die Auswertung eingeschlossen. In diesen Teilnehmern konnten die vorbeschriebenen Skalpantworten reproduziert werden. Bei den Teilnehmern der Relaxationsstudie verschwanden die Skalpantworten während der Vollrelaxation und kehrten nach der Erholung von dieser zuverlässig wieder zurück. In zwei Teilnehmern war vor und nach der Muskelrelaxation ein stimulationssynchrones Muskelzucken im Kopfbereich zu erkennen. Bei den meisten Teilnehmern der lokalen Blockadestudien verloren sich die Skalpantworten in der ersten Aufnahme nach der Applikation des jeweiligen Lokalanästhetikums. Die Pinpricktestung und die Wahrnehmung der Stimulation waren zu diesem Zeitpunkt im Wesentlichen negativ. Die Rückkehr der Skalpantworten unterschied sich zwischen den Teilnehmern und erfolgte bei den meisten nach der Rückkehr der Wahrnehmung. Bei drei Teilnehmern der Studie mit Lidocainblockade kehrten die Kurven im Untersuchungszeitraum nicht zurück. Nach der lokalen Injektion von NaCl blieben Kurven und Sensorik unbeeinflusst.
Aus der vorliegenden Arbeit lassen sich zwei Rückschlüsse ziehen: Der Beginn der Skalpantwort ist nerval vermittelt, dafür spricht das Verschwinden unter der lokalen Blockade. Die Endstrecke verläuft, ebenfalls nerval vermittelt, über die neuromuskuläre Endplatte, dafür spricht das Verschwinden der Antworten unter Vollrelaxation. Der Verlauf des Reflexbogens sowie die beteiligten Muskeln und daraus folgend die korrespondierenden Nerven und Nervenfaserklassen sind weiterhin unklar. Ein Hinweis für eine Beteiligung der vagalen Kerngebiete ergibt sich aus der vorliegenden Arbeit nicht.
Die Spezies Kuhpockenvirus (CPXV), ein Mitglied des Genus Orthopoxvirus, ist endemisch in weiten Teilen Europas und Asien verbreitet. CPXV besitzt ein sehr breites Wirtsspektrum und zählt zu den zoonotischen Erregern. Phylogenetische Analysen deuten darauf hin, dass CPXV polyphyletisch ist. Die bisher definierten Kladen wurden in vorliegender Arbeit bestätigt. Die 20 neu gewonnenen CPXV-Stämme verschiedenster Wirtsspezies gruppieren vorrangig in die CPXV-like 1 und CPXV-like 2 Kladen. Ein CPXV-Stamm, isoliert von einem Neuweltaffen, erscheint jedoch als single branch und lässt sich keiner bisher bekannten Klade zuordnen.
Gegenwärtig ist über die Rolle der Wühlmäuse, die als Reservoirwirt der Kuhpockenviren betrachtet werden, wenig bekannt. In vorliegender Arbeit sollte deshalb das aus einer Feldmaus (Microtus arvalis) stammende CPXV-Isolat FM2292 eingehend charakterisiert werden. CPXV FM2292 weist das bisher längste CPXV-Genom auf, das in die CPXV-like 1 Klade clustert. Neben der Sequenzanalyse sollten vergleichende experimentelle Infektionsstudien in Feldmäusen und Wistar-Ratten durchgeführt werden. Der Krankheitsverlauf nach intranasaler CPXV FM2292-Infektion bei Feldmäusen verlief subklinisch; Wistar-Ratten hingegen zeigten ausgeprägte klinische Symptome. Im Gegensatz dazu verursachte die Infektion mit einem aus einer Schmuseratte isolierten CPXV-Stamm bei den Feldmäusen eine starke Klinik. Daraus lässt sich schließen, dass Feldmäuse gegenüber Wühlmaus-assoziierten Stämmen, wie CPXV FM2292, eine Adaptation entwickelt haben. Die nachgewiesene Virusausscheidung weist auf eine Tröpfchen-basierte Übertragung hin.
Neben Feldmäusen sollten auch Rötelmäuse im Tierversuch näher betrachtet werden. Unabhängig vom eingesetzten CPXV-Stamm resultierten die experimentellen CPXV-Infektionsstudien in Rötelmäusen (Myodes glaerolus) in subklinischen Verläufen. Eine nasale Virusausscheidung konnte nicht detektiert werden, was im starken Kontrast zu den Ergebnissen aus experimentell infizierten Feldmäusen steht. Dennoch deuteten die Serokonversionsraten der Rötelmäuse darauf hin, dass eine Replikation im Wirt stattgefunden hat. Zudem entwickelten zwei Kontakttiere ebenfalls OPV-spezifische Antikörper, was auf eine Übertragung des Virus schließen lässt.
Wühlmäuse als Reservoirwirt dienen der Übertragung des Kuhpockenvirus auf akzidentielle Wirtsspezies wie Hauskatzen oder Nutztiere. Der in dieser Arbeit betrachtete Fallbericht eines mit CPXV-infizierten Fohlens zeigt, dass CPXV-Infektionen bei akzidentiellen Wirten mit stark ausgeprägter Klinik verbunden sein können. Zudem wird die wachsende Gefahr der Übertragung von CPXV auf Nutztiere und Menschen deutlich.
Zusammenfassend unterstreicht die in der vorliegenden Arbeit verwendete phylogenetische Betrachtung die genetische Variabilität der Spezies CPXV. Zudem konnten neue Erkenntnisse zu Feldmäusen und Rötelmäusen als Reservoirwirtsspezies gewonnen werden. CPXV-Infektionen von Wühlmäusen verlaufen subklinisch, im Gegensatz zu dem hier ebenfalls beschriebenen, lethal endenden CPXV-Infektionsverlauf eines akzidentiellen Wirts, eines abortierten Fohlens.
Climate change threatens marine ecosystems by simultaneous alterations and fluctuations in several abiotic factors like temperature, salinity and pH. Therefore, a strong ability to cope with varying environmental factors is indispensable for marine organisms. Especially, larvae of meroplanktonic species will be affected by predicted alterations in environmental conditions as planktonic larval stages are considered the most sensitive stages during life history (Anger 2001).
The European shore crab Carcinus maenas, as an ecological key species, was chosen as a model species to investigate multiple stressor effects on early life history stages of marine meroplanktonic invertebrates. The life cycle of C. maenas is biphasic consisting of five pelagic larval stages (four zoeal and one megalopal stage), followed by benthic juvenile and adult phases. The metamorphic molt from the last zoeal stage to the semi-benthic Megalopa includes dramatic changes in ecology, habitat, behavior, feeding, morphology, and physiology. During life history, zoeal stages of C. maenas are of particular interest in the course of climate change as these stages are more vulnerable than the following developmental stages to alterations in abiotic factors.
The aim of the present thesis was to develop an integrative view on effects of long-term exposure, from hatching to metamorphosis, to increased temperature and hypo-osmotic conditions on early life history stages of C. maenas. We wanted to gain insights into larval responses to climate driven environmental variables, more specifically, on how tolerance to low salinity is affected by increased temperatures.
Consequently, the present study investigated the effect of long-term exposure to twelve different sub-lethal temperature and salinity combinations in an ecological relevant range on larval development of C. maenas. In a multidisciplinary approach, larval responses in performance (survival and developmental duration) and morphology were measured. Furthermore, analysis on larval ontogeny and organogenesis created the foundation for analysis of larval response to multiple stressors in anatomy.
Results of the present thesis demonstrated that despite their different life-styles and external morphology, brachyuran larvae are smaller versions of their adults when regarding their inner organization: the adult bauplan unfolds from organ anlagen compressed into miniature organisms. In addition, they provide an overall picture of seemingly gradual organogenesis across larval development and the metamorphic molt, an insight that contrasts with the abrupt external morphological changes during metamorphosis. Gradual anatomical changes in e.g. osmoregulatory structures like gills and antennal glands allowed for ontogenetic shifts of tolerance to temperature and salinity during zoeal development and successive increase in osmo- and thermoregulatory capability. On the other hand, osmoregulatory structures as seen for adults were underdeveloped during zoeal development and therefore do not qualify for osmoregulatory function for these stages. This potentially explains the higher sensitivity of zoeae to hypo-osmotic conditions.
Early life history stages of C. maenas were affected on all response levels by the tested multiple stressors. The interaction of temperature and salinity was of antagonistic type, resulting in general reduced stress for larval stages. Nevertheless, low salinity had a strong negative impact on survival, while increased temperature caused ann acceleration of development. Furthermore, the size of zoeae of C. maenas was driven by the interaction of temperature and salinity, with extreme conditions, causing diminished growth, thus resulting in smaller larval size. On the other hand, larval shape was only slightly affected by changes of abiotic factors. Volume of the digestive gland and the heart of larvae from long-term exposure to sub-lethal temperatures and salinities showed high variability.
Larval responses were affected by the stressors intensities: moderately high temperatures lessened the negative effects of low salinities, while extreme high temperatures exceeded the ameliorating effect of temperature on stressful salinity conditions. On the other hand, the tolerance to temperature and salinity increased during larval development indicating an ontogenetic shift in response to multiple stressors with development. In addition, performance, morphology, and multiple stressor interaction showed intrapopulation variability among larvae hatched from different females, and between experimental periods.
In conclusion, this study highlighted direct effects of abiotic factors on all investigated response levels in early life history stages of the meroplanktonic larvae of the invertebrate C. maenas. High mortality rates combined with higher sensitivity confirm that planktonic early life history stages are the bottleneck during life history of this species. Nevertheless, early life history stages of C. maenas had the ability to cope with wide ranges of changing environmental factors. The antagonism between temperature and salinity on larval development offers potential for early life history stages to persist in a changing world. Furthermore, anatomical structures allow for slight eurytolerance and potentially for compensation of abiotic stress. Overall, slight increases in temperature, driven by climate change may enable larvae of C. maenas to tolerate exposure to moderately low salinities and, combinedwith intrapopulation variability, potentially allows for population persistence. Summarized, this study emphasizes the importance of testing a wide range of ecologically relevant traits in developing pelagic larvae in order to properly characterize their response to environmental change.
Changes in abundance and phenology of planktonic larvae like the zoeae of C. maenas have major potential to change a species‘ population structure significantly, and furthermore indirectly affect whole community and ecosystem structures. Therefore, this thesis may serve as a bridge to future studies in evolutionary and ecological developmental biology.
Heutige Vertreter der Insekten haben vielfältige Lebensweisen und Verhaltensstrategien entwickelt, wie beispielsweise zur Ernährung, zum Schutz gegen Fressfeinde, zu Reproduktionsstrategien und die Investition in Nachkommen. Um die Evolution dieser Strategien besser zu verstehen, kann die Einbeziehung von Fossilien wertvolle Hinweise liefern. So können fossile Überreste von Organismen oder Strukturen, welche von ihnen zu Lebzeiten verursacht wurden, für eine Rekonstruktion über das erstmalig zeitgeschichtliche Auftreten und der Entwicklung einer Strategie genutzt werden. Da jedoch die Untersuchung des Verhaltens von heute nicht mehr lebenden Organismen nicht möglich ist, können Hinweise dazu nur indirekt geschlussfolgert werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurden daher folgende Aspekte näher beleuchtet und für Rekonstruktionen genutzt: (1) Die phylogenetische Position von fossilen Vertreten, (2) Spurenfossilien, (3) Gemeinsame Fossilisation mehrerer Individuen, (4) “Frozen Behaviour“, (5) Fossilisierte Eier und Ei-assoziierte Strukturen, sowie (6) Morphologische Anpassungen als Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit. Die Anwendbarkeit und Limitationen der jeweiligen Ansätze wurden im Rahmen von Rekonstruktionen zu Aspekten von Raubverhalten und Reproduktionsstrategien (im Zusammenhang mit der Investition in die Nachkommen) von verschiedenen Vertretern der Arthropoden diskutiert.
Die Insektengruppe Dictyoptera, welche die Gruppen Mantodea und Blattodea umfasst, hat sich als besonders geeignet für die Rekonstruktion von Verhaltensaspekten unter den genannten Aspekten und Ansätzen gezeigt. Heutige Dictyopteren zeigen eine enorme Spannbreite von verschiedenen Lebensweisen, von räuberisch und solitär lebend bei Mantiden, über verschiedene Abstufungen von Sozialverhalten bei Schaben, bis hin zur Eusozialität der Termiten (als Innengruppe der Blattodea). Des Weiteren ist diese Gruppe durch eine bemerkenswerte Autapomorphie gekennzeichnet, die Ablage von Eiern in einer Art kompakten Paket (Oothek). Die Ootheken von Dictyopteren sind sehr robust und wurden, wenn auch selten, fossil gefunden. Die Rekonstruktion des Ursprungs der Fähigkeit,
Ootheken zu bilden, stellt ein Schlüsselmerkmal in der Rekonstruktion der evolutionären Entwicklung der gesamten Gruppe dar. Weitere Betrachtungen im Rahmen dieser Arbeit beleuchten die Entwicklung der Gruppe der Mantiden und deren Spezialisierung auf eine räuberische Lebensweise, wie sie bei heutigen Vertretern zu beobachten ist.
The Flavivirus genus (Flaviviridae family) comprises the most important arboviruses in the world such as dengue virus, West Nile virus (WNV), Zika virus (ZIKV), Japanese encephalitis virus and yellow fever virus (YFV). Every year, several outbreaks caused by flaviviruses are reported worldwide (i.e.: ZIKV and YFV outbreaks in South America) with a huge impact on economy and public health. In the last few decades, many aspects of the flavivirus biology and the interaction of flaviviruses with host cells have been elucidated. However, many underlying mechanisms concerning receptor usage, entry process and viral interaction with host cell factors are still not completely understood. Integrins, the major class of cell adhesion molecules have been implicated in the infectious cycle of different viruses including flaviviruses. A previous report proposed that a particular integrin, the αVβ3 integrin, might act as a cellular receptor for WNV. However, this hypothesis was not confirmed by other groups. In the present study, murine cell lines lacking the expression of one or more integrin subunits were used to evaluate the involvement of different integrins in the flavivirus infection cycle. Mouse fibroblasts lacking the expression of β1 integrin (MKF-β1-/-) or β3 integrin (MEF-β3-/-) subunits or αVβ3 integrin (MEF-αVβ3-/-) as well as their corresponding wild-type cells were utilized. A second model using Chinese hamster ovary cells (CHO-K1), a cell line that has been described to be refractory to some flaviviruses, were modified to express either αV (CHO-αV+/+) or β3 (CHO-β3+/+) integrin subunits. All cell lines were first characterized by confocal laser microscopy, flow cytometry and functional assays prior to infection to assess their integrin expression. The cell lines were then inoculated with different flaviviruses of public health relevance: WNV, YFV-17D, Usutu virus (USUV), Langat virus (LGTV) and ZIKV. Infection assays were designed in order to evaluate whether integrins influence i) cell susceptibility; ii) binding; iii) internalization and iv) replication of the investigated flaviviruses. Our findings clearly demonstrate that β1, β3 and αVβ3 integrins do not act as flavivirus cellular receptor or attachment factor since their ablation does not completely abrogate flavivirus infection in the investigated cell lines. Flavivirus binding to the cell surface of MEFs, MKFs and CHO cells was not disturbed by the genomic deletion of the above-mentioned integrins. The deletion of β1 and β3 integrin subunit did not affect internalization of any of the flaviviruses tested. In contrast to that, loss of αVβ3 integrin in the MEF-αVβ3-/- cells showed a statistically significant decrease in WNV and USUV internalization while ZIKV, YFV-17D and LGTV internalization remained unaffected suggesting that αVβ3 integrin might be involved in the internalization process of at least some flaviviruses. On the other hand, flavivirus replication was substantially impaired in the integrin-deficient cell lines in comparison to their corresponding wild-type cells. Both, MEF-β3-/- and MKF-β1-/- cells showed a statistically significant reduction on viral load for all flaviviruses tested in comparison to their respective wild-type cells. The MEF-αVβ3-/- cells in particular, showed a strong inhibition of flavivirus replication with a reduction of up to 99% on viral loads for all flaviviruses tested. Levels of flavivirus negative-strand RNA were substantially decreased in MEF-αVβ3-/- cells indicating that integrins might influence flavivirus RNA replication. The ectopic expression of either αV or β3 integrin subunits in CHO cells slightly increased the replication of all flaviviruses tested. Taken together, this is the first report highlighting the involvement of integrins in ZIKV, USUV, LGTV and YFV infection. The results strongly indicate that the investigated integrins play an important role in flavivirus infection and might represent a novel host cell factor that enhances flavivirus replication. Although the exact mechanism of interaction between integrins and flaviviruses is currently unknown, the results provided in this study deepen our insight into flavivirus - host cell interactions and open doors for further investigations.
In times of recent climate change, mechanisms to deal with different environments (e.g. via dispersal to other habitats, or via in-situ responses such as genetic adaptation or phenotypic plasticity) are essential. In regions showing seasonality, organisms are already adapted to regular and, thus, often predictable environmental changes. One well-known strategy to survive periods of food shortage, especially during the winter, is hibernation. Although hibernation is already an adaptation to overcome unfavourable conditions, the optimal timing of hibernation to match for example food abundance peaks is likely to be influenced by changing climatic conditions, as expected during human-induced global change. Thus, the ability to respond to changes in optimal timing of hibernation can be crucial for organisms. All hibernators are positioned at the slow end of the slow-fast life history continuum. Longevity combined with a low annual reproductive output can result in slow recovery from population crashes and is expected to be associated with slow genetic adaptation. Therefore, it is assumed that phenotypic plasticity, a rather rapid and sometimes reversible process, is a crucial mechanism in long-lived organisms to adapt to changing environments. However, how differences in individual hibernation behaviour influence mortality and whether individuals are plastic with respect to their hibernation behaviour are largely unknown.
Recent studies suggest that climatic change can influence hibernation behaviour in various species differently, in a positive or negative way. Female Columbian ground squirrels (Urocitellus columbianus) delayed their emergence from hibernation with later snow melt and lower spring temperatures. Next to the environmental impact, emergence date showed a moderate heritability in female Columbian ground squirrels. Yellow-bellied marmots (Marmota flaviventris) emerged earlier from hibernation with warmer spring temperatures which resulted in a longer growing period for their offspring and, therefore, higher survival rates. In contrast, in alpine marmots (Marmota marmota) lower snow cover due to higher temperatures and, thus, less isolation led to lower juvenile survival. Negative effects, such as reduced juvenile survival, would be of high concern, especially for long-lived species with a low reproductive output.
Bats are exceptionally long-lived compared to other mammals of the same size and often show a low reproductive output with one offspring per year. This is especially true in the temperate zone where bats, furthermore, are characterized by seasonality and depend on hibernation during winter period to survive food and water shortage. Because bats are of high conservation concern it is of prime importance to understand their ability to respond to different climatic conditions and associated mortality costs.
The basis of this study was a five-year data set of 1047 RFID-tagged individuals from two bat species, Natterer’s bats (Myotis nattereri) and Daubenton’s bats (Myotis daubentonii), that were automatically tracked when entering or leaving the joint hibernaculum, “Brunnen Meyer”, located in north-western Germany. The two species are similar sized, share demographical traits and often occupy the same areas. Nevertheless, they differ in their foraging strategy and activity pattern during hibernation period. Natterer’s bats are able to glean insects from surfaces, even at low temperatures. Daubenton’s bats depend on flying arthropods and, thus, warmer temperatures. And indeed there is evidence that Natterer’s bats are able to hunt during hibernation period, while in Daubenton’s bats a lack of feeding during the hibernation period is suggested. Furthermore, Natterer’s bats are characterized by a higher activity at the hibernaculum throughout the hibernation period, while Daubenton’s bats on average arrive earlier, stay inactive through the winter and leave later in spring.
In both species, the aim was to investigate the impact of their individual hibernation behaviour, precisely the timing of departure in late winter and early spring, on mortality, their adjustment of departure timing to the North Atlantic Oscillation Index (NAO), as well as differences within and between the two species from 2011 until 2015.
To later on estimate the potential mortality costs of departure timing, gaining knowledge about the seasonal survival pattern (winter vs. summer) in the two species was a first necessity. In birds, particularly small species were described as winter-regulated populations with a higher mortality during winter. In contrast, in hibernating mammal species, such as bats, a relatively lower or similar winter survival compared to summer survival was shown. In this study, the analysed data demonstrated that the winter 2010/2011 was exceptionally catastrophic in Natterer’s bats and did not impact Daubenton’s bats. When excluding this catastrophic winter in Natterer’ bats, our results revealed a stable winter-summer-survival difference (higher winter and lower summer survival) in adult Natterer’s and Daubenton’s bats, with inter-annual variation in the level of survival which indicates a potential environmental impact on survival. This winter-summer survival pattern is in line with the survival pattern shown for other hibernators. Juveniles always had a lower survival rate than adult bats in both species. Nevertheless, the extent to which the species differ between seasons and age classes was stronger in Daubenton’s bats. They always showed a slightly higher winter survival and a lower summer survival than Natterer’s bats. Together with the catastrophic winter 2010/2011 in Natterer’s bats, this indicates a species-specific sensitivity to the timing of specific weather events which is in line with their foraging strategies and activity pattern during hibernation period.
With respect to emergence behaviour from the hibernaculum, the results of this study suggest considerable differences among individuals within as well as between bat species. In comparison to Daubenton’s bats, Natterer’s bats tuned their emergence more closely to weather conditions, specifically the NAO, a large scale weather index related to winter severity, and showed individual variation in behavioural plasticity. In Daubenton’s bats only the females responded to changing conditions and left earlier in individually-experienced warmer and milder winters, comparable to Natterer’s bats females. A potential reason might be reproductive advantages for the females resulting in a longer growing period for their offspring. The shown higher winter survival in adult bats of both species indicated already higher energy expenditure outside the hibernaculum. Thus, leaving early, being active and staying outside longer by itself bore a risk (exposure risk effect). Under consideration of longer exposure times, early departing individuals had on top of that an increased risk to die. This was not given in each year, but a species- and year-specific pattern was revealed. Natterer’s bats were only significantly affected by early departure in 2011, while the remaining years show no significant additional risk of leaving early. In Daubenton’s bats, the years 2014 and 2015 were associated with a significantly higher mortality of leaving early. This is in line with the hypothesis that Daubenton’s bats might not be able to hunt for insects leaving too early and do so as a best out of a bad job. Nevertheless, the year-specific pattern suggests that early bats might profit from advantageous weather conditions during early spring.
An additional hint for an environmental impact on early bat survival in at least Daubenton’s bats is that the median proportion of night hours above 3 °C within five days after departure was included in the model with the lowest AIC. However, the effect was not strong enough to be selected as the best model and, therefore, further analyses are needed to investigate this first hint.
In conclusion, the reduced winter survival of juveniles compared to adults highlights the importance of considering age class effects in studies that investigate seasonal survival patterns. The stable species-specific winter-summer-survival difference with a higher winter survival compared to summer survival, as well as the one catastrophic winter in Natterer’s bats underline the importance of including seasonal survival patterns in assessing potential fitness costs of changed behaviour. Furthermore, our results suggest that long-lived hibernating bat species have the potential to plastically adjust to changing climatic conditions, but this potential differs between species. Among-individual differences in emergence together with species-specific mortality costs of early emergence suggest the potential for natural selection to shape hibernation phenology. In summary, our findings suggest species-, population- and group-specific differences in the ability to respond to changing environments and, therefore, underline the necessity to further investigate local responses in various organisms to estimate consequences of recent climate change on a wider range.
Das Endothel ist eine multifunktionale Struktur, die sich an die lokalen Strömungseigenschaften anpassen muss. Dieser komplexe Prozess führt zu verschiedenen Veränderungen der Gestalt und Funktion von Endothelzellen. Neben zahlreichen anderen Strukturen konnte auch von G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR) gezeigt werden, dass sie in diesen Prozess involviert sind. Es konnte bereits nachgewiesen werden, dass der G-Protein-gekoppelte Apelin-Rezeptor (APJ) in seiner Expression von endothelialem Scherstress reguliert wird und es wurde postuliert, dass der APJ im Konzept der endothelialen Mechanotransduktion eine Rolle spielt. Dieses Konzept beschreibt die Übersetzung von endothelialem Scherstress in intrazelluläre biochemische Signale. Die vorliegende Arbeit versucht, die bisherigen Erkenntnisse durch die weitere Beleuchtung der APJ-Funktionen in humanen umbilikalen venösen Endothelzelle (HUVEC) zu ergänzen. Es konnte gezeigt werden, dass der APJ in konfluenten Endothelzell-Monolayern in vitro auf der junktionalen Membran lokalisiert ist und mit dem wichtigen endothelialen Mechanotransducer Platelet endothelial cell adhesion molecule-1 (PECAM-1) ko-assoziiert zu sein scheint. Weiterhin zeigen APJ-defiziente im Vergleich zu Wildtyp-APJ HUVEC geringere Elastizitätsmodule auf, was Hinweise auf veränderte biomechanische Eigenschaften gibt. Die short-interfering RNA (siRNA)-vermittelte „Stummschaltung“ des APJ beeinflusst weiterhin die Zytoskelettstruktur, Anheftung und Reorganisation von Zelladhäsionskomplexen. Zusammenfassend verdeutlicht die vorliegende Arbeit, dass die APJ-Expression sowohl die biomechanischen als auch die morphologischen Eigenschaften von Endothelzellen in Anpassung an die lokalen Flussbedingungen zu beeinflussen scheint.
The present work is a cumulative dissertation that covers the research work of the author at the Department of Analytical and Physical Chemistry of Chelyabinsk State University. It contains a short description of the study and a set of attached publications in peer-reviewed journals and conference proceedings.
The phase and chemical equilibria in binary systems Me – Si
(where Me is the 4th-period transition metal) as well as Mo – Si, Mn – Ge and Fe – Ge at low temperatures were considered. The solid solubility of silicon in vanadium, chromium, manganese, iron, nickel, cobalt and copper and that of germanium in manganese and iron was estimated.
The phase equilibria in Me – Si – O, Mo – Si – O, Mn – Ge – O and Fe – Ge – O ternary systems at standard conditions were considered from a thermodynamic viewpoint. The atmospheric corrosion of transition metals silicides and manganese and iron germanides was discussed.
The chemical and electrochemical equilibria in Me – Si – H2O, Mo – Si – H2O, Mn – Ge – H2O and Fe – Ge – H2O systems were considered from a thermodynamic viewpoint. Pourbaix diagrams for some 4th-period transition metals and molybdenum, as well as for silicon, were revised. The potential – pH diagrams for Me – Si – H2O, Mo – Si – H2O, Mn – Ge – H2O and Fe – Ge – H2O systems were plotted in the first time. The corrosion-electrochemical behaviour of transition metals silicides and manganese and iron germanides in aqueous media was discussed.
The potential – pH diagrams for some siliceous brasses and bronzes (which are multicomponent alloys containing both transition metals and silicon) were plotted, and the corrosion of these alloys in aqueous media was discussed.
Method of estimation of corrosion-electrochemical behaviour of multicomponent alloys, which takes into account both thermodynamic and kinetic data and is based on mutual construction of equilibrium and polarisation potential – pH diagrams, was described. Its usage was illustrated in the example of the structural steel 20KT.
Charakterisierung und Behandlung von Patienten mit neuroendokrinen Tumoren (NeT) in Vorpommern
(2018)
Ziel der Arbeit war es, einerseits Daten zu spezifischen Charakteristika und zur Therapie bei Patienten mit neuroendokrinen Tumoren (NeT) in Vorpommern zu erstellen und Hinweise zur Verbesserung zu geben und diese andererseits mit den 2006 und 2008 erschienenen, 2012 aktualisierten Leitlinien der ENETS zu vergleichen sowie, wo möglich, Hinweise zur Verbesserung der Versorgung zu geben.
Hierbei fiel auf, dass sich die Inzidenzen in etwa mit denen der ENETS decken, die Tumoren aber teils in einem späteren Stadium gefunden wurden. Wenn internationale Inzidenzen abwichen, wie z.B. bei kleinen Rektum-NeT, muss diskutiert werden, ob eventuell eine geringere Annahme von Vorsorgekoloskopien und anderen präventiven Untersuchungen bzw. ein späterer Arztbesuch von Seiten des Patienten in Vorpommern eine Ursache sein könnte. Im internationalen Vergleich spielt zum Beispiel bei Rektum-NeT auch die Ethnie eine Rolle. Im deutschen NeT-Register erscheinen Appendix-, Rektum-NeT ebenfalls unterrepräsentiert, jedoch auch aufgrund des zentrenbetonten Patientenkollektivs.
Die fortgeschrittenen Tumorstadien des Jejunums/Ileums und des Kolons können möglicherweise auf erst spät auftretende oder unspezifische Symptome zurückzuführen sein. Beim Jejunum/Ileum ist auch abhängig von der Lage des Tumors die diagnostische Erreichbarkeit eingeschränkt.
Wenn möglich kann auch im Rahmen von CUP-Syndromen eine Kapselendoskopie erwogen werden, um NeT des Jejunums und Ileums zu detektieren. Eine SRS kann ebenfalls oft erfolgreich durchgeführt werden, wobei hier als Tracer bei Verfügbarkeit eher HTP oder DOPA anstatt dem sonst üblichen FDG empfohlen werden.
Klinischerseits sollte auf vollständige Anamnesen, vor allem bezüglich der Flush-Symptomatik, geachtet werden, hierzu fanden sich teilweise nur ungenaue Angaben. Außerdem sollte beachtet werden, dass falsch positive Werte von CgA und 5-HIES z.B. durch Vorerkrankungen, Medikamente oder Nahrungsmittel verursacht werden können.
Bei Gastroskopien ist es wichtig, auch ein bioptisches Mapping makroskopisch unauffälliger Schleimhaut des Fundus, Korpus und Antrum durchzuführen, damit die histologische Diagnose einer chronisch atrophischen Gastritis gestellt werden kann bzw. der Ausschluss anderer Erkrankungen möglich ist.
Im Vergleich mit den ENETS-Leitlinien fiel auf, dass die Therapiearten und -ziele oft aufgrund der Seltenheit der Erkrankung auch in Kombination mit schweren Vorerkrankungen individuell abgestimmt werden mussten. Weiterhin wurde der Vergleich durch öfters unvollständige Datenlage z.B. aufgrund eines Wegzugs erschwert. Zudem wurden Daten ab 1999 betrachtet, wohingegen Teile der Leitlinien der ENETS frühestens ab 2006 zur Verfügung standen.
Zur prophylaktischen Cholezystektomie unter Sandostatintherapie finden sich gemischte Aussagen, sodass auch hier individuell auf Grundlage der Art und Schwere der Vorerkrankungen (als Risikofaktor Cholezystolithiasis, Zustand nach Cholezystitis) entschieden werden sollte.
Weiterhin kann bei einem Becherzellkarzinoid der Appendix vermiformis bei Frauen eine zusätzliche Entfernung der Adnexe aufgrund eines möglicherweise gehäuften Auftretens von Metastasen erwogen werden.
Auf Seiten der Pathologie kann eine Angabe der Eindringtiefe vor allem von NeT der Appendix vermiformis eventuell hilfreich sein, da ab einer Invasion des Mesenteriolums von über 3 mm möglicherweise mit einem aggressiveren Krankheitsverlauf und einem erhöhten Risiko für Lymphknotenmetastasen zu rechnen ist. Zusätzlich sollten neben der Standardimmunhistochemie mit CgA, SP und Ki67 Grading und TNM-Klassifizierung einheitlich durchgeführt werden. Zum Grading ist gerade bei niedrigem Proliferationsindex bei Verfügbarkeit auch eine zugelassene digitale Auswertung empfehlenswert. Eine Grenzwertdefinition bei einem Ki67-Index zwischen 2 und 3 wäre dann allerdings wünschenswert.
Medikamentös sind sowohl Sandostatin als auch Interferon eher zur Symptomkontrolle als zur Progresshemmung geeignet, wobei Interferon häufiger gegeben werden muss und verstärkt Nebenwirkungen aufweist, sodass Sandostatin als erste Wahl in Betracht gezogen werden sollte.
Bei multiplen Tumoren des Endokriniums bzw. gehäuftem Auftreten innerhalb von Familien empfiehlt sich eine genetische Beratung und gegebenenfalls eine Mutationsanalyse, um MEN-Syndrome oder auch das von Hippel-Lindau-Syndrom diagnostizieren zu können.
Zweitmalignome werden in Studien mit einer Häufigkeit von 17-55 % angegeben. Bei uns betrug die Häufigkeit 24 %. Auch bei großer Schwankungsbreite der Daten besteht dennoch ein etwa doppelt so häufiges Auftreten von syn- oder metachronen Malignomen bei NeT-Patienten im Vergleich zu Patienten mit nicht endokrinen Malignomen, sodass möglicherweise eine lebenslange regelmäßige Kontrolle vor allem des Gastrointestinal- und Urogenitaltraktes erwogen werden sollte, da besonders in diesen Bereichen auch bei uns eine Häufung der Zweitkarzinome vorlag. Andererseits könnte es auch bedeuten, dass NeT bei synchronen Karzinomen aufgrund besserer Diagnostik in zunehmender Zahl gefunden werden. Als möglicher Erklärungsansatz kann die Feldeffekt-Theorie herangezogen werden, die aufgrund gemeinsamer karzinogener Effekte das gleichzeitige Wachstum neuroendokriner und epithelialer Zellen stimuliert. Eine andere Theorie beruht auf einem gemeinsamen genetischen Hintergrund, ohne dass bisher eine verursachende somatische Mutation gefunden werden konnte. Hier bleiben weitere Untersuchungen abzuwarten.
Self-affine tiles and fractals are known as examples in analysis and topology, as models of quasicrystals and biological growth, as unit intervals of generalized number systems, and as attractors of dynamical systems. The author has implemented a software which can find new examples and handle big databases of self-affine fractals. This thesis establishes the algebraic foundation of the algorithms of the IFStile package. Lifting and projection of algebraic and rational iterated function systems and many properties of the resulting attractors are discussed.
Die arterielle Hypertonie (aHT) stellt einen wichtigen kardio- und zerebrovaskulären Risikofaktor dar. Durch eine nicht diagnostizierte, unbehandelte aHT kommt es zu einer Reihe von Endorganschäden und damit verbunden zu einem Anstieg der Morbidität und Mortalität. In früher durchgeführten Studien ergab sich der Anhalt dafür, dass eine überschießende Blutdruckregulation während eines Belastungstests als Prädiktor für eine sich in Zukunft entwickelnde aHT darstellen könnte. Jedoch existiert für den Belastungshypertonus aktuell weder eine einheitliche Definition noch ein standardisiertes Untersuchungsprotokoll.
In der vorliegenden Arbeit wurden erstmalig zwölf unterschiedliche, in der Literatur häufig verwendete, Definitionen für einen Belastungshypertonus auf eine 662 Probanden (388 Frauen, 274 Männer) umfassende Stichprobe einer bevölkerungs-basierten Kohorte angewendet, der Study of Health in Pomerania (SHIP). Es wurden die Prävalenzen sowie assoziierte Risikofaktoren und subklinische kardiovaskuläre Risikomarker der unterschiedlichen Definitionen miteinander verglichen. Zusätzlich konnten mögliche Determinanten eines Belastungshypertonus identifiziert werden.
Durch diese Arbeit konnte ein Beitrag zum weiteren Verständnis der Belastungshypertonie erbracht werden. Es konnte gezeigt werden, dass sich die mit einem Belastungshochdruck assoziierten Risikofaktorenprofile und subklinische kardiovaskuläre Risikomarker abhängig von der angewandten Definition stark voneinander unterschieden. Bei der in dieser Arbeit untersuchten Kohorte wiesen insbesondere das Alter, der BMI und eine vergrößerte IMT signifikante Unterschiede bei den Definitionen auf, die sich auf die Entwicklung des systolischen Blutdrucks bezogen. Die nachgewiesene, vom Geschlecht abhängige, ungleiche Blutdruckentwicklung unter Belastung, insbesondere unter einer submaximalen, unterstützt die These der Wichtigkeit von geschlechtsspezifischen Referenzwerten und Belastungsstufen.
Damit der Belastungshypertonus einen möglichen Einzug in den praktischen Klinikalltag halten kann, sollte weiter an einer Standardisierung eines Untersuchungsprotokolls und an geschlechtsspezifischen und nach dem Alter abgestuften Referenzwerten gearbeitet werden.
Glacitectonic deformation in the Quaternary caused the tectonic framework of large-scale folds and displaced thrust sheets of Maastrichtian (Upper Cretaceous) chalk and Pleistocene glacial deposits in the southwestern Baltic Sea area.
A wide spectrum of methods has been compiled to unravel the structural evolution of the Jasmund Glacitectonic Complex. The analyses of digital elevation models (DEM) suggest a division into two structural sub-complexes – a northern part with morphological ridges striking NW–SE and a southern part with SW–NE trending ridges. Geological cross sections from the eastern coast (southern sub-complex) were constructed and restored using the software Move™ and the complementary module 2D Kinematic Modelling™.
The final geometric model of the southern sub-complex shows a small-scale fold-and-thrust belt. It includes three different orders of architectural surfaces (see PEDERSEN, 2014): erosional surfaces and the décollement (1st order), thrust faults (2nd order), and beds outlining hanging-wall anticlines as well as footwall synclines (3rd order). Thrust faults of the southern structural sub-complex are mainly inclined towards south, which indicates a local glacier push from the S/SE.
The glacitectonic structures have a surface expression in form of sub-parallel ridges and elongated valleys in between. Geomorphological mapping and detailed landform analyses together with the structural investigations provide an insight into the chronology of sub-complexes formation. The northern part of the glacitectonic complex is suggested to have been formed before the southern one, considering the partly truncated northerly ridges and their superimposition by the southern sub-complex.
Although there is a high number of scientific publications on the glacitectonic evolution of Jasmund, these presented models often lack a consistent theory for the development integrating all parts of the 100 km2 large complex. Therefore, the combination of all results leads to a more self-consistent genetic model for the entire Jasmund Glacitectonic Complex.
Zusammenfassung
Der Iran besitzt zwölf UNESCO-Biosphärenreservate, die reich an einmaligen Natur- und Kulturschätzen und hohem menschlichen Potenzial aus verschiedenen ethnischen Gruppen sind. Die ersten neun Biosphärenreservate wurden frühzeitig mit den ersten Biosphärenreser-vaten der Welt im Jahr 1976 gegründet, die auch gleichzeitig andere Kategorien der Schutz-gebiete im Iran wie Nationalparks, geschützte Lebensräume für Wildtiere und Naturschutzge-biete beinhalten und bis heute unter ihrem alten Status verwaltet werden. Damit entsprechen sie nicht den aktuellen internationalen Anforderungen an Biosphärenreservate und besteht die Gefahr, dass diese Gebiete in baldiger Zukunft ihre natürlichen und kulturellen Werte verlie-ren und irreversibel beschädigt werden.
Diese Studie untersucht und bewertet die zwei exemplarisch ausgewählten iranischen Bio-sphärenreservate Golestan und Dena unter Berücksichtigung der UNESCO-Kriterien, unter anderem die Ziele und Grundlagen der Sevilla-Strategie und der Internationalen Leitlinien für das Weltnetz der Biosphärenreservate (1995). Das Biosphärenreservat Golestan wurde im Jahr 1976 gegründet und ist somit eines der ältesten Biosphärenreservate des Irans. Bei dem im Jahre 2010 gegründeten Biosphärenreservat Dena, handelt es sich um das jüngste Biosphä-renreservat im Iran zu Beginn der Studie.
Beide Schutzgebiete sind gebirgig und beinhalten die wichtigsten Waldökosysteme mit einer großen Biodiversität. Das Biosphärenreservat Golestan befindet sich im Nordosten des Irans im östlichsten Teil des Elburs-Gebirge und Dena liegt im zentralen Zagros-Gebirge im Westiran.
Für den methodischen Ansatz dieser Studie wurde ein Methodenmix aus qualitativen Elemen-ten: Oral History, Interviews, offenen Fragen und Teilnehmender Beobachtung und quantita-tiven Elementen: SWOT-Analyse (engl. Akronym für Strengths (Stärken), Weaknesses (Schwächen), Opportunities (Chancen) und Threats (Bedrohungen) und Auswertung der Fra-gebögen mit Hilfe des statistischen Programms SPSS20 angewendet.
Die untersuchten Gruppen bestanden gemäß der jeweiligen Analyse aus Experten des De-partments für Umwelt (DoE) in Teheran, den Provinz-Umweltschutzbehörden von Golestan und Kohgiluye und Boyer Ahmad, Akademikern, der Nationale Commission for UNESCO in Teheran, Zeitzeugen, lokaler Bevölkerung, Rangern, Umwelt-NGOs (engl. Non-Governmental Organization), dem Tourismus-Sektor und den Umwelt-Medien.
Die Ergebnisse in dieser Studie zeigen, dass die Entwicklung der iranischen Biosphärenreser-vate seit ihrer Gründung 1976 bis heute von den Veränderungen der wirtschaftlichen, politi-schen und gesellschaftlichen Situation des Irans und demzufolge von den Veränderungen in der Organisationsstruktur des Departemants für Umwelt (DoE) und der Prioritätensetzung in Bezug auf die Gesetze zu Umwelt- und Naturschutz beeinflusst wurden.
Überdies stellen die Ergebnisse dar, dass in den beiden untersuchten Biosphärenreservaten Golestan und Dena hinsichtlich der internationalen UNESCO-Kriterien und Richtlinien ver-gleichsweise ähnliche Defizite und Mängel bestehen:
• fehlende nationale Rechtsstruktur für die Biosphärenreservate im Iran,
• fehlender Managementplan für Biosphärenreservate und somit auch schwaches Mana-gementsystem der Biosphärenreservate,
• Mangel an Kenntnissen über Biosphärenreservate,
• beschränkte Beteiligung an den Angelegenheiten der Biosphärenreservate seitens aller untersuchten Gruppen – von der lokalen Bevölkerung bis hin zu den staatlichen Ent-scheidungsträgern und
• ungenügende Zusammenarbeit zwischen Staat und Interessengruppen in diesen Gebie-ten.
Ebenso wurde in dieser Studie versucht, konkrete Lösungsansätze zur Verwirklichung der Ziele der Biosphärenreservate bzw. der Verbesserung ihrer aktuellen Situation zu empfehlen.
In diesem Zusammenhang ist es erforderlich, dass Gesetze für die Biosphärenreservate auf nationaler Ebene definiert und die vorhandenen Biosphärenreservate im Iran gründlich nach internationalen Kriterien untersucht und mit einem systematischen Managementplan auf wis-senschaftlicher Grundlage verwaltet werden. Des Weiteren benötigen diese Gebiete für ihre Funktionalität eine Erhöhung und Verbesserung der Kenntnisse über die Biosphärenreservate der aktiven Personen, sowie der Kooperation und Kommunikation zwischen allen zuständigen Behörden und Interessengruppen. Hiermit soll allen sozialen, kulturellen, geistigen und wirt-schaftlichen Anliegen der Interessengruppen, vor allem aber der lokalen Bevölkerung, Rech-nung getragen werden, entsprechend dem weltweiten Ansatz der UNESCO-Biosphärenreservate.
Auf der Grundlage der populationsbezogenen Daten der Study of Health in Pomerania wurden in dieser Studie a) die Häufigkeit einer dynamischen Überblähung und b) prädiktive Faktoren für das Auftreten dieses Phänomens analysiert.
Es wurden Daten von 6753 Probanden (3510 weiblich) aus 2 Kohorten der Study of Health in Pomerania (SHIP-2 und SHIP-TREND) untersucht.
Eine dynamische Überblähung wurde mit Hilfe der IC-Manöver, welche im Rahmen der Spiroergometrie durchgeführt wurden, als Konstanz oder Anstieg des EELV unter Belastung definiert.
Analysiert wurden die Ergebnisse anhand von 2148 Probanden (1052 weiblich) mit einem vollständigen kardiopulmonalen Untersuchungskomplexes ohne gröbere Fehler, mindestens 3 IC-Manövern der Spiroergometrie und einer Variabilität des EELV von weniger als 200 ml.
Aus dieser Gesamtgruppe wurde durch Ausschluss von aktiven Rauchern und Probanden mit kardiopulmonalen Vorerkrankungen und Vormedikation eine gesunde Studienpopulation extrahiert. Mit Hilfe einer detaillierten Qualitätsanalyse ergab sich aus der Gesamtpopulation zusätzlich eine Studienpopulation mit fehlerfreien dynamischen Fluss-Volumen-Kurven.
Alle Ergebnisse wurden als Absolut- und Relativwerte angegeben. Die Relativwerte wurden anhand der vorgestellten Normwertformeln berechnet.
Bei einem mittleren Alter von 54 und 52 Jahren und einem mittleren BMI von 27 kg/m2 wiesen die untersuchten Studienpopulationen lungenfunktionelle Werte im Normbereich auf. Zudem war eine normale Belastbarkeit bei normwertiger peakVO2 und VO2@AT gegeben.
Die Datenlage zu Häufigkeiten und Prädiktoren der dynamischen Überblähung war bisher noch gering. So konnten wir mit Hilfe unserer Studie zeigen, dass eine dynamische Überblähung bei Probanden einer epidemiologischen Studie mit einer Häufigkeit von bis zu 23 % vorkommt. Zusätzlich war es möglich, die Prävalenz der dynamischen Überblähung über alle Altersgruppen getrennt für Männer und Frauen anzugeben.
Signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen der Probanden mit und ohne dynamische Überblähung zeigten sich in allen drei Studienpopulationen hinsichtlich Alter (Jahren), BMI (kg/m2) und Größe (cm) sowie bezüglich der spirometrischen Parameter FEV (l), PEF (l/s) und MEF 75 (l/s) und der bodyplethysmografischen Parameter Rtot (kPa*s/l und %pred) und ITGV (l).
Weitere signifikante Unterschiede waren in den spiroergometrischen Parametern peakVO2 (ml/min), Vtin_max (l) und peakVt (l und %pred) zu verzeichnen.
Als bester Prädiktor einer dynamischen Überblähung erwies sich in unserer Studie der Atemwegswiderstand Rtot in %pred, gefolgt von Alter, Größe und Gewicht.
Unsere Studie stellt die Bedeutung der dynamischen Fluss-Volumen-Kurven als ein wichtiges diagnostisches Verfahren im Rahmen der Spiroergometrie heraus und zeigt Möglichkeiten einer qualitativen Bewertung dieser Untersuchungsmethode auf. Sie ist zudem eine der ersten Studien, welche die lungenfunktionellen und spiroergometrischen Parameter hinsichtlich ihrer prädiktiven Potenz zur Feststellung einer dynamischen Überblähung untersuchte.
Um die Bedeutung für den klinischen Alltag herauszuarbeiten, werden weitere Studien notwendig sein.
Der „cholinerge antiinflammatorische Signalweg“ beschreibt einen vagalen, neuroimmunologischen Reflexmechanismus, der einen hemmenden Einfluss auf Immunzellen des Retikuloendothelialen Systems in lokalen und generalisierten Entzündungsgeschehen ausübt. Vermittelt wird dieser Reflexmechanismus über den α7-Subtyp des nikotinischen Acetylcholinrezeptors auf Makrophagen. Die in der Leber lokalisierten Kupffer-Zellen repräsentieren ca. 80 – 90% der Gewebsmakrophagen des Körpers. Während die neuroimmunologische Regulation von Peritoneal- und Alveolarmakrophagen sowie Monozyten durch den N. vagus gut dokumentiert ist, ist die Rolle der Kupffer-Zellen im „cholinergen antiinflammatorischen Signalweg“ noch unbekannt.
In der vorliegenden Arbeit wurde der parasympathische Einfluss auf die residente Makrophagenpopulation der Leber, die Kupffer-Zellen, untersucht. Nikotin als Agonist am α7nAChR zeigte in vitro im LPS-Modell keine Alteration der Zytokinantwort von Kupffer-Zellen aus nativen C57Bl/6-Mäusen. Hingegen führte die subdiaphragmale Vagotomie zu einer Reduktion der in vitro TNF-α-Antwort von Kupffer-Zellen nach Stimulation mit LPS.
Die Daten dieser Arbeit erweitern den Wissensstand über die neuroimmunologische Interaktion zwischen Parasympathikus und den residenten Makrophagenpopulationen des Körpers. In Analogie zur sympathischen Regulation des Immunsystems, das abhängig vom angesprochenen Rezeptortyp sowohl pro- als auch antiinflammatorisch wirken kann, deuten die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zu murinen Kupffer-Zellen darauf hin, dass auch der Parasympathikus, neben seinen bekannten antiinflammatorischen Eigenschaften, kompartimentalisiert ebenfalls proinflammatorisch wirken könnte.
Das Kohärenzgefühl im höheren Lebensalter -Entwicklung und Validierung eines Messinstrumentes-
(2018)
In unserer Gesellschaft vollzieht sich ein demografischer Wandel, der zu einer zunehmend alternden Bevölkerung führt. Dies erfordert, Menschen höheren Lebensalters vermehrt in den Fokus von Forschung und Medizin zu rücken, einem Anspruch, dem die vorliegende Arbeit gerecht werden möchte. Zielsetzung war die Entwicklung eines auf das von Antonovsky begründeten Konzeptes der Salutogenese ausgerichteten Messinstrumentes, zur Erfassung des Kohärenzgefühls im höheren Lebensalter. Die neue Skala sollte einerseits die testspezifischen Gütekriterien Objektivität, Reliabilität und Validität erfüllen, gleichzeitig aber auch forschungsökonomischen Prinzipien gerecht werden und das vor dem Hintergrund einer zielgruppenorientierten Ausrichtung.
Die Fragebogenentwicklung vollzog sich in mehreren Teilschritten. Als Einstieg diente eine explorative Vorstudie in Form von Gruppendiskussionen, die der Itemgenerierung diente. Hieraus entstand ein Pool von 90 Items, der im Anschluss einer Expertenbefragung hinsichtlich seiner Eignung für den Fragebogen unterzogen wurde. Als Resultat entstand eine 30 Items umfassende Sammlung, in der jede SOC-Komponente quantitativ gleich vertreten war. Diese wurde einer Gruppe von sechs Probanden zur Testung auf Verständlichkeit zugeführt. In der Folge wurde ein Item umformuliert, die anderen konnten unverändert in die vorläufige Fragebogenversion, Meine Lebensorientierung, übernommen werden. Diese wurde, eingebettet in eine umfangreiche Fragebogenbatterie, im Rahmen der Greifswalder Studie zur Lebensorientierung im Alter, im Oktober 2011 in drei Kleinstädten in Norddeutschland eingesetzt. Im Anschluss fand die statistische Datenauswertung statt. Mittels Itemanalyse wurden nicht geeignete Items identifiziert und aus der Sammlung eliminiert. Als Resultat entstand eine neue Skala, Das Kohärenzgefühl im höheren Lebensalter, mit 15 Items, jeweils fünf pro SOC-Komponente. In der durchgeführten Studie zeigte diese Skala eine gute interne Konsistenz. Hingegen ließen sich die theoriegeleiteten drei SOC-Komponenten faktorenanalytisch nicht reproduzieren, auch von dem Vorliegen eines Generalfaktors ist, als weitere wichtige Erkenntnis, nicht auszugehen. Die externe Validität wurde in der Untersuchung als mittelstark berechnet.
Abschließend lässt sich festhalten, dass die finale Skala, Das Kohärenzgefühl im höheren Lebensalter, ein reliables und valides Messinstrument darstellt, das zur ökonomischen Erfassung des Kohärenzgefühls, z. B. als Screening-Methode im Rahmen der hausärztlichen oder geriatrischen Betreuung, sinnvoll seinen Einsatz finden kann.
Halsschmerzen gehören zu den häufigen Beratungsanlässen in der Hausarztpraxis und sind zu circa 90% viral bedingt. Um nicht-indizierte Behandlungen mit Antibiotika zu vermeiden gibt es symptomatische Therapieoptionen. AMC / DCBA (Amylmetacresol und 2,4-Dichlorbenzylalkohol) ist eine nicht verschreibungspflichtige Wirkstoffkombination, die in Lutschtabletten (z.B. Strepsils®) enthalten ist. Die Wirkung ist antiseptisch und lokalanästhetisch.
Wir durchsuchten die Datenbanken Medline, Cochraine und EMBASE nach randomisiert kontrollierten Studien, in denen AMC / DCBA gegen Placebo oder andere lokale Behandlungsmethoden getestet wurde. Zwei Gutachter prüften unabhängig Relevanz, Einschlusskriterien und Bias der Studien. Aus den Daten der eingeschlossenen Studien wurden die gewichteten mittleren Differenzen der Schmerzreduktion berechnet.
Diese Metaanalyse fast 3 RCTs mit insgesamt 660 Patienten zusammen und vergleicht AMC / DCBA (0,6 mg Amylmetacresol, 1,2 mg 2,4-Dichlorbenzylalkohol) mit wirkstofffreien Lutschtabletten bei der Behandlung von Halsschmerzen. Berechnet wurden die gewichteten mittleren Differenzen (SMD). Hauptstudienergebnis war die Reduktion der Schmerzintensität von -1,04 Punkten (-1,28 bis -0,79; p<.00001) nach 2 Stunden im Vergleich zum Ausgangswert, gemessen auf einer 11-Punkte Ordinalskala, zum Vorteil für AMC / DCBA. Für die Nebenergebnisse wurden die Schmerzlinderung auf einer 7-Punkte-Skala von 0,89 (1,04 bis 0,73; p<0,00001) und die Linderung der Schluckbeschwerden auf der VAS100 von -0,90 (-1,06 bis -0,75; p<0,00001) nach 2h beobachtet, ebenfalls zugunsten von AMC / DCBA.
In beiden Gruppen berichteten 2 bis 16% der Probanden von Nebenwirkungen, welche meist mild und bezogen auf die eigentliche Atemwegsinfektion waren. 3 Patienten jedoch berichteten von Ulzerationen im Mund, ein Zusammenhang mit der Studienmedikation kann jedoch nicht bewiesen werden [21-23].
Eisen als wichtigstes Spurenelement im menschlichen Körper bedingt, dass für nahezu alle Erkrankungen, insbesondere chronische und akute Entzündungsreaktionen eine fein regulierte Eisenhomöostase von besonderer Bedeutung ist. Ziel dieser Arbeit war es den Einfluss von zwei neuen Eisenchelatoren, DIBI und MAHMP auf die intestinale Mikrozirkulation bei experimenteller Sepsis zu evaluieren.
Im Rahmen einer Sepsis können Eisenchelatoren eine mögliche neue Therapieoption darstellen, indem sie zum einen in verschiedenen Kompartimenten freies Eisen binden können, welches folglich nicht mehr zur Generierung reaktiver Sauerstoffspezies zur Verfügung steht, und zum anderen die Bioverfügbarkeit freien Eisens für Stoffwechselprozesse und Zellteilung pathogener Keime reduzieren.
Hierzu führten wir intravitalmikroskopische Untersuchungen des Darmes an zwei murinen Modellen der experimentellen Sepsis durch.
Wir konnten zeigen, dass bei Endotoxinämie eine Behandlung mit MAHMP die Leukozytenaktivierung reduziert, die intestinale Kapillarperfusion verbessert und vor einen histologischen Mukosaschaden schützt und somit anti-inflammatorisch wirkt.
Im CASP-Modell führte die Behandlung einer polybakteriellen Peritonitis mit DIBI zur signifikanten Reduktion der Leukozytenaktivierung. Dies begründen wir hauptsächlich durch eine antibakterielle Wirkung von DIBI, welche durch extrazelluläre Eisenrestriktion quantitativ das Bakterienwachstum reduziert, und folglich über eine Reduktion Toxin-vermittelter, intrazellulärer Signaltransduktionskaskaden sekundär antiinflammatorisch wirkt.
Das gram-negative Stäbchenbakterium Burkholderia pseudomallei, Erreger der Melioidose, ist ein fakultativ intrazelluläres Pathogen. Ein detailliertes Wissen über das Proteom dieses Pathogens liefert eine wichtige Grundlage für das Verständnis der Pathomechanismen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden detailierte „reference maps“ des intra- und extrazellulären Proteoms von B. pseudomallei Stamm E8 erstellt. Es wurden hierbei insgesamt 353 intrazelluläre und 154 extrazelluläre Proteine identifiziert und anschließend einer funktionellen Klassifizierung unterzogen. Die „reference maps“ stellen ein wichtiges Werkzeug für weitere vergleichende Proteomanalysen dar. In weiterführenden Experimenten wurde das Proteom dreier Wildtypstämme verglichen. Hierbei zeigten sich insgesamt nur geringe Unterschiede zwischen den drei analysierten Stämmen E8, E212 und K96423. Die Proteomanalysen bestätigten die Ergebnisse der Genotypisierung – beide Ansätze ergaben eine engere Verwandtschaft der Stämme E212 und K96423 als mit Stamm E8.
Im Infektionsverlauf von B. pseudomallei ist das sonst aerob lebende Bakterium in der Lage sich auch unter anaroben Bedingungen auszubreiten. Über die anaerobe Physiologie von B. pseudomallei ist bisher wenig bekannt. Es konnte ein Screeningsystem entwickelt werden, mit dem aus insgesamt 2344 Transposonmutanten 16 Mutanten mit reduziertem Wachtum unter anaeroben Bedingungen identifiziert wurden. Die vier Mutanten mit dem am stärksten verringerten Wachstum wurden für weitere Analysen im Rahmen dieser Arbeit ausgewählt. Drei der Mutanten hatten Molybdän bezogene Gendefekte und bei einer Mutante betraf der Gendefekt eine putative Sensor-Kinase. Die untersuchten Mutanten konnten erfolgreich komplementiert werden und somit polare Effekte ausgeschlossen werden. Die Komplentanten wiesen wieder dem Wildtyp entsprechendes anaerobes Wachstum auf und wiesen auch bei allen weiteren Experimenten, wie z.B. Infektionsversuchen, die Eigenschaften des Wildtyps auf. Dass unter den 2344 gescreenten Transposon Mutanten drei der vier auffälligsten Mutanten Molybdän bezogene Gendefekte aufwiesen, unterstreicht die Wichtigkeit von Molybdän und im Zusammenhang damit der anaeroben Nitratreduktase. Die Attenuierung der drei Mutanten im C57BL/6-Maus-Infektionsmodell deutet auf die Wichtigkeit des anaeroben Stoffwechsels bei chronischen Infektionsverläufen von B. pseudomallei hin. Bei der weiteren näher untersuchten Mutante liegt ein Defekt einer putativen Sensorkinase vor. Diese gehört zu einem Zwei-KomponentenSignaltransduktionssystem, welches Homologien zum RegB-RegA-System aufweist. Es konnte gezeigt werden, dass die hier untersuchte Sensorkinase einen entscheidenen Einfluss auf die Virulenz von B. pseudomallei hat. Der exakte Mechanismus der Attenuierung durch die Mutation von BPSL0201 bleibt vorerst jedoch noch ungeklärt.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass mit dem hier entwickelten Screeningsystem erfolgreich Transposonmutanten identifiziert werden konnten, welche ein reduziertes Wachstum unter anaeroben Bedingungen aufweisen. Durch die anschließende Charakterisierung konnten tiefere Einblicke in den anaeroben Lebensstil von B. pseudomallei gewonnen werden. Die Ergebnisse deuten auf einen Zusammenhang zwischen der Fähigkeit des anaeroben Wachstums von
B. pseudomallei und der vollen Virulenz hin. Die gewonnenen Erkenntnisse stimulieren weitere Untersuchungen im Hinblick auf den Einfluss des anaeroben Wachstums von B. pseudomallei bei der Pathogenese der Melioidose.
Hintergrund: Nickel-Titan-Systeme sind heutzutage weit verbreitet und ermöglichen eine verlaufsgetreuere sowie effizientere Wurzelkanalaufbereitung als mit Handinstrumenten. In den letzten Jahren wurde eine Vielzahl neuer NiTi-Instrumente entwickelt, mit dem allgemeinen Trend eines hohen Grades an Flexibilität bei höchster Sicherheit und Effektivität. In der vorliegenden Studie wurden fünf vollrotierende Aufbereitungssysteme mit unterschiedlichen Eigenschaften hinsichtlich ihrer Aufbereitung simulierter, s-förmiger Wurzelkanäle verglichen.
Methode: Es wurden 50 s-förmig gekrümmte Kunststoffmodelle mit ProTaper Next, HyFlex CM, F6 SkyTaper, BioRace und Mtwo bis ISO 25 und einer Konizität von 6% aufbereitet. Es wurden neben den Zentrierungseigenschaften entlang des Kanalverlaufes von koronal nach apikal die Aufbereitungszeit und die Arbeitssicherheit untersucht.
Ergebnis: Alle untersuchten Systeme können als sicher bewertet und zur Aufbereitung s-förmiger Wurzelkanäle empfohlen werden. Der Erhalt des s-förmigen Wurzelkanalverlaufes wurde am Besten mit den thermomechanisch modifizierten Systemen HyFlex CM gefolgt von ProTaper Next garantiert. Das Einfeilensystem F6 SkyTaper lag apikal zentrierter als alle anderen Systeme und bereitete insgesamt ähnlich gut zentriert auf wie ProTaper Next. Hinsichtlich der Geschwindigkeit arbeiteten ProTaper Next und F6 SkyTaper am effizientesten. Die „Controlled Memory“-Technologie der HyFlex CM-Feilen liefert einen besonders hohen Grad an Flexibilität und Bruchresistenz. Die Gleitpfadpräparation mit dem ProGlider und PathGlider erscheint vorteilhaft.
Diskussion: Obgleich bereits gezeigt wurde, dass Untersuchungsergebnisse an simulierten Probekörpern tendenziell auf menschliche Zähne übertragbar sind, sollten weitere Studien an extrahierten, humanen Zähnen sowie klinische Studien durchgeführt werden, um die gewonnenen Erkenntnisse zu untermauern und die Praxisrelevanz dieser bewerten zu können.
Die differentialdiagnostische Einordnung der Polyneuropathie (PNP), insbesondere die Frage nach dem Vorliegen einer inflammatorisch bedingten PNP, die prinzipiell einer immunmodulatorischen Therapie zugängig ist, kann im Alltag eine große Herausforderung darstellen. Neben der Standarddiagnostik mit klinischer, laborchemischer und
elektrophysiologischer Untersuchung hat sich im Laufe der letzten Jahre die Ultraschalldiagnostik peripherer Nerven als zusätzliches Diagnostikum etabliert. In den zu Beginn der Datenerhebung der vorliegenden Arbeit publizierten Studien zur Sonographie peripherer Nerven bei PNP konnte gezeigt werden, dass besonders inflammatorisch bedingte demyelinisierende PNP zu einer Vergrößerung der Nervenquerschnittsfläche (CSA) der Nerven der oberen Extremität führen. Die Daten zur Veränderung der CSA der Nerven der unteren Extremität, die in Anbetracht des häufigen Auftretens längenabhängiger PNP mit klinischer Manifestation an den Beinen besonders praxisrelevant ist, sind jedoch bislang spärlich. In der vorliegenden Fall-Kontroll-Studie sollte daher untersucht werden, ob die CSA des N. suralis bei Patienten mit PNP größer ist als bei Gesunden und ob Zusammenhänge zwischen der CSA des N. suralis und dem Schädigungsmuster, der Ätiologie und der Neurographie bestehen. Untersucht wurden insgesamt 36 Patienten mit PNP unterschiedlicher Ätiologien und 18 gesunde Probanden. Von den 36 Patienten wiesen 25 Patienten ein axonales und 11 Patienten ein demyelinisierendes Schädigungsmuster auf. Die sonographische Messung der CSA des N. suralis erfolgte an 3 zuvor definierten Punkten (Anastomose des N. cutaneus surae medialis und des N. cutaneus surae lateralis, Beginn der Sehne des M. triceps surae und im Bereich des Retinaculum musculorum peroneorum) an beiden Beinen. Um den Einfluss möglicher Messfehler gering zu halten, wurden für die weiteren Analysen die mittlere CSA (Mean CSA) als arithmetisches Mittel aus den 6 Messwerten sowie die Mean of the Max der CSA (MMax der CSA) als Mittelwert aus dem jeweiligen Maximalwert der CSA des rechten und linken N. suralis verwendet. Durch wiederholte Untersuchung 5 weiterer Probanden im Abstand von 24 Stunden konnte eine sehr gute Reproduzierbarkeit der Mean CSA und der MMax der CSA sichergestellt werden(Intraclass- Korrelationskoeffizient jeweils 0,98). Die wichtigsten Ergebnisse der Studie sind, dass der N. suralis bei Patienten mit inflammatorischer PNP eine größere CSA aufweist als bei Patienten mit CIAP und Vitamin- Mangel- Polyneuropathien (2,2 mm2 vs. 1,7 mm2, p=0,03) und dass die Patienten mit einem demyelinisierendem Schädigungsmuster ebenfalls eine höhere CSA des N. suralis aufweisen als jene mit einem axonalen Schädigungsmuster. Diese Ergebnisse stehen im Einklang mit der aktuellen Literatur, sodass die sonographische Untersuchung des N. suralis als einziger rein sensibler Nerv und Vertreter der kleinen Nerven der unteren Extremität heute einen wichtigen Bestandteil von standardisierten). Untersuchungsprotokollen (beispielsweise Ultrasound pattern sum score, UPSS)darstellt.Ein signifikanter Unterschied zwischen der der CSA des N. suralis bei PNP-Patienten und Gesunden besteht nicht. Weiterhin konnte wie auch an anderen peripheren Nerven zuvor schon gezeigt, auch für den N. suralis eine große Streuung der CSA des N. suralis bei Patienten mit diabetischer PNP nachgewiesen werden, sodass kein signifikanter Unterschied zu PNP anderer Ätiologien oder zu Gesunden besteht. Stärken der vorliegenden Arbeit sind die hohe Standardisierung der Untersuchungen sowie insbesondere die Vielfalt der verglichenen Ätiologien. Limitierend ist die nicht gewährleistete Verblindung der Untersucherin bezüglich des Status des zu Untersuchenden als Patient oder Proband und der der Erkrankung zugrunde liegenden Ätiologie. Insgesamt ist damit nicht nur die Sonographie der peripheren Nerven der oberen Extremität sondern auch des N. suralis ein sinnvolles Add-On zur Standarddiagnostik und erleichtert die Differenzierung zwischen inflammatorischen PNP und längenabhängigen axonalen PNP. Die Sonographie ist leicht zu erlernen, bietet eine Darstellung in Echtzeit, ist kostengünstig und im Gegensatz zu anderen bildgebenden Verfahren wie der Magnetresonanztomographie gibt es keine Kontraindikationen für die Untersuchung. Gegenstand zukünftiger Studien sollten die Heterogenität morphologischer Veränderungen der Nerven bei diabetischen PNP sowie der Einsatz der Sonographie bei seltenen Kompressionssyndromen des N. suralis sein.
In dieser Arbeit wurden die Eigenschaften von atmosphärendruckplasmaaktivierten Natriumchloridlösungen (NaCl-Lösungen), unter Anwendung von nass-chemischen und mikrobiologischen Analysenverfahren, untersucht. Es zeigte sich, dass plasmaaktivierte NaCl-Lösungen sowohl mit kurzzeitigen als auch mit langzeitigen antimikrobiellen Effekten generiert werden können. Diese Effekte korrelieren mit einer Änderung der chemischen Zusammensetzung der flüssigen Phase. Molekularbiologische Untersuchungen zeigten, dass die antimikrobiellen Effekte auf unterschiedlichen Wirkmechanismen, vor allem auf oxidativem und nitrosativem Stress, beruhen. Anwendungsorientierte Untersuchungen haben gezeigt, dass plasmaaktivierte NaCl-Lösungen über ein enges Wirkspektrum (grampositive und gramnegative Erreger) verfügen, sich keine schnellen Resistenzen gegen den Testorganismus ausbilden und eine Kombination mit handelsüblichen Antibiotika ein vielversprechender Ansatz für eine Wirkungssteigerung der verwendeten Antibiotika ist.
Der Transport von Substanzen innerhalb eines Organismus stellt eine wesentliche Vorausset-zung zur Aufrechterhaltung von Stoffwechselprozessen dar. Neben endogenen Stoffen unter-liegen auch die meisten exogenen Substanzen zahlreichen Transportvorgängen, darunter auch die meisten Arzneistoffe. Deren Pharmakokinetik wird oft entscheidend von ihrer Affini-tät zu bestimmten Transportproteinen beeinflusst. Von diesen präsentiert neben den ABC-Transportern die Familie der SLC-Transporter das größte Spektrum einzelner Vertreter. Auf-grund ihrer Beteiligung sowohl an physiologischen als auch pharmakokinetischen Prozessen erweisen sich darunter die OATPs als besonders interessant. Obwohl deren Bedeutung am Stofftransport durch umfassende Charakterisierung ihrer Expression und Funktion unbestrit-ten ist, erweist sich ihr zugrundeliegender Transportmechanismus noch immer als nicht voll-ständig verstanden. Jedoch bieten Untersuchungen an verwandten Transportern, wie der bak-teriellen Lactose-Permease, Erkenntnisse, die sich möglicherweise auch auf die OATPs über-tragen lassen. Für diese wurde ein Rocker-switch-Mechanismus vorausgesagt, bei dem die Bindung des Substrats zu einer Konformationsänderung führt. Hierdurch wird das Substrat entlang einer zentralen Pore durch das Transportprotein befördert. Eine Möglichkeit derartige Konformationsänderungen, die mit einer Verschiebung der Abstände innerhalb des Moleküls einhergehen, zu untersuchen, stellt der Förster-Resonanzenergietransfer (FRET) dar. Dieser beschreibt die strahlungslose Energieübertragung zwischen zwei Chromophoren, deren Effizi-enz mit dem Abstand der Chromophore zu- bzw. abnimmt.
Erstes Ziel dieser Arbeit war es OATP2B1, als einen Vertreter der OATPs, so zu modifizieren, dass er für die Untersuchung mittels FRET zugänglich werden würde. Dies erfolgte durch die Herstellung von OATP2B1-Fusionsproteinen, bei denen der Transporter mit den FRET-geeig-neten Fluorophoren ECFP/EYFP bzw. ECFP/FlAsH ausgestattet wurde. Die Integration des ECFP erfolgte dabei jeweils am C-Terminus, während EYFP und FlAsH jeweils in die intrazellulären Schleifen des Proteins eingebracht wurden. Im Weiteren galt es, diese Fusionsproteine hin-sichtlich ihrer Funktion (Transport radioaktiv-markierter Substrate) und Lokalisation in der Zelle (Mikroskopie) zu charakterisieren. Hierbei wurde gezeigt, dass lediglich die Modifikation mit FlAsH in der dritten intrazellulären Schleife zu keiner Funktionsbeeinflussung führte und dieses Fusionsprotein auch als einziges eine membranäre Lokalisation aufwies. Der Schwerpunkt lag jedoch auf der Messung der FRET-Effizienzen der Fusionsproteine mithilfe konfoka-ler Laser-Scanning-Mikroskopie. Dabei konnte zunächst bei allen Fusionsproteinen ein FRET-Signal erfasst werden, das in Abhängigkeit der Position des FRET-Partners in der intrazellulä-ren Schleife eine unterschiedliche Effizienz aufwies. Die FRET-basierte Berechnung der Ab-stände innerhalb des Moleküls brachte Ergebnisse hervor, die vergleichbar mit denen waren, die anhand von Kristallstrukturanalysen verwandter Transporter erhoben wurden. Teilweise Übereinstimmungen ergaben sich daneben auch beim Vergleich der berechneten Abstände mit denen computergestützter Modelle. Die Ergebnisse zeigen damit das Potenzial dieser Me-thode, die Struktur des OATP2B1 aufzuklären. Außerdem stützen sie zum Teil die prognosti-zierte Strukturverwandtschaft der OATPs zu der strukturell besser charakterisierten Lactose-Permease. Letztes Ziel war es zu untersuchen, ob sich die gemessenen FRET-Effizienzen durch Zugabe des OATP2B1-Substrats E1S beeinflussen ließen. Es konnte für fast alle Fusionsproteine eine Beeinflussung festgestellt werden, wobei die FRET-Effizienzen in Abhängigkeit von der Position des FRET-Partners sowohl ab- als auch zunahmen. Daneben zeigte auch die Zugabe des OATP2B1-Inhibitors Rifampicin eine verschieden ausgeprägte Beeinflussung. Die Zugabe des Nicht-OATP2B1-Substrats 17β-Estradiol-3-glucuronid führte zu keiner Beeinflussung. Die Ergebnisse zeigen damit eine substanzspezifische Beeinflussung des Fusionsproteins. Die be-rechneten Änderungen des Abstandes waren vergleichbar mit den aus Kristallstrukturanaly-sen gewonnenen Abständen der Lactose-Permease. Es konnten hierdurch erste Hinweise ge-liefert werden, dass der dem OATP2B1 zugrundeliegende Transportmechanismus einem ähn-lichen Prinzip folgt, wie es für den Rocker-Switch beschrieben wurde. Die Bindung und der Transport des Substrats an das OATP2B1 führen zu einer Abstandsänderung innerhalb des Moleküls, die sich am ehesten über eine Konformationsänderung erklären ließe.
Diese Arbeit kann insgesamt erste Grundlagen zur weiteren Charakterisierung der Struktur und des Transportmechanismus der OATPs liefern. Sie zeigt, dass die Herstellung eines funk-tionsfähigen FRET-Fusionsproteins möglich ist und dass deren Untersuchung nachvollziehbare Ergebnisse liefern kann. Außerdem bietet sie einen Ansatz, FRET-basierte Screening-Verfah-ren für Transportersubstrate zu etablieren. Inwieweit diese praktisch umzusetzen sind, muss jedoch durch aufbauende Arbeiten geklärt werden.
Makrophagen stellen einen wesentlichen Bestandteil des leukozytären Infiltrates des Kolonkarzinoms und anderer maligner Tumoren dar. Für eine Reihe anderer Tumorentitäten konnte bereits nachgewiesen werden, dass tumor-assoziierte Makrophagen das Wachstum, die Neoangiogenese und die Metastasierung fördern. Bisherige Studien zur Rolle der Makrophagen im Kolonkarzinom zeigten hingegen widersprüchliche Ergebnisse.
Um den Einfluss von Makrophagen auf das Wachstums- und Metastasierungsverhalten im Kolonkarzinom genauer zu untersuchen, wurde zum einen ein orthotopes, syngenes Kolonkarzinommodell, zum anderen ein Lebermetastasenmodell unter Verwendung der murinen Kolonkarzinomzelllinie CT-26 in der immunkompetenten Balb/c-Maus verwendet und die Makrophagen bzw. Kupffer-Zellen mittels intraperitonealer Injektion von Clodronat-Liposomen selektiv depletiert. Die Tumorvolumina bzw. die Metastasenanzahl wurden mittels 7-Tesla Kleintier-MRT bestimmt und das Tumorgewicht per Feinwaage ermittelt. Die Makrophagen- und Gefäßdichte in den orthotopen Tumoren sowie die Kupffer-Zelldichte im Lebermetastasenmodell wurden mit Hilfe der Immunhistochemie ausgewertet.
Die Makrophagendepletion führte zu einer signifikanten Verringerung des Tumorwachstums im orthotopen Kolonkarzinommodell und verminderte hier gleichzeitig die Anzahl an Tieren, die eine Peritonealkarzinose bzw. Lebermetastasen entwickelten. Darüber hinaus führte die Depletion zu einer signifikanten Hemmung der Neoangiogenese im Kolonkarzinom. Im Lebermetastasenmodell führte die Kupffer-Zelldepletion zu einer signifikant geringeren Anzahl an Lebermetastasen, wobei die Kupffer-Zelldichte direkt mit der Metastasenanzahl korrelierte.
Die Ergebnisse unterstützen die Vermutung, dass tumor-assoziierte Makrophagen im Kolonkarzinom, wie auch in einigen anderen malignen Erkrankungen, eine tumor-unterstützende Rolle ausüben. Darüber hinaus scheinen Kupffer-Zellen einen entscheidenden Promotor bei der Ausbildung von Lebermetastasen darzustellen.
Zukünftige Therapien könnten darauf abzielen, selektiv bestimmte Makrophagenpopulationen wie die tumor-assoziierten Makrophagen oder Kupffer-Zellen zu depletieren. Eine weitere Möglichkeit bestünde in der Umdifferenzierung von tumor-assoziierten Makrophagen (M2) in proinflammatorische Makrophagen (M1), die dann suppressiv oder zytotoxisch auf den Tumor wirken.
Des Weiteren wurden zwei Untersuchungsmethoden zur Darmbildgebung in der Maus mittels MRT entwickelt, die eine deutliche Steigerung der Bildqualität und einen zusätzlichen Informationsgewinn in Tierversuchen ermöglichen. Beide Untersuchungstechniken erwiesen sich als gut reproduzierbar und erlauben eine longitudinale Beurteilung von Darmerkrankungen über einen längeren Zeitraum.
In weiteren Versuchen müsste nun die Sensitivität und Spezifität der beiden beschriebenen Methoden bei der Untersuchung pathologischer Läsionen des Darmes beurteilt werden.
Herpesviruses are a fascinating group of enveloped DNA viruses, which rely on membrane fusion for infectious entry and direct cell-to-cell spread. Compared with many other enveloped viruses, they utilize a remarkably complex fusion machinery. Three conserved virion proteins, the bona fide fusion protein gB, and the presumably gB activating gH/gL heterodimer constitute the conserved core fusion machinery and are believed to drive membrane fusion in a cascade-like fashion. Activation of this cascade in most alphaherpesviruses is proposed to be triggered by binding of gD to specific host cell receptors. The molecular details of this fusion process, however, remain largely elusive. Yet, a detailed mechanistic knowledge of this process would be greatly beneficial for the development of efficient countermeasures against a variety of diseases. In this thesis, the functional relevance of individual components of the essential gH/gL complex of the alphaherpesvirus PrV has been assessed by two different approaches: by reversion analysis (paper II) and site-directed mutagenesis (papers III-V). In contrast to other herpesviruses, gL-deleted PrV is able to perform limited cell-to-cell spread, providing the unique opportunity to passage the entry-deficient virus in cell culture to select for PrV revertants capable of infecting cells gL-independently. This approach already resulted in an infectious gL-negative PrV mutant (PrV-ΔgLPass), in which the function of gL was compensated by formation of a gDgH hybrid protein. Here, the requirements for gL-independent infectivity of a second independent revertant (PrV-ΔgLPassB4.1), were analyzed. Sequencing of the genes encoding for gB, gH and gD, revealed mutations in each of them. By means of a robust infection-free, transfection-based cell-cell fusion assay (paper I), we identified two amino acid substitutions in the gL-binding domain I of gHB4.1 (L70P, W103R) as sufficient to compensate for lack of gL. Two mutations in gB (G672R, ΔK883) were found to enhance fusogenicity, probably by lowering the energy, required for gB refolding from pre- to postfusion conformation. Coexpression of gHB4.1 and gBB4.1 led to an excess fusion, which was completely suppressed by gDB4.1 in the fusion assays. This was surprising since PrV gD is normally not required for in vitro fusion or direct viral cell-to-cell spread, clearly separating this process from fusion during entry, for which PrV gD is essential. The fusion inhibiting effect of gDB4.1 could be attributed to a single point mutation resulting in an amino acid substitution within the ectodomain (A106V). In conclusion, these results indicated that gL is not central to the fusion process, as its function can be compensated for. As found so far, gL-independent infectivity can be realized by compensatory mutations in gH (as in PrV-ΔgLPass) or in gH plus gB (as in PrV-ΔgLPassB4.1). Excessive fusion induced by gHB4.1 and gBB4.1 was counter-regulated by gDB4.1, indicating that the interplay between these proteins is precisely regulated and further implies that gL and gD, despite being not absolutely essential for the fusion process, have important regulatory functions on gH and/or gB.
Both PrV-ΔgLPass mutants had acquired compensatory mutations in gH affecting the predicted gL-binding domain I in gH. By construction of an artificial gH32/98, which lacked the predicted gL-binding domain and was similar to the recently crystallized gH-core fragment present in the gDgH hybrid protein, we identified the N-terminal part of PrV gH as essential for gH function during fusion (paper III). gH32/98 was unable to promote fusion of wild-type gB in fusion assays and led to a total loss of function in the viral context. These results indicated that the gD moiety, present in gDgH, is critical for proper function of the gH-core fragment. We hypothesize that the gD moiety may adopt a stabilizing or modulating influence on the gH structure, which is normally executed by gL and important for interaction of gH with wild-type gB. Remarkably, substitution of wild-type gB by gBB4.1 rescued function of gH32/98 in the cellular and viral contexts. These findings suggest that gBB4.1 has been selected for interaction with “gL-less” gH. In conclusion, these results demonstrated that gL and the gL-binding domain are not strictly required for membrane fusion during virus entry and spread but that compensatory mutations must be present in gB to restore a fully functional fusion machinery. These results strongly support the notion of a functional gH-gB interaction as a prerequisite for membrane fusion.
In addition to the N-terminal domain, we identified the transmembrane domain of PrV gH as an essential component of the fusion machinery, while the cytoplasmic domain was demonstrated to play a modulatory but nonessential role (paper IV). Whereas truncation or substitution of the PrV gH TMD by a gpi-anchor or the analogous sequence from PrV gD rendered gH non-functional, the HSV-1 gH TMD was found to functionally substitute for the PrV gH TMD in cell-cell fusion and complementation assays. Since residues in the TMD which are conserved between HSV and PrV gH but absent in PrV gD, are placed on one face of an α-helical wheel plot, we hypothesize that the gH TMD has an intrinsic property to interact with membrane components such as lipids or other molecules as a requirement for promoting membrane fusion.
In a final study focusing on the function of gH, we identified the N-glycosylation sites utilized by PrV gH, and determined their individual role in viral infection (paper V). PrV gH was found to be modified by N-glycans at five potential glycosylation sites. N-glycans at PrV specific N77 and the highly conserved site N627 were found to be critical for efficient membrane fusion in the fusion assays, and during viral entry and cell-to-cell spread. N627 was further shown to be crucial for proper gH transport and maturation. In contrast, inactivation of N604, conserved in the Varicellovirus genus, enhanced in vitro fusion activity and viral cell-to-cell spread. These findings demonstrated a role of the N-glycans in proper localization and function of PrV gH.
Der Einsatz von 3D-Druckverfahren für die Herstellung von Arzneimitteln und Medizinprodukten stellt eines der größten neu entstandenen Forschungsgebiete dieses Jahrzehnts dar und gilt als ein technologischer Meilenstein im Bereich der personalisierten Medizin. Neben der Formindividualisierung von Implantaten können durch 3D-Druckverfahren wie dem in dieser Arbeit untersuchten Fused deposition modeling (FDM) auch die Wirkstoffdosis angepasst, deren Freisetzung gesteuert oder mehrere Wirkstoffe und/oder Freisetzungsprofile in einer Darreichungsform patientenindividuell kombiniert werden. Voraussetzung für diese Formulierungsentwicklungen sind geeignete pharmazeutische Polymere und eine genaue Kenntnis ihrer Extrudier- und Druckbarkeit und ihrer Wirkstofffreisetzung, die im Rahmen dieser Arbeit untersucht werden sollten. Neben der Identifikation und Evaluation von druckbaren Polymeren sollte auch das Potenzial des FDMs für die Produktion von wirkstoffhaltigen Darreichungsformen sowohl für die parenterale als auch die perorale Applikation mit besonderem Augenmerk auf anspruchsvolle Wirkstoffe geprüft werden. Mit der Aufnahme dieser Arbeit belief sich die Auswahl an druckbaren Materialien für pharmazeutische Anwendungen primär auf die auch im technischen FDM verwendeten Polymere Polylactid und Polyvinylalkohol. Das zunächst begrenzte Spektrum möglicher Freisetzungsprofile der inkorporierten Arzneistoffe konnte unter anderem durch die in dieser Arbeit dargelegten Untersuchungen erweitert werden. Im Bereich des FDMs von Implantaten ergaben das bei nur 53 °C gedruckte Polycaprolacton eine vielversprechende Freisetzung des im Polymer komplett gelösten Modellarzneistoffs Chinin über einen Zeitraum von etwa 7 Wochen mit einer initial schnelleren Freisetzung, die sich sowohl durch die Wirkstoffbeladung als auch durch wasserlösliche Zusätze steuern ließ. Als Alternative zum klassischen FDM wurde darüber hinaus eine Spritzenextrusionsmethode zur Herstellung von flexibleren Hydrogel-Implantaten untersucht. Es konnten erfolgreich wirkstoffhaltige Glycerol-Gelatine-Modellimplantate gedruckt und anschließend quervernetzt werden. Abgesehen von ihrer guten Komprimierbarkeit für eine mögliche endoskopische Applikation sind jedoch die sehr schnelle Wirkstofffreisetzung innerhalb von 6 h und die beobachteten lagerungsabhängigen Volumenveränderungen nur schwer mit einer Anwendung als patientenindividuell angepasstes Implantat vereinbar. Im Bereich des FDMs von oralen Darreichungsformen lag der Fokus dieser Arbeit auf einer sehr schnellen Wirkstofffreisetzung aus der Polymermatrix und der Entwicklung von Lösungsstrategien für das FDM von anspruchsvollen Wirkstoffen, mit denen Forscher auch bei zukünftigen FDM-Anwendungen umgehen werden müssen. Eine der größten Limitationen der thermischen Verfahren Schmelzextrusion und FDM lag bis dato in der Notwendigkeit thermisch stabile Wirkstoffe einzusetzen. Durch ein ausführliches Screening von wasserlöslichen, pharmazeutischen Polymeren bei gleichzeitigem Einsatz des thermolabilen Modellarzneistoffs Pantoprazol-Natrium konnten in dieser Arbeit erfolgreich Formulierungen entwickelt werden, die bei Temperaturen unter 100 °C extrudier- und druckbar sind und eine schnelle Wirkstofffreisetzung aufweisen. Zu den vielversprechendsten Kandidaten gehören die amorphen festen Lösung des Polymers Polyethylenglycol 6000 mit einer sehr niedrigen Drucktemperatur von 54 °C und einer abgeschlossenen Freisetzung innerhalb von 30 min und die Formulierung des Polyvinylpyrrolidons K12, die neben den 10 % Pantoprazol auch 15 % Triethylcitrat enthielt und den kompletten Wirkstoff in etwa 10 min freisetzte. Durch Änderung des Druckdesigns der biplanen Tablette durch Senkung der Füllungsrate und Erhöhung der Tablettenporosität konnte diese Freisetzungszeit noch weiter auf sehr schnelle 3 min reduziert werden. Da das verwendete Pantoprazol zusätzlich säurelabil ist, erfolgte in einem nächsten Schritt eine magensaftresistente Ummantelung dieser schnell freisetzenden Tablettenkerne mittels Zweidüsen-FDM. Aufgrund der hohen Drucktemperatur des dafür verwendeten Celluloseacetatphthalats ergab sich ein zweigeteiltes Manteldesign, das jedoch in anschließenden Freisetzungsuntersuchungen keine komplette Magensaftresistenz erzielen konnte. Für eine ausreichende Dichtigkeit sollte für zukünftige Untersuchungen eine Veränderung im Düsenwechsel und/oder der Druck eines dickeren Mantels in Betracht gezogen werden, der wiederum eine weitere Verzögerung der Arzneistofffreisetzung nach dem pH-Anstieg bei Übertritt der Tablette in den Darm bedingen würde. Zusammenfassend betrachtet, liefert die vorliegende Arbeit wertvolle Erkenntnisse über den Einsatz von verschiedenen Polymeren für das FDM von Tabletten und Implantaten, die für eine gezielte Freisetzung - auch von anspruchsvollen Arzneistoffen – für kommende FDM-Anwendungen genutzt werden können.
Background/Aim: Laparoscopic single-port surgery has emerged as a growing trend in minimally invasive surgery. Single-port access is preferred among women undergoing gynecologic surgery who have cosmetic concerns about scarring. Furthermore, this approach results in comparable clinical outcomes to standard laparoscopic surgery and perioperative morbidity rates have been reported to be low. The hypothesis is that a single-port technique might offer such advantages over the standard multi-port laparoscopy as less postoperative pain and better cosmetic results by decreasing abdominal wall tissue trauma. The potential disadvantages of single-port approaches are the larger umbilical incision and the technical difficulties. There are only a few randomized studies in the literature that investigate the value and safety of single-incision laparoscopic surgery in gynecological surgery. The aim of this study was to compare the safety and quality of life in patients who undergo single-incision laparoscopic assisted vaginal hysterectomy and those who undergo conventional laparoscopic assisted vaginal hysterectomy.
Methods: In a prospective randomized trial, 64 patients from three different centers in Germany were randomized (1:1) to conventional laparoscopic assisted vaginal hysterectomy (n=32) or single-incision laparoscopic assisted vaginal hysterectomy (n=30). Data was collected on 60 patients who fulfilled the criteria.
Results: The baseline characteristics of patients were similar in both groups. The mean operative time was comparable in both groups (68.2 vs 73.6 min., p = 0.409). Within the two groups, no differences were seen regarding estimated blood loss (p = 0.915), intra- and postoperative complications (p = 0.944), and wound infection rates (p = 0.944). Patients within the single-incision laparoscopic surgery group experienced significantly less pain in the first 24 hours postoperatively (p = 0.006), while pain scores at days 3, 5, 7 and 2 months postoperatively were comparable.
Conclusion: This study demonstrates that single-incision laparoscopic assisted vaginal hysterectomy is a reliable and safe setup in gynecologic surgery. Compared to conventional laparoscopic assisted vaginal hysterectomy, Notably, patients undergoing single-incision laparoscopic assisted vaginal hysterectomy experienced less pain postoperatively.
Shunts stellen eine therapeutische Option bei intrakranieller Drucksteigerung dar. Diese Arbeit beruht auf den Ergebnissen einer Studie mit 22 Patienten. Analysiert wurden die Blut- und Liquorproben dieser Patienten im Hinblick auf die Veränderung der Nieren- und Eisenparameter sowie die Verteilung des liquor-spezifischen Beta-Trace-Proteins.
Ziel der vorliegende Arbeit war es, das zur Zeit national und international verbreitete nicht operative Management (NOM) bei Versorgung von parenchymatösen Organläsionen nach stumpfem Bauchtrauma zu analysieren. Es wurde untersucht, ob die nichtinvasive und kostengünstige Sonografie sowohl für die primäre Diagnostik, als auch für die Verlaufskontrollen bei kreislaufsuffizienten Kindern mit parenchymatösen Organläsionen ausreichend sicher ist.
Wir untersuchten die Kinder, die in der Zeitraum von 2007 bis 2013 in der Klinik und Poliklinik für Kinderchirurgie der Universitätsmedizin der Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald wegen eines stumpfen Bauchtraumas stationär aufgenommen wurden. Es wurden 156 Patienten in diese Studie eingeschlossen und alle Patienteninformationen retrospektiv aus dem Krankenblatt erhoben und ausgewertet.
Die Auswertung zeigte, dass 98% der Kinder mit parenchymatöser Organläsion nach stumpfem Bauchtrauma erfolgreich konservativ behandelt werden konnten.
154 Patienten (98%) erhielten primär eine Sonografie des Abdomens nach der initialen körperlichen Untersuchung. Davon zeigten zweiundzwanzig Patienten (14,2%) primär einen auffälligen Sonografie-Untersuchungsbefund. Sieben Patienten davon bekamen als weitere Diagnostik eine Abdomen-CT, drei Patienten eine Abdomen-MRT und ein Patient eine MRCP. In allen elf Fällen konnte die sonografisch dargestellten Organläsionen bewiesen werden. Von 154 Patienten zeigte sich in der Abdomen-Sonografie nur ein falsch positiver und nur ein falsch negativer Befund.
Mit unseren Ergebnissen aus der vorgelegten Studie kommen wir zu der Schlussfolgerung, dass bei kreislaufsuffizienten Kindern mit parenchymatöser Organläsion trotz auffälligem Sonografiebefund nicht zwingend eine Abdomen-CT erforderlich ist. Die Verlaufskontrolle kann durch wiederholte Abdomen-Sonografien durchgeführt werden. Ferner können wir den hohen Stellenwert der nicht operativen Therapie von Abdominalorganverletzungen im Kindesalter bestätigen.
Mentale Retardierung (MR) wird definiert als ein erniedrigter Intelligenzquotient unter beziehungsweise gleich 70. Man weiß, dass MR im Rahmen anderer Krankheiten, wie Autismus oder Schizophrenie eine starke genetische Komponente in der Entstehung aufweist. Diesen Krankheiten liegen höchstwahrscheinlich entwicklungsbedingte Fehlanlagen von Nervenzellverbindungen, sowie eine verminderte synaptische Plastizität, also aktivitätsbedingte Veränderungen der bestehenden Nervenzellverbindungen, zugrunde. Dieses Spektrum an Erkrankungen wird häufig als Neurodevelopmental Disorders (ND) zusammengefasst.
In den letzten Jahren wurden viele Gene identifiziert, die einerseits mit dem physiologischen Lernen, als auch bei deren Abwesenheit oder Fehlfunktion mit MR oder anderen Krankheiten im Spektrum der ND assoziiert werden konnten. Dazu gehört das SrGAP3-Gen mit dem dazugehörigen Produkt, dem Protein (Slit-Robo Rho-GTPase activating Protein 3). Gegenstand dieser Arbeit waren genetisch modifizierte Mäuse (Knockoutmäuse), deren SrGAP3-Gene vollständig ausgeschaltet wurden. In vorhergehenden morphologischen Untersuchen zeigten diese Mäuse eindrückliche Veränderungen des Zentralen Nervensystems (ZNS), wie eine Vergrößerung der Hirnmasse und insbesondere des Gesamtvolumens. Zudem fiel eine Vergrößerung der Ventrikel, den flüssigkeitsgefüllten Hohlräumen des ZNS, auf. Diese Vergrößerung wird als Hydrocephalus bezeichnet.
In dieser Arbeit wurden vergleichende Verhaltensversuche von gesunden Kontrollmäusen und modifizierten Knockoutmäusen durchgeführt. Diese Versuche beinhalteten unter anderem die Beobachtung der motorischen Fähigkeiten im Open Field, über Erfassung der Neugierde im Hole Board, räumliches Lernen im Morris Water Maze, Nestbauverhalten im Nest Building, sowie eine Erfassung des Grabtriebes im Marble Burying. Zu unserer Überraschung zeigten die Knockoutmäuse insbesondere in den Lerntests keine statistisch signifikante Verschlechterung, obwohl sie so starke Auffälligkeiten in der Anatomie zeigten.
Die signifikante Verschlechterung im Marble Burying, sowie das in Voruntersuchungen auffällig eingeschränkte Sozialverhalten der Knockoutmäuse, lassen in der Gesamtschau von der Annahme einer MR in Assoziation mit dem SrGAP3-Gendefekt Abstand nehmen. Eher rücken andere Krankheiten im Spektrum der ND in den Fokus. Insbesondere sei hier die Schizophrenie zu erwähnen bei der eine genetische Komponente mit Defekten von SrGAP3-ähnlichen Genen bereits in der Literatur beschrieben wurde.
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 für Augenheilkunde der Universitätsmedizin Greifswald Charakteristika der Entropiumerkrankungen, Operationstechniken, Auftreten von Rezidiverkrankungen und individuelle Einflussfaktoren auf das Operationsergebnis analysiert werden. Ziel war es, Empfehlungen im Sinne der Qualitätssicherung für Korrekturoperationen beim Vorliegen eines Entropiums zu geben.
Patienten und Methode: In der Greifswalder Studie wurden sämtliche 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 durchgeführten Operationen wurden nach einzelnen Methoden unterteilt und entsprechend der addressierten Wirkprinzipien zu solitären oder kombinierten Techniken zusammengefasst. Ebenso erfolgte eine Zuordnung der den Eingriff durchführenden Operateure zu den Operationsmethoden bzw. -techniken, um so eine eventuelle Korrelation zwischen Operationsart, Operateur und Rezidivrate bestimmen zu können. Bezüglich der Rezidiverkrankung wurden die Zeitdauer bis zum Auftreten, die allgemeine Rezidivrate und diejenige für die einzelnen Operationsmethoden aus der Datensammlung extrahiert. Anhand der eigenen Ergebnisse und von Literaturempfehlungen wurde ein Dokumentationsbogen zur Qualitätssicherung 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 häufiger am rechten Auge. Nach Wirkprinzip unterteilt, wurden zu 46% solitäre und zu 54% kombinierte operative Korrekturtechniken angewendet. Das häufigste 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 Abhängigkeit vom gewählten Eingriff, mit 2% für die Operation nach Wies-Quickert und 43% für die Traktionsnaht. Eine eventuell notwendige Rezidivoperation wurde im Median 30 Monate nach der Erstoperation durchgeführt. Der späteste 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 häufigste 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 häufige Anwendung des solitären 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 künftig noch häufiger eine kombinierte Operationsmethode zur Entropiumkorrektur eingesetzt werden. Das späte Rezidiv bei der Traktionsnaht weist auf zu berücksichtigende Einflussfaktoren wie Allgemeinzustand, Begleiterkrankungen und zumutbaren Operationsumfang bei der individuellen Entscheidung zu einem operativen Korrekturverfahren hin. Die Erfahrung des Operateurs spiegelte sich in einer häufigen operativen Praxis und niedrigen Rezidivrate wider. Der Dokumentations- und Patientenbegleitbogen kann künftig helfen, neben der kliniksinternen Qualitätssicherung die Therapie von Patienten mit Entropiumerkrankung weiter zu optimieren.
Transportproteine spielen für viele Arzneistoffe eine bedeutende Rolle bei der Absorption, Verteilung und Elimination und können folglich auch maßgeblich über die Anflutung eines Wirkstoffs am Ort der Wirkung und / oder Nebenwirkung(en) entscheiden. Ziel dieser Arbeit war es, die Affinität von Tigecyclin zu hepatischen Aufnahme- und Effluxtransportern zu bestimmen. Aus pharmakokinetischen Studien war bekannt, dass das Glycylcyclin hauptsächlich 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 über biologische Membranen.
Um den hepatozellulären Aufnahmetransport aufzuklären, wurden Kompetitionsversuche und direkte Aufnahmeversuch mit Hilfe von stabil transfizierten HEK293-Zellmodellen, die Transportproteine der SLC- und SLCO-Familie stabil überexprimieren, durchgeführt. Unter Verwendung von inside-out-Vesikeln wurde der Effluxtransport von Tigecyclin über MRP2- und MRP3-Transporter untersucht. Um sicher zu gehen, dass die Zellmodelle funktionstüchtig sind, wurde deren Funktionalität vor jedem Versuch mittels bekannter Standardsubstrate und Standardinhibitoren bestätigt. 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 ubiquitär 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 über die Vesikel ließ sich jedoch nicht beweisen. Aufgrund methodischer Schwierigkeiten und der sehr begrenzten Bearbeitungszeit, konnten die Versuche nicht oft genug durchgeführt und keine entsprechend belastbaren Daten generiert werden.
Zusammenfassend kann aus den durchgeführten Untersuchungen abgeleitet werden, dass Tigecyclin ein Substrat von OATP2B1 ist und OATP2B1 somit möglicherweise für die hepatische Aufnahme des Arzneistoffes verantwortlich ist. Ob noch andere Transporter eine Rolle spielen, bleibt weiterhin unbekannt. Auch die konkrete Transportkinetik mit der Affinität (Km) und der Transportkapazität (vmax), bleibt nach diesen Versuchen noch unklar. Des Weiteren legen die Ergebnisse dieser Arbeit nahe, dass bei gleichzeitiger Tigecyclin-Gabe ein gewisses Risiko für unerwünschte pharmakokinetische Interaktionen mit Substraten der Transporter OATP1B3, OATP2B1, MRP2 und MRP3 besteht.
Als Fazit kann gesagt werden, dass mit dieser Arbeit ein Beitrag zur Aufklärung des Arzneimitteltransports und der Transporteigenschaften von Tigecyclin in den Hepatozyten geleistet werden konnte. Zusätzlich konnten weitere Erkenntnisse zur Kompetition gewonnen werden. In wie weit die in vitro Resultate auf in vivo Mechanismen übertragbar sind, ist unklar und bietet Möglichkeiten für weiterführende 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 – including egg sac care, regurgitation feeding and matriphagy – 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 mothers’ 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 nebensächlich, sondern spielen eine relevante Rolle in der kindlichen Entwicklung, Erziehung und Gesundheit. Die Diskurse um Geschlecht und Gleichstellung lassen hingegen häufig den durchschnittlichen Reifungsvorsprung der Mädchen außer Acht. Auf diese Weise wird die Kluft zwischen den Geschlechtern bereits im Vorschulalter in beunruhigendem Maße betont. Durch die dichotome Geschlechterperspektive geraten außerdem 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 immerwährenden 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 „Summative Evaluation KiföG M-V“ erhoben wurden. Zur Einschätzung kindlicher Kompetenzen kam das „Dortmunder Entwicklungsscreening für den Kindergarten“ (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 Abhängigkeit vom Kindesalter, vom Bildungshintergrund und vom Migrationsstatus. Geschlechtsspezifische Normen fanden anschließend Anwendung für die erneute Errechnung der Screeningbefunde von n = 4.251 Kindern im Alter von 48 bis 83 Monaten. Das Effektstärkemaß Cohen’s d diente dabei der Beurteilung der praktischen Relevanz der Geschlechterdifferenzen.
Ergebnisse:
Unter Anwendung der geschlechtsinsensiblen Gesamtnormen schnitten die Jungen jeden Alters schlechter ab – in allen Entwicklungsbereichen und unabhängig vom Kindesalter, vom Bildungshintergrund und vom Migrationsstatus manifestierten sich stets Geschlechtsunterschiede zugunsten der Mädchen. Diese Differenzen vergrößerten sich meist mit zunehmendem Alter und waren stellenweise stärker ausgeprägt bei Kindern aus bildungsnahen Elternhäusern bzw. bei Kindern nicht-deutscher Nationalität. Analysen auf der Grundlage geschlechtsspezifischer Normen ergaben allerdings ein andersartiges, buntes Bild und keine konsistenten Vorteile für ein Geschlecht: Die Unterschiede zwischen Mädchen und Jungen waren alles in allem nicht pädagogisch und praktisch bedeutsam, die Stärken und Schwächen geschlechtstypisch, aber nicht geschlechtsspezifisch verteilt. Die Berücksichtigung geschlechtsbedingter Besonderheiten hatte auch auf die Ermittlung von Entwicklungsrisiken im feinmotorischen und im psychosozialen Bereich einen Einfluss: Die Prävalenzraten wurden dabei durch die geschlechtsinsensiblen Normen für Mädchen mehrheitlich unterschätzt, für Jungen überschätzt.
Schlussfolgerungen:
Die besondere Beachtung geschlechtsspezifischer Entwicklungsaufgaben und Entwicklungsbedingungen entschärft einerseits die „Jungenkrise“ und ermöglicht andererseits eine erweiterte, eine biopsychosoziale Perspektive: Die Unterschiede in den Lernwelten und Lebenswegen von Mädchen und Jungen sind nicht monokausal, sondern multidimensional zu erklären. Statt die Geschlechter gegeneinander auszuspielen, sollte deshalb das Augenmerk auf der Koexistenz von Stärken und Schwächen innerhalb der Geschlechter liegen. Differenzierungen und Diversitäten müssen 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 Rücksicht zu nehmen. Im Sinne der Strategien des „Gender Mainstreaming“ und „Managing Diversity“ werden so intersektionale, interdisziplinäre Maßnahmen für mehr Chancengleichheit ins Rollen gebracht. Für frühzeitige Förderung und Frühintervention erscheint entsprechend ein Fokus auf Fähigkeiten und Fertigkeiten statt allein auf Geschlecht und Gender vielversprechend. Kompetenzspezifische, kompensatorische, kultursensible Präventionsansätze bieten die beste Chance, bereits bei Kindergartenkindern die Divergenzen nicht nur im Hinblick auf Geschlecht und Gender, sondern auch auf Ethnizität 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 spruce’ 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 Würth.
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 spruce’ 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 ‘site-chronology’.
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 – often reported causing differential radial growth in dioecious trees – 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 Letalität von bis zu 100% und im Schwein vorwiegend eine schwerwiegende Atemwegserkrankung mit hoher Morbidität hervorruft. Es gibt bis heute keine zugelassene antivirale Therapie oder Vakzine. Da neben den neutralisierenden Antikörpern zunehmend auch die Bedeutung einer zellulären Immunabwehr gegenüber einer Henipavirus Infektion diskutiert wird, rücken vor allem Vakzinen in den Fokus, die in der Lage sind, beides zu induzieren. Virus-ähnliche Partikel (VLPs) stellen als nicht-replizierende Systeme eine sehr sichere Vakzine und durch ihren Virion-ähnlichen Aufbau mit repetitiven Strukturen sehr potente Immunogene dar.
In dieser Arbeit wurde die Immunogenität von Henipa VLPs (bestehend aus NiV G, NiV F und Hendravirus (HeV) M) bezüglich der Aktivierung des adaptiven Immunsystems zunächst im Kleintiermodell Maus und anschließend in einer Großtierstudie im natürlichen Wirt Schwein untersucht, um Rückschlüsse 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 Mäusen eine humorale Immunantwort mit anti-Henipavirus-spezifischen Antikörpern als auch mit NiV neutralisierenden Antikörpern induziert. Außerdem konnte erstmalig gezeigt werden, dass die Henipa VLPs in einem Mausstamm mit einer genetisch bedingten verstärkten Ausprägung einer Th1 Immunantwort (C57BL/6 Mäusen) in der Lage waren, eine zelluläre adaptive Immunantwort zu stimulieren. So konnte eine direkte Antigen-spezifische Proliferation und IFN-γ Expression in den CD8+ T-Zellen sowie die Th1 Zytokine IFN-γ, TNF-α und IL-2 in den Milzzellüberständen Henipa VLP-immunisierter C57BL/6 Mäuse 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 führte zu einer stärkeren Reaktivierung der CD8+ T-Zellen. Im Rahmen der Immunisierung mit Henipa VLPs bildeten sich Gedächtnis CD8+ T-Zellen aus, die auch bei dreimaliger Applikation des Antigens und einer zusätzlichen Restimulation nicht in den funktionseingeschränkten Zustand der Erschöpfung oder Seneszenz übergingen.
Aufgrund der vielseitigen Immunogenität der Henipa VLPs im Mausmodell, wurde anschließend ihre Fähigkeit zur Induktion des adaptiven Immunsystems im natürlichen Wirt Schwein untersucht. Auch in Schweinen induzierten die Henipa VLPs eine Gedächtnis B-Zellantwort mit anti-Henipavirus-spezifischen Antikörpern und NiV neutralisierenden Antikörpern. Hinzu kam die Stimulation einer MHC-abhängigen als auch der schnelleren, MHC-unabhängigen zellulären Immunantwort. Hierbei waren es vor allem die MHC-unabhängigen γδT-Zellen, die auf eine Henipa VLP Restimulation hin proliferierten und antivirale Zytokine wie IFN γ und TNF α exprimierten. Von den MHC-abhängigen T-Zellen waren es die CD4+ T-Zellen, die die eben genannten löslichen Mediatoren exprimierten. Die CD8α+CD8β+ T-Zellen (klassische CTL) blieben hingegen nahezu unbeeinflusst. Die sowohl in CD8α+ γδT-Zellen als auch in CD8α+CD4+ T-Zellen nachgewiesene Multifunktionalität in Form einer IFN-γ und TNF-α Koexpression deutet auf die Generierung einer zellulären Gedächtnis 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 zellulären Immunantwort in Mäusen und zum ersten Mal auch in Schweinen herausgestellt werden. In zukünftigen Infektionsversuchen unter BSL-4 Bedingungen muss geklärt werden, inwieweit diese Henipa VLPs in der Lage sind, einen Schutz und eine sterile Immunität gegenüber einer Henipavirus Infektion zu vermitteln.
Gegenwärtig gilt eine präoperative 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 inadäquat operiert. Die Zielsetzung dieser Studie bestand darin anhand eines größeren 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 Münster und den durch weitere Promovenden der Promotions- und Forschungsgruppe für genitale Sarkome (PFGS) rekrutierten Sarkomdaten verglichen. Diese Daten sollten als Basis für die Errechnung eines durch das DKSM (Deutsche klinisches Kompetenzzentrum für genitale Sarkome und Mischtumoren) entwickelten Sarkom-Scores dienen. Zusätzlich erfolgte eine Analyse verschiedener Laborwerte (LDH, Neutrophilen/Lymphozyten-Ratio: NLR, Lymphozyten/Monozyten-Ratio: LMR) und der Ultraschallbefunde einschließlich der Dopplersonographien. Insgesamt sollten Charakteristika gefunden werden, die zur Diskriminierung von LM und uterinen Sarkomen geeignet sind. Es wurden insgesamt 526 vollständige Datensätze von LM-Operationen, die im Zeitraum von Dezember 2015 bis Oktober 2016 in der Frauenklinik des Krankenhauses Sachsenhausen/Frankfurt durchgeführt worden sind, prospektiv erfasst. Es wurden 470 Fälle mit histologisch gesicherten, regulären 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. Zusätzlich 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, Tumorgröße, Menopausestatus, intermenstruelle Blutung, auffällige Sonographie, schnelles Tumorwachstum und Solitärtumor 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 Tumorgröße > 5 cm, aber auch mit stark degenerativ veränderten LM signifikant höhere LDH-Werte, als Frauen mit einer Tumorgröße ≤ 5 cm (p = 0,04334) und LM ohne degenerative Veränderungen (p= 0,0052) auf. Die NLR von Frauen ≥ 35 Jahre war signifikant höher, als bei denen mit < 35 Jahren (p = 1,4 x 10-5) und die LMR war bei ≥ 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/μl) und LM (n = 469; Mittelwert: 279,42 Tsd/μl) unterschiedlich hohe Werte aufweisen. Aufgrund der geringen Fallzahl der Sarkome ließen 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 auffälligen Sonographiebefund auf. Dopplersonographisch ließen 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 stärker ausgeprägte Durchblutung, während 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 Tumorgröße > 5 cm hochsignifikant niedriger, als bei einer Tumorgröße ≤ 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 solitären LM war signifikant niedriger, als der RI, der im größten Tumor bei multiplen LM gemessen wurde. Die Daten dieser Analyse mit 470 LM und die Daten der Promotion Krichbaum mit 199 LM wurden direkt für die Berechnung des präoperativen LMS-Risiko-Scores verwendet. Letztere erfolgte unter Hinzufügung der LMS-Daten des DKSM im Institut für Bioinformatik der Universitätsmedizin Greifswald. Dieser Score wurde zwischenzeitlich zur Publikation eingereicht.
Unter Verwendung von rekombinanten Schweineleberesterasen wurden zwei Chemoenzymatische Prozesse sukkzessive etabliert, optmiert und im Maßstab vergößert. 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 – the trophic life stage of the myxomycetes – 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 ‘barcoding gap’.
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 ‘what is a myxomycetes species?’
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 ‘do myxomycetes show broader realized niches as soil amoebae than as fructifications?’ and ‘are myxamoebae distributions correlated to potential prey organisms (fungi and bacteria)?’ 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 (“snowbank”) 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.
Hintergrund: Patientennahe und klinische Erhebungsverfahren zur Dokumentation des Therapieverlaufs und des Behandlungserfolgs in der Ambulanten Muskuloskeletalen Rehabilitation (AMR) wurden bisher nur selten im direkten Vergleich hinsichtlich ihrer methodischen Eigenschaften, speziell der Änderungssensitivität untersucht. Für die angemessene Beurteilung medizinischer Behandlungsergebnisse sind begründete Empfehlungen für die Auswahl und Beurteilung geeigneter Outcomeparameter erforderlich.
Ziel: Die methodischen Eigenschaften verschiedener klinischer Messverfahren (Bestimmung der Gelenkbeweglichkeit und des Fingerbodenabstands mit der Neutral-Null-Methode, manuelle Muskelkraftmessung, Gehstreckenbestimmung mit dem Laufband, Staffelsteinscore Version Hüfte und Knie, Harris Hip Score und Knee Society Score) werden ermittelt und verglichen. Es wird untersucht, ob und wie gut diese Erhebungsmethoden mit generischen (SF-36) und spezifischen (WOMAC® bzw. Funktionsfragebogen Hannover-Rückenschmerz) patientennahen Erhebungsinstrumenten korrespondieren. Neben den klassischen Haupt- und Nebentestgütekriterien und den Verteilungseigenschaften wird die Änderungssensitivität bestimmt, um zu zeigen, wie gut die Instrumente in der Lage sind, Veränderungen über die Zeit abzubilden.
Methoden: In die prospektive unkontrollierte Längsschnittstudie mit indirekter Ergebnismessung im Vorher-Nachher-Design werden alle Patienten konsekutiv eingeschlossen, welche vom 1.1.2013 bis zum 1.5.2014 eine durchschnittlich dreiwöchige Ambulante Muskuloskeletale Rehabilitation nach Hüft- oder Knie-TEP-Implantation sowie nach operativer oder konservativer Behandlung der Claudicatio spinalis im Zentrum für Rehabilitation und Physikalische Medizin am SRH Zentralklinikum Suhl absolviert haben. Bei Aufnahme (T1) und bei Entlassung (T2) werden die o.g. klinischen Erhebungsverfahren, anamnestische Daten und bei den Patienten mit Claudicatio spinalis der Funktionsfragebogen Hannover-Rückenschmerz, bei den Endoprothese-Patienten der WOMAC® und bei allen Patienten der SF-36 bestimmt. Die Datenerhebung für WOMAC® und SF-36 erfolgt per Selbstauskunft, mit Hilfe oder als Interview. Die Reliabilität der patientennahen Instrumente wird für T1 mit Cronbach's alpha ermittelt. Für die Änderungssensitivität werden Effektstärken und Standardisierte Mittelwertdifferenzen berechnet und miteinander verglichen. Mit der Pearson-Korrelation wird gemessen, ob und wie gut die Ergebnisse der verschiedenen klinischen Befunde untereinander und mit den patientennahen Erhebungsverfahren korrelieren.
Ergebnisse: Die Untersuchung umfasst 175 Patienten (40 nach Hüft- und 60 nach Knie-TEP-Implantation sowie 75 mit Claudicatio spinalis, davon 24 nach einer Operation). Im Verlauf der Ambulanten Muskuloskeletalen Rehabilitation zeigen sich unabhängig von Alter, Geschlecht und Bildungsstand positive Veränderungen. Die heterogene Datenerhebung mittels schriftlicher Befragung bzw. durch ein persönliches Interview für SF-36 und WOMAC® hat keinen Einfluss auf das Untersuchungsergebnis. Wegen der unterschiedlichen Ergebnisse für die beiden Indikatoren zur Bestimmung der Änderungssensitivität (Effektstärke und Standardisierte Mittelwertdifferenz) ist es empfehlenswert, in Studien grundsätzlich beide Kennziffern zu berechnen und zu vergleichen. Die höchste Änderungssensitivität aller Instrumente erzielt der Staffelsteinscore in beiden Versionen (Knie stärker als Hüfte). Die Änderungssensitivität der anderen klinischen Erhebungsverfahren und des Funktionsfragebogen Hannover-Rückenschmerz fällt schwächer aus, ist aber der Änderungssensitivität der körperlichen Domänen des SF-36 überlegen, die wiederum eine höhere Änderungssensitivität aufweisen als die WOMAC® Subscores. Am niedrigsten ist die Änderungssensitivität für die Psychischen Domänen des SF-36. Es gibt keine relevanten Antwortausfälle. Nennenswerte Boden- und Deckeneffekte zeigen testimmanent nur der WOMAC® und für die Items "Körperliche Rollenfunktion", "Emotionale Rollenfunktion" und "Soziale Funktionsfähigkeit" der SF-36. Der Funktionsfragebogen Hannover-Rückenschmerz, der WOMAC® und mit Einbußen der SF-36 für die Items "Schmerz" und "Allgemeine Gesundheitswahrnehmung" sind zum Zeitpunkt T1 hoch reliabel (Cronbach's alpha). Mit der Pearson-Korrelation wird außer für die Hüft-TEP-Patienten in T1 die Konstruktvalidität für den SF-36 und den WOMAC® bestätigt. Als mögliche Fehlerursache kann nur die geringe Anzahl von 40 Hüft-TEP-Patienten identifiziert werden. Staffelsteinscore, Harris Hip Score und Knee Society Score korrelieren miteinander hochsignifikant. Der Staffelsteinscore ist in beiden Versionen bezüglich der Nebentestgütekriterien und der Korrelation mit dem SF-36 bzw. dem WOMAC® dem Harris Hip Score und dem Knee Society Score insgesamt leicht überlegen. Bei Patienten mit Claudicatio spinalis korrelieren Gehstrecke, Funktionsfragebogen Hannover-Rückenschmerz und mit Abstrichen für T1 der Fingerbodenabstand hochsignifikant miteinander und auch akzeptabel mit dem SF-36. Die Gehstrecke der Totalendoprothese-Patienten korreliert eher weniger gut mit allen Kenngrößen.
Diskussion: Im Ergebnis der Studie kann zur Evaluation und Dokumentation der Prozess- und Ergebnisqualität in der Ambulanten Muskuloskeletalen Rehabilitation für Endoprothese-Patienten die Verwendung des Staffelsteinscores in beiden Versionen und für Patienten mit Claudicatio spinalis die Bestimmung des Funktionsfragebogen Hannover-Rückenschmerz, der Gehstrecke und des Fingerbodenabstandes empfohlen werden. Dabei sind die differierenden Ergebnisse der Hüft-TEP-Patienten zum Zeitpunkt T1 und die heterogene Form der Datenerhebung für SF-36 und WOMAC® zu berücksichtigen. Die Kombination des Staffelsteinscores mit dem Harris Hip Score für die Hüft-TEP- und mit dem Knee Society Score für die Knie-TEP-Patienten bringt keinen Vorteil. Der Einsatz des SF-36 und des WOMAC® in der Routine ist nicht sinnvoll, genau wie das Messen der Gehstrecke mit dem Laufband bei den Endoprothese-Patienten. Weitere Studien an größeren Patientengruppen, im Einrichtungsvergleich, mit praktikableren patientenberichteten Endpunkten für die Endoprothese-Patienten und mit spezifischeren patientennahen Erhebungsverfahren für die Patienten mit Claudicatio spinalis sind genauso notwendig wie Untersuchungen mit anderen Assessmentinstrumenten der Mobilität sowie zur Bestimmung der Gehstrecke in anderer Art und Weise.
Die vorliegende Studie befasste sich mit der Morphologie des Canalis nasolacrimalis (CN) von Japanischen Makaken (Macaca fuscata) basierend auf der Untersuchung koronaler computertomographischer Schichtaufnahmen. Im ersten Teil der Studie wurde das geschlechtsspezifische Wachstum des CN anhand von 29 Schädeln in unterschiedlichen postnatalen Altersgruppen analysiert. Der zweite Teil befasste sich mit dem Einfluss geographischer und klimatischer Faktoren auf die Morphologie des Tränenkanals adulter Japanischer Makaken, die definierten lokalen Populationen entstammen. Im dritten Teil der Arbeit wurde schließlich die Morphologie des CN von Macaca fuscata mit der anderer Spezies der Faszikularis-Gruppe der Makaken (Macaca cyclopis, Macaca fascicularis, Macaca mulatta) verglichen.
Zur Darstellung der Morphologie des CN wurden anhand der koronalen CT-Schichtaufnahmen mit Hilfe der WinSurf Version 4.0® - Software 3D-Rekonstruktionen des CN angefertigt und die entsprechenden Volumina ermittelt. Darüber hinaus wurde die Länge des CN sowie der Winkel zwischen der Achse des CN und der Horizontalebene mit dem Programm OsiriX® Version 5.8.2 vermessen. Die ermittelten Maße des CN wurden mit externen linearen Schädelmaßen in Beziehung gesetzt, um den Einfluss der Schädelmorphologie auf den CN zu untersuchen.
Männliche und weibliche Japanische Makaken wiesen zahlreiche Übereinstimmungen in der Morphologie des CN auf. So erstreckte sich der CN vom orbitalen Eingang nach kaudal und lateral. Dabei befand sich der orbitale Eingang weiter medial als die Mündungsstelle in der Nasenhöhle. Erst ab der Altersgruppe 2 erschien der Sinus maxillaris gleichzeitig auf einem Schichtbild mit dem CN. Die Maße des CN vergrößerten sich mit zunehmendem Alter, wobei das Volumen des CN adulter männlicher Tiere größer war als das der weiblichen Tiere. Bis auf den linken CN adulter Tiere wiesen weibliche Individuen in allen anderen Altersgruppen einen längeren CN auf als männliche Individuen. Die größte Volumen- und Längenzunahme zeigten sich bei Männchen zwischen der Altersgruppe 3 und 4, bei Weibchen zwischen der Altersgruppe 1 und 2. Die Achse des CN war bei infantilen Tieren nahezu senkrecht zur Horizontalebene ausgerichtet und verlagerte sich mit zunehmenden Alter schräg nach vorne.
Für die Volumen-, Längen- und Winkelmessungen des CN konnten signifikante geschlechtsspezifische Unterschiede beobachtet werden. Jedoch waren die Unterschiede nicht einheitlich und betrafen nicht alle Altersgruppen. Die vorliegende Studie zeigte für Macaca fuscata einen statistisch signifikanten Zusammenhang zwischen dem Wachstum des CN und externen Schädelmaßen. Darüber hinaus zeigten die Vergleiche der Anstiege der Regressionsgeraden zwischen beiden Geschlechtern keine signifikanten Unterschiede. Somit ist anzunehmen, dass sich die Tränennasenkanäle beider Geschlechter mit einem ähnlichen Wachstumsmuster vergrößern.
Der Einfluss klimatischer und geographischer Faktoren auf den CN wurde an 37 Schädeln adulter Japanischer Makaken beiderlei Geschlechts von fünf definierten geographischen Regionen Japans untersucht. Dazu wurden die ermittelten Maße des CN in Relation zu Klimadaten gesetzt. Für das Volumen ergaben sich keine statistisch signifikanten Unterschiede im Populationsvergleich. Jedoch unterschieden sich die Messwerte der lokalen Gruppen hinsichtlich der Länge und der Achsenneigung des CN signifikant voneinander. Zudem konnten für den linken CN signifikante Beziehungen zur geographischen Lage und der kleinsten Januartemperatur herausgearbeitet werden. Da dieser Zusammenhang nur für eine Seite beobachtet werden konnte, besteht weiterer Untersuchungsbedarf.
Schließlich wurden die vier Spezies der Faszikularis-Gruppe bezüglich der Morphologie des CN anhand von 34 adulten Schädeln beiderlei Geschlechts untersucht. Statistisch signifikante Unterschiede ergaben sich für das Volumen und die Länge des CN. Während für den CN von Macaca fuscata bezüglich Volumen und Länge die größten Messwerte bestanden, zeigte Macaca mulatta die kleinsten Messwerte. Hinsichtlich der Ausrichtung des CN zur Horizontalebene bestanden keine Speziesunterschiede.
Die Ergebnisse dieser Untersuchung beschreiben nicht nur den Tränennasengang innerhalb einer Wachstumsreihe von Macaca fuscata, sondern liefern erstmals Erkenntnisse über die Morphologie des CN bei verschiedenen geographischen Populationen der Rotgesichtsmakaken sowie der Faszkularis-Gruppe. Angesichts der bekannten Unterschiede zwischen Catarrhini und Platyrrhini bezüglich der Morphologie der Nasenhöhle sind weiterführende Untersuchungen notwendig um die Faktoren, welche die Morphologie des Tränennasengangs beeinflussen, weiter zu ergründen.
Einleitung
Das Nervenwurzel-Sedimentationszeichen (SedSign) ist ein neues radiologisches Zeichen in der Diagnostik zentraler lumbaler Spinalkanalstenosen (LSS). Aufgrund der überlegenen Ergebnisse operativ versorgter Patienten gegenüber konservativ Behandelten mit positivem SedSign, stellt das Zeichen ein Entscheidungskriterium zur Behandlung von LSS-Patienten dar. Diese Studie untersucht die mögliche Rückbildung eines positiven Zeichens nach einer Operation und die Korrelation zum klinischen Ergebnis.
Material und Methoden
Dreißig konsekutive LSS-Patienten mit einem positiven SedSign wurden prospektiv in die Studie eingeschlossen und operativ dekomprimiert. Präoperativ und drei Monate postoperativ wurden die funktionelle Einschränkung (Oswestry Disability Index; ODI), der Bein- und Rückenschmerz (Visuelle Analogskala; VAS), die Gehstrecke im Laufbandtest und das SedSign im lumbalen MRT erfasst. Ein früher Nachuntersuchungstermin wurde gewählt, um einen Einfluss der Operationstechnik oder der Erkrankung angrenzender Segmente auf das klinische Ergebnis auszuschließen.
Ergebnisse
Die Patienten (mittleres Alter 73 Jahre [IQR 65-79], 16 männlich) wiesen median präoperativ einen ODI von 66% [IQR 52-78], einen VAS von 8 [IQR 7-9] und eine Gehstrecke von 0m [IQR 0-100] auf. Zum Zeitpunkt der Nachuntersuchung zeigten 27 Patienten ein negatives Zeichen, verbunden mit einer medianen klinischen Verbesserung in ODI (21% [IQR 12-26]), VAS (2 [IQR 2-4]) und Gehstrecke (1000m [IQR 500-1000]). Ein insuffizient dekomprimierter Patient wies postoperativ neben persistierenden Schmerzen ein positives SedSign auf, das sich nach Revisionsoperation bis zur Nachuntersuchung zurückbildete. Drei Patienten zeigten aufgrund epiduraler Lipomatose (n=2) bzw. einer Duraverletzung mit Ausbildung einer duralen Zyste (n=1) ein positives Zeichen. Bei diesen drei Patienten betrug das klinische Outcome median 16% im ODI, 0 auf der VAS und 500m bei der Gehstrecke.
Diskussion
Nach Operation der betroffenen Segmente von Patienten mit LSS beobachteten wir eine Rückbildung des präoperativ positiven SedSigns verbunden mit einer Verbesserung der klinischen Parameter. Die unmittelbare Änderung des SedSigns beweist, dass eine mechanische Kompression ursächlich für die fehlende Sedimentation der Nervenwurzeln ist. Ein bestehendes positives Zeichen könnte das Resultat einer inkompletten Dekompression oder einer operativen Komplikation sein. Das SedSign kann bei Patienten mit epiduraler Lipomatose nicht angewendet werden.
Zusammenfassung
Die postoperative Rückbildung des SedSigns könnte bei LSS-Patienten zukünftig als Indikator für eine effektive Dekompression eingesetzt werden.
Objektive Eingruppierung sequenzierter Tollwutisolate mithilfe des Affinity Propagation Clusterings.
(2018)
Das International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV) reguliert die Nomenklatur von Viren sowie die Entstehung neuer Taxa (dazu gehören: Ordnung, Familie, Unterfamilie, Gattung und Art/Spezies). Dank dieser Anstrengungen ist die Einteilung für verschiedenste Viren in diese Kategorien klar und transparent nachvollziehbar. In den vergangenen Jahrzehnten sind insgesamt mehr als 21.000 Datensätze der Spezies „rabies lyssavirus“ (RABV) sequenziert worden. Eine weiterführende Unterteilung der sequenzierten Virusisolate dieser Spezies ist bislang jedoch nicht einheitlich vorgeschlagen. Die große Anzahl an sequenzierten Isolaten führte auf Basis von phylogenetischen Bäumen zu uneindeutigen Ergebnissen bei der Einteilung in Cluster. Inhalt meiner Dissertation ist daher ein Vorschlag, diese Problematik mit der Anwendung einer partitionierenden Clusteringmethode zu lösen. Dazu habe ich erstmals die Methodik des affinity propagation clustering (AP) für solche Fragestellungen eingesetzt. Als Datensatz wurden alle verfügbaren sequenzierten Vollgenomisolate der Spezies RABV analysiert. Die Analysen des Datensatzes ergaben vier Hauptcluster, die sich geographisch separieren ließen und entsprechend als „Arctic“, „Cosmopolitain“, „Asian“ und „New World“ bezeichnet wurden. Weiterführende Analysen erlaubten auch eine weitere Aufteilung dieser Hauptcluster in 12-13 Untercluster. Zusätzlich konnte ich einen Workflow generieren, der die Möglichkeit bietet, die mittels AP definierten Cluster mit den Ergebnissen der phylogenetischen Auswertungen zu kombinieren. Somit lassen sich sowohl Verwandtschaftsverhältnisse erkennen als auch eine objektive Clustereinteilung vornehmen. Dies könnte auch ein möglicher Analyseweg für weitere Virusspezies oder andere vergleichende Sequenzanalysen sein.
Zusammenfassung
Fragestellung
Quarzstäube sind ein Lungenkarzinogen. Dieses Siliziumdioxid wirkt nach inhalativer Aufnahme als inflammatorischer Schlüsselreiz zur Unterhaltung einer chronischen Entzündung. Diese betrifft typischerweise zunächst die pulmonalen Lymphknoten und später die Lunge selbst. Bislang war unbekannt, ob es bei Lungentumoren und gleichzeitig vorliegender Silikose der Lungenlymphknoten Unterschiede bezüglich des histologisch führenden Typs im Vergleich zu anderen Stadien der Silikose gibt. Ebenso war der mögliche Zusammenhang auch für andere, häufige Lungenkarzinogene des Uranbergbaus wie Radon oder Arsen noch nicht untersucht worden.
Methodik
Es wurden Daten von 2.524 Uranbergarbeitern aus dem Sektionsarchiv der SDAG Wismut in Stollberg sowie deren Expositionsdaten verwendet. Referenzpathologisch erfolgte die Einteilung in drei Silikosestadien (keine Silikose, ausschließlich Lungenlymphknotensilikose, Lungengewebs- und Lungenlymphknotensilikose) sowie die Zuordnung zu einem der drei führenden Lungentumorentitäten (Adenokarzinom, Plattenepithelkarzinom, kleinzelliges Karzinom). Unter Berücksichtigung der kumulativen Quarzexposition auf der Grundlage einer Job-Exposure-Matrix wurde die Auftretenswahrscheinlichkeit der Lungentumortypen für jedes Silikosestadium durch ein multinominales Regressionsmodell geschätzt. Gleiches erfolgte für die kumulativen Expositionen gegenüber den relevanten weiteren Karzinogenen Radon und Arsen.
Ergebnisse
Insgesamt waren die Wahrscheinlichkeiten der histologischen Lungentumortypen unter Uranbergarbeitern mit ausschließlicher Lymphknotensilikose den Wahrscheinlichkeiten mit Lungen- und Lymphknotensilikose ähnlicher als den Wahrscheinlichkeiten ohne Silikose. Dies wurde auch für Radon und Arsen bestätigt.
Schlussfolgerung
Die Ergebnisse stützen die Hypothese, dass die Karzinogenese sowohl durch Quarz als auch durch Radon und Arsen in Lymphknotensilikotikern ähnlicher der Karzinogenese in Lungensilikotikern ist, als deren bei Nichtsilikotikern.
The aims of this study were to quantify the key mineralization processes and the resulting nutrient release potentials of different sediment types, their ranges of extent and dependency on varying environmental conditions such as seasonal variations or shifts in oxygen availability. Benthic phosphate fluxes and flux potentials were of particular interest as P is an essential nutrient for algal growth in marine systems and phosphate is often limiting primary production, hence strongly promotes the production of new biomass. A major P source in marine environments are mineralization products of early diagenetic processes.
To gain insight into the pathways of organic matter mineralization and subsequent secondary reactions, key reactants in the solid and the dissolved phase were considered in typical sediments of the Baltic Sea and the Black Sea. Seven study sites in the German Baltic Sea region, representative of the major depositional environments, including coarse and fine grained sediments, both rich or poor in organic carbon, were intensively studied. The investigations were conducted on a seasonal basis during ten ship-based expeditions between July 2013 and March 2016, covering spring- and autumn algal blooms, stagnation periods with bottom water hypoxia and winter dormancy. Hypoxic conditions frequently developed in the bottom waters of the Bay of Mecklenburg, Stoltera and the Arkona Basin sites, shallower stations like the Tromper Wiek, the Oder Bank and the Darss Sill were usually not affected by hypoxia. Increased nutrient concentrations in the bottom waters coincided with oxygen depletion. High salinity dynamics were observed in the bottom waters above the studied sediments, which were due to frequent salt water inflows from the North Sea. Bottom water temperature variability was seasonally conditioned.
The studied sands showed 2-3 orders of magnitude higher permeability values and about one order of magnitude lower organic matter contents compared to the studied muds. Occasionally, strongly increased organic matter contents were observed in the sands, likely induced by downward mixing of plankton bloom derived particles. The organic matter was found to be essentially supplied by marine phytoplankton, indicated by its elemental composition and isotopic signature.
Additionally, an adapted approach of the Keeling plot method was made to characterize the source material of organic matter mineralization. In marine environments, dissolved inorganic carbon concentrations often increase with depth together with an isotopic carbon signature shift to lighter values due to organic matter mineralization. The Keeling plot method was commonly used to determine the isotopic signature of carbon sources for ecosystem respiration. Conventionally, the influence of respiratory depletion of 13CO2 on the isotopic composition of the atmosphere was studied in terrestrial and limnic biogeochemistry. The same approach was applied on organic matter mineralization in sediments and the water column during this study. Mixing of bottom water derived background DIC and DIC released into the environment during organic carbon decomposition was assumed. In a modification of previous approaches, where changes in concentration and δ13C of DIC were followed over time, vertical profiles were analyzed in this study, which represent time-dependent variations superimposed by transport processes . DI13C gradients in the water column of the Black Sea and pore water profiles in the Black Sea and the Baltic Sea were used to estimate the 13C signature of the mineralized organic carbon via Keeling plot analysis. The Black Sea water column revealed a δ13C signature of the organic matter source close to the signature of typical particulate organic matter in the ocean and previously reported values for the Black Sea euphotic zone. In the pore waters of Black Sea sediments (from short and long sediment cores), Keeling plot analysis clearly demonstrates that the released DIC at depth can be derived from different sources. An isotopically very light carbon source (< –60 ‰) was associated with anaerobic oxidation of methane in the Black Sea. Marine organic matter was the principal source for DIC in the deeps of Baltic Sea basins, while the calculated carbon source isotopic signature in sediments of sand flats and bays was shifted to heavier δ13C signatures compared to marine organic matter. These shifts were attributed to potential dissolution of sedimentary carbonates or organic inputs of terrestrial C4 vascular plants like maize and other agricultural plants. The carbon source isotopic composition calculated via Keeling plot analysis correlated well with directly measured δ13C signatures of surface sediments POM.
Organic matter mineralization activity in the southern Baltic Sea sediments was studied via gross sulfate reduction rate analysis and total oxygen uptake measurements in sands and muds. Oxygen penetration depths were less than 4 mm in both, muddy and sandy sediments. Oxygen uptake rates were similar in muds (10.2 mmol m–2 d–1) and sands (10.7 mmol m–2 d–1), while significantly higher rates were measured in the coastal near sites of the Bay of Mecklenburg (about 12 mmol m–2 d–1) than in the deeper Arkona Basin (about 9 mmol m–2 d–1). Substantial sulfate reduction was measured in the muddy (about 4 mmol m–2 d–1) and the sandy (about 1 mmol m–2 d–1) study sites. Highest sulfate reduction rates (4.4 – 5 mmol m–2 d–1) were detected in the muds of the Bay of Mecklenburg during summer, about twice as high as in the Arkona Basin muds. Increased mineralization activity of the coastal near muds of the Bay of Mecklenburg is attributed to enhanced input of fresh organic matter during algal blooms.
About twofold higher oxygen consumption and sulfate reduction rates were measured in summer compared to winter in sandy and muddy sediments.
The studied sites were usually characterized by a typical biogeochemical zonation with oxic, suboxic and sulfidic zones. The concentration profiles in the muds reflected sulfate reduction and secondary redox-reactions, liberating dissolved carbon, nitrogen, phosphorus and hydrogen sulfide into the interstitial waters. Orders of magnitude lower concentrations were detected in the sands, while their top centimeters were mostly irrigated and mineralization products only accumulated below.
A several centimeter thick suboxic zone was sustained by active downward transport of oxidized material in the southern Baltic Sea coastal sediments, presumably mainly through bioturbation. Especially sulfur and iron species were involved in the secondary reactions between the metabolites of early diagenetic processes occurring in the suboxic zone. Partly high temporal variability was observed in the form of vertical migration of the sulfidic zone and a corresponding expansion and shrinking of the suboxic zone. The Arkona Basin site showed the most stable geochemical zonation over time, while the Luebeck Bight site and especially the Mecklenburg Bight site showed striking dynamics. The consequent redox-regime shifts within the surface sediments might promote mineralization of organic matter as higher sulfate reduction rates and higher total oxygen uptake were measured in these more dynamic muds. The vertical shifts of the redox-gradients can largely be explained by temporal and spatial variability of bioturbation activity, but also anthropogenic activities may play a role. Bottom trawling, may be the dominant mixing process at the Mecklenburg Bight site.
In the sands, less reactive iron and manganese contents were available compared to the studied muds, which may be due to frequent irrigation of the top centimeters leading to a loss of pore water reservoirs like dissolved Fe and Mn.
Another mixing process, storm induced sediment resuspension, was suggested to be important for the sediments in the study area. A severe sediment resuspension event at the silty Tromper Wiek site was indicated by steep gradients in pore water concentration and particulate mater content profiles in the top ∼ 5 cm sediments. Carrying out non steady state modeling (Bo Liu, IOW), the successive re-development of the pore water profiles towards a steady-state was simulated and the time span necessary to establish measured pore water profiles after the sediment disturbance event was approximated. In the predicted time span, daily average wind speeds reached an annual high of the category ‘gale’ which was probably sufficient to resuspend and irrigate the surface silt-type sediments.
This study showed that sediment mixing processes have a strong influence on early diagenetic reactions, solute release potentials and actual fluxes from the sediments. Also the sediment mixing via bottom trawl fishing can be regarded as an event-like disturbance. The newly developed approach of non-steady-state modeling of pore water sets (Bo Liu; IOW) can help to answer the question, how long it takes to reach a steady-state after a sediment disturbance event.
The concentration profiles in interstitial waters were used to calculate net transformation rates via the transport-reaction models REC and PROFILE. The calculations revealed net release of H4SiO4 and PO4 within the top 20 cm of the studied muds, while net DIC and NH+4 consumption and sulfate production was clearly evident within the top ∼ 5 cm. Intensive reoxidation of sulfide that was produced via sulfate reduction was also indicated by large deviations between the modeled net sulfate transformation rates and experimentally derived gross sulfate reduction rates. These surface near transformations were probably associated with microbial chemosynthesis.
The studied sands of the southern Baltic Sea were usually characterized by very low pore water gradients, probably due to their frequent irrigation. Accordingly, calculated transformation rates were one to two orders of magnitude lower in the studied sands compared to the muds of the southern Baltic Sea. However, during a situation with a stratified water column, substantial pore water reservoirs with the typical concentration trends were present in the sandy Darss Sill sediments. Integrated production rates of PO4, Mn2+ and H4SiO4 derived from these concentration profiles were in the same order of magnitude as in the muddy Arkona Basin.
Intensive pore water irrigation is also capable to transport fresh organic matter into the sediment as was occasionally indicated by strongly increased surface near TOC in the sands. Considerable gross sulfate reduction rates and total oxygen uptake rates were measured in the sandy Oder Bank sediments, where pore water concentration profiles rather suggested absence of diagenetic processes. The studied sands were, hence, not unreactive substrates but usually rather unable to preserve the mineralization products.
This reflects the often limited significance of pore water evaluations in irrigated sandy sites but also the high mineralization potentials of coastal sands. Early diagenetic processes and the impact of intense benthic-pelagic exchange in such shallow marine environments is still poorly understood, as they were rarely investigated in the past and are methodologically more difficult to investigate.
The Baltic Sea deeps Gotland Deep and Landsort Deep were mainly controlled by sulfate reduction and shallow anaerobic oxidation of methane. Calculated rates of net sulfate reduction and net sulfide production were equivalent, indicating a lack of sulfide re-oxidation reactions. Phosphate liberation rates were low in the surface sediments, but strong linear concentration gradients indicated liberation at depth.
The euxinic Black Sea sediments were purely controlled by sulfate reduction via anaerobic oxidation of methane at the sulfate-methane transition zone in sediment depths of up to several meters. Subsequent diffusive concentration gradients clearly dominated pore water profiles in the surface sediments.
Benthic solute reservoirs of the top 10 cm pore waters were generally higher in the muds than in the sands of the southern Baltic Sea. The smaller reservoirs in the sands were cause by intensive exchange between pore water and bottom water in these permeable sediments. The three studied muddy sites of the southern Baltic Sea showed great dissimilarities with respect to their pore water compositions. Large observed pools of dissolved Fe2+ and PO4 clearly point to reduction of reactive Fe and release of adsorbed P pools. Multi-dimensional scaling analysis showed that seasonal variability played only a minor role for the observed variability of the benthic solute reservoirs. Principal component analysis revealed that the studied sediments can be characterized by essentially two factors based on their pore water reservoirs of the top 10 cm: 1) their mineralization and accumulation efficiency and 2) their secondary reactions in the suboxic zone, reflecting fundamental differences in their sedimentation conditions and mixing processes. While the sands were similar to each other due to their overall low reservoirs, sands, silts and muds mainly differed in their mineralization and accumulation efficiency. Large variability was also observed within the studied muds regarding their predominating redox metabolites. Highest dissimilarities were evident between the neighboring sites Mecklenburg Bight (mostly suboxic) and Luebeck Bight (mostly sulfidic). Therefore, the biogeochemical state in the studied sediments were shown to be mainly controlled by their sediment type and the transport of reactive iron into the sediments. The supply of organic matter to the sea floor controlled the overall mineralization activity, while the sediment permeability determined the accumulation efficiency of the sediment. Mixing of surface sediments together with the complex relation of oxygen, sulfur, iron and phosphorus in the solid and aqueous phase is controlling benthic nutrient fixation/liberation reactions. Salinity variability showed no noticeable effects on early diagenetic processes. During four sampling occasions in the Arkona Basin, bottom water salinity showed strong variability which was also effecting pore water concentration profiles in more than 15 cm depth. However, concentration profiles of typical organic matter mineralization products remained remarkably stable. Also gross sulfate reduction rates seemed to be unaffected by the variable pore water sulfate concentrations.
Nutrient fluxes across the sediment-water interface were obtained by the interpretation of vertical pore water concentration profiles via different models (diffusive fluxes) and via incubation of intact sediment cores (total fluxes). Benthic diffusive fluxes represent potential release of solutes into the water column. They were often strongly associated with the benthic reservoirs, thus fluxes were highest in the muds, considerably lower in the organic-poorer silts, and generally close to zero in the sands. The dissimilarities between diffusive fluxes in the different sediments were mainly controlled by the sediment type. Highest variability was observed within the muds, controlled by their different diagenetic pathways due to different sediment mixing intensities.
In the muddy sediments, diffusive PO4 fluxes were much higher than mineralization of organic matter with the common element ratios of marine organic matter can provide, indicating active recycling of phosphorus within the muds due to recurring adsorption and re-release on reactive iron oxyhydroxide phases. Especially in the strongly mixed Mecklenburg Bight sediments, pore water dissolved PO4 was primarily controlled by the release of adsorbed P. Actual PO4 release into the bottom waters (determined via core incubation experiments) was only measured under extended bottom water oxygen deficiency conditions. The same applied to the redox-sensitive solutes Fe2+, Mn2+ and sulfide.
For the less redox-sensitive solutes, diffusion usually accounted only for a fraction of the total interfacial flux. The proportion of advective to diffusive transport was estimated with different methods. Bioturbation induced sediment mixing was quantified by comparing the diffusive H4SiO4 fluxes derived from pore water modeling with the total fluxes derived from the core incubations. The studied muds showed infauna induced advection proportions of about 35 – 100 %. Only when infauna was absent, diffusion became the dominant transport process across the sediment-water interface. In the studied sands, advection was the dominating transport process, since their generally low surface near reservoirs lead to diffusive fluxes close to zero. However, it remains unclear whether bioturbation or hydrodynamic irrigation are responsible for that. An attempt was made to estimate the effect of hydrodynamic irrigation for a range of reasonable bottom water velocities from the sediment bedform geometry after Neumann et al. (2017). However, resulting potential hydrodynamic irrigation was found to be rather low compared to reported values from the literature and may significantly underestimate actual irrigation of the sandy sediments.
In a new non steady-state multi-element diagenetic modeling approach (Bo Liu, IOW), vertical δ13C pore water profiles were used to estimate the significance of advective transport processes. Mixing processes at the sediment-water interface were expressed as multiple of pure diffusion (ε). By adjusting this mixing coefficient as boundary condition for best fits of predicted to measured pore water profiles, the degree of these mixing processes was estimated. In the Arkona Basin surface sediments, this approach revealed best fits assuming a mixing depth of 3.5 cm with a tenfold higher total mixing degree based on diffusional transport. The calculated mixing depths and intensities were similar to bioturbation depths and rates obtained via traditional methods (Morys, 2016). The novel modeling approach is a promising method to evaluate surface sediment mixing processes.
Increased mineralization activity during productive seasons lead to increased oxygen consumption and therefore frequent bottom water hypoxia. The effects of hypoxic bottom water conditions on the early diagenetic processes in the sediments were studied via prolonged core incubation experiments. Shifts to bottom water oxygen deficiency had various consequences for benthic reservoirs and fluxes. The oxygen consumption decreased during hypoxic incubation phases. Decreased bioturbation activity diminished advective transport so that total fluxes of redox-insensitive solutes (e.g. H4SiO4) were decreased. Reactive iron and manganese oxides act as barrier (“iron curtain”) in the suboxic zone, preventing redox-sensitive solutes from their release into the water column. After a shift to bottom water hypoxia, these reactive oxides are re-dissolved and liberated into the water column. Prolonged incubation experiments suggested that the Mn-oxide reservoirs were depleted first before the Fe-oxides with the adsorptively bound phosphate were liberated.
The release of nutrients (especially phosphorus), dissolved inorganic carbon, and redox- sensitive compounds (e.g. hydrogen sulfide) strongly varied in the different studied environments, covering coastal-near oxic, temporary hypoxic and euxinic conditions.
In environments, where advection through hydrodynamic irrigation or bioturbation do not occur, like in anoxic or euxinic systems, surface-near pore water gradients reflect total solute interfacial fluxes. They depend on the supply of organic matter to the sea floor, the mineralization rates in the sediments and the composition of the overlying bottom water. In the Black Sea, much of the organic matter mineralization was performed already in the water column and not in the sediments, leading to a decreasing export of organic matter to the sediment and increasing concentrations of mineralization products in the bottom water with increasing water depth. Accordingly, benthic fluxes across the sediment-water interface of the deep Black Sea sites were the lowest of the entire study, essentially reflecting the low mineralization rates of AOM in deeper layers. Highest fluxes in the Black Sea were observed at the continental slope at intermediate water depths, but were still lower than in the Baltic Sea deeps.
In contrast, highest DIC fluxes were detected in the oxygen depleted Baltic Sea deeps Gotland Deep and Landsort Deep. These basins are shallow enough that reactive organic matter reaches the sea floor, where it is mineralized via sulfate reduction close to the sediment surface. Strong concentration gradients and therefore high diffusive interfacial fluxes across the sediment-water interface were evident. As bioturbation was absent, these diffusive fluxes were representative for total interfacial fluxes unlike in sediments with additional advective flux components.
In more complex environments, like coastal oxic sediments, inhabited by macrofauna, overflowed by currents and affected by resuspension events, the sediment surface represents an interface between turbulent and calm conditions, high and low concentrations and/or different redox-states. Such gradients are the basis for intensive exchange processes. The surface sediments in the coastal sites of the southern Baltic Sea were characterized by active organic matter mineralization via sulfate reduction and mixing induced secondary reactions taking place in the suboxic zone. This included the removal of dissolved sulfide due to iron oxide reduction with simultaneous liberation of PO4 into the interstitial waters. High surface near P reservoirs existed due to internal P cycling within the sediments, which was in turn driven by continuous re-oxidation of the reduced iron by downwards transported oxygen. These reservoirs were only actually released into the water column during bottom water oxygen deficiency situations, when the iron re-oxidation was inhibited.
This also applies for sediments of the Gulf of Finland and the deeper Baltic Sea basins Bornholm Basin and Gdanks basin, where temporary hypoxic conditions are responsible for recurrent benthic phosphate release.
The widespread occurring phosphate adsorption on sedimentary solid iron phases is a much debated ecosystem service of marine sediments. As discussed in this work, the sedimentary P liberation rates and pools of readily bio-available dissolved phosphate can be substantial in Baltic Sea muddy sediments. Actual phosphate fluxes across the sediment-water interface, though, are relatively small because phosphate is scavenged by adsorption on iron oxyhydroxides that are usually an integral part of coastal marine sediments if overlain by oxic bottom waters. Although muddy sediments often show only an oxic layer of only few millimeters thickness, adsorption capacities of iron oxyhydroxides are large enough to substantially retain P from being liberated into the water column. Falling under reducing conditions, iron oxyhydroxides are re-dissolved, liberating high amounts of PO4 into the surrounding waters. While permanently oxic sediments will preserve adsorbed P, permanently anoxic sediments steadily release mineralized P into the water column. However, sedimentary environments of oscillating redox conditions are predestined for high, burst-like benthic P fluxes. Especially in a quasi isolated environment like the Baltic Sea, with high nutrient inputs but only few sinks, these internal recycling processes promote eutrophication in the long-term. Further expanding hypoxia and anoxia in the Baltic Sea with a subsequent loss of benthic fauna and altered nutrient dynamics in the surface sediments may be the consequence.
Einführung: Häusliche Gewalt stellt ein hohes Risiko für die Gesundheit schwangerer Frauen und ihrer ungeborenen Kinder dar. In Mexiko ist die Datenlage zur Prävalenz unzureichend und eine Unterschätzung des Problems wahrscheinlich. Ziel der Studie war es, die Prävalenz häuslicher Gewalt gegen schwangere Frauen und die soziodemografischen Risikofaktoren für häusliche Gewalt gegen schwangere Frauen zu bestimmen.
Material und Methoden: 311 Frauen wurden in der pränatalen Versorgung an der Universitätsklinik "Dr. José González Eleuterio" von Juli bis Dezember 2011 interviewt. Das „Abuse Assessment Screen“ wurde verwendet. Die soziodemografischen und gesundheitlichen Faktoren der Frauen wurden erhoben, Querverweistabellen erstellt und das relative Risiko für häusliche Gewalt mit Konfidenzintervallen von 95% für jede Variable berechnet.
Ergebnisse: Die Prävalenz von häuslicher Gewalt betrug 13%. 3% wurden während der Schwangerschaft und 5% im Jahr vor der Befragung körperlich verletzt. Hohe Stresswahrnehmung, Unzufriedenheit mit der Schwangerschaft, negative Empfindung des Lebens mit dem Partner und der Betreuung durch die Familie während der Schwangerschaft, Rauchen, Alkohol- und Drogenkonsum der Frauen, das Miterleben von häuslicher Gewalt zwischen ihren Eltern während der Kindheit und Drogenkonsum des Partners sind Faktoren, die das Risiko für die schwangere Frauen, Opfer häuslicher Gewalt zu werden, signifikant erhöhen. Schutzfaktoren sind die Zufriedenheit der Frauen mit der Schwangerschaft und eine positive Wahrnehmung des Zusammenlebens mit dem Partner.
Schlussfolgerungen: Die Studie bestätigt die hohe Prävalenz häuslicher Gewalt gegen schwangere Frauen in Mexiko. Dies ist mit erheblichen gesundheitlichen Folgen für die Frauen und ihre ungeborenen Kinder verbunden. Die Studie ist ein weiterer Beweis für die Notwendigkeit des Screenings bezüglich häuslicher Gewalt während der Schwangerschaft. Grundlegende Komponenten dabei sind Kenntnis über Risikofaktoren häuslicher Gewalt, Sensibilität und Kompetenz des Fachpersonals. Es bedarf weiterer Untersuchungen in Mexiko, um den Aufbau von Interventionsprogrammen im öffentlichen Gesundheitswesen mit Vernetzung zu staatlichen Einrichtungen voranzutreiben, mit dem Ziel, eine adäquate gesundheitliche Versorgung sowie soziale und rechtliche Unterstützung der schwangeren Frauen mit häuslicher Gewalterfahrung zu ereichen.
Dendritische Zellen (DCs) und die von ihnen geprimten T-Zellen besitzen eine zentrale Funktion in der anti-chlamydialen Immunantwort. In Vorarbeiten unserer Arbeitsgruppe gelang unter Verwendung von immortalisierten murinen DCs (JAWSII-Zellen) und dem Chlamydienstamm C. psittaci (DC15) die erstmalige Identifizierung eines zellautonomen Abwehrweges in infizierten DCs. Diese zelluläre Selbstverteidigung ist dadurch charakterisiert, dass Chlamydien aus strukturell desintegrierten Inklusionen dem Autophagieweg zugeführt werden und es zur Generierung von Antigenen kommt, die mithilfe von MHCI-Molekülen auf der Zelloberfläche von DCs entsprechenden CD8+ T-Zellen präsentiert werden.
Die exakten zellulären Prozesse und biochemischen Abläufe der Desintegration und Autophagie chlamydialer Inklusionen in DCs wurden bisher noch nicht eingehend untersucht. Ziel dieser Arbeit war es daher, unter Einsatz des zuvor etablierten murinen Infektionssystems sowie C. psittaci (DC15), den xenophagosomalen Mechanismus der Chlamydienbekämpfung infizierter DCs aufzuklären und weitere, hieran gekoppelte Folgeprozesse und funktionale Interaktionen mit anderen Immunzellen zu charakterisieren.
Die hier in Kombination mit zellbiologischen und biochemischen Assays durchgeführten siRNA-Studien belegen eine funktionale Schlüsselrolle der Phospholipase cPLA2 in der anti-chlamydialen Abwehr infizierter DCs. Des Weiteren sprechen die Resultate dafür, dass es durch die Wirkung der von ihr synthetisierten Arachidonsäure zu einer defekten OXPHOS und verminderten ATP-Produktion der Mitochondrien kommt und dies destruktive Auswirkungen auf die energieparasitären Chlamydien hat. Der Verlust der mitochondrialen Funktion sowie der damit verbundene Vitalitätsverlust der Chlamydien scheinen unmittelbar durch den TNF-α/cPLA2-Signalweg kontrolliert zu werden. Des Weiteren lassen die Ergebnisse der Arbeit folgern, dass die Chlamydieninfektion mit einer metabolischen Umprogrammierung von der OXPHOS zur aeroben Glykolyse in DCs einhergeht. Durch die erhöhte Glykolyserate scheinen die infizierten DCs, den durch die geschädigten Mitochondrien entstehenden Energieverlust, kompensieren zu können.
Die Assoziation der Inklusionen mit stabilen, acetylierten Mikrotubuli spielt eine entscheidende Rolle sowohl für die erfolgreiche Etablierung der Chlamydien als auch deren vesikuläre Versorgung. Die hier durchgeführten Untersuchungen zeigen in infizierten DCs eine HDAC6-vermittelte Deacetylierung von Mikrotubuli. Dies führt zu einem Verlust des peri-nukleären Transports bakterieller Vakuolen zum Golgi-Apparat und einer weiteren strukturellen Desintegration der chlamydialen Kompartimente. Der Vorgang ermöglicht es infizierten DCs, die durch cPLA2/Arachidonsäure beeinträchtigen Inklusionen von der vesikulären Versorgung abzukoppeln und durch weitere intrazelluläre Mechanismen zu eliminieren. Die durchgeführten Untersuchungen zum intrazellulären Abbaumechanismus weisen auf eine Aggresomen-vermittelte Xenophagie der bakteriellen Strukturen hin. Massenspektrometrische Analysen der Aggresomen aus DCs sowie die gefundene Beteiligung der mitophagosomalen Schlüsselkomponenten HDAC6, Parkin, Pink-1 sowie p62 und Ubiquitin belegen einen simultanen auto-/xenophagosomalen Abbau defekter Mitochondrien und desintegrierter Chlamydien. Eine vergleichbare intrazelluläre anti-chlamydiale Abwehr konnte ebenfalls in primären Maus- aber auch humanen DCs bestätigt werden.
Während des Infektionsverlaufs in DCs kommt es parallel zur Auto-/Xenophagie zu einer vermehrten Bildung von Multivesikularkörperchen (MVBs) und einer daran gekoppelten Formation exosomaler Membranvesikel (iDexosomen), die massiv zur Induktion der IFN-γ-Sekretion benachbarter NK-Zellen und so zur Aktivierung einer NK-Zellantwort während der Chlamydieninfektion beitragen. Weitere Untersuchungen zeigen, dass das TNF-α infizierter DCs in Kombination mit dem durch iDexosomen induzierten IFN-γ von NK-Zellen zu einer erhöhten Apoptoseinduktion nicht-infizierter aber auch Chlamydien-infizierter Epithelzellen führt. Dies deutet darauf hin, dass die chlamydiale Subversion der Apoptose infizierter Zellen zu einem gewissen Teil durch eine kombinatorische Wirkung von Exosomen, IFN-γ und TNF-α „ausgehebelt“ werden kann.
Abschließend wurde in dieser Arbeit untersucht, ob und in welchem Maße die mit DCs kooperierenden NK-Zellen zelluläre Mechanismen besitzen, die eine zelluläre Chlamydieninfektion direkt bekämpfen. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen, dass es bei infizierten NK-Zellen zu keinem Zeitpunkt zu einer erfolgreichen chlamydialen Etablierung und zu keiner zyklusvermittelten EB-RB-Differenzierung kommt. Interessanterweise zeigen die infizierten NK-Zellen eine funktionale Reifung, die durch eine erhöhte IFN-γ-Sekretion, CD146-Induktion, PKC-θ-Aktivierung und Granula-Ausschüttung charakterisiert ist und mit einer Freisetzung von nicht-infektiösen EBs einhergeht. Diese Ausschleusung von Chlamydien konnte hier sowohl für immortalisierte als auch primäre NK-Zellen der Maus gezeigt werden und lässt sich durch die pharmakologische Blockierung zellulärer Exozytoseprozesse inhibieren. Chlamydiale Strukturen innerhalb der NK-Zellen weisen in der Immunfluoreszenz und Elektronenmikroskopie eine ausgeprägte Co-Lokalisierung mit sekretorischen Granula auf. Es scheint, dass das Granula-lokalisierte und ausgeschüttete Granzym B verantwortlich für den beobachteten Infektionsverlust, der durch NK-Zellen freigesetzten EBs, ist. Die chlamydiale Infektion und Ausschleusung von EBs hat keinen detektierbaren negativen Einfluss auf die Funktion der NK-Zellen. Sie können nach einer Erstinfektion den chlamydialen Infektions- und Ausschüttungsvorgang in einer weiteren Reaktion reproduzieren und besitzen eine zytotoxische Aktivität, die denen nicht-infizierter NK-Zellen entspricht oder sogar leicht erhöht ist. Die von NK-Zellen freigesetzten nicht-infektiösen Chlamydien zeigen eine nachweisbare Immunogenität, die laut IgG-Subklassen-Charakterisierung immunisierter Mäuse zu einer IgG2c-/IgG2b-dominierten Th1-Antwort führt. Die während der Immunisierung generierten anti-chlamydialen Antikörper besitzen zudem die Fähigkeit zur Infektionsneutralisierung bei der Verwendung epithelialer Wirtszellen als Modelsystem.
Im Résumé geben die Ergebnisse dieser Forschungsarbeit neue und vertiefende Einblicke in die zellulären und molekularen Abwehrmechanismen Chlamydien-infizierter DCs und NK-Zellen sowie in deren funktionale wechselseitige Kooperation während der anti-chlamydialen Immunreaktion durch iDexosomen, TNF-α und IFN-γ.
In den Jahren 1990 und 2000 wurde bereits von Kroll et al. (2003) die Wissensvermittlung via deutsche Printmedien zur Erkrankung Depression untersucht. Danach wurden in Deutschland verschiedene Aufklärungskampagnen, unter anderem im Jahr 2001 das „Nürnberger Bündnis gegen Depression“ ins Leben gerufen. Inwiefern Tageszeitungen in Deutschland das in Fachkreisen propagierte Bild der Depression den Zeitungslesern in den Jahren 1999 bis 2009 nähergebracht haben, wurde in der vorliegenden Arbeit untersucht. Um eine möglichst breite Abbildung zu erreichen wurden die Bild Zeitung, Frankfurter Allgemeine Zeitung, Süddeutschen Zeitung sowie die Ostsee Zeitung und der Spiegel in den Jahren 1999/2000, 2002/03, 2008/09 analysiert. Zur Untersuchung der Artikel wurde ein für diese Arbeit entwickeltes Kategoriensystem genutzt, welches verschiedene Aspekte sowohl der formalen wie auch der inhaltlichen Auswertung aufgreift. Der Begriff „depress“ wurde im Untersuchungszeitraum in den Jahren 2008/09 häufiger verwendet als noch in den Jahren 1999/2000, dabei blieb der Anteil der Verwendung als Krankheits- und Symptombezeichnung bei etwa 44% konstant. Die Anzahl der Artikel, welche Gesundheit als Hauptthema haben und in denen Depression behandelt wird, hat jedoch von 128 auf 117 abgenommen. Daraus kann sowohl auf eine quantitative als auch qualitative Abnahme bei der Berichterstattung über Depressionen geschlossen werden, wenn man speziell diesen Artikeln eine informierende und aufklärende Funktion zuweist. Bei der genaueren inhaltlichen Betrachtung zeigt sich keine wesentliche Änderung in den untersuchten Jahren. In Artikeln, die sich hauptsächlich mit Gesundheitsthemen befassen, dominiert ein rein biologisches Modell der Krankheitsentwicklung, während in der Gesamtheit der Artikel überwiegend auf die psychosozialen Aspekte der Krankheitsentstehung eingegangen wird. Insgesamt spiegelt sich die in Fachkreisen propagierte Vielfalt der Ursachen und Therapiemöglichkeiten kaum bis gar nicht in den Artikeln wieder. Lediglich bei dem Thema Suizid ist eine Veränderung zu verzeichnen. Im Verhältnis zur Gesamtzahl der Artikel hat die Rate der Publikationen, welche sich hiermit befassen, abgenommen. Dies kann durchaus auf Empfehlungen von Fachkreisen bezüglich dem Umgang von Journalisten mit dem Thema Suizid zurückgeführt werden. Insgesamt wird über die deutschen Printmedien in dem Untersuchungszeitraum kein ausgewogenes, wissenschaftlich adäquates Bild der Depression vermittelt.
Als Folge des demographischen Wandels in Deutschland erkranken immer mehr Menschen an chronischen Erkrankungen und Tumorleiden, wobei über 70.000 Frauen pro Jahr die Diagnose Mammakarzinom erhalten. Diese Sachlage erklärt, warum sich aktuell viele Studien mit molekularen Pathomechanismen der Mammakarzinom-Entstehung sowie der Optimierung und Weiterentwicklung medikamentöser Therapieregime bei Mammakarzinom-Patientinnen befassen. Aber auch die Verbesserung der diagnostischen Möglichkeiten ist wesentlicher Bestandteil derzeitiger Forschung.
Während die Mammografie über einen langen Zeitraum als die Methoden der Wahl zur Mammakarzinom-Diagnostik angesehen wurde, wird der kontrastmittelgestützten Magnetresonanzmammografie (ceMRM) derzeit ein immer höherer Stellenwert beigemessen. Da alle Untersuchungsmodalitäten in Abhängigkeit von individuellen anatomischen und physiologischen Gegebenheiten der weiblichen Brust in ihrer Sensitivität und Spezifität deutlich eingeschränkt sein können, ist es umso wichtiger individuelle Untersuchungskonzepte zu finden. Vor diesem Hintergrund wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit bei 461 Probandinnen die Parameter Brustdichte (BD) und Brustparenchymenhancement (BPE) mittels ceMRM qualitativ und quantitativ bestimmt, da diese bekanntermaßen erheblichen Einfluss auf die am häufigsten verwendeten Modalitäten, Mammografie und ceMRM, nehmen können. Des Weiteren wurde der Zusammenhang zwischen BD und BPE sowie der potenzielle Einfluss des Menopausen-Status auf beide Parameter untersucht. Zur Validierung der Auswertung und qualitativen Einschätzung der Ergebnisse wurden im Voraus beide Parameter hinsichtlich ihres Inter- und Intra-Reader-Agreements anhand von 49 Probandinnen untersucht.
Basierend auf den initial durchgeführten Analysen zu anthropometrischen und anamnestisch erhobenen Parametern konnte beurteilt werden, inwieweit das Probandinnenkollektiv eine repräsentative Stichprobe aus der weiblichen Bevölkerung darstellt und ob somit eine Übertragbarkeit der Ergebnisse auf die weibliche Bevölkerung sinnvoll und möglich erscheint. Zusätzlich konnten potenzielle Confounder ausgeschlossen werden, was insofern relevant ist, als dass sich damit das Risiko fälschlicherweise angenommener Zusammenhänge minimiert.
Übereinstimmend mit der aktuellen Literatur zeigte sich in den qualitativen und quantitativen Analysen sowohl die BD als auch das BPE bei postmenopausalen Frauen verglichen mit prämenopausalen Frauen signifikant vermindert; eine Konstellation, die unter anderem dem Einfluss des postmenopausalen Absinkens der Sexualhormone geschuldet ist. Ferner ergaben sich intraindividuell signifikante Unterschiede in der Brustzusammensetzung mit höheren rechtsseitigen Brustdichten, für die derzeit noch keine abschließende pathophysiologische Erklärung gefunden werden konnte und die im Widerspruch zu dem bekanntermaßen vermehrt linksseitigen Auftreten von Mammakarzinomen stehen.
Als Kernpunkt dieser Arbeit können die im Anschluss durchgeführten Analysen bezüglich eines Zusammenhanges von BD und BPE in Abhängigkeit vom Menopausen-Status angesehen werden. Hierbei ergab sich weder in der qualitativen noch in der quantitativen Auswertung ein signifikanter Zusammenhang oder eine Übereinstimmung von BD und BPE. Die Ergebnisse der bisher lediglich sehr vereinzelt zu dem Thema veröffentlichten Studien decken sich nur bedingt mit den hier beschriebenen, wobei sich die Probandenkollektive allerdings auch in erheblichen Maß von dem hier untersuchten unterscheiden. Sowohl das Studiendesign, die Art der Probandinnen-Rekrutierung als auch die Ein- und Ausschlusskriterien und die endgültige Probandenzahl unterscheiden sich hierbei in erheblichem Maß, was demzufolge einen Vergleich mit dieser Arbeit nur eingeschränkt möglich macht.
Das Fehlen einer Assoziation zwischen BD und BPE in der ceMRM bedeutet, dass beim Vorliegen einer mammografisch hohen BD nicht automatisch von einem zusätzlich starken BPE in der ceMRM ausgegangen werden kann und umgekehrt. Andere Einflussfaktoren, wie z. B. der Menopausen-Status, die Zyklusphase, Körpergewicht und BMI, oder auch die Einnahme von Hormonpräparaten sind für die starke interindividuelle Variabilität des BPE ebenfalls verantwortlich. Weitere Studien sind zukünftig erforderlich, um den Einfluss dieser Confounder auf das BPE näher zu untersuchen und um weitere Confounder zu identifizieren.
Unsere Daten sind insbesondere für Hochrisikopatientinnen und Patientinnen mit einem intermediären Risiko für die Entwicklung eines Mammakarzinoms von Bedeutung, da für diese in den aktuellen Leitlinien die jährliche ceMRM in der intensivierten Vorsorge empfohlen wird. Dabei handelt es sich mehrheitlich um junge, prämenopausale Frauen mit gehäuft mammografisch hoher BD und gehäuft ausgeprägtem BPE, wodurch eine erschwerte diagnostische Beurteilbarkeit resultieren kann. Um zusätzliche diagnostische Sicherheit zu erlangen, erscheint es daher im klinischen Kontext sinnvoll, individuell einen Modalitäten-Wechsel bzw. die Kombination mehrerer Modalitäten in der Diagnostik in Erwägung zu ziehen, wenn sich in einem Untersuchungsverfahren deutliche Beurteilungseinschränkungen der radiologischen Aufnahmen ergeben. Der individualisierte Einsatz einer oder mehrerer geeigneter Modalitäten könnte somit entscheidenden Einfluss auf eine frühzeitige Diagnosestellung nehmen und eine Verbesserung der Prognose erkrankter Frauen durch einen Therapiebeginn in einem früheren Tumorstadium ermöglichen.
Staphylococcus aureus ist ein Gram-positives pathogenes Bakterium, welches bei ca. 30 % der gesunden Bevölkerung zur kommensalen Flora der Nasenschleimhaut gehört. Jedoch zählt S. aureus auch zu den häufigsten Erregern bakterieller Infektionen beim Menschen. Aus diesem Grund wurden S. aureus-Stämme in zahlreichen Studien untersucht, um die Pathophysiologie und Virulenz der Bakterien sowie die zugrundeliegenden Regulationsmechanismen zu verstehen. Die Expression von Virulenzfaktoren wird direkt oder indirekt durch verschiedene Regulatoren beeinflusst. Zu diesen zählen beispielsweise das Quorum-Sensing-System Agr, der alternative Sigma-Faktor SigB und das Zweikomponentensystem SaeRS. Bei der Regulation der Genexpression spielt neben Mechanismen, die die Transkriptionsinitiation beeinflussen, auch die Transkriptions-termination eine Rolle. Bei Bakterien unterscheidet man zwischen der Rho-unabhängigen und der Rho-abhängigen Transkriptionstermination. In bisherigen Studien wurde die Rolle des Transkriptionsterminationsfaktors Rho in Escherichia coli, Bacillus subtilis und Mycobacterium tuberculosis untersucht. Hierzu zählt unter anderem das Silencing von horizontal erworbenen Genen, die Verhinderung von DNA-Doppelstrangbrüchen und die Unterdrückung der persistierenden Antisense-Transkripten. Besonders die erhöhte Antisense-Transkription konnte auch in einer Tiling Array-Studie des S. aureus Wildtypstammes HG001 und einer isogenen Δrho-Mutante ST1258 festgestellt werden. In dieser Transkriptom-Analyse wurden die S. aureus-Stämme in RPMI- und TSB-Medium in der exponentiellen und stationären Wachstumsphase untersucht. Es konnten insgesamt 416 chromosomale Regionen identifiziert werden, deren Transkriptmenge in einer der vier Bedingungen in der Δrho-Mutante im Vergleich zum Wildtyp wenigstens 4-fach erhöht waren. Von diesen Regionen ließen sich nur 11 % annotierten Genen zuordnen, während eine massive Erhöhung der Menge solcher Transkripte festgestellt wurde, die vom Gegenstrang kodierender Gene stammen.
Ausgehend von diesen Befunden wurde in dieser Studie das zelluläre und extrazelluläre Proteom des S. aureus Wildtyps HG001 und der Δrho-Mutante ST1258 verglichen, um die Auswirkungen der Abwesenheit von Rho auf das Proteom zu untersuchen. Dabei lag die Mehrheit der relativ quantifizierten Proteine in erhöhten Mengen in der Δrho-Mutante im Vergleich zum Wildtyp vor. Viele dieser Proteine konnten dem SaeRS-Zweikomponentensystem von S. aureus zugeordnet werden. In der Proteomanalyse konnten 34 von 39 Proteinen, die durch SaeR reguliert werden, quantifiziert werden. Von diesen wiesen 29 erhöhte Proteinmengen in der Δrho-Mutante auf. Durch das Sae-System werden Gene reguliert, von denen die meisten für Virulenzfaktoren, wie Adhäsine, Toxine und immune evasion-Proteine, kodieren. Die Daten der Proteomanalyse zeigen, dass in S. aureus-Zellen, denen die Aktivität von Rho fehlt, das Sae-System aktiviert wird und dadurch die Induktion des SaeR-Regulons zu beobachten ist.
Die Relevanz dieser Ergebnisse wurde durch ein in vivo-Infektionsexperiment untersucht. In einem Bakteriämie-Modell führte die Inaktivierung von Rho zu einer signifikant erhöhten Virulenz von S. aureus, welche sich in einer signifikant reduzierten Überlebensrate der Mäuse äußerte. Zwischen dem Wildtyp und dem Komplementationsstamm konnte kein signifikanter Unterschied in der Überlebensrate der infizierten Mäuse gezeigt werden.
Es ist bekannt, dass SaeRS-abhängige Virulenzfaktoren auch für die Invasion in Epithel- und Endothelzellen entscheidend sind. Anhand der Zahl der internalisierten S. aureus-Bakterien nach Infektion von humanen Lungenepithelzellen konnten in dieser Arbeit keine Unterschiede zwischen dem Wildtyp HG001 und ∆rho-Mutante ST1258 im zeitlichen Verlauf festgestellt werden. Dabei konnten weder Unterschiede im Überleben in 16HBE14o- Zellen noch in der Internalisierungsrate in A549-Zellen zwischen den beiden Stämmen gezeigt werden.
Das Antibiotikum Bicyclomycin ist ein spezifischer Inhibitor des Transkriptionsterminationsfaktors Rho und wird in Studien zur Rho-abhängigen Transkriptionstermination in Gram-negativen Bakterien eingesetzt, da in diesen Rho ein essentielles Protein ist. In Transkriptom- und Proteomanalysen konnten vergleichbare Effekte durch die Behandlung des Wildtyps mit Bicyclomycin wie in der ∆rho-Mutante hervorgerufen werden. Die Antisense-Transkription und die Expression SaeRS-abhängigen Gene waren im Wildtyp nach Gabe von Bicyclomycin deutlich erhöht. Es konnte gezeigt werden, dass die Aktivierung des Sae-Systems unter Rho-defizienten Bedingungen direkt mit der Transkriptionsterminationsaktivität von Rho verbunden ist und eine neue Verbindung zwischen antibiotischer Wirkung und schädlicher Virulenzgenexpression in S. aureus herstellt werden konnte. In anderen Studien konnten Effekte von Antibiotika auf die Expression von Virulenzfaktoren in S. aureus gezeigt werden, jedoch wurden in diesen Studien die Effekte von Anti-Staphylokokken-Wirkstoffen untersucht. Im Gegensatz dazu ist im Fall von Bicyclomycin ein Antibiotikum verwendet worden, das gegen Gram-negative Bakterien wirksam ist und dennoch die Expression von Virulenzfaktoren in S. aureus beeinflusst. Diese Untersuchungen haben damit auch klinische Relevanz, nicht nur für Patienten, die an gemischten Infektionen mit verschiedenen Bakterienarten leiden, sondern auch für Patienten mit einer Gram-negativen bakteriellen Infektion, die jedoch Träger von S. aureus sind.
Die Zusammenhänge zwischen der Aktivität Epigenetik-assoziierter Enzyme und Krankheitsgeschehen neoplastischer Art konnten nicht nur experimentell bestätigt, sondern auch spätestens mit der Zulassung von Inhibitoren der DNA-Methyltransferase und Histon-Desacetylasen kausal bewiesen werden. Die weniger gut untersuchten 2-Oxoglutarat- und Eisen(II)-abhängigen JumonjiC-Domänen enthaltenden Histon-Demethylasen (KDMs) werden aufgrund von Überexpression in einigen Tumorzellen ebenfalls als mögliches epigenetisches Target in der Tumortherapie angesehen.
Die in dieser Arbeit synthetisierten KDM4-Inhibitoren basierten zum einen auf Tetrazol- und Hydrazid-haltigen Motiven, für welche synthetische Routen in weitergehenden Untersuchungen entwickelt wurden, um das aliphatische Rückgrat der Moleküle mit aromatischen Resten zu modifizieren oder komplett durch eines auf Basis der Anthranilsäure zu ersetzen. Zum anderen sollten Synthesewege für verschiedenartige (1H-Tetrazol-5 yl)pyridine gefunden werden. Dafür wurde ein Tetrazol in Position vier des Pyridinrings eingefügt, um anschließend systematische Untersuchungen der Seitenkette in Position zwei des Pyridinrings vorzunehmen. Neben direkten Heteroatomverknüpfungen wurden auch Carbonylverbindungen wie Carbonsäureamide oder eine Hydroxamsäure dargestellt. Über zahlreiche Wege konnten ebenfalls Methylengruppen-haltige Verbindungen erfolgreich synthetisiert werden.
Die biologische Testung der Verbindungen erfolgte mit einem Antikörper-basierten LANCE-Assay gegen KDM4A. Zusätzlich konnten vier der Substanzen röntgenkristallographisch in der Isoform KDM4D vermessen werden. Eine in Position zwei des Pyridinrings eingefügte Hydroxamsäure zeigte relevante Interaktionen im Enzym und veranschaulichte zugleich, dass (1H-Tetrazol-5 yl)pyridine zu einer hohen Affinität bestimmter Isoformen der Histon-Demethylasen neigen können.
Zusätzlich zu den bereits ansatzweise verstandenen Zusammenhängen zwischen Epigenetik und neoplastischen Krankheiten, weisen Experimente im Nagermodell darauf hin, dass epigenetisch modifizierende Enzyme auch an der Entstehung von depressionsartigen Phänotypen beteiligt sind. Die grundsätzliche Erforschung neuer Therapieoptionen abseits der Monoaminhypothese für die Indikation Depression ist jedoch auch deshalb notwendig, weil zugelassene medikamentöse Behandlungsoptionen zum Teil zu starken Nebenwirkungen führen und bis zur Entfaltung der vollen Wirkung oftmals mehrere Wochen vergehen können. Mit dem NMDA-Rezeptorantagonisten Ketamin behandelte depressive Patienten zeigten häufig eine rasche Symptomlinderung bei vergleichsweise günstigem Nebenwirkungsprofil. Welche Moleküle für diese Effekte ursächlich sind, ist noch Gegenstand aktueller Forschung, da neben Ketamin selber auch Metaboliten wie 2R,6R-Hydroxynorketamin mit antidepressiven Wirkungen assoziiert werden. Für die qualitativen und quantitativen Analyse von R- und S-Ketamin sowie den Metaboliten R- und S-Norketamin, R- und S-Dehydronorketamin und 2R,6R- und 2S,6S Hydroxynorketamin in menschlichem Urin wurde in der vorliegenden Arbeit eine chromatographische Methode entwickelt und validiert, welche die Techniken der überkritischen Fluidchromatographie und Massenspektrometrie nutzt (SFC-MS). Die für die SFC charakteristischen Eigenschaften wie hohe Flussraten und Trenneffizienz sowie die Nutzung von Kohlenstoffdioxid als mobile Phase konnten ausgenutzt werden, um das Trennproblem in nur einer Methode mit kurzer Laufzeit zu lösen. Gleichzeitig wurde der Verbrauch von organischen Lösungsmitteln reduziert. Damit kann die erarbeitete Methode einen nachhaltigen Beitrag für zukünftige Ketaminforschung leisten.
Das Ziel der vorliegenden Studie bestand darin, einen möglichen Einfluss des Darbietungsmodus auf die Leistung von Vorschulkindern in einer Aufgabe zur Theory of Mind (ToM) zu überprüfen. Dazu wurden die Leistungen von 94 Kindern zwischen 3 und 5 Jahren in einer klassischen Ortsverlagerungsaufgabe zum Verständnis falscher Überzeugungen (Wimmer & Perner, 1983) untersucht. Den Kindern wurde die Originalgeschichte entweder live oder als Videofilm präsentiert. Erstmalig konnte ein signifikanter Effekt des Darbietungsmodus in einer Aufgabe zur ToM nachgewiesen werden. Dieser ergab sich in der Altersgruppe der 4-Jährigen. Unabhängig vom Darbietungsmodus antworteten 3-Jährige überzufällig falsch und 5-Jährige überzufällig korrekt. Der nachgewiesene Effekt des Darbietungsmodus wird auf dem Hintergrund bereits bestehender Theorien zum so genannten Videodefiziteffekt (VDE) diskutiert.
Die neonatale sympathische Denervierung steigert die Agonist-induzierte Gefäßkontraktion. Dieser Effekt kommt möglicherweise durch modifizierte Signaltransduktionsmechanismen zustande. Dazu könnten Veränderungen in Rho-Kinase(ROCK)- und L-Typ-Ca2+-Kanalabhängigen Signalwegen gehören, welche den Rezeptoren der vasoaktiven Agonisten nachgeschaltet sind. In der vorliegenden Studie wurde untersucht, ob die verstärkte
Aktivierung der ROCK und/oder L-Typ-Ca2+-Kanäle zur gesteigerten
Noradrenalin(NA)-induzierten Gefäßkontraktion bei renalen Widerstandsgefäßen neonatal sympathektomierter Ratten beitragen. Für die experimentellen Untersuchungen wurden normotensive männliche Wistar-Ratten (Crl:Wi) verwendet. Diese wurden neonatal sympathektomiert oder scheinsympathektomiert. Es folgte die Untersuchung isolierter renaler
Widerstandsarterien 9 bis 12 Wochen alter Tiere mittels Small-Vessel-Myographie. Die Expression der L-Typ-Ca2+-Kanäle isolierter renaler Widerstandsgefäße wurde mittels Western-Blot untersucht. Zusätzlich wurde das Ruhemembranpotential der glatten Gefäßmuskelzellen mittels Mikroelektroden registriert. Die neonasale sympathische Denervierung führte im Vergleich zur Scheinsympathektomie zu einer gesteigerten NA-Sensitivität bei Gefäßen normotensiver Ratten. Sowohl die Inhibition der ROCK als auch die Blockade von L-Typ-Ca2+-Kanälen führte zur Rechtsverschiebung der NA-Konzentrations-Wirkungs-Kurve. Diese Effekte waren bei Gefäßen sympathektomierter Tiere im Vergleich zu scheinbehandelten Kontrollen deutlicher ausgeprägt. L-Typ-Ca2+-Kanalaktivierung mittels
S-(-)-BayK8644 löste bei Nierenarterien sympathektomierter Ratten starke
Gefäßkontraktionen aus. Die Gefäße der Kontrollen reagierten hingegen nur schwach auf S-(-)-BayK8644. Der Proteingehalt der a1-Untereinheit der L-Typ-Ca2+-Kanäle glatter Gefäßmuskelzellen unterschied sich nicht zwischen beiden Gruppen. Das Ruhemembranpotential glatter Gefäßmuskelzellen unterschied sich statistisch signifikant zwischen beiden Gruppen (p < 0,05) und betrug –57,5 ± 2,2 mV bei renalen Widerstandsgefäßen sympathektomierter Tiere und –64,3 ± 0,3 mV bei Kontrollen. Die Depolarisation der glattmuskulären Zellmembran durch kaliumreiche Organbadlösung steigerte die S-(-)-BayK8644-induzierte Kontraktion der Gefäße sympathektomierter Tiere und löste Kontraktionen bei Gefäßen der Kontrolltiere aus. Die Aktivierung von KATP-Kanälen führte zum vollständigen Verschwinden der S-(-)-BayK8644-induzierten Kontraktion bei Gefäßen
sympathektomierter Tiere. Diese Befunde zeigen, dass die sympathische Denervierung renaler Gefäße zu einer Depolarisation des Membranpotentials der Gefäßmuskelzellen führt, die zu einer gesteigerten Aktivierbarkeit L-Typ-Ca2+-Kanal-abhängiger Signalwege beiträgt.
Im Rahmen der durchgeführten Arbeit wurde die Schnittstelle Schockraum bei der Traumaversorgung aus Sicht der beteiligten Einrichtungen im Bereich des TraumaNetzwerkes Berlin evaluiert.
Die Versorgung von schwerverletzten Patienten bedarf eines gut funktionierenden und eng aufeinander abgestimmten Netzwerkes aus präklinischer Versorgung durch den Rettungsdienst und weiterer klinischer Versorgung des Patienten in Traumazentren. Die entscheidende Schnittstelle zwischen den Bereichen Präklinik und Klinik stellt der Schockraum eines Traumazentrums dar. Aufgrund der hohen Komplexität der Abläufe und Strukturen an eben dieser Schnittstelle sind zwingend Maßnahmen zur Qualitätssicherung mit dem Ziel der Optimierung von Abläufen und Strukturen erforderlich. Bisherige Mechanismen zum Qualitätsmanagement für Rettungsdienste und Kliniken erfassen die wesentliche Schnittstelle zwischen beiden Bereichen nur ungenügend.
Das gewählte Studiendesign stellt Screeningtool dar, um Schwachstellen an der Schnittstelle zwischen Präklinik und Klinik aufzudecken. Detaillierte Aussagen zu konkreten Prozeduren sind mit Hilfe des genutzten Tools aufgrund der hierfür benötigten deutlich umfangreicheren Datenerhebung nicht möglich gewesen, zumal die einfache Anwendbarkeit im notfallmedizinischen Kontext im Vordergrund steht.
Aus den gewonnenen Ergebnissen konnten verschiedene qualitätssichernde Maßnahmen abgeleitet werden. Allen beteiligten Einrichtungen wurde nach Abschluss der Studie ein individueller Ergebnisbericht zur Verfügung gestellt.
Zusammenfassend konnte festgestellt werden, dass die Abläufe an der Schnittstelle Schockraum insbesondere unter dem Aspekt der zeitlichen Abläufe und der Kooperation zwischen den verschiedenen Bereichen im Wesentlichen gut funktionierten. Die präklinische Versorgung durch den Rettungsdienst wurde von den Kliniken insgesamt als gut eingeschätzt, wobei in einzelnen Bereichen der Patientenversorgung Defizite mit einem sich daraus ableitbaren Nachschulungsbedarf aufgedeckt werden konnten. Als unproblematisch und weitgehend korrekt stellte sich die Auswahl der Zielklinik dar. Auch mit Blick auf die Notarztbeteiligung und die Voranmeldung von Patienten in der Zielklinik konnten keine wesentlichen Defizite aufgedeckt werden.
Als limitierende Faktoren dieser Studie ist die Zahl der eingeschlossenen Fälle zu sehen, so dass bei deutlich höheren Fallzahlen belastbarere Aussagen zu erwarten wären. Auch Aussagen über das Outcome der Patienten lässt die Studie nicht zu.
Das genutzte Screeningtool ist dafür geeignet, um auch in anderen Rettungsdienstbereichen in anderen Bundesländern angewendet zu werden.
In an aerobic environment the occurrence of reactive oxygen species (ROS) is a common phenomenon. The diverse roles of ROS in cellular function and in diseases make them a target of interest in many research areas. Substances capable of directly or indirectly reducing the (harmful) effects of ROS are referred to as “antioxidants”. However, the term is applied miscellaneously in the chemical and the biological context to describe different attributes of a substance. In this work the potential of an electrochemical assay to detect different ROS in-vitro was explored. The method was optimized to investigate the radical scavenging activities (antioxidant potential) of trolox and different plant compounds (ascorbic acid, caffeic acid, epigallocatechin gallate, ferulic acid, kaempferol, quercetin, rutin, and Gynostemma pentaphyllum extract) in-vitro. The obtained data was compared to established antioxidant in-vitro assays. Further, the impact of the plant substances on cellular parameters was evaluated with the electrochemical assay and established cell assays.
The optimization of the electrochemical assay allowed the reproducible detection of ROS. The sensor electrode proved differently sensitive towards individual ROS species. The highest sensitivity was recorded for hydroxyl radicals while superoxide and hydrogen peroxide had little impact on the sensor. Extracellular ROS concentrations could be detected from cell lines releasing elevated ROS into the extracellular space. The antioxidant activity of the investigated plant substances could be demonstrated with all in-vitro assays applied. However, the absolute as well as the relative activity of the individual substances varied depending on the experimental parameters of the assays (pH, radical species, phase, detection method).
The plant compounds modified redox related intracellular parameters in different cell lines. However, a direct correlation between intracellular and extracellular effects of the plant compounds could not be established.
The work demonstrates the feasibility to use the electrochemical assay to sense ROS as well as to evaluate the radical scavenging activity of molecules. The in-vitro antioxidant activities demonstrated for the individual plant substances are not reliable to predict the cellular effects of the molecules.
Zysten oder solide Raumforderungen der Kieferknochen werden häufig als
Zufallsbefunde entdeckt oder das zumeist symptomarme Wachstum einer
Kieferzyste veranlasst viele Patienten erst bei Anzeichen einer akuten Symptomatik den Zahnarzt aufzusuchen. Dies führt dazu, dass Raumforderungen, wie z.B. Kieferzysten zum Teil erst in einem späten klinischen Stadium gesehen werden. Die Prävalenz der Raumforderungen und Kieferzysten wird in der Literatur sehr unterschiedlich angegeben. Methodische- oder Bevölkerungsunterschiede könnten hierzu beitragen. Ziel dieser Untersuchung war es, dass Auftreten und die Häufigkeit von Raumforderungen in Vorpommern bevölkerungsrepräsentativ, standardisiert mit einem MRT zu erfassen und mit anderen Studien zu vergleichen. Die vorliegende Studie basiert auf Datensätzen des SHIP-MRT-Projektes der Universitätsmedizin Greifswald von 2448 Probanden beiderlei Geschlechts. Als Grundlage dienten drei MRT-Bildserien, welche in axialer, koronarer und sagittaler Ausrichtung von jedem Teilnehmer vorlagen. Diese Bildserien wurden von zwei unabhängigen Observern gesichtet und die Befundungen in einer Webmaske eingetragen. Aus der Kohorte von SHIP 2 stammten 821 Probanden und 1627 Probanden kamen aus der 2008 gezogenen SHIP Trend Kohorte. Es wurden insgesamt 1340 Raumforderungen bei einem Patientengut von 2448 Probanden beobachtet wurden. Davon wurden 887 Raumforderungen in der SHIP Trend und 453 Raumforderungen in der SHIP 2 Studie befundet. Es wurden in der SHIP Trend Studie 524 Raumforderungen bei den Männern und 363 Raumforderungen bei den Frauen festgestellt. In der SHIP 2 Studie wurden 235 Raumforderungen bei den männlichen Probanden und 218 Raumforderungen bei den weiblichen Probanden beobachtet. Des Weiteren wurden in der SHIP Trend Studie 432 Raumforderungen bei männlichen Probanden und 311 Raumforderungen bei den weiblichen Probanden im Oberkiefer befundet. Im Unterkiefer wiesen 92 Männer und 52 Frauen pathologische Veränderungen auf. In der SHIP 2 Studie zeigte sich ebenfalls, dass mehr Raumforderungen im Oberkiefer als im Unterkiefer vorkommen. Es wurden fünfmal mehr Raumforderungen im Oberkiefer im Vergleich zum Unterkiefer befundet. Hinsichtlich der altersabhängigen Prävalenz zeigte sich eine Zunahme der Raumforderungen im Oberkiefer in der SHIP Trend Studie bis zum 59. Lebensjahr. Die 21- bis 29-Jährigen wiesen die geringsten Vorkommen auf. Im Unterkiefer konnte in der SHIP Trend Studie ebenfalls ein Anstieg der Anzahl der
Raumforderungen bis zum 59. Lebensjahr beobachtet werden. Die SHIP-2 Studie zeigte im Oberkiefer eine Zunahme bis zum 69. Lebensjahr. Die höchste Prävalenz ist zwischen dem 60. und 69. Lebensjahr mit 120 Raumforderungen im Oberkiefer. Im Unterkiefer stellt sich ein Anstieg bis zum 49. Lebensjahr mit 15 Raumforderungen dar. Als anatomische Besonderheiten wurden 14 nasopalatinale Zysten, eine solide
Raumforderungen im vorderen Nasenboden, eine zystisch sublinguale
Raumforderungen und eine zystische Raumforderungen im Bereich der Tonsilla palatina als Zufallsbefunde beobachtet.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass jeder zweite Proband der vorliegenden Studie eine Raumforderung aufweist, dies entspricht einem Vorkommen von 55,4%. Es wurden mehr Raumforderungen im Oberkiefer (51,04% SHIP Trend; 51,55% SHIP 2) als im Unterkiefer (10,87% SHIP Trend; 7,55% SHIP2) gefunden. Bei Vergleichen mit der Literatur besteht Übereinstimmung darüber, dass mehr männliche Probanden betroffen sind als weibliche (1,44:1 SHIP-Trend; 1,1:1 SHIP-
2). Fraglich ist jedoch noch, ob es geschlechtsspezifische Faktoren gibt, welche die Zystenentwicklung bei Männern begünstigen. In Folgestudien sollte aufgezeigt werden, ob Assoziationen zum Geschlecht, dentalen Engständen, zur Kieferform oder zu Erkrankungen (Kieferhöhlenpathologien, Parodontitis, entzündliche Erkrankungen) bestehen.
In der Klinik und Poliklinik für Orthopädie Greifswald wurden 43 Patienten zu ihrer Zufriedenheit mit der erhaltenen Elektrothermische Denervierung (ETD) befragt. Die Intervention erhielten die Patienten bei zugrunde liegender Erkrankung an Plantarer Fasziitis eines oder beider Füße. Die Befragung wurde über einen hierfür erarbeiteten Fragebogen, Visuelle Analogskalen (VAS) und dem anerkannten AOFAS-Score für den Rückfuß postalisch durchgeführt. Gleichzeitig mit dem Anschreiben wurden freiwillige Nachuntersuchungen in der Poliklinik für Orthopädie Greifswald angeboten, welche uns unter anderem zur
Vervollständigung des AOFAS-Score dienten. Dreißig Studienteilnehmer erklärten sich für diese erweiterte Untersuchung bereit und wurden unter der Aufsicht von Oberarzt Dr. med. G. Engel nachuntersucht.
Die grundlegende Frage nach den mittel- bis langfristigen Ergebnisse der ETD, im Vergleich zu minimalinvasiven Fasziotomien und Stoßwellentherapie, bei Plantarfasziitis wurde durch die Auswertung von 49 erhobenen Datensätzen und den zusätzlich 30 AOFAS-Scores von
ETD-behandelten Füßen bearbeitet. Die durchschnittliche Zeit zwischen Intervention und Follow-up betrug 16,33 Monate, bei einer Spanne von einem bis 63 Monaten. Das arithmetische Mittel der subjektiven Wirkdauer zum Zeitpunkt der Datenerhebung entsprach 11,5 Monate. Die Spanne der Wirkdauer reichte von wenigen Tagen bis hin zu über fünf Jahren. Relativiert wird sie durch die durchschnittliche Zeit seit der Intervention von 16,33 Monaten und die anhaltende Wirkung bei Patientenfüßen, die erst kurzfristig vor der Datenerhebung mittels ETD behandelt wurden und weshalb hier deutlich kürzere Zeitspannen in die Berechnung des Mittelwertes einfließen. Als Ergebnis der Zufriedenheit zeigte sich bei 87,87 Prozent der Füße eine Besserung der Schmerzproblematik. Dieser Level an Zufriedenheit fällt in die durchschnittlichen Werte von endoskopischen Fasziotomien und Stoßwellentherapien. [34, 35] Bei Vorteilen in der Durchführung im Gegensatz zu invasiveren, operativen Heilungsansätzen, im reduzierten
Auftreten von Wundheilungsstörungen und im Zeitaufwand der otwendigen Rehabilitation. [29] Im Vergleich zur Stoßwellentherapie zeigte sich die ETD als geringfügig aufwendiger in der Durchführung und in Hinsicht auf mögliche Infektionen im Behandlungsgebiet. [1, 17]
Die durchschnittlich 16,33 Monate nach der Intervention erhobenen Schmerzintensitäten von 2,0±2,764 Skaleneinheiten auf der VAS zeigen im Vergleich zu erhobenen VAS-Werten vor der Behandlung (8,0±1,839) eine signifikante Reduktionen. Die Signifikanz der chmerzreduktion durch ETD ist als sehr hoch einzuschätzen, bei vorliegenden P-Werten
unter 0,01 Prozent (p < 0,0001 im unpaarem t-Test). Das klinische Ergebnis anhand des durchschnittlichen AOFAS-Score von 80,0±20,53 Punkten bei 30 nachuntersuchten Patienten war als gutes klinisches Outcome zu werten. [33] Hierbei zeigte sich, dass ein besseres klinisches Ergebnis auch mit einer längerfristigen Wirkdauer
der ETD vergesellschaftet ist. Erreicht wird dies über die verbesserten Parameter der Schmerzfreiheit, Mobilität und Stabilität nach wirkungsvoller Denervierung. Zusammenfassend zeigt sich die Elektrothermische Denervierung als ein wirksames Mittel in der Behandlung von chronischen Plantarfasziitis-Patienten, die sich über längeren Zeitraum gegenüber konservativen Behandlungsansätzen als therapieresistent herausgestellt haben. Eine hundertprozentige Wirksamkeit kann die Therapie mittels ETD erwartungsgemäß nicht
garantieren. Ihre Anwendung sollte jedoch als Behandlungsmöglichkeit bei vorliegender Indikation stets geprüft und dem Patienten als bestehende Therapiemöglichkeit aufgezeigt werden. Eine Fortsetzung und Erweiterung des Patienten-Follow-up wäre zur Konkretisierung der
erhaltenen Ergebnisse dieser Arbeit denkbar. Ebenfalls würde zur klareren Positionierung gegenüber den etablierten Heilungsansätzen eine prospektive Vergleichsstudie mit höherer Probandenzahl Aufschluss geben.
Introduction: Antiseptics are used for the prophylaxis of infections of acute wounds and for the treatment of critically colonized chronic wounds as well as localized infections of acute and chronic wounds. If an antiseptic with too much tissue toxicity and/or too little efficacy is used, the wound healing can be delayed.
Objective: The aim was to compare the irritation potency of frequently used wound antiseptics by using the hen's egg test on the chorioallantoic membrane (HET-CAM). Additionally, the influence of antiphlogistic active additives which might increase the tolerability was examined. To allow a more extensive comparison, antiseptics classified as obsolete such as hydrogen peroxide, creams on PVP- iodine base, silver sulfadiazine, chlorhexidine and nitrofural as well as the non-antiseptic wound treatment agents dexpanthenol and hemoglobin spray were also examined.
Method: The HET-CAM was used as a semi-in-vivo method to test the tolerability of wound antiseptics to tissues by observing the reactions that occur in the blood vessels of the highly vascularized CAM such as hemorrhage, lysis and coagulation. The irritation score (IS) was calculated and differentiated in 4 ranges according to Spielmann (1991).
Results: The vascular injuries of the CAM were considered as an indirect indicator of the tolerability. It is accepted that agents with no or low irritation potential on the CAM are to be preferred in the clinical practice if they are clinically effective.
Severe CAM reaction was observed after short-term application of octenidine based wound gel (active ingredient octenidine 0.05%) (IS: 10.3) and chlorhexidine digluconate 0.5% solution (IS: 9.5). Moderate reaction was observed for the combination of octenidine 0.05% in aqueous solution with panthenol 1.34% and allantoin 0.2% (IS: 8.7), hydrogen peroxide 1.5% in aqueous solution (IS: 6.1) and hydrogen peroxide 0.5% solution (IS: 5.5). Slight reaction was observed for hydrogen peroxide 1.5% solution in combination with sodium thiocyanate 0.698% (IS: 2.6), sodium thiocyanate 0.698% solution (IS: 2.1) and Dermacyn® (active ingredient NaOCl/HOCl each 0.004) (IS: 1.2). Polihexanide 0.04% in Ringer solution (IS: 0.9), Polihexanide 0.05% in Lipofundin, Granulox® (active agent hemoglobin 10%) (IS: 0) and dexpanthenol 5% solution (IS: 0) showed no reaction. In the long-term observation (24 hours after application), Dermacyn® showed the best results (59% of irritation remained alive after 24 hours). The addition of dexpanthenol and allantoin reduced the irritability only slightly, whereas the decrease of IS of hydrogen peroxide by addition of sodium thiocyanate was almost significant (p 0.0596).
Conclusion: It is suggested that agents with no or low irritation potential on the CAM are to be preferred in the clinical practice if they are clinically effective. It is suggested that further in vivo and in vitro studies are to be undertaken with these agents.
Solely regarding local tolerability, polihexanide and hypochlorite are the antiseptic agents of choice of the tested preparations. The wound oxygenizer hemoglobin spray is tolerated without irritation as well as the negative control 0.9% NaCl solution. Because of their other disadvantages in conjunction with their irritability, the outdated cream formulations on basis of silver sulfadiazine, PVP- iodine, chlorhexidine and nitrofural cannot be recommended for wound antisepsis.
Die Diskussion über die Rückkehr zum Sport nach vorderer Kreuzbandplastik wird in der Literatur aktuell kontrovers geführt. Der ideale Zeitpunkt und die Kriterien der Wiederaufnahme der sportlichen Aktivität nach Rekonstruktion des vorderen Kreuzbandes sind bis heute nicht eindeutig geklärt.
Ziel dieser Arbeit war es zu untersuchen, ob sich die eigens entwickelte Testbatterie von Sprungtests als Kriterium hierfür eignet.
Des Weiteren sollte das Outcome von Patienten nach Rekonstruktion des vorderen Kreuzbandes mittels entweder Semitendinosus- oder Hamstringtransplantat verglichen werden.
Hierzu wurden insgesamt 97 Patienten untersucht. Die Studienteilnehmer wurden in zwei verschiedene Patientengruppen eingeteilt. In Gruppe 1 (n=45) wurden jene Patienten eingeteilt, die keine Knieverletzungen hatten. Es handelt sich hierbei um eine gesunde Kontrollgruppe. In Gruppe 2 (n=52) wurden alle Patienten erfasst, die nach Ruptur des vorderen Kreuzbandes eine Kreuzbandrekonstruktion erhalten hatten. Innerhalb der zweiten Gruppe erfolgte je nach erhaltenem Transplantat noch eine Zuordnung in zwei Untergruppen: Gruppe 2A (n=28) wurden dabei jene Patienten zugeordnet, die ein Semitendinosustransplantat erhielten, während Gruppe 2B (n=24) aus Patienten mit Hamstringtransplantat gebildet wurde.
Die Patienten mit Kreuzbandrekonstruktion wurden im Rahmen der vorliegenden Studie das erste Mal in der 10. postoperativen Woche untersucht. Eine weitere Nachuntersuchung erfolgte nach einem mittlerem Follow-up von 13,6 Monaten (6-41 Monate) nach der Kreuzbandrekonstruktion.
Zum Vergleich der beiden Gruppen wurden subjektive Beurteilungen des Knies, instrumentelle Stabilitätsmessungen (KT-1000-Arthrometer), Funktionsscores sowie Kraftmessungen und eine eigens entwickelte Testbatterie von Sprungtests herangezogen.
Das uterine Karzinosarkom ist eine hochmaligne Erkrankung des weiblichen Genitale. Insbesondere in Europa existieren nur wenige Studien, die dieses Krankheitsbild umfassend hinsichtlich der Klinik, der Primärtherapie, der postoperativen Behandlung und der Überlebensdaten beschreiben.
Diese Arbeit ist im Rahmen der ´Promotions- und Forschungsgruppe genitaler Sarkome´ des ´Deutschen klinischen Kompetenzzentrums für genitale Sarkome und Mischtumoren´ entstanden. In die Studie wurden insgesamt 192 Patientinnen mit einem uterinen Karzinosarkom eingeschlossen. Die Datenauswertung der gemischt retro- und prospektiven Studie erfolgte longitudinal über einen Zeitraum von zehn Jahren [04/2006 – 05/2016]. Der Schwerpunkt dieser Promotion lag in der Charakterisierung und der Interpretation von epidemiologischen, klinischen und diagnostischen Befunden sowie von therapeutischen und postoperativen Maßnahmen mit Bezug auf das progressionsfreie- und das Gesamtüberleben.
Zur Erfassung der Rezidiv- bzw. Progresshäufigkeit und der adjuvanten Therapie wurde ein Fragebogen [siehe Anhang] an 181 Patientinnen bzw. behandelnde Ärzte versendet, deren Beratung mindestens sechs Monate zuvor erfolgt war. Die Anzahl der Rücksendungen belief sich auf 133, was einer Rücklaufquote von 73,5% [133/181] entspricht. Die Schätzung der Überlebensrate erfolgte mittels des Kaplan-Meier-Modells. Eine statistische Signifikanz wurde unter Anwendung des Log-rank-Tests [univariate Analyse] bei p ≤ 0,05 festgelegt.
Das Alter der Frauen zum Zeitpunkt der Erstdiagnose betrug im Mittel 63,8 Jahre. 85,9% der Patientinnen [165/192] befanden sich in der Postmenopause. Die Berechnungen ergaben, dass jüngere Frauen [< 70 Jahre] ein signifikant geringeres Rezidiv- und Progressrisiko sowie einen späteren Todeszeitpunkt aufwiesen als ältere Frauen [≥ 70 Jahre].
Am häufigsten stellten sich unspezifische Symptome wie Unterbauchschmerzen und Blutungsauffälligkeiten dar. In der bildgebenden Diagnostik [Magnetresonanztomografie, Computertomografie, Sonografie] zeigten sich bei nur etwa Dreiviertel der Patientinnen Auffälligkeiten. Von insgesamt 157 durchgeführten fraktionierten Abrasiones wurde primär nur in 65,0% der Fälle [102/157] die korrekte Diagnose gestellt. Die häufigsten Fehldiagnosen waren ein Endometriumkarzinom [36/157; 22,9%] und ein reines Sarkom [12/157; 7,6%].
Das uterine Karzinosarkom hatte im Mittel einen Durchmesser von 6 cm. Eine primäre Fernmetastasierung lag bei 23,4% der Fälle [45/192] vor. Patientinnen mit einem uterinen Karzinosarkom und heterologer Tumorkomponente leben weder signifikant kürzer, noch treten mögliche Rezidive bzw. Progresse früher ein.
Insgesamt 2,1% der Karzinosarkome [4/192] wurden mittels einer suprazervikalen Hysterektomie, 49,0% [94/192] mittels einer totalen und 42,2% [81/192] mittels einer radikalen Hysterektomie operiert. Letztere zeigte gegenüber einer totalen Hysterektomie keinen Vorteil betreffs des progressionsfreien- und Gesamtüberlebens.
70,3% der Patientinnen [135/192] erhielten eine Lymphadenektomie. Bei durchschnittlich 31 entfernten Lymphknoten stammte der überwiegende Anteil [2855/4164; 68,6%] aus dem kleinen Becken. Eine Lymphadenektomie hatte weder einen Einfluss auf das Überleben, noch auf das Auftreten möglicher Rezidive bzw. Progresse.
41,1% der Patientinnen [79/192] erhielten eine postoperative Therapie: 31,6% [25/79] eine Chemotherapie, 25,3% [20/79] eine Radiotherapie und 40,5% [32/79] eine Chemoradiotherapie. Nur in zwei Fällen erfolgte eine zusätzliche Hormontherapie.
Etwa ein Drittel der Frauen [66/192; 34,4%] verstarb bis Mai 2016 an den Folgen der Tumorerkrankung. Das durchschnittliche Zeitintervall von der Erstdiagnose bis zum Tod betrug 20,6 Monate. Das mediane Gesamtüberleben über alle FIGO-Stadien lag bei 28,8 Monaten. Aufgrund der hohen Anzahl an Zensierungen innerhalb der ersten 500 Tage der Nachbeobachtungszeit und des sogenannten ´Lost to Follow-Up´ bei den überlebenden Patientinnen wird die Berechnung aller Überlebensraten vermutlich unterschätzt. Weder eine alleinige Radio- noch eine alleinige Chemotherapie konnten das Gesamtüberleben verbessern oder das Risiko eines Rezidivs bzw. Progresses verringern im Gegensatz zu einer kombinierten Radiochemotherapie. Bei der Hälfte der Patientinnen [96/192; 50%] trat ein Rezidiv oder Progress auf. Das rezidivfreie Intervall betrug durchschnittlich 11,6 Monate. Ein zweites Rezidiv wurde bei 45,8% [44/96], ein drittes bei 29,5% der Frauen [13/44] diagnostiziert.
Die wesentlichen Erkenntnisse der vorliegenden Promotion lauten zusammengefasst:
- Ein Alter ≥ 70 Jahren ist mit einem verkürzten progressionsfreien- und Gesamtüberleben verbunden.
- Der prognostische Nutzen einer regionären Lymphadenektomie lässt sich nicht belegen.
- Eine postoperative Radiochemotherapie ist mit einem signifikant verlängerten progressionsfreien- und Gesamtüberleben verbunden.
- Im Stadium FIGO I kann eine radikale gegenüber einer totalen Hysterektomie, jeweils mit bilateraler Salpingo-Oophorektomie, keine Verbesserung der Prognose erzielen.
202 Patienten (113 Frauen und 89 Männer im Alter von 25 bis 95 Jahren) mit einem ischämischen, supratentoriellem und territorialen Schlaganfall vorwiegend im Mediastromgebiet, wurden 9/2007 bis 6/2012 aus dem Patientengut der Stroke Unit der Neurologischen Klinik der Universitätsmedizin Greifswald für die monozentrische Studie zur Häufigkeit epileptischer Anfälle sowie ihrer Provokationsfaktoren rekrutiert.
Bei einem durchschnittlichen Beobachtungszeitraum von 36,5 Monaten erlitten 39 Patienten (19,3%) mindestens einen epileptischen Anfall. Davon hatten 12 Patienten einen akut symptomatischen Anfall und 27 einen unprovozierten Anfall. Bei 21 Patienten traten rezidivierende Anfälle auf. Wendet man die aktualisierte Definition der ILAE für Epilepsie an, so hatten 31 (15,3%) Patienten eine Epilepsie und 8 (4%) einen einzelnen akutsymptomatischen Anfall. Damit hatte unsere Studie die bisher höchste dokumentierte Rate an Epilepsie nach einer Ischämie. Der erste epileptische Anfall trat dabei überwiegend im 1. Jahr nach erlittenem Schlaganfall auf. Es zeigte sich, dass Patienten mit einer geringeren Schwere des Schlagfalls (erfasst mittels NIHSSS und mRS) ein geringeres Risiko für die Entwicklung eines epileptischen Anfalls hatten. Alter und Geschlecht zeigten keine Korrelation zum Auftreten eines epileptischen Anfalls.
96 Patienten (53 Frauen und 43 Männer) erhielten innerhalb der ersten 6 h nach dem Schlaganfall eine auswertbare PCT, davon hatten 17 (17,7%) mindestens einen epileptischen Anfall. Mit Hilfe der PCT wurden für die einzelnen Perfusionsparameter CBF, CBF und TTP der ASPECTS, das Perfusionsdefizit und die relativen Perfusionsparameter bestimmt. Bei dem ASPECTS CBF und ASPECTS CBV zeigte sich, dass die vorderen Mantelregionen M1 und M4 bzw. nur M1 bei den Patienten mit einem epileptischen Anfall signifikant häufiger einen geringeren CBF oder ein geringeres CBV hatten. Ein signifikanter Unterschied ergab sich auch beim Betrachtung der Perfusionsdefizite in Bezug auf den CBF und das CBV: Patienten mit einem epileptischer Anfall zeigten ein größeres Perfusionsdefizit als die Patienten ohne epileptischen Anfall. In die relativen Perfusionsparameter fließt neben dem Perfusionsdefizit noch die Infarktgröße ein. Zwar ergab sich kein signifikanter Unterschied zwischen den beiden Gruppen in Bezug auf die Infarktgröße, trotzdem konnte eine Korrelation zwischen einem erniedrigten R[CBF] bzw. einem erniedrigten R[CBV] und dem Auftreten von epileptischen Anfällen nach einem ischämischen Schlaganfall feststellt werden.
Funktionelle Ergebnisse nach Makulaforamenchirurgie: Peeling-Farbstoffe und andere Einflussfaktoren
(2016)
Die Arbeit untersucht retrospektiv die Langzeitergebnisse der Chirurgie an Makulaforamina an der Universitätsaugenklinik in Greifswald im Zeitraum 1. Januar 2006 bis 31. Dezember 2013. Zentral wird dabei der Einfluss von zwei verschiedenen Farbstoffen, die zum Peeling der Membrana limitans interna verwendet wurden (Indocyaningrün, Brilliant Blue G) beobachtet. Daneben steht die Frage nach weiteren Faktoren aus der Gesamtsituation des Patienten, Geschlecht, häufige Begleiterkrankungen oder Komplikationen, die auf das Ergebnis der Operation Einfluss nehmen können.
Die Verlängerung des Magenaufenthalts von oralen Arzneiformen steht seit mehr als 30 Jahren im Fokus internationaler Forschungsgruppen. Trotz der Vermarktung diverser Systeme gelang es bislang nicht, eine sichere und reproduzierbare Gastroretention von Arzneiformen zu realisieren. Dies würde jedoch enorme Möglichkeiten für die Therapie mit oral applizierten Arzneimitteln mit sich bringen. Die Reduktion der Einnahmefrequenz, das Vermeiden von Plasmaspiegelspitzen sowie die gesteigerte Patientenadhärenz sind nur einige der denkbaren Vorteile. Die größte Hürde gastroretentiver Systeme ist dabei die Motilität des menschlichen Magens. Starke Kontraktionswellen sind für eine rasche Entleerung insbesondere unter Nüchternbedingungen verantwortlich. Daneben kommt es zu höchsten Belastungen auf Arzneiformen, was wiederum die Wirkstofffreisetzung beschleunigen kann, mit drastischen Folgen für den Patienten. In der präklinischen Testung neu entwickelter Systeme fehlt häufig der Bezug zur Physiologie des Magens und die Vorhersagekraft von Freisetzungstests ist dementsprechend gering. Ziel der Arbeit war daher die Charakterisierung der relevanten Parameter im Magen im Rahmen einer Humanstudie. Die aus dieser Humanstudie gewonnenen Daten zu pH-Werten, Temperaturen und insbesondere Drücken im Magen sollten anschließend genutzt werden, um die im Arbeitskreis verfügbaren, biorelevanten Freisetzungsmodelle weiterzuentwickeln. Abschließend sollten verschiedene, kommerziell erhältliche gastroretentive Arzneiformen unter Berücksichtigung der Magenphysiologie auf ihr Freisetzungsverhalten getestet werden. Die Ergebnisse der Humanstudie zeigten die enorme Abhängigkeit der Magenaufenthaltszeit einer telemetrischen Kapsel vom prandialen Status der Probanden. Nach Einnahme der Standardmahlzeit, wie sie in klinischen Studien zu Nahrungsmitteleffekten Verwendung findet, kam es zu Magentransitzeiten von über 20 h. Dagegen wurde die Kapsel unter Nüchternbedingungen spätestens nach 2,7 h aus dem Magen entleert. Die intragastralen Drücke nach postprandialer Einnahme der Kapsel betrugen mindestens 240 mbar und waren aufgrund des verlängerten Magenaufenthalts deutlich zahlreicher im Vergleich zur Nüchterneinnahme. Die Ergebnisse der In vitro-Untersuchungen zeigten, dass die herkömmlich verwendeten Freisetzungstestgeräte nicht in der Lage sind, biorelevante Belastungen auf eine telemetrische Kapsel auszuüben. Maximale Drücke von 14 mbar waren im eintauchenden Zylinder zu beobachten, welche wir jedoch auf den hydrostatischen Druck beim Eintauchen zurückführen konnten. Im Gegensatz dazu waren wir mit Hilfe unserer neuartigen In vitro-Freisetzungsmodelle in der Lage, vollständige Druckprofile nachzustellen, wie sie auch in vivo beobachtbar waren. Die Freisetzungsuntersuchungen der gastroretentiven Präparate Glumetza® 1000 und Madopar® Depot unter biorelevanten Bedingungen offenbarten die extreme Drucksensitivität dieser Systeme. Hierfür definierten wir auf Basis der In vivo-Daten drei realistische Druckprofile und stellten diese in vitro nach. Früh auftretende, leichte Belastungen während der Freisetzungstests führten bei der flotierenden Arzneiform Madopar® Depot bereits zur vollständigen Wirkstofffreisetzung. Glumetza® 1000 schien abhängig vom Quellungszustand auf die Belastungen zu reagieren, wobei spätestens stärkere Belastungen nach 6 h zur vollständigen Freisetzung des Wirkstoffs führten. Auf Basis dieser Ergebnisse ist anzuzweifeln, dass die bislang erhältlichen gastroretentiven Systeme über einen längeren Zeitraum im Magen intakt bleiben und kontrolliert ihren Wirkstoff freisetzen. Daneben können die entwickelten Testmethoden dazu genutzt werden, um die Entwicklung neuartiger gastroretentiver Systeme voranzutreiben.
Because Moringa is rich in secondary metabolites and phenolics, we faced a challenge in extracting a pure DNA required for AFLP (the first proposed genotyping method). Later, different DNA isolation methods were tested to overcome the obstacles caused by phenolics and sugars, an AFLP protocol that worked well with the cultivated seedlings at the botanical garden in Greifswald. The markers for the Internal Transcribed Spacer (ITS) were as well tested that showed a monomorphic structure between all samples. Finally, SSR (microsatellite) markers were established. To optimize DNA extraction, the method of Doyle and Doyle was modified and optimized. This is an ideal method for obtaining a non-fragmented DNA that could be used for AFLP. In addition, two other DNA extraction methods; (KingFisher Flex robot using Omega M1130 extraction Kits, and spin columns and 96-plates using Stratec kits). Although we achieved similar results for both Robot kits (Omega) and Stratec kits, the amplification for most of the samples extracted with Robot did not work, therefore the Stratec kit was the method of choice as it has also a lower cost, combined with a high quality of DNA. For ITS, no polymorphism was found for 28 samples of M. peregrina from Sinai (sequences submitted to GenBank). However, since microsatellite markers of M. peregrina were not known, it was a challenge to try a cross amplification from other species with well-known microsatellite primers. Cross-amplification of 16 primers known from the related species M. oleifera was tested, and three multiplex PCR reactions were established after testing different annealing temperatures and different primers concentrations. This included 13 primers out of the 16 investigated markers which gave a reliable band. All methods used for genetic assessments for the different Moringa species are compiled in a comparative review to look for connections between the different Moringa species. For Moringaceae, M. oleifera and M. peregrina are closely related to each other. Both species have slender trunks, with thick, tough bark and tough roots and bilaterally symmetrical flowers with a short hypanthium. All but one SSR markers used in this study are highly informative However, the degree of polymorphy varied considerably within the 13 markers used. The Probability of Identity (PI) for all loci was 2.6 x 10-9 with high resolution. The percentage of polymorphic loci for all populations was 88.5±2.2; figures for single populations were 92.3%, 84.6%, 84.6%, and 92.3% for the wadis WM, WA, WF, and WZ, respectively. The genotype accumulation curve as well demonstrated that 7–8 markers were necessary to discriminate between 100% of the multilocus genotypes. Significant departures from HWE were detected for eight loci (P < 0.001), probably due a high degree of inbreeding within population. The observed (HO) and expected (HE) heterozygosities ranged from 0 to 0.86 and from 0 to 0.81, respectively. However, for the pooled population, excluding the monomorphic locus MO41, HO and HE ranged from 0.069 to 0.742 and from 0.126 to 0.73 with averages of 0.423 and 0.469, respectively. The mean of FST was 0.133, indicating that, due to the long generation time of M. peregrina, there is still relatively little differentiation between the four remaining populations. An analysis of molecular variance (AMOVA) revealed that the old populations of M. peregrina are still genetically diverse where 75% of variance was recorded within individuals and 83% within populations. An analysis with STRUCTURE, varying the parameter K between 1 and 7, revealed the most pronounced genetic structure for K=3, thus uniting the populations from two neighboured wadis (W. Agala and W. Feiran). The three groups seem to be now genetically isolated. (They may be remainders of a formerly contiguous population, especially when considering the change towards a drier climate in Northern Africa within the last 6000 years). Six clones of each two individuals collected from the same wadi were found, pointing to vegetative dispersal via broken twigs, which may have rooted after flash floods. It may be an alternative mode of reproduction under harsh conditions. Our data reveal a low gene flow between three of the four wadis, suggesting that the trees are relictual populations. In general, conservation of populations from the three genetically most diverse wadis and cross-breeding of trees within a reforestation program is recommended as an effective strategy to ensure the survival of M. peregrina at Sinai, Egypt.
In the 1940s cytochrome P450 monooxygenases have been discovered and have been the focus of many studies ever since. Although they catalyze very interesting reactions that might find applications in the production of fine chemicals or pharmaceuticals, their low activity and stability often reduces their economic value. Both properties, the activity and the stability, are influenced by the uncoupling of the catalytic cycle.
In this PhD thesis, an assay for the screening of activity and uncoupling of cytochrome P450 enzymes was successfully developed. After finding optimal conditions for the assay, concerning pH and enzyme concentration, the uncoupling of cytochrome P450 BM3 and five mutants (F87Y, R47L, Y51F, A82L and T268A) was investigated. With the results obtained, a comparison of data from literature was possible and revealed similarities. Additionally, through negative controls, the reliability of the assay could be further demonstrated. Although other methods have been described for the detection of hydrogen peroxide formation, the combination of NADPH consumption measurement and hydrogen peroxide formation in parallel was new and represents a very good basis for a pre-screening of large mutant libraries, followed by closer investigation of selected variants.
For the investigation of the activity of the CYP11A1 system, consisting of CYP11A1 and Adx and AdR as redox partner system, the expression and purification for all three proteins was investigated first. For the protein CYP11A1 and Adx, good expression levels were achieved, whereas for AdR the protein concentration obtained was very low. The purification of all three proteins was partially accomplished but left room for improvement. Therefore, in the Master thesis of Christopher Grimm, the pH and temperature stability of all three proteins was further investigated in order to improve conditions used for ion exchange chromatography and to investigate possible conditions for in vitro biocatalysis. As unfortunately even with further investigation of the expression of AdR, no improvement was achieved, a whole-cell system was further investigated. Here, the product formation could be increased 8-fold in comparison to the published data, from 0.27% conversion to 2.2% conversion over 24 h by using a different detergent for substrate solubilization, which might have led to a better substrate supply to the enzyme.
Due to the low activity and stability, a different P450 system, the CYP17A1 enzyme, was subsequently investigated, first by in vitro biocatalysis with the human CYP17A1 expressed in E. coli. Therefore, a suitable redox partner system needed to be found for efficient electron supply of the enzyme. In in vitro biocatalysis, in combination with the Pdx/PdR system of P. putida the CYP17A1 enzyme showed the highest conversion with 91% after 24 h. To investigate the activity of the enzyme further, all active site residues in 4 Å proximity to the bound substrate were exchanged with alanine. After expression of the variants, almost no correctly folded protein was obtained for the variants. Also, after investigating different buffers to possibly enhance the stability, no improvements were achieved. Therefore, a whole-cell approach with the bovine enzyme was chosen in order to investigate the activity of the alanine variants. Here the importance of positions N202, R239, G297, E305, and T306A, described in literature to be important for catalytic activity, was confirmed. Most importantly, three positions that alter the regioselectivity of the enzyme were identified. The reaction of the V483A mutant was therefore also further investigated by preparative biocatalysis. Afterwards the new product was separated by preparative HPLC and identified as 16α- hydroxyprogesterone as confirmed by NMR spectroscopy analysis.
In the last part of the thesis, another screening approach for possible high-throughput screening was investigated. In contrast to the other screening approach, here the investigation of the substrate conversion and the hydrogen peroxide formation were optimized for application in droplets. After finding that DCFH-DA was not sensitive enough towards hydrogen peroxide, the AmplifluTM Red probe was used. As both fluorescent products were found to stay in the aqueous phase above pH 7.4, the conditions investigated for the AmplifluTM Red assay were applied and only NADPH to substrate ratio was investigated by using an uncoupling variant, an active variant from literature and the cytochrome P450 BM3 wild-type enzyme. After finding a good ratio, the five variants used for the investigation of the AmplifluTM Red assay were investigated in the same concentration later on found in the droplets (1 cell per 4 pL), and one variant showed improved product formation compared to wild-type. This finding clearly shows the applicability of the assay for high-throughput screening in droplets.
Vordergründiges Ziel der Arbeit war eine Grundlagenforschung über die Expression der TRPCKanäle in Osteosarkomzellen unter basalen und stimulierten Bedingungen durchzuführen. Als thematisches Setting wurde zum einen die bisher unklare Wirkung des erfolgversprechenden Medikaments Mifamurtid gewählt sowie zum anderen ein möglicher Zusammenhang mit der alternativen Ang-(1-7)/Mas-Achse gesucht.
Die vorliegende Arbeit hat einerseits die Expression der TRPC-Kanäle in Osteosarkomzellen nachgewiesen und andererseits interessante Schnittpunkte zu der alternativen ACE2/Ang-(1-7)/Mas-Achse des RAS gezeigt. So wird in Zukunft möglicherweise ein Zusammenhang zwischen der Mas-Aktivität und den TRPC-Kanälen – insbesondere von TRPC6 – substantiviert werden können. Die massive Induktion der Transkription von TRPC5 unter Inhibierung der PI3-Kinase ist eine interessante Beobachtung, die Ansätze für weiterführende Untersuchungen eröffnet. Inwieweit die pharmakologische Modulation von Mas- (oder MrgD-) Rezeptoren eine therapeutisch relevante Option beim Osteosarkom darstellt und inwieweit die Modulation der TRPC-Kanäle dazu beitragen kann, ist mit dieser Arbeit nicht geklärt. Die vorgelegten Daten zeigen jedoch eindeutig, dass der Mas-Antagonist D-Ala die Expression von zumindest TRPC 5, 6 und 3 sowie von Mas selbst in Osteosarkom-Zellen beeinflusst; Effekte die auch durch die Modulation von PI3K und MAP-Kinase Signalwegen erreicht werden können.
Das Ziel der vorliegenden Studie bestand darin, die Beziehungen der Zahnwurzeln der oberen Prämolaren und Molaren zum Sinus maxillaris bei den Großen Menschenaffen vergleichend-anatomisch zu untersuchen. Dabei wurden für den Orang-Utan auch Wachstumsveränderungen berücksichtigt. Für diese Arbeit standen 26 adulte Schädel der Gattungen Pongo pygmaeus, Gorilla gorilla und Pan troglodytes sowie 13 infantile und juvenile Schädel der Gattung Pongo pygmaeus zur Verfügung. Das biologische Alter der Tiere zum Zeitpunkt des Todes war unbekannt. An den Schädeln wurden zunächst definierte Längen-, Breiten- und Höhenmaße erhoben.
Von den Schädeln wurden DVT-Datensätze mit dem Digitalen Volumentomographen QR-DVT 9000 (NewTom Verona, Italien) angefertigt. An den DVT-Datensätzen wurden zunächst mit Hilfe der NewTom 3G Software (QR NNT 2.11 Professional) lineare Messungen der Zahnwurzellängen der Prämolaren und Molaren des Oberkiefers sowie der Knochendicke zwischen den Zahnwurzeln und dem Boden des Sinus maxillaris vorgenommen. Außerdem wurden die im DICOM-Format vorliegenden Schichtserien in das JPEG-Format umgewandelt. Anhand dieser Datensätze wurden die Zahnkeime der permanenten Zähne unter Verwendung von SURFdriver® dreidimensional rekonstruiert und deren Volumina bestimmt. Die erhobenen Daten wurden mit Hilfe nicht parametrischer Verfahren analysiert und untereinander in Beziehung gesetzt.
Die Untersuchungen zur Entwicklung der permanenten Zähne des Orang-Utans zeigten zu Beginn eine ausgeprägte Volumenzunahme der Zahnkeime des ersten Inzisivus und des ersten Molars. Der Durchbruch des ersten Molars erfolgte als erstes. Zu diesem Zeitpunkt begann die Resorption an den mittleren Milchschneidezähnen. Dem Wechsel der Inzisivi ging meist der Durchbruch des zweiten Molars voraus. Desweiteren überlappte der Beginn der Kronenbildung des dritten Molars mit der Fertigstellung der Krone des zweiten Molars.
Beim Orang-Utan weisen die Volumina der permanenten Zahnkeime einen signifikanten Zusammenhang mit der Gesichtsschädellänge, Gaumenlänge, Maxilloalveolarlänge und der Mittelgesichtsbreite auf. Mit Ausnahme des Zahnkeims des zweiten Molars konnte ebenfalls eine Korrelation mit der Gesamtschädellänge und der Obergesichtshöhe nachgewiesen werden.
Der Abstand zwischen den Zahnwurzelspitzen und dem Sinus maxillaris war bei allen drei untersuchten Gattungen Pongo, Gorilla und Pan über den palatinalen Wurzeln der Molaren am kleinsten. Die Knochendicke über den Zahnwurzeln des Schimpansen ist im Vergleich zu den anderen Gattungen am dünnsten. Darüber hinaus konnte bei Pan troglodytes eine Abnahme der Knochendicke über den palatinalen Wurzelspitzen von anterior nach posterior nachgewiesen werden.
Bezüglich der Wurzellängen zeigten unsere Untersuchungen, dass bei allen drei Gattungen die distobukkale Wurzel des dritten Molars die kürzeste war. Die Mittelwerte der Wurzellängen von Pongo und Gorilla lagen sehr nah beieinander, der Gorilla hatte jedoch tendenziell längere Wurzeln. Die kürzesten Zahnwurzeln wies der Schimpanse auf.
Bei den Pongiden besteht eine enge topographische Beziehung der Zahnwurzeln der Oberkiefermolaren zum Sinus maxillaris. Besonders bei Pan bilden sich tiefe Recessus der Kieferhöhle zwischen den Zahnwurzeln aus. Beim Schimpansen ragen 40,5% der Molarenwurzeln in den Sinus maxillaris, beim Gorilla hingegen nur 18,1% und bei Pongo 16,6%.
Als Zufallsbefund stellten sich drei überzählige Zähne dar. Dabei handelte es sich um eine Doppelanlage des lateralen Milchschneidezahns eines juvenilen Orang-Utans, sowie um vierte Molaren bei einem Orang-Utan Weibchen und einem Gorilla Männchen.
Die hier vorgestellten Untersuchungsergebnisse erweitern die Kenntnisse über die Beziehungen der seitlichen Oberkieferzähne und dem Sinus maxillaris bei den Großen Menschenaffen. Damit bilden sie eine Grundlage für Studien an unterschiedlichen menschlichen Populationen sowie weiteren nicht-menschlichen Primaten.
Die Entstehung und Herausgabe von touristischen Karten der DDR. Eine historisch-kritische Analyse
(2018)
Mit der vorliegenden Dissertation wird erstmals ein zeitlich umfassender Überblick über die touristische Verlagskartographie in der DDR gegeben. Als „Leitverlag“ steht der Landkartenverlag bzw. Tourist Verlag im Mittelpunkt der Arbeit, dessen Geschichte zugleich den Untersuchungszeitraum 1945–1994 vorgibt. Darüber hinaus werden weitere Verlage, kartographische Betriebe und Institutionen betrachtet, die im Osten Deutschlands mit der Herstellung und Herausgabe von touristischen Karten befasst waren.
Das halbe Jahrhundert ostdeutscher Verlagsgeschichte lässt sich in fünf inhaltlich abgrenzbare Entwicklungsphasen einteilen. Phase 1 (1945–1952) war gekennzeichnet durch eine von der Besatzungsmacht UdSSR überwachte und im Aufbau befindliche Verlagslandschaft. In jenen Jahren gelang es nur dem von Kurt Schaffmann gegründeten Landkartenverlag, eine volle Sortimentsbreite touristischer Karten (Stadtpläne, Wanderkarten, Verkehrskarten) aufzubauen, jedoch vorerst noch regional eingeschränkt. In Phase 2 (1953–1965) wurde durch die Verstaatlichung von Verlagen und der sich anschließenden Konzentration der Herausgabe die Grundlage für ein staatlich kontrolliertes Verlagswesen geschaffen. Dabei war zugleich die Sortimentsvielzahl zugunsten einer klar formulierten Programmstruktur aufgegeben worden. Für Phase 3 (1966–1976) war die Herstellung und Herausgabe eines komplett neuen Verlagsprogramms prägend. Vorausgegangen waren Beratungen in Moskau und Ost-Berlin, die zu verschärften Sicherheitsmaßnahmen im Kartenwesen führten. Fortan wurden alle für die Öffentlichkeit bestimmten Karten nur noch mit verzerrten Maßstäben produziert. Phase 4 (1977–1989) beinhaltet die Tätigkeit des VEB Tourist Verlag Berlin/Leipzig, der neben Karten nun auch für touristische Literatur verantwortlich zeichnete. Bis auf Koeditionen mit Verlagen benachbarter sozialistischer Staaten stagnierte die Kartenherausgabe, denn zunehmend wurden Kapazitäten durch den Devisen bringenden Kartographieexport in die BRD gebunden. In der Phase 5 (1990–1994) gelang es dem Tourist Verlag nicht, eine gefestigte Stellung in der gesamtdeutschen Marktwirtschaft zu erringen. Durch den Verkauf seitens der Treuhandanstalt an J. Fink – Kümmerly + Frey ließ sich das Schicksal nur um wenige Jahre hinauszögern; am Ende stand die Liquidation des traditionsreichen Unternehmens. Damit wird zugleich der Schlusspunkt der Betrachtungen fixiert.
Im Laufe ihrer Geschichte war die ostdeutsche Verlagskartographie verschiedensten Restriktionen unterworfen. Zensur in Form sogenannter Genehmigungsverfahren, Bevormundung durch staatliche Anleitung und Kontrolle sowie die Sicherheitsdoktrin der sowje-tischen Führungsriege gaben den Rahmen vor, in dem Karten für die Öffentlichkeit entstehen konnten. Seit Mitte der 1960er Jahre führte die ausschließliche Verwendung von verzerrten Kartengrundlagen zu Erzeugnissen, in denen das Ermitteln von exakten Streckenlängen unmöglich wurde. Zusammen mit diversen Tarnmaßnahmen für Grenzgebiete, Militärobjekte und Industrieanlagen sowie weiteren Manipulationen des Karteninhalts, entstand ein von Fachleuten und Nutzern oft kritisiertes Verlagsprogramm.
Während in den ersten Jahren nach Ende des Zweiten Weltkriegs noch zahlreiche Stadtpläne in den Handel gelangten, wurde ab Mitte der 1960er Jahre nur noch eine eingeschränkte Anzahl von Orten mit adäquatem Kartenmaterial bedacht. Zudem sind die Erzeugnisse fortan mit sogenannten „gleitenden Maßstäben“ erstellt worden. Die Pläne genügten für die grobe Orientierung, touristischer Inhalt war sorgsam eingearbeitet.
Als Ausgangsmaterial für Wander- und Touristenkarten in verschiedenen Maßstäben diente ab 1966 die von der staatlichen Kartographie eigens zur Verfügung gestellte,
verzerrte Übersichtskarte im Maßstab 1 : 200 000. Fuß- und Radwanderer bekamen die daraus resultierenden Auswirkungen am meisten zu spüren. Da auch das Kartenbild recht grob war, genoss diese Kartengruppe einen allgemein schlechten Ruf.
Bei den Verkehrskarten haben sich die Verzerrungen umso weniger bemerkbar gemacht, je länger die zu fahrenden Strecken waren. Wegen ihres Detailreichtums wurden die Karten sogar im Ausland geschätzt – Mairs Geographischer Verlag aus Stuttgart hatte die „Reise- und Verkehrskarte“ in seine international bekannte Reihe der „Generalkarten“ integriert.
Somit ist insbesondere den touristischen Karten, die zwischen 1965 und 1989 produziert worden sind, eine unzureichende Note zu attestieren. Die differenzierte Betrachtung des Gesamtzeitraumes zeigt aber auch, dass Pauschalurteile über die touristische Kartographie in der DDR nicht angemessen sind.
In the current era of anthropogenic climate change is the long-term survival of all organisms dependent on their ability to respond to changing environmental conditions either by (1) phenotypic plasticity, which allows species to tolerate novel conditions, (2) genetic adaptation, or (3) dispersal to more suitable habitats. The third option, dispersal, allows individuals to escape unfavorable conditions, the colonization of new areas (resulting in range shifts), and affects patterns of local adaptation. It is a complex process serving different functions and involving a variety of underlying mechanisms, but its multi-causality though has been fully appreciated in recent years only. Thus, the aim of this doctoral thesis was to disentangle the relative importance of the multiple factors relevant to dispersal in the copper butterfly Lycaena tityrus, including the individual condition (e.g. morphology, physiology, behavior) and the environmental context (e.g. habitat quality, weather). L. tityrus is a currently northward expanding species, which makes it particularly interesting to investigate traits underlying dispersal. In the first experiment, the influence of weather and sex on movement patterns under natural conditions was investigated. Using the Metatron, a unique experimental platform consisting of interconnected habitat patches, the second experiment aimed to examine the influence of environmental factors (resources, sun) on emigration propensity in experimental metapopulations. Human-induced global change (e.g. climate change, agricultural intensification) poses a substantial challenge to many herbivores due to a reduced availability or quality of feeding resources. Therefore, in the third experiment, the impact of larval and adult food stress on traits related to dispersal ability was investigated. Additionally, the effect of different ambient temperatures was tested. In the fourth experiment, core (Germany) and recently established edge (Estonia) populations were compared in order to explore variation in dispersal ability and life history traits indicative of local adaptation. Dispersal is often related to flight performance, and morphological and physiological traits, which was investigated in experiments 2-4. Butterflies were additionally subjected to behavioral experiments testing for the individual’s exploratory behavior (experiments 3 and 4).
Males and females differed substantially in morphology, with males showing traits typically associated with a better flight performance, which most likely result from selection on males for an increased flight ability to succeed in aerial combats with rivalling males and competition for females. This pattern could be verified by mobility measures under natural conditions and flight performance tests. Interestingly, although females showed traits associated with diminished flight performance, they had a higher emigration propensity than males (though in a context dependent manner). Reasons might be the capability of single mated females to found new populations, to spread their eggs over a wide range or to escape male harassment. Conditions indicative of poor habitat quality such as shade and a lack of resources promoted emigration propensity. The environmental context also affected condition and flight performance. The presence of resources increased the butterflies’ condition and flight performance. Larval and adult food stress in turn diminished flight performance, despite some reallocation of somatic resources in favor of dispersal-related traits. These detrimental effects seem to be mainly caused by reductions in body mass and storage reserves. A similar pattern was found for exploratory behavior. Furthermore, higher temperatures increased flight performance and mobility in the field, demonstrating the strong dependence of flight, and thus likely dispersal, on environmental conditions. Flight performance and exploratory behavior were positively correlated, probably indicating the existence of a dispersal syndrome. The population comparison revealed several differences between edge and core populations indicative of local adaptation and an enhanced dispersal ability in edge populations. For instance, edge populations were characterized by shorter development times, smaller size, and a higher sensitivity to high temperatures, which seem to reflect adaptations to the cooler Estonian climate and a shorter vegetation period. Moreover, Estonian individuals had an enhanced exploratory behavior, which can be advantageous in all steps of the dispersal process and may have facilitated the current range expansion.
In summary, these findings may have important implications for dispersal in natural environments, which should be considered when trying to forecast future species distributions. First, dispersal in this butterfly seems to be a highly plastic, context-dependent trait triggered largely by habitat quality rather than by individual condition. This suggests that dispersal in L. tityrus is not random, but an active process. Second, fast development and an enhanced exploratory behavior seem to facilitate the current range expansion. But third, while deteriorating habitat conditions are expected to promote dispersal, they may at the same time impair flight ability (as well as exploratory
behavior) and thereby likely dispersal rates. For a complete understanding of a complex process such as dispersal, further research is required.
Sowohl bei einer Auswertung der Patienten mit den Thrombusgraden TIMI I –V als auch jener mit der Graduierung TIMI II –V ist eine deutliche Signifikanz in Bezug auf das
geringere Vorhandensein einer proximalen Stenose in Infarktgefäßen zu verzeichnen. In beiden Patientengruppen zeigte die durchgeführte Analyse ein häufigeres Auftreten von proximalen Stenosen in den Kontrollgefäßen als in den Infarktgefäßen. Auch die zweite angewandte Methode – die Vermessung der Abstände zwischen den Stenosen – bestätigte
diese Ergebnisse. Die Resultate deuten darauf hin, dass eine Verengung des Gefäßdurchmessers in proximal
gelegenen Gefäßabschnitten sich auf die Entstehung von Plaquerupturen und die damit verbundene Entstehung von Gefäßverschlüssen auswirkt.