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In der Vergangenheit ergaben sich aus zahlreichen Untersuchungen vermehrt Hinweise für eine wichtige Rolle von Insulin-like Growth Factor-1 (IGF-1) für das Überleben, den Erhalt, sowie das Differenzierungsverhalten von verschiedenen Zelltypen. Hierbei wurden Effekte von IGF-1 auf Zellen unterschiedlicher Gewebearten, u. a. auch des Zentralen Nervensystems, festgestellt. Für viele der beobachteten IGF-1-Wirkungen konnte eine Vermittlung über den PI3-Kinase/Akt/NF-κB-Signalweg bestätigt werden. Aber auch der ERK-Signal- weg scheint an der IGF-1-vermittelten Signaltransduktion beteiligt zu sein. Aus früheren Untersuchungen der eigenen Arbeitsgruppe mit dem auch in der vorliegenden Arbeit verwendeten Zellsystem ist bekannt, dass der PI3-Kinase/Akt/NF-κB-Signalweg die astrogliale Differenzierung der fetalen mesenzephalen neuralen Precursorzellen („fetal mesencephalic precursor cells“ [fmNPCs]) maßgeblich beeinflusst. Hingegen wird die durch Interleukin-1β (IL-1β) induzierte dopaminerge Differenzierung von fmNPCs über den ERK/MAP-Kinase-Signalweg vermittelt und durch die Hemmung des PI3-Kinase/Akt/NF-κB-Signalweges erleichtert. Die vorliegende Arbeit beschäftigte sich vor diesem Hintergrund mit dem Einfluss von IGF-1 auf langzeitexpandierte fmNPCs der Ratte. Dazu wurde das in vitro-Modell der primären Dissoziationskultur aus mesenzephalem Gewebe 14 Tage alter embryonaler Ratten herangezogen. Es wurde der Frage nachgegangen, inwieweit IGF-1 die Überlebensfähigkeit, das Proliferationspotenzial, die Expression des IGF-1-Rezeptors, sowie das neuronale, astrogliale und oligodendrogliale Differenzierungsverhalten dieser fmNPCs der Ratte beeinflussen kann. Weiterhin sollten an der Differenzierung beteiligte intrazelluläre Signaltransduktionsmechanismen näher charakterisiert werden. Bei der Untersuchung der Überlebensfähigkeit der Zellen zeigte sich, dass die Behandlung mit IGF-1 (50 ng/ml) sowohl während der Expansion als auch während der Differenzierung über 24 h und 72 h im Vergleich zur unbehandelten Kontrollreihe zu einer signifikanten Steigerung der Überlebensrate führte. Dieser überlebenssteigernde Effekt von IGF-1 auf die fmNPCs konnte durch die gleichzeitige Behandlung mit AG 1024 – einem Inhibitor des IGF-1-Rezeptors – während der Differenzierung, nicht jedoch während der Expansion, aufgehoben werden. Dies spricht für eine besondere Rolle von IGF-1 für den Differenzierungsprozess der fmNPCs, welche folglich während ihrer Differenzierung in höherem Maße auf die Expression des IGF-1-Rezeptors angewiesen sind als während der Expansion. Übereinstimmend mit diesem Ergebnis zeigte sich bei den Untersuchungen zur Expression des IGF-1-Rezeptors eine signifikante Hochregulierung der IGF-1-Rezeptor-Expression während der Differenzierung im Vergleich zur Expansion der Zellen. Weiterhin konnte unter IGF-1-Behandlung und Differenzierung der Zellen wiederum eine signifikante Hochregulierung der IGF-1-Rezeptor-Expression im Vergleich zur Differenzierung unter Kontrollbedingungen beobachtet werden. Bei den Untersuchungen zum Einfluss von IGF-1 auf den Erhalt des Proliferationspotentials der fmNPCs konnte bezüglich der Ki-67-markierten Zellen nach der Expansion über 72 h ein signifikanter Effekt von IGF-1 beobachtet werden, mit einer höheren Anzahl Ki-67-positiver Zellen im Vergleich zur Kontrollreihe. Allerdings konnte dieser, das Proliferationspotential steigernde, Effekt nach der Expansion über 24 h und anschließender Markierung der Zellen mit BrdU nicht beobachtet werden. Trotzdem zeigten sich im Vergleich zur Kontrolle mehr Zellen mit Proliferationspotential (BrdU-positiv) und somit eine Tendenz in Richtung des Ergebnisses nach der Expansion über 72 h. Ein weiterer Fokus der vorliegenden Arbeit lag auf der Untersuchung des Einflusses von IGF-1 auf das neuronale und gliale Differenzierungsverhalten von fmNPCs. Hierbei zeigte sich, dass die Behandlung der Zellen mit IGF-1 über einen Differenzierungszeitraum von 7 d zu signifikant mehr Zellen mit neuronalem Phänotyp (MAP2-positiv) im Vergleich zur Kontrollreihe führte. Bezüglich der astroglialen und oligodendroglialen Differenzierung der fmNPCs konnte eine Behandlung mit IGF-1 keine signifikanten Ergebnisse zeigen. Schließlich beschäftigte sich die vorliegende Arbeit auch damit, die an der Differenzierung beteiligten intrazellulären Signaltransduktionsmechanismen näher zu charakterisieren. Dazu wurden ELISA-Experimente durchgeführt, um die Aktivierung ausgewählter Kinasen und Transkriptionsfaktoren in der Frühphase der Differenzierung der fmNPCs zu bestimmen. Hierbei zeigte sich unter IGF-1-Behandlung, im Vergleich zur unbehandelten Kontrollreihe, ein Abfall der Aktivität der PI3-Kinase, Akt und von NF-κB mit signifikanten Werten nach 0 h, 3 h und 6 h für die PI3-Kinase, nach 1 h und 6 h für Akt und nach 0,5 h für NF-κB. Im Gegensatz dazu konnte die Aktivität der ERK unter IGF-1-Behandlung nach 1 h, 3 h und 6 h signifikant gesteigert werden. Für die p38 MAP-Kinase zeigte sich nach 3 h Behandlung mit IGF-1 eine signifikante Reduktion der Aktivität im Vergleich zur Kontrollreihe. Auf die JNK-Aktivität zeigte die Behandlung mit IGF-1 hingegen keinen signifikanten Effekt. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit lassen folgende Schlussfolgerungen zu: • IGF-1 erhöht die Überlebensrate von fmNPCs während deren Expansion und Differenzierung in vitro über 24 h und 72 h. • AG 1024 inhibiert diesen überlebenssteigernden Effekt während der Differenzierung von fmNPCs, nicht aber während deren Expansion. • IGF-1 steigert das Proliferationspotenzial von fmNPCs in vitro. • IGF-1 induziert die Neurogenese von fmNPCs in vitro. • Effekte von IGF-1 auf die fmNPCs werden vermittelt über den IGF-1-Rezeptor, welcher während der Differenzierung durch die Behandlung mit IGF-1 hochreguliert wird. • IGF-1 führt in der weiteren zellulären Signaltransduktion während der Differenzierung von fmNPCs zu einer Herunterregulierung des PI3-Kinase/Akt/NF-κB-Signalwegs und zu einer Hochregulierung von ERK1/2 des MAP-Kinase-Signalwegs.

Die Messung der endexspiratorischen Ammoniakkonzentration bei Patienten mit terminaler Niereninsuffizienz während der Dialyse stellt eine neue nicht-invasive Methode zur Evaluation des Dialyseerfolges dar. Ziel dieser Studie ist es die endexspiratorische Ammoniakkonzentration von Patienten mit terminaler Niereninsuffizienz während der Dialyse zu messen, um einen signifikanten Abfall der endexspiratorischen Ammoniakkonzentration während des Dialysevorganges nachzuweisen. Des Weiteren gilt es Einflussfaktoren auf die endexspiratorische Ammoniakkonzentration vor der Dialyse zu finden sowie eine mögliche positive Korrelation zwischen der endexspiratorischen Ammoniakkonzentration und der Harnstoffkonzentration im Blut zu untersuchen. Insgesamt wurden 45 Dialysepatienten (22 Frauen, 23 Männer) im Alter zwischen dem 28. und dem 85. Lebensjahren für diese Studie rekrutiert. Es erfolgte eine standardisierte Befragung der Patienten bezüglich ihrer Vorerkrankungen und kardiovaskulären Risikofaktoren. Die restlichen relevanten Diagnosen wurden aus den Krankenunterlagen entnommen. Neben der Messung der endexspiratorischen Ammoniakkonzentration erfolgten laborchemische Bestimmungen der Ammoniakkonzentration im EDTA-Blut ebenfalls vor und nach der Dialyse. Auch weitere Laborparameter, wie Aspartataminotransferase, Alaninaminotransferase, Gamma-Glutamyl-Transferase, Harnstoff, Kreatinin sowie Hämoglobin HbA1c wurden mitbestimmt. Die Analyse der endexspiratorischen Ammoniakkonzentration erfolgte mittels des durchstimmbaren Infrarotdiodenlasers unter der Anwendung der Absorptionsspektroskopie als eine hoch sensitive und selektive Methode zur Bestimmung der organischen Atembestandteile. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen einen signifikanten Abfall der endexspiratorischen Ammoniakkonzentrationen im Verlauf der Dialyse (mediane Werte: von 236,3 ppb auf 120,6 ppb (p < 0,001)). Beim genaueren Betrachten des individuellen Verlaufs von Dialysepatienten fällt auf, dass 18 Patienten mit einer hohen endexspiratorischen Ammoniakkonzentration vor der Dialyse (über 300 ppb) einen deutlichen Abfall (> 100 ppb) im Verlauf der Behandlung aufweisen. Von den Patienten, bei denen vor der Dialyse ein niedriger Atemammoniakspiegel (< 300 ppb) erfasst wurde, zeigten sich bei fünf Probanden ein deutlichen Abfall, bei elf Probanden ein geringerer Abfall (< 100 ppb), bei vier Probanden keine signifikante Veränderung (±10 ppb) und bei sieben Teilnehmern eine Erhöhung der endexspiratorischen Ammoniakkonzentration während der Dialyse. Die statistische Analyse ergab weiterhin eine deutlich positive Korrelation zwischen den Ammoniakkonzentrationen im Blut vor der Dialyse mit den Blutammoniakwerten nach der Dialyse und eine mäßig positive Korrelation zwischen den endexspiratorischen Ammoniakkonzentrationen vor der Dialyse mit den Ammoniakspiegel im Atem nach der Dialyse. Eine schwach positive Korrelation wurde zwischen den endexspiratorischen Ammoniakwerten nach der Dialyse mit den Blutammoniakwerten nach der Dialyse gefunden. Die lineare Regressionsanalyse ergab eine signifikante Assoziation von Nephrektomie und Restdiurese mit den endexspiratorischen Ammoniakwerten, welche vor der Dialyse gemessen wurden. Damit wird verdeutlich, das nephrektomierte Patienten und Patienten mit einer höheren Restdiurese einen deutlichen Abfall der endexspiratorischen Ammoniakkonzentrationen während der Dialyse aufzeigten und somit vermehrt von der Dialyse als Behandlung profitieren. In Anlehnung an die Ergebnisse dieser Studie, dass im Verlauf der Dialyse ein signifikanter Abfall der endexspiratorischen Ammoniakkonzentration vorliegt, wird eine klinische Etablierung der nicht-invasiven Ammoniakkonzentrationsmessung vor und nach der Dialyse als eine gute Möglichkeit der Überwachung einer Dialysesitzung empfohlen. Aus unserer Sicht sollte am besten die Messung nicht offline mittels Sammelns der Atemproben im Tedlar-Beutel, sondern durch direktes Ausatmen in das Messsystem erfolgen, um den Verlust von an der Oberfläche des Beutels haftenden Ammoniaks zu verhindern. Falls jedoch die offline Methode bevorzugt werden sollte, müsste gewährleistet werden, dass die Atemgasproben so schnell wie möglich analysiert werden, um die Messgenauigkeit zu stärken.

Hand- und Unterarmverletzungen zählen zu den häufig übersehenen Verletzungen bei Polytraumapatienten. Sie sind selten lebensbedrohlich, können jedoch zu dauerhafter Funktionseinschränkung und Einbußen an Lebensqualität führen. Goldstandard für die Diagnostik von Patienten mit Verdacht auf Polytrauma ist ein CT von Kopf, Hals und Körperstamm. Ein einheitliches Protokoll zur Lagerung der Arme ist dabei bisher nicht etabliert. Die Lagerung der Arme wurde bisher vornehmlich nicht im Hinblick auf den Nutzen für die Diagnostik von Verletzungen in diesem Bereich, sondern auf ihre negativen Auswirkungen wie vermehrte abdominelle Bildartefakte und erhöhte Strahlenbelastung betrachtet. Mittel der Wahl zur Diagnostik von Handfrakturen ist gemäß aktueller S3-Leitlinie das konventionelle Röntgen. Diese Studie stellt unseres Wissens die erste systematische Untersuchung des diagnostischen Potentials des PCT für Hand- und Unterarmfrakturen bei Polytraumapatienten dar. An zwei überregionalen Traumazentren wurden demografische, klinische und Bildgebungsdaten von 426 intubierten Patienten mit der Arbeitsdiagnose Polytrauma analysiert, von denen 66 (15,5 %) Hand- oder Unterarmfrakturen aufwiesen. Rund 75 % der Hand- und Unterarmfrakturen wurden bereits im initialen PCT diagnostiziert. Bei weiteren 14 % erfolgte die Diagnose mittels konventioneller Röntgenaufnahmen innerhalb der ersten 24 Stunden nach Aufnahme. 12 % der Frakturen wurden nach mehr als 24 Stunden, bis zu 40 Tage nach Aufnahme, diagnostiziert. Klinisch auffällige Frakturen sowie solche, die in vollständig abgebildeten Regionen lagen, wurden signifikant häufiger im PCT diagnostiziert, auch wenn fast alle Frakturen selbst im Scanfeld enthalten waren. Eine besonders vollständige Abbildung der oberen Extremität wurde bei Lagerung der Hände auf dem Abdomen beobachtet. Diese Ergebnisse zeigen eindrücklich, dass das PCT schon jetzt zur frühzeitigen Diagnostik von Hand- und Unterarmfrakturen geeignet ist, insbesondere bei Lagerung der Hände auf dem Abdomen. Vor allem klinisch unauffällige Frakturen, die entsprechend den Leitlinien keine weitere Diagnostik erfahren würden, können durch eine aufmerksame Befundung frühzeitig identifiziert und einer adäquaten Therapie zugeführt werden. Auf Basis der technischen Weiterentwicklungen hinsichtlich Strahlendosis und Bildartefakte sowie der neuen Erkenntnisse hinsichtlich des diagnostischen Potentials des PCT bei Hand- und Unterarmfrakturen sollte die PCT-Diagnostik auch die obere Extremität mit einbeziehen und könnte zusätzliche Röntgenaufnahmen in Zukunft obsolet werden lassen.

Vulnerable Personengruppen werden häufig von Forschungsprojekten ausgeschlossen, weil es aufwendig und schwierig ist eine gesetzeskonforme Einwilligung zu erhalten. Zu der Gruppe vulnerabler Personen zählen z.B. Menschen mit psychischen Erkrankungen, neurologischen Defiziten oder Demenz. Häufig werden für diese Personen gesetzliche Betreuer bestellt. Aufgrund der Alterung der Gesellschaft ist von einer steigenden Anzahl pflege- und betreuungsbedürftiger Menschen auszugehen. Um die Anzahl vulnerabler Personen in medizinischen Forschungsprojekten erhöhen zu können, ist es wichtig, die Beweggründe für die Zustimmung oder Ablehnung einer Teilnahme an wissenschaftlichen Forschungsprojekten von gesetzlichen Betreuern und gesetzlich betreuten Personen zu verstehen. Als Einschlusskriterium für die Teilnehmerinnen und Teilnehmer galt, als gesetzlicher Betreuer oder gesetzlich betreute Person registriert zu sein. Für die gesetzlichen Betreuer und die gesetzlich betreuten Personen wurden zwei separate Fragebögen entwickelt, um vorhandene Forschungserfahrungen und Gründe für Zustimmung oder Ablehnung einer Teilnahme an wissenschaftlichen Forschungsprojekten zu erfassen. Die gesetzlichen Betreuer wurden über verschiedene Betreuungsvereine und Betreuungsbehörden rekrutiert. Einige der gesetzlich betreuten Personen wurden über ihre gesetzlichen Betreuer rekrutiert. Weitere betreute Personen wurden aus der Tecla-Studie gewonnen, welche in der Vergangenheit am Institut für Community Medicine der Universitätsmedizin Greifswald durchgeführt wurde. Die Auswertung der erhobenen Daten erfolgte deskriptiv. Insgesamt konnten 82 gesetzliche Betreuer und 20 gesetzlich betreute Personen rekrutiert werden. Davon konnten 13 der gesetzlichen Betreuer (15,6%) und 13 gesetzlich betreute Personen (65,0%) bereits Forschungserfahrung vorweisen. Die Mehrheit der gesetzlichen Betreuer mit Erfahrung in Forschungsprojekten hatte der Teilnahme ihrer betreuten Personen zugestimmt (n=12, 60,0%; insgesamt n=16 Zustimmungen). Eine zu große Belastung der teilnehmenden Person wurde sowohl von den Erziehungsberechtigten (n=44, 55,0%) als auch von den gesetzlich betreuten Personen (n=3, 30,0%) als häufigster Grund für eine Nicht-Teilnahme angegeben. Die häufigste Motivation zur Einwilligung in die Teilnahme an einem Forschungsprojekt war die Aussicht, anderen Leidenden durch den Erwerb neuer wissenschaftlicher Erkenntnisse helfen zu können (gesetzliche Betreuer: n =125, 78,1%; gesetzlich betreute Personen: n =10, 66,7%). Insgesamt lässt sich bei den gesetzlichen Betreuern und den gesetzlich betreuten Personen eine offene Haltung gegenüber der medizinischen Forschung beobachten. Die Mehrheit derjenigen, die bereits über Forschungserfahrung verfügen, wäre bereit, sich erneut an einem Forschungsprojekt zu beteiligen. Die Informationen über den Inhalt von Forschungsprojekten sollten für die gesetzlichen Betreuer und die betreuten Personen gleichermaßen erfolgen, da neben der Einwilligung des gesetzlichen Betreuers, die Einwilligung der betreuten Personen im Sinne eines „informed consent“ eingeholt werden sollte. In diesem Zusammenhang sollten sowohl die möglichen Risiken, als auch der mögliche Nutzen einer Teilnahme dargelegt werden, da nur so eine adäquate Risiko-Nutzen-Abwägung erfolgen kann. Da von einer steigenden Zahl betreuungsbedürftiger Personen auszugehen ist, wird es zunehmend wichtiger, vulnerable Gruppen mit in die medizinische Forschung einzubeziehen. Nur auf diese Weise können bestehende Nachteile vulnerabler Personengruppen in Zukunft abgebaut werden.

Die Stoffwechselerkrankung Diabetes mellitus lässt sich auf eine Insulinresistenz oder einen Insulinmangel zurückführen. Da die Prävalenz des Diabetes mellitus in den letzten Jahrzehnten stark zugenommen hat, werden Diagnostik und Verlaufskontrolle der Erkrankung immer bedeutsamer. Eines der wichtigsten Diagnosekriterien ist die Plasmaglukosekonzentration im venösen Blut. Um diese exakt messen zu können, ist es notwendig die Proben entweder sehr schnell (< 30 Minuten) zu zentrifugieren oder geeignete Blutentnahme-Röhrchen zu verwenden, um die Glykolyse zu hemmen. Die momentan auf dem Markt verfügbaren Röhrchen mit Glykolysehemmung enthalten als Additive Natrium-Fluorid(NaF) oder NaF und Citrat (NaF/Cit). Während sich NaF als alleiniges Additiv als nicht ausreichend herausgestellt hat und eine Unterschätzung der Glukosekonzentration in diesen Röhrchen berichtet wurde, wurde eine Überschätzung der Glukosekonzentration bei Anwendung der Citrat-stabilisierten Röhrchen beschrieben. Um eine etwaige Überschätzung der Glukosekonzentration in den genannten Röhrchen zu prüfen, wurden in dieser Arbeit sechs verschiedene Röhrchen: 1 x Lithium-Heparin (LH), 1 x EDTA, 1 x NaF und 3 x NaF/Cit untersucht. In drei Studienabschnitten (A1 - A3) wurde bei insgesamt 102 Probanden unter standardisierten Bedingungen venöses Blut abgenommen. In A1 wurde ein direkter Vergleich der Glukosekonzentration in allen Blutentnahmegefäßen unter idealen präanalytischen Bedingungen vorgenommen. In A2 wurde die Stabilität der Glukosekonzentration nach zweistündiger Lagerung bei Raumtemperatur geprüft. In A3 wurde die Stabilität der Glukosekonzentration nach Lagerung bis zu 24 Stunden an 12 Zeitpunkten geprüft. In allen Studienabschnitten diente ein sofort nach Blutentnahme zentrifugiertes LH-Röhrchen als Referenz. Im Ergebnis dieser Arbeit zeigte sich, dass unter idealen präanalytischen Bedingungen, alle Röhrchen verlässliche Glukosekonzentrationen liefern. Bei einer verzögerten Bearbeitungszeit ab 45 Minuten ist die Glukosekonzentration in den LH-, EDTA- und NaF-Röhrchen jedoch vermindert. Diese Röhrchen sind für solche präanalytischen Bedingungen nicht geeignet. Hingegen ist die Glukosekonzentration in den NaF/Cit-Röhrchen auch bei verzögerter Prozessierung bis mindestens vier Stunden stabil. Eine Überschätzung der Plasmaglukosekonzentration in den NaF/Cit-Röhrchen konnte nicht festgestellt werden. Insgesamt können alle drei auf dem deutschen Markt zugelassenen NaF/Cit-Röhrchen für die Messung der Plasmaglukosekonzentration zur Diagnose und regelmäßigen Kontrolle des Diabetesmellitus empfohlen werden, da sie eine zuverlässige Bestimmung der Glukosekonzentration im klinischen Alltag erlauben.