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In der Zeit vom 01.01.1993 bis zum 30.05.2016 wurden 119 ETVs an 107 pädiatrischen Patienten der Universitätsmedizin in Greifswald durchgeführt. 33% der Patienten stellen sich mit einer akut bestehenden Symptomatik vor, welche vor allem aus Erbrechen, Übelkeit sowie Kopfschmerzen besteht. Bei 67% der Patienten bestand die Symptomatik bereits länger als 2 Wochen. Bei 57/107 (53%) Patienten wurde im Langzeitverlauf mit einem durchschnittlichen Beobachtungszeitraum von 9,9 Jahren ein ETV-Erfolg beobachtet. Insbesondere an jungen Patienten ist die ETV in nur 40% mit einem dauerhaften ETV-Erfolg assoziiert. Bei den 10-18jährigen Patienten lag der ETV-Erfolg bei 64,5%. Die Ursachen für den Hydrozephalus sind sehr heterogen und unterschiedlich stark mit einem dauerhaften ETV-Erfolg assoziiert. Patienten mit einem posthämorrhagischen Hydrozephalus oder einem postentzündlichen Hydrozephalus zeigen im Langzeitverlauf einen Erfolg von 36% bzw. 27%. Tumorpatienten zeigen je nach Tumorentität hohe Erfolgsraten bzgl. einer ETV (70% Erfolg). Patienten mit einer Aquäduktstenose zeigten in 69% der Eingriffe einen Erfolg. Des Weiteren liegt bei Patienten nach einer vorherigen VP-Shuntimplantation in nur 26% einen ETV-Erfolg vor und das Vorliegen einer Frühgeburtlichkeit ist ebenfalls mit einem niedrigen Erfolg von 29% assoziiert. Die Komplikationsrate liegt bei 18%. Liquorfisteln, Meningitiden und Liquorpolster sind dabei die häufigsten transienten postoperativen Komplikationen.
Die Lebensqualität wurde bei 49 Patienten der Kohorte untersucht. Bei den Patienten jünger als 14 Jahre wurden signifikante Defizite im Bereich „Freunde“ detektiert.
Die Ergebnisse der gesundheitsbezogenen Lebensqualität von Patienten über 14 Jahren liegen im jeweiligen Normbereich. Außerdem unterscheidet sich die Lebensqualität der untersuchten Kohorte nicht in Bezug auf einen ETV-Erfolg oder ETV-Misserfolg. Patienten einzelner Subgruppen zeigen ein geringeres körperliches Wohlbefinden: Patienten mit einem posthämorrhagischen Hydrozephalus sowie Patienten, die jünger als 6 Monate alt waren zum Zeitpunkt der ETV.
Das untersuchte Patientenkollektiv erreichte in Bezug auf die Schulabschlüsse insgesamt niedrigere Qualifikationen verglichen mit den bundesweiten Angaben.
Die Sepsis und der septische Schock sind lebensbedrohliche Erkrankungen, an denen weltweit Millionen Menschen erkranken und infolgedessen sterben. Die Blutkulturdiagnostik hilft die im Blut zirkulierenden Erreger und deren Sensitivität gegenüber Antiifektiva zu bestimmen und ermöglicht so die Umstellung auf eine gezielte Therapie. Mehrere internationale Studien konnten zeigen, dass durch eine Deeskalation der antiinfektiven Therapie das Outcome der Sepsis-Patienten verbessert werden kann. Außerdem kann eine Umstellung der kalkulierten Therapie nicht nur zu einer Abnahme der Sterblichkeit und der Ersparnis von Ressourcen, sondern auch zu einer Reduzierung von Resistenzbildung führen. Zur Identifizierung und zur Outcome-Einschätzung von kritisch-kranken Patienten können eine große Anzahl an Scores, Laborparametern, Vitalzeichen, Vorerkrankungen und weiteren Kriterien betrachtet werden. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist Scores und klinische Parameter zu ermitteln, die eine Aussage über die Positivitätswahrscheinlichkeit der Blutkulturdiagnostik treffen können. In der retrospektiven Studie wurden Daten von 635 Blutprobensets von 481 Patienten, die vom 11/2016 bis zum 03/2018 in der Universitätsmedizin Greifswald auf der Intensivstation behandelt wurden, analysiert. Dabei wurden Daten 24 Stunden vor und 4 Stunden nach der dokumentierten Blutkulturabnahme erfasst und ausgewertet. Es erfolgte eine Unterteilung der positiven Blutkulturen in zwei Gruppen: Alle Blutkultursets und GNSA Blutkultursets (gram-negative Keime und Staphylococcus aureus). Die im Rahmen der Arbeit erhobenen Daten zeigen die Schwierigkeit ressourcensparende Diagnostikinstrumente für den klinischen Alltag zu finden. Mit alleiniger Verwendung der Scores lassen sich nur unzureichende Aussagen über das Resultat der Blutkulturdiagnostik treffen (Area unter the curve <0.7). Ebenfalls verdeutlicht die Untersuchung den Aufwand von personellen und diagnostischen Ressourcen, die bei der Bestimmung von Scores benötigt werden. In der klinischen Praxis kann dies zu einer erheblichen Verzögerung führen. Im Vergleich dazu weisen einzelne Laborparameter wie stabkernige Granulozyten sowie die Zusammenführung signifikanter Prädiktoren eine stärkere Diskriminierungsfähigkeit auf. Die Sepsis und der septische Schock sind komplexe Krankheitsbilder, sodass die Positivitätswahrscheinlichkeit einer Blutkultur nicht mit endgültiger Sicherheit anhand nur eines einzelnen Scores oder eines Laborparameters vorherzusagen ist.
Ion traps such as Paul traps and MR-ToF (multi-reflection time-of-flight) devices are indispensable tools at radioactive ion beam facilities for the preparation of high-quality radioactive ion beams for subsequent experiments or for precise measurements of the properties of radioactive ions, such as nuclear binding energies or nuclear charge radii.
Within the work of this thesis, Doppler- and sympathetic cooling is implemented in a linear Paul-trap cooler-buncher enabling a reduction of the longitudinal emittance of radioactive ion beams resulting in a significant improvement of the ion beam quality. Moreover, a next-generation MR-ToF device is conceptualized in order to achieve isobaric pure beams with a higher ion intensity than state-of-the-art MR-ToF devices can provide. Once fully constructed and commissioned, it will operate at an unprecedented ion beam energy of 30 keV. Both of these advances are expected to become important for a wide range of experimental programs pursued at low-energy branches of RIB facilities ranging from fundamental symmetry studies, nuclear structure, rare isotope studies with antimatter, searches of physics beyond the standard model to material science and the production of medical isotopes.
The next-generation MR-ToF mass separator is based on MIRACLS’ 30-keV MR-ToF device for highly sensitive and high-resolution collinear laser spectroscopy. By storing the ions in the Multi Ion Reflection Apparatus for Collinear Laser Spectroscopy (MIRACLS), the same ion bunch is probed by a spectroscopic laser for thousands of times compared to a single passage in traditional collinear laser spectroscopy (CLS). Dedicated simulation studies show that the accuracy and resolution will be close to traditional single-passage CLS while the sensitivity is significantly enhanced. Hence, measurements of nuclear properties via fluorescence-based CLS of very rare radionuclides as well as highly sensitive and high-precision measurements of electron affinities via laser-photodetachment-threshold spectroscopy of negatively-charged (radioactive) ions will become possible.
First measurement campaigns employing MIRACLS’ 1.5-keV MR-ToF device confirm the outstanding boost in signal sensitivity and provide confidence in the application of the MIRACLS technique for the measurement of scarcely produced radioactive ions that have been so far beyond the reach of conventional techniques. Furthermore, the electron affinity of 35Cl was measured, which is in perfect agreement with the literature value. These measurements will serve as important benchmarks for modern atomic and nuclear theory, especially in its description of nuclear charge radii.
In summary, the implementation of Doppler and sympathetic cooling at RIB facilities, the conceptualization of a 30-keV MR-ToF apparatus for highly selective and high-flux mass separation as well as for highly sensitive and high-resolution fluorescence-based laser spectroscopy and the expansion of the MIRACLS technique for the study of negatively-charged ions will enable unprecedented new measurement opportunities at RIB facilities.
Der Begriff Nachhaltigkeit hat längst Eingang in den deutschen Sprachgebrauch gehalten. Doch
wie verhält es sich mit dem Verständnis zum Paradigma Nachhaltigkeit, welches sich im
soziologischen, ökonomischen und ökologischen Wirkungsgefüge bewegt? Aufgrund ihrer
sozialen Relevanz, ihrer distributiven Verflechtungen und ihrer Bedeutung für den
Wohlfahrtsstaat kommt Unternehmen eine große Bedeutung zu. Hilfreich für die Erforschung
des komplexen und dynamischen Nachhaltigkeitsprozesses sind individualisierte Sichtweisen in
räumlichen Abgrenzungen. Biosphärenreservate, die weltweit von der UNSECO als
Modellregionen für nachhaltige Entwicklung als solche anerkannt wurden, bieten sich hierfür
an. Die übergeordnete Forschungsfrage dieser Arbeit lautet daher: Wie wird in den UNESCOBiosph
ärenreservaten die nachhaltige Entwicklung, speziell verantwortungsvolles Wirtschaften,
exemplarisch verwirklicht?
Eine Einordnung in den Nachhaltigkeitsdiskurs zeigt aktuelle Perspektiven auf und stellt die
Nachhaltigkeitsforschung im Kontext der Biosphärenreservate sowie die Bedingungen für
verantwortungsvolles Wirtschaften vor. Als forschungsrelevante Zielgruppen wurden die
Verwaltungen der UNSECO-Biosphärenreservate (BR), Multiplikatoren der Wirtschaft (z.B.
kommunale Wirtschaftsförderungen, IHK, Handwerkskammern, Bauern- und
Wirtschaftsverbände) sowie Unternehmen in bzw. an BR identifiziert. Mithilfe von
leitfadengestützten Experteninterviews und hybriden Fragebögen erfolgte die Datenerhebung,
die mit der Grounded Theory bzw. grafisch ausgewertet wurden.
Die Datenerhebung hat gezeigt, dass BR-Verwaltungen bislang überwiegend für
Umweltschutzbelange mandatiert und für die Einflussnahme hinsichtlich verantwortungsvollen
Wirtschaftens auf Kooperationspartner angewiesen sind. Wirtschaftsbezogene Aktivitäten sind
innerhalb ihrer Netzwerke der Partnerbetriebe etabliert, sie fokussieren überwiegend die
Direktvermarktung regionaler Produkte und die Inwertsetzung der naturverträglichen
Tourismusangebote. Innerbetriebliche Prozesse werden von einigen BR-Verwaltungen mit
Beratungsangeboten zu Umweltmanagementsystemen (z.B. EMAS) begleitet. Etliche BR weisen
wenn überhaupt nur einen geringen Besatz an Industrie- oder Dienstleistungsunternehmen, ihre
Verwaltungen haben daher auch kaum Berührungspunkte zu den Betrieben des sekundären und
tertiären Sektors außerhalb der Tourismusbranche. Die auf repräsentative Kulturräume
ausgerichteten Zonierungskonzepte der BR können diesbezüglich überdacht werden. Deutlich
wird, dass Handlungskompetenzen in wirtschaftsorientierten Themenkomplexen (Beratung zu
Fördermöglichkeiten, Innovationen, Technologieanwendung, Unternehmensgründung, mobiles
Arbeiten, Aus- und Weiterbildung, Vereinbarkeit von Beruf und Familie, Fachkräftesicherung,
Zertifizierungen, Produktentwicklung, Prozessoptimierung, Digitalisierung) nach Institutionen
durch die Wirtschaftsvertreter überwiegend den IHK, den Handwerkskammern und
Wirtschaftsförderungen und weniger den BR-Verwaltungen zugeschrieben werden.
Mehrheitlich beurteilen die befragten Unternehmen die Handlungsfähigkeit von BRVerwaltungen
hinsichtlich des Naturschutzes, der Vermarktung regionaler Produkte und
Dienstleistungen sowie von Agrarumweltmaßnahmen positiv. Dagegen ist den Unternehmen
die Handlungsfähigkeit der BR-Verwaltungen auf den Gebieten der Verkürzung von
Planungsverfahren, der Prozessinnovation, des Energiemanagements und der
Fachkräftesicherung weitestgehend unbekannt. Eine große Mehrheit der Unternehmer meint
zudem, dass sich die Ziele und Aktivitäten der BR-Verwaltungen vorrangig auf
Naturschutzmaßnahmen beziehen. Weiterhin meinen sie, richtet die sich die Unterstützung von
Unternehmen überwiegend auf die Vermarktung regionaler Produkte und traditionelles
Handwerk. Die 17 Nachhaltigkeitsziele der Vereinten Nationen haben bislang keinen
breitenwirksamen Bekanntheitsgrad in der befragten Unternehmerschaft gefunden.
In einem integrierten Verständnis fließen ökologische und soziale Aspekte der Nachhaltigkeit in
die konzeptionellen Grundlagen der BR ein, die ökonomische Dimension dagegen reduziert sich
oft auf die Bereiche Landwirtschaft und Tourismus. Weiterführende Aktivitäten hinsichtlich
nachhaltigen Wirtschaftens überlassen BR-Verwaltungen derzeit überwiegend der Expertise
wirtschaftsfördernder Institutionen, die sich aus ihrer Sicht originär mit innerbetrieblichen
Prozessen befassen.
Der Austausch von Grundlagendaten oder Ergebnissen bisheriger Datenerhebungen zwischen
den BR-Verwaltungsstellen – einem potenziellen Wesensmerkmal von Modellregionen – wird
durch das Fehlen entsprechender Infrastruktur deutlich erschwert, bzw. ist nicht möglich.
Technische und personelle Ressourcen für die digitale Datenaufbereitung und -pflege in den BRVerwaltungen
sind überwiegend nicht vorhanden.
Mit der Anerkennung eines BR durch die UNESCO muss auch seine Anerkennung als
Modellregion für nachhaltige Entwicklung durch alle beteiligten Interessengruppen
einschließlich seiner Bewohner einhergehen.
Increasing environmental changes primarily due to anthropogenic impacts, are affecting organisms all over the planet. In general, scientists distinguish between three different ways in which organisms can respond to environmental changes in their habitat: extinction, dispersal and adaptation. An example of organisms which are highly adaptable and can easily cope with new and changing environments are invasive species which are able to colonize new habitats with only few individuals. To successfully survive in their new environment, invasive species adapt fast to novel abiotic and biotic parameters, such as different temperature regimes. Phenotypic plasticity which enables organisms to quickly modify their phenotype to new environmental conditions, explains the success in adaptation of invasive species.
While underlying mechanisms of phenotypic plasticity are not fully understood, one possible “motor” of phenotypic plasticity is epigenetics. Especially DNA methylation could explain the fast changes of the organism’s phenotype due to plasticity when experiencing changing environments, as invasive species do. DNA methylation could even contribute to the adaptation of invasive species via phenotypic plasticity, especially with clonally reproducing species. Methods such as common garden experiments with clonally reproducing species are a useful tool to differentiate between phenotypic plasticity and genetic adaptation because the confusing effects of genetic variation are lowered in clonally reproducing species.
Our overall goal was to evaluate the genetic adaptive potential of New Zealand mud snail (Potamopyrgus antipodarum) populations from Europe since they went through an extreme bottleneck after colonizing Europe only 180-360 generations ago. Seemingly, two different clonal lineages colonized Europe because two 16 s rRNA and cytochrome b haplotypes were found across different European countries, haplotypes t and z. The NZMS is a highly successful invasive species that is nowadays nearly globally distributed. The shells of the NZMS show a habitat-dependent high variability and are a fitness-relevant trait. The high variability in shell morphology is due to both genetic variation and phenotypic plasticity. To disentangle genetic from environmental effects on the shell morphology NZMS, we conducted a common garden experiment. We kept asexually reproducing females from eleven European populations in climate cabinets with three different temperatures to produce offspring. We compared shell size and shape across three generations using the geometric morphometrics approach. Furthermore, we estimated reaction norms, maternal effects, broad-sense heritability, the coefficient of genetic variation (CVA) and evolvability (IA) in shell size and shape across different temperature conditions. Additionally, we investigated the reproductive rate of the parental generation.
Results showed that the shell morphology of the parental generation differed across populations. In contrast, the shell morphology of offspring generations became more similar. The reaction norms of the F1 generation were rather variable across the three temperatures. However, we were able to observe a haplotype-dependent pattern across the reaction norms suggesting a restricted genetic differentiation among NZMS in Europe. We detected high heritability values in size indicating a high genetic influence. Heritability values for shape were lower than in size. Generally, heritability varied slightly depending on temperature. Size seemed to have a higher evolvability than shape. However, the values of all our calculations were very low which indicates that the European NZMS populations are genetically diminished. The reproductive rate of the parental generation was rather haplotype than temperature dependent. In summary, we were able to display that the NZMS is capable to plastically adapt its shell morphology to different temperatures showing significant differences between the two haplotypes. Nevertheless, the low evolvability values indicate that little genetic variation has formed since the arrival of the NZMS in Europe and therefore, European NZMS seem to have a reduced ability to react to selection.
These results implied that phenotypic plasticity is important for the adaptation to different environmental conditions in the NZMS and maybe other molluscan species. Since classical experimental approaches can only describe the resulting phenotypes, we also intended to shed more light on the mechanistic side of environmentally induced phenotypic modifications using DNA methylation analysis. Although molluscs represent one of the most diverse taxa within the metazoan and are found in many different habitats, our knowledge of the DNA methylation in molluscs is scarce. Therefore, we aimed at deepening and summarizing our understanding about DNA methylation in molluscs. Publicly available molluscan genomic and transcriptomic data of all eight mollusc classes was downloaded to search for DNA methyltransferases (DNMTs 1-3) responsible for DNA methylation. Additionally, we estimated the normalized CpG dinucleotide content (CpG o/e) indicating the presence/absence and the frequency of DNA methylation in the genome. The CpG o/e ratio refers to the level of DNA methylation in the genome. Based on the sensitivity of methylated cytosines to mutate into thymine residues, species having a high germline methylation in genomic regions over evolutionary time, also have a lower CpG content, which is called CpG depletion. In contrary, species with a limited germline methylation in genomic regions over evolutionary time, show a higher CpG content and lack CpG depletion. The presence or absence of CpG depletion can be calculated with the CpG o/e ratio. Ultimately, the goal of our analyses was to gain insight into the evolution of methylation in molluscs.
We detected DNMTs in all eight mollusc classes and in most of the species. It is therefore plausible that the last common ancestor of molluscs has already had the enzymatic machinery which is needed for DNA methylation. However, various species did not possess the complete DNMT toolkit indicating evolutionary modification in DNA methylation. In general, we found a wide distribution of the bimodal CpG o/e pattern in six mollusc classes, resulting from CpG depletion. The genes in these groups seem to be divided into genes with a high degree of methylation and genes with a lower degree of methylation. This implies that DNA methylation seems to be rather common in molluscs. Species of Solenogastres and Monoplacophora were not or only sparsely methylated. It seems that those mollusc groups have undergone a reduction in DNA methylation. We hope that our investigations will demonstrate the lacking knowledge in epigenetics of molluscs and encourage scientist to execute and continue genetic studies on molluscs.
Der Fokus der vorliegenden Studie lag auf der Untersuchung der Beziehung
zwischen CRF und RV-Struktur und Funktion in einer großen, bevölkerungsbasierten
Kohorte bestehend aus weitgehend körperlich inaktiven Erwachsenen. Damit
widmete sich diese Studie einer aktuellen Problemstellung, da die Bevölkerung
aufgrund des demographischen Wandels stets älter wird und der Prozentsatz an
körperlich inaktiven Erwachsenen bereits jetzt schon ein hohes Niveau erreicht hat
und zusätzlich bisher noch wenige Informationen für den RV-Umbau vorliegen.
Die Kohorte umfasste 2 844 Proband:innen aus zwei unabhängigen SHIP-Kohorten,
die eine CPET für die Bestimmung der VO2peak absolvierten.
Ein weiterer wesentlicher Aspekt der Studie waren die beiden unterschiedlichen
bildgebenden Verfahren, die zur Bestimmung der RV-Struktur und Funktion
verwendet wurden. Alle Proband:innen erhielten eine Echokardiographie und 941
Proband:innen zusätzlich eine cMRT.
Die Ergebnisse, zusammengefasst in Abbildung 6, zeigen letztendlich, dass eine
geringere CRF mit einer kleineren Kammergröße und einer geringeren systolischen
Funktion, einem geringeren Schlagvolumen und einer geringeren Herzleistung des
rechten Herzens verbunden ist.
Dieser Zusammenhang könnte die zuvor beschriebene altersbedingte Abnahme der
Herzgröße erklären, wobei der bewegungsarme Lebensstil der meisten Personen
während des gesamten Lebens und der Alterungsprozess die wichtigsten Beiträge
hierzu sein könnten.
Diese Daten unterstützen somit die Idee, dass reduzierte VO2peak-Werte eine
Kombination aus körperlicher Inaktivität, Atrophie des Herzens und
Alterungsprozessen sind.
Weitere Studien sind jedoch erforderlich, um die Mechanismen dieser
Veränderungen für eine mögliche therapeutische Nutzung im Detail zu identifizieren
und mehr Informationen über die klinische Relevanz des rechten Ventrikels zu
entwickeln, möglicherweise auch in verschiedenen Ethnien.
Eine Sepsis ist die schwerste Verlaufsform einer akuten Infektion. Sie stellt trotz intensiver Forschung und einer langen Historie insbesondere in dem intensivmedizinischen Bereich immer wieder vor neue Herausforderungen. Die Ausprägungen können sich auf zirkulatorischer, zellulärer und metabolischer Ebene zeigen und imponieren durch vielseitige klinische Manifestationen. Bedingt durch die aktuelle Altersstruktur der Bevölkerung und den zahlreichen Komorbiditäten stellt die Sepsis ein Krankheitsbild mit hoher Sterblichkeitsrate dar.
In der vorliegenden Arbeit untersuchten wir im Tiermodell die pleiotropen Wirkungen von Simvastatin in der Sepsis bei experimenteller Endotoxinämie. Damit griffen wir die Ergebnisse klinischer Studien auf, die besagen, dass eine Veränderung des Fettstoffwechsels die Mortalität der Sepsis verringert.
Unser Interesse richtete sich dabei auf die intestinale Mikrozirkulation. Mittels Intravitalmikroskopie wurde die Leukozytenadhärenz der Venolen der submukösen Darmwand und die funktionelle Kapillardichte in den unterschiedlichen Schichten der Darmwand untersucht. Da sich die Sepsis sehr vielseitig manifestiert, erfolgte begleitend zu dem Versuchsablauf eine kontinuierliche Messung der
hämodynamischen Parameter. Mit Hilfe von repetitiven Blutentnahmen, wurden die metabolischen Veränderungen protokoliert.
Nach LPS induzierter Endotoxinämie führte die Simvastatingabe im Versuchsablauf zu keiner Verbesserung der infekttypischen, hämodynamischen intestinalen Situation. In der Intravitalmikroskopie zeigten sich keine proangiogenen Veränderungen der Kapillardichte in der Lamina muscularis longitudinalis und circularis. Bei der Beobachtung der Leukozyten-Endothelinteraktion konnte zwar ein Anstieg der Leukozytenadhärenz festgestellt werden, jedoch kein protektiver Effekt nach Medikamentengabe.
Unsere Hypothese, dass eine Lipidmodulation mit Simvastatin in der akuten Sepsistherapie eine wichtige Rolle spielen könnte, wurde in unserem Versuchsaufbau nicht nachgewiesen. Die pleiotropen Effekte des Medikamentes in niedriger Dosierung scheinen keinen Einfluss auf das septische Geschehen zu haben. Die von uns vermutete Wirkung scheint eher bei einer prophylaktischen und langfristigen Einnahme gegeben zu sein. Dies könnte Gegenstand der Betrachtung von weiteren Untersuchungen sein.
Auch eine initial höhere therapeutische Dosierung und mehrfach Gabe eines Statins über einen längeren Zeitraum könnte Gegenstand einer weiteren Untersuchung sein.
Emerging infectious diseases are among the greatest threats to human, animal and plant health as well as to global biodiversity. They often arise following the human-mediated transport of a pathogen beyond its natural geographic range, where host species are typically not well adapted due to a lack of co-evolutionary host-pathogen dynamics. One such pathogen is the fungus Pseudogymnoascus destructans (Pd), which causes White-Nose disease in hibernating bats. While Pd was first observed in North America where it has led to mass-mortalities in some bat species, the pathogen originates from Eurasia where infection is not associated with mortality. Most of the Pd research has focused on the invasive North American range, which likely underestimated the genetic structure of the pathogen and the role it might play in the disease dynamics.
In my work, I therefore evaluated the genetic structure of Pd in its native range with the aim of uncovering cryptic diversity and further use population genetic data to address some key ecological aspects of the disease dynamics. With an extensive reference collection of more than 5,000 isolates from 27 countries I first demonstrated strong differentiation between two monophyletic clades across several genetic measures (multi-locus genotypes, full genome long-read sequencing and Illumina NovaSeq on isolate pools). These findings are consistent with the presence of two cryptic species which are both causative agents of bat White-Nose disease (‘Pd-1’, which corresponds to P. destructans sensu stricto, and ‘Pd-2’). Both species exist in the same geographic range and co-occur in the same hibernacula (i.e., in sympatry), though with specialised host preferences. I further described the fine-scale population structure in Eurasia which revealed that most genotypes are unique to single hibernacula (more than 95% of genotypes). The associated differences in microsatellite allele frequencies among hibernacula allowed the use of assignment methods to assign the North American isolates (exclusively Pd-1) to regions in Eurasia. Hence, a region in Ukraine (Podilia) is the most likely origin of the North American introduction.
To gain further insights into the spatial and temporal dynamics of White-Nose disease on a localised scale, several hibernacula were sampled with high intensity (artificial hibernaculum in Germany and natural karst caves in Bulgaria). Low rates of Pd gene flow were observed even among closely situated hibernacula. This indicates that Pd does not remain viable on bats over summer or it would be frequently exchanged among bats (and hence hibernacula) resulting in a homogenous distribution of genotypes. Instead, bats need to become re-infected each hibernation season to explain the yearly re-occurrence of White-Nose disease. Given the distribution and richness of Pd genotypes on hibrnacula walls and infected bats of the same hibernacula, bats become infected from the hibernacula walls when they return after summer. This means that environmental reservoirs exist within hibernacula (i.e., the walls) on which Pd spores persist during bat absence and which drive the yearly re-occurrence of White-Nose disease. In an experimental setup, I confirmed the long-term viability of Pd spores on abiotic substrate for at least two years and furthermore discovered temporal variations in Pd spores’ ability to germinate. In fact, these variations followed a seasonal pattern consistent with the timing of bats absence (reduced germination) and presence (increased germination) and could indicate adaptations of Pd to the bats’ life-cycle. The infection of bats from environmental reservoirs hence seems to be a central aspect of White-Nose disease dynamics and Pd biology.
Pds ability to remain viable for extended periods outside the host increases its risk of being anthropogenically transported and might have played a role in the emergence of White-Nose disease in North America. The existence of a second species (Pd-2) poses a great additional danger to North American bats considering that its introduction there could lead to deaths and associated population declines in so-far unaffected species given what is known about differing host species preferences in Eurasian bats. Even within the native range of Pd, the movement of Pd between differentiated fungal populations could facilitate genetic exchanges (e.g., through sexual reproduction) between genetically distant genotypes. Such genetic exchanges could lead to phenotypic jumps in pathogenicity or host-species preferences and should hence be prevented.
The native range of a pathogen holds great potential to better understand the genetic and ecological basis of a (wildlife) disease. My work informs about the dangers associated with the accidental transport of Pd (and other pathogens) and highlights the need for ‘prezootic’ biosecurity-oriented strategies to prevent disease outbreaks globally. Once a pathogen has arrived in a new geographic range, and particularly if it has environmentally durable spores (as demonstrated for Pd), it will be difficult/impossible to eradicate. Furthermore, a pathogen’s ability to remain viable outside the host and infect them from environmental reservoirs has been associated with an increased risk of species extinctions and needs to be considered when designing management strategies to mitigate disease impact.
Gegenstand der Arbeit ist ein Vergleich des Transferpreissystems der OECD, der gemeinsamen konsolidierte Körperschaftsteuer-Bemessungsgrundlage (GKKB) und der Bemessungsgrundlagenteilung nach Georg Schanz als Systeme zur internationalen Steuersubstrataufteilung. Die Ausgangsfragen lauten: „Können die Maßnahmen des BEPS Projekts eine Doppel- bzw. eine Doppelnichtbesteuerung multinationaler Unternehmungen (MNU) zukünftig vermeiden?“ und „Welche alternativen System sind andernfalls verfügbar?“
Im Fokus stehen die individuellen Aufteilungsmechanismen als zentraler Baustein der jeweiligen Systeme. Begleitende Maßnahmen werden nur berücksichtigt, wenn sie die Substrataufteilung beeinflussen. Nicht untersucht werden Maßnahmen zum Informationsaustausch oder Wege zur Rechtsangleichung, da diese rein unterstützenden Charakter besitzen, ohne die Aufteilung selbst zu beeinflussen.
Nach der Einleitung erfolgt in Teil zwei die Grundlegung. Die Begriffe Doppel- und Doppelnichtbesteuerung werden definiert. Die Notwendigkeit beide zu vermeiden sowie die Anreize für multinationale Unternehmen steuerlich zu gestalten werden diskutiert, und die Instrumente der internationalen Steuergestaltung werden aufgezeigt.
Der Vergleich erfolgt anhand ausgewählter qualitativer Kriterien. Diese werden im Teil drei dargestellt und setzen sich aus rechtlichen, ökonomischen und politischen Anforderungen zusammen. Besondere Bedeutung besitzt die Bestimmung des Ortes der Wertschöpfung, denn diesem Ort ein größerer Teil des Steuersubstrates zugeordnet werden soll. Er ist somit für die Aufteilung von erheblicher Bedeutung, zugleich lässt er sich durch die integrierte Wirtschaftsweise multinationaler Unternehmen zunehmend schwieriger bestimmen.
Im Teil vier der Arbeit werden die Aufteilungssysteme vorgestellt, auf theoretischer Ebene kritisiert und anhand des in Teil drei entwickelten Kriterienkatalogs verglichen. Das Transferpreissystem als internationaler Standard und die GKKB als Vorschlag der EU Kommission sind intensiv erforschte Aufteilungssysteme. Sie werden in ihrem gegenwärtigen Entwicklungsstand in die Untersuchung einbezogen.
Die Bemessungsgrundlagenteilung nach Georg Schanz dagegen wurde seit ihrer Veröffentlichung im Jahre 1892 kaum untersucht. Daher wird sie zunächst an das gegenwärtige wirtschaftliche Umfeld angepasst. Die Aufteilung der Besteuerungsrechte erfolgt vor der Substratermittlung anhand der Qualität und Intensität der wirtschaftlichen Beziehung zu einem Staat. Entscheidend ist, ob zu diesem eine produktive oder konsumtive Beziehung besteht sowie deren relativen Bedeutung für die multinationale Unternehmung. Alle Einkunftsarten werden gleich behandelt. Folglich beeinflusst deren Wahl die Besteuerungsrechtszuordnung nicht. Die relative Bedeutung wird mittels Erfolgsgrößen gemessen. Damit knüpft die Aufteilung an die unternehmerische Zielstellung an und bringt die Unternehmensziele in Einklang mit dem zwischenstaatlichen Aufteilungsziel. Jeder Staat darf das Substrat nach seinem Steuerrecht aufteilen, somit entfällt die Steuerrechtsharmonisierung. Zwar können aufgrund dessen Abweichungen bei der Substratzuordnung auftreten, welche sich im Zeitablauf ausgleichen jedoch sollten.
Aus der Untersuchung folgt, dass das Transferpreissystem trotz umfangreicher Anpassungen die Besteuerung am Ort der Wertschöpfung weiterhin nicht gewährleisten kann. Das BEPS Projekt verfehlt sein zentrales Ziel. Darüber hinaus verstößt es gegen die Entscheidungsneutralität als wesentliches ökonomisches Prinzip. Mithin bestehen Anreize und Möglichkeiten, Einfluss auf die Steuersubstrataufteilung zu nehmen, fort.
Die GKKB schneidet besser ab, denn sie kann besser das Steuersubstrat nach dem Wertschöpfungsbeitrag abgrenzen und Aktivitätsverlagerungen erfassen. Allerdings ist es nicht entscheidungsneutral und reizt ebenfalls zu Gestaltungen an.
Die Bemessungsgrundlagenteilung kann sowohl die wirtschaftliche Zugehörigkeit als auch den Wertschöpfungsbeitrag zutreffend erfassen. Darüber hinaus gewährleistet sie Entscheidungsneutralität. Steuerliche Anreize zur Gestaltung der unternehmerischen Tätigkeit bestehen nicht. Dieses System erfüllt die in Kapitel drei definierten Anforderungen am besten.
Da die Arbeit nur die einperiodige, laufende Unternehmensbesteuerung berücksichtigt, besteht weiterer Forschungsbedarf. Insbesondere mit Blick auf die Bemessungsgrundlagenteilung sollte untersucht werden:
- Wie sich besonderen Geschäftsleitungsentscheidungen, wie z.B. Gründung, Umstrukturierung und Umwandlung auswirken?
- Welche intertemporären Effekte können auftreten?
- Muss die Aufteilung anhand der Qualität der wirtschaftlichen Beziehung weltweit einheitlich erfolgen oder können die Staaten bilateral abweichen, ohne Gestaltungsanreize zu setzen?
The deep geological underground represents an important georesource for the short-
term storage of renewable energy and the long-term reduction of greenhouse gas emissions. To ensure the economic viability and safety of any subsurface storage project, detailed characterisation of the quality and integrity of the reservoir and its cap rock is required. This characterisation includes the accurate determination of the petrophysical properties, such as porosity and permeability, as well as the potential mineral reactions, such as the dissolution of reactive phases, which may occur during the lifespan of such a project. Clay minerals are common components of many reservoir systems and, depending on their type and structure, can have a significant impact on storage and transport properties. These processes are, however, currently not well understood. In order to address these issues, the main focus of this thesis is on mineralogical analyses using X-ray diffraction (XRD) and microstructural studies using focused ion beam scanning electron microscopy (FIB-SEM) together with micro X-ray computed tomography (µXCT) to gain a better understanding of the influence of clay minerals on reservoir and cap rock properties.
A central part of this thesis focuses on the analysis of clay minerals and pore structures of the Bebertal Sandstone of the Parchim Formation (Early Permian, Upper Rotliegend), which is considered a natural analogue for the tight reservoir sandstones of the North German Basin. Two illite polytypes with a variety of characteristic structures have been identified in the Bebertal sandstone. Disordered 1Md illite forms the majority of the observed structures, which include omnipresent grain coatings, altered permeable feldspar grains and pore-filling meshwork structures. Trans-vacant 1M illite represents the second and youngest generation of authigenic illite and occurs as fibrous to lath-shaped particles that grew into open pore spaces and led to a significant reduction in porosity and permeability during late diagenesis. Based on these results, a model for the formation of illite polytypes in the aeolian layers of the Bebertal sandstone was developed that describes the temporal and spatial evolution of porosity and permeability during diagenesis. Information from this model was then used to improve the prediction of permeability of the Bebertal sandstone based on µXCT pore space models and direct numerical simulations. To achieve this, a micro-scale pore space model was created that allowed the simulation of permeability reduction by clay minerals by including nanoporous illite domains based on a novel morphological algorithm. By performing Navier-Stokes-Brinkman simulations, more accurate predictions of permeabilities with respect to experimentally determined values were obtained compared to conventional Navier-Stokes simulations.
The detailed characterisation of the Bebertal sandstone has shown that natural reservoir rocks are usually complex heterogeneous systems with small-scale variations in texture,
composition, porosity and permeability. Flow-through experiments on the Bebertal sandstone revealed that the coupled geochemical and hydrodynamic processes that occur during the dissolution of calcite could not be predicted by reactive transport models. Therefore, as part of this thesis, a novel approach for developing synthetic sandstones at low temperatures based on geopolymer binder was developed. It is shown that simpler and more homogeneous porous materials can be produced with porosity and permeability values in the range of natural sandstones. These can be used to better understand the dynamic and coupled processes relevant to the storage of renewable energy in reservoir rocks through improved experimental constraints.
The final part of this thesis reports on a detailed clay mineral and pore space study of
three shale formations and one mudstone that were identified as potential seals for the Mt. Simon sandstone reservoir in the Illinois Basin. During the Illinois Basin - Decatur Project, this reservoir was used for the sequestration of one megaton of supercritical carbon dioxide. In order to better assess the quality of the sealing units and to better understand the role of the intergranular clay mineral matrix as potential pathway for fluid migration, a multi-scale evaluation was conducted that included thin section analysis, quantitative evaluation of minerals by scanning electron microscopy (QEMSCAN), mercury intrusion capillary pressure (MICP) measurements, quantitative XRD and high-resolution FIB-SEM. The results allow for the classification of the studied formations into primary and secondary seals and emphasise the importance of three-dimensional clay-mineral-related pore structure characterisations in cap rock studies. XRD proved the most reliable method for the identification and quantification of clay minerals in the studied cap rocks and mudstones. In contrast, FIB-SEM and QEMSCAN provided the spacial constraints for reconstructing fluid flow pathways within the clay mineral matrix.
Overall, this thesis highlights the importance of the precise identification of clay minerals in geological reservoirs and their cap rocks. It also illustrates the need for three-dimensional characterisation and modelling of the associated small pore structures for an improved understanding of the rocks diagenetic history as well as the prediction of the transport and storage properties of these crustal reservoir systems.
Die Entstehung und Entwicklung der akuten Pankreatitis in BPI-Knockout Mäusen im Taurocholat-Modell
(2023)
Die akute Pankreatitis kann einen schweren, lebensbedrohlichen Verlauf nehmen. Dabei bestimmen vor allem die Komplikationen der Pankreatitis wie Multiorganversagen und Sepsis die Mortalität. Eine wichtige Rolle in der akute Pankreatitis nimmt das Immunsystem ein. Neben dem Ausmaß der lokalen Schädigung im Pankreas bestimmt das Immunsystem die weitere Entwicklung der Pankreatitis und die damit einhergehende systemische Reaktion. Sowohl eine überschießende pro- als auch anti- inflammatorische Reaktion können eine Schädigung anderer Organe und bakterielle Infektionen begünstigen. Das bactericidal/permeability-increasing protein (BPI) ist ein Protein, welches sich hauptsächlich in den azurophilen Granula neutrophiler Granulozyten befindet. Durch seine Struktur wirkt es anti-mikrobiell und kann zudem eine überschießende Immunantwort verhindern. In der akuten Pankreatitis könnte das BPI aufgrund der beschriebenen Funktionen neben der antimikrobiellen Wirkung auch Einfluss auf die Entwicklung der Immunreaktion nehmen. Um die Rolle des Bactericidal/permeability-increasing Protein in der Entwicklung und dem Verlauf der experimentellen akuten Pankreatitis zu untersuchen, wurden in der vorliegenden Arbeit C57BL/6-Mäuse mit einem Knock-out des BPI-Genes mit C57BL/6 Wildtyp-Mäusen verglichen. In beiden Gruppen wurde durch Taurocholat-Injektion eine Pankreatitis induziert. Die Gruppen wurden bezüglich des lokalen Schadens im Pankreas und bezüglich der systemischen Immunreaktion untersucht. In der Taurocholat-induzierten Pankreatitis in BPI -/- Mäusen konnte eine zunächst mildere Pankreatitis als in der Vergleichsgruppe nachgewiesen werden. Durch eine geringere Leukozyteninfiltration trat eine mildere Pankreatitis auf. Am ehesten scheint die Ursache im veränderten Verhalten bzw. Fehlen der neutrophilen Granulozyten zu liegen. Im weiteren Verlauf der Erkrankung trat eine deutliche Zunahme der Ausprägung der Pankreatitis auf. Neben der verstärkten Schädigung der Pankreata der BPI -/- Mäuse ist eine verstärkte bakterielle Translokation aufgetreten. Auffällig war in dieser Phase der Erkrankung der vermehrte Nachweis von Makrophagen und des Chemokins MCP-1, welches vor allem den Makrophagen und der Pro-Inflammation zuzuordnenden ist. Gemeinsam könnten sie ursächlich für die deutliche Zunahme der Pankreatitis in den BPI -/- Mäusen sein. Insgesamt lag aber kein signifikanter Unterschied in den systemischen Komplikationen oder der Mortalität vor, sodass die Rolle des BPI in der akuten Pankreatitis vor allem in der lokalen Immunantwort anzunehmen ist.
Die vorliegende Untersuchung betrachtet die Reflexionen von Tierversuchen durch Forschende. Hierdurch lässt sich der tierethische Diskurs um die Perspektive der Forschenden erweitern. Für die offene Forschungsfrage, zu der nur wenige Studien und Erkenntnisse gefunden werden konnten, wurde eine qualitative Methode gewählt, welche ein exploratives Forschungsvorgehen ermöglichte. Es konnten 14 Personen für die Teilnahme an einem Interview akquiriert werden, welche umfassende Informationen mit der Interviewenden teilten. Die Übertragbarkeit der Ergebnisse ist durch die Stichprobengröße nur eingeschränkt möglich. Hierzu sind weiterführende Untersuchungen mit quantitativen Methoden notwendig.
Es konnte durch die Analyse der Leitfadeninterviews festgestellt werden, dass die Forschenden bereits vor den Leitfadeninterviews ihre Arbeit mit Tieren in Versuchen reflektiert haben. Die Forschenden bilden durch die Abwägung von Risiken und Chancen unter Einbezug weiterer ethischer Aspekte in ihrer Arbeit einen Kompromiss. In den Ausführungen wird, im Vergleich zu den Chancen, ein deutlich größerer Schwerpunkt auf die Risiken von Tierversuchen gelegt, die facettenreich beschrieben werden. In der ethischen Abwägung wird darüber hinaus das 3R-Prinzip, ein verantwortungsbewusster Umgang mit den Tieren im Versuch und die Qualität der Versuchsplanung und -durchführung sowie der damit verbundenen Aussagekraft der Ergebnisse betont werden.
Eine gesellschaftliche Grundstimmung und Erwartungshaltung der Öffentlichkeit wirken als soziale und gesundheitspolitische Aspekte auf die Forschenden ein. Die Forschenden spüren die Forderung nach Transparenz der Forschung, Zeitdruck, den Bedarf an neuen Therapieoptionen und die gesellschaftliche Erwartungshaltung Tierleid zu mindern. Darüber hinaus beschreiben die Forschenden auf der einen Seite eine verurteilende öffentliche Wahrnehmung sowie Befürchtungen vor gegen sie gerichteten Anfeindungen und auf der anderen Seite Verständnis für Tierversuchsgegner*innen und deren Anliegen mit dem damit verbundenen Impuls Tierversuche zu überdenken.
Die Betrachtung der Spannungsfelder und Coping-Strategien ermöglicht für die Reflexionen von Tierversuchen durch Forschende und den Einbezug ihrer Perspektive in den tierethischen Diskurs eine ganzheitliche Betrachtung. Es kann sich ein Bild davon gemacht werden, welche umfangreichen Spannungsfelder für die Forschenden mit Tierversuchen existieren und wie sie ihnen begegnen. Somit ist zusammenfassend festzustellen, dass die Forschenden Tierversuche vielfältig und facettenreich reflektieren.
Ziel der vorliegenden Arbeit war es funktionsanalytische Untersuchungsergebnisse aus der Perimetrie mit den Daten der HRT II Papillenanalyse, also den rein morphologischen Untersuchungsergebnissen, bei Glaukompatienten vergleichend zu analysieren.
Patienten und Methodik: Dieser Untersuchung liegen Laser-Scanning-Tomografien des Sehnervenkopfes mittels HRT II und Gesichtsfeldanalysen von 184 Glaukom-Patientinnen und Patienten der Klinik und Poliklinik für Augenheilkunde der Universitätsmedizin Greifswald aus dem Zeitraum von 2004 bis 2011 zugrunde. Die Laser-Scanning-Tomografien wurden mit dem HRT II erstellt. Die Gesichtsfeldanalysen wurden mit dem Octopus 101 der Fa. Haag-Streit Interzeag durchgeführt. Die Daten von 110 Frauen und 74 Männern fanden in der statistischen Auswertung Berücksichtigung. Das durchschnittliche Patientenalter betrug 55 Lebensjahre. Es standen 1.384 Datensätze zur Verfügung, die sich auf drei statistische Analysestrategien verteilten. Die Analysestrategie 1 umfasste ausschließlich die Laser-Scanning-Tomografien mit dem HRTII, die Analysestrategie 2 ausschließlich perimetrische Untersuchungsereignisse und die Analysestrategie 3 papillenmorphologische und perimet-rische Untersuchungen.
Ergebnisse: Die statistische Betrachtung der Analysestrategie 1 erbrachte keine ausreichende Signifikanz hinsichtlich der Primärparameter Patientenalter, Augenseite und Geschlecht (allein der HRT-Parameter mittlere retinale Nervenfaserschichtdicke zeigte eine Unterscheid-barkeit zwischen den Geschlechtern) ebenso wie die isolierte statistische Betrachtung der Gesichtsfeldbefunde in der Analysestrategie 2 bezüglich der Perimetriehauptparameter MD und MS im Hinblick auf die Untersuchungsstrategien (TOP und Dynamisch). Für den Vergleich beider Untersuchungsverfahren in der Analysestrategie 3 konnte der Gesichtsfeldbefund in Bezug auf die Parameter MD und MS betrachtet werden. Diese wurden hinsichtlich der fünf Hauptparameter aus den HRT Untersuchungen, der Randsaumfläche, dem Randsaumvolumen, der Exkavationsform, der Höhenprofilkontur und der mittleren retinalen Nervenfaserschichtstärke, analysiert. Pathologische Werte der mittleren Defekttiefe (MD GF-Hauptparameter) konnten mit einer signifikanten Verringerung der Randsaumfläche und einer signifikanten Abnahme des Randsaumvolumens assoziiert werden. Ebenfalls korrelierten pathologische MD-Werte mit einer Größenzunahme der Exkavationsform.
Der HRT-Hauptparameter Höhenvariation der Kontur wies keine signifikante Verminderung in Bezug auf die im Gesichtsfeld pathologisch identifizierten MD-Werte auf. Eine signifikante Reduktion hingegen zeigte die mittlere retinale Nervenfaserschichtdicke.
Die Differenzierung des Gesichtsfeldhauptparameters MD in Bezug auf das HRT-Qualitätskriterium SD zeigte, dass die Untersuchungsergebnisse mit einer SD > 40 µm im Vergleich der pathologischen zu glaukomunauffälligen Werten eine größere Varianz aufwiesen als jene, die dem Qualitätskriterium (SD < 40 µm) entsprachen.
Die Betrachtung des Qualitätsmaßes der Gesichtsfeldprüfung mit Beantwortung „falsch-negativer“ und „falsch-positiver“ Fangfragen ergab hinsichtlich der Differenzierung des HRT-Hauptparameters mittlere Nervenfaserschichtdicke, dass die pathologischen Werte einer größeren Schwankungsbreite unterlagen als die glaukomunauffälligen und somit als unzuverlässigere Untersuchungen einzuschätzen sind, wenn krankhafte morphologische Veränderungen vorliegen. Die Untersuchung der Arbeitshypothese zum Zusammenhang zwischen Gesichtsfeldverlust (MD) und den HRT-Hauptparametern auf eine vermutete Altersabhängigkeit, konnte keine deutliche Korrelation objektivieren.
Schlußfolgerung: Nur unter Berücksichtigung der äußerst vielfältigen anatomischen Gegebenheiten, z. B. Bulbuslänge, Makropapille, Pathologien, zunehmende Katarakt und Einhaltung der Qualitätsstandards, kann die Laser-Scanning-Tomografie ein sehr wichtiges diagnostisches Mittel zur Glaukomdetektion bzw. zum Glaukommonitoring in Kombination mit funktionsanalytischen perimetrischen Untersuchungen sein.
Im Ergebnis war festzustellen, dass sich die Sensitivität der HRT Parameter als nicht besonders effektiv bewerten ließen. Die statistische Auswertung der Parameter zeigte keine signifikanten Änderungen hinsichtlich der Morphologie der Papilla nervi optici über den im Zeitraum 2004 bis 2011 an der Universitätsmedizin Greifswald untersuchten Glaukompatienten im Längsschnittverlauf.
Mit weltweit potenziell 5,3 Millionen Todesopfern pro Jahr ist die Sepsis eine der häufigs-ten Todesursachen3. Ursprung dieser ist eine Dysregulation einer immunologischen Reak-tion mit Inflammation und daraus folgenden Organschäden9,10. Der Nutzen von Albumin in der supportiven Therapie dieser lebensbedrohenden Erkrankung wird seit längerem disku-tiert. Aus diesem Grund befasst sich die hier vorliegende Arbeit mit dem Zusammenhang zwischen der Albuminsubstitution und Letalität der schweren Sepsis und des septischen Schocks. Als Grundlage dienten die Patient*innendaten aus der intensivmedizinischen Sepsisdatenbank der Universitätsmedizin Greifswald, im Zeitraum von 2010 bis 2015. Zu-nächst wurden die Patient*innen in zwei Gruppen eingeteilt. Die Patientin*innen der „Gruppe A“ erhielten kein Albumin und die Patient*innen der „Gruppe B“ bekamen Albumin substituiert. Anschließend erfolgte die Unterteilung je nach Ausprägung der Hypalbuminä-mie, bemessen am niedrigsten Serumalbuminwert, in vier Subgruppen (Gruppe 1 A/B bis 4 A/B). In einer weiteren Unterteilung, anhand einer messbaren Erhöhung des Serumal-bumins nach Substitution, wurden die Patient*innen der „Gruppe B“ in „Responder“ und „Nonresponder“ gruppiert.
Insgesamt konnten dadurch 701 Patient*innen in die Studie eingeschlossen werden. Von diesen waren 258 weiblich (36,8 %) und 443 männlich (63,20 %). Entsprechend lag das akkumulierte mittlere Erkrankungsalter aller Patient*innen bei 67,93 ± 12,6 (MW ± SD) Jahren. In der Gesamtheit betrachtet war der septische Schock mit 76,03 % (n = 533) häufiger vertreten als die schwere Sepsis mit 23,97 % (n = 168). Der „APACHE II Score“ der Gesamtpopulation lag im Mittel bei 20,19, was einem Mortalitätsrisiko von rund 40 % entspricht. Die Patient*innen, die kein Albumin substituiert bekamen, wiesen ein 30 % höheres Risiko auf innerhalb der ersten 28 Tage nach Sepsisdiagnose zu versterben (Fisher-Exact-Test: p = 0,0279; KI: 1.019 - 1.257). Die statistische Betrachtung der Pati-ent*innen mit besonders niedrigen Albuminwerten (≤ 15 g/l) zeigte, dass Patient*innen ohne Substitution ein 56 % höheres Risiko hatten in den ersten 28 Tagen zu versterben. Im Vergleich der Gruppen bezüglich ihrer 90-Tage-, Intensiv- und Krankenhaussterblich-keit ergab sich keinen signifikanten Unterschied. Bei den Gruppen B 2-4 mit Albuminkon-zentrationen über 15 g/l konnte ebenfalls, im Vergleich der Letalität, keine Unterschiede ausgemacht werden.
Grundsätzlich wurde anhand der vorliegenden Daten aufgezeigt, dass die Substitution von Albumin mit einer reduzierten Letalität in den ersten 28 Tagen assoziiert ist. Dies gilt für alle Patient*innen mit einer Albumintherapie und insbesondere für Patient*innen mit einem Albuminwert unter 15 g/l. Fraglich bleibt jedoch, ob eine alleinige Albuminsubstitution eine Letalitätsreduktion bedingt. Allerdings konnte die Hypalbuminämie als unabhängiger Risi-kofaktor für eine erhöhte Letalität in der Sepsis bestätigt werden.
Abschließend kann gesagt werden, dass die durch diese Studie gewonnenen Ergebnisse die aktuellen Leitlinien zur Diagnostik und Therapie der Sepsis unterstützen7. Um aller-dings genauere Aussagen über den Einfluss von Albumin in Bezug auf die Letalität in der Sepsis machen zu können, sollten Studien unter kontrollierten Bedingungen und unter der Einbeziehung einer größeren Studienpolulation durchgeführt werden.
Der Einfluss von Zentrum-Peripherie-Sturkturen auf Kommunalfinanzen wird aus geographischer Sicht empirisch untersucht. Die Rechnungsergebnisse der Kommunen im Zeitraum von 2013 bis 2016 der fünf ostdeutschen Bundesländer dienen als Berechnungsgrundlage. Die Dissertation gliedert sich in vier Teile, die Fragen zu Zusammenhängen und Wechselwirkungen zwischen Zentren und Peripherien beantworten. Dabei sind vor allem planerisch festgelegte Zentrale Orte und externe Nutzer im Fokus der Untersuchungen. Im letzten Teil wird die Frage diskutiert, wie sich planerische Belange in das fiskalische Instrument „kommunaler Finanzausgleich“ integrieren lassen.
Der freiwillige Verzicht auf Nahrung und Flüssigkeit (FVNF) ist als Methode, das Leben selbstbestimmt zu beenden, in informierten Fachkreisen weitgehend bekannt. Aktuelle Forschungsarbeiten betonen das Konfliktpotential der FVNF-Thematik, insbesondere bei der Einordnung des FVNF als Suizid und aller daraus resultierenden Handlungskonsequenzen. Grund dieser aufflammenden Diskussion über die Einordnung des FVNF als Suizid einerseits und als Teil des natürlichen Sterbeprozesses am Lebensende andererseits ist der mittlerweile wieder obsolete Paragraph §217 zur Strafbarkeit der „Geschäftsmäßigen Förderung der Selbsttötung“. Diese neue Gesetzesreform bedrohte zeitweise medizinisches Personal strafrechtlich, welches FVNF-praktizierende Patienten betreute, indem sie die große Frage offenließ, ob sich diese Begleitung bereits als Suizidbeihilfe oder gar als Tötung auf Verlangen darstellt. Außerdem sorgte der Aufruhr innerhalb der deutschen Gesetzeslage auch in medizinischen Fachkreisen für wachsende Unsicherheit beim Umgang mit dem FVNF. Von ärztlicher Seite wurde hier zunehmend die Qualifizierung der Todesart als natürlich oder nicht-natürlich in der ärztlichen Leichenschau problematisiert.
Die hier vorliegende Arbeit mit einer Auswertung von 3548 Todesbescheinigungen des Instituts für Rechtsmedizin der Universitätsmedizin Greifswald in Mecklenburg-Vorpommern hat sich zum Ziel gesetzt, die Relevanz dieser breit thematisierten Konflikte zu beleuchten. Sie soll einerseits dazu beitragen, pragmatische Handlungsweisen für den Umgang mit FVNF-Patienten aufzuzeigen und andererseits praktische Vorschläge für einen rechtssicheren Umgang mit der ärztlichen Leichenschau entwickeln. Die Datenerhebung aus den Todesbescheinigungen erfolgte in dem Zeitraum vom 01.01.2019 – 31.12.2019. Während dieser Zeit konnte bei 244 Verstorbenen (=6,88%) anhand zuvor definierter Kriterien ein Zusammenhang zwischen dem Tod und dem Verzicht auf Nahrung und Flüssigkeit hergestellt werden.
In der Analyse der Todesbescheinigungen konnte erkannt werden, dass fast alle leichenschauenden Ärzte eine natürliche Todesart festlegten (n=242). In 2 Ausnahmefällen, bei denen eine nicht-natürlichen Todesart ausgewählt wurde, waren jedoch andere Umstände als der FVNF ausschlaggebend. Somit kann man festhalten, dass keiner der Ärzte den FVNF als Suizid und damit als nichtnatürliche Todesart wahrnahm. Weiterhin scheint der Begriff FVNF selbst in der untersuchten Kohorte noch nicht vollumfänglich bekannt oder üblich zu sein. Die Dokumentation des Verzichts auf Nahrung und Flüssigkeit wurde sehr variabel gehandhabt. In keinem der untersuchten Todesbescheinigungen wurde der Terminus „FVNF“ explizit aufgeführt. Vielmehr wurden verschiedenste Umschreibungen in der Epikrise und innerhalb der Todesursachen mithilfe diverser ICD-Codes verwendet.
Besonders interessant ist hierbei, dass 178 Patienten (=72,13%) zum Zeitpunkt des FVNF an einer lebenslimitierende Grunderkrankung litten. Nur bei 27,68% (n=68) der Verstorbenen konnte keine schwerwiegende Grunderkrankung ermittelt werden, sondern ausschließlich die Multimorbidität im Alter. Das Durchschnittsalter der Verstorbenen lag bei 86,3 Jahren und 84,9% (n=207) des Gesamtkollektivs waren mindestens 80 Jahre oder älter. Dies zeigt eindeutig, dass die Thematik des FVNF im Alltag viel mehr die deutlich ältere Generation betrifft, welche sich bereits aufgrund ihrer gesundheitlich reduzierten Konstitution am Ende des Lebens befindet. In der Literatur beschriebene Fälle, bei denen sich jüngere und gesunde Menschen entschieden, ihr Leben deutlich vor Beginn des physiologischen Sterbens durch FVNF zu beenden, kamen in der hier vorliegenden Datenanalyse nicht vor. Daher kann davon ausgegangen werden, dass solche Fälle Einzelerscheinungen darstellen, die auf die Gesamtstatistik nur marginalen Einfluss nehmen.
In Anbetracht des hohen Alters der Verstorbenen und des breiten Vorliegens einschränkender Grunderkrankungen muss der in Fachkreisen geäußerten Ansicht des FVNF als Form des Suizids deutlich widersprochen werden. Die in der Einleitung vorgestellte Frage von Alt-Epping et al. (2019, 173), „ob auf dem Totenschein nach FVNF die Angabe ‚natürlicher Tod‘ angemessen ist oder nicht“, ist im Hinblick auf die hier untersuchten Todesbescheinigungen mit Ja zu beantworten. Die überwiegende Mehrheit der leichenschauenden Ärzte gab nicht nur eine natürliche Todesursache an, sondern war auch in den Beschreibungen konsistent mit einer Position, die den FVNF nicht als Suizid betrachtet, sondern als natürlichen Tod.
Für eine bessere begriffliche Zuordnung müssen an dieser Stelle dennoch 2 grundlegende Formen des FVNF differenziert werden: Auf der einen Seite steht hier der „implizite/präfinale FVNF“ als natürlicher Vorgang im Zusammenhang mit dem Sterbeprozess, der eher als Begleiterscheinung wahrzunehmen ist und eine physiologische Konsequenz der abnehmenden Lebenskräfte darstellt. Dieser FVFN stellt auch in der vorliegenden Datenerhebung die einzige Form dar. Auf der anderen Seite steht der Sonderfall des expliziten FVNF oder „Sterbefastens“ als Suizid und nichtnatürlicher Tod, ohne dass eine zum Tode führende innere Erkrankung oder Multimorbidität im Alter im Vordergrund steht.
Es wäre für den rechtssicheren Umgang mit dem FVNF bei der ärztlichen Leichenschau weiterhin sinnvoll, eine gesonderte ICD-Kodierung oder zumindest genauere Bezeichnungen zu entwickeln, um sowohl eine bessere Dokumentation in der Todesursachenstatistik zu gewährleisten als auch eine Vergleichbarkeit bei Auswertungen von Todesbescheinigungen sicherzustellen. Für ersteren Fall des physiologischen Nahrungs- und/oder Flüssigkeitsverzichts beim Sterben wird empfohlen, auf die ICD-Codes „Symptome und abnorme klinische Laborbefunde - R00-R99“ zurückzugreifen. Die Verschlüsselung mit „Ungenügende Aufnahme von Nahrung und Flüssigkeit - R63.6“ oder mit „(präfinaler/impliziter) FVNF – R63.7“ als neuer ICD-Code kann eine sinnvolle Ergänzung darstellen, um auch statistische Erhebungen zu der Thematik zu verbessern. Der FVNF soll als vorangegangene Ursache (Ib) einer bereits bestehenden lebenslimitierenden Grunderkrankung notiert werden.
Für den Fall, dass ein Nahrung- und Flüssigkeitsverzicht als aktiv lebensverkürzende Handlung und somit als Suizid gewertet werden kann, ist eine eigene Codierung für diese Handlungsform hilfreich. Das dann vorliegende Sterbefasten könnte unter die Kategorie „Vorsätzliche Selbstschädigung – X60-X84“ fallen, beispielsweise: „X85 – Vorsätzliche Selbstschädigung durch Nahrungs- und Flüssigkeitsverzicht“. Ergänzende Beschreibungen des Sterbefastens in der Epikrise sind in jedem Fall sinnvoll, um ein schlüssiges Gesamtbild des Sterbeprozesses zu beschreiben. Um qualifizierte medizinische und pflegerische Begleitung den Patientenwünschen entsprechend gewährleisten zu können, kann das rechtzeitige Verfassen einer Patientenverfügung hilfreich sein.
Sinnvoll scheint hier auch die Forderung von Manhart et al. (2018), diese Fälle „echter“ FVNF nennen. Die zur Diskussion gestellte Verfahrensweise beinhaltetet das Anberaumen eines primären Ethikkonsils unter Teilnahme der Fachgebiete Palliativmedizin, Psychiatrie, Rechtsmedizin und jenem, entsprechend der Grunderkrankung. Hiermit soll die Prüfung und Bestätigung der freien Willensbildung sowie der Patientenverfügung des Patienten erfolgen, um das spätere Todesermittlungsverfahren zu vereinfachen und damit auch die Belastung der Angehörigen zu mindern. Die Autoren fordern außerdem eine ausführliche Aufklärung des Patienten über Therapiealternativen im Rahmen der Grunderkrankung. In Anbetracht der Tatsache, dass solch ein Fall vermutlich recht selten auftritt, sollte der vergleichsweise hohe Aufwand nicht nur gerechtfertigt, sondern auch möglich sein.
Nicht zuletzt durch die überrepräsentierte Altersgruppe von über 80-Jährigen ist es vor allem das Fachpersonal in Alters- und Pflegeheimen, welches mit dem FVNF konfrontiert wird. Auch in der vorliegenden Auswertung ist mit 64,34% (n=157) die Mehrheit der Personen in einer Altenpflegeeinrichtung verstorben. Außerdem konnte man sehen, dass viele Verstorbene am Lebensende, neben zahlreichen Grunderkrankungen, bereits mit deutlichen Lebenseinschränkungen wie verschlechtertem Allgemeinzustand (n=86; 35,25%) oder Immobilität (n=23; 9,43%) konfrontiert waren. Immer wieder stehen Pflegekräfte nun vor der Herausforderung, dass Patienten nicht mehr essen und trinken wollen, um ihr subjektives Leid zu beenden und den Sterbeprozess zu beschleunigen. Auch wenn das Sterben in unserer Gesellschaft zum Teil noch als Tabu-Thema behandelt wird erwarten Experten, dass sich künftig immer mehr Menschen für diese Möglichkeit des vorzeitigen Ablebens entscheiden (Teigeler 2018). Es ist daher notwendig, dass sich Gesundheitseinrichtungen und Fachleute mit diesem Thema befassen und diskutieren, wie das Phänomen in Zukunft bewältigt werden kann. Die Forschung in der Medizin schreitet unaufhaltsam voran und die medizinische Versorgung wird kontinuierlich optimiert. Die Kehrseite dessen ist jedoch, dass es alten Menschen damit auch schwerer gemacht wird, an ihren teilweise schweren Grunderkrankungen zu versterben.
Als Forschungsdesiderate bleiben eine verbesserte statistische Erfassung und differenzierte Auswertung vom FVNF allgemein und seinen verschiedenen Ausprägungen. Insbesondere sollte hier auf die Relevanz des „präfinaler/impliziter FVNF“ im Rahmen eines natürlichen Sterbeprozesses und dem FVNF in Form des „expliziten FVNF“ oder „Sterbefasten“ als mögliche Form eines Suizids eingegangen werden. Um diese genauer differenzieren zu können wäre ein Interview der jeweils begleitenden Ärzte eine sinnvolle Ergänzung. Ebenfalls wäre eine genauere Untersuchung des Wissenstands und der Haltung verschiedener Ärzte gegenüber dem FVNF interessant, beispielsweise in Form eines Fragebogens und weiterführender qualitativer Erhebungen. Nicht zuletzt sollte die Auseinandersetzung der Ärzte mit dieser Problematik und der Bezug zur obligatorischen ärztlichen Leichenschau bereits in der akademischen Lehre im Rahmen von Fort- und Weiterbildungen aufgenommen werden.
Underground hard coal mining operations irreversibly disrupt the pre-existing mechanical equilibrium of the geological media. The employment of high-recovery methods modifies the stress field of the sedimentary sequence, generating movement and faulting of the rock layers above and below mined seams. These new fracture zones do affect the original conditions of the hydrogeological system by modifying flow pathways and increasing the permeability of the rock sequence. Moreover, the surface area of rock exposed to air and water is increased, conditioning the water-rock interaction. Despite this rather clear conceptualization, flow and reactive transport processes in fractured overburdens are rarely modeled simultaneously. Discrete setups that consider fractures and porous matrix require extensive characterization of both media, which is impractical for regional case studies. As a result, most post-mining models explicitly ignore fracture structures by employing the equivalent porous approach or even both media with lumped parameter models. However, omitting either medium represents a delicate simplification, considering that mining-related fractures control the rate and direction of water flow within moderately permeable but relatively highly porous rock sequences.
In this dissertation, the specific contribution of fractured and matrix continua to the transient discharge and water quality of a post-mining coal zone is quantified and evaluated. For this purpose, dual and multiple interacting continua models are employed to simulate fluid flow and reactive mass transport in fractured and variable water-saturated rock sequences. The effectiveness of the models is evaluated by simulating the origin, generation and transport of acid mine drainage (i.e., water with elevated concentrations of hydrogen, iron, sulfate and chloride) within the shallow overburden of the Ibbenbüren Westfield. Compared to other coal districts in Germany, this area is strongly delimited by the local geology and topography, resulting in a well-defined hydrogeological system to test the models. Petrographic and chemical analyses performed on core samples from the area show the strong influence of mining-derived fractures on the water-rock interaction within the Carboniferous sequence. The presence of oxidized pyrite along with amorphous iron hydroxide phases in weathering fronts on both sides of the fractures demonstrates the exchange of solutes and gases between the fractured and the porous matrix media.
Based on the previous evidence, the TOUGHREACT software is employed to characterize flow and reactive transport processes in the Westfield. However, each of the two processes is simulated at separate stages to have more control in the adjustment of sensitive parameters for which little information is available. For the flow component, a dual continuum model, with Richard’s equations is used to characterize the unsaturated water flow in both fractured and matrix media. Under this approach, the model adequately reproduces the bimodal flow behavior of the discharges measured in the mine drainage for the years 2008 and 2017. Simulation results show how the fractured continuum generates intense discharge events during the winter months while the rock matrix controls smooth discharge limbs in summer, when water is slowly released back to the fractures. With the flow component calibrated, the second part of the study incorporates the geochemical processes into the model based on actual data from the rock samples. Their simulation requires extending the two-continuum setup to a multiple continua model with five nested block strings: one for the fractures and four for the rock matrix. This further subdivision prevents under-representations of kinetic reactions with short equilibrium length scales and numerical instabilities due to lack of chemical and flow gradients. As a result, the new multiple continua model provides good agreement with respect to long- and short-term concentrations and discharge trends measured in the mine drainage. The flow of oxygen and meteoric water through the fractured continuum leads to a high and steady release of hydrogen, iron and sulfate ions derived from pyrite oxidation in the matrix continua closest to the fractures. Moreover, high chloride concentrations result from the mixing and gradual release of relatively immobile solutes in the matrix as they interact with percolating water in the fracture. Both findings are equally congruent with the reactive pyrite oxidation and iron hydroxide precipitation fronts identified in the fractured core samples.
In the end, the multiple continua models, the simulation procedure and the results of the benchmark and sensitivity analysis scenarios developed for the Westfield pave the way for the application of the approach in other mining zones. The first candidate emerges in the Ibbenbüren Eastfield, where a coupled elemental-isotopic approach included in this thesis has confirmed that water-conducting fracture zones are primary elements for solute generation and transport in the first 300 meters of the overburden. In the latter case, calibration and verification of the models can be complemented with measurements of δ34S in sulfates and δ18O, δ2H, and Tritium in water.
Introduction
The concept of thermal ablation has proven a minimally invasive alternative or accompaniment to conventional tumour therapy. Patients with hepatic primary tumours or metastases are able to profit from it. Several modalities of thermal ablation exist, including radiofrequency ablation, microwave ablation and laser ablation. They differ in regards to their indications and their physical backgrounds, yet they all share the same aim: the hyperthermic ablation of tumorous target tissue.
At this point in time the maximum ablation diameter attained in a singular session using a singular applicator is about 30 mm. The maximum attainable volume is about 23 cm3. However, the mean and median of hepatic lesions exceed that number with about 50 mm. Most hepatic tumours therefore cannot be easily ablated in toto.
One of the main limitations of thermal ablation is the periprocedural transformation of vital tissue into a boundary layer. This boundary layer prevents efficient energy transmission into peripheral tissue and thus limits the potential of thermal ablation. The boundary layer is usually located centrally around the ablation applicator. In laser ablation the formation of this boundary layer is called carbonisation.
A technically simple, yet potentially effective approach to delay or prevent the formation of this boundary layer is the usage of a spacer. This perfused spacer cools the central zone surrounding the applicator. Therefore central temperatures remain beyond the point of carbonisation.
Methods
The development of two spacer prototypes took place in cooperation with the AG “Experimentelle Radiologie” of the University Clinic Charité. The first fully closed prototype featured an internal circulation of cooling fluid without tissue perfusion. The second open prototype perfused into tissue through an opened tip.
The conduct of this study included ex vivo experiments on bovine livers (n = 15) by means of laser ablation. Ablation diameter and ablation volume were recorded through MR-guided volumetry and manual displacement volumetry. The mean values of diameter and volume that were recorded when the stand-alone applicator system was used were then compared to the mean values recorded when using the closed spacer-supported applicator system and the open spacer-supported applicator system. The difference in values between the three applicator types were then examined for statistical significance using SPSS.
To exclude covariates a preliminary experiment was conducted which aimed to maximise power input of the laser and time interval while minimising the chance of carbonisation. For that, one of the variables was increased in intervals and the ablation diameter of all three applicator types was measured until carbonisation occurred.
Results
In the preliminary experiment it was found that following the increase of the pre-set power input of the laser a proportional increase of ablation diameter followed. However when increasing power input above 25 Watt almost instantaneous carbonisation of the central tissue occurred. This was the same for all three applicator types.
When increasing the time interval > 10 minutes the stand-alone applicator system showed central carbonisation, which was not the case when using the closed spacer-supported applicator system or the open spacer-supported applicator system. The two spacer prototypes only experienced carbonisation when a time interval of > 25 minutes was set. Thus the comparison of all three applicator types was conducted at 25 Watt and 10 minutes, whereas the comparison between the closed spacer-supported applicator system and the open spacer-supported applicator system was conducted at 25 Watt and 25 minutes.
During the first experiment the stand-alone applicator system achieved mean values of 37.50 mm ablation diameter and 23.61 cm3 ablation volume. This was a statistically significant (p < 0.001) increase to the values either spacer was able to attain: the closed spacer-supported applicator system recorded a mean value of 28.67 mm ablation diameter and 18.12 cm3 ablation volume, whereas the open spacer-supported applicator system recorded a mean value of 31.00 mm ablation diameter and 18.49 cm3 ablation volume. However, setting a longer time interval was not possible when the stand-alone applicator system was used for ablation. Due to this, a second experiment comparing mean ablation diameter and volume between the two spacer prototypes followed.
During the second experiment with a time interval of 25 minutes the closed spacer-supported applicator system attained a mean value of 52.07 mm ablation diameter and 75.25 cm3 ablation volume. These values showed a statistically significant (p < 0.001) difference in comparison to the open spacer-supported applicator system with mean values of 47.60 mm ablation diameter und 72.20 cm3 ablation volume.
Discussion
Within the framework of this study it was proven that the presence of a spacer between laser applicator and hepatic tissue was able to achieve a significant increase in ablation diameter and ablation volume. By using a closed spacer an increase in volume by a 3.19 factor of change was possible. The open spacer obtained an increase in volume by a 3.06 factor of change. The concept of using a spacer in thermal ablation as a proof of concept study is therefore valid and suitable for further pre-clinical studies.
Ziel dieser Studie war es, das metabolische Speichelprofil in Zusammenhang mit Parodontitis zu untersuchen und potentielle Biomarker sowie Stoffwechselwege im Rahmen der Erkrankung zu erforschen. Speichelproben von 938 Proband*innen wurden in Abhängigkeit von dentalen Gesundheitsvariablen betrachtet und anschließend, auf Basis dieser Ergebnisse, mit dem Zahnverlust nach fünf Jahren assoziiert.
Die Querschnittsanalyse ergab mehrere signifikant assoziierte Speichelmetabolite, wovon Butyrylputrescin mit den meisten oralen Variablen verknüpft war. Außerdem konnten wir die Kernergebnisse einer unabhängigen Studie replizieren und das Potenzial von Phenylacetat, 3-Phenylpropionat und 3-(4-Hydroxyphenyl)Propionat
bekräftigen. In der Längsschnittanalyse war der Zahnverlust nach fünf Jahren am stärksten mit N,N-Dimethyl-5-Aminovalerat verbunden. Die Mehrzahl aller auffälligen Metabolite steht in Zusammenhang mit Zellvermehrung, bakteriellem Stoffwechsel und Gewebedestruktion. Fasst man die Analysen zusammen, sind 2-Pyrr und Butyrylputrescin die beständigsten Metabolite mit signifikanten Korrelationen. Daher erscheinen sie als besonders geeignet, das Ungleichgewicht der Mundflora widerzuspiegeln.
In den letzten Jahren gewannen ω-Transaminasen zunehmend an Bedeutung. Ihr breites Substratspektrum, das sowohl Aminosäuren als auch Amine umfasst, macht sie interessant für biotechnologische Anwendungen. Im Gegensatz zu α-Aminotransferasen sind ω-Aminotransferasen nicht auf α-Aminosäuren als Aminodonor bzw. α-Ketosäuren als Aminoakzeptoren beschränkt. Auch sind einige ω-Transaminasen in der Lage, Aldehyde oder Ketone zu aminieren. Dadurch sind sie vielseitig einsetzbar. Seit ihrer Entdeckung wurden ω-Transaminasen in einer Vielzahl von Organismen nachgewiesen. Viele dieser Enzyme stammen aus Pilzen und Bakterien. Da es ständig Bedarf an neuen Transaminasen gibt, wurden verschiedene Organismen auf das Vorhandensein solcher Enzyme untersucht. Die Hefe Blastobotrys raffinosifermentans LS3 ist einer dieser Organismen. Für diese Hefe existiert bereits eine Vielzahl biotechnologischer Anwendungen, was unter anderem an ihren vielseitigen physiologischen Möglichkeiten liegt. Um das Spektrum dieses Stammes noch zu erweitern, wurde sein Genom auf ORFs gescannt. Die ermittelten ORFs wurden translatiert und die so erhaltenen, theoretischen Proteine in einer Proteindatenbank gespeichert. Die Einträge dieser Datenbank wurden einem „hmmerscan“ (hmm ist kurz für „hidden Markov model“) unterzogen. Dabei werden die Proteine in sogenannte Pfams, kurz für Proteinfamilien, eingeteilt. Drei Proteine wurden der Familie PF00202.21 zugeordnet. Das ist die sogenannte Aminotran_3 Familie. In dieser Familie befinden sich eukaryotische ω-Transaminasen. Die Gene brota1, brota2 und brota3 codieren für diese Enzyme. Jeweils eins der Gene wurde in den Vektor XPLOR®3 kloniert, damit die potentiellen ω-Transaminasen in B. raffinosifermentans G1212 [aleu2 atrp1:ALEU2] [1] überexprimiert werden können. Eine Besonderheit von BroTA1 ist, dass es neben der Aminotran_3 Domäne noch eine AAA Domäne aufweist. Deshalb ist es mit etwa 85 kDa auch deutlich größer als die meisten ω-Transaminasen, die meist zwischen 45 und 50 kDa liegen. BroTA2 und BroTA3 beinhalten nur die Aminotran_3 Domäne. Alle drei Enzyme zeigen niedrige Aktivität bei der kinetischen Auflösung racemischer β-Aminosäuren.
Neben den eukaryotischen ω-Transaminasen wurden auch einige bakterielle Enzyme untersucht. Literatursuche und das Screenen der Stammsammlung der Arbeitsgruppe Hefegenetik des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung führten zu mehreren potentiellen bakteriellen ω-Transaminasen. Das zu Beginn dieser Arbeit noch als hypothetisches Protein bezeichnete Enzym von Variovorax boronicumulans hat sich als ω-Transaminase herausgestellt. Das Enzym wurde detailliert hinsichtlich des Substratspektrums und seiner biochemischen Eigenschaften charakterisiert. Es handelt sich hierbei um eine ω-Transaminase mit β-Aktivität. Diese Transaminase akzeptiert sowohl aromatische als auch aliphatische β-Aminosäuren als Substrat. Sequenzvergleiche dieses Enzyms mit anderen ω-Transaminasen, die nur aliphatische Aminosäuren akzeptieren, führten zu tieferen Einblicken in konservierte Bereiche dieser beiden Gruppen von ω-Transaminasen.
Der dritte Ansatz war das Anpassen einer bekannten ω-Transaminase des thermophilen Bakteriums Sphaerobacter thermophilus an ein potentielles Motiv für aromatische ω-Transaminasen. Dadurch sollte die Aktivität des Enzyms erhöht werden. Dieser Ansatz führte zu 7 Varianten des Enzyms mit höherer Aktivität als der Wildtyp. Durch diese Versuche wurden einige für die Transferaseaktivität wichtige Aminosäurereste offenbart. So hat sich zum Beispiel herausgestellt, dass N70 offenbar wichtig für den Umsatz von γ-Aminosäuren ist, da ein Austausch gegen Glutamat zu einer verminderten Aktivität mit γ-Aminopentansäure führte.
Multiloop Edgewise Archwire Technique (MEAW) und Denture Frame Analysis: Ein systematisches Review
(2022)
Ziel dieser Studie war es, war die alle verfügbaren Publikationen aus der Fachliteratur zu den Themen Multiloop Edgewise Archwire Technique und der Denture Frame Analysis systematisch zu ermitteln und diese anschließend hinsichtlich der therapeutischen Effekte, allgemeinen kephalometrischen Veränderungen, Vor- und Nachteile sowie Grenzen von MEAW zu untersuchen. Eine elektronische Literaturrecherche wurde unter Verwendung von vier medizinischen Datenbanken (PubMed, Google Scholar, Web of Science und Cochrane Central Register of Controlled Trials) durchgeführt und durch eine zusätzliche Handrecherche ergänzt. Die Ergebnisse wurden nach den PRISMA-Richtlinien geprüft und bewertet.
Im Zuge der Literaturrecherche wurden von den anfänglich 677 themenbezogenen Publikationen 134 Artikel als geeignet identifiziert. Schlussendlich wurden drei zueinander äquivalente Studien bei der qualitativen Analyse herausgefiltert. Diese konnten in eine vergleichende Gegenüberstellung einbezogen werden.
Die Resultate dieser Untersuchung heben die Vorteile der MEAW-Technik deutlich hervor. Zu diesen zählen die genaue Kontrolle über dreidimensionale Einzelzahnbewegungen und die geringen und zugleich kontinuierlichen Kräfte, welche zu überwiegend dentoalveolären Veränderungen führen. Die skelettalen Strukturen wurden gar nicht oder nur geringfügig beeinflusst. Die durch die MEAW-Therapie hervorgerufene dentoalveoläre Kompensation führt zu medizinisch akzeptablen Ergebnissen und stellt somit eine Alternative zur orthognathen Chirurgie dar.
Hinsichtlich der unzureichenden Datengrundlage der derzeit verfügbaren Literatur sind weitere Studien dringend notwendig, um die Kenntnisse auf diesem Fachgebiet zu erweitern. Aspekte wie die Langzeitstabilität oder die detaillierte Wirkungsweise sollten anhand anatomischer und physiologischer Prinzipien genauer erforscht werden. Darüber hinaus bezieht sich die DFA hauptsächlich auf die asiatische Bevölkerung, daher wäre es sinnvoll, die Übertragbarkeit der DFA auf andere ethnische Gruppe zu überprüfen. Die erarbeiteten Erkenntnisse wurden anhand zweier klinischer Fallbeispiele veranschaulicht.
Staufen2 ist ein mRNA-bindendes Protein (RBP), das in Säugetieren vor allem cerebral exprimiert wird und an der neuronalen Plastizität innerhalb des Hippocampus beteiligt ist. RBPs spielen dabei eine wichtige Rolle in der strengen örtlichen und zeitlichen Regulation der neuroplastischen Vorgänge.
Ziel dieser Arbeit war es, die Auswirkungen eines Knockdowns von Staufen2 auf die Morphologie von Dendriten und dendritischen Dornen im Hippocampus der Ratte erstmalig in-vivo zu untersuchen. Als Grundlage dienten transgene Ratten, in denen durch Tamoxifen-Injektion ein RNA-Interferenz-Mechanismus zum Knockdown von Staufen2 aktiviert werden konnte. Die maximale Wirkung zeigte sich in der CA1-Region des Hippocampus, die in der Folge zum Gegenstand der weiteren Untersuchungen genutzt wurde. Mithilfe der Golgi-Cox-Silberimprägnierung konnte gezeigt werden, dass die Spinelänge und die Spinedichte in der apikalen CA1-Region in den Knockout-Tieren signifikant geringer waren. In den basalen Anteilen sowie bei der Morphologie des Dendritenbaums waren keine signifikanten Unterschiede nachweisbar. Andere Arbeitsgruppen konnten zeigen, dass diese Tiere Defizite im räumlichen Arbeitsgedächtnis sowie im räumlichen und zeitlichen Assoziationsgedächtnis haben. Der Grund hierfür könnte darin liegen, dass das normalerweise ausgewogene Verhältnis zwischen LTP und LTD zugunsten der LTP verschoben erscheint.
Mit seiner Funktion als RBP und einer Assoziation der LTD scheint Staufen2 eine Rolle in der späten, proteinsynthese-abgängigen Phase der LTD zu spielen, wobei die genauen Funktionsweisen des Proteins weiterhin nicht vollständig verstanden sind. Neben Staufen2 gibt es einer Reihe weitere RBPs mit wichtigen Funktionen innerhalb der neuronalen Plastizität. Einige davon sind mit schweren neurologischen Krankheitsbildern wie dem Fragilen-X-Syndrom, AutismusSpektrum-Störungen, amyotropher Lateralsklerose und frontotemporaler Demenz assoziiert. Ein besseres Verständnis der RBPs im Allgemeinen und von Staufen2 im Besonderen kann somit zukünftig zu einem besseren Verständnis von Lernen und Gedächtnis sowie der Pathogenese schwerer neurologischer Erkrankungen beitragen und möglicherweise auch zu neuen Therapiemöglichkeiten führen.
Gram-negative bacteria secrete lipopolysaccharides (LPS), leading to a host immune
response of proinflammatory cytokine secretion. Those proinflammatory cytokines are
TNF-α and IFN-γ, which induce the production of indoleamine 2,3-dioxygenase (IDO). IDO production is increased during severe sepsis, and septic shock. High IDO
levels are associated with increased mortality. This enzyme catalyzes the degradation of tryptophan (TRP) to kynurenine (KYN) along the kynurenine pathway (KP).
KYN is further degraded to kynurenic acid (KYNA). Increased IDO levels accompany
with increased levels of KYNA, which is associated with immunoparalysis.
Due to its central role, the KP is a potential target of therapeutic intervention.
The degradation of TRP to KYN by IDO was intervened by 1-Methyltryptophan (1-
MT), which is assumed to inhibit IDO. By administering 1-MT, the survival of
1-MT-treated mice suffering from sepsis increased compared to mice not treated with
1-MT. The levels of downstream metabolites such as KYN and KYNA were
expected to be decreased. Surprisingly, in healthy mice and pigs, an increase in KYNA
after 1-MT administration was reported. Those unexpected metabolite alterations after 1-MT administration, and the mode of action, were not the focus of recent
research. Hence, there is no explanation for KYNA increase, while KYN did not change.
This thesis aims to postulate a possible degradation pathway of 1-MT along the KP
with the help of ordinary differential equation (ODE) systems.
Moreover, the developed ODE models were used to determine the ability of 1-MT to
inhibit IDO in vivo. Therefore, a multiplicity of ODE models were developed, including
a model of the KP, an extension by lipopolysaccharide (LPS) administration, and 1-MT
administration.
Moreover, seven ODE models were developed, all considering possible degradation pathways of 1-MT. The most likely degradation pathway was combined with the ODE model
of LPS administration, including the inhibitory effects of 1-MT.
Those models consist of several dependent equations describing the dynamics of the KP.
For each component of the KP, one equation describes the alterations over time. Equations for TRP, KYN, KYNA, and quinolinic acid (QUIN) were developed.
Moreover, the alterations of serotonin (SER) were also included. All together belong
to the TRP metabolism. They include the degradation of TRP to SER and to KYN,
which is further degraded to KYNA and QUIN. Every degradation is catalyzed by an enzyme. Therefore, Michaelis-Menten (MM) equations were used employing the substrate
constant Km and the maximal degradation velocity Vmax. To reduce the complexity of
parameter calculation, Km values of the different enzymes were fixed to literature values.
The remaining parameters of the equations were determined so that the trajectories of
the calculated metabolite levels correspond to data. The parameters of different models were determined. To propose a degradation pathway of 1-MT leading to increased
KYNA levels, seven models were developed and compared. The most likely model was
extended to test whether the inhibitory effects of 1-MT on IDO can be determined.
Three different approaches determined the ODE model parameters of the different hypothesis of 1-MT degradation. In the first approach, ODE model parameters were fixed
to values fitted to an independent data set. In the second approach, parameters were
fitted to a subset of the data set, which was used for simulations of the different hypotheses. The third approach calculated ODE model parameters 100 times without
fixed parameters. The parameter set ending up in trajectories of the TRP metabolites,
which have the smallest distance to the data, was assumed to be the most likely. The
ODE model parameters were fitted to data measured in pigs. Two different
experimental models delivered data used in this thesis. The first experimental model
activates IDO by LPS administration in pigs. The second one combines the IDO
activation by LPS with the administration of 1-MT in pigs.
The most likely hypothesis, according to approach 1 was the degradation of 1-MT to
KYNA and TRP. For the second data set the most likely one was the direct degradation of 1-MT to KYNA. With approach 2 the most likely degradation pathways were
the combination of all degradation pathways and the degradation of 1-MT to TRP and
TRP to KYNA. With approach 3 the most likely way of KYNA increase was given by
the direct degradation of 1-MT to KYNA. In summary, the three approaches revealed
hypothesis 2, the direct degradation of 1-MT to KYNA most frequently. A cell-free
assay validated this result. This experiment combined 1-MT or TRP with or without
the enzyme kynurenine aminotransferase (KAT). KAT was already shown to degrade
TRP directly to KYNA. The levels of TRP, KYN and KYNA were measured. The
highest KYNA levels were yielded with an assay adding KAT to 1-MT, corresponding
to hypothesis 2. The models describing the inhibitory effects of 1-MT revealed that
the model without inhibitory effects of 1-MT on IDO was more likely for all three approaches.
The correctness of hypothesis 2 has to be confirmed by further in vitro experiments. It
also has to be investigated which reactions promote the degradation of 1-MT to KYNA.
The missing inhibitory properties of 1-MT on IDO, determined by the in silico ODE
models, align with previous research. It was shown that the saturation of 1-MT was too
low, e.g. in pigs, to inhibit IDO efficiently.
In this study, the first possible degradation pathway of 1-MT along the KP is proposed.
The reliability of the results depends on the quality of the experimental data, and the
season, when data were measured. Moreover, the results vary between the different
approaches of parameter fitting. Different approaches of parameter fitting have to be
included in the analysis to get more evidence for the correctness of the results.
Als Bruxismus werden wiederholte Kaumuskelaktivitäten definiert, die sich als Kieferpressen, Zähneknirschen und -pressen, Verschieben des Unterkiefers ohne Zahnkontakt oder im Anspannen der Kaumuskulatur äußern. Abhängig vom Zeitpunkt des Auftretens wird in Schlaf- und Wachbruxismus unterschieden. Die Ätiologie des Bruxismus ist bis zum jetzigen Zeitpunkt nur unzureichend bekannt. Man geht aber davon aus, dass es sich um ein multifaktorielles Geschehen mit einer Kombination aus verschiedenen zentralen sowie genetischen Faktoren handelt. In bereits vorhandenen, vornehmlich querschnittlichen, Studien kann eine Korrelation zwischen dem Auftreten von Bruxismus und Depressionen sowie Angststörungen nachgewiesen werden. Bislang ist dieser Zusammenhang aber kaum im Rahmen longitudinaler Studien untersucht worden. Das Ziel dieser Analyse war es, festzustellen, ob Zeichen von Angststörungen und/oder Depressionen in der Baselineuntersuchung der Study of Health in Pomerania (SHIP -START-0) einen Risikofaktor für die Entwicklung von Bruxismus zum Zeitpunkt der Follow-up Untersuchung nach 5 Jahren (SHIP-START-1) darstellen. In dieser Längsschnittstudie wurden Daten von 2126 Probanden ausgewertet, die im Rahmen der
longitudinalen bevölkerungsrepräsentativen Untersuchung SHIP erhoben wurden. Es wurden relative Risiken (RR) und Konvidenzintervalle (KI) mit Hilfe der modifizierten Poisson Regression ermittelt.
Das Screening auf psychische Störungen erfolgte mit dem Composite International Diagnostic - Screener (CID-S). Selbstberichteter Bruxismus wurde mittels Fragebogen u.a. zum Zähnepressen, Zähneknirschen erfasst, deren Ausübung mit nie; manchmal; häufig beantwortet werden konnte. Zudem erfolgte im Rahmen der zahnärztlichen Untersuchung in SHIP-START-0 eine Graduierung der zahnhartsubstanzverluste entsprechend des Indexes nach Hugoson. Als Ergebnis zeigte sich, dass Probanden, die Zeichen von Depressionen und/oder Zeichen von Angststörungen aufwiesen, signifikant häufiger von intensivem Bruxismus berichteten. Bei Probanden mit Zeichen von Depressionen und/oder Angststörungen besteht im Verlauf von 5 Jahren ein erhöhtes Risiko für die Entwicklung von häufigem selbstberichtetem Bruxismus.
Die Prävalenz der chronischen Nierenerkrankung (CKD) nahm in den letzten Jahren
global stetig zu. Die häufigsten Ursachen für die CKD, arterielle Hypertonie und
Diabetes mellitus, sind oftmals mit einer glomerulären Hypertonie assoziiert, die eine
erhöhte mechanische Belastung der hochspezialisierten und postmitotischen
Podozyten verursachen kann. Dies führt zum sogenannten Effacement, einer
Verbreiterung und Abflachung der durch ein komplexes Aktin-Zytoskelett gestützten
Podozytenfußfortsätze und schließlich zum Ablösen von Podozyten von der
glomerulären Basalmembran. Auch kultivierte Podozyten reagieren auf mechanische
Dehnung mit Veränderungen ihres Aktin-Zytoskeletts. Über welchen Mechanosensor
die Podozyten mechanische Dehnung wahrnehmen, ist jedoch nicht geklärt.
Filamine bilden mit F-Aktin stabile Netzwerke und können bei mechanischer Veränderung
der Netzwerke durch Freilegung von Proteinbindestellen als Mechanosensor
fungieren. Die Herunterregulation von Filamin A in kultivierten Mauspodozyten führte
zu einem deutlichen Verlust der Aktin-Stressfasern. Zudem zeigten wir zum ersten
Mal, dass die Synaptopodin-Expression kultivierter Podozyten abhängig von der
Filamin A-Expression war. Ferner konnten wir Filamin A als neuen Interaktionspartner
von Synaptopodin, einem podozytenspezifischen Aktin-bindenden Protein, aufzeigen.
Da Filamine in mechanisch gedehnten kultivierten Mauspodozyten vermehrt exprimiert
wurden und der Verlust von Filamin A darüber hinaus zu einer reduzierten Expression
von Fokaladhäsionsproteinen führte, gingen wir von einer geringeren Adhäsivität
mechanisch gedehnter Filamin A Knockout-Podozyten aus. Interessanterweise war
die Adhäsivität erst nach gemeinsamem Verlust von Filamin A und B reduziert, was
wir auf einen Rescue-Mechanismus zwischen den Isoformen zurückführten. Auf Basis
dieser Ergebnisse nahmen wir auch eine erhöhte Expression von Filamin A in Podozyten
unter mechanischer Belastung in vivo an. In der Tat exprimierten Podozyten in
einem Mausschadensmodell glomerulärer Hypertonie sowie in Glomeruli von Patienten
mit diabetischer Nephropathie vermehrt Filamin A in den Podozytenfußfortsätzen.
Zusammenfassend legen die Ergebnisse nahe, dass Filamine entscheidende Funktionen
hinsichtlich der Aktin-Organisation sowie der Adhäsivität von mechanisch gedehnten
Podozyten ausüben und sogar möglicherweise als Mechanosensor in
Podozyten fungieren können, was in weiterführenden Studien untersucht werden wird.
Chronische Verletzungen des SL-Bands mit resultierender Instabilität des Karpus können zu progredienter Arthrose führen und im karpalen Kollaps münden. Über die Behandlung von akuten Rupturen des SL-Bandkomplexes als auch in Hinblick auf die Behandlung eintretender degenerativer Veränderungen besteht weitgehend Konsens. Für die chronische Verletzung des SL-Bands vor Eintritt degenerativer Veränderungen existiert ein solcher bisher nicht. Ein Nachweis für ein überlegenes Verfahren, das mit hoher Sicherheit die Entwicklung des karpalen Kollaps verhindert, konnte bislang nicht erbracht werden. Die in den vergangenen Jahren gebräuchlichsten Verfahren der Tenodesen modifiziert nach Brunelli (24; 181), insbesondere die 3LT-Modifikation nach Garcia-Elias (61), zeigten keinen anhaltend reproduzierbaren Therapieerfolg und stehen im Fokus der Diskussion. Eine neuere Variante der Tenodese-Bandplastiken stellt unter anderem das 2012 von Henry (77) beschriebene Operationsverfahren dar. Es adressiert neben einer Restauration der Skaphoidachse sowohl den dorsalen, biomechanisch stabileren, als auch, im Gegensatz zu den älteren Verfahren, den palmaren Aspekt des SL-Gelenks.
Ziel der vorliegenden Studie ist es, Anwendbarkeit und therapeutischen Nutzen des Verfahrens nach Henry (77) in Form einer Beobachtungsstudie zu untersuchen und in einen Kontext zu vorhandenen Ergebnissen anderer Verfahren zu bringen.
Von 40 Patienten, die im Zeitraum von Januar 2017 bis Oktober 2018 im Unfallkrankenhaus Berlin mit dieser Operationstechnik behandelt wurden, konnten 36 Patienten nachuntersucht und 34 in die Auswertung eingebunden werden. Zum Nachuntersuchungszeitpunkt lag die Operation mindestens 1 Jahr zurück. Erfasst und ausgewertet wurden prä- und postoperativ die objektiv ermittelbare Funktionalität des Handgelenks – also Bewegungsumfänge und Kraft –, subjektive Parameter in Form von Fragebögen – Schmerz (VAS), subjektiv empfundene Einschränkungen (DASH/PRWHE) und Lebensqualität (EQ-5D) – und Röntgenbefunde des Verlaufes.
Durch die Operation konnte eine signifikante Reduktion der Schmerzen erreicht und eine Verbesserung der Funktion der Hand im Alltag hergestellt werden. Es verbleiben jedoch Einbußen des Bewegungsumfanges und der Griffkraft im Vergleich zur Gegenseite. Die röntgenologischen Ergebnisse zeigen, dass eine intraoperativ erreichte Optimierung der karpalen Winkel mittelfristig nicht erhalten, die skapho-lunäre Distanz jedoch vermindert werden konnten.
Die kurz- bis mittelfristigen Ergebnisse der SL-Bandrekonstruktion der Studie sind generell vielversprechend und mit denen anderer Autoren vergleichbar. Bewegungsumfang, Griffkraft, Schmerzlinderung und Funktionsverbesserung rangieren in vergleichbarer Höhe jener anderen Studien und erscheinen sogar tendenziell günstiger.
Der langfristige Nutzen der Technik bezüglich einer sich möglicherweise entwickelnden Arthrose erscheint kritisch. Um eine Einschätzung der langfristigen Wirksamkeit abgeben zu können, sind längere Nachbeobachtungszeiträume der Kohorte notwendig. Zur Verminderung statistischer Unsicherheiten sind größere Kohorten möglichst unter prospektivem Ansatz erforderlich.
Zerebrale kavernöse Malformationen (CCMs) sind Gefäßfehlbildungen im Gehirn oder Rückenmark und können sich klinisch aufgrund einer erhöhten Blutungsbereitschaft mit Kopfschmerzen, Gefühls- und Sprachstörungen bis hin zu Krampfanfällen äußern. Sie treten sporadisch oder im Rahmen einer autosomal-dominant erblichen Form auf. Kausale Sequenzveränderungen sind dabei in den drei Genen CCM1, CCM2 und CCM3 bekannt. Die Detektionsrate für pathogene Varianten ist mit bis zu 60 % für sporadische Fälle und mit weit über 90 % für familiäre Fälle sehr hoch. Während Genpanel-Analysen sehr verlässlich Einzelnukleotidveränderungen, kleine Insertions- und Deletionsvarianten sowie Kopienzahlveränderungen detektieren können, werden komplexe Strukturvarianten oder Veränderungen in nicht-kodierenden Regionen kaum erfasst. Diese rücken jedoch für die bisher genetisch unaufgeklärten Fälle immer mehr in den Fokus des Interesses. Diese Arbeit adressiert daher zum einen die Identifizierung neuer Strukturvarianten und deren funktionale Interpretation im Kontext der CCM-Erkrankung.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit ist der erstmalige Nachweis einer interchromosomalen Insertion bei einem CCM-Patienten gelungen. Die unbalancierte Insertion genomischen Materials von Chromosom 1 in die kodierende Region des CCM2-Gens konnte durch die Verbindung von bioinformatischen Auswertestrategien der Next Generation Sequencing-Genpanel-Daten, molekularzytogenetischen Analysen und einer molekularen Bruchpunktkartierung genau charakterisiert werden. Die Identifikation einer weiteren Strukturvariante, einer Deletion des Transkriptionsstarts von CCM1, verdeutlichte die Herausforderungen bei der Bewertung von Veränderungen in nicht-kodierenden Genbereichen. Für eine eindeutige Klassifikation der Variante wurden daher funktionale Analysen durchgeführt, die auf einer CRISPR/Cas9-vermittelten Nachbildung der Deletion in iPSCs und der anschließenden Differenzierung in Endothelzellen beruhte. Damit konnte gezeigt werden, dass die Deletion zu einem Verlust der CCM1 mRNA- und Proteinexpression führt. Zudem wurde in den differenzierten Endothelzellen eine für die CCM-Pathogenese charakteristische Deregulation von KLF2, THBS1, NOS3 und HEY2 beobachtet. Schließlich war es auf Basis dieser in vitro-Analysen möglich, die Variante entsprechend den ACMG-Richtlinien als wahrscheinlich pathogen zu bewerten und somit die molekulare CCM-Diagnose zu sichern.
Die Verbindung des CRISPR/Cas9-Systems mit iPSCs ist nicht nur für die Variantenbewertung von großem Nutzen, sondern bietet auch das Potential zum besseren Verständnis von Krankheitsmechanismen. Ein weiterer Fokus der vorliegenden Arbeit lag daher auf der Etablierung und Verwendung iPSC-basierter Zellkulturmodelle für die CCM-Modellierung. Zunächst ist es gelungen, mehrere iPSC-Linien mit einer kompletten CRISPR/Cas9-vermittelten CCM1-, CCM2- oder CCM3-Inaktivierung zu generieren. Diese wurden anschließend für die Differenzierung in hBMEC-ähnliche Zellen und innovative dreidimensionale vaskuläre Organoide verwendet. In diesen Systemen konnte beispielsweise eindrücklich eine tumorähnliche Proliferation CCM3-defizienter Endothelzellen nachvollzogen werden, die nur in Kontakt mit Wildtyp-Zellen auftrat. RNA-Sequenzierungen in einem CCM1-basierten Knockout-Modell konnten darüber hinaus die Rolle von CCM1 als Endothel-spezifisches Suppressorgen stärken. Die im Rahmen der Arbeit etablierten Systeme werden zukünftig für weitere Fragestellungen der CCM-Pathogenese wie der endothelialen Barrierestörung eingesetzt und stellen darüber hinaus sehr gut geeignete Plattformen für die effektive Entwicklung dringend benötigter therapeutischer Ansätze dar.
Adipositas, eines der großen gesundheitlichen Risiken und Herausforderungen der heutigen
Zeit, kann in Folge von Essstörungen entstehen. Essstörungen, die mit einer übermäßigen
Aufnahme kaloriendichter Nahrung einhergehen, stellen ein erlerntes Verhaltensmuster dar,
welches den Zweck erfüllt, negative Emotionen zu reduzieren. Dieses erlernte Muster kann als eine maladaptive Copingstrategie auf traumatische Ereignisse in der Kindheit angesehen werden. Eine sichere Bindung in der Kindheit gilt als protektiver Faktor gegenüber der Entwicklung von Psychopathologien. Erfahren Kinder durch ihre Bezugsperson Vernachlässigung, emotionale Gewalt oder Missbrauch, so hat dies schädlichen Einfluss auf ihre Überzeugungen und ihre Erwartungen an sich selbst und andere (Teicher & Samson, 2013). Insbesondere emotionaler Missbrauch und emotionale Vernachlässigung scheinen hier eine große Rolle zu spielen: Emotionaler Missbrauch, ein Verhalten welches einem Kind durch Abwertung und Demütigung das Gefühl gibt, wertlos und mangelhaft zu sein und nur bei Erfüllung der Bedürfnisse anderer geschätzt zu werden, konnte mit Impulskontrollstörungen und einer verringerten Stresstoleranz in Verbindung gebracht werden (Burns et al., 2010; van Harmelen et al., 2010). Traumatisierungen in der Kindheit können zu Problemen der Emotionsregulation führen. Insbesondere beim Empfinden intensiv negativer Emotionen weisen traumatisierte Individuen gehäuft Probleme der Selbstkontrolle auf (Gilbert, 2009). Selbstlenkungsfähigkeit, als Maß für Selbstbestimmtheit und Willenskraft, wurde in bisherigen Studien mit einem hohen Selbstwertgefühl assoziiert (Cloninger et al., 1993; Sariyska et al., 2014). Einen hohen Selbstwert weisen Individuen auf, deren Eltern oder Bezugspersonen ihren Kindern eine sichere Bindung gewährleisten (Cassidy, 1988; Gecas & Schwalbe, 1986). An dieser Stelle möchte die vorliegende Arbeit ansetzen und in einem Patientenkollektiv in einer Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie die Zusammenhänge zwischen dem Vorliegen einer Adipositas, erfahrener Traumatisierung in der Kindheit und den möglichen Einfluss der Selbstlenkungsfähigkeit genauer untersuchen.
Posttranslational modifications are involved in the regulation of virtually all cellular processes, including immune response, nevertheless, they are also targets manipulated by invading pathogens. The first investigated example is protein citrullination which is an important posttranslational modification that acts on a multitude of processes like supervision of cell pluripotency and rheumatoid arthritis. Citrullination of targeted arginine residues is performed by the Peptidylarginine deiminase. Within the first published manuscript, being part of this thesis, it was possible to show the use of this posttranslational modification by the human pathogen Porphyromonas gingivalis to facilitate innate immune evasion at three distinct level. P. gingivalis was demonstrated to citrullinate proteins by Porphyromonas peptidylarginine deiminase resulting in diminished phagocytosis and subsequent killing by neutrophils. Furthermore, it was shown that citrullination of histone H3 enables P. gingivalis to survive in neutrophil extracellular traps and incapacitate the lysozyme-derived peptide LP9.
The second investigated posttranslational modification is ubiquitination and its role in respiratory tract infections. Ubiquitination is the covalent attachment of a small protein that consisting of only 76 amino acids to the ε-amino group of lysine residues to posttranslational modify proteins. Acute infections of the lower respiratory tract such as viral and bacterial co-infections are among the most prevalent reasons of fatal casualties worldwide. Therefore, the interactions between host and pathogens resulting in the impairment of the hosts immune response and immune evasion of the pathogens, need to be elucidated. To get new insights in the infection driven changes in protein polyubiquitination and alterations in the abundance of ubiquitin E3 ligases involved in ubiquitination, cellular proteomes were monitored in detail by high resolution mass spectrometry. Therefore, the epithelial cell lines 16HBE14o- (Manuscript II) and A549 (Manuscript III) were co-infected with influenza A virus H1N1 and Streptococcus pyogenes or Staphylococcus aureus or with influenza A virus H1N1 and Streptococcus pneumoniae, respectively. Here, it could be shown in 16HBE14o- cells that co-infection of epithelial cells is not characterized by decreased cell survival and that observable effects on the proteome and ubiquitinome are mostly additive rather than synergistic. S. pyogenes infection affected the mitochondrial function, cell-cell adhesion, endocytosis and actin organization. Viral infection affected mRNA processing and Rho signaling. Viral and bacterial co-infection was detected to affect processes that were already affected by both of the corresponding single infections. No further pathways were strongly affected by the co-infection. A similar result has been observed in A549 cells co-infected IAV and S. pneumoniae. Overrepresented gene ontology terms depict the sum of those observed in the viral and bacterial single infection. Moreover, no significant change in cell survival upon co-infection compared to single bacterial infection was noticed for A549 cells either. This led to the suggestion that co-infection of investigated epithelial cells under examined conditions possesses additive rather than synergistic effect and thus, may not worsen the outcome of the infection within the studied conditions. Infections in other systems, may provide varying results and thus should be examined in future studies.
Background
This study aimed to analyze the impact of low-value medications (Lvm), that is, medications unlikely to benefit patients but to cause harm, on patient-centered outcomes over 24 months.
Methods
This analysis was based on longitudinal data of patients with dementia. The impact of Lvm on health-related quality of life (HRQoL), hospitalizations, and health care costs were assessed using multiple regression models.
Results
Over 24 months, Lvm was highly prevalent and significantly increased the risk of hospitalization, increased health care costs, and reduced patients' HRQoL.
Conclusion
More than every second patient received Lvm, negatively impacting patient-reported HRQoL, hospitalizations, and costs. Innovative approaches are needed to encourage prescribers to avoid and replace Lvm in dementia care.
Agglomerate Sprühgetrockneter Amorpher Fester Dispersionen (Englisch: Spray-dried Amorphous Solid Dispersions – SD-ASD) im Gastrointestinaltrakt können zu Beeinträchtigungen des Wohlergehens von Nagetieren in präklinischen Studien im Rahmen der Arzneimittelentwicklung führen. Das Auftreten solcher Agglomerate, nachfolgend Pharmakobezoare genannt, war dabei auf Studien an Nagetieren beschränkt bei welchen Hydroxypropylmethylcelluloseacetatsuccinat (HPMC-AS) als Trägerpolymer der als Suspension applizierten SD-ASDs eingesetzt wurde. In diesem Promotionsprojekt evaluierten wir basierend auf Berichten präklinischer Studien Faktoren, welche die Pharmakobezoarbildung in vivo beeinflussen. Weiterhin wurde ein In vitro-Modell entwickelt, mittels welchem das Agglomerationspotential verschiedener SD-ASDs vor Applikation untersucht werden konnte. Dieses Modell wurde ebenfalls genutzt um einen Ansatz zur Reduktion des Agglomerationspotentials zu finden, welcher in der letzten Phase des Promotionsprojektes in vivo verifiziert wurde. Dabei wurde der Effekt der Viskositätserhöhung der Suspensionen zur Reduktion der Pharmakobezoarbildung nicht nur anhand der Masse der bei Sektion gefundenen Pharmakobezoare bewertet, sondern auch die Inzidenz von Pharmakobezoaren an verschiedenen Zeitpunkten der 24-tägigen Studie auf Basis kontinuierlich durchgeführter MRT-Messungen verglichen. Die Visualisierung der intragastralen Pharmakobezoarbildung in vivo ermöglichte darüber hinaus ein detailliertes Verständnis des Prozesses der Pharmakobezoarbildung in Nagetieren unter Berücksichtigung anatomischer und physiologischer Faktoren.
Amid the current global biodiversity crisis, being able to accurately monitor the changing state of biodiversity is essential for successful conservation actions and policy. Despite the pressing need for reliable and cost-effective monitoring methods, collecting such data remains extremely difficult for elusive species, such as temperate zone bats. Although bats are important indicators of environmental changes, monitoring bat populations is challenging because they are nocturnal, volant, small, and highly sensitive to human activities and disturbance. Thus far, population trends of temperate zone bats have been mainly based on visual surveys, including winter hibernation counts at underground sites. However, as bats may not always be roosting in visible locations within the hibernacula, it is currently unknown how these estimates relate to actual population sizes.
Infrared light barriers combined with camera traps are a novel method to monitor bats at underground sites. When installed at the entrance of hibernacula, infrared light barriers have the potential to estimate site-level population sizes more accurately than visual surveys, by counting all bats flying in and out of the site. Moreover, camera traps, consisting of a digital camera and white flash, can be used for species-level identification. However, for this new method to be applicable as a large-scale bat monitoring technique, it is important to characterize it with regard to three main criteria: is the method minimally invasive, is it accurate, and is it scalable in terms of spatial and temporal resolution? Therefore, the purpose of this thesis was to investigate the invasiveness and accuracy of this novel bat monitoring method, and to develop standardized and automated data analysis pipelines, both for the light barrier and camera trap data, to support the deployment of this method at scale.
In Publication I, we used light barrier data, infrared video recordings and acoustic data from an experimental field study to investigate whether the white flash of the camera trap has any measurable short- or long-term effect on bat activity and behavior. The flash of the camera trap was turned on and off every week at each site, which allowed us to compare the activity and behavior of bats between flash-on and flash-off nights. We found that despite the high sensitivity of bats to disturbance, they did not change their nightly activity patterns, flight direction, echolocation behavior, or long-term site use in response to the white flash of the camera trap. Based on these results, we concluded that camera traps using a white flash are a minimally invasive method for monitoring bat populations at hibernacula, providing high quality images that allows species-level identification.
In Publication II, we used infrared video surveillance to quantify the accuracy of infrared light barriers, and we described a standardized methodology to estimate population sizes and trends of hibernating bat assemblages using light barrier data. We showed that light barrier accuracy varies based on the model and location of the installation relative to the entrance, with the best combination achieving nearly perfect accuracy over the spring emergence phase. When compared to light barrier-based estimates, we found that visual counts markedly underestimated population sizes, recovering less than 10% of the bats at the most complex hibernacula. Moreover, light barrier-based population trends showed regional patterns of growth and decline that were not detectable using the visual count data. Overall, we established that the light barrier data can be used to estimate the population size and trends of hibernating bat assemblages with unprecedented accuracy and in a standardized way.
In Publication III, we described a deep learning-based tool, BatNet, that can accurately and efficiently identify bat species from camera trap images. The baseline model was trained to identify 13 European bat species or species complexes using camera trap images collected at 32 hibernation sites (i.e., trained sites). We showed that the baseline model performance was very high across all 13 bat species on trained sites, as well as on untrained sites when the camera angle and distance from the entrance were comparable to the training images. At untrained sites with more atypical camera placements, we demonstrated the ability to retrain the baseline model and achieve an accuracy comparable to the trained sites. Additionally, we showed that the model can learn to identify a new species, while maintaining high classification accuracy for all original species. Finally, we established that BatNet can be used to accurately describe ecological metrics from camera trap images (i.e., species diversity, relative abundance, and species-specific phenology) that are relevant for bat conservation.
We conclude that infrared light barriers and camera traps offer a minimally invasive and accurate method to monitor site-level bat population trends and species-specific phenological estimates at underground sites. Such remote data collection approaches are particularly relevant for monitoring large, complex hibernation sites, where traditional visual surveys are not feasible or account only for a small fraction of the actual population. Combining this automated monitoring method with a deep learning-based species identification tool, BatNet, allows us quickly and accurately analyze millions of camera trap images resulting from large-scale, long-term camera trap studies. As a result, we can gain unprecedented insights into the behavior and population dynamics of these enigmatic species, drastically improving our ability to support data-driven bat conservation.
Polyelektrolyt-Multischichtfilme (PEMs) werden durch schichtweise (eng. Layer by Layer, LbL)
sequentielle Ablagerung von entgegengesetzt geladenen Polyelektrolyten auf einer
geladenen Oberfläche hergestellt. Die LbL Methode kann auf verschiedene Weise zur
Herstellung von PEM eingesetzt werden, z.B. durch Tauchen, Rotation, Sprühen oder
Beschichten mit elektromagnetischen und fluidischen Methoden. In allen Artikeln dieser
Dissertation wurde die Tauchmethode verwendet. Durch zyklische Wiederholung der
Abscheidungsschritte kann die Dicke der PEM leicht gesteuert werden. Die Oberflächen und
Grenzflächen des Films können mit der LbL Technik auch durch die elektrostatische
Wechselwirkung zwischen positiv und negativ geladenen Polyelektrolyten modifiziert werden.
Auf diese Weise lassen sich einige Eigenschaften des Films optimieren, beispielsweise
Oberflächenadhäsion und Biokompatibilität, z. B. in der Gewebezüchtung oder es kann
eine Monoschicht als Barriere an der Grenzfläche des Films adsorbiert werden, um die
Diffusion von Molekülen im Film zu begrenzen z.B. bei Aufnahme oder Freisetzen von
Medikamenten.
Daher wurde die Rolle einiger Faktoren, wie die molare Masse der Polyelektrolyte und das
Vorhandensein von Salzionen in der Präparationslösung auf die interne Struktur sowie die
Oberfläche der PEMs untersucht.
Für alle Untersuchungen dieser Dissertation wurde das häufig verwendete Modell-System aus
dem positiv geladenen Polyelektrolyten Polydimethyldiallylammonium (PDADMA), und dem
negativ geladenen Polyelektrolyten Polystyrolsulfonat (PSS), verwendet. Die Dicke der Filme
wurde mit Röntgenreflektometrie, Ellipsometrie, UV-Vis-NIR-Spektrometrie bestimmt die
interne Struktur mit Neutronenreflektometrie und die Oberflächentopografie mit Rasterkraftmikroskopie
(eng. AFM) und Rasterelektronenmikroskopie (eng. SEM).
In Artikel 1 wurde mit Hilfe der Neutronenreflektometrie die Struktur des Filmes und die
Diffusion des Polyanions PSS (DPSS) senkrecht zur PEM Oberfläche untersucht. Variiert wurde
die molare Masse des Polykations PDADMA und die Salzkonzentration der
Präparationslösung. PEMs wurden aus drei verschiedenen NaCl-Konzentrationen in der
Abscheidelösung hergestellt: 10 mmol/L, 100 mmol/L und 200 mmol/L. Die Salzkonzentration
in der Polyelektrolytlösung bestimmt die Konformation der Polyelektrolyte während der
Adsorption. Die Ketten werden weniger flach adsorbiert, wenn mehr Salzionen in der
Adsorptionslösung vorhanden sind und die Filme werden dicker.
Die Diffusion nahm mit zunehmender molarer Masse von PDADMA in Filmen, die aus 10
mmol/L, 100 mmol/L und 200 mmol/L hergestellt wurden, um mindestens drei Größenordnungen
ab, denn die Zunahme der Kettenlänge, erhöht den Vernetzungsgrad im Film. Dabei zeigten Filme aus 10 mmol/L (NaCl) mit einer niedrigen molaren Masse von PDADMA
die größte Diffusion (DPSS = 4.9 × 10−20 m2/s). Der Diffusionskoeffizient DPSS als Funktion des
Polymerisationsgrades folgt zwei Potenzgesetzen mit einem Übergang bei einem
Polymerisationsgrad von 288. Bei kürzeren Ketten stimmt der Exponent des Potenzgesetzes
gut mit dem Modell der Sticky Reptation überein. Bei längeren Ketten war der Exponent viel
größer, was vermuten lässt, dass die PSS-Ketten in einem zunehmend komplexen
Polymernetzwerk gefangen sind. Wir verstehen den Übergang als Verschränkungsgrenze für
das untersuchte System.
Bei PEMs, die aus 100 mmol/L hergestellt wurden, konnte kein Potenzgesetz festgestellt
werden. DPSS nahm sprunghaft um drei Größenordnungen ab, wenn die molare Masse von
PDADMA von 45 kDa auf 72 kDa erhöht wurde.
In Artikel 2 wurden die Oberfläche von PEMs aus Polyelektrolyten unterschiedlicher molarer
Massen untersucht. Die Oberflächenrauhigkeit und die Dicke des Films wurden mit
Röntgenreflektometrie und Ellipsometrie bestimmt. Die Oberflächentopografie wurde mit AFM
und SEM aufgenommen. Alle PEMs wurden aus PE-Lösungen mit 0,1 mol/L NaCl hergestellt.
Die Oberfläche der PEM, präpariert aus langem PSS und kurzem PDADMA oder langem PSS
und langem PDADMA, war immer flach. Bei einer Filmzusammensetzung aus langen
Polykationen (Mw (PDADMAlang) = 322 kDa) und kurzen PSS Molekülen (Mw (PSSkurz) = 10,7
kDa) wurden drei Wachstumsregime identifiziert: exponentiell, parabolisch und linear. Im
exponentiellen Wachstumsregime bildet sich nach etwa sieben Beschichtungsschritten von
PDADMA/PSS (eng. bilayers, bl) eine granulare Oberflächenstruktur aus mit einer
Oberflächenrauigkeit von 1,6 nm und einer lateralen Periodizität von 70 nm. Mit zunehmender
Schichtzahl nimmt die Oberflächenrauhigkeit sowie die laterale Periodizität zu. Im
parabolischen Wachstumsbereich aggregieren die Strukturen zu Säulen, mit einer
Oberflächenrauigkeit bis zu 23 nm und einer lateralen Periodizität bis zu 210 nm. Im linearen
Wachstumsregime sind die säulenförmigen Domänen vollständig ausgebildet und die
Oberflächenstruktur ändert sich nicht mehr. Diese Strukturen wurden schon während der
Präparation, bereits vor dem Trocknen beobachtet. Dies zeigt, dass sich die Strukturen
während der Abscheidung von PDADMA/PSS bilden.
Bei Beobachtungen im Vakuum (SEM) war im linearen Bereich die Säulenstruktur bei der
PDADMA terminierten PEM ausgeprägter als bei der PSS terminierten.
Diese Strukturen bilden sich nur im Film mit anfänglichem exponentiellem Wachstum, d.h.
wenn kurzen Ketten durch den ganzen Film diffundieren können. Das legt nahe, dass es für
die Strukturbildung nicht ausreicht, dass der Polyelektrolyt kurz ist, sondern dass es auch
beweglich sein muss. Um dies näher zu untersuchen wurde in Manuskript 1 die molare Masse des PSS variiert. Es
wurden PEMs aus langem 322 kDa PDADMA und kurzem 6,5 kDa und 3,9 kDa PSS
hergestellt und mit den Messungen von PEMs aus 10,7 kDa PSS verglichen.
Die Verkürzung von PSS hat subtile Auswirkungen auf den Filmaufbau und die
Selbststrukturierung. Für PEM aus PSS mit einer molaren Masse von 6,5 kDa konnten nur
zwei Wachstumsregime ermittelt werden: ein exponentielles und ein lineares Wachstumsregime.
Der Übergang vom exponentiellen zum linearen Wachstum erfolgte bei 28
Doppelschichten. Bei PEMs, die aus 3,9 kDa PSS hergestellt wurden, wurde bis zu 29 bl nur
ein exponentielles Wachstum beobachtet. Dies zeigt, dass eine Verringerung der molaren
Masse von PSS das exponentielle Wachstum auf eine größere Anzahl von abgeschiedenen
Doppelschichten ausdehnt. Dies ist auf die zunehmende PSS-Diffusion zurückzuführen.
In allen Filmen wurden Selbststrukturierungen beobachtet. Der Abstand und die Höhe der
säulenartigen Domänen nehmen mit jeder abgeschiedenen PDADMA/PSS-Doppelschicht
deutlich zu. Der durchschnittliche Domänenabstand ändert sich weniger und korreliert mit den
vertikalen Wachstumsregimen. Der Domänenabstand schwankt zwischen 70 nm und 750 nm.
Die größten lateralen Abstände und ein längeres exponentielles Wachstumsregime wurden
mit dem kürzesten PSS (3,9 kDa) erreicht, was auf die hohe Mobilität des PSS zurückgeführt
wird. Die Domänenhöhe ist immer kleiner als der Domänenabstand. Wenn die PEM mit
PDADMA terminiert ist, sind die Oberflächenrauhigkeit und der durchschnittliche Abstand
größer als bei PSS terminierten Filme in Wasser und nach dem Trocknen.
Darüber hinaus wurden zwischen den Domänen Filamente beobachtet. Die Filamente
bestehen aus PDADMA/PSS-Komplexen. Eine mögliche Vermutung ist, dass diese Komplexe
zwischen den Domänen diffundieren und ihren Abstand anpassen.
Die Oberflächenstruktur des Films aus PSS 10,7 kDa zeigt eine symmetrische gaußförmige
Höhenverteilung in allen drei Wachstumsregimen von 5 bis 40 bl. Für die kurze PSS war eine
solche Verteilung nur bis 15 bl (6,5 kDa) bzw. 20 bl (3,9 kDa) zu beobachten. Danach wurde
für 6,5 kDa schiefe Verteilung mit Ausläufern zu größeren Höhen beobachtet. 3,9 kDa PSS
zeigte dann sogar eine bimodale Höhenverteilung.
Die lineare Ladungsdichte von PDADMA ist etwa halb so groß wie die von PSS. Folglich
adsorbiert PDADMA in einer bürstenartigen Konformation. Wenn die oberste Schicht
PDADMA ist, dann ist das PDADMA-Molekül nicht fest an die Oberfläche gebunden. Daher ist
die durch die Oberflächenspannung erzeugte Kraft für PDADMA groß genug, um zu einer
Veränderung der Oberflächenmorphologie und folglich zu einer kleineren Gesamtoberfläche
zu führen.Außerdem sind die Domänen in 1 M NaCl-Lösung stabil, schrumpfen aber in 2 M NaCl enorm,
während ihr Abstand leicht zunimmt.
Diese Untersuchungen zeigten, dass die Mobilität des Polyelektrolyten PSS die
Voraussetzung für den Aufbau einer strukturierten Oberfläche in einem PEM-System aus
PDADMA/PSS ist. Diese Ergebnisse zeigten auch, dass die Verkürzung der Kette der PSS Moleküle
die Herstellung von Filmen erleichtert, deren Dicke und Selbststrukturierung je nach
dem gewünschten Zweck angepasst werden kann. Solche Filme können in der Medizin und
Biologie als geeignetes Substrat zur Optimierung der Adsorption von Zellen und anderen
Molekülen oder als Nanofilter effektiv eingesetzt werden.
In dieser Dissertation konnte ich zeigen, wie die Verkürzung der Kette der PSS-Moleküle zur
Bildung einer lateralen selbststrukturierten Oberfläche führt und wie die zunehmende Mobilität
der PSS-Moleküle die Oberflächenmorphologie signifikant beeinflusst.
Die Expositionstherapie ist die Methode der Wahl zur Behandlung von Angsterkrankungen. Die Mechanismen, die einer erfolgreichen Expositionstherapie zugrunde liegen, sind allerdings noch nicht ausreichend geklärt.
Diese Arbeit beschäftigt sich zum Einen mit Optimierungsstrategien zur Verbesserung der Expositionstherapie und analysiert zum Anderen in grundlagenexperimentellen Untersuchungen sowohl Rekonsolidierungsprozesse als auch die Mechanismen von Extinktionslernen als dem derzeit angenommenen primären Wirkfaktor von Expositionstherapie.
Biorelevante In-vitro-Freisetzungsmodelle werden u. a. für das Screening neuartiger Formulierungen, zur Etablierung von In-vitro-/In-vivo-Korrelationen und zur Vorhersage des In-vivo-Verhaltens einer applizierten Darreichungsform angewendet. Die Entwicklung von In-vitro-Freisetzungsmodellen für peroral verabreichte Arzneiformen fokussierte bisher vorwiegend auf die Abbildung der gastrointestinalen Physiologie eines gesunden, „durchschnittlichen“ Erwachsenen. Patientenspezifische Faktoren, wie z. B. das Alter, Erkrankungen oder Geschlecht sowie individuelle Unterschiede, die die gastrointestinalen Verhältnisse und folglich auch das Freisetzungsverhalten einer peroral applizierten Arzneiform beeinflussen können, wurden bisher kaum berücksichtigt. Der Fokus dieser Arbeit lag auf der Entwicklung und Etablierung von patientenspezifischen, bioprädiktiven In-vitro-Freisetzungsmodellen für perorale Darreichungs-formen unter Berücksichtigung der gastrointestinalen Gegebenheiten zweier unterschiedlicher Patientenpopulationen: pädiatrische Patienten und Parkinson-Patienten.
Eine wichtige Voraussetzung für eine sichere und wirksame perorale Arzneimitteltherapie bei pädiatrischen Patienten sind altersgerechte Darreichungsformen sowie eine geeignete Einnahmepraxis. Peroral applizierte Arzneimittel werden pädiatrischen Patienten häufig zusammen mit Applikationsvehikeln verabreicht, um die Einnahme der Arzneimittel zu erleichtern. Es muss jedoch bei einer solchen Anwendungspraxis sichergestellt werden, dass die eingenommene Arzneiform mit dem jeweiligen Applikationsvehikel kompatibel ist. Die Beurteilung der Kompatibilität ist anhand klinischer In-vivo-Studien an gesunden Kindern jedoch aufgrund ethischer Bedenken kaum möglich. Zur Evaluierung der Kompatibilität könnten In-vitro-Freisetzungsmethoden als eine mögliche Alternative eingesetzt werden. Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit wurden pädiatrische In-vitro-Freisetzungsmodelle entwickelt, um zu evaluieren, ob die Stabilität und das In-vivo-Freisetzungsverhalten der neuartigen Alkindi®-Formulierung durch Co-Verabreichung mit alterstypischen Applikationsvehikeln beeinträchtigt werden. Zur Beantwortung dieser Fragestellung wurden im Anschluss an eine intensive Literaturrecherche Physiologie-basierte In-vitro-Modelle auf Basis der Mini-Paddle-Apparatur entwickelt. In der ersten Studie wurde die In-vitro-Wirkstofffreisetzung nach simulierter Applikation der Alkindi®-Formulierung mit typischen Applikationsvehikeln für Kinder unter 6 Jahren, d. h. Muttermilch, Formulamilch und Vollmilch, untersucht. In der zweiten In-vitro-Studie wurde der Altersbereich der adressierten Patientenpopulation auf 2 - 16 Jahre verändert und eine Reihe weiterer flüssiger sowie halbfester Applikationsvehikel, wie z. B. Orangensaft und Joghurt, verwendet. In beiden Studien konnte deutlich gezeigt werden, dass die Alkindi®-Formulierung ein robustes Freisetzungsverhalten aufwies und kompatibel mit den untersuchten Matrices war. Auf Grundlage der Ergebnisse der In-vitro-Untersuchungen wurde geschlussfolgert, dass die In-vivo-Freisetzung und die Bioverfügbarkeit der untersuchten Arzneiform nicht durch die untersuchten Applikationsvehikel beeinflusst werden und folglich diese Vehikel zur gemeinsamen Einnahme mit der Alkindi®-Formulierung geeignet sind. Diese Beobachtungen wurden darüber hinaus durch publizierte Ergebnisse einer korrespondierenden In-vivo-Studie in Erwachsenen bestätigt.
Der zweite Teil der Arbeit befasste sich mit der Entwicklung eines neuartigen, Parkinson-spezifischen und Physiologie-basierten In-vitro-Freisetzungsmodells. Für die Entwicklung von biorelevanten In-vitro-Modellen zur Simulation der luminalen Bedingungen im Gastrointestinal-trakt einer spezifischen Patientenpopulation sind umfangreiche Kenntnisse über die jeweiligen gastrointestinalen In-vivo-Bedingungen und deren Variabilität unerlässlich. Im Rahmen einer Literaturrecherche wurde der aktuelle Wissensstand zu den gastrointestinalen Gegebenheiten in Parkinson-Patienten recherchiert, ausgewertet und zusammengefasst. Die Ergebnisse der Literaturstudie machen deutlich, dass sich die gastrointestinalen Bedingungen von Parkinson-Patienten teilweise erheblich von gesunden Erwachsenen unterscheiden. Das bedeutendste gastrointestinale Merkmal von Parkinson-Patienten ist die beeinträchtigte Motilität des Gastrointestinaltrakts, was sich u. a. in einer Verlangsamung der Magenentleerung sowie der intestinalen Passage äußert. Demgegenüber steht jedoch ein großer Mangel an Daten für eine Reihe von gastrointestinalen Parametern. Dies betrifft z. B. die Zusammensetzung und physiko-chemischen Eigenschaften der luminalen Flüssigkeiten des Gastrointestinaltrakts.
Als geeignete In-vitro-Testplattform wurde die USP-3-Apparatur – auch als Eintauchender Zylinder (Europäisches Arzneibuch, Ph. Eur.) und Reciprocating cylinder (Ph. Eur. und US-amerikanisches Arzneibuch, USP) bezeichnet – ausgewählt, da sich diese Testplattform insbesondere zur Untersuchung von Darreichungsformen mit modifizierter Wirkstofffreisetzung eignet und bereits in einer Vielzahl von analytischen Laboren etabliert ist. Die Nutzung der kompendialen USP-3-Apparatur ließ aufgrund der geringen Variationsmöglichkeiten keine Simulation typischer Motilitätsmuster im humanen Gastrointestinaltrakt zu und eignete sich noch weniger für die Entwicklung und Etablierung von individuellen, patientenspezifischen Motilitätsprofilen. Um diese technischen Limitationen zu überwinden, wurde für die Weiterentwicklung des arzneibuchkonformen Modells ein Lastenheft erstellt, welches detaillierte Anforderungen für die Entwicklung der neuen Testapparatur enthielt. Auf Grundlage des beschriebenen Übersichtsartikels und unter Anwendung einer auf Basis des Lastenheftes modifizierten USP-3-Apparatur wurden unter besonderer Berücksichtigung von Motilität, Passagezeiten und Flüssigkeitsvolumina Parkinson-spezifische In-vitro-Freisetzungsmodelle entwickelt. Für ausgewählte modifiziert freisetzende Levodopa-Fertigarzneimittel wurde anschließend eine vergleichende Serie von In-vitro-Freisetzungsuntersuchungen unter Anwendung von Parkinson-spezifischen- oder „standardmäßigen“ Testmodellen durchgeführt, wobei letztere die gastrointestinalen Gegebenheiten eines „durchschnittlichen“, gesunden Erwachsenen simulierten. Für eine Beurteilung der Aussagekraft der entwickelten Parkinson-spezifischen Testmodelle wurden die generierten In-vitro-Freisetzungsdaten aus den Parkinson-spezifischen- und den „standardmäßigen“ Freisetzungsuntersuchungen in ein In-silico-PBPK-Modell implementiert und die jeweiligen simulierten Plasmakonzentrations-Zeit-Profile von Levodopa anschließend mit klinischen, durchschnittlichen In-vivo-Daten korreliert. Für PBPK-Modelle mit integrierten Parkinson-spezifischen In-vitro-Freisetzungsdaten wurde eine höhere Prädiktivität des In-vivo-Verhaltens der untersuchten Levodopa-Darreichungsformen beobachtet. Es konnte gezeigt werden, dass die entwickelten Parkinson-spezifischen In-vitro-Modelle ein vielversprechendes und prädiktives Instrument zur Vorhersage der In-vivo-Wirkstofffreisetzung von modifiziert freisetzenden Levodopa-Darreichungsformen darstellen. Der diskutierte methodische Ansatz der vorliegenden Studie könnte zukünftig das Screening neuartiger Formulierungen deutlich optimieren und somit zu einer verbesserten Arzneimitteltherapie für Parkinson-Patienten, aber auch für andere spezifische Patientengruppen beitragen
Um zukünftige Untersuchungen des im bekannten chemical space unterrepräsentierten Strukturmotivs 3,4-disubstituierter bzw. 3,4-verbrückter 1H-Indol-Derivate zu ermöglichen sollte im Zuge der praktischen Arbeiten, welche dieser Dissertation zugrunde liegen, eine Reihe bisher nicht literaturbekannter Verbindungen dieser Substanzklasse, auch unter Verwendung von Multikomponentenreaktionen, dargestellt und charakterisiert werden. Weitere Untersuchungen zur Derivatisierung und Modifikation des Strukturmotivs sollten durchgeführt werden und im Idealfall zu einem weiteren Ringschluss an den tricyclischen Substraten führen. Relevante Verbindungen sollten anschließend in einer Reihe von (internationalen) Screening-Kampagnen und bei Kooperationspartnern hinterlegt werden, um langfristig eine nähere Charakterisierung ihrer physikochemischen und pharmakologischen Eigenschaften zu erreichen, welche gegebenenfalls zur weiteren Optimierung des Strukturmotivs für spezifischere Anwendungen führen kann.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit ist es gelungen drei Substanzbibliotheken verschiedener Grundkörper darzustellen und zu charakterisieren. Dabei handelt es sich um 13 Derivate der cyclischen Bisamide vom 5-Oxo-1,3,4,5-tetrahydropyrrolo[4,3,2-gh]isochinolin-3-carboxamid-Typ, welche sich durch Ugi-MCR aus einem geeigneten bifunktionellen Reagenz, sowie verschiedenen primären Aminen und Isocyaniden in Anlehnung an die Arbeiten von Mironov et al. synthetisieren ließen. Weiterhin konnten, ausgehend von den tricyclischen Verbindungen vom 2-Methyl-5-oxo-1,3,4,5-tetrahydrobenzo[cd]indol-3-carbonsäure- und 2-Methyl-1,3,4,5-tetrahydrobenzo[cd]indol-3-carbonsäure-Typ, welche nach einer modifizierten Vorschrift nach Böshagen et al. erhalten werden konnten, zwei weitere Substanzbibliotheken mit 33 bzw. 24 individuellen Amid-Derivaten hergestellt werden. Dabei konnte durch Verwendung geeigneter Substrate nach der Amidkupplung die Freilegung eine basischen funktionellen Gruppe in einigen Verbindungen erreicht werden, welche die Bildung eines Hydrochlorid-Salzes ermöglichte und dadurch die Wasserlöslichkeit der neuen Verbindungen deutlich zu erhöhen vermag.
Auch gelang durch Einsatz des ökologisch äußerst vorteilhaften Lösungsmittels Dihydrolevoglucosenon die Entwicklung einer „grüneren“ Vorschrift zur Synthese dieser Substanzen, welche auf den Einsatz des, aus ökologischen und gesundheitlichen Gründen kritisch zu hinterfragenden, Lösungsmittels N,N-Dimethylformamid verzichtet.
Die Untersuchungen zur weiteren strukturellen Modifikation der erhaltenen 3,4-verbrückten 1HIndol- Derivate verlief nicht mit dem erhofften Erfolg, da viele Untersuchungen zu dieser Thematik unter anderem mittels Diels-Alder-Reaktion und Olefin-Metathese nicht zu isolierbaren Produkten führten. Allerdings konnte durch Diamin-vermittelte Ringschlussreaktion von 3-Formyl-1H-indol- 4-carbonsäuremethylester letztlich eine Synthesevorschrift zur Darstellung tetracyclischer Derivate erhalten werden. Die aus diesen Versuchen hervorgegangene Verbindung konnte ebenfalls im Rahmen dieser Arbeit zur Kristallisation gebracht und am Institut für Biochemie der Universität Greifswald im Arbeitskreis für Synthetische und Strukturelle Biochemie röntgendiffraktometrisch untersucht werden, was zur Bestätigung der angenommenen Konstitution führte.
Erste Evaluationen der biologischen Aktivität der dargestellten Verbindungen konnten bereits im Arbeitskreis Pharmazeutische Bioanalytik der Universität Greifswald vorgenommen werden: Dabei wurden die relevanten Verbindungen mittels MTT-Assay auf eventuelle Zytotoxizität hin untersucht. Die Ergebnisse legen nahe, dass von den meisten untersuchten Verbindungen keine Zytotoxizität ausgeht, wobei dies allerdings, aufgrund der Limitationen des MTT-Assay im Bezug auf diese Aussage, in weiteren Untersuchungen abschließend geklärt werden sollte. Weiterhin konnte für einige der synthetisierten Verbindungen eine Inhibition der Arachidonat-5-Lipoxygenase (5-LOX) mit IC50-Werten im einstelligen mikromolaren Bereich in vitro nachgewiesen werden. Der genaue Mechanismus der Inhibition, ebenso wie eine eventuell vorhandene Selektivität gegenüber anderen Arachidonat-Lipoxygenasen soll Gegenstand zukünftiger Untersuchungen, unter anderem am isolierten Enzym 5-LOX und in Homogenaten, sein. Darüber hinaus konnte ein großer Teil der synthetisierten Verbindungen im Molekülarchiv „Compound Platform“ (ComPlat) des Karlsruhe Institut für Technologie (KIT) hinterlegt werden, wo sie einer Vielzahl von potentiellen Kooperationspartnern zur Verfügung stehen. Erste Ergebnisse einer solchen Kooperation mit der Arbeitsgruppe Prof. Dr. Fahrer der Technischen Universität Kaiserslautern sollen zeitnah in einer gemeinsamen Publikation veröffentlicht werden. DesWeiteren konnten 40 Verbindungen in der „Testing4Ag“-Kampagne des Unternehmens Bayer Crop Science untergebracht werden, wo ihre Wirkung auf ein breites Spektrum von Schädlingen, Pilzen und Unkräutern evaluiert werden soll. Die Ergebnisse dieser Testungen stehen zum Zeitpunkt der Niederschrift dieser Arbeit noch aus. Eine Hinterlegung von 40 Substanzen in der EU-OPENSCREEN-Plattform, einer non-profit-Abteilung des European Research Infrastructure Consortium (ERIC) wird vorbereitet.
Interplay of reactive oxygen species with the mechanical properties of cells and mitochondria
(2023)
Cell mechanical properties are a popular label-free method for understanding basic cellular processes. In this thesis, I used Real-time deformability cytometry (RT-DC), a high-throughput microfluidic technology, to investigate the mechanical properties of cells and mitochondria under various conditions such as increased reactive oxygen species (ROS) levels and the application of different ligand coated gold nano-particles (Au-Nps) effect on cells. Initially, we showed the possibility to measure organelles, cells, and tissue-like structures (spheroids) in a single system by constructing a virtual fluidic channel. We investigated a potential application using cytochalasin D (cyto D) treatment, which revealed increased deformation and decreased stiffness in both the normal and virtual channels. Using mechanics as a marker, I investigated the effect of excessive ROS on the mechanical properties of human myeloid precursor cells (HL60). My findings suggest that the mechanical response of HL60 cells to increased ROS levels is mediated by re-localization of microtubules toward the cell center and F-actin to the cell periphery. Interestingly, I also observed intracellular acidification, which is a largely unexplored mechanism that may have contributed to our findings. I then extended our ROS and mechanics assay to investigate cell-AuNP interactions, demonstrating that cell properties vary depending on the cell culture media and ligand coating. The results showed that dextran coated gold nano-particels (Au-Nps) had low cytotoxicity, lower ROS release, and no change in cell mechanics, indicating a potential application for dextran Au NPs. Finally, I expanded our assays to include high-throughput microfluidic characterization of isolated mitochondria. Using both exogenously and endogenously induced ROS, we found an increase in mitochondrial deformation and a decrease in their size, which could have implications on mitochondrial function, i.e., fission and fusion. We believe that advanced applications of RT-DC technology will improve the comparability of results across different sample sizes while also promoting it as a disease detection technique.
Sepsis ist eine der häufigsten Todesursachen und doch in der Bevölkerung und auch zum Teil von ärztlichen Kollegen unterschätzt. Bis heute bilden Blutkulturen den Goldstandard in der Diagnostik einer Sepsis. Das gerade eine schnelle Therapie für das Outcome der Erkrankten entscheidend ist, konnte bereits durch viele Studien und Publikationen gezeigt werden. Bei einer Analyse der Abläufe der Blutkulturdiagnostik im Universitätsklinikum Greifswald stießen wir auf eine deutliche Zeitverzögerung durch den Transport von beimpften, nicht bebrüteten Blutkulturen von schwer Erkrankten in das ausgelagerte mikrobiologische Labor. Als Folge verzögert sich die gesamte Kette der Blutkulturdiagnostik und damit einhergehend auch die Therapieanpassung. In unserem Setting fand sich lediglich für 12,29 % der Blutkulturen keine Zeitverzögerung durch verzögerte Transporte beimpfter Blutkulturen zum mikrobiologischen Labor oder durch ein Positivitätssignal der bebrüteten Blutkultur außerhalb der Laboröffnungszeiten für Blutkulturen der Labor-Gruppe. Um diesem Defizit entgegenzuwirken untersuchten wir den Effekt einer Blutkulturbebrütung vor Ort. Wir fanden im Vergleich zur Bebrütung im ausgelagerten Labor eine signifikante Reduktion der Zeit bis zum mikrobiologischen Ergebnis der Erregerdiagnostik mit Resistogramm (TTR). Durch die Installation eines Bebrütungssystems auf der Intensivstation konnte zudem die Zeit bis zum Wissen um Blutkulturpositivität deutlich reduziert werden. Die hier gezeigten Daten zeigen durch eine unmittelbare vor Ort Bebrütung einen Lösungsansatz für die Optimierung der Präanalytik der Blutkulturdiagnostik bei schwer kranken Patienten. Insbesondere für Kliniken mit externer Mikrobiologie können unsere Schlussfolgerungen von Interesse sein.
Im Falle einer neuen, sich rasch ausbreitenden viralen Erkrankung empfiehlt die WHO die Verwendung von Blutplasma von bereits Genesenen (Rekonvaleszenten-plasma) zur ersten Therapie bevor Impfstoffe entwickelt werden können, da dieses Plasma bereits Immunglobuline gegen den Erreger enthält. In dieser zeitkritischen Situation kann die von der deutschen Richtlinie für Hämotherapie geforderte Quarantänelagerung für Plasmen für mindestens vier Monate nicht immer ein-gehalten werden. Eine Alternative zur Quarantänelagerung stellen Verfahren zur Pathogeninaktivierung des Plasmas dar. Es muss jedoch sichergestellt werden, dass die enthaltenen Immunglobuline durch die Pathogeninaktivierung nicht beeinträchtigt werden. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Pathogeninaktivierung von Plasma mittels Methylenblau-Behandlung keinen signifikanten Einfluss auf Immun-globuline M und G hat. Die Ergebnisse können die Sicherheit der Verwendung von Rekonvaleszentenplasma zu Beginn einer Ausbreitung einer viralen Erkrankung deutlich erhöhen.
Blutplasma muss generell blutgruppenkompatibel transfundiert werden, um Blutgruppeninkompatibilitäten durch enthaltene gegen die Blutgruppenantigene A und B gerichetete Antikörper (Isoagglutinine) zu vermeiden. Plasma von Spendern der Blutgruppe AB enthält keine Isoagglutinine und kann somit Patienten aller Blutgruppen transfundiert werden. Der Anteil der Spender in der mitteleuropäischen Bevölkerung mit Blutgruppe AB ist mit 4 % jedoch sehr gering. Daher besteht der Bedarf Isoagglutinine aus Plasma der Blutguppe A, B und 0 zu entfernen, um dieses „universell“ transfundierbar zu machen. Das so hergestellte Isoagglutinin-depletierte Plasma kann auch für Notfalltransfusionen bei Patienten mit unbekannter Blutgruppe angewendet werden. Kleinere Krankenhäuser können ihre Logistik effizienter gestalten und lediglich diese Art von Plasma bevorraten.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden ein geschlossenes Beutelsystem und ein Prozess entwickelt, welcher die Depletion von Isoagglutininen aus Plasma mit Mitteln ermöglicht, die in jeder transfusionsmedizinischen Einrichtung vorhanden sind. Es konnte gezeigt werden, dass die Qualität des Plasmas der des bereits zugelassenen humanen gefrorenen Frischplasmas entspricht. Durch Poolen im Herstellungs-prozess können mehrere Plasmen gleichzeitig bereitgestellt werden. Das Verfahren hat das Potenzial, die klinische Praxis der Plasmatherapie zu beeinflussen.
Nowadays, a challenge in wildlife management and nature conservation is to reach a state of human-wildlife coexistence, integrating wildlife into the human-dominated landscape. Achieving a state of coexistence is urgent as human-wildlife conflicts increase over time. Thus a "route guide" for researchers and conservation practitioners will be needed to identify if a human-wildlife interaction is heading towards conflict or coexistence, enabling them to conduct management activities, when possible, to achieve human-wildlife coexistence. Researchers have used different individual-based attributes as a proxy to measure support towards wildlife species by the general public. Different operationalizations from Environmental Economics and Environmental and Conservation Psychology research fields have been used to measure support. Examples of operationalization are the willingness-to-pay and Likert-type scale, or rating scale, from the first and second research fields. In the first, participants must indicate how much they would be willing to pay to protect a specific wildlife species population in a particular area and time. In the second, participants are asked to rate statements through, e.g., a five-point ordinal rating scale with opposite alternatives between, e.g., strongly agree and strongly disagree. In the human dimension of natural resources management research, variations of these methodologies have been used to measure support, not only for one wildlife species but for a set. For the willingness-to-pay variation, i.e., money allocation, participants must distribute a constant sum of money among a set of wildlife species. For the rating scale variation, each of the wildlife species in the set corresponds to a statement to be rated. The thesis aims to contrast these two variations, i.e., money allocation and rating scale, in their capacity to assess support changes towards a set of 12 native wildlife species from different taxa.
A survey was applied in 2018 (n: 368) and replicated in 2019 (n: 359) among urban dwellers who cohabit with the wildlife species set, in Valdivia, south of Chile. The surveys were applied before and after information disclosure and exposure in an experimental and longitudinal research design structure, respectively. As information disclosure, the threatened and endemic status of the wildlife species was presented to the participants. On the other hand, mass media coverage of a human-wildlife conflict involving one of the species included in study, the South American Sea Lion, was used for information exposure. The results indicate that the money allocation method identified support changes among the wildlife species to a greater extent than the rating scale for both types of information (Chapters 2, 3, and 4). The money allocation in the experimental design structure grouped the wildlife species based on their threatened and endemic status, while the rating scale did not come with the same results (Chapter 3). In the longitudinal design structure, the South American Sea Lion support decreased based on the average values of the money allocation and rating scale after the information exposure (Chapter 4). Differently, when the South American Sea Lion position support is compared with the other wildlife species, based on the money allocation, there was a descent, while the rating scale presented an ascent after the mass media coverage of the human-wildlife conflict (Chapter 4). This difference between the results of the two methods, in both research design structures, can be explained to a certain extent due to their scaling technique characteristics. The money allocation is a comparative scale; therefore, the support given to one wildlife species will affect the possible support given to the other species. In contrast, the rating scale is a non-comparative scale, i.e., the support given to a wildlife species is independent of the support given to the other wildlife species in the set. In the experimental research design structure (Chapters 2 and 3), to give or increase the support to a threatened or endemic wildlife species, a bill should be taken from another wildlife species, usually not threatened nor endemic. On the contrary, in the rating scale, there was no need to choose; the support could be increased for a wildlife species without decreasing the support for other wildlife species. In the longitudinal study design structure, the money allocation allows direct comparison between wildlife species from one year to another, while the rating scale does not. For the money allocation, the possible amount of support to be given to a wildlife species, i.e., 12 bills of 1,000 CLP each, did not vary from 2018 to 2019. For the rating scale, the values received among the wildlife species can vary within the rating scale from one year to another, misleading to incorrect interpretations. The money allocation method can be suitable for monitoring human-wildlife interactions, i.e., to position and visualize support shifts. The money allocation could be used as an overview of human-wildlife interactions in a specific area, working as a first assessment.
Klassifikation perirenaler Septenbildung und ihre Korrelation mit potentiellen Einflussfaktoren
(2023)
Zusammenfassung
Ziel: Ziel dieser Arbeit war es, Prävalenz, Ausprägung und Einflussfaktoren von
perirenalen Septen in der Allgemeinbevölkerung zu untersuchen.
Material und Methoden: Von den per Zufallsstichprobe ausgewählten 4420
Probanden der populationsbasierten SHIP-TREND Kohorte wurden die T2-
gewichteten Sequenzen der MRT-Ganzkörperuntersuchungen nach einem
festgelegten Septenklassifikationsschema beurteilt. Eine Durchmesserbestimmung
des Peri- und posterioren Pararenalraumes wurde anhand von T1-gewichteten
Sequenzen vorgenommen. Nach Prüfung von Ausschlusskriterien umfasste die
endgültige Stichprobe 910 Frauen und 842 Männer (N= 1752) im Alter von 21 bis 79
Jahren. Als zu betrachtende Risikofaktoren wurden aus den Erhebungen der SHIPTREND Studie der Raucherstatus, der BMI, die glomeruläre Filtrationsrate und
Vorerkrankungen wie Diabetes mellitus und Hypertonie herangezogen.
Ergebnis: Die Prävalenz eines perirenalen Septenstadiums von ≥ 1 lag unter allen
Studienteilnehmern bei 40,7%. Ein deutlicher Unterschied zwischen den
Geschlechtern war für beide Nieren sichtbar. Die Männer hatten an der linken Niere
(Septensstudium ≥ 1) eine Prävalenz von 66% im Vergleich zu 17% bei den Frauen.
Im Seitenvergleich zeigte sich mit einer Signifikanz von p < 0,001 eine Häufigkeit von
17% für Septenstadium 3 in der linken Niere und von 13% in der rechten Niere. Bei
den Älteren wurde ebenfalls eine höhere Prävalenz deutlich, mit 77% bei den über
70-Jährigen und 3% bei den 20 bis 29 Jährigen (p < 0,001). Als signifikant
unabhängige Risikofaktoren für perirenale Septen der linken Niere zeigten sich
männliches Geschlecht (OR = 13, 2; 95%CI 9,7; 17,9; p<0,001), ein höheres Alter
(OR = 1,09; 95%CI 1,07; 1,10; p<0,001), ein erhöhter BMI (OR = 1,06; 95% CI
1,03; 1,10), aktives Rauchen (OR = 1,89, 95%CI 1,35; 2,64; p<0,001), ein Diabetes
mellitus (OR= 1,79; 95%CI 1,15; 2,78; p<0,001) und eine erhöhte Dicke des
posterioren Pararenalraums (OR = 1,20; 95%CI 1,17; 1,23; p<0,001). Für die rechte
Niere ergaben sich bis auf den Diabetes mellitus die gleichen Risikofaktoren.
Schlussfolgerung: Insgesamt sind perirenale Septen in der Allgemeinbevölkerung
häufig, mit höherer Prävalenz für die linke Niere. Risikofaktoren für eine stärkere
Ausprägung sind männliches Geschlecht, höheres Alter, hoher BMI, aktives Rauchen
und erhöhte Dicke des posterioren Pararenalraums
In unserem Alltag sind Polymere weit verbreitet. In Form von funktionellen Polymeren werden sie u.a. als Wirk- oder Effektstoff eingesetzt. Sie bestehen aus einem Träger, an welchen über einen Spacer eine funktionelle Gruppe gebunden ist. Die Spacergruppen beeinflussen die chemischen, physikalischen und biologischen Eigenschaften der Polymere bzw. ermöglichen diese erst. Dadurch stellen sie in der pharmazeutischen Industrie und der medizinischen Chemie Schlüsselbausteine dar.
Auch Monoester von symmetrischen Dicarbonsäuren oder symmetrischen Diolen werden für die Einführung von Spacergruppen verwendet. Sie können durch die Hydrolyse von Diestern oder Dioldiestern chemisch synthetisiert werden. Da diese Reaktion nicht selektiv erfolgt, entstehen Nebenprodukte wie Disäuren oder Diole, die die Ausbeuten schmälern und eine aufwändige Aufarbeitung notwendig machen. Selektive enzymatische Verfahren stellen eine echte Alternative dar, denn eine Trennung des Produkts vom Nebenprodukt ist nicht notwendig. Bisher sind nur wenige Enzyme bekannt und verfügbar, die zur Synthese von Monoestern verwendet werden können.
Ziel dieser Arbeit ist die Entdeckung neuer Lipasen und Carboxylesterasen als Biokatalysatoren zur Synthese von Monoestern, die zudem in ausreichender Verfügbarkeit generiert werden sollen. Als Gendonor und Expressionssystem diente hierfür die Hefe Blastobotrys raffinosifermentans. Die nicht-konventionelle, nicht-pathogene und thermotolerante Hefe B. raffinosifermentans weist ein breites Kohlenstoff- und Stickstoff-Quellen Spektrum auf, was sie für industrielle Anwendungen interessant macht. Aufgrund einer bereits vielfach eingesetzten, effizienten Transformationsmethode wurde die Hefe bereits zur Produktion verschiedener Proteine wie humanem Serumalbumin, Interleukin-6, Phosphatasen mit Phytase-Aktivität, Tannasen und einer Lipase eingesetzt. Die exzellenten Wachstumsparameter garantieren hohe Enzymausbeuten.
Insgesamt wurden in dieser Arbeit 30 putative Lipase- und Carboxylesterase-Gene in ihrem Genom durch Annotationsanalysen identifiziert. Diese Gene wurden isoliert, amplifiziert und in der Hefe selbst überexprimiert. Die Proteinextrakte der erzeugten Stämme wurden anschließend auf Esteraseaktivität getestet, wovon sieben Kandidaten das Substrat p-Nitrophenylbutyrat (pNP-Butyrat) hydrolysierten. Anschließend wurde mittels eines Assays untersucht, ob die Enzyme die Hydrolyse der Substrate Adipinsäurediethylester (DEA), Dimethyl trans-1,4-cyclohexandicarboxylat (DMCH), Terephthalsäurediethylester (DETS) und Decandiol-dimethacrylsäureester (DDMAE) katalysieren. Vier Kandidaten hydrolysierten DEA und DMCH und ein Extrakt eignete sich zur Hydrolyse von DETS. Es folgten eine Testung auf Selektivität mittels Gaschromatographie mit gekoppeltem Flammenionisationsdetektor und eine affinitätschromatographische Reinigung der fünf Proteine. Dabei stellten sich die drei Kandidaten Alip2-6hp, 6h-Best1p und 6h-Best2p, eine putative Lipase und zwei putative Carboxylesterasen, als potenziell geeignete Kandidaten heraus.
Anschließend erfolgte die biochemische Charakterisierung der drei Proteine. Das Temperatur-Optimum der Enzyme lag zwischen 31 °C und 41 °C und das pH-Optimum zwischen 6,6 und 7,0. Die Metallionen Fe2+, Fe3+ und Cu2+ inhibierten alle drei Biokatalysatoren und auch die Zugabe verschiedener Lösungsmittel verringerte ihre Aktivität. Die Untersuchung des Substratspektrums mit p-Nitrophenylestern mit Kettenlängen von C2 bis C18 zeigte eine Präferenz von Alip2-6hp für mittelkettige pNP-Ester mit einem Maximum bei pNP-Caproat und von 6h-Best1p und 6h-Best2p für kurzkettige pNP-Ester mit einem Maximum bei pNP-Acetat. 6h-Best1p und 6h-Best2p zeigen damit das für Carboxylhydrolasen typische Substratspektrum. Da Lipasen üblicherweise langkettige Substrate bevorzugen, wurde die Klassifizierung für Alip2-6hp mittels Tween 20- und Olivenöl-Agarplattentest weiter untersucht. Das positive Ergebnis dieser Untersuchung lässt auf eine Lipase schließen.
Zur Bestimmung der Selektivität der Enzyme wurde die Hydrolyse von DEA und DMCH zeitlich per GC-FID verfolgt. Nach Derivatisierung der Carboxylgruppen war die quantitative Auswertung zum Gehalt an Monoester, Diester und Disäure möglich. Es ließ sich damit die Hydrolyse von DEA mit 6h-Best1p bestätigen. Bessere Ergebnisse wurden mit Alip2-6hp für das Substrat DMCH erzielt und mit Abstand die schnellste Hydrolyse wurde mit DEA als Substrat erreicht. In gereinigter Form hydrolysierte Alip2-6hp das Substrat DEA selektiv zu MEA, sodass bis zu 96 % Monoester synthetisiert werden konnten. Im Vergleich dazu wird MEA deutlich langsamer hydrolysiert.
Zusätzlich wurden fünf unterschiedliche Formulierungen des Enzyms Alip2-6hp mit dem Substrat DEA getestet: (1) Rohextrakt, (2) freies, gereinigtes Enzym, (3) immobilisiertes, gereinigtes Enzym (Beads) und als Ganzzellkatalysatoren (4) permeabilisierte (Triton-) Zellen und (5) permeabilisierte, immobilisierte (Triton-) Zellen. Die vielversprechendsten Ergebnisse wurden mit isoliertem gereinigtem Enzym erzielt. DEA wurde vollständig und spezifisch zu MEA umgesetzt.
Zur Gewährleistung einer ausreichenden Verfügbarkeit der Enzyme erfolgte die Kultivierung der Überexpressionsstämme im Fermenter im Fed-batch. Der Alip2-6hp produzierende Hefestamm erbrachte Aktivitäten von 674 U L-1, während der 6h-Best2p Überexpressionsstamm 2239 U L-1 produzierte.
Ziel von Statistikkursen an Universitäten ist es, den Studierenden statistische Kompetenz als Grundlage des
wissenschaftlichen Arbeitens zu vermitteln. Trotzdem verlassen Studierende diese Kurse teilweise mit statistischen Fehlkonzepten und können das Gelernte in Studium und Praxis nicht anwenden. Zudem bereiten den Studierenden hohe Statistikangst und ein geringes Interesse an Statistik als Teil ihres Studienfachs Probleme.
In der vorliegenden Arbeit geht es um die Frage, wie Statistikkurse zu Studienbeginn gestaltet sein sollten, um die statistische Kompetenz der Studierenden besser zu fördern. Dabei wird davon ausgegangen, dass für statistische Kompetenz neben kognitiven Voraussetzungen in Form von gut vernetztem und in Schemata gespeichertem Wissen in Statistik und anderen Bereichen, auch motivationale Voraussetzungen notwendig sind. Als zentrale motivationale Voraussetzung werden dabei Kompetenzüberzeugungen in Statistik aufgefasst. Solche Kompetenzüberzeugungen zeigen nicht nur kurz- und langfristige Zusammenhänge zur Leistung, sondern stehen auch mit anderen motivationalen Konstrukten wie Angst oder Interesse in Verbindung. In der folgenden Arbeit wurden zwei Untersuchungen durchgeführt, welche auf die Bedeutung dieser Kompetenzüberzeugungen bei der Entwicklung und Förderung der statistischen Kompetenz in Statistikkursen fokussierten.
Die erste Untersuchung befasste sich damit, ob Kompetenzüberzeugungen zu Beginn eines Statistikkurses mit Lernverhalten und Leistung zum Ende des Kurses zusammenhängen. Dabei interessierte vor allem, ob a) eine besonders hohe oder eine besonders realistische Überzeugung von der eigenen statistischen Kompetenz zu Kursbeginn von Vorteil ist und b) ob eine Überzeugung von der Veränderbarkeit der statistischen Kompetenz die Einflüsse der anfänglichen Überzeugungen moderieren kann. In der Untersuchung wurden n = 88 Psychologiestudierende in mehreren Statistikkursen zu Beginn und zum Ende eines Semesters befragt. Es zeigte sich, dass eine hohe Kompetenzüberzeugung mit besseren Leistungen einhergeht – während die Kompetenzüberzeugung für bessere Leistungen nicht unbedingt auch realistisch sein muss. Zudem ist eine Überzeugung von der Veränderbarkeit von Kompetenz von Vorteil: sie kann negative Effekte einer geringen Kompetenzüberzeugung zu Beginn des Semesters auf die Leistung kompensieren, führt aber auch bei einer unrealistisch hohen Kompetenzüberzeugung zu besseren Leistungen. In der zweiten Untersuchung wurde analysiert, ob ein nach dem Lehrformat des „Inverted Classroom“ (IC) unterrichteter Statistikeinführungskurs die Kompetenzüberzeugungen und damit verbundene Konstrukte von Statistikangst und Interesse sowie die Leistung von Studierenden fördern kann. Letzteres sollte darauf zurückzuführen sein, dass im Gegensatz zu „traditionellen Vorlesungen“ (TL) im IC Möglichkeiten zur individuellen Anpassung des Kurses an die Voraussetzungen von Studierenden zur Verfügung stehen und die Studierenden so beim Lernen weniger überfordert und motivierter sind. In der Untersuchung wurden n = 27 Studierende ein Semester lang in einem Statistikkurs im IC und n = 43 Studierende in einem Kurs als TL unterrichtet. Eine zusätzliche Kontrollgruppe (KG) von n = 24 Studierenden erhielt keinen Kurs. Die Ergebnisse zeigten, dass Studierende im IC zwar bessere und auch homogener Leistungen erreichen als im TL, dies kann jedoch nicht auf die Überforderung oder Motivation beim Lernen zurückgeführt werden. Auch die Kompetenzüberzeugungen und das Interesse waren im IC deutlich höher. Sowohl im IC als auch in der TL wurde die Statistikangst im Semesterverlauf geringer, während sich in der KG keine Veränderung zeigt.
Zu Beginn der Statistikausbildung sollten infolgedessen Kompetenzüberzeugungen – insbesondere auch die Überzeugung von der Veränderbarkeit statistische Kompetenz – gefördert werden. Dazu sind individualisierte Lehrformate wie der IC geeignet, welche die Entwicklung statistischer Kompetenz und statistischer Kompetenzüberzeugungen ermöglichen. Solche individualisierten Lehrformate können nicht nur in Statistikkursen zu Beginn, sondern auch in Statistikkursen im weiteren Studienverlauf eingesetzt werden.
To what extent do norms of regional Intergovernmental Organizations (IGOs) have an impact on member states’ borders and their permeability? International agreements and regional integration measures quite often highlight how harmonization of mechanisms and procedures related to cross-border interaction within specific communities takes place. As these agreements and measures contain mutual expectations about appropriate behavior, a form of convergence in bordering practices – and therefore effects – is implied. This leads to the assumption that cross-border interaction is gradually increasing and eventually leading to a ‘borderless’ realm that allows for the free movement of goods, services, persons, and capital. However, the nature of borders or a deeper understanding of the bordering process itself is often not central to the studies of international relations. They represent mere fixtures of international interaction and appear in the public discussion only if sudden restrictions are implemented or if large-scale changes in the international environment affect their functioning.
Specific literature on borders is relatively new and located mainly within an interdisciplinary setting that largely lacks coherency in its ontological concepts or deals exclusively with individual cases. The literature on the normative capacity of (regional) IGOs on the other hand is well matured and one of the cornerstones of international studies. However, here a blatant neglect of borders and bordering is apparent. This situation is aggravated by the circumstance that the field of International Relations by definition is dealing with cross-border interaction.
Apart from the general ontological issue of what borders and bordering processes are from a political science perspective, three main gaps in conjunction with the above question could be identified within the literature. The first relates to the general efficacy of the normative influence of regional IGOs on enhancing cross-border interaction through the issuing of specific normative provisions. On this, the relevant literature is divided. Arguments range from an all-permeating relevance of norms as intersubjective understandings that create specific expectations of appropriate behavior to the primacy of rational choices that are targeted to create benefits in most economic and security- related matters. The second gap relates to the relevance of domestic precognition in cross-border interaction. It is not clear to what extent dominant normative conceptions at the national level create obstacles to the efficacy of IGO provisions in shaping cross- border interaction. Finally, the impact of critical junctures – as kind of catalysts – that shift member state preferences in following communal obligations are being analyzed. Here, the assumption is that these junctures may either enhance or negate IGO provisions dependent on the dominant domestic preferences. Essentially, the approach taken here is a layered one, where each identified gap provides the basis for the following ones. The analysis itself is divided into a quantitative and a qualitative part. For the former, a new dataset has been created that specifically lists all normative provisions targeting the free movement of goods, services, persons, and capital of the two IGOs selected for this research project. This is an important departure from the usual dichotomous perception of IGO influence used throughout the literature. In conjunction with specific data related to each of the four freedoms, multiple variations of a gravimetric Poisson Pseudo-Maximum Likelihood model are specified. The qualitative approach draws upon descriptive and matching approaches to analyze the impact of dominant domestic norms and critical junctures on the bordering process. For this purpose, a corpus of source material is created that includes government declarations and media articles, as well as the specific IGO provisions on bordering to each of the four freedoms that are central to this research.
The quantitative findings indicate a strong and consistently positive impact of regulative IGO norms while evaluative IGO norms do not provide similar results. The qualitative findings point in a similar direction. As long as IGO norms have a more regulative direction and are obligatory, the effect is less likely to be diminished by contesting dominant domestic norms or critical junctures vis-`a-vis more evaluative IGO norms.
The results and additional findings of this research have implications for further research. Central to this is the capacity of regional IGOs to exert normative influence on the bordering practices of their member states. An additional finding relates to the interrelatedness of normative provisions. The more these provisions are cross-referencing each other – or are interlocked – the more robust they seem to get. This is a trait that is relevant for policy-makers and IGO bureaucracies if they want to enhance the compliance of their agents. On a methodological level, the here introduced data set on normative IGO provisions provides other researchers with a substantially more fine- grained approach to investigating the impact of specific IGO measures on a particular dimension of cross-border interaction.
Assoziation zwischen YKL-40 und dem Knochenstoffwechsel im Rahmen einer populationsbasierten Studie
(2022)
YKL-40 ist ein Chitinase-ähnliches Protein, welches vom Gen chitinase-3-like protein 1 (CHI3L1) auf Chromosom 1 kodiert wird. Seine genaue Funktion ist bislang weitgehend unbekannt, Studien legen jedoch einen Zusammenhang zwischen YKL-40 und Prozessen des Gewebeumbaus sowie inflammatorischen Reaktionen nahe.
Mit dieser Arbeit wurde erstmals die Assoziation von YKL-40 und der genetischen Variation in CHI3L1 mit Markern der Knochenstruktur und des Knochenumbaus bei erwachsenen Männern und Frauen der Allgemeinbevölkerung untersucht. Die Daten für die Analyse stammen dabei aus zwei Kohorten der Study of Health in Pomerania: SHIP und SHIP-TREND. Zur Charakterisierung der Knochenstruktur wurden quantitative Ultraschall (QUS)-Untersuchungen an der Ferse durchgeführt. Als Knochenumbaumarker (bone turnover markers, BTMs) dienten zum einen das intact amino-terminal propeptide of type I procollagen (PINP), ein Marker für den Knochenaufbau, zum anderen das carboxy-terminal telopeptide of type I collagen (CTX), welches mit dem Knochenabbau assoziiert ist.
Assoziationen zwischen der YKL-40-Plasmakonzentration und den QUS-basierten Parametern, BTM-Konzentrationen sowie 44 single nucleotide polymorphisims (SNPs) wurden bei 382 Probanden untersucht. Adjustierte lineare Regressionsmodelle zeigten eine inverse Assoziation von YKL-40 mit den QUS-basierten Parametern sowie eine positive Assoziation mit CTX bei Frauen. Zwei der untersuchten SNPs waren mit der YKL-40-Konzentration bei Männern und Frauen assoziiert, zwei weitere nur bei Frauen. Nachfolgend wurde die Assoziation zwischen den SNPs und den QUS-basierten Parametern bzw. der BTM-Konzentration in größeren Gruppen aus 5777 bzw. 7190 Teilnehmern untersucht. Nach Korrektur für multiples Testen war jedoch keiner der untersuchten SNPs mit den QUS-basierten Parametern oder BTMs assoziiert.
Zusammenfassend ist zu sagen, dass die beobachteten Assoziationen zwischen der YKL-40-Konzentration und der Knochenstruktur bzw. dem Knochenumbau aufgrund des fehlenden Zusammenhangs in den genetischen Untersuchungen vermutlich nicht kausal sind. Die Analysen lassen jedoch annehmen, dass erhöhte YKL-40-Konzentrationen die Folge systemischer inflammatorischer Reaktionen sein könnten, welche möglicherweise für einen gesteigerten Knochenumsatz verantwortlich sind.
Die vorliegende Arbeit untersucht genetische Risikofaktoren der chronischen Pankreatitis (CP) mithilfe von Next-Generation Sequenzierungsdaten einer Primärkohorte und spezifischer Genotypisierung von Kandidatengenen in einer Validierungskohorte. Es sollten neue Risikovarianten identifiziert, bereits bekannte bestätigt und mögliche Synergismen bei trans-heterozygoten Merkmalsträgern aufgezeigt werden. Anhand einer Kandidatengen-Liste, u.a. aus dem Bereich der Proteasen, der Primärziliengene, des Immunsystems und des Fettstoffwechsels, wurden aus den Genom-Sequenzdaten einer Primärkohorte aus Patienten mit idiopathisch-chronischer Pankreatitis (ICP) und pankreasgesunden Kontrollprobanden potenzielle Risikovarianten für die CP zur Validierung ausgewählt. Die Auswertung der Sequenzdaten ergab vier Varianten mit signifikanter Häufung unter den ICP-Patienten (p.V579M [IFT74], p.H3215Y [FAT4], c.1023-8C>T [MAP2K1], p.F20L [FLII]), sowie drei weitere Varianten (p.S65C [HFE], p.F224L [IFT74], p.S522L [ZNF18]), die in der Primärkohorte eine ähnliche Verteilungs-Tendenz zeigten. Im Rahmen einer anschließenden Überprüfung der Sequenzvarianten mittels Real Time-PCR in einer größeren Validierungskohorte bestehend aus ICP-Patienten, Patienten mit alkoholisch-chronischer Pankreatitis (ACP) und gesunden Kontrollen konnten die Ergebnisse der Primärkohorte nicht bestätigt werden. Zwei Varianten (c.1023-8C>T [MAP2K1], p.F20L [FLII]) wurden jedoch ausschließlich bei Patienten mit CP nachgewiesen. In der erweiterten Primärkohorte wurden auch Prävalenz und Synergismen bekannter Risikovarianten für die CP überprüft. Es konnte die SPINK1-Variante p.N34S als Risikofaktor für alkoholisch-chronische Pankreatitis bestätigt werden (p=0,006). Die CTRC-Variante p.G60G kam im rezessiven Vererbungs-Modell signifikant häufiger bei Patienten mit ICP vor (p=0,02), unter den ACP-Patienten wurde das Signifikanzniveau jedoch nicht erreicht (p=0,05). In der Gruppe der CP-Patienten mit p.N34S-Mutation war das trans-heterozygote Vorliegen von p.G60G/p.N34S signifikant mit chronischer Pankreatitis assoziiert, sowohl für heterozygote als auch homozygote Träger der p.G60G-Mutation (p=0,005 bzw. p>0,0001). Somit konnte p.G60G ebenfalls als Risikofaktor für eine CP bestätigt werden. Die vermutlich Proteinfehlfaltungs-assoziierte CPA1-Variante p.E283K wurde bei einem ICP-Patienten, nicht jedoch bei pankreasgesunden Kontrollen, nachgewiesen. Auch das trans-heterozygote Vorliegen von CTRC- und CFTR-Varianten in dieser Kohorte war signifikant mit idiopathisch-chronischer Pankreatitis assoziiert (p=0,03). Für die Identifizierung neuer Risikovarianten waren die zur Verfügung stehenden NGS-Daten der Patientenkohorte nicht ausreichend, jedoch konnte ein erhöhtes CP-Risiko für spezifische Risikoallele und insbesondere trans-heterozygote Merkmalsträger nachgewiesen werden.
Vielfältige Gründe führen zu einem vermehrten Nachwuchsbedarf im Fachbereich Anästhesiologie. Wie kann man zukünftig mehr Medizinstudierende für die Anästhesiologie gewinnen?
In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, inwiefern eine Famulatur im Fachbereich Anästhesiologie das Interesse am Fachgebiet steigern kann. Dabei stellte sich die Frage welche Elemente eine gute Famulatur in der Anästhesiologie kennzeichnen und inwiefern sich anäshtesiologische Famuli in ihren Präferenzen und Erwartungen an den späteren Beruf zu Famuli aus anderen Fachbereichen unterscheiden. Im Rahmen einer bundesweiten Onlineumfrage der AG Lehre der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie (DGOU) beantworteten die Studienteilnehmenden (N=479) Fragen zu ihrer mindestens vierwöchigen Famulatur in der Anästhesiologie. Die Befragten wurden in vier Gruppen aufgeteilt: Diejenigen, die sich aufgrund der Famulatur ein Wahltertial im Praktischen Jahr (PJ) in der Anästhesiologie vorstellen konnten (44%), wurden mit denjenigen, die dies verneinten (12%) und denjenigen, die sich schon vor der Famulatur festgelegt hatten (Ja: 30% bzw. Nein: 14%) varianzanalytisch verglichen.
Die Ergebnisse zeigten, dass eine positive bewertete anästhesiologische Famulatur die spätere Spezialisierungspräferenz für dieses Fach fördert. Außerdem konnte die Auswertung zeigen, dass Famuli in der Anästhesiologie höhere Erwartungen an Teilzeitarbeitsmöglichkeiten und familienfreundliche Arbeitsbedingungen haben.
Zielsetzung: CT-gesteuerte perkutane transthorakale Lungenbiopsien werden zur Charakterisierung von unklaren pulmonalen Läsionen eingesetzt, da diese weniger Komplikationen hervorrufen als operative Explorationen. Die hierbei am häufigsten auftretenden Komplikationen sind Pneumothorax und pulmonalen Blutungen. Um diese zu verringern, konzentrierten sich Studien vermehrt auf mögliche Einflussfaktoren. Hierbei zeigte sich, dass Komplikationen überwiegend von Läsionsgröße, Stich-kanallänge und pleuralem Kontakt des Tumors abhingen. Weitere einflussnehmen-de Faktoren waren das Auftreten von Lungenemphysemen und die Lokalisation des Tumors. Nach unserem Wissen wurde der potentielle Einfluss von Berufserfahrung und Persönlichkeitsmerkmalen von interventionellen Radiologen bei CT-gesteuerten Lungenbiopsien bislang nicht untersucht.
Folglich war die Motivation zur vorliegenden Studie, mithilfe psychologischer Frage-bögen Rückschlüsse auf die Interventionsergebnisse und Ausbildung im Bereich der Interventionellen Radiologie zu ziehen. Konkret wurde untersucht inwiefern Berufserfahrung und Persönlichkeitsmerkmale von interventionellen Radiologen den technischen Erfolg und die Komplikationsrate CT-gesteuerter perkutaner transthorakaler Lungenbiopsien beeinflussen.
Methodisches Vorgehen: Auf Grundlage einer retrospektiven Datenanalyse von 1056 CT-gesteuerten Lungenbiopsien, durchgeführt von 38 interventionellen Radio-logen im Zeitraum 2006 bis 2014, wurden für die vorliegende Studie 445 Eingriffe herangezogen, die von 14 Radiologen durchgeführt wurden (Ausschlusskriterien: Fehlende Zustimmung der Radiologen; < 20 Interventionen pro Interventionalist; Punktionen mit unvollständigen Daten etc., Vgl. Abbildung 1).
Die Interventionen wurden bewertet in Bezug auf die Häufigkeit von auftretenden Komplikationen, technischer Erfolgsrate und interventionsbezogenen Einflussgrößen. Persönlichkeitsmerkmale der interventionellen Radiologen wurden auf Basis der psychologischen Fragebögen NEO-FFI (Big Five) und State-Trait Angst-Inventar beurteilt. Die Ergebnisse der CT-gesteuerten Lungenbiopsien wurden den interventionsbezogenen Einflussgrößen zugeordnet und mit den Persönlichkeitsmerkmalen und der Berufserfahrung der 14 Radiologen abgeglichen.
Resultat: Es wurden keine signifikanten Unterschiede zwischen den 14 Interventionalisten bezüglich des technischen Erfolgs (Variationsbreite: 75.0 - 95.5%, p = 0.406), Komplikationsrate insgesamt (Variationsbreite: 44.7 - 85.7%, p = 0.088) beziehungsweise Major- (Variationsbreite: 15.6 - 40.9%, p = 0.679) und Minor-Komplikationen (Variationsbreite: 31.6 - 71.4%, p = 0.074) identifiziert. Die Berufserfahrung hatte keine Aus-wirkung auf den technischen Erfolg (p = 0.254) und die Komplikationsrate (p = 0.470). Die Persönlichkeitsmerkmale hatten keinen Einfluss auf den technischen Erfolg. Drei der sechs Persönlichkeitsmerkmale besaßen jedoch einen Einfluss auf die Komplikationsrate.
Fazit: Die Berufserfahrung besitzt keinen Einfluss auf den technischen Erfolg und die Komplikationsrate von CT-gesteuerten transthorakalen Lungenbiopsien. Auch die Persönlichkeitsmerkmale Angstgefühl, Offenheit, Gewissenhaftigkeit, Extraversion, Verträglichkeit und Neurotizismus nehmen keinen signifikanten Einfluss auf den technischen Erfolg. Jedoch haben die drei Persönlichkeitsmerkmale Angstgefühl, Offenheit und Gewissenhaftigkeit einen signifikanten Einfluss auf das Auftreten von Komplikationen.
Es zeigt sich, dass Persönlichkeitsmerkmale zumindest teilweise einen Einfluss auf die Komplikationsrate besitzen und daher eine verbesserte individuelle Weiterbildung helfen kann, individuelle Fehlerquellen zu minimieren und das Leistungsniveau zu erhöhen. Ein verstärktes Augenmerk sollte analog anderer Berufe auch in der Medizin darauf gelegt werden, bereits bei der Kandidatenauswahl stärker persönlichkeitsmerkmalbezogene Aspekte zu integrieren und während der Berufslaufbahn immer wieder zu erheben.
Das Pankreaskarzinom zählt zu den fünf häufigsten Krebserkrankungen in Deutschland, die durch eine spät einsetzende Symptomatik und ein schnelles Wachstum zum Zeitpunkt der Diagnose eine minimale Aussicht auf Heilungserfolg hat. Ziel dieser Arbeit war es, die onkolytische Therapie des Pankreaskarzinoms sicherer zu machen und eine bessere Implementierung in den klinischen Alltag zu erreichen.
In vorherigen Tierversuchen dieser Arbeitsgruppe wurde das Virus im aktiven oder inaktiven Zustand intravenös appliziert und so eine in vivo Stimulation von Spendermäusen vorgenommen. Nach adoptivem Zelltransfer dieser stimulierten Splenozyten in tumortragenden Mäusen konnte eine Onkolyse beobachtet werden, jedoch war die Versuchsdurchführung hinsichtlich der klinischen Anwendung noch zu fern. Aus diesen vorangegangenen Versuchen entwickelte sich das in dieser Arbeit besprochene Modell in dem die Stimulation von entnommenen Splenozyten oder Blutleukozyten in vitro erfolgt. Zusätzlich wurde überprüft, ob nach der Behandlung des Organismus eine weitere Virusübertragung stattfinden kann.
Der Transfer in tumortragende Mäuse wurde zu zwei Zeitpunkten (24h und 72h nach in vitro Stimulation) vorgenommen. Die Onkolyse war zu beiden Zeitpunkten und mit beiden Leukozytengruppen erfolgreich, sodass die Tumore makroskopisch nicht mehr zu erkennen waren oder 10% des Volumens der Kontrollgruppen maßen. Darüberhinaus wurden die reisolierten Tumorzellen der Versuchstiere hinsichtlich der Veränderung ihrer Oberflächenproteine sowie die mesenteriale Lymphknoten auf die Veränderung der Leukozytenpopulationen analysiert. Die Ergebnisse zeigten, dass die Anzahl regulatorischer T-Lymphozyten, deren Rolle die Immunsuppression sowohl im physiologischen als auch im pathologischen Milieu ist, nach dem Transfer von stimulierten Leukozyten deutlich abnimmt. Die Analyse der reisolierten Tumorzellen hat gezeigt, dass die Menge von MHC I ansteigt und die des PD-L1 sinkt, wodurch die Tumorzellen anfälliger für den zytotoxischen Angriff durch T-Lymphozyten sind. Diese Ergebnisse liefern den deutlichen Hinweis, dass der Rückgang der Tumormasse nicht auf das aktive Virus im Organismus, sondern auf die Aufhebung der Immunsuppression und die Erhöhung der Immunogenität des Tumors zurückzuführen ist.
Background: Intact socio-cognitive abilities, such as theory of mind (ToM), facial emotion recognition (FER), social decision making (SDM) and visual perspective taking (VPT), are essential for human well-being and quality of life. Impairment in social cognition can have major implications for health in affected individuals and society as a whole. Evidence for changes in social cognition in healthy and pathological aging processes, such as subjective cognitive decline (SCD) and mild cognitive impairment (MCI), is currently either sparse or inconclusive. It is important to determine how social cognition changes in healthy and pathological aging and provide grounds for targeted and early assessment and intervention. The aims of this thesis were to investigate social cognition across four domains, in particular, ToM, FER, SDM and VPT, in healthy young and older individuals, as well as in individuals with cognitive deficits, such as SCD and MCI. In the case of a decline, further goals were to investigate the degree of impairment and the domains affected.
Methods: A systematic literature search was conducted in four major academic databases, MEDLINE, Web of Science Core Collection, CENTRAL, and PsycInfo, for studies investigating social cognition in healthy young and old individuals as well as individuals affected by SCD and MCI which met the inclusion criteria. The primary outcome was ToM and secondary outcomes were FER, SDM and VPT. After a systematic review was performed, studies eligible for meta-analysis were divided according to comparison groups and outcomes. Random-effects meta-analyses were conducted using standardized mean differences (SMD). Risk of Bias was assessed using the “Tool to assess risk of bias in cohort studies” modified for the present study design.
Results: After a thorough systematic literature search, 86 studies containing 88 comparisons were included in the systematic review, of which 47 were eligible for quantitative analysis. The meta-analysis revealed a progressive decline in ToM and FER abilities from young adulthood to MCI. Varying effect sizes demonstrated different trajectories of change for specific domains. Due to a lack of research, data investigating SDM and VPT, as well as SCD were insufficient for quantitative analysis.
Conclusion: ToM and FER decline gradually from healthy to pathological aging. Therefore, assessment of social cognition is important and should be incorporated in routine neurocognitive testing, so that targeted interventions can be introduced when needed. With this information in mind, future research should focus on the development of new assessment tools, as well as preventive and treatment strategies. This review also identified research gaps in certain populations (e.g. SCD, middle age, MCI-subtypes) as well as domains (VPT and SDM) that need to be addressed in the future.
Übergewicht ist einer der wichtigsten Risikofaktoren für kardiovaskuläre und metabolische
Erkrankungen. Vor allem eine vermehrte Akkumulation von viszeralem Fettgewebe (VAT) im
Vergleich zu subkutanem Fettgewebe (SAT) wird als Hauptursache für Adipositas-assoziierte
Erkrankungen vermutet. In der vorliegenden Arbeit wurden ungerichtete metabolische
Analysen (Metabolomics) verwendet, um metabolische Stoffwechselwege und kleinste
Moleküle zu identifizieren, die mit einer Akkumulation von VAT oder SAT assoziiert sind.
Die Studienpopulation bestand aus 491 Proband:innen ohne metabolische Erkrankungen (192
Männer, 299 Frauen), die im Rahmen einer großen populationsbasierten Studie aus dem
Nordosten Deutschlands intensiv untersucht wurden. Mit Hilfe linearer Regressionsmodelle
wurden die Assoziationen zwischen der mittels MRT quantifizierten Menge der
Fettkompartimente VAT und SAT und dem Metabolom im Plasma und Urin untersucht. Die
Metabolite wurden dabei durch massenspektrometrische Verfahren quantifiziert. Insgesamt
zeigte sich, dass VAT mehr Assoziationen zum Metabolom des Plasmas (54 Metabolite) und
Urins (101 Metabolite) aufwies als SAT (20 Plasmametabolite; 29 Urinmetabolite). Letzteres
metabolische Profil wurde fast vollständig von den zu VAT assoziierten Signaturen überlagert.
Geschlechtsspezifische Unterschiede ließen sich nur bei einem geringen Anteil der
untersuchten Assoziationen identifizieren. Signifikante Assoziationen ließen sich vor allem mit
Fettsäure-Abkömmlingen und Zwischenprodukten aus dem Metabolismus von
verzweigtkettigen Aminosäuren beobachten. Außerdem waren Metabolite signifikant
assoziiert, die einen veränderten Kohlenhydrat- und Kortisol-Metabolismus anzeigen. Darüber
hinaus ließen sich Assoziationen mit Markern aus dem Darm-Mikrobiom abbilden, die
vermutlich einen ungünstigen Lebensstil widerspiegeln. Zudem konnte eine neuartige positive
Assoziation zwischen VAT und den im Plasma gemessenen Gehalt des pharmakologischen
Wirkstoffes Piperin nachgewiesen werden. Alles in allem lassen sich Hinweise bezüglich der
Entwicklung von Adipositas-bezogenen Krankheiten liefern. Die vorliegende Studie stellt somit
die Gesundheit des Metaboloms bei „gesunden“ Personen in Frage und bietet die Möglichkeit,
die Entstehung von Adipositas auf molekularer Ebene zu verstehen. Es sind jedoch
weiterführende Untersuchungen notwendig, um diejenigen Menschen zu identifizieren,
deren Metabolom Auffälligkeiten zeigten und so bereits frühzeitig der Entstehung von
Krankheiten entgegenwirken zu können.
The skull is an extremely informative part of the vertebrate body. Skulls are
involved to hunt, feed and drink, to nurse, fight, dig, and to many other activities.
Also, main sensory organs are situated on the head in order to enable a given
animal to see, smell, taste, feel, listen, equilibrate and think; hence, the head is the
main connection to the external world. It follows that a skull, with and without soft
tissue, can tell a lot about its owner. Each skull consists of many individual bones
constituting regions (e.g., snout and braincase) that represent different aspects of an
anatomical mosaic, which in turn allows deeper (palaeo)biological insights.
In the past three centuries, palaeontologists dug out countless fossils from all
over the world and from many preserved periods and groups, including dinosaurs.
Hence, public and private collections house numerous fossil skull specimens. To
further enlighten our understanding of palaeoecological, physiological and
phylogenetic affinities of dinosaurian representatives belonging to different groups,
and in order to reveal new aspects on their (neuro)anatomy, behaviour, ontogeny
and evolution, a thoroughly examination with modern techniques is the aim of this
thesis.
In order to get a phylogenetically broad understanding, fossil remains from at
least four extinct species, including Irritator challengeri (a theropod: mostly bipedal
carnivores) from the Early Cretaceous of northeastern Brazil, Europasaurus holgeri
(a sauropod: long-necked, quadrupedal herbivores) from the Late Jurassic of Lower
Saxony, Emausaurus ernsti together with an unnamed taxon from the Early Jurassic
of Mecklenburg-Western Pomerania, and Struthiosaurus austriacus, Late
Cretaceous of eastern Austria (the latter three are thyreophorans: armoured, mostly
quadrupedal herbivores), were in closer focus. To document and digitally reconstruct
cranial bones and cavities therein, the material was examined with micro computed
tomography (microCT). On this basis, the full morphology of the preserved anatomy
was revealed, described and contextualized, for example, in conjunction with
comparative anatomy and biomechanical considerations. During this process, further
methods were used to investigate and depict individual fossils: macro- and microphotography,
photogrammetry and phylogenetic analyses, each encompassing
multiple sub-tasks and being supported by 3D prints.
As part of the result, it was possible to formulate reasoned assumptions about
the lifestyle of the taxa in focus. For instance, the neuroanatomy and the osteological
characteristics of the spinosaurid Irritator challengeri implicate that this taxon was an
agile hunter with a habitually inclined snout that was specialized in catching relatively
small prey with a robust dentition and a comparably weak - but fast - bite, with a
remarkable jaw mechanism which enabled the animal to kinetically widen the
pharynx during lower jaw depression. The (neuro)anatomy of I. challengeri, S.
austriacus, E. ernsti and E. holgeri presented here, enrich our knowledge about a
plethora of (lifestyle-related) aspects of these animals, their closer relatives and the
prehistoric world they lived in.
Das Glioblastom ist ein WHO Grad 4-Tumor und einer der häufigsten und zugleich agressivsten Hirntumoren im Erwachsenenalter. Trotz multimodaler Therapie, die eine neurochirurgische Resektion sowie eine adjuvante Radiochemotherapie und als neuen Therapieansatz eine Kombination aus Temozolomid und tumor treating fields umfasst, ist die Prognose weiterhin schlecht, sodass der Suche nach neuen therapeutischen Zielstrukturen eine maßgebliche Bedeutung zukommt. Für verschiedene Tumorentitiäten konnte gezeigt werden, dass die Überexpression einzelner onkogener Kinasen die Tumorprogression vorantreibt, wobei bei Glioblastomen gezeigt werden konnte, dass die Serin-Threonin-Kinase Pim1 eine wichtige Rolle in der Pathogenese einnimmt.
In den Fokus rücken zunehmend auch stammzellähnliche Tumorzellen, die eine Subpopulation innerhalb von Glioblastomen darstellen und das aggressive biologische Verhalten sowie die Resistenz gegenüber der Standardtherapie und eine hohe Rezidivrate vermitteln können.
In dieser Arbeit sollte dementsprechend basierend auf den bisherigen Erkenntnissen zu Pim1 sowie zur Bedeutung von Tumorstammzellen im malignen Geschehen der Einfluss der Serin-Threonin-Kinase Pim1 auf das Stammzellverhalten von Glioblastomzellen näher untersucht werden.
Durch den Vergleich von adhärent wachsenden Tumorzellen der Glioblastomzelllinie LN-18 mit stammzellähnlichen LN-18 Neurosphären konnte eine erhöhte relative mRNA-Expression von Pim1 und EGFR sowie der potentiellen Stammzellmarker Nestin, CD44, CD133 und Musashi-1 nachgewiesen werden. Die relative Proteinexpression von Pim1 sowie der Stammzellmarker Nestin, CD44, CD133 und Sox2 war in den Neurosphären im Vergleich zu den adhärent wachsenden LN-18 Zellen ebenfalls gesteigert. Diese Daten konnten durch die Immunfluoreszenz-Färbungen bestätigt werden.
Ein effizienter siRNA-vermittelter knockdown von Pim1 auf Proteinebene konnte in dieser Arbeit nicht erzielt werden, sodass keine Aussagen zu einer Regulation von Stammzell- und Differenzierungsmarker nach zielgerichteter genetischer Abschaltung von Pim1 getroffen werden konnten. Hier sind weiterführend Optimierungen notwendig oder der Einsatz spezieller CRISPR-Cas9-Verfahren zur genetischen Ausschaltung sinnvoll.
Die pharmakologische Inhibition von Pim1 mit LY294002 und TCS Pim1-1 führte zu einer signifikanten Reduktion der Neurosphärenformation sowie der Zellviabilität bei LN-18 Zellen, wodurch die in Vorarbeiten an adhärenten Glioblastomzellen gewonnenen Daten um Untersuchungen an stammzellartigen Glioblastomzellen erweitert wurden.
Zusammenfassend legen die in dieser Arbeit erhobenen Daten nahe, dass Pim1 das Stammzellverhalten von Glioblastomzellen beeinflusst, indem Pim1 Einfluss auf die Expression von Stammzellmarkern nimmt und seine Inhibition die Aufrechterhaltung einer Glioblastomstammzellpopulation beeinträchtigt, indem die Neurosphärenformation und die Viabilität der Zellen stark reduziert werden. Somit stellt Pim1 eine geeignete Zielstruktur für eine zielgerichtete Therapieoption beim Glioblastom dar, beispielsweise in Kombination mit der klassischen Radiochemotherapie. Zukünftige Studien müssen zeigen, inwieweit eine selektive Pim1-Inhibition tatsächlich Einfluss auf die Prognose von Patienten mit Glioblastom nimmt.
Modulation der biologischen Wirkung von MikroRNA-1 mittels chemischer Modifikation des RNA-Moleküls
(2021)
In vielen Malignitäten kann eine Dysregulation von miR beobachtet werden. Die reduzierte Expression dieser kleinen, nicht-codierenden RNA resultiert in verlängertem Tumorüberleben, einer gesteigerten Proliferationsrate, verbesserter Angiogenese und Metastasierung von Tumorzellen [1, 2]. Da miR-1 in ihrer Funktion als Tumorsuppressor mehrere onkogene Signal- und Effektorkaskaden supprimieren kann, ist die Erforschung ihres therapeutischen Potenzials von gesteigertem Interesse [1]. Dies zu realisieren eignen sich Prostatakarzinomzellen in besonderem Maße, da dort endogene miR-1 enorm herunterreguliert ist [157].
Die vorliegende Arbeit untersuchte die miR-1 Re-Expressionstherapie zur Hemmung der Tumorprogression auf molekularer Ebene an Prostatakarzinomzellen mit synthetischen miR-1 Molekülen. Darüber hinaus wurde die synthetische miR-1 durch unterschiedliche Substituenten modifiziert, um zu evaluieren ob diese Modifikationen Einfluss auf die biologische Wirkung auf die untersuchten Prostatakarzinomzelllinien haben. Ein weiterer Fokus lag dabei auf der Fragestellung, ob die Position und die chemischen Eigenschaften der Substituenten selbst einen Einfluss auf die miR-1 Effekte ausüben.
Es konnte gezeigt werden, dass die Wiederherstellung der intrazellulären miR-1 Spiegel durch die unmodifizierte, synthetische miR-1 bereits einen hemmenden Effekt auf das Tumorwachstum hatte. Ausserdem deuten die Ergebnisse darauf hin, dass die chemisch synthetisierte und modifizierte miR-1, der unveränderten, synthetischen miR-1 in ihrer tumorsupprimierenden Funktion überlegen sein kann.
Die antiproliferative Wirksamkeit der modifizierten miR-1 Moleküle hing jedoch eher von der Position, als von der Art des modifizierten Nukleotids ab. Es konnte gezeigt werden, dass, unabhängig vom Substituenten, Modifikationen an vermutlich kritischen Positionen sogar ein gesteigertes Tumorwachstum zur Folge hatten. Substituenten an ungünstigen Positionen konnten zu Reduktion der antiproliferativen Effekte von miR-1-Molekülen und somit sogar zu vermehrten Tumorwachstum führen. Dies bietet die Möglichkeit, durch die Auswahl gut charakterisierter miR mit hohem antiproliferativem Potenzial maßgeschneiderte, synthetisch modifizierte miR für die zukünftige, individualisierte Therapie verschiedener Krebsentitäten zu entwickeln.
Diese vorgelegte Arbeit stellt eine Ausarbeitung des Vergleichs der medizinischen Entwicklung
und Lehren der abendländischen sowie der morgenländischen Kulturkreise insbesondere hinsichtlich des Bereichs der Anatomie dar. Der Fokus der Darstellungen liegt hierbei auf den
möglichen Einflüssen der verschiedenen Religionen, auf die geschichtliche Entwicklung und
den aktuellen Stand der medizinischen Forschung sowie die mögliche Beeinflussung
ebendieser durch religiöse und/oder kulturelle Strukturen hinsichtlich ihrer Förderung oder/und
Beeinträchtigung.
Diese Studie liefert einen umfassenden Überblick über die Assoziationen der fünf Adipokine Adiponektin, Chemerin, Galektin-3, Leptin und Resistin mit der Menge unterschiedlicher Fettkompartimente sowie metabolischer Risikofaktoren und Phänotypen. Dafür wurden Daten von 4116 Teilnehmern der bevölkerungsbasierten SHIP-TREND-Studie mittels multivariabler linearer und logistischer Regressionsmodelle analysiert.
Adipöse Teilnehmer weisen verglichen mit normalgewichtigen Probanden höhere Chemerin-, Galektin-3- und Leptinkonzentrationen sowie niedrigere Adiponektinkonzentrationen auf. Der Leberfettgehalt sowie die Menge des subkutanen (SAT)- und viszeralen Fettgewebes (VAT) waren jeweils unabhängig voneinander invers mit der Adiponektinkonzentration assoziiert. Zusätzlich konnten unabhängige positive Assoziationen zwischen dem Leberfettgehalt, der Menge des SAT und der Chemerinkonzentration sowie zwischen SAT und der Galektin-3- und Leptinkonzentration beobachtet werden. Bei körperlich inaktiven Teilnehmern vs. körperlich aktiveren Probanden wurde eine höhere Chemerin- und Leptinkonzentration festgestellt. Darüber hinaus wiesen Raucher vs. Nichtraucher eine höhere Chemerin- und Galektin-3-Konzentration sowie eine niedrigere Leptin- und Adiponektinkonzentration auf. Der Alkoholkonsum war positiv mit dem Adiponektin- und invers mit dem Resistinspiegel assoziiert. Alle untersuchten Adipokine zeigten zudem signifikante Assoziationen mit mindestens einem Lipidmarker auf. Mit Ausnahme von Resistin wurden für alle untersuchten Adipokine signifikante Assoziationen mit dem Glukosestoffwechsel festgestellt. Insgesamt war eine hohe Adiponektinkonzentration mit einem vorteilhaften Stoffwechselprofil verbunden, wohingegen eine hohe Chemerin-, Galektin-3- bzw. Leptinkonzentration mit ungünstigen Stoffwechselbedingungen assoziiert war. Interessanterweise scheint eine hohe Leptinkonzentration aber hauptsächlich auf Übergewicht hinzuweisen, wohingegen eine hohe Adiponektin- oder Chemerinkonzentration mit einem breiteren Spektrum metabolischer Phänotypen assoziiert ist. Galektin-3 und Resistin scheinen dagegen nur eine untergeordnete Rolle in Zusammenhang mit metabolischen Phänotypen zu spielen.
Insgesamt trägt die vorliegende Untersuchung zu einem besseren Verständnis der Assoziationen von Adipokinen mit unterschiedlichen Fettkompartimenten, Verhaltensrisikofaktoren und metabolischen Phänotypen bei. Allerdings ist bisher sehr wenig über das gesamte Spektrum der komplexen Physiologie der Adipokine bekannt. Daher sind weitere Studien erforderlich, um Klarheit in diese Zusammenhänge zu bringen.
In den letzten Jahren erhöhte sich die Inzidenz des humanen hepatozellulären Karzinoms in nicht-zirrhotischen Lebern bei gleichzeitigem Diabetes mellitus Typ 2 deutlich. Im Hepatokarzinogenesemodell nach intraportaler Pankreasinseltransplantation in der diabetischen Ratte konnte Prof. Dr. F. Dombrowski durch eine kombinierte Hyperinsulinämie und Hyperglykämie glykogen- und lipidreiche, klarzellige Herde induzieren, sogenannte clear cell foci (CCF), die sich in Langzeitexperimenten zu hepatozellulären Adenomen und Karzinomen entwickelten. Sowohl in den CCF als auch in humanen und rodenten hepatozellulären Karzinomen fand sich eine Heraufregulation des Transkriptionsfaktors carbohydrat-responsive element-binding proteins (ChREBP), der glukoseabhängig und insulinunabhängig Enzyme der Glykolyse und Lipogenese reguliert. Das Inseltransplantationsmodell wurde anschließend auf die Maus unter Verwendung von 70 transplantierten Inseln übertragen, wobei die Frequenz der CCF sehr niedrig und die Anzahl thrombosebedingten Leberzellnekrosen hoch war. Das primäre Ziel meiner Doktorarbeit war es, die Frequenz der CCF am Modelltier Maus zu steigern. Mit der These, eine erhöhte transplantierte Inselanzahl führt zu einer höheren Frequenz der CCF, modifizierte ich die Inselisolationsprozesse systematisch, um qualitativ hochwertige und vom exokrinen Pankreasgewebe bereinigte Inseln zu erhalten. Anschließend schloss ich anhand immunhistochemischer Reaktionen und Vitalitätstests mögliche schädliche Einflüsse der Isolation aus. Ich konnte somit die Anzahl auf 120 und 200 Inseln erhöhen, die Streptozotocin-diabetischen Wildtyp (WT) - und ChREBP-Knockout-Mäusen intraportal transplantiert wurden, ohne Leberzellnekrosen zu induzieren. Nicht-transplantierte Kontrollgruppen blieben vier Wochen lang hyperglykämisch. Nach einer und nach vier Wochen konnte ich klarzellige Leberherde in transplantierten WT-Mäusen histologisch, immunhistochemisch und elektronenmikroskopisch nachweisen, die den klassischen CCF entsprachen. Durch Erhöhung der Inselzahl konnte ich eine tendenziell jedoch nicht signifikant erhöhte Frequenz der CCF erreichen. Nach vier Wochen kam es bei diabetischen transplantierten ChREBP-Knockoutmäusen ebenfalls zur Induktion klarzelliger Herde, die sich durch eine enorme Glykogenakkumulation, fehlende Lipidspeicherung und eine erniedrigte Proliferationsaktivität von den WT-CCF unterschieden. Durch diese Ergebnisse konnte ChREBP als Vermittler zwischen proliferationsärmeren, glykogenreichen und proliferationsaktiveren, lipidreicheren hepatischen Läsionen charakterisieren. Das primäre Ziel meiner Doktorarbeit, die Frequenz der CCF signifikant zu erhöhen, konnte nicht erreicht werden, jedoch durch ein verringertes Transplantatvolumen der Weg für Folgeexperimente mit erhöhter Inselzahl sowie für Langzeitexperimente geebnet werden.
Seas and oceans are essential for the global ecosystem. Entire societies, economies and countless livelihoods rely on their good environmental status. Yet, pressures on marine environments are increasing. An extensive assessment and monitoring of marine habitats is a vital precondition for understanding these systems and their sustainable conservation. Remote sensing methods can temporally accelerate the mapping, improve the spatial resolution and support the interpretation of large areas. Hydroacoustic becomes the method of choice for areas deeper than the coastal zone as optical signals are limited by strong attenuation in the water column. Apart from depth measurements for the creation of bathymetric charts, the recording of backscatter strength is useful for the characterization of the seafloor surface. The direct influence of the inhabiting benthic community on the backscattered signal is rarely considered, although it can be utilized for the detection of benthic life. Information about habitat-specific backscatter responses or a hydroacoustic remote sensing catalog for benthic habitats is missing so far.
The multibeam echosounder (MBES) has the advantage of recording both, bathymetry and backscatter strength simultaneously with related incidence angle. Further, recent technological developments allow to change between frequencies. Angular range curves supported the quantification of backscatter strength of different frequencies. Acoustic data sets were complemented by ground truthing in form of sedimentological and biological samples as well as video profiles. Study areas were located offshore the island of Sylt in the North Sea as well as in vicinity to Oder Bank and close to the coast offshore Hohe Düne/Rostock, both in the Baltic Sea. Investigated habitats included sand areas inhabited by tubeworms, loose mussel clusters on top of sand areas, seagrass meadows, coarse sand and gravel areas, and a reef covered by mussels.
Multifrequency backscatter maps, combining frequencies between 200 kHz and 700 kHz, illustrate small-scale features at the seafloor not visible in monofrequent maps. Key habitats showed a specific backscatter response, which can partly be related to macrobenthic flora and fauna. Data sets recorded with a (partly calibrated) MBES in three different month (May, August, October) revealed that backscatter strength can further detect spatial as well as temporal habitat dynamics. Alterations in the sediment composition at the seafloor surface of the ecologically valuable coarse sand and gravel areas were caused by seasonal changes in local hydrodynamics.
A newly developed 3D seismic lander has the ability to support hydroacoustic remote sensing as an additional, non-destructive ground truthing method utilizing a high frequency of 130 kHz to image the shallow subsurface. Buried objects, e.g., stones, shells, fruit gummy worms, as well as sediment disturbances could be detected and visualized in a laboratory experiment. The 3D seismic lander is likely to improve the investigation of volume scatter contribution to backscatter strength and is potentially applicable for the imaging of bioturbation.
Das Ziel der vorliegenden Studie bestand darin, die Morphologie der Nasenhöhle und insbesondere der Conchae nasales zweier Primatenspezies, die unterschiedlichen Unterfamilien der geschwänzten Altweltaffen (Cercopithecoidea) angehören, morphometrisch zu untersuchen und zu vergleichen. Die Untersuchungen erfolgten an mazerierten adulten Schädeln beiderlei Geschlechts von Japanischen Makaken (10 Präparate) und Mantelaffen (13 Präparate). Während die Japanischen Makaken (Macaca fuscata) typischerweise einen Sinus maxillaris aufweisen, sind bei den Mantelaffen (Colobus guereza) keine Nasennebenhöhlen nachweisbar. Vor diesem Hintergrund sollte weiterhin geprüft werden, inwiefern das Vorhandensein eines Sinus maxillaris die Morphologie der Nasenhöhle und der Conchae nasales beeinflusst.
Die Messungen erfolgten an definierten koronaren DVT- bzw. CT-Schichtaufnahmen der Schädelpräparate. Dazu wurden die Datensätze mit der 3D MPR-Funktion des Programms RadiAnt® Dicom Viewer (Vers. 5.5.0, Medixant) so ausgerichtet, dass die Horizontalebene durch die Messpunkte Prosthion und Spina nasalis posterior verlief. Diese Ebene wurde nachfolgend als Nasenbodenebene bezeichnet. Senkrecht zur Nasenbodenebene wurden koronare Messebenen definiert, die entsprechend der palatinalen Wurzeln der Oberkieferzähne des zweiten Prämolaren bis zum dritten Molaren positioniert wurden. Die so definierten koronaren Schichtaufnahmen bildeten die Grundlage für Erhebung der Breiten- und Höhenmaße der Nasenhöhle sowie Flächenmaße des Meatus nasi inferior. Für die Erfassung der Conchae nasales wurden die vertikalen Abstände der jeweiligen Grundlamellen in Bezug zur Nasenbodenebene vermessen. Zudem wurden unter der Verwendung der Programme WinSurf (Version 4.0, Lozanoff and Moody) und ImageJ (Version 1.52n, Rasband, National Institutes of Health) 3D-Rekonstruktionen der Nasenmuscheln erstellt und deren Volumina berechnet. Darüber hinaus wurden ausgewählte externe Schädelmaße in den Vergleich mit einbezogen.
Mit Ausnahme der Schädelbasislänge sind die externen Schädelmaße sowie das berechnete Gesichtsschädelvolumen bei Macaca fuscata signifikant größer als bei Colobus guereza. Zugleich wies Macaca fuscata signifikant größere Volumina der Concha nasalis inferior und media auf. Auch die Größenverhältnisse der Conchae nasales innerhalb der jeweiligen Stichproben unterschieden sich zwischen beiden Spezies. Anders als bei Colobus guereza wurde bei Macaca fuscata eine größere Concha nasalis media im Vergleich zur Concha nasalis inferior beobachtet. Die Symmetrieverhältnisse der Nasenmuscheln und ihrer Grundlamellen konnten durch die Berechnung eines Asymmetrie-Index dargestellt werden. Hierbei konnte eine zufällige Verteilung der Asymmetrien bei beiden Spezies festgestellt werden, die als fluktuierende Asymmetrie eingeordnet wurde.
Die Grundlamelle der Concha nasalis inferior wurde bei beiden Primatenspezies in allen vier koronaren Messebenen, vom zweiten Prämolaren bis zum dritten Molaren des Oberkiefers, lokalisiert. Die Grundlamelle der Concha nasalis media lag bei Macaca fuscata auf Höhe der Messebene des dritten Oberkiefermolaren, während sie bei Colobus guereza auf Höhe des zweiten und dritten Oberkiefermolaren beobachtet wurde. Die Grundlamelle der Concha nasalis superior lag bei beiden Primatenspezies vorwiegend im Bereich des zweiten Oberkiefermolaren.
Die Ergebnisse der Breiten- und Höhenmaße der Nasenhöhle zeigten, dass Macaca fuscata in drei von vier koronaren Messebenen eine signifikant höhere Nasenhöhle aufweist. Die Nasenhöhlenbreite ließ hingegen keine Tendenzen in Bezug auf die Größenverhältnisse zugunsten einer Spezies erkennen. Mithilfe eines Breiten-Höhen-Index konnte außerdem das Verhältnis der Breite zur Höhe der Nasenhöhle beschrieben werden. Während dieses Verhältnis im mittleren Bereich der Nasenhöhle bei beiden Spezies annährend gleich ist, besitzt Colobus guereza im anterioren und posterioren Bereich eine breitere Nasenhöhle in Relation zur Gesamthöhe der Cavitas nasi. Es wurden weiterhin signifikante Unterschiede in der Größe des Meatus nasi inferior zwischen beiden Primatenspezies beobachtet.
Mögliche Merkmalszusammenhänge zwischen ausgewählten Maßen der Nasenhöhle sowie externen Schädelmaßen wurden mit der Korrelationsanalyse nach Spearman geprüft. Hierbei wurden bei Colobus guereza keine signifikanten Zusammenhänge zwischen den Volumina der Nasenmuscheln und den externen Schädelmaßen festgestellt. Für Macaca fuscata konnte nur zwischen dem Volumen der rechten Concha nasalis inferior und der Gesichtsschädellänge sowie dem Gesichtsschädelvolumen eine signifikante Korrelation beobachtet werden.
Signifikante Zusammenhänge zwischen den Höhenmaßen der Grundlamellen und den Höhenmaßen der Nasenhöhle wurden bei Macaca fuscata nur für die Concha nasalis inferior im Bereich des zweiten Oberkieferprämolaren sowie bei Colobus guereza für die Concha nasalis media im Bereich des dritten Oberkiefermolaren beobachtet. Die Ergebnisse der Korrelationsanalyse lassen ferner vermuten, dass die Grundlamelle der Concha nasalis inferior eher mit der Nasenhöhlenbreite als mit der Höhe der Nasenhöhle zusammenhängt. Die Ergebnisse der Regressionsanalyse zeigten, dass diejenigen Korrelationen, die bei beiden Primatenspezies gleichermaßen auftraten, keine signifikanten Unterschiede aufweisen.
Die vorliegende Arbeit stellt eine Methodik vor, die es erlaubt, ausgewählte Maße der Nasenhöhle mithilfe von DVT- und CT-Aufnahmen zu erfassen und zwischen verschiedenen menschlichen oder nichtmenschlichen Populationen bzw. unterschiedlichen Primatenspezies zu vergleichen. Die Primatenspezies Macaca fuscata und Colobus guereza wiesen signifikante Unterschiede in verschiedenen Aspekten der Nasenhöhle auf, welche möglicherweise mit den geografischen Lebensräumen sowie der unterschiedlichen Schädelpneumatisation zusammenhängen. Ein Einfluss des Sinus maxillaris auf die Morphologie der Conchae nasales und ihrer Grundlamellen kann nicht ausgeschlossen werden. Weitere Studien sind nötig, um zu prüfen, inwiefern die Anordnung und Größe der Grundlamellen der Conchae nasales artspezifisch sind und in welchem Zusammenhang sie mit anatomischen und physiologischen Charakteristika der Nasenhöhle sowie des Gesichtsschädels stehen. Zudem können die Ergebnisse dieser Studie als Grundlage für weiterführende biometrische Untersuchungen der Nasenhöhle sowie der Conchae nasales dienen.
Da die Prävalenz von Übergewicht und Adipositas weiterhin ansteigt, wird die Prävention sowie die Behandlung von Adipositas und ihren Folgeerkrankungen in Zukunft eine entscheidende Rolle in der Medizin spielen.
Um jedoch passende Präventionsstrategien und Behandlungsmöglichkeiten zu entwickeln, ist es von großer Bedeutung, die pathophysiologischen Grundlagen dieser Volkskrankheit zu erforschen.
Da die Prävalenz erst in den letzten Jahren deutlich angestiegen ist, gibt es bislang nur wenige Langzeitstudien zu Adipositas und ihrem Effekt auf Hirnparameter.
Die vorliegende Studie verwendet jedoch einen Versuchsaufbau, der es ermöglicht strukturelle Adipositaseffekte des Gehirns über einen Zeitraum von durchschnittlich 4,9 Jahren zu dokumentieren. Gleichzeitig ermöglicht diese Arbeit die Beobachtung langfristiger Auswirkungen polygener Adipositas auf die graue Substanz.
Nach standardisierter Erhebung somatometrischer Daten von 502 Probanden, erfolgte die Durchführung von ebenfalls standardisierten MRT-Untersuchungen des Hirns an zwei Messzeitpunkten, jeweils unter den gleichen Bedingungen. Daraufhin erfolgte die statistische Auswertung dieser Daten unter Verwendung einer Zielregion- sowie Globalanalyse. Eine mögliche altersbedingte Verzerrung wurde durch die Adjustierung an das Alter verhindert. Es konnten strukturelle Unterschiede der grauen Substanz des Gehirns dokumentiert und bestätigt sowie eine mögliche Verbindung zwischen hohen BMI-Werten und einer konsekutiven Hirnatrophie formuliert werden.
Die Ergebnisse liefern erste Hinweise auf einen möglichen kausalen Zusammenhang struktureller Adipositas-Effekte auf das Gehirn.
Im Zuge dieser Arbeit wurde herausgefunden, dass hauptsächlich die kortikale Dicke sowie das Volumen des OFC und des AC-MPFC durch einen höheren Ausgangs-BMI-Wert negativ beeinflusst werden. Allerdings ergibt sich aus den vorliegenden Daten kein Hinweis auf einen Zusammenhang zwischen genetisch bedingter BMI-Erhöhung und Hirnatrophie.
Eine Vielzahl von unterschiedlichen Mechanismen könnten dabei eine mögliche Rolle bei der Entstehung einer Hirnatrophie bei adipösen Personen spielen. Um diese besser zu verstehen, sind weitere Studien notwendig und aufgrund der hohen Prävalenzen sicher auch von medizinischem, aber auch wirtschaftlichem Interesse.
The poor aqueous solubility of many drug substances has been addressed using different solubility enhancement approaches in the pharmaceutical technology field over the last decades. In this context, advanced drug delivery systems based on lipids referred to as SNEDDS were used to overcome solubility limitations of drugs, that are often associated with a low bioavailability after oral administration. There are numerous examples in the literature for the development of L-SNEDDS, which have led to some pharmaceutical products available on the market. As L-SNEDDS development using conventional methods requires a lot of time and experimental effort, a streamlining of this procedure was aimed in the first part of the presented work.
Starting with the development of L-SNEDDS formulations for solubility enhancement of poorly-water soluble drugs, extensive solubility studies with different BCS Class II drugs were performed in various excipients to determine drugs with high solubilities in these excipients as well as to evaluate multiple excipients for their suitability to be used in L-SNEDDS formulations. Celecoxib, efavirenz and fenofibrate were selected as model drugs and a pre-selection of excipients for further development was made. In a next step, a novel screening approach for L-SNEDDS formulation development based on a customized mapping method in a special triangular mixture design was established. This customized tool for L-SNEDDS development comprised the systematic analysis of results obtained with different in vitro characterization methods such as droplet size analysis and distribution, transmittance measurement and emulsification performance assessment. Furthermore, the novel approach streamlined the procedure for L-SNEDDS development as a reduction of experimental effort and time compared to conventional methods was achieved. The most promising L-SNEDDS formulations determined via the customized screening tool approach showed high drug release of celecoxib, efavirenz as well as fenofibrate, and clearly indicated that this method was suitable for efficiently designing stable and rapidly releasing L-SNEDDS formulations incorporating poorly water-soluble drugs.
After the successful development of L-SNEDDS formulations with different drug substances using the novel screening approach, a further aspect of this work dealt with conversion of L-SNEDDS into S-SNEDDS, since a limited storage stability has been reported for many L-SNEDDS formulations. The conversion into S-SNEDDS required the determination of appropriate solid carriers with different material properties depending on the manufacturing process. As a first technological approach, adsorption to a solid carrier was investigated by adding a carrier to drug-loaded L-SNEDDS applying a defined mixing ratio resulting in a solid, particulate formulation. When performing drug release studies, S-SNEDDS based on different commercial
carrier materials revealed major limitations due to incomplete drug release. Thus, a tailor-made microparticulate carrier material based on cellulose was developed for the purpose of adsorbing L-SNEDDS and presented with superior performance compared to conventional adsorbents based on cellulose or silica. Based on the obtained results, this novel cellulose-based microparticle prepared with gum arabic as a binder was determined to be the most promising material amongst all adsorptive carriers that were investigated.
In addition to the technology approach of adsorption, another manufacturing process was considered in the course of the present work, which focused on the preparation of S-SNEDDS by means of HME. As a successful conversion of L-SNEDDS into S-SNEDDS using HME processing requires at least one additional polymeric component, a selection of marketed (co-)polymers that were frequently used in the field of solubility enhancement were evaluated for their suitability in this context. Critical process parameters and target properties of the (co-)polymers were determined, ultimately leading to the idea of developing a novel, customized polymer in order to perform the conversion step via HME in a more suitable and effective manner. In this context, a new copolymer referred to as ModE, as it disclosed a structural association with the commercially available copolymer EUDRAGIT® E PO, was developed. The novel copolymer ModE was evaluated for its suitability for different formulation technologies and showed promising results when used for S-SNEDDS and ASD formulations prepared by the HME process. Different variants of ModE in terms of Mw, Tg and PDI were synthesized via radical polymerization and it was found that the modification of Mw, Tg and PDI of the novel aminomethacrylate-based copolymer had significant effects on drug release as well as storage stability of S-SNEDDS and ASDs. The ModE copolymer type with a Mw of 173 kDa turned out to be the most suitable candidate for S-SNEDDS development using HME technology. In addition, drug-loaded S-SNEDDS based on the ModE variant 173 kDa were storage stable and presented with the highest drug release among all S-SNEDDS formulations tested.
In conclusion, a novel screening tool approach for efficient L-SNEDDS development was established in order to streamline the process for obtaining stable and rapidly releasing L-SNEDDS formulations which improved the solubility of poorly water-soluble drugs. Apart from the L-SNEDDS development process, the conversion from L-SNEDDS into S-SNEDDS was successfully performed using the technology approaches of adsorption to a solid carrier and HME processing. An improved storage stability compared to L-SNEDDS as well as high drug release were achieved for several S-SNEDDS formulations, especially for those prepared with tailor-made materials. Based on the results obtained for S-SNEDDS formulations produced via adsorption, especially in terms of drug release performance, the new cellulose-based
microparticle carriers (M-GA and M-MC) turned out to be the most suitable materials. S-SNEDDS that were manufactured via HME presented with a superior performance regardless of the incorporated drug when comparing the results of S-SNEDDS with those of the corresponding ASDs regarding drug release performance, amorphicity/crystallinity and storage stability. In this context, among all S-SNEDDS formulations prepared via HME, S-SNEDDS based on the ModE variant 173 kDa showed the best results, especially when using the drug substances celecoxib and efavirenz. Although the S-SNEDDS formulation approach is still largely unexplored, based on the research results generated in the present work, it represents a promising technology platform that should definitely be further developed in future experiments.
Acute pancreatitis (AP) is one of the most common and widely increasing gastrointestinal
diseases leading to hospitalization without specifically available therapy. Among various
etiologies, biliary origin is the most common cause. However, the effects of BAs, given
systemically, on AP remains elusive. A detailed characterization of the mechanisms through
which BAs contribute to the pathogenesis and severity of AP will greatly improve our
understanding of the underlying pathophysiology and may facilitate the development of
treatment, early identification of complications, and prevention for AP. In this view, the roles of
different circulating BAs using in vitro-to-in vivo models were investigated and the underlying
mechanisms through which BAs modulate the severity of AP were addressed. The impact of
hydrophobic and hydrophilic BAs on both, isolated acinar cells and different animal models
induced by repetitive injections of caerulein or L-arginine, ligation of the pancreatic duct (PDL)
or combined bile and pancreatic duct ligation (BPDL), were tested. Disease severity was
assessed by biochemical and histological parameters. Serum CCK concentrations were
determined by enzyme immunoassay. The binding of CCK1 receptor was measured using
fluorescent-labeled CCK. Human BA profiles in AP patients were quantified and that were
correlated with etiology as well as clinical course. In acinar cells, hydrophobic BAs mitigated
the damaging effects of CCK. The same BAs further enhanced pancreatitis in L-arginine and
PDL-based pancreatitis whereas they ameliorated pancreatic damage in the caerulein and
BPDL models, in which CCK was involved. The chemical effect of BAs on protease trypsin
was also observed, however, it was similar between hydrophobic and hydrophilic compounds.
Mechanistically, the binding affinity of the CCK1 receptor was significantly reduced by
hydrophobic BAs. In patients, the sum of hydrophobic but not hydrophilic BAs correlated with
the etiology and severity of AP.
Post-endoscopic retrograde cholangiopancreatography (ERCP) pancreatitis (PEP) was
reported to be related with CCK and several pharmaceutical agents have been used to prevent
this most common and potentially severe complication, but those are of limited benefit. In this
regard, our multicenter multinational randomized control trial was designed to compare the
efficacy of indomethacin and N-acetylcysteine (NAC) for the prevention of PEP. A total of 432
ERCP patients from 6 countries were recruited and randomly assigned to receive either NAC
(group A, 84 cases), indomethacin (group B, 138 cases), NAC + indomethacin (group C, 115
cases) or placebo (group D, 95 cases) two hours before procedure. The rate of PEP in groups
A, B and C in comparison with placebo were 10.7%, 17.4%, 7.8% vs 20% (p = 0.08, 0.614 &
0.01, respectively).
Among complications of AP, infection of pancreatic necrosis is one of the most severe
consequence that mostly necessitates interventional therapy. A model to identify parameters
that are useful for the prediction of infected necrosis at an early stage was developed. A
retrospective analysis was conducted in 705 AP patients, who underwent contrast-enhanced computed tomography (CT scan). Both laboratory and clinical parameters were analyzed for
an association with infected pancreatic necrosis, which was microbiologically confirmed. A
logistic regression analysis with stepwise inclusion of significant variables was used to develop
a prediction model. We tested the model quality by receiver operating characteristics analysis.
We found a significant association between 11 parameters with an infection including albumin,
creatinine, C-reactive protein (CRP), and alcoholic etiology, which were independent variables
in the final predictive model with an area under the curve of 0.819.
In the same cohort in which we developed the prediction model above, 89 AP cases with
necrotic complications diagnosed by CT scan were identified. These complications with high
morbidity and mortality required endoscopic drainage, which possibly accompanies severe
adverse events. All complications which occurred in patients who underwent those procedures
and their associated features were retrospectively analyzed. Positive necrosis cultures and a
larger diameter of the intervened necroses were significant factors associated with the
occurrence of adverse events, in which the former was the most significant predictor with Odds
Ratio of 6.1.
The entire work demonstrated that hydrophobicity of BAs and the involvement of CCK are
relevant for the clinical course of AP. Systemic BAs may affect the severity of AP by interfering
with the binding of the CCK1 receptor. Oral NAC is effective for prevention of PEP and the
combination of NAC plus indomethacin resulted in the lowest PEP rate. A model using albumin,
creatinine, CRP, and alcoholic etiology can differentiate infected and sterile pancreatic
necrosis and control of infection is crucial for successful endoscopic drainage therapy in
complicated AP. The exact pathophysiologic mechanisms, especially in CCK-related pathways,
and the potential impact of BAs in human AP, in particular in preventing PEP, need to be investigated in further studies.
Das Krankheitsbild der Sepsis zählt zu den Haupttodesursachen weltweit. Die Sepsis-induzierte Kardiomyopathie, erstmalig 1984 beschrieben, ist eine Begleiterkrankung der Sepsis, für die es keine spezifische Therapie gibt. Die Pathogenese der septischen Kardiomyopathie ist weitestgehend unklar. Mehrere Einflussfaktoren werden diskutiert. Das Zytokin Interleukin-6 (IL-6) wird während der Sepsis im menschlichen Organismus vermehrt gebildet und ist mit der Schwere der Sepsis assoziiert. Sein Einfluss auf die Herzmuskulatur und sein Anteil an der Ausbildung einer Sepsis-induzierten Kardiomyopathie ist bisher ungeklärt. Weiterhin ist nicht bekannt, ob die Hemmung der IL-6 Wirkung auf die Herzmuskulatur einen protektiven Effekt aufweist. Die vorliegende Arbeit konnte einen negativen Einfluss von IL-6 über den gp130 Rezeptor auf Kardiomyozyten in vitro und das Herz in vivo nachweisen. So zeigten in vitro Untersuchungen, dass IL-6 die Expression von Stress-assoziierten Genen im Herzen steigert. Zudem konnte gezeigt werden, dass IL-6 die kontraktile Funktion von adulten Ratten-Kardiomyozyten reduziert. Um die Hypothese zu überprüfen, dass IL-6 die Entstehung einer Sepsis-induzierten Kardiomyopathie fördert, wurde in männlichen in Herzmuskelzell-spezifischen gp130 Knockout (cKO) und gp130 WT Geschwistermäusen eine polymikrobielle Sepsis induziert und die Herzfunktion und die Expression kardialer Stressmarker und mitochondrialer Gene nach 24 Stunden quantifiziert. Zusätzlich wurde die mitochondriale Funktion in den Herzen dieser Tiere mittels Respirometrie untersucht. Die Induktion der Sepsis erfolgte durch die Ausführung einer zökalen Ligatur und Punktion (engl. cecal ligation and puncture, CLP). Als Kontrolle dienten Schein (engl. Sham-) operierte Mäuse. Echokardiographisch konnte nach 24 Stunden eine kardiale Dysfunktion in den septischen gp130 WT Mäuse nachgewiesen werden, welche die septischen gp130 cKO Mäuse nicht zeigten. Die Expression mitochondrialer Gene war in den Herzen der septischen WT Mäuse, jedoch nicht der gp130 cKO Mäuse fehlreguliert.
Die Respirometrie-Messungen wiesen eine signifikant reduzierte Sauerstoffdurchflussrate der Atmungskette der Mitochondrien in den Herzen der septischen gp130 WT Mäusen im Vergleich zu Sham-Tieren nach, was für eine verschlechterte Mitochondrien Funktion spricht. Eine Verschlechterung der
mitochondrialen Funktion konnte in den Herzen der Gp130 cKO Mäuse nicht nachgewiesen werden.
Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass erhöhte IL-6 Spiegel in der Sepsis über den gp130 Rezeptor auf den Herzmuskelzellen zu einer mitochondrialen Dysfunktion im Herzen führt, was an der Entwicklung einer Sepsis-induzierten Kardiomyopathie beteiligt sein könnte.
Emerging zoonotic viruses are a constant threat to human and animal health. Therefore, knowledge about the host factors influencing viral pathogenicity is highly welcome as a basis for developing treatment or vaccine strategies. In order to identify host factors that potentially determine the
pathogenicity of three highly pathogenic (’high consequence’) zoonotic viruses, the interactomes of
selected viral proteins were analysed in parallel with the interactomes of the homologous proteins from closely related viruses which lack high pathogenicity. For this purpose, affinity purification mass spectrometry (AP-MS) was performed with the virus proteins as baits and lists of candidate proteins were generated that may determine the pathotype and warrant follow-up studies to characterise their function concerning the viral life cycles. In detail, the interactomes of virus pairs from the arenaviruses, filoviruses and henipaviruses were studied. The following protein homologues were selected: for filoviruses, the transcription factor VP30, the co-transcription factor VP35 and matrix protein VP40 of the non-pathogenic Reston virus
(RESTV, species Reston ebolavirus), the pathogenic Ebola virus (EBOV, species Zaire ebolavirus),
and, in addition, the Lloviu virus (LLOV, species Lloviu cuevavirus); in case of the arenaviruses
the nucleoprotein (NP), matrix protein (Z) and glycoprotein (GP) of the pathogenic Junín virus (JUNV, species Argentine mammarenavirus) and the non-pathogenic Tacaribe virus (TCRV, species Tacaribe mammarenavirus); and for the henipaviruses, the fusion protein F of the apathogenic Cedar virus (CedV, species Cedar henipavirus) and the pathogenic Nipah virus (NiV, species Nipah henipavirus). The experimental approach was to express the tagged bait proteins in human cells by transfection with appropriate constructs, purify the interactomes by affinity enrichment and analyse their protein content by MS. Quantitation was performed by labelling with stable isotopes or by label-free quantification (LFQ). High-confidence interactions for the LFQ approach were identified using the Mass Spectrometry interaction STatistics (MiST) scoring tool. Qualitative and quantitative data were used to identify a limited number of candidates for follow-up research. Additionally,
the interactomes were analysed with bioinformatical tools like term enrichment analysis and network analysis to identify cellular pathways which are possibly impacted by the expression of viral proteins. A novel specific interactor of EBOV VP30 was identified, ubiquitin carboxyl-terminal hydrolase7
(USP7, also known as HAUSP), and the interaction was partially characterised. The interaction was confirmed by reverse-pull-down experiments, and the Kd value (determined by Microscale Thermophoresis, MST) was found to be lower than for the interaction of USP7 with the RESTV VP30.
This work adds insight into virus protein interactomes, especially for the often neglected low pathogenic virus species. Furthermore, the pathogenicity of the viruses was refl ected to some degree
in the interactomes of their proteins. The generated interactome data for the different virus species
create a basis in the search for interactions that determine pathogenicity.
Im Jahr 2011 kam es in Deutschland von Anfang Mai bis Ende Juli zu einem großen
Ausbruch von Erkrankungsfällen des hämolytisch-urämischen Syndroms (HUS) und
blutiger Diarrhöen durch Infektionen mit Escherichia coli des Serotyps O104:H4 [1].
Die während der Epidemie durch die DGfN erfassten Daten zu den erkrankten
Menschen und die bundesweit gesammelten Blutproben, die für diese Studie zur
Verfügung gestellt wurden, untersuchten wir hinsichtlich eines
neuroinflammatorischen Prozesses auf pro- und antiinflammatorische Zytokine bzw.
Entzündungsmediatoren. Des Weiteren wurde die Paraklinik der in dieser Studie
eingeschlossenen Patienten ausgewertet und verschiedene Therapieansätze und
deren Einfluss auf die Entzündungsmediatoren betrachtet. Dabei war die
neurologische Symptomatik das Unterscheidungsmerkmal der beiden Gruppen des
Studienkollektivs.
Abschließend führten wir nach 30 Monaten eine Follow-up-Untersuchung der an der
Universitätsmedizin Greifswald mittels Immunadsorption behandelten Patienten
durch.
Nach Auswertung der Ergebnisse kann konstatiert werden, dass das
Patientenkollektiv im Auftreten der Symptomatik, dem zeitlichen Verlauf und der
Häufigkeit, vor allem in Bezug auf die neurologische Symptomatik der von
Gesamtdeutschland ähnlich ist.
Paraklinisch fielen bei den Patienten mit neurologischer Symptomatik bei EHEC-HUS
signifikant höhere Kreatinin-Konzentrationen auf so wie im Verlauf signifikant höhere
maximale Kreatinin-Konzentrationen, was eine stärkere Beeinträchtigung der
Nierenfunktion bedeutet. Ebenfalls in der Gruppe der Patienten mit neurologischen
Symptomen konnte eine signifikant niedrigere Anzahl von Thrombozyten und eine
Tendenz in Bezug auf den niedrigsten Wert der Thrombozyten im Verlauf
nachgewiesen werden. Dies deutet auf einen schwerwiegenderen Verlauf des
hämolytisch-urämischen Syndroms hin.
Die Untersuchung der Entzündungsmediatoren IL-6, IL-17A, IL-10, CCL2/MCP-1,
CCL5/Human Rantes, CXCL8/IL-8, CXCL9/MIG, CXCL10/IP-10, sE-Selectin, MMP9
und TIMP1 sowie sTNFR1 erfolgte von Blutproben vor jeglicher Therapiemaßnahme
bzw. zum Aufnahmezeitpunkt. Es konnte bei keinem der Zytokine und Chemokine
ein signifikanter Unterschied zwischen den beiden Gruppen (EHEC-HUS mit vs.
ohne neurologische Symptome) ermittelt werden. Dennoch ließen sich teilweise
starke signifikante Korrelationen innerhalb der Gruppe der Patienten mit
neurologischen Symptomen nachweisen. Dies betraf vor allem Interleukine, was auf
einen neuroinflammatorischen Prozess hindeutet.
Zum Vergleich der Plasmapherese und der Immunadsorption als
Therapiemöglichkeit wurden einige der Entzündungsmediatoren im Verlauf von
Einzelfällen bestimmt. Dabei konnte für sTNFR1 die stärkste prozentuale Reduktion
durch die Plasmapheresebehandlung verzeichnet werden (58,4 %), während durch
die Immunadsorption nur um 0,9 % reduziert wurde. Insgesamt scheint die
Immunadsorption in der Reduktion der Entzündungsmediatoren effektiver zu sein als
die Plasmapherese. Den stärksten Effekt sahen wir bei der Reduktion von IL-6 um
90,8 % (Plasmapherese 14,6 %)
In der durchgeführten Follow-up-Untersuchung von fünf Greifswalder Patienten, die
mit Immunadsorption behandelt worden waren, zeigten sich keine höhergradigen
Residuen nach der schweren Erkrankung. Nephrologisch fiel bei allen Patienten eine
verminderte eGFR auf und bei drei Patienten zusätzlich eine Proteinurie, sodass es
sich hier um eine eingeschränkte Nierenfunktion Stadium CKD-G2 bzw. CKD-G2A2
handelt. Neurologisch bestanden vor allem leichte Residuen im Rahmen der Critical
Illnes-Polyneuropathie. Insgesamt konnten alle Patienten wieder in ihr normales
alltägliches Leben zurückkehren.
Frauenmilch ist die beste Nahrung in den ersten sechs Lebensmonaten. Bioaktive Peptide in der Muttermilch scheinen eine große Rolle bezüglich deren präventiver Wirkung zu spielen. In den letzten Jahren hat sich die Methode der Massenspektrometrie zur Erforschung des Peptidoms rasant entwickelt. Aber es fehlt noch an Grundlagenforschung und einheitlichen Protokollen zur präanalytischen Verarbeitung der Muttermilchproben. Studien sind daher nur bedingt vergleichbar. Nicht nur für die Wissenschaft, sondern auch im klinischen Kontext ist es für den Einsatz von Spenderfrauenmilch erforderlich, den Einfluss verschiedener Lagerungsbedingungen auf das Muttermilchpeptidom zu kennen.
Im Rahmen der vorliegenden Studie wurden anhand der Muttermilchproben von vier Spenderinnen vier verschiedene Lagerungsbedingungen mit anschließender Lagerung bei –80 °C, die im klinischen Alltag (Lagerung bei –20 °C für 120 h), beim Transport von Muttermilchproben (Lagerung bei 4 °C für 6 h) oder in der häuslichen Umgebung der Frauen (Lagerung bei Raumtemperatur für 24 h bzw. 4 h) vorkommen, untersucht. Die Pro-ben wurden mit direkt bei –80 °C gelagerten Proben verglichen.
Die Ergebnisse zeigen eine sinkende Anzahl an identifizierbaren Proteinen mit steigender Temperatur. Vor allem nach der Lagerung bei Raumtemperatur über 24 h nahm die Signalintensität vieler Peptide entweder ab oder die Peptide verschwanden komplett. Eine Erklärung könnte sein, dass die in der Muttermilch enthaltenen Proteasen bei Raumtemperatur weiterhin aktiv sind und zur proteolytischen Spaltung der Proteine führen.
Aufgrund der vorliegenden Ergebnisse ist zu empfehlen, Frauenmilch für Peptidomstudien direkt bei mindestens –20 °C zu lagern und im Anschluss bei –80 °C einzufrieren. Im klinischen Umgang mit Muttermilch müssen zusätzlich die negativen Einflüsse der Lagerung bei niedrigen Temperaturen berücksichtigt werden. Von einer bis zu 24-stündigen Lagerung bei Raumtemperatur, ist dringend abzuraten.
In Zeiten des demographischen Wandels liegt mit dieser Arbeit eine weitere Analyse im Bereich der gerontologischen Forschung zum erfolgreichen Altern vor. Mit dem Hintergrund des salutogenetischen Modells wurde das körperliche Wohlbefinden in den Fokus der Analyse gestellt. Die Studienteilnehmer*innen waren Teil der Greifswalder Altersstudie „Gesund und bewegt ins Alter“ aus dem Jahr 2006. Die Proband*innen wurden über lokale Medien und Flyer rekrutiert. Insgesamt nahmen 387 Personen im Alter von 57 bis 96 Jahren an der Studie teil.
Die Prüfung der Dimensionalität des Fragebogens zur Erfassung körperlichen Wohlbefindens (FEW-16) ergab mittels explorativer Faktorenanalyse eine Extraktion von drei Faktoren, die 72 Prozent der Gesamtvarianz erklärten. Unter der Vorgabe von vier Faktoren zeigte sich mithilfe der konfirmatorischen Faktorenanalyse eine erklärte Gesamtvarianz von 78 Prozent. Weiterhin war das körperliche Wohlbefinden in der Greifswalder Altersstudie geschlechtsunabhängig und altersabhängig mit geringeren Werten im vierten Lebensalter.
Es erfolgte zudem die empirische Prüfung der Zusammenhänge zwischen körperlichem Wohlbefinden, Kohärenzgefühl und ausgewählten Widerstandsressourcen. Zwischen dem körperlichen Wohlbefinden und dem Kohärenzgefühl konnte ein positiver Zusammenhang nachgewiesen werden. Sowohl das Kohärenzgefühl als auch das körperliche Wohlbefinden zeigten sich ressourcenabhängig. Die Widerstandsressourcen erklärten jeweils 48 Prozent des Kohärenzgefühls und des körperlichen Wohlbefindens. Die allgemeine Selbstwirksamkeitserwartung, das Selbstwertgefühl, die Alltagsaktivitäten, die erwartete soziale Unterstützung, die internale sowie die sozial externale Kontrollüberzeugung zu Krankheit und Gesundheit stellten sich als wichtige Ressourcen heraus. Das Kohärenzgefühl erklärte unter Kontrolle der Ressourcen eine zusätzliche Varianz von fünf Prozent am körperlichen Wohlbefinden. Die Mediatorfunktion des Kohärenzgefühls zwischen den Widerstandsressourcen und dem körperlichem Wohlbefinden konnte ebenso belegt werden. Die Ergebnisse bestätigen die Relevanz des Kohärenzgefühls und verdeutlichen die Notwendigkeit der Förderung des Kohärenzgefühls im Alter mit Hinblick auf das körperliche Wohlbefinden.
In dieser retrospektiven Studie sind ausgehend von 527 der Gesamtkohorte 345 Patienten mit einer CTEPH analysiert worden. Die Stratifizierung der Patienten erfolgte in zwei Gruppen: Der konventionellen Gruppe, in der Patienten eine medikamentöse PH-Therapie erhalten haben, und der interventionellen Gruppe, in der Patienten eine Intervention in Form einer pulmonalen Endarteriektomie (PEA) oder einer pulmonalen Ballonangioplastie (BPA) erhalten haben. Der Beobachtungszeitraum erstreckte sich vom 01.01.2002 bis zum 31.12.2020. In der gesamten Nachbeobachtungszeit (Median: 3.5 Jahre; mean ± SD, 4.4 ± 3.6 Jahre) starben ins-gesamt 78 Patienten, entsprechend einem Prozentsatz von 22.6 % (n = 345), davon in der konventionellen Gruppe 29 % (n = 60) und in der interventionellen Gruppe 13 % (n = 18).
Die wichtigste Schlussfolgerung der vorliegenden Arbeit ist der prädiktive Vorhersagewert der Überlebenswahrscheinlichkeit der mittels CPET bestimmten maximal Sauerstoffaufnahme VO2 (Peak) für Patienten, die aus verschiedensten Gründen keiner interventionellen Therapie im Sinne der etablierten pulmonale Endarteriektomie (PEA) oder der pulmonale Ballonangioplastie (BPA) zugänglich sind. Die in dieser Studie untersuchten Parameter, die zu Beginn des Beobachtungszeitraums. d. h. vor der Intervention, erhoben wurden, lassen in der interventionellen Gruppe keine verlässliche Vorhersage für das Überleben zu. In der konventionellen Gruppe konnten in der vorliegenden Arbeit jedoch eine Vielzahl an prognoserelevanten Parametern identifiziert werden. Maßgeblich sind dies neben der bereits erwähnten VO2 (Peak) [% SW] die Parameter PET CO2 in Ruhe und an der AT, die VE/VCO2 in Ruhe und an der AT. Der VE/VCO2-Slope und die PET CO2 (Peak) sind ebenso prognoserelevant.
Größere Studienkollektive mit einem längeren Beobachtungszeitraum könnten sich mit einer höheren Sensitivität auch der Frage widmen, ob es nicht doch einen relevanten CPET-Parameter zur Prognoseabschätzung auch bei interventionell versorgten Patienten gibt. Ein Ansatz da-für wäre CPET-Untersuchungen in definierten Zeitintervallen nach der operativen Intervention.
Weiterführende Studien sollten zudem unter diesem Aspekt auch die Frage des Einsatzes der CPET über die Basisdiagnostik hinaus als Verlaufsparameter untersuchen und außerdem auf längere Beobachtungsphasen ausgedehnt werden, um weitere Langzeitdaten erheben zu können.
In this thesis, new catalysts as well as unprecedented approaches for the
valorization of sustainable carbon sources were investigated. The first part deals with the design of catalysts for photocatalytic CO2 reduction (Articles I&II). The promiscuous activity of phenolic acid decarboxylase from Bacillus subtilis (BsPAD) was found to catalyze CO2 reduction (Article I). This cofactor-free enzyme could facilitate the replacement of (noble) metal catalysts regularly employed in CO2 reduction. Based on these findings, additional enzyme catalysts were identified for photocatalytic CO2 reduction. The second part (Articles III-VII) focuses on the valorization of resources obtained from biomass, such as olive mill waste water or lignin, by the promising acyltransferases/hydrolase PestE from Pyrobaculum calidifontis VA1 (Articles IV-VII). The potential of PestE for the valorization of sustainable sources has been demonstrated by enzyme engineering and use in (chemo)enzymatic cascade reactions leading to value-added products.
Durch den demografischen Wandel mit einer älter werdenden Bevölkerung ist zukünftig mit einem Inzidenzanstieg von progredienten, lebenslimitierenden Erkrankungen zu rechnen, der zu einem wachsenden Bedarf an palliativmedizinischer Versorgung in Deutschland führt. Damit verbundene Kos-tenanstiege erhöhen den wirtschaftlichen Druck auf politische Entscheidungsträger bei der Ressourcenallokation. Eine besonders große Herausforderung stellt dabei die flächendeckende Versor¬gung in ländlichen Regionen dar.
Was kostet spezialisierte Palliativversorgung in einer ländlichen Region wie Vorpom¬mern-Greifswald (VG)? Wie werden sich die Kosten entwickeln, wenn sich der Bedarf und die Versorgungsstruktur verändern? Aktuell liegen nur rudimentäre Daten über die Ausgaben für palliativmedizinische Versorgung in Deutschland vor. Fundierte Kenntnisse sind für den Ausbau eines kosteneffizienten Netzwerks allerdings unerlässlich. Das Ziel dieser Arbeit ist daher die Darstellung der Kosten für spezialisierte Palliativversorgung im Raum Vorpommern-Greifswald (VG) sowie die Prognose über die Kostenentwicklung bei Variation der beteiligten Einrich¬tungen (Normalstation, Palliativstation, Hospiz sowie SAPV zu Hause bzw. im (Kurzzeit-) Pflegeheim).
Durch eine retrospektive Studie vom 01.04.2013 bis 31.03.2014 wurden die Behandlungskosten von 464 Patienten mittels Sekun¬därdatenanalyse ausgewertet. Ferner wurden die Verweildauern in den Institutionen sowie deren Übergänge bestimmt. Mithilfe dieser Parameter erfolgten Simulationen mit dem Markov-Modell, die Prognosen über durchschnittliche Jahres-, Behandlungs- und Tageskosten für verschiedene Szenarien lieferten.
In den Simulationen mit variabler Mortalität übte die Restlebenszeit (RZ) neben den Tagessätzen zusätzlich Einfluss auf die Ergebnisse aus: Die Versorgung im Hospiz und auf der Palliativstation gingen mit einer kurzen RZ und folg¬lich geringeren Kosten einher. SAPV zu Hause und Therapien auf der Normalstation ließen die simulierten Jahreskosten durch eine lange RZ oder hohe Tageskosten ansteigen, im Pflegeheim war der Trend nicht eindeutig. Änderungen der Kapazitäten im KZP hatten nur einen mar¬ginalen Einfluss auf die Ausgaben.
Die durchschnittlichen Jahreskosten für spezialisierte palliativmedizinische Versor-gung lagen im Raum VG in der Basis-Simulation (BS) bei 7.814.430,47€. Bei alleiniger Versorgung auf der Normalstation stiegen sie bei variabler Mortalität im Vergleich dazu um das 18-Fache an. Existierte daneben zusätzlich eine Palliativstation, wurde der Kostenanstieg auf 24% gedrosselt und betrug 9.688.127,25€. Eine Reduktion der Plätze in der Akut-Klinik führte zu Einsparungen zwischen 52% und 57%. Die kombinierte Versorgung im Hospiz und auf der Palliativstation ging mit minimalen simulierten Jahreskosten von 2.590.943,67€ einher. Komplett ohne SAPV ließen sich die Ausgaben um durchschnittlich 22% senken und weiter um ca. 29%, wenn SAPV nur in der Häuslichkeit entfiel.
Die Ergebnisse änderten sich bei konstanter Mortalität. In allen Simulationen mit einheitlicher RZ zeigte sich SAPV – unabhängig davon, wo sie erfolgte – den anderen Institutionen ökonomisch überlegen. Eine ausschließliche SAPV ging mit den geringsten mortalitätsadjustierten Jahreskosten von 3.1711.387,99€ einher. Umgekehrt stiegen diese ohne SAPV bis zu 116% auf 16.863.368,85€ an. Die übrigen Szenarien zeigten ähnliche Trends im Vergleich zur variablen Mortalität. Bei alleiniger Versorgung auf der Normalstation stiegen die mortalitätsadjustierten Jahreskosten ebenfalls maximal an. Sie erhöhten sich im Vergleich zur BS allerdings we¬niger stark um 315% auf 32.427.040,75€. Dieser Zuwachs wurde durch eine zusätzliche Palliativstation ebenfalls auf 198% bzw. 23.314.102,25€ gedrosselt. Unter Reduktion der statio¬nären Kapazitäten waren Einsparungen zwischen 46% und 54% zu beobachten. Die Ausgaben lagen dann zwischen 3.573.443,09€ und 4.250.803,62€. Komplett ohne Akut-Krankenhaus sanken die mortalitätsadjustierten Jahreskosten weiter um 55% auf durchschnittlich 3.506.578,56€.
Hospitalisierung, vor allem ohne Palliativstation, führte somit auch bei konstanter RZ zu Kostenanstiegen. Die Betreuung im Hospiz ging mit Einsparungen einher. SAPV senkte die Aus¬gaben in der Simulation am meisten.
Zusammenfassend war die ambulante palliativmedizinische Versorgung in der Simu¬lation mit konstanter RZ im Hinblick auf einen möglichst kosteneffizienten Ressourceneinsatz den anderen Institutionen überlegen. Die Studie deckte allerdings auch auf, dass Verlegungen in stationäre Institutionen trotz SAPV notwendig waren. Die Gründe dafür sind zukünftig zu ermitteln – insbesondere in Hin¬blick auf die Frage, ob sie durch bedarfsgerechte Optimierung der Versorgung vermeidbar sind.
Kann SAPV zu Hause nicht gewährleistet werden, sind aus ökonomi¬scher und medizinischer Sicht alternative Strukturen wie SAPV im Pflegeheim oder eine Betreuung im Hospiz einer Akut-Klinik gegenüber zu bevorzugen. Stationäre Aufenthalte sollten, sofern sie unvermeidbar sind, nach Möglichkeit auf der Palliativstation erfolgen, mit möglichst zügiger Entlassung nach Hause, um dem Wunsch der meisten Patienten zu entsprechen, in der gewohnten häuslichen Umgebung in Würde und Selbstbestimmung zu sterben.
Until today, more than 100 years after its first description in Italy, the highly pathogenic avian influenza virus (HPAIV) has not lost its fearsome character for wild birds, poultry and humans. On the contrary, the number of outbreaks with high casualty rates in wild birds and poultry has multiplied in recent years and cases of zoonotic infections are also increasingly reported from HPAI endemic areas. The epidemiology of these infections is complex and also involves surface water and possibly sediments of shallow standing waters, which could play a role as a vector medium and/or virus reservoir. The goal of this project was to expand current knowledge of the influence of water on the spread of AIV. As part of this project, we were able to ...
1. ...improve AIV detection methods using real time RT-PCR in terms of sensitivity and breadth of viruses detected. In addition, we succeeded in economizing the procedure so that fewer resources are required and results are obtained faster (publication I: [173]).
2. ...develop an ultrafiltration-based enrichment method for AIV from surface water and evaluate it with field samples from HPAI outbreak areas in wild bird habitats (Wadden Sea coast of Schleswig-Holstein) and previously unaffected regions (Antarctic Weddell Sea) (publication II: [174]). Furthermore, protocols for testing different environmental sample matrices for AIV screening were tested and compared to results of passive monitoring by dabbing diseased or dead wild birds. AIV was detected in more than half (61%) of 44 water samples. We received additional sediment samples from 36 of the 44 water samples. In 18 of 36 of the sediments tested, as well as in 4.16% of 1705 fecal samples tested AIV was detected. However, the studies of the environmental samples mostly yielded only generic AIV detections, with viral loads in the range of the detection limit. This massively hampered further investigations for sub- and pathotyping. In contrast, 79.41% of 68 samples from passive monitoring showed high to very high HPAIV viral loads which also allowed sub- and pathotyping.
3. ...demonstrate in animal experiments that even very low titers (0.1 TCID50 ml-1) of HPAI viral infectivity in water can induce productive infection in susceptible but clinically largely resistant mallard ducks (publication III: [175]). Furthermore, we were able to develop evidence that there is a difference in virus spread that depends on the type of (contaminated) water source. This means that infections on poultry farms with inverted or nipple drinkers may follow a different course than infections in the wild, which are mediated via larger surface waters.
Overall, the results of this project highlight the important role of surface and drinking water, as well as aquatic sediments, in the spread of AIV. The methods developed here for AIV detection extend the possibilities for surveillance of AIV infections; however, passive remains superior to active surveillance of HPAIV infections in several aspects. Examination of various environmental samples did not yield a significant advantage in terms of an early warning system that would indicate the presence or spread of HPAIV in wild bird habitats prior to the occurrence of lethal infections in wild birds.
Das Afrikanische Schweinepestvirus (ASPV) ist ein wirtschaftlich wichtiger und in Haus- und Wildschweinen Hämorrhagie mit hoher Sterblichkeitsrate verursachender viraler Erreger.
1921 erstmals in Kenia beschrieben, breitete sich die ASP seit 2007 auch über den
Kaukasus, ins Baltikum (2014), weiter in europäische und asiatische Länder und seit 2020 in Deutschland aus. Trotz der hohen genetischen Stabilität des Afrikanischen
Schweinepestvirus (ASPV) wurden Genomvarianten identifiziert, bei denen Unterschiede
in der Genexpression von Multigenfamilien (MGF) dominieren. Letztlich divergieren ASPV-Stämme in ihrer Virulenz und verursachen akut-letale bis chronische Verläufe im Schwein. Aufgrund der enormen Komplexität des Virus und seiner vielfältigen
Immunevasionsstrategien sind viele Mechanismen der Virus-Wirts-Interaktion, die zur
Immunpathogenese beitragen, nicht ausreichend verstanden und erschweren somit die
Impfstoffentwicklung. Dabei können virale Subversionsmechanismen der Wirtszelle die
antivirale Immunantwort modulieren und stehen deshalb im Fokus dieser Arbeit. Zur
Charakterisierung und mechanistischen Aufklärung dieser ASPV-spezifischen
Immunsubversionsmechanismen wurden primäre porzine Monozyten von Hausschweinen
mit hochvirulentem (Armenia) und natürlich-attenuiertem (Estonia) ASPV infiziert. Die
Resultate ergaben sowohl stammunabhängige als auch -abhängige Unterschiede in der
Regulation myeloider Oberflächenmarker infizierter Monozyten. Insbesondere
beobachteten wir eine stammunabhängige Suppression des Phagozytose-regulierenden
CD172a und eine stammabhängige Regulation von porzinem MHC I (SLA I). Weitere
Experimente zur Untersuchung der zugrundeliegenden Mechanismen ergaben, dass zwar
beide Stämme die Oberflächenexpression von CD172 unterdrücken, jedoch nur Armenia-,
im Gegensatz zu Estonia-infizierten Monozyten, eine reduzierte Recyclingrate sowie eine Abspaltung (Shedding) von CD172a von der Zelloberfläche zeigten. Dies lässt vermuten, dass die Virus-vermittelte Suppression von CD172a der beiden ASPV-Stämme auf unterschiedlichen Subversionsmechanismen beruht. Reinfektionsexperimente und
molekularbiologische Untersuchungen belegten zudem, dass das abgespaltene
Oberflächen-CD172a der Armenia-infizierten Monozyten mit einer gesteigerten
Infektionsrate einhergeht, dies ist wahrscheinlich das Ergebnis (entweder direkt oder indirekt) einer Komplexbildung zwischen dem virulenten Armenia-Virus und löslichem
CD172a. Im Gegensatz dazu resultierte die Infektion von Monozyten mit Armenia, jedoch nicht mit Estonia, in einem deutlichen Oberflächenverlust von porzinem SLA I, welches für die Antigenpräsentation gegenüber CD8+ T-Zellen essentiell ist. Weitere Versuche zeigten einen Reifungsdefekt von SLA I, der mit dem Abbau funktioneller ER-Strukturen und der Induktion von ER-Stress in Armenia-infizierten Monozyten in Zusammenhang stand. Gleichzeitig wurde eine deutlich reduzierte Überlebensfähigkeit Armenia-infizierter Monozyten beobachtet, die mit einem Verlust mitochondrialer Funktionen und der Bildung von Aggresomen aus fehlgefalteten Proteinen im Zytoplasma einherging. Vertiefende Analysen dazu zeigten einen Caspase-3 aktivierten Zelltodmechanismus und ein infektionsbedingtes, progressives Abschalten der Proteintranslation in Armenia-infizierten Zellen. Um einen möglichen Zusammenhang zwischen den beobachteten
Subversionsmechanismen und der Expression bestimmter viraler MGF-Gene zu finden,
wurden weitere ASPV-Stämme in die Untersuchungen zur CD172a- und SLA I-Oberflächenexpression einbezogen. Ähnlich wie Armenia zeigte sich auch für die Stämme
NHV und OURT88/3 eine deutliche Reduktion der SLA I-Oberflächenlevel, auch wenn diese
in vivo gering-virulent sind. Andererseits zeigte das hochvirulente Benin97/1-Isolat im Gegensatz zu Armenia keine SLA I-Subversion, sondern ähnlich wie nach Estonia-Infektion kaum veränderte SLA I-Level, was vermuten lässt, dass der SLA I Subversionsmechanismus nicht alleinig den Virulenzgrad der ASPV-Stämme bestimmt. Ein direkter Genomvergleich identifizierte verschiedene Mitglieder der MGF110- und MGF505-Gene als möglicherweise beteiligte virale Genkandidaten. Im Gegensatz hierzu ergaben sich keine detektierbaren Unterschiede bei den Analysen zur Oberflächensuppression von CD172a innerhalb der verwendeten Isolate, wie bereits bei Armenia und Estonia Infektion beobachtet. Interessanterweise beobachteten wir dabei das Vorhandensein von MGF110-14 als eine genomische Gemeinsamkeit, die für die generelle Oberflächenreduktion von CD172a, zusätzlich zu anderen Genen, die ein Shedding und die Armenia-spezifische Interaktion bestimmen könnten, verantwortlich sein könnte.
Insgesamt zeigen die Resultate dieser Arbeit erstmals, dass das virulente ASPV Armenia, anders als das attenuierte ASPV Estonia, einen ausgeprägten Funktions- und Vitalitätsverlust in seinen primären Zielzellen (z. B. Monozyten) bewirkt. Die gesteigerte Infektiosität, Induktion von zellulärem Stress und Beeinträchtigung der SLA I-vermittelten Antigenpräsentation werden in infizierten Schweinen eine entscheidende Rolle in der Virus-Verbreitung und der Immunevasion spielen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Befunde dieser Arbeit neue und vertiefte Einblicke in die zellulären Mechanismen der SLA I- und CD172a-Subversion im Zusammenhang mit der Immunevasion durch hoch-virulentes ASPV Armenia und attenuiertes ASPV Estonia gibt und zudem wichtig für das bessere Verständnis der ASP-Immunpathogenese sind.
Für die kieferorthopädische Therapie ist die Kenntnis über die Veränderungen der Gebissmorphologie, welche sich natürlicherweise ereignen, von grundlegender Bedeutung. Bislang sind die Veränderungen der ersten beiden Jahrzehnte des Lebens vom Milchgebiss bis hin zum jugendlichen permanenten Gebiss gut dokumentiert worden, es sind jedoch nur wenige Studien über die physiologischen Veränderungen des Gebisses im Erwachsenenalter vorhanden. Gegenstand der vorliegenden longitudinalen Studie waren Veränderungen der Zahnbogendimensionen hinsichtlich Breite, Länge, Platzverhältnisse im Frontzahnbereich, Overbite und Overjet bei Erwachsenen.
Die dreidimensionalen Datensätze von Modellen von 103 Probanden wurden untersucht, von welchen im Rahmen der Study of Health in Pomerania (SHIP) Abformungen des Ober- und des Unterkiefers in einem Abstand von 16 ± 1 Jahren gemacht worden sind. Die Probanden waren zum Zeitpunkt T0 zwischen 20 und 55 Jahren alt, und zum Zeitpunkt T1 zwischen 37 und 71 Jahren. Mit Hilfe der Software Landmark und Meshmixer wurden Messpunkte platziert, aus welchen Strecken berechnet wurden. Zur Überprüfung der Messgenauigkeit wurden an 12 Modellpaaren die Messpunkte für den Overbite und den Overjet und an 20 Modellpaaren alle weiteren Messpunkte ein zweites Mal platziert. Die Ergebnisse sind in Form von Histogrammen, Box-Whisker-Plots und Mittelwerten dargestellt. Sie wurden mit Hilfe des t-Tests für unverbundene Stichproben auf Unterschiede in Abhängigkeit vom Ge-schlecht sowie mit Hilfe des t-Tests für verbundene Stichproben auf Unterschiede mit dem Alter untersucht.
Für die meisten der untersuchten Variablen zeigte sich ein Geschlechtsdimorphismus, welcher sich vor allem durch größere Messwerte bei den männlichen im Vergleich zu den weiblichen Probanden auszeichnete.
Die intercanine Distanz verringerte sich im Unterkiefer in der Gesamtgruppe und bei den weiblichen Probanden signifikant und blieb im Oberkiefer mit einer Tendenz zur Ver-kleinerung stabil. Die anteriore Breite verringerte sich in beiden Kiefern signifikant in der Gesamtgruppe und bei den weiblichen Probanden. Die posteriore Breite vergrößerte sich in beiden Kiefern, war jedoch nur im Unterkiefer der weiblichen Probanden signifikant unterschiedlich. Insgesamt zeigten die Veränderungen der Zahnbogenbreite einen mesiodistalen Gradienten, mit nach anterior hin schmaler werdenden Zahnbögen.
Die Zahnbogenlänge verringerte sich in beiden Kiefern beiderlei Geschlechts, war jedoch nur im Oberkiefer der Gesamtgruppe signifikant unterschiedlich.
Der Engstand im Frontzahnbereich des Unterkiefers verstärkte sich im Untersuchungszeitraum bei den männlichen und weiblichen Probanden signifikant. Im Oberkiefer wurde eine Tendenz zur Vergrößerung des Platzangebotes im Frontzahnbereich festgestellt, die Veränderung war allerdings nicht signifikant unterschiedlich.
Der Overbite reduzierte sich in der Gesamtgruppe signifikant. Der Overjet blieb im Untersuchungszeitraum nahezu unverändert.
Die vorliegenden Ergebnisse deuten darauf hin, dass altersassoziierte Veränderungen im kraniofazialen Bereich auch beim Erwachsenen zu beobachten sind. Möglicherweise ist eine komplexe Interaktion von zahlreichen kraniofazialen und dentalen Matrizen bei den beobachteten Veränderungen involviert. Das Wissen um die Altersveränderungen des Gebisses, welche sich natürlicherweise ereignen, hilft dabei die Veränderungen bei Patienten nach abgeschlossener kieferorthopädischer Behandlung korrekt zu bewerten und von einem Rezidiv zu unterscheiden. Aufgrund unserer Ergebnisse empfehlen wir lebenslange Retentionsmethoden, wenn eine optimale Zahnstellung lebenslang angestrebt wird, da ein mit der Zeit verstärkter Engstand im Unterkiefer in unterschiedlichem Ausmaß als Teil des normalen Reifungsprozesses erwartet werden kann.
Research has already shown that the maternal anthropometry affects birth weight. The impact on birth weight, body length and head circumference percentiles was not yet investigated. The aim of our observational studies was to develop individualized percentile charts (birth weight, body length and head circumference) for neonates based on maternal weight and height. To achieve this, we analyzed data of 2.2 million newborns stratified by maternal height and weight from the German Perinatal Survey.
The percentiles based on 18 groups stratified by maternal anthropometry for both sexes showed significant differences between identical original percentiles. The differences were up to almost 800 g between identical percentiles for petite and grande mothers. Birth length differed by several centimeters for the same percentiles between groups of short and tall stature mothers, whereas birth head circumference differed up to 1.2 cm.
Our analysis showed that maternal anthropometry has a significant effect on the classification of newborns as LGA (large for gestational age), AGA (appropriate for gestational age) and SGA (small for gestational age). Individualized charts show higher specificity than percentile charts that do not include those data and provide more individual prediction of perinatal risks.
The present study deals with the spread and population genetics of the invasive Asian bush
mosquito Ae. japonicus in Europe and Germany. Since the first detection of Ae. japonicus
in Europe in 2000, the species spread rapidly through Europe, either actively by flying or
passively by human activities. In 2017, four confirmed populations of Ae. japonicus existed
in Europe. The largest population covered western Germany, parts of France, Switzerland,
Liechtenstein, Austria and Italy. The most northern population around Hanover, Germany,
did not spread since 2013. A very small population existed in Belgium and the second largest
population covered parts of Austria, Italy, Slovenia, Croatia and Hungary. By 2019, Ae.
japonicus had established in 15 European countries.
Most of the monitoring programmes in Europe dealing with the distribution and spread of
Ae. japoncus investigate cemeteries for juvenile stages. However, activities are not
harmonised, e.g. regarding numbers of investigated collection sites and declaration of
negative sites, making data comparison between different studies difficult. Therefore,
suggestions for a standardised Ae. japonicus monitoring method have been developed and
provided.
In the present study, 445 individuals of Ae. japonicus originating from five different
European countries were investigated for population genetic analyses by sequencing parts
of the nad4 gene and genotyping seven polymorphic microsatellite loci. In total, 16 different
nad4 haplotypes were identified with haplotype H1 being the most common and widespread
one through all populations.
Within Germany, Ae. japonicus has been spreading immensely over the last decade. Even
though the present results (2017) demonstrate incipient genetic admixture of populations as
compared to previous studies (2012-2015), no complete genetic mixture has taken place yet.
The populations of Ae. japonicus still fall into two genetic clusters, but the genetic diversity
on individual level had increased considerably (from three nad4 haplotypes in 2012 to 12
according to the present thesis). Both additional introductions and mutation are possible
reasons, but determining the origin of the German populations is not possible anymore.
In the years following the invasion of Germany, Ae. japonicus spread to southeastern
Europe. In 2013, it established in Croatia, in 2017 in Bosnia and Herzegovina and in 2018
in Serbia. In the current study, immature stages of Ae. japonicus were found at 19 sites in
Croatia, two sites in Bosnia and Herzegovina and one site in Serbia. The population genetic
analyses indicate at least two independent introductions in that area. Aedes japonicus collected west of Orahovica (Croatia) seemed to be genetically similar to samples previously
investigated from Southeast Germany/Austria and Austria/Slovenia. By contrast, samples
from east of Orahovica, together with those from Serbia and Bosnia and Herzegovina, were
characterised by another genetic make-up, but their origin could not be determined.
In 2021, individuals of Ae. japonicus were detected at two collection sites in the Czech
Republic for the first time: Prachatice close to the Czech-German border and Mikulov on
the Czech-Austrian border. Population genetics and comparison of genetic data showed a
close relationship of the Prachatice samples to a German population, while for Ae. japonicus
from Mikulov close relatives could not be identified.
In the future, the global spread and establishment of invasive mosquitoes through
international trade and travel will increase. Potential vectors, like the Asian bush mosquito
Ae. japonicus, can become a problem in Europe and Germany, especially in the course of
global warming which supports pathogen transmission. Monitoring the known populations
and identifying introduction and migration routes are therefore essential for vector
managing.
Die ex-vivo Wirkung von Spermin und Spermidin auf T-Lymphozyten bei Patienten mit kognitivem Defizit
(2021)
Demenzerkrankungen stellen die Medizin und die Wissenschaft vor eine der größten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts. Aufgrund des Fehlens kausaler Therapien werden neue Therapieansätze dringend für die Bewältigung dieser medizinisch herausfordernden Erkrankung benötigt. Vielversprechende Ergebnisse im Hinblick auf ein neues Therapeutikum liefert eine Klinische Studie (Smart-Age) mit einem polyaminreichen Pflanzenextrakt als Nahrungsergänzungsmittel, eingesetzt bei Patienten mit Subjektiver kognitiver Verschlechterung (engl. Subjective Cognitive Decline).
Da die genauen Wirkmechanismen der Polyamine Spermin und Spermidin auf die kognitive Gesundheit noch unzureichend verstanden sind und das Immunsystem eine zentralen Rolle in der Pathogenese der Alzheimer-Demenz einnimmt, war es das Ziel in der vorliegenden Dissertation die Wirkung der beiden genannten Polyamine auf die Aktivierung und Autophagie von T-Lymphozyten und die Zytokinsekretion von PBMC durchflusszytometrisch, anhand einer Studienkohorte kognitiv beeinträchtigter Patienten (Subjektive kognitive Verschlechterung SCD, milde kognitive Beeinträchtigung MCI, milde Alzheimer-Demenz) (n=22) und gesunder, altersäquivalente Kontrollprobanden (n=12), zu untersuchen.
Die Ergebnisse der Arbeit zeigen, dass Spermin und Spermidin die Aktivierung und die Autophagie von T-Lymphozyten dosisabhängig in der Patienten- und der Kontrollkohorte steigert. Spermin führte zu einer dosisabhängig verminderten Zytokinexpression aller 11 untersuchten Zytokine in der Patienten- und der Kontrollkohorte. Spermidin hingegen führte sowohl zu einer vermehrten als auch einer verminderten Expression einzelner Zytokine im Zellkulturüberstand.
In der vorliegenden explorativen Studie konnte somit erstmals prospektiv der Einfluss der Polyamine Spermin und Spermidin auf die T-Lymphozyten Aktivierung, Autophagie und die Zytokinexpression von Patienten im Frühstadium kognitiver Erkrankungen in in-vitro Experimenten gezeigt werden. Verglichen mit einer Kontrollkohorte kognitiv gesunder, altersentsprechender Probanden zeigten sich ähnliche Effekte von Spermin und Spermidin auf die untersuchten Parameter, wobei für einzelne Parameter der Untersuchung eine höhere Sensitivität der Polyaminbehandlung von T-Lymphozyten kognitiv erkrankter Patienten nachzuvollziehen war.
Die Daten dieser Dissertation liefern somit einen ersten Beitrag zur umfassenden Beleuchtung zellulärer Wirkmechanismen einer Polyaminsubstitution in humanen, peripheren Immunzellen bezüglich kognitiver Gesundheit, um hierdurch neue therapeutische Ansätze zur Behandlung dementieller Erkrankungen zu entwickeln.
Ziel:
Es wurde die Inzidenz knöcherner Hand- und Handgelenkverletzungen im WBCT in einem städtischen Traumazentrum der Maximalversorgung untersucht und die Dunkelziffer der übersehenen Frakturen in der primären radiologischen Diagnostik beschrieben. Außerdem wurden assoziierte Faktoren für das Auftreten und das Übersehen von knöcherner Hand- und Handgelenkverletzungen beleuchtet.
Material und Methoden:
Es handelt sich um eine retrospektive Kohortenstudie mit Screening aller WBCT in einem Zeitraum von insgesamt acht Monaten. Im ersten Schritt wurden die Hände- und Handgelenke in drei Ebenen mit einer Schichtdicke von 1-2mm rekonstruiert und diese durch einen unabhängigen Radiologen begutachtet. Anschließend wurden die primären Befunde mit dem Referenztest, der Reevaluation der WBCT, verglichen. Hieraus wurde die diagnostische Genauigkeit des WBCT im Rahmen der primären Befundung abgeleitet. Beeinflussende Faktoren (GCS, Artefakte, Trauma-Mechanismus, begleitende Verletzungen) wurden ermittelt und ein Algorithmus zur Verbesserung der Detektionsrate entwickelt.
Ergebnisse:
Insgesamt wurden 506 WBCT im genannten Zeitraum von 01/2020 bis 08/2020 in die Studie eingeschlossen. Es zeigten sich in 59 (11,7%) WBCT 92 knöcherne Hand- und Handgelenkverletzungen. Distale intraartikuläre Radiusfrakturen traten am häufigsten auf (n=24, 26,1%) und bei 22 Patienten (37,3%) kam es zu multiplen Verletzungen. 4 Fälle wurden primär korrekt als positiv gewertet, was einer äußerst geringen Sensitivität und einer hohen Spezifität des WBCT bei der Primärbefundung entspricht (Sensitivität 6,8%; 95% CI 1,9 - 16,5; Spezifität 100%; 95% CI 99,2 bis 100,0). Nach zusätzlicher, sekundärer Bildgebung und klinischer Neubewertung wurden 43 weitere positive Fälle (72,9%) identifiziert. Insgesamt 12 Verletzungen blieben unentdeckt (20,3%). Motorradunfälle prädisponierten für knöcherne Hand- und Handgelenkverletzungen (22% vs. 10,1% in einer Polytraumavergleichsgruppe ohne Hand-/Handgelenksfrakturen, p=0,006). In 98% der Fälle kam es zusätzlich zu weiteren Frakturen der Extremitäten, wobei nur 37% der Patienten ohne knöcherne Hand- und Handgelenkverletzungen zusätzliche Extremitätenfrakturen aufwiesen (p<0,001). Weitere Aspekte wie die Vigilanz und das Vorliegen von Artefakten stellten keine signifikanten Beeinflussungsfaktoren dar.
Schlussfolgerung:
Die Prävalenz knöcherner Hand- und Handgelenkverletzungen im WBCT nach einem Polytrauma betrug 11,7% in der Kohorte. 93,2% wurden in der Primäruntersuchung übersehen. Knöcherne Hand- und Handgelenkverletzungen gehen oft mit weiteren Frakturen der Extremitäten einher und treten häufiger nach Motorradunfällen auf. Durch wiederholte klinische Bewertungen und sekundäre radiologische Reevaluierung einer WBCT mit multiplanaren Rekonstruktionen der Hände kann die Zahl der übersehenen Frakturen bei Polytraumapatienten reduziert werden.
Impact of proteostasis and the ubiquitin proteasome system on myeloid cell function in the CNS
(2023)
Cellular protein homeostasis (proteostasis) maintains a functional proteome and thus proper cell function. Proteostasis is facilitated by the ubiquitin-proteasome system (UPS), an intracellular protein turnover machinery ensuring clearance of damaged, misfolded, old and/or unneeded regulatory proteins. This is particularly important in the central nervous system (CNS), where it is linked to neurodegeneration. Disruptions of the proteostasis systems cause the accumulation of misfolded proteins which are commonly seen in progressive neurodegenerative diseases also linked to neuroinflammation. Proper UPS function can protect cells from the accumulation of defective proteins, neurodegeneration and neuroinflammation. Furthermore, it has been found that loss of function mutations in the genes encoding UPS components are linked to systemic inflammation including neuroinflammation and/or neurodevelopmental disorders. Proteasome defects in patients suffering from these disorders cause decreased proteasome activity, accumulation of proteins, activation of proteotoxic stress responses and systemic inflammation. However, the molecular link between proteotoxic stress and the initiation of inflammatory signalling remained unclear. In Article 2, we summarized the importance of the UPS in immune cell proteostasis and function including activation of innate and adaptive immune responses. Although UPS function is notably important in innate immune signalling, the current understanding of the role of UPS in myeloid cell function in the CNS is limited. We also indicated the involvement of impaired UPS function in sterile systemic inflammation including neuroinflammation as well as tumour diseases and pathogen manipulation of immune cells.
To investigate the molecular link behind proteasome impairment and systemic inflammation in the brain, we focused on microglia cells as the only immune residents of the CNS. In Article 1, we used a pharmacological inhibitor called bortezomib which targets β5 and β5i/LMP7 subunit activities in standard proteasome (SP) and immunoproteasome (IP), respectively. We showed for the first time on the molecular level that inhibition of proteasome activity by bortezomib triggers the accumulation of ubiquitylated proteins, proteotoxic stress responses and innate immune signalling activation depending on the induced proteotoxic stress response called unfolded protein response (UPR) in murine microglia. In particular, activation of the inositol-requiring protein 1α arm of UPR upon bortezomib treatment leads to systemic inflammation as indicated by type I interferon (IFN) response.
IP enhance the proteolytic capacity of UPS by rapid clearance of proteins upon immune signalling activation. Microglia, like other immune cells, exhibit constitutive expression of IP as well as SP to maintain their cellular proteostasis. In Manuscript 3, we studied the particular impact of IP impairment on microglial cellular function. We showed accumulation of ubiquitin-modified proteins and activation of proteotoxic stress responses in IP-impaired mouse and human microglia models. Moreover, we identified possible IP substrates in microglia using β5i/LMP7 knockout mice as an IP deficiency model and, examined how IP deficiency affects microglia function. IP deficient microglia affected the ubiquitylation levels of proteins involved in multiple pathways such as immune responses, energy metabolism, cytoskeleton organisation, cell cycle and ribosome function. Based on the molecular analysis, we confirmed sterile activation of innate immune signalling mechanisms in IP impaired microglia. This is driven by the proteotoxic stress sensor protein kinase R (PKR). In addition, we were able to show that IP impairment altered levels of the microglial activation markers, which are also involved in motility, adhesion and phagocytosis of microglia.
In this thesis, we highlight that UPS function is necessary to maintain microglial proteostasis and, that impairment of proteasome activities triggers sterile inflammation in microglia via activation of proteotoxic stress responses. The described activation of innate immune signalling mechanisms in microglia upon proteasome impairment may be considered as new therapeutic targets for patients suffering from rare protesomapathies or other disorders linked to dysregulated immune signalling.
Aufgrund ihres Einflusses auf das Membranpotenzial wird vaskulären Kaliumkanälen eine Rolle bei der Regulation des Gefäßtonus und damit an der Blutdruckregulation zugeschrieben. In der vorliegenden Arbeit wurde der Beitrag von Kaliumkanälen an der Gefäßtonusregulation in intrarenalen Widerstandsgefäßen der Ratte und des Menschen mittels Drahtmyographie untersucht. Zur Untersuchung der Expressionsrate der ATP abhängigen Kaliumkanäle wurden außerdem qPCR Experimente durchgeführt.
Die Myographieexperimente zeigten, dass die kombinierte Blockade der calciumabhängigen (BK , IK , SK ), spannungsabhängigen (Kv ), einwärts gleichrichtenden (Kir ) und ATP abhängigen (KATP ) Kaliumkanäle zu einem starken Anstieg des Gefäßtonus führte. Noradrenalin-induzierte Vasokonstriktionen wurden dadurch nicht verändert. L Typ Calciumkanalaktivator-induzierte Vasokonstriktionen wurden durch die Blockade der BK , IK und Kv Kanäle erleichtert, die cAMP abhängige Vasodilatation hingegen durch die Inhibition von Kv7 Kanälen vermindert. Die Öffnung der KATP Kanäle führte zu einer deutlichen Abschwächung der Noradrenalinantwort. Mittels qPCR-Analysen wurden die Untereinheiten Kir6.1 und SUR2B als die vorherrschenden Einheiten der KATP Kanäle im untersuchten Gefäßgebiet ausgemacht. Somit lässt sich schlussfolgern, dass Kaliumkanäle, vor allem KCa-, Kv- und KATP Kanäle, an der Aufrechterhaltung des Ruhetonus beziehungsweise an Tonusänderungen intrarenaler Arterien der Ratte und des Menschen beteiligt sind.
Der Phänotyp der glatten Gefäßmuskelzellen und darauf basierend die Gefäßeigenschaften hängen unter anderem von einer dauerhaften sympathischen Innervation ab. Nach Sympathektomie zeigen glatte Muskelzellen intrarenaler Rattenarterien ein depolarisiertes Membranpotenzial im Vergleich zu scheinsympathektomierten Kontrollen. In Myographieversuchen wurde sowohl für Gefäße systemisch sympathektomierter als auch lokal renal denervierter Tiere eine erhöhte Noradrenalinsensitivität im Vergleich zu Kontrollgefäßen beobachtet. Diese war unter hyperpolarisierten Bedingungen vermindert und ist folglich zum Teil auf ein verringertes Membranpotenzial zurückzuführen. Veränderungen in Bezug auf die Expressionsrate und Funktionalität der KATP Kanäle in den Gefäßen hingegen ergaben sich nicht, sodass die Auswirkungen der sympathischen Denervierung demzufolge nicht auf Veränderungen der KATP Kanäle beruhen.
Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC), due to its genomic heterogeneity and lack of development of effective therapies, will become the second leading cause of cancer-related death within 10 years. Therefore, identifying novel targets that can predict response to specific treatments is a key goal to personalize pancreatic cancer therapy and improve survival. Given that the occurrence of oncogenic KRAS mutations is a characteristic event in PDAC leading to genome instability, a better understanding of the role of DNA repair mechanisms in this process is desirable. The aim of our study was to investigate the role of the error-prone DNA double strand breaks (DSBs) repair pathway, alt-EJ in the presence of KRAS G12D mutation in pancreatic cancer formation. Our findings showed that oncogenic KRAS contributes to the activation of the alt-EJ mechanism by increasing the expression of Polθ, Lig3 and Mre11, key components of alt-EJ in both mouse and human PDAC models. In addition, we demonstrated that alt-EJ has increased activity in DNA DSBs repair pathway in a mouse and human model of PDAC bearing KRAS G12D mutation. We further focused on estimating the impact of alt-EJ inactivation by polymerase theta (Polθ) deletion on pancreatic cancer development and survival in genetically engineered mouse models (GEMMs). Here, we described that although deficiency of Polθ resulted in delayed cancer progression and prolonged survival of experimental mice, it can lead to full-blown PDAC. Our study showed that disabling one component of the alt-EJ may be insufficient to fully suppress pancreatic cancer progression and a complete understanding of all alt-EJ factors and their involvement in DSB repair and oncogenesis is required.
Die Dissertation befasst sich mit dem Spannungsfeld von subjektivem Persönlichkeitsschutz und Pressefreiheit im deutschen und italienischen Recht. Neben einer umfassenden Bestandsaufnahme beider Rechtsordnungen, hinterfragt die Arbeit die jeweiligen nationalen Lösungen im Vergleich und überprüft diese auf deren Aktualität und Praktikabilität in der gegenwärtigen Medienwirklichkeit. Dafür untersucht die Autorin vor allem die einzelfallbezogene Abwägungspraxis, analysiert die jeweilige richterrechtliche Bildung von Abwägungskriterien auch in Hinblick auf den Einfluss und die jeweilige Berücksichtigung der Rechtsprechungen von EuGH und EGMR und evaluiert Notwendigkeit und Grad der Harmonisierung des Spannungsfelds.
In vitro assays play a crucial role in the biopharmaceutical assessment of drugs. During the past two decades, biorelevant media became an indispensable tool to forecast the in vivo solubility and dissolution of pharmaceutical drug candidates, and to assess absorption risks like low solubility or drug precipitation. Nevertheless, in vitro set-ups are still a simplification of the conditions in the human GI tract. This thesis aimed to shed light on some of the remaining open questions, aiming at providing a better understanding of the effects of biorelevant media on solubility, dissolution, and precipitation processes, and providing guidance for a more streamlined usage in the future. The results of this work can be outlined in brief as follows: First, a new design of experiment-based method development was introduced which increased the robustness and accuracy of derivative UV spectrophotometric methods for drug quantification in biorelevant precipitation assays. Second, based on this new approach, the impact of SIF powder aging on the supersaturation and precipitation behavior of the model drug ketoconazole was investigated. Recommendations on the use of biorelevant media for precipitation assays were developed to further improve the reproducibility of transfer experiments and to enhance data reliability. Third, it was investigated under which circumstances the physiological bicarbonate buffer should be applied to Fasted State Simulated Intestinal Fluid medium for in vitro solubility, dissolution, and precipitation testing to resemble the in vivo conditions.
Die Volkskrankheiten Diabetes mellitus und Karies setzten wir unter Verwendung der Daten der großen populationsbasierten SHIP-Studie in Beziehung, um die Hypothese zu bekräftigen, dass Diabetes mellitus Auswirkungen auf Koronalkaries hat. Durch SHIP-0, -1 und -2 war es uns möglich, Daten über einen Zeitraum von insgesamt 15 Jahren (1997-2012) zu verwenden, bei der in der Baseline-Studie 3731 Personen teilnahmen. Dies ist die erste Longitudinalstudie mit einem großen Stichprobenumfang, die eine mögliche Assoziation zwischen Diabetes mellitus sowie der metabolischen Kontrolle und der Koronalkaries untersucht hat.
Die Koronalkarieserfahrung wurde mittels DMFS-Index und deren Komponenten bei den Teilnehmern im Kiefer halbseitig ermittelt. Ein Typ-2-Diabetiker wurde definiert, wenn er eine ärztliche Diagnose angegeben hatte oder blutzuckersenkende Medikamente einnahm oder einen HbA1c-Wert ≥ 6,5% hatte oder einen Gelegenheits-Blutglukosespiegel von ≥ 11,1 hatte. Die Teilnehmer wurden in drei Gruppen eingeteilt: kein Diabetes mellitus, gut eingestellter Typ‑2-Diabetes (HbA1c 6,5%-7%) und schlecht eingestellter Typ-2-Diabetes (HbA1c > 7%). Die Daten wurden mit voll adjustierten linearen gemischten Modellen ausgewertet.
Die Ergebnisse unserer populationsbasierten 11-jährigen Longitudinalstudie wiesen auf eine HbA1c-abhängige Assoziation zwischen Diabetes mellitus und der Koronalkarieserfahrung hin. Ein schlecht eingestellter Diabetiker wies eine höhere DMFS-Langzeitprogression (0,761 Flächen pro Jahr) auf als ein gut eingestellter Diabetiker (0,473 Flächen pro Jahr) oder ein Teilnehmer ohne Diabetes mellitus (0,480 Flächen pro Jahr). Ein gut eingestellter Diabetiker hatte zudem die geringste DFS-Langzeitprogression (0,259 Flächen pro Jahr) gegenüber eines schlecht eingestellten Diabetikers (0,426 Flächen pro Jahr) und auch gegenüber eines Teilnehmers ohne Diabetes mellitus (0,337 Flächen pro Jahr).
Die Ergebnisse unserer Studie zeigten, dass die Koronalkarieserfahrung bei schlecht eingestellten Diabetikern größer war als bei gut eingestellten oder bei Teilnehmern ohne Diabetes mellitus. Dieses Kernergebnis unserer Studie ist möglicherweise durch die Veränderungen des Speichels, den höheren Glukosegehalt in der Zahnfleischtasche und eine anzunehmende mangelnde Mundhygiene eines schlecht eingestellten Diabetikers, beziehungsweise durch eine gute Compliance, anzunehmende gesündere Lebensweise und damit bessere Mundhygiene eines gut eingestellten Diabetikers zu erklären.
Langfristig sind große epidemiologische Langzeitstudien anzustreben, die die Beeinflussung zwischen Diabetes mellitus und Karies abhängig von HbA1c analysieren und somit Patienten mit einem gut oder mit einem schlecht eingestellten Diabetes mellitus differenziert betrachten. Um den möglichen kausalen Zusammenhang von der Diabetes geförderten Koronalkariesentstehung zu beleuchten, ist eine Analyse der Parameter Glukosegehalt, pH-Wert und Mikroorganismen im Speichel bei der Untersuchung von Teilnehmern in zukünftigen Studien zusätzlich zielführend.
Unsere Studie stellt den Anfang für weitere umfassende epidemiologische Studien dar, um zukünftig Patienten über die beiden Volkskrankheiten Diabetes mellitus und Karies aufklären und auf eine mögliche Assoziation von Diabetes mellitus auf Koronalkaries zum Schutz vor Folgeerkrankungen hinweisen zu können.
Background and objective
The COVID-19 pandemic started in Wuhan, China, in December 2019. Although there are some doubts about the reporting of cases and deaths in China, it seems that this country was able to control the epidemic more effectively than many other countries. In this paper, we would like to analyze the measures taken in China and compare them with other countries in order to find out what they can learn from China.
Methods
We develop a system dynamics model of the COVID-19 pandemic in Wuhan. Based on a number of simulations we analyze the impact of changing parameters, such as contact rates, on the development of a second wave.
Results
Although China’s health care system seems to be poorly financed and inefficient, the epidemic was brought under control in a comparably short period of time and no second wave was experienced in Wuhan until today. The measures to contain the epidemic do not differ from what was implemented in other countries, but China applied them very early and rigorously. For instance, the consequent implementation of health codes and contact-tracking technology contributed to contain the disease and effectively prevented the second and third waves.
Conclusions
China’s success in fighting COVID-19 is based on a very strict implementation of a set of measures, including digital management. While other countries discuss relaxing the lock-down at a rate of 50 per 100,000 inhabitants, China started local lock-downs at a rate of 1.59 per 100,000. We call for a public debate whether this policy would be feasible for more liberal countries as well.
Bei einem seit vielen Jahren bekannten erhöhten Risiko für MS-Patient:innen epileptische Anfälle zu erleiden, untersuchten wir eine Gruppe von Patient:innen mit diesen beiden Voraussetzungen. Die epileptischen Anfälle können hier als Folge der MS auftreten, aber auch durch Erkrankungen in der Vorgeschichte der Patient:innen begünstigt werden. Für unsere Studie wählten wir einen retrospektiven populationsbasierten Ansatz.
Die finale Studiengruppe bestand aus 59 Personen mit epileptischen Anfällen und MS aus insgesamt 2285 MS-Patient:innen, die in den Zentren Greifswald und Rostock in diesem Zeitraum behandelt wurden. Es zeigte sich eine Prävalenz epileptischer Anfälle bei Patient:innen mit MS-Diagnose von 2,6%. Eine Aufteilung in zwei Subgruppen mit epileptischen Anfällen vor/nach MS-Diagnose, mit 22 vs. 37 Patient:innen, wurde anschließend durchgeführt. Die Patient:innen in der Subgruppe MS-E Gruppe waren durchschnittlich 9 Jahre älter und wiesen einen höheren EDSS aus, verglichen mit der Subgruppe E-MS. Bei 16,9% der Kohorte wurde der epileptische Anfall rückblickend als erstes MS-Symptom gewertet. In 50,8% der Studienpopulation bestanden epileptogene Risikofaktoren in der Vorgeschichte, mit 40,9% (9/22) vs. 56,8% (21/37) in den Subgruppen vor/nach MS-Diagnose. Die häufigsten konkurrierenden Ursachen bestanden in abgelaufenen Schädel-Hirn-Traumata und cerebralen Ischämien, zusammen in mehr als 30% der Fälle. Die Diagnosestellung der epileptischen Anfälle und Epilepsie erfolgte bei 18,6% ohne EEG-Diagnostik, bei erfolgter EEG-Diagnostik bestanden in 58,3% pathologische EEG-Muster. Bei einem Drittel der Patient:innen erfolgte die Diagnosestellung ohne direkte Beobachtung oder EEG-Auffälligkeiten.
Im Vergleich zur Normalbevölkerung zeigt sich in unserer Studienpopulation eine erhöhte Prävalenz epileptischer Anfälle. Die Bedeutung einer adäquaten Diagnostik der epileptischen Anfälle, auch wenn einmalig aufgetreten, stellt sich in unserer Studie dar. Hierbei ist es entscheidend, dass eine EEG-Diagnostik erfolgt und zusätzlich eine ausführliche semiologische Anamnese. Diese sollte idealerweise von Ärzt:innen oder Neurolog:innen mit epileptologischer Erfahrung durchgeführt werden um die Befunde gut einordnen zu können, am besten im Rahmen eines strukturierten Work-ups. Die epileptischen Anfälle können sowohl vor, als auch nach dem Beginn der MS-Symptomatik auftreten und auch die erste Manifestation der Erkrankung darstellen. Alternative Risikofaktoren für epileptische Anfälle sollten sorgfältig erfragt und dokumentiert werden, die Diagnosestellung und Behandlung einer Epilepsie aber nicht verzögern. Es stellte sich in unserer Kohorte kein signifikanter Unterschied in bestehenden Risikofaktoren zwischen den Sub¬gruppen vor/nach MS-Diagnose heraus. Dies spricht dafür, epileptische Anfälle als einen Teil der MS-Erkrankung zu betrachten, der durch Risikofaktoren aber auch die MS-Erkrankung selbst verursacht werden kann.
Bei der Entstehung des hepatozellulären Karzinoms (HCC) nimmt das metabolische Syndrom zunehmend einen bedeutenden Risikofaktor ein. In diesem Zusammenhang konnte ein von F. Dombrowski et al. entwickeltes Tiermodell darstellen, dass nach intraportaler Pankreasinseltransplantation durch erhöhte Insulin- und Glukosekonzentrationen sehr frühe präneoplastische Läsionen in der Leber entstehen, die sich zu hepatozellulären Karzinomen weiterentwickelt haben. Dieses hormonelle Karzinogenesemodell konnte von S. Ribback et al. bereits erfolgreich auf die Maus übertragen und mit einem ChREBP-Knockoutmodell erweitert werden.
In meiner Arbeit sollte die Häufigkeit dieser Leberherde im Mausmodell erhöht werden, um deren Signifikanz in der experimentellen Hepatokarzinogenese ermitteln zu können.
Es konnte in dieser Arbeit eine präoperative subkutane Insulinbehandlung etabliert werden, um den Blutzucker innerhalb von fünf Tagen bei diabetischen WT- (C57BL/6J) und ChREBP-KO-Mäusen auf normoglykäme Werte zu halten. Das Ziel, die Häufigkeit präneoplastischer CCF in der Leber bei den WT-Mäusen zu erhöhen, konnte jedoch mit der subkutanen Insulintherapie nicht erreicht werden. Des Weiteren stellte sich die subkutane Insulintherapie aufgrund starker Blutzuckerschwankungen als eine ungeeignete Behandlungsmethode dar.
Durch die Behandlung mit Insulinsticks konnte jedoch der Blutzuckerspiegel auf konstante Werte eingestellt werden. Damit konnte eine geeignete Methode gefunden werden, um die diabetischen Komplikationen für spätere Langzeitversuche zu minimieren und ein langes Überleben der Versuchstiere zu gewährleisten.
In der Leber diabetischer ChREBP-KO-Mäuse entstanden spontane glykogenotische Veränderungen, die zuvor in dieser Form noch nicht beschrieben wurden, von kleinen herdförmigen Glykogenspeicherherden bis hin zu einer diffusen Glykogenose der Leber. Innerhalb dieser diffusen Glykogenose bestand eine leichte steatohepatitis-ähnliche Entzündung und es konnte eine gesteigerte Proliferationsaktivität nachgewiesen werden, was eine Tumorentstehung begünstigen könnte. ChREBP könnte daher, neben seinen bislang nachgewiesenen protoonkogenen Eigenschaften, auch tumorsuppressive Funktionen in der Leber haben.
PARP-Hemmung sensibilisiert humane endometriale Karzinomzellen für Chemotherapie-induzierte Apoptose
(2023)
PARP (Poly [ADP-ribose] polymerase)-Inhibitoren sind bereits für die Therapie des Ovarialkarzinoms zugelassen und für andere Tumorentitäten in Phase II- und III-Studien. Sie erlangen beim Endometriumkarzinom zunehmend an Bedeutung. Hierbei spielte bisher die Therapie mit Taxol und Platin-haltigen Substanzen die alleinige Rolle. Während Taxol den Abbau der Mikrotubuli verhindert, bewirkt Carboplatin Doppelstrangbrüche. Die BRCA1- oder BRCA2-Mutation, die typischerweise beim Mamma- und Ovarialkarzinom auftritt, ist beispielgebend für weitere medikamentöse Angriffspunkte, die basierend auf der Hypothese von synthetischer Letalität, in Kombination mit Chemotherapie das Tumorwachstum bekämpfen können. Unter der Vermutung, dass die Mutation von PTEN beim Endometriumkarzinom hierfür eine wichtige Rolle spielt, wurden in dieser Arbeit unter Berücksichtigung der Proliferations- und Apoptoseraten die fünf unterschiedlich differen-zierten Endometriumkarzinomzelllinien AN3-CA, ECC-1, HEC-1A, KLE und RL95-2 untersucht. Sie wurden dosis- und zeitabhängig mit Paclitaxel bzw. Carboplatin und dem PARP-Inhibitor PJ34 inkubiert. Mittels Durchflusszytometrie und eines Vitalitätsassays wurden Apoptoserate, Zellzyklusverteilung und Proliferation der Zellen bestimmt. Mittels Western Blot wurde die Existenz von PARP in allen 5 Zelllinien nachgewiesen, mit einem PARP-Aktivitätsassay die Enzymaktivität gezeigt, bzw. die Wirkung von PJ34 dargestellt. Im Vitalitätsassay zeigte sich unter der Behandlung von PJ34 und Paclitaxel eine deutliche Verminderung der Vitalität bei den Zelllinien AN3-CA, ECC-1, HEC-1A. Mittels Durchflusszytometrie ließ sich teilweise ein Anstieg der Apoptoserate zeigen. Die Kombi-nation von Carboplatin und PJ34 zeigte indifferente Effekte. In Vorbereitung wurden durch Dosistitrationen subtoxische Dosen für die Chemotherapeutika ermittelt, die im Zellkultur-versuch zusammen mit PJ34 eingesetzt wurden. Es konnten wesentlich geringere Dosen Taxol zusammen mit PJ34 eine ähnliche Wirkung erzielen wie die entsprechend toxische Monotherapie. Die klassische dosisabhängige apoptotische Wirkung der Chemotherapie, vor allem die des Taxols, kann somit mittels PARP-Inhibition unterstützt werden. Die angeregte apoptotische Wirkung könnte durch die Hemmung von PARP, welches eine Schlüsselrolle bei der Einleitung der Apoptose hat, unterstützt werden. Defekte in DNA-Reparatur-mechanismen der Tumorzellen wirken synergistisch mit der Hemmung von PARP als Schlüsselenzym zur Reparatur von Einzelstrangbrüchen, wobei eine PTEN-Mutation hier nicht eindeutig als ursächlicher Defekt ermittelt werden konnte. Es zeigen sich allerdings weitere klinische Ansatzpunkte der Behandlung mit PARP-Inhibitoren bei der Therapie des Endometriumkarzioms.
Gegenwärtig existieren noch keine Therapieempfehlungen für die zu wählende Operationsmethode bei irreparablen massiven Rotatorenmanschettenrupturen.
Ziel dieser Studie war es, die allgemeine Verbesserung der Schulterfunktion und Schmerzlinderung nach Behandlung von Patienten mit massiven Rotatorenmanschettenrissen mit dem OrthoSpace ® InSpaceTM Schulterballon zu bewerten. Realisiert wurde dies durch die Bestimmung der Veränderung des Total Constant-Murley Score sowie der Akromio-Humeralen-Distanz prä- und postoperativ. Zusätzlich wurde der postoperative Zustand der Schulter durch die Erhebung des ASES Score ergänzt. Die Berücksichtigung der patho-morphologischen Ausgangssituation erfolgte anhand der Einteilung der Rotatorenmanschettenläsionen nach Patte und Thomazeau.
23 Patienten, die in der Klinik und Poliklinik für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie der Universitätsmedizin Greifswald eine Ballon Implantation erhielten, konnten retrospektiv für die Studie rekrutiert werden. Die Männer waren anzahlmäßig den Frauen im Patientenkollektiv überlegen, die Altersverteilung war dafür annähernd gleich. Die Nachuntersuchungen fanden im Durchschnitt 24 Monate nach dem operativen Eingriff statt und stellen somit einen mittleren Therapieverlauf dar.
Der alters- und geschlechtsadaptierte Total Constant-Murley-Score verbesserte sich signifikant hinsichtlich des Mittelwertes von 55,5 Punkten auf 85,2 Punkten. 12 Patienten konnten postoperativ der Kategorie „Ausgezeichnet“ zugeteilt werden. Die Parameter der Kraftmessung stagnierten im arithmetischen Mittelwert, in allen anderen Kategorien konnten deutlichere Steigerungen verzeichnet werden. Der subakromiale Abstand bestimmt mittels Röntgen, stieg durchschnittlich von pathologischen 5,9 mm auf physiologische 8,6 mm. Der Mittelwert des postoperativen ASES Score beträgt in dieser Studie circa 87,3 von 100 möglichen Punkten. Ein exzellentes Ergebnis wurde von 21 erreicht, ein gutes Ergebnis zeigten 2 Patienten. Ein befriedigendes oder unbefriedigendes Ergebnis kam nicht vor. Die Ergebnisse der Studie zeigen eine signifikante Verbesserung der Schulterfunktion und Schmerzreduktion und damit einen mittelfristig validierten Erfolg des Verfahrens.
Schwachpunkte der Studie waren insbesondere die kurze Nacherfassungszeit, die geringe Anzahl der Studienteilnehmer und die Abwesenheit einer Kontrollgruppe. Dennoch decken sich die Resultate mit denen von anderen aktuellen Studien die eine längere Follow-up Zeit und größere Patientenkollektive verwendet haben.
Die Infektion ist eine schwerwiegende Komplikation nach Schlaganfall und führt zu einer erhöhten Morbidität und Mortalität. Anhand der vorliegenden Arbeit konnte die erworbene Immundefizienz (SIDS) nach ischämischem Schlaganfall im Tiermodell dargestellt werden. Hierzu wurde mittels hypoxisch-ischämischem Schlaganfallmodell und Endotoxinchallenge erstmals in vivo ein Maus-Modell zur intravitalmikroskopischen Untersuchung der intestinalen Leukozyten-Endothel- Interaktion und Bestimmung der Zytokine etabliert. Immunmodulatorisch wurde das Endocannabinoid-System durch den Antagonisten - AM630 - am CB2-Rezeptor untersucht. Durch die Blockierung des CB2-Rezeptors wurde im Ergebnis die Immundefizienz nach SIDS verstärkt. Demzufolge ergaben sich eine verminderte Leukozytenadhärenz, ein gesteigerter Leukozytenroller-Flow am Endothel und ein antiinflammatorisches Zytokinprofil. Mit diesem Modell ist die in vivo-Untersuchung der peripheren Immunfunktion nach Schlaganfall möglich. Hierdurch eröffnet sich über ein tieferes Verständnis der sekundären Immundefizienz ein Weg, um Behandlungsansätze für Betroffene mit einer Infektion nach Schlaganfall zu erforschen. Somit könnten durch eine erfolgreiche Sekundärprävention ökonomische Belastungen für die Allgemeinheit vermindert und gleichzeitig die Prognose für die betroffenen Patienten, auch durch eine verkürzte Behandlungsdauer verbessert werden.
Background
Previous work has focused on speckle-tracking echocardiography (STE)-derived global longitudinal and circumferential peak strain as potential superior prognostic metric markers compared with left ventricular ejection fraction (LVEF). However, the value of regional distribution and the respective orientation of left ventricular wall motion (quantified as strain and derived from STE) for survival prediction have not been investigated yet. Moreover, most of the recent studies on risk stratification in primary and secondary prevention do not use neural networks for outcome prediction.
Purpose
To evaluate the performance of neural networks for predicting all cause-mortality with different model inputs in a moderate-sized general population cohort.
Methods
All participants of the second cohort of the population-based Study of Health in Pomerania (SHIP-TREND-0) without prior cardiovascular disease (CVD; acute myocardial infarction, cardiac surgery/intervention, heart failure and stroke) and with transthoracic echocardiography exams were followed for all-cause mortality from baseline examination (2008-2012) until 2019.
A novel deep neural network architecture ‘nnet-Surv-rcsplines’, that extends the Royston-Parmar- cubic splines survival model to neural networks was proposed and applied to predict all-cause mortality from STE-derived global and/or regional myocardial longitudinal, circumferential, transverse, and radial strain in addition to the components of the ESC SCORE model. The models were evaluated by 8.5-year area-under-the-receiver-operating-characteristic (AUROC) and (scaled) Brier score [(S)BS]and compared to the SCORE model adjusted for mortality rates in Germany in 2010.
Results
In total, 3858 participants (53 % female, median age 51 years) were followed for a median time of 8.4 (95 % CI 8.3 – 8.5) years. Application of ‘nnet-Surv-rcsplines’ to the components of the ESC SCORE model alone resulted in the best discriminatory performance (AUROC 0.9 [0.86-0.91]) and lowest prediction error (SBS 21[18-23] %). The latter was significantly lower (p <0.001) than the original SCORE model (SBS 11 [9.5 - 13] %), while discrimination did not differ significantly. There was no difference in (S)BS (p= 0.66) when global circumferential and longitudinal strain were added to the model. Solely including STE-data resulted in an informative (AUROC 0.71 [0.69, 0.74]; SBS 3.6 [2.8-4.6] %) but worse (p<0.001) model performance than when considering the sociodemographic and instrumental biomarkers, too.
Conclusion
Regional myocardial strain distribution contains prognostic information for predicting all-cause mortality in a primary prevention sample of subjects without CVD. Still, the incremental prognostic value of STE parameters was not demonstrated. Application of neural networks on available traditional risk factors in primary prevention may improve outcome prediction compared to standard statistical approaches and lead to better treatment decisions.
This work first sets out to find if economic, ecological, or social incentives drive consumers towards or against dietary decisions (Contribution A). It then develops a framework of TCA for food to describe economically conveyed incentives that are tied to ecological and social indicators within the food market (Contribution B). The framework is subsequently enhanced and broadened to include a deeper understanding and broader field of indicators for more holistic TCA calculations (Contributions C and D). Lastly, based on these calculations, TCA of food is implemented in a factual use case as the framework and calculations are deployed for commodities of a German supermarket chain; then consumer, as well as expert feedback is used for the discussion on socially responsible campaigning and policy change (Contribution E).
Im ersten Teil dieser Arbeit wurden zur Beantwortung der Forschungsfrage 1 Lagerungsversuche durchgeführt. Diese zeigten, dass bei einem Lagerungszeitraum von bis zu sieben Tagen die Intensität aller gefärbten Strukturen mit der Zeit abnahm. Die Abnahme der Intensität war bei den meisten angefärbten Strukturen bereits ab dem ersten Lagerungstag zu beobachten. Zudem zeigte sich, dass Thrombospondin nur mit EDTA-antikoaguliertem Blut darstellbar war. Mit Hilfe dieser Arbeit konnte aber nicht nur die Abnahme der Intensität über den Lagerungszeitraum nachgewiesen werden, sondern auch, dass es innerhalb des Lagerungszeitraum zu Veränderungen der Strukturverteilung der angefärbten Strukturen kam. Filamin A und NMMIIA lagen an Tag 0 fixiert und gefärbt noch diffus verteilt im Thrombozyten vor und stellten sich im Anschluss ab dem ersten Lagerungstag vermehrt als eine Ringstruktur dar. Veränderungen der Struktur über den Lagerungszeitraum fand sich ebenso bei ß1-Tubulin. Alle weiteren Strukturen blieben über den gelagerten Zeitraum unverändert.
Zusätzlich wurden im Rahmen dieser Arbeit Blutausstriche nach ihrer Intensität und Struktur beurteilt, die an Tag 0 fixiert wurden und im Anschluss fixiert bis Tag 7 gelagert wurden. Erst nach der fixierten Lagerung bis zu dem entsprechenden Lagerungstag wurden die Blutausstriche gefärbt. Bei dieser Methode, der an Tag 0 fixierten Blutausstriche, zeigte sich eine stärkere Intensität der angefärbten Strukturen, als wenn sie unfixiert gelagert wurden.
Zur Beantwortung der Forschungsfrage 2 wurde im zweiten Teil dieser Arbeit die Visualisierung der Signalkaskade mit Hilfe von phosphorylierten Kinasen und der Fluoreszenzmikroskopie untersucht. Durch die Anfärbung der phosphorylierten Kinasen in der Fluoreszenzmikroskopie konnte keine ausreichende Sensitivität und Spezifität erreicht werden und wurde aus diesem Grund nicht weiterverfolgt. Der parallele Ansatz mit der Durchflusszytometrie zeigte hingegen erfolgreiche Ergebnisse. Mit Hilfe von Zeitreihen konnte der optimale Zeitpunkt der Inkubation mit den Induktoren vor der duchflusszytometrischen Untersuchung bestimmt werden. Dieser lag bei drei Minuten. Durch die Verwendung verschiedener Induktoren konnte eine Phosphorylierung der SRC-, SYK- und AKT1/2/3-Kinasen gezeigt werden. Bei der SRC-Kinase eigneten sich besonders TRAP-6, U46619 und Kollagen als potente Induktoren. Bei der SYK-Kinase waren es U46619, TRAP-6, Convulxin und ADP. Zusätzlich zeigte die SYK-Kinase in der Negativkontrolle die geringste Hintergrund-Phosphorylierung. Zur niedrigsten nachweisbaren Phosphorylierung kam es bei der AKT1/2/3-Kinase. Eine Induktion mit TRAP-6 zeigte dabei die für AKT1/2/3 stärkste Phosphorylierung. Durchflusszytometrisch war somit eine gute Darstellung der Phosphorylierung der verwendeten drei Kinasen durch kleinsten Blutmengen möglich.
Für die gezielten Inhibitionsversuche dieser Arbeit wurde unter anderem die Medikamentenfamilie der Sartane zur GPVI-Rezeptorinhibition verwendet. Es zeigte sich, dass besonders bei der Induktion mit U46619 und Verwendung eines Vertreters der Familie der Sartane bei allen drei Kinasen die Phosphorylierung der Kinase deutlich gesenkt werden konnte. Die Phosphorylierung lag durch die Inkubation (1 min) mit einem Sartan auf dem Niveau der Negativkontrolle. Bei Induktion mit Convulxin und Verwendung von Losartan steigerte sich hingegen die Phosphorylierung bei allen drei Kinasen. Bei durchflusszytometrischer Untersuchung von Patientenblut, bei in vivo-Einnahme von Telmisartan, konnte im Vergleich mit drei gesunden Spendern gezeigt werden, dass die Phosphorylierung der SRC-Kinase bei Convulxin und Kollagen deutlich reduziert ist. In der Aggregometrie nach Born konnte bei allen verwendeten Sartanen eine Reduktion der Thrombozytenaggregation nachgewiesen werden.
Die weiteren Versuche mit dem PAR4-Rezeptorblocker Vorapaxar, zeigte im Durchflusszytometer bei der AKT1/2/3-Kinase keine Reduktion. Stattdessen konnte hier in der höchsten verwendeten Konzentration, sogar eine Zunahme der Phosphorylierung beobachtet werden. In der parallel durchgeführten Aggregometrie nach Born zeigte sich hingegen eine komplette Hemmung der Thrombozytenaggregation.
Um festzustellen, ob Proben für die Untersuchungen mit dem Durchflusszytometer versendet werden können, wurden in einem letzten Schritt erneut Lagerungsversuche durchgeführt. Durch die verwendeten Lagerungszeiträume sollte die Dauer, die durch den Transport bei einer Zentralisierung zustande kommt, imitiert werden. In dem durchgeführten Untersuchungsansatz war eine Lagerung über den Tag 0 nicht möglich. Zu einem späteren Zeitpunkt waren nur noch wenige bis keine Thrombozyten nachweisbar.
Das Ziel der vorliegenden Studie war zum einen die retrospektive Abbildung der qPCR-Werte von BCR-ABL und der Medikamentenadhärenz und zum anderen die Identifikation von Einflussfaktoren und Prädiktoren für die Medikamentenadhärenz von Patientinnen und Patienten mit Chronischer Myeloischer Leukämie. Als Parameter des molekularen Therapieansprechens wurden Ergebnisse der routinemäßig durchgeführten Bestimmungen der BCR-ABL-Werte erfasst. Zur Bestimmung der Adhärenz dienten standardisierte psychometrische Instrumente, welche zu einer Fragebogenbatterie zusammengefasst wurden.
Von 13 onkologischen Praxen und Kliniken in Mecklenburg-Vorpommern, welche sich initial bereit erklärt hatten, nahmen sieben Einrichtungen an der Studie teil. Aus diesen sieben onkologischen Behandlungseinrichtungen konnten die Fragebögen von 44 Patienten in die Untersuchung mit einbezogen werden. Insgesamt wurden drei Befragungen durchgeführt in einem Abstand von jeweils einem Jahr. Der Großteil der Patientinnen und Patienten befand sich im Untersuchungszeitraum in First-line TKI-Therapie. Als biologische Validation für die Medikamentenadhärenz wurde das molekulare Ansprechen auf den TKI benutzt. Gemäß der ELN-Leitlinien zur Behandlung von Patientinnen und Patienten mit CML stellt das Erreichen einer „Major Molecular Response“ (MMR=BCR-ABL / ABL-Ratio ≤ 0,1 %) ein optimales Therapieansprechen dar. Bei 34 Patientinnen und Patienten (77,3 %) konnte ein optimales Therapieansprechen in den 12 Monaten vor der Datenerhebung nachgewiesen werden. Das molekulare Ansprechen von 6 Patientinnen und Patienten (13,6 %) schwankte ohne Verlust der MMR. Bei 4 Patientinnen und Patienten (9,1 %) wurde ein Therapieversagen (nach ELN-Empfehlungen) deutlich. Das molekulare Ansprechen in den vergangenen 12 Monaten vor Beginn der Untersuchung korrelierte signifikant mit dem initialen molekularen Ansprechen. Die Auswertung ergab laut Patienten-Selbsteinschätzung eine fast durchgängig gute Medikamentenadhärenz. Ein Zusammenhang zwischen Adhärenz-Selbst-einschätzung und dem molekularen Ansprechen konnte nicht nachgewiesen werden.
Untersucht wurde auch das Patientenwissen über die CML. Insgesamt zeigte ein Viertel der Patientinnen und Patienten gute bis befriedigende Kenntnisse. Das vorhandene Wissen geht zumeist auf die Informationen der behandelnden Onkologen zurück. Mehr als 50 % der Patientinnen und Patienten wünscht sich mehr Informationen zur CML und deren Behandlung. Entgegen der aktuellen Studienlage scheint das individuelle Wissen die Medikamentenadhärenz in unserer Studie kaum zu beeinflussen. In unserer Studie konnten wir allerdings feststellen, dass höheres Wissen über die CML signifikant mit geringerer wahrgenommener Bedrohlichkeit durch die CML korrelierte. Hinsichtlich des Geschlechts und des Patientenalters konnte kein signifikanter Zusammenhang mit dem Wissen über die CML detektiert werden. Patientinnen und Patienten mit geringerer Erkrankungsdauer zeigten ein höheres Wissen über das Krankheitsbild der CML. Wichtig ist es, Komorbiditäten wie depressive Symptome durch enge Anbindung an psychologische Zentren mit zu betreuen. Ein stabiles soziales Umfeld, ein gutes Arzt-Patienten- Verhältnis sowie eine starke subjektive Motivation einer jeden Patientin bzw. eines jeden Patienten sind sicherlich zentrale Säulen einer guten Adhärenz. Diese Faktoren bieten gleichzeitig Ansatzpunkte für Interventionen zur Steigerung der Therapietreue.
Bei einem Hydrozephalus handelt es sich um eine mitunter folgenschwere Erkrankung, die, wird sie nicht rechtzeitig behandelt, zu schwersten neurologischen Schäden oder sogar zum Tod des Patienten führen kann. Gegenwärtig stehen zwei Behandlungsstrategien
des Hydrozephalus zur Verfügung: Die Implantation eines CSF-Shuntsystems oder
die Durchführung einer endoskopischen Drittventrikulostomie (ETV). Insbesondere bei Patienten mit einer obstruktiven Form des Hydrozephalus, beispielsweise infolge einer idiopathischen Aquäduktstenose oder eines obstruktiv-tumorösen Prozesses, erwies sich die ETV als ausgesprochen erfolgreich. Vergleichbare Ergebnisse für einen kommunizierenden Hydrozephalus wurden hingegen bisher nicht erhalten. Zusätzlich werden Patientenmerkmale wie Alter und Vorhandensein eines vorherigen Shuntsystems
als weitere Einflussfaktoren auf den Operationserfolg diskutiert. Um bestehenden
Unsicherheiten bezüglich der Indikationsstellung für eine ETV beizukommen, entwickelten
Kulkarni et al. den ETV Success Score (ETVSS), zur Anwendung in einer pädiatrischen
Studienpopulation. [3, 11, 13, 24, 34, 35, 38, 39, 49, 61, 62, 73, 75, 82, 100, 116, 123]
Ziel dieser Arbeit war neben der Validierung des ETVSS in einer gemischten
Studienpopulation die Entwicklung eines Vorhersagemodells für die 6-Monats-Erfolgsrate
der ETV bei pädiatrischen und adulten Patienten, wobei insbesondere eine mögliche
positive Prädiktion von Liquorbefunden auf den Operationserfolg untersucht wurde.
Die vorliegende Arbeit umfasst 408 ETV bei insgesamt 378 Patienten, mit einer
Erfolgsrate von 76,9 % nach sechs und 63,6 % nach durchschnittlich 50 Monaten. Als statistisch signifikante Einflussfaktoren auf den Erfolg wurden das Patientenalter, die
Ätiologie des Hydrozephalus, das Vorhandensein eines vorherigen Shuntsystems sowie die Zusammensetzung des Liquor erfasst. Basierend auf diesen Erkenntnissen wurden drei
logistische Regressionsmodelle entwickelt, welche neben grundlegenden demografischen
sowie klinischen Merkmalen auch Bildgebungs- und Liquorparameter berücksichtigen.
Für alle drei Modelle wurde eine zuverlässige Abbildung der Erfolgsunterschiede erreicht, jedoch ergab sich kein signifikanter Mehrwert für die Bildgebungs- und Liquorbefunde. Eine adäquate Prädiktionsfähigkeit des ETVSS in einer gemischten Studienpopulation konnte auch nach Ausgleich des altersbedingten Variabilitätsverlusts nicht gezeigt werden.
Marine algae are essential for fixation of carbon dioxide, which they transform into complex polysaccharides. These carbohydrates are degraded e.g., by marine Bacteroidetes and the understanding of their decomposition mechanism can expand our knowledge how marine biomasses can be accessed. This understanding then gains insights into the marine carbon
cycle. This thesis summarizes the current knowledge of marine enzymatic polysaccharide degradation in review Article I and extents a previously discovered ulvan degradation pathway in Article II with the description of a novel dehydratase involved in the ulvan degradation pathway. This enlarged ulvan-degradation pathway can be used to generate fermentable sugars from the algal derived polysaccharide ulvan. A potential biorefinery process is proposed in Article III, where B. licheniformis was engineered to degrade ulvan, thus establishing the initial steps for a microbial cell factory development. In addition to ulvan, also plenty of other complex carbohydrate sources are present in the ocean. The enzymatic elucidation principles previously developed were thus adapted towards a new marine carbohydrate. In Article IV a xylan utilization pathway was elucidated, using enzymes present in Flavimarina Hel_I_48 as model bacterium. The Flavimarina genome contains two separated genome clusters which potentially targets xylose containing polymers reflecting the diversity and adaptions towards different marine xylan-like substrates. Besides, marine Bacteroidetes are adapted towards decomposition of methylated polysaccharide, e.g., porphyran, via demethylation catalyzed by cytochrome P450 monooxygenases. This reaction results in the formation of toxic formaldehyde and thus the marine Bacteroidetes require formaldehyde detoxification principles. The analysis of potential formaldehyde detoxification mechanisms revealed a marine RuMP pathway (Article V) and a novel auxiliary activity of an alcohol dehydrogenase of which the encoding gene is adjacent to the demethylase cluster (Article VI).
The need for the diversification of utilised species has emerged in the present aquaculture
production environment. Shifts in consumer interest, climate change-induced temperature
increases, and major fish disease outbreaks have put a strain on this industry. In this context,
the pikeperch (Sander lucioperca) has become a new target species for aquaculture in Central
Europe. This new aquaculture focus species exhibits high numbers of offspring, fast growth,
and high consumer acceptance. It can also effectively deal with higher temperatures and turbid
water. However, the rate of successful rearing is still low, as various developmental
transformations and environmental effects commonly lead to high mortality rates during the
early ontogenetic stages. The aim of this doctoral project was thus to obtain insight into
embryonic to larval developmental changes during pikeperch ontogeny. Specifically, the times
of change that influence survival were of focus. Based on the available literature, particular
attention was paid to general growth patterns and the connected developmental changes, the
determination of myogenesis gene marker expression changes, and the support of animal
welfare efforts for pikeperch rearing procedures. To achieve the aims of the study, a methodical
setup consisting of morphometric and developmental observations was combined with
transcriptome gene marker analysis for the different ontogenetic stages.
Three developmental phases were differentiated during the embryo-larval transition. Each of
these possessed distinct growth patterns with different growth rates. The intermediate
threshold phase showed internal organ development that focused on digestive, neuronal, and
heart tissues. Three activity phases of myogenesis were determined: during early embryonic
development, before hatching, and after hatching during the larval stages. Therefore, muscle
development seemed to be regulated to balance energy expenditures. Additionally, two
coinciding skeletogenic phases were found. Furthermore, a cell line from whole embryos was
developed to support the replacement of animals in future experimental setups. A software
system for video analyses was developed to support rearing procedures in aquaculture
facilities. This prototype can be used to automate the counting of specimens and thus allows
for faster responses to increasing mortalities. Based on the results of this thesis project, further
insights into the early development of pikeperches were obtained. This will facilitate the design
and adaptation of raising and husbandry protocols, which can help to further establish
pikeperch as an aquaculture species and support its application in modern recirculatory
systems.
Berufsbedingte Sitzbelastung mit Missempfindungen, wie z.B. Spannungsgefühl, Schmerzen und
Kribbeln der Beine, häufig von Ödemen der Füße und Unterschenkel begleitet, stellen ein alltägliches
und weit verbreitetes Problem der Allgemeinbevölkerung dar. Diese reversiblen Beschwerden werden
als orthostatische Beinbeschwerden definiert.
In dieser randomisierten, einfach verblindeten, klinisch prospektiven Studie wurde die Wirkung von
zwei medizinischen Kompressionsstrümpfe (MKS 1, MKS 2) (Länge A-D) mit einem Anpressdruck
von 18-21mmHg (KKL 1) sowie eines Kniestützstrumpfs (LPSS= Low-Pressure-Support-Stocking)
mit einem Anpressdruck von 8-10mmHg auf die orthostatischen Beinbeschwerden und Ödeme
untersucht.
Die 49 venengesunden Probanden (CEAP 0-1) wurden in zwei Kohorten aufgeteilt und jeder Strumpf
wurde für drei Tage am Stück während der Arbeitszeit getragen. Vor Beginn einer neuen Tragephase
wurde eine viertägige Auswaschphase eingehalten. Für jeden Strumpf wurde die Wirkung auf
Beinbeschwerden und Tragekomfort durch Fragebögen ermittelt. Die Messung der
Unterschenkelvolumina erfolgte mittels 3D-Messtechnik.
Es zeigte sich für alle drei Strümpfe eine signifikante Volumenreduktion (MKS1: 204,7ml; MKS 2:
153,5ml, LPSS: 48,2ml) sowie eine signifikante Verbesserung der Lebensqualitätsdimension
„Beinbeschwerden“ (p<0.0001). Im Vergleich zum LPSS zeigte sich bei beiden medizinischen
Kompressionsstrümpfen eine signifikant höhere Volumenreduktion (p<0.0001) und eine deutlich
besserer Passform (p<0.0001).
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass medizinische Kompressionsstrümpfe der
Kompressionsklasse 1 sowie Kniestützstrümpfe mit einem Anpressdruck von 8-10mmHg eine
signifikante Reduktion der orthostatische bedingten Ödeme und Beinbeschwerden bewirken.
The dissertation looks at bioeconomy innovation at different levels through the lens of economic geography. By progressing from the meta to the micro-scale, it tries to find answers to how the interrelated concepts of bioeconomy and innovation are embedded in these respective contexts while consecutively concretising bioeconomy and de-fuzzing it. To do that, it adopts a mixed-methods approach that starts general and ends specific, going from the meta-scale of literature over the macro-scale of three distinct areas in which bioeconomy is discussed to the meso-level of central actors of a European funding network before, lastly, considering case studies at the micro-scale. Throughout, the thesis aims to spatialise the bioeconomy by shedding light on the term and its drivers across multiple geographic layers. It thereby not only offers new insights into dimensions of innovation in the bioeconomy but also contributes to the discipline of economic geography by applying some of its essential theoretical ideas to an emerging political framework.
Methane (CH4) is a potent greenhouse gas with rising atmospheric concentrations.
Microorganisms are essential players in the global methane cycle. In fact, the largest part of methane emissions derives from microbial production by methanogenic Archaea (methanogens). Microorganisms do not only produce methane: methanotrophs can also oxidize the methane produced by methanogens. In addition, soil methanotrophs are the only biological methane sink, oxidizing up to 30-40 Tg of this potent greenhouse gas per year worldwide.
However, intensified management of grasslands and forests may reduce the methane sink capacity of soils.
In general, the interaction of methanogens and methanotrophs determines whether a soil is a source or a sink for methane. It is, therefore, crucial to understand the microbial part of the methane cycle and which factors influence the abundance and activity of methane-cycling microbes. However, capturing the soil microbiome's abundances, activity, and identity is
challenging. There are numerous target molecules and myriad methods, each with certain
limitations. Linking microbial markers to methane fluxes is therefore challenging. This thesis aimed to understand how methane-cycling microbes in the soil are related to soil methane fluxes and how soil characteristics and human activity influence them.
The first publication investigated the biotic and abiotic drivers of the atmospheric methane sink of soils. It assessed the influence of grassland land-use intensity (150 sites) and forest management type (149 sites) on potential atmospheric methane oxidation rates (PMORs) and the abundance and diversity of CH4-oxidizing bacteria (MOB) with qPCR in topsoils of three temperate regions in Germany. PMORs measured in microcosms under defined conditions were approximately twice as high in forest than in grassland soils. High land-use intensity of grasslands negatively affected PMORs (−40%) in almost all regions. Among the different aspects of land-use intensity, fertilization had the most adverse effect reducing PMORs by 20%.
In contrast, forest management did not affect PMORs in forest soils. Upland soil cluster (USC)α was the dominant group of MOBs in the forests. In contrast, USCγ was absent in more than half of the forest soils but present in almost all grassland soils. USCα abundance had a direct positive effect on PMOR in forests, while in grasslands, USCα and USCγ abundance affected PMOR positively with a more pronounced contribution of USCγ than USCα.
In the second publication, we used quantitative metatranscriptomics to link methane-cycling microbiomes to net surface methane fluxes throughout a year in two grassland soils. Methane fluxes were highly dynamic: both soils were net methane sources in autumn and winter and net methane sinks in spring and summer. Correspondingly, methanogen mRNA abundances per
gram soil correlated well with methane fluxes. Methanotroph to methanogen mRNA ratios were higher in spring and summer when the soils acted as net methane sinks. Furthermore, methane uptake was associated with an increased proportion of USCα and γ pmoA and pmoA2 transcripts. High methanotroph to methanogen ratios would indicate methane sink properties.
Our study links the seasonal transcriptional dynamics of methane-cycling soil microbiomes for the first time to gas fluxes in situ. It suggests mRNA transcript abundances as promising indicators of dynamic ecosystem-level processes.
We conclude that reduction in grassland land-use intensity and afforestation can potentially increase the methane sink function of soils and that different parameters determine the microbial methane sink in forest and grassland soils. Furthermore, this thesis suggests mRNA transcript abundances as promising indicators of dynamic ecosystem-level processes. Methanogen transcript abundance may be used as a proxy for changes in net surface methane emissions from grassland soils.
Die Diversionskolitis ist eine Entzündung der ausgeschalteten Kolonabschnitte nach Stomaanlage, tritt bei nahezu 100 % der Stomapatienten/-innen auf und wird in bis zu 30 % der Fälle symptomatisch. In Deutschland leben aktuell circa 150.000
Stomaträger/-innen, was die Diversionskolitis zu einem relevanten gesundheitlichen
Problem macht. Zwar ist die Diversionskolitis histopathologisch eingehend untersucht worden, zur Immunpathogenese dieses Krankheitsbildes gibt es hingegen bisher kaum Daten. Ziel der Arbeit war die Etablierung eines murinen Mausmodells, welches sowohl in der Pathogenese und Ausprägung dem humanen Krankheitsbild gleicht, als auch weitergehende immunologische Untersuchungen des Darms und der lymphatischen Organe zulässt.
Männlichen C57BL/6-Mäusen wurde eine distale Kolostomie angelegt und nach 14,
30 oder 60 Tagen wurden das Kolon, die MLN, das Blut und die Milz weitergehend
untersucht. Histologisch fielen eine Kryptenatrophie, die Abnahme der Becherzellen
und ein lymphozelluläres Infiltrat auf. Das wichtigste Kennzeichen der humanen
Diversionskolitis, die lymphofollikuläre Hyperplasie, konnte nach 60 Tagen beobachtet werden. In der immunologischen Analyse fiel nach 60 Tagen zum einen sowohl lokal aus auch systemisch eine erhöhte Aktivität der TH2-Antwort in der Kolostomiegruppe
auf, zum anderen konnten vermehrt Gr-1int Makrophagen im MLN nachgewiesen
werden.
In dieser Arbeit konnte ein murines Modell zur Diversionskolitis erfolgreich etabliert
werden, welches zum einen bezüglich seiner Pathogenese und Ausprägung dem humanen Krankheitsbild gleicht, zum anderen weitreichende immunologische Analysen zur Immunpathogenese der Erkrankung zulässt. Erste Daten zeigen, dass durch die Stuhldeviation eine TH2-Antwort im Darm begünstigt wird. Weiterführende
Untersuchungen, vor allem an den Immunzellen der Darmmukosa, sind notwendig, um
weitere Aussagen zur Immunpathogenese der Diversionskolitis zu tätigen. Darüber hinaus ermöglicht das in dieser Arbeit etablierte Modell aber auch weitergehende
Untersuchungen zum Zusammenspiel zwischen den Darm-Mikrobiota und dem
Immunsystem des Darms, um das komplexe Konstrukt der Immunhomöostase im Darm und deren Einfluss auf die Gesundheit des Gesamtorganismus besser zu
verstehen.