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- Klinik und Poliklinik für Chirurgie Abt. für Viszeral-, Thorax- und Gefäßchirurgie (7)
Das Glioblastoma multiforme stellt den häufigsten primären Gehirntumor Erwachsener dar, der mit einer Überlebenszeit von 12-15 Monaten nach Diagnosestellung und einer 5-Jahresüberlebensrate von weniger als 5% einhergeht. Um in der Zukunft personalisierte Therapieverfahren für das Glioblastoma multiforme entwickeln und auf diese Weise das Überleben der Patienten verlängern zu können, wird nach relevanten molekularen Faktoren für die Malignität des Glioblastoma multiforme gesucht. Die DNA-Methylierung stellt einen bekannten Mechanismus für die epigenetische Modulation der Genexpression dar und spielt eine entscheidende Rolle in der Dysregulation von Protoonkogenen und Tumorsuppressorgenen während der Krebsentwicklung. Die Promotormethylierung des für das DNA-Reparaturenzym MGMT kodierenden Genes sowie die Arzneimitteltransporter ABCB1 und ABCG2 werden als Auslöser der Chemoresistenz des Glioblastoma multiforme diskutiert. Um die Promotormethylierung der Gene MGMT, ABCB1 und ABCG2 zu untersuchen, wurden in der vorliegenden Arbeit Pyrosequencing-Assays für die Methylierungsmessung der Genpromotoren von MGMT, ABCB1 und ABCG2 sorgfältig etabliert. Dabei wurde die Methode des Pyrosequencing zur Detektion der Methylierung gewählt, da diese eine exakte Quantifizierung des Methylierungsgehalts erlaubt. Die Ergebnisse der verwendeten Assays erwiesen sich als sehr valide und reliabel. Darüber hinaus wurde mittels Real Time-PCR die MGMT-, ABCB1- und ABCG2-Expression in den Glioblastomproben bestimmt. Da in der Fachliteratur Auswirkungen der Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs) MGMT C-56T, ABCB1 C3435T und ABCG2 C421A auf die Expression und Funktion der in die Untersuchungen eingegangenen Gene beschrieben worden sind, wurden diese SNPs ebenfalls in den Glioblastomproben bestimmt und zu den Methylierungsdaten in Beziehung gesetzt. Durch die statistische Auswertung der erhobenen Promotormethylierungs- und Expressions- sowie SNP-Ergebnisse ergaben sich eine signifikant negative Korrelation zwischen MGMT-Methylierung und -Expression in den Glioblastomproben sowie ein signifikanter Zusammenhang zwischen der MGMT-Methylierung und dem MGMT C-56T-Polymorphismus. Hinsichtlich der klinischen Daten der Glioblastompatienten konnte mittels bivariater und multivariater Cox-Analysen kein signifikanter Einfluss von MGMT-, ABCB1- und ABCG2-Promotormethylierung auf das Gesamtüberleben von Glioblastompatienten in der vorliegenden Arbeit festgestellt werden. Daneben war kein signifikanter Einfluss des Alters der Patienten bei Diagnosestellung sowie des Geschlechts auf die Promotormethylierung der Gene MGMT, ABCB1 und ABCG2 nachweisbar. Insgesamt kann geschlussfolgert werden, dass die MGMT-, ABCB1- und ABCG2-Promotormethylierung keine prognostische Relevanz für Glioblastompatienten besitzen und die Suche nach anderen molekularen Zielstrukturen in Glioblastomen, die möglicherweise eine prognostische Aussage oder die Grundlage für eine Therapieoptimierung für Patienten mit einem Glioblastom erbringen könnten, zu erwägen ist.
In der vorliegenden Arbeit wurde die Wechselwirkung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) mit organischen Molekülen anhand zweier unterschiedlicher Systeme analysiert. Während einerseits der Einfluss von ROS auf eine organische Monoschicht am Beispiel des synthetischen, kationischen Polyelektrolyten Polyethylenimin (PEI) untersucht wurde, stand andererseits die Wechselwirkung von ROS mit einem DNS-Molekül, dem Biopolyelektrolyten pBR322 im Fokus des Interesses. Für die Untersuchungen der ROS-PEI-Wechselwirkung wurde zunächst verzweigtes PEI flach (RMS-Rauigkeit < 1 nm) auf einem Silizium-Substrat adsorbiert. Mit Hilfe der Fenton-Reaktion wurde die PEI-Monoschicht dem Einfluss von ROS ausgesetzt. Anhand von Kraft-Abstands-Kurven (KAK) konnte gezeigt werden, dass die flache Konformation der PEI-Monoschicht nach dem ROS-Einfluss erhalten bleibt. Des Weiteren konnte mittels Adsorption negativ geladener Gold-Nanopartikel (AuNP) demonstriert werden, dass die PEI-Oberfläche auch nach der Wechselwirkung mit ROS positiv geladene Gruppen enthält. Darüber hinaus konnte mit Hilfe der KAK gezeigt werden, dass sowohl die Oberflächenladungsdichte (OFL) als auch das Oberflächenpotential (OFP) unter ROS-Einfluss um einen Faktor 0,5 reduziert wurden. Es wurde gezeigt, dass die Reduzierung von OFL bzw. OFP auf die Abspaltung positiv geladener Gruppen der PEI-Monoschicht zurückgeführt werden kann. Mit Hilfe der dreidimensionalen Kraftspektroskopie wurde gezeigt, dass OFL und OFP auf einer Längenskala von 1,8 bis 30 µm lateral homogen sind. Darüber hinaus wurde anhand der AuNP-Belegungsdichte demonstriert, dass die Ladungsträger innerhalb der PEI-Oberfläche auf einer Längenskala oberhalb von 36 nm homogen verteilt sind. Hinsichtlich kleiner Längenskalen (< 36 nm) kann konstatiert werden, dass aufgrund einer verzögerten Adsorptionskinetik der AuNP nach der ROS-PEI-Wechselwirkung mit einer partiell reduzierten Bindungswahrscheinlichkeit zu rechnen ist. Vermutlich bewirkt der ROS-Einfluss eine inhomogene Verteilung der positiven Ladungsträger innerhalb der PEI-Monoschicht auf einer Längenskala von einigen nm. Experimentell ergibt sich darüber hinaus, dass eine 50 %ige Reduzierung des PEI-Oberflächenpotentials einer Abnahme von etwa 10 % der maximalen, anteiligen AuNP-Belegungsdichte entspricht. Diese experimentell bestimmten Parameter konnten unter Einbeziehung eines erweiterten drei-Körper RSA-Modelles erklärt werden. Im zweiten Teil der vorliegenden Arbeit wurde eine neue Methode der Quantifizierung ROS-induzierter DNS-Schäden eingeführt. Dazu wurden die DNS-Moleküle zunächst mittels Fenton-Reaktion dem Einfluss von ROS ausgesetzt, auf Polyallylamin-Hydrochlorid-funktionalisiertem Glimmer adsorbiert und mittels des RKM im intermittierenden Modus (RKM-IM) abgebildet. Die Klassifizierung der DNS-Moleküle erfolgt unter Berücksichtigung des Kettenhöhenunterschiedes von doppelsträngiger- (dsDNS) und einzelsträngiger (esDNS) DNS. Als ROS-induzierter DNS-Schaden wird hierbei der Konformationsübergang von dsDNS (intakt) in esDNS (defekt) identifiziert. Die zentrale Messgröße der vorgestellten Methode ist demnach die DNS-Kettenhöhe, welche sich im Falle immobilisierter DNS-Moleküle mit einer Genauigkeit im Sub-Ångström-Bereich mit Hilfe des RKM-IM bestimmen lässt. Für die automatisierte Quantifizierung der Flächen, welche mit dsDNS respektive esDNS belegt sind, wurde ein Höhengrenzwert-basierter Auswertungs-Algorithmus konstruiert. Neben der Variation der Stärke der ROS-DNS-Wechselwirkung mittels verschiedener H2O2-Konzentrationen innerhalb der Fenton-Reaktion, wurde der Einfluss eines Radikalfängers am Beispiel des Natriumacetats (NaOAc) auf diese Wechselwirkung untersucht. Mit der Quantifizierung der ROS-DNS-NaOAc-Wechselwirkung wurde gezeigt, dass der anteilige DNS-Schaden mit wachsender H2O2-Konzentration zunimmt und mit steigender NaOAc-Konzentration abnimmt. Darüber hinaus wurde die Anwendbarkeit der in dieser Arbeit eingeführten Quantifizierung ROS-induzierter DNS-Schäden mit Hilfe eines reaktionskinetischen Ansatzes unter Verwendung des Modelles der kompetitiven Hemmung analysiert. Auf diese Weise wurden Ratenkonstanten der Wechselwirkung zwischen NaOAc mit Hydroxylradikalen verifiziert und somit die Validität des eingeführten Konzeptes demonstriert. Des Weiteren ermöglicht die automatisierte Datenanalyse einen vergleichsweise hohen Datendurchsatz und eignet sich daher gut für die Untersuchung der komplexen Wechselwirkung zwischen ROS, Radikalfänger und DNS. Anhand eines Vergleiches mit den etablierten Methoden zur Quantifizierung ROS-induzierter DNS-Schäden ergibt sich unter Einbeziehung des, in dieser Arbeit eingeführten Analyseverfahrens, ein komplementäres Verständnis der ROS-DNS-Wechselwirkung über einen großen Längenskalenbereich.
Die Tumore im Kopf-Halsbereich bildeten eine oft vorkommende Tumorlokalisation. Einen Einfluss von geographischen Faktoren auf den Progress der Erkrankung und die medizinische Versorgung war weitestgehend unbekannt. Zur Analyse wurden Häufigkeiten, die Geschlechterverteilung und das Alter bei Diagnosestellung der Patienten mit benignen und malignen Tumoren herangezogen. Das Plattenepithelkarzinom als häufigstes Malignom wurde stellvertretend bezüglich der Lokalisationen, Beschwerdedauer, TNM-Einteilung mit Grading, Therapieverfahren, des Auftretens von Rezidiven und Zweittumoren sowie der benötigten Zeiten bis zur Diagnosestellung und Einleitung der Therapie genauer untersucht. Die Entfernungen und Fahrtzeiten mit dem Auto, dem Bus oder der Bahn zu den Hausärzten, Fachärzten und Kliniken wurden hinsichtlich des Einflusses auf den Tumorprogress analysiert. Einzelne geographische Barrieren ließen einen Rückschluss auf die Beeinflussung des Krankheitsverlaufs zu. Keine Beeinflussung und Korrelation ergab sich zwischen der initialen Tumorgröße, dem Lymphknotenstatus oder dem Differenzierungsgrad und der Fahrtzeit mit dem Auto zum Arzt oder zu einer Klinik. Bei den auswärtigen Kliniken fanden sich mit sinkender Fahrtzeit mehr Fernmetastasen, dieses lag bei kleinen Fallzahlen eher einem Fehler erster Art zugrunde und war statistisch nicht relevant. Auffällig signifikant korrelierte eine längere Fahrtzeit mit dem Auto vom Wohnort der Patienten zur Universitätsmedizin Greifswald mit dem Auftreten von Fernmetastasen. Zwischen der Autofahrtzeit zum Hausarzt, zum HNO-Facharzt oder zu auswärtigen HNO-Kliniken und einer Fernmetastasierung zeigte sich kein Zusammenhang. Aus der Fahrtzeit mit der Bahn zur Universitätsmedizin Greifswald und zu den HNO Fachärzten resultierte keine Veränderung des T-, N-, M-Stadiums oder des Grading Levels. Die Fahrtzeit mit der Bahn vom Wohnort zum Hausarzt hatte keinen Einfluss auf das T-, N- oder M-Stadium, gleiches galt für die Fahrtzeit mit der Bahn zu den HNO-Kliniken auf das T- und N-Stadium. Keine Zusammenhänge zeigten sich zwischen der Fahrtzeit mit dem Bus vom Wohnort zum HNO-Facharzt sowie zur Universitätsmedizin und dem Grading Level, wie zwischen der Fahrtzeit mit dem Bus zur Universitätsmedizin und der Tumorgröße. Geographische Hindernisse wie Insellage, das Vorhandensein einer Zugbrücke oder Fährverbindung beeinflussten nicht die Beschwerdedauer und die Zeit vom Stellen der Primärdiagnose bis zur Vorstellung in der Universitätsmedizin Greifswald. Insgesamt blieb so im Flächenland Mecklenburg – Vorpommern die medizinische Versorgung speziell im Bereich der Hausärzte, Fachärzte und Kliniken ohne große Auswirkungen auf den Tumorprogress bei den Patienten mit Plattenepithelkarzinomen im Kopf-Halsbereich. Einzig innerhalb der Versorgung durch die Universitätsmedizin Greifswald zeigte sich eine Fernmetastasierung bei zunehmender Fahrtzeit mit dem Auto und sollte Anlass zur Aufrechterhaltung und Verbesserung der Gesundheitsstruktur geben.
Etablierung neuer Modelle der Expressionsminderung zur funktionellen Analyse des (Pro)Reninrezeptors
(2014)
Im Rahmen der Promotionsarbeit wurden Modelle der Expressionsminderung für In-vitro-Studien zur Wirkung des (Pro)Renin-Rezeptors ((P)RR) etabliert und Analysen hinsichtlich möglicher Effekte auf pH-Werte in Organellen im Vergleich zu den Effekten des spezifischen V-ATPase-Blockers Bafilomycin A durchgeführt. Einerseits erfolgte ein induzierter Knock-out mittels Cre/loxP-System bei embryonalen Fibroblasten der Maus (MEF), andererseits wurde als mildere Alternative eines konsequenten Knock-out eine transiente Downregulation mittels siRNA smart Pool bei Renin sezernierenden As4.1-Zellen durchgeführt. Anhand beider Modelle konnte nachgewiesen werden, dass sich eine Expressionsminderung des (P)RR sowie ein V-ATPase-Block mittels Bafilomycin A1 negativ auf das Zellüberleben und auf die Proliferation der Zellen auswirkte. Bei den (P)RR-Knock-out-MEF kam es zu keinen pH-Wert-Veränderungen, während unter der Behandlung mit Bafilomycin A1 als Ursache für das Zellsterben eine eindeutige pH-Wert-Erhöhung in späten Endosomen und Lysosomen ausgemacht werden konnte. Sekretionsanalysen zur basalen Renin- und Proreninfreisetzung und Analysen zum jeweiligen Proteingehalt der As4.1-Zellen zeigten in den (P)RR-Knock-down-Zellen keine Veränderungen. Nur der spezifische Block der V-ATPasen mittels Bafilomycin A führte zu einer gesteigerten Rate der basalen Reninfreisetzung. Untersuchungen saurer Organellen der As4.1-Zellen ergaben hingegen interessante Ergebnisse: Während ein V-ATPase-Block erwartungsgemäß zu einer geringen Fluoreszenzintensität der pH-sensitiven Farbstoffe Lysosensor und Lysotracker führte, nahm die Intensität in (P)RR-Knock-down-Zellen überraschenderweise zu. Aus diesem gegensinnigen Effekt ließe sich die Hypothese ableiten, der (P)RR sei ein natürlicher Inhibitor der V-ATPase. Die direkte Interaktion beider Proteine und die Hemmung der V-ATPase-Aktivität durch den (P)RR/ATP6ap2 bleiben jedoch durch funktionelle Analysen zu überprüfen. Die Arbeit trägt mit der Etablierung neuer Modelle der (P)RR-Depletion sowie mit den Daten zu pH-Werten in Organellen zur Aufklärung der Wirkungen des (Pro)Renin-Rezeptors bei.
RVV werden nach der diabetischen Retinopathie als die zweithäufigste vaskuläre retinale Krankheit genannt. Weltweit leiden insgesamt 16,4 Millionen Menschen unter RVV. Bei den retinalen Gefäßverschlüssen kommt es zu einer bedeutenden Erhöhung des VEGF-Spiegels, der Permeabilität der Gefäße mit anschließender Entstehung des Makulaödems, was die Hauptursache für eine Visusminderung darstellt. VEGF-Hemmer werden in der Ophthalmologie weltweit verwendet. Mehrere retrospektive, prospektive und randomisierte Studien befassen sich mit diesem Therapieansatz. Hinsichtlich der verschiedenen Einflüsse auf den Endvisus nach intravitrealer Anti-VEGF-Therapie bestehen in der Literatur relativ wenige Angaben. Daten von 35 Patienten an retinalen Venenverschlüssen erkrankt, welche eine intravitreale Injektion mit VEGF-Hemmern erhielten, wurden retrospektiv ausgewertet. Der Behandlungszeitraum war zwischen Januar 2008 und 2011. Das Patientenalter betrug zwischen 42 und 87 Jahren. Hiervon waren 11 männlichen und 24 weiblichen Geschlechts. Alle untersuchten Patienten waren zur Abklärung der Risikofaktoren der Verschlusskrankheit für 10 Tage stationär aufgenommen worden. Während dieses Aufenthaltes wurde eine Hämodilution zur Verbesserung der Mikrozirkulation im retinalen Gefäßnetz und anschließend bei bestehendem Makulaödem eine Injektion mit Anti-VEGF durchgeführt. Bei der Aufnahme wurde eine ausführliche Anamnese über Beschwerdesymptomatik, Verschlussdauer, Risikofaktoren, allgemeine Krankheiten, Koexistenz von anderen okulären Krankheiten oder erfolgten Operationen, sowie aktuelle systemische und lokale medikamentöse Therapie erfasst. Vor und nach der Injektion von VEGF-Hemmern führten wir eine Netzhautuntersuchung mittels OCT zur Makuladickenmessung durch. Falls es begründet war, führten wir im ambulanten Verlauf zur Abschätzung der Ischämiebereiche eine angiographische Untersuchung und eventuell nachfolgend eine Laserbehandlung durch. Der am häufigsten auftretende Risikofaktor bei unseren Patienten war der Hypertonus. Hypertonie kann die retinalen Strukturen durch reduzierte retinale Durchblutung und verringerte perifoveale kapilläre Strömungsgeschwindigkeit schädigen. Die Frage ob der schlecht regulierte Blutdruck für den Endvisus prognostisch ungünstig sein kann, konnten wir in unserer Auswertung bestätigen. Die Patienten mit ungenügend reguliertem Hypertonus erreichten trotz der Hämodilution und intravitrealer Therapie signifikant schlechtere Visusergebnisse als die Patienten mit besser regulierten Blutdruckwerten oder ohne Hypertonie. Der Bluthochdruck muss obligatorisch optimiert werden, um der Entwicklung der Erkrankung am zweiten Auge vorzubeugen sowie die Rate kardiovaskulärer Ereignisse zu verringern.
Klinische Studien haben gezeigt, dass Heparin das Überleben von Karzinompatienten unabhängig von seiner antikoagulatorischen Wirkung verlängern konnte. Aufgrund seiner Eigenschaften wie die stark negative Ladung ist eine Interaktion mit vielen Molekülen möglich. Zytokine, zumeist positiv geladen, spielen eine wichtige Rolle im Tumormikromilieu. Sie können die Proliferation, die Invasion sowie das Überleben von Tumorzellen fördern. Die Tumorprogression wird bspw. durch die Zytokine IL-8, RANTES, MCP-1 und HGF verstärkt. Für diese Moleküle ist eine Bindung bzw. Interaktion mit Heparin beschrieben. Ebenfalls werden IL-8, RANTES und MCP-1 vermehrt von endometrialen Adenokarzinomzellen sezerniert, wohingegen HGF vorwiegend von Stromazellen freigesetzt wird. In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss von Heparin auf die Spontanproliferation, Zytokinsekretion und Invasion von humanen endometrialen Adenokarzinomzelllinien untersucht. Die fünf unterschiedlich differenzierten humanen endometrialen Adenokarzinomzelllinien AN3 CA, ECC-1, HEC-1-A, KLE sowie RL95-2 wurden mit verschiedenen Dosen unfraktioniertem Heparin inkubiert. Es erfolgte die Bestimmung der relativen Zellzahl mit Hilfe des Vitalitätsassays CellTiterBlue®, der Zytokinsekretion mittels ELISA sowie der Zytokinexpression mithilfe der real-time RT-PCR. Ebenfalls wurde der Einfluss von verschiedenen niedermolekularen Heparinen und Fondaparinux auf die Zytokinsekretion mittels ELISA untersucht. Des Weiteren wurde das Invasionsverhalten der Zelllinien gegenüber Heparin und Zytokinen im Invasionsassay ermittelt. Der Einfluss von TNF alpha, IL-6 und Heparin auf die HGF-mRNA in endometrialen Stromazellen wurde mittels real time RT- PCR bestimmt. Die Experimente wurden meist sowohl unter Normoxie (21 % Sauerstoff) als auch unter Hypoxie (1 % Sauerstoff) durchgeführt. Heparin hat einen geringen Einfluss auf die Spontanproliferation, der abhängig von der Zelllinie, Heparinkonzentration sowie Dauer der Inkubationszeit war. Ebenfalls beeinflusste es die Zytokinsekretion auf Protein- und Genebene zelllinien- sowie zytokinspezifisch. Bei RL95-2, HEC-1-A und AN3 CA kam es zu einer dosisabhängigen Hochregulation der RANTES Sekretion, wohingegen bei KLE eine Abnahme der MCP-1 und IL-8-Sekretion schon bei der geringsten Dosis nachweisbar war. Diese Effekte waren sowohl unter Normoxie als auch Hypoxie gleichermaßen nachweisbar. Die niedermolekularen Heparine sowie Fondaparinux beeinflussten ebenfalls die Zytokinsekretion. In Abhängigkeit von der jeweiligen Zelllinie, der verwendeten Dosis und der Sauerstoffkonzentration zeigte sich eine Hoch-, eine Herunterregulation oder gar keine Beeinflussung des entsprechenden Zytokins. HGF erhöhte die Invasivität von KLE sowie unter Hypoxie von HEC-1-A. Die Kombination von HGF und Heparin erhöhte die Anzahl der invadierten Zellen bei HEC-1-A und RL95-2 im Vergleich zu unbehandelten Zellen. TNF alpha und IL-6 konnten die HGF-Sekretion in endometrialen Stromazellen teilweise erhöhen, wohingegen Heparin alleine keinen Einfluss hatte. Dahingegen konnte Heparin den durch TNF alpha und IL-6 erhöhten HGF mRNA-Gehalt in endometrialen Stromazellen auf das Ausgangsniveau wieder absenken. Heparin konnte sowohl die Spontanproliferation, die Zytokinsekretion und die Invasivität endometrialer Adenokarzinomzelllinien zelllinienspezifisch modulieren. Ebenfalls konnte es den mRNA-Gehalt endometrialer Stromazellen regulieren. Dadurch kann Heparin das Tumormikromilieu beeinflussen und so in wichtige Prozesse der Karzinogenese wie Wachstum sowie Metastasierung eingreifen. Da dem umliegende Gewebe wie karzinomassoziierte Fibroblasten und Makrophagen eine wesentliche Rolle in der Tumorprogression zukommt, müssen weitere Untersuchungen in Kokulturexperimenten erfolgen, um die Bedeutung von Heparin auf das Tumormikromilieu besser zu verstehen. Diese Beobachtung zeigt die Fähigkeit Heparins neben seiner Rolle als Antikoagulanz in wichtige Prozesse der Tumorinitiation und –progression einzugreifen und macht somit seine Anwendung in weiteren Gebieten neben der Antikoagulation vorstellbar.
Die auf der Kola-Halbinsel gelegene Oblast‘ Murmansk war weltweit die erste Territorialeinheit mit polarem Klima, die ab den 1920-er Jahren im Rahmen der sowjetischen Industrialisierung mit Strukturen zur Rohstoffgewinnung ausgestattet wurde. Aufgrund der hohen Bedeutung der hier gefundenen Elemente (Apatit, Buntmetalle, Eisen, Glimmer, Seltene Erden) wurden zahlreiche Städte und Siedlungen in dieser klimatisch sehr schwierigen Region errichtet und bis zum Ende der Sowjetunion weiter ausgebaut. Die Einwohnerzahl wuchs in dieser Zeit um das 50-fache auf rd. 1,2 Mio. an. Zu den Förderindustrien kommen die Funktionen als Verkehrsknotenpunkt für den russischen Außenhandel und die Versorgung nordsibirischer Rohstoffstandorte sowie als Standort der russischen Nordmeerflotte. Obwohl Wirtschaftsprofil und Bedeutung für das Mutterland nach dem Zusammenbruch der Sowjetunion erhalten werden konnten, bestehen schwerwiegende sozioökonomische Probleme, deren deutlichster Ausdruck ein im russischen Vergleich weit überdurchschnittlicher Einwohnerverlust ist. Mit dem Ziel einer Bewertung von Zukunftschancen und -risiken schildert das vorliegende Buch die gegenwärtigen Strukturmerkmale der Region, ihre sozioökonomische Verflechtung sowie ihre Einordnung in administrative, fiskalische und ökonomische Hierarchien Russlands. Die dargelegten Strukturen, Prozesse und darauf fußende Schlussfolgerungen sind beispielhaft für beinahe alle anderen Regionen des russischen „Hohen Nordens“.
Bei der Bekämpfung chlamydialer Infektionen spielen CD8+ T-Zellen eine wichtige Rolle. Für diese ist die Aktivierung durch MHCI-präsentierte Peptidantigene auf der Oberfläche Chlamydien-infizierter DCs von entscheidender Bedeutung. Die intrazellulären Mechanismen, die zu einer effektiven MHCI-Präsentation führen sind jedoch weitestgehend unbekannt. In dieser Arbeit wurde die Antigenprozessierung und -präsentation chlamydialer Peptidantigene anhand von in vitro-Infektionsstudien und funktionaler Antigenpräsentations-Assays untersucht. Dafür wurde die immortalisierte murine DC-Zelllinie JAWSII und CD8+ T-Zellen aus der Milz Chlamydien-infizierter C57BL/6-Mäuse verwendet. Es konnte gezeigt werden, dass Chlamydien nach der PDI-abhängigen Aufnahme durch Clathrin- beziehungsweise Caveolin-vermittelte Endozytose eine PV ausbilden, die durch ein Gerüst aus Vimentin stabilisiert wird. Durch die Infektion kommt es zur Reifung der DCs einhergehend mit einer erhöhten Oberflächenexpression von MHCI-Molekülen. Für die Neusynthese dieser ist die TLR-2-abhängige Aktivierung des NF-kB-Signalweges verantwortlich. Für die erhöhte Oberflächenexpression scheint jedoch der p38- und ERK1/2- abhängige Transport vorgefertigter MHCI-Moleküle vom GA zur Plasmamembran der zeitbestimmende Schritt zu sein. Neben dem Oberflächentransport sind p38 und ERK1/2 auch entscheidend für die Aktivierung der cPLA2. Diese produziert nach Hspb-1- vermittelter Translokation an das Vimentin-Gerüst der PV, Arachidonsäure, die sich in die Membran der PV einlagert und somit zur Destabilisierung derselben führt. Dadurch gelangen akkumulierte CPAF-Moleküle ins Zytosol der DCs, wo sie beginnen das Vimentin- Gerüst abzubauen. Dies wiederum führt zur Freisetzung der Chlamydien ins Zytosol. Mit Hilfe verschiedener mikroskopischer Bildgebungsverfahren konnte gezeigt werden, dass die freigesetzten zytosolischen Chlamydien zunächst ubiquitiniert und durch den Adaptorkomplex p62/SQSTM-1 erkannt werden. Dieser führt die Chlamydien anschließend LC-3- positiven Autophagosomen zu, in denen die chlamydialen Antigene durch Cathepsine prozessiert werden. Dabei werden ausschließlich chlamydiale Proteine prozessiert, die im bakteriellen Zytoplasma oder der Membran lokalisiert sind. Die prozessierten Peptidantigene werden im Zytosol weiterprozessiert und gelangen entweder über den klassischen MHCI-Präsentationsweg oder den vakuolaren Kreuzpräsentations-Weg auf die Zelloberfläche. Da Epithelzellen die primären Zielzellen einer Chlamydien-Infektion sind, ist die Erkennung und Eliminierung dieser durch CD8+ T-Zellen essentiell für die anti-chlamydiale Immunantwort. In dieser Arbeit konnte erstmals gezeigt werden, dass Chlamydien-infizierte Epithelzellen in der Lage sind Peptidantigene auf MHCI-Molekülen zu präsentieren und dass die postulierte CPAF-vermittelte Reduzierung der MHCI-Oberflächenexpression nicht stattfindet. Zudem konnte gezeigt werden, dass IFN-gamma-stimulierte Epithelzellen einen DC-Infektionsphänotyp, charakterisiert durch erhöhte cPLA2-Aktivität und Lokalisation der Chlamydien in Autophagosomen, zeigen. Dies deutet daraufhin, dass Epithelzellen, die durch IFN-gamma von aktivierten Effektor-T-Zellen stimuliert wurden, in der Lage sind, chlamydiale Antigene autophagosomal zu prozessieren und zu präsentieren. Die Ergebnisse dieser Arbeit erlauben erstmals ein erweitertes Verständnis der MHCI- vermittelten Antigenpräsentation in Chlamydien-infizierten DCs und liefern entscheidende Hinweise für zukünftige immunologische Therapieansätze und Impfstrategien.
The dentate gyrus (DG) of the hippocampus is one of the stem cell housing niches in the adult mammalian brain. Canonical Wingless-type (Wnt) signals provided by the microenvironment are one of the major niche factors that regulate the differentiation of adult neural stem cells (aNSCs) towards the neuronal lineage. Wnts are part of a complex and diverse set of signaling pathways with a wide range of possible interactions. It remains unknown whether different canonical and non-canonical Wnt signals act in a stage-specific manner to regulate distinctive steps of adult hippocampal neurogenesis. Using in vitro assays on adult hippocampal NSCs, we identified an attenuation of canonical Wnt/ß-Catenin signaling responsiveness in the course of neuronal differentiation, while non-canonical Wnt/Planar Cell Polarity (PCP) signaling events progressively increased. Single-cell genetic manipulations were performed by using retroviral vectors to target dividing progenitor cells in the murine hippocampus. Retrovirus-mediated knockdown of ATP6AP2, a recently discovered core protein involved in both Wnt signaling pathways, revealed that the dual role of this adaptor protein is dependent on the signaling context that is present. We were able to confirm its dual role in neurogenic Wnt signaling in cultured adult hippocampal progenitors (AHPs) for both canonical Wnt signaling in proliferating AHPs and non-canonical Wnt signaling in differentiating AHPs. Specific knockdown of ATP6AP2 in neural progenitor cells in vivo resulted in a decreased induction of neuronal cell fate and severe morphological defects of newborn neurons, likely via altering both canonical and non-canonical Wnt signaling. Furthermore, in vivo knockdown of PCP core proteins CELSR1-3 and FZD3 mimicked the maturational defects of ATP6AP2-deficient neuroblasts but did not affect granule cell fate. In summary, the data presented here characterize a transition of Wnt signaling responsiveness from Wnt/ß-Catenin signaling to non-canonical Wnt/PCP signaling in the course of granule cell fate that was confirmed in a human pluripotent stem cell (hPSC)-based model of dentate granule neurogenesis. Our findings suggest that these pathways show stage-dependent activities and regulate distinct steps of adult dentate granule cell neurogenesis. Conclusively, we provide evidence for a stage-specific regulation of fate determination through the Wnt/ß-Catenin pathway and granule cell morphogenesis through the Wnt/PCP signaling pathway, including the FZD3-CELSR1-3 system. Additionally, the Wnt adaptor protein ATP6AP2 is involved in earlier and later stages of adult neurogenesis and its knockdown in vivo resembles all phenotypic features of both canonical and Wnt/PCP signaling mutants.
Zur biomechanischen Belastung von Insassen im mittleren Fahrzeug bei Dreier-Auffahrkollisionen
(2014)
Ein Ziel der vorliegenden Arbeit war die systematische Bestimmung biomechanischer Insassenbelastungen hinsichtlich Halswirbelsäulenverletzungen bei der neu definierten Sandwichkollision. Sie beschreibt die Auffahrkollision eines Fahrzeugs auf ein davor stehendes zweites Fahrzeug, das durch den Heckanstoß auf ein wiederum davor stehendes drittes Fahrzeug geschoben wird. Von Interesse waren die Bewegungen des Insassen im zweiten, also mittleren der drei Fahrzeuge, die anhand von 36 Simulationen berechnet und mit 34 simulierten Frontalkollisionen verglichen wurden. Die Simulationsberechnungen unter Verwendung von PC-Crash and Madymo ergaben, dass mit der gleichen kollisionsbedingten Geschwindigkeitsänderung des Pkw bei Sandwichkollisionen eine bedeutend höhere biomechanische Belastung für den Insassen verbunden ist als bei isolierter Betrachtung der Frontalkollisionen. Das war bei Fahrzeugabständen von 80 cm und weniger zwischen vorderem und mittlerem Fahrzeug der Fall. Diese Abstände werden zwar typischerweise überschritten, können in Gefahrensituationen aber auch unterschritten werden. Zur Quantifizierung der biomechanischen Belastung wurde die Differenzgeschwindigkeit zwischen Kopf und Oberkörper in der Verzögerungsphase nach der Heckkollision bei der Frontalkollision ausgewertet. Mit dieser Differenzgeschwindigkeit sind Scherbewegungen zwischen Kopf und Oberkörper erklärbar. Im Ergebnis ist die so definierte biomechanische Frontalbelastung bei Sandwichkollisionen durch Überlagerung der Reboundbewegung der Heckkollision mit der Frontalkollision um den Faktor ("Sandwichfaktor") 1,5 bis 2,3 größer als die Belastung bei reinen Frontalkollisionen.
Die DEXA-Untersuchung ist durch ihre einfache Handhabung, geringe Strahlenbelastung und vielseitigen Messparameter eine praktikable Methode um die Körperzusammensetzung zu messen. Diese Studie untersucht in einem tierexperimentellen Modell für Frühgeborene den Einfluss von supportiven medizinischen Accessoires auf die einzelnen Parameter einer DEXA-Untersuchung. Unter Verwendung eines hochauflösenden Untersuchungsmodus (Kleintiermodus) konnte gezeigt werden, dass supportive medizinische Accessoires die Messwerte einer DEXA-Untersuchung signifikant verändern. Dabei wurden ausgewählte medizinische Accessoires (u.a. CPAP, Tubus, Flexülen) in verschiedenen Kombinationen, wie sie auch im klinischen Alltag gebräuchlich sind, zu den Versuchstieren ins Untersuchungsfeld gelegt. Dadurch erhöhten sich die Messwerte für Knochenmineralgehalt, Fett- und Gesamtmasse. Die Werte für die Magermasse verringerten sich. Zudem scheint sich das Verhältnis von Fett- zu Magermasse zur Fettmasse zu verschieben. Außerdem zeigte sich, dass die Software bei geringen Gewichten der Versuchstiere nicht mehr exakt zu messen scheint. Bei der Verwendung der DEXA-Methode für Frühgeborene sollten somit im klinischen Alltag die genannten Einflüsse berücksichtigt werden.
Postoperative Wundinfektionen (surgical site infections: SSI) stellen in Deutschland derzeit die häufigste nosokomiale Infektion dar. In der heutigen Zeit sind die Standards zur Prävention von SSI sehr komplex und effizient. Mit der Absicht der weiteren Reduktion von SSI’s wurde der mikrobielle Hautversiegler InteguSeal® entwickelt. Ergänzend zu den bereits veröffentlichten Studien zur Wirksamkeit des Versieglers untersuchten wir die Haut von 128 Patienten, die sich zu geplanten traumatologischen Eingriffen in der Universitätsmedizin Greifswald einfanden. Die Patienten wurden in zwei Gruppen (Kontrollgruppe und Verumgruppe) aufgeteilt. Wir überprüften Koloniezahlen und Erregerspezies von Wundgrund, Wundrand und Wundnaht im Verlauf von operativen Eingriffen an der Wirbelsäule und an den Extremitäten. Im Vergleich mit der Kontrollgruppe ohne Versiegleranwendung konnten bei den Patienten, die der Verumgruppe mit Versiegleranwendung angehörten, an allen drei untersuchten Arealen weniger Koloniezahlen detektiert werden. Statistische Signifikanz wurde aber lediglich an der Wundnaht erreicht. Schlussfolgernd konnten wir zwar einen Trend zu Gunsten des sogenannten Sealings herausarbeiten, zur zukünftigen Integration der Versieglertechnik in die Standards zur präoperativen Vorbereitung zwecks Reduktion der Wundkontamination bzw. von Wundinfektionen müssen allerdings weitere Untersuchungen durchgeführt werden.
Die Sepsis ist die Haupttodesursache auf nicht kardiologischen Intensivstationen mit einer Mortalität zwischen 30-50%. Auf Grund der epidemiologischen Entwicklung unserer Gesellschaft, einer Indikationsausweitung invasiver und operativer Verfahren sowie steigender Antibiotikaresistenzen und immunsuppressiver Therapien ist die Inzidenz der Sepsis steigend. Forschungsbemühungen zur Verbesserung der Sepsistherapie haben in den letzten Jahrzehnten immer wieder erfolgsversprechende präklinische Ergebnisse in in vitro und in vivo Modellen aufzeigen können. Die Translation in den klinischen Alltag ist dabei jedoch zumeist gescheitert. Die aktuelle Sepsistherapie basiert somit nach wie vor auf den kausalen Säulen der Fokuskontrolle und antimikrobiellen Therapie. Intensivmedizinische Maßnahmen wie die hämodynamische Stabilisierung oder die Durchführung von Organersatzverfahren können definitionsgemäß nicht mehr der kausalen, sondern nur noch der supportiven oder gar adjunktiven Therapie zugeordnet werden. In den letzten Jahren ist die Alteration der endothelialen Barriere im Rahmen systemisch entzündlicher Prozesse mit der Ausbildung eines sogenannten „Capillary leakage syndrome“ mit konsekutiver Ausbildung eines Multiorganversagens auf Grund einer Organminderperfusion zunehmend in den Fokus der Grundlagenwissenschaft gerückt. Trotz dieser enormen pathophysiologischen Bedeutung ist bis heute noch keine Therapieform zur Stabilisierung der Endothelbarriere in septischen Patienten etabliert. Der parazelluläre Spalt der endothelialen Barriere wird durch Adherens- und Tight Junctions abgedichtet, wobei das Adhäsionsprotein Ve-cadherin die Hauptkomponente darstellt und somit die entscheidende Rolle in der endothelialen Integrität einnimmt. Darüberhinaus ist Ve-cadherin in die Endothel-Leukozyten-Interaktion, sowie der makromolekularen Permeabilität partizipiert und kann zusätzlich als Rezeptor für das Fibrinspaltprodukt Bbeta 15-42 dienen. Petzelbauer et al. konnten zeigen, dass eine synthetisch hergestellte Bbeta 15-42 Sequenz (FX06) den Reperfusionsschaden in einem Tiermodell des Herzinfarktes durch eine verminderte leukozytäre Transmigration als Resultat der kompetitiven Interaktion mit Ve-cadherin signifikant reduzieren konnte. In der hier vorliegenden Arbeit wurde der Hypothese nachgegangen, ob FX06 das Überleben in einem Modell der murinen polymikrobillen Sepsis, Colon ascendens Stent Peritonitis, durch eine Stabilisierung der endothelialen Barriere verbessern kann. Des Weiteren wurde der Einfluss von FX06 auf die systemische Zytokinfreisetzung untersucht. Die gewonnen Daten zeigen, dass es durch die Applikation von FX06 zu einer Stabilisierung der Endothelbarriere, vor allem in der Lunge, kommt und somit auch das Überleben signifikant verbessert ist. Das Zytokin- und Chemokinprofil wird dabei nicht durch FX06 beeinflusst. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass FX06 einen möglichen neuen therapeutischen Ansatz zur Stabilisierung der Endothelbarriere darstellt und somit das Überleben in der polymikrobiellen Sepsis verbessern könnte. Zu Evaluierung des genauen Wirkmechanismus von FX06, sowie möglichen Nebenwirkungen und Dosisfindungskurven bedarf es weiterer intensiver Forschungsanstrengungen.
Als Grundlage wurden zunächst Auswertebögen erarbeitet und erste Patienten im Zeitraum vom 24.09.2007 bis 28.03.2009 in die Studie eingeschlossen. Es handelt sich um ein ausgewähltes Patientengut mit supratentoriellen Territorialinfarkten mit Studieneinschluss innerhalb der ersten 24 Stunden nach Beginn der Schlaganfallsymptomatik. Insgesamt umfasst unsere prospektive Studie bisher 74 Patienten. 29 der 74 Patienten waren männlich (39,2 Prozent), 45 (60,8 Prozent) weiblich. 9 Patienten (12,2 Prozent) bekamen epileptische Anfälle. Davon waren 6 weiblich (66,7 Prozent) und 3 männlich (33,3 Prozent). Epilepsien nach Hirninfarkt sind häufiger als bisher beschrieben. Alle Patienten mit Spätanfällen entwickelten eine Epilepsie. Alle zerebrovaskulären Risikofaktoren spielen keine Rolle für das Auftreten epileptischer Anfälle nach Schlaganfall. Die speziellen Therapieverfahren (i.v. und i.a. Lyse, mechanische Thrombektomie) erhöhen ebenfalls nicht die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten epileptischer Anfälle. Die Auswertung der initialen Bildgebungsdaten zeigt, dass das Ausmaß an Infarktfrühzeichen mittels ASPECT Score eine Rolle für das Auftreten bei epileptischen Anfällen spielt. Je niedriger der ASPECTS desto größer ist die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten epileptischer Anfälle. Infarktvolumina spielen keine Rolle. Da unser Patientengut fast nur Mediainfarkte hatte, ist ein Vergleich mit anderen möglichen Gefäßarealen als Risikofaktor für das Auftreten epileptischer Anfälle nicht möglich. Sekundäre hämorrhagische Transformationen haben keine Bedeutung für das Auftreten epileptischer Anfälle. Der ARWMC-Score zeigt widersprüchliche Ergebnisse. Es besteht keine Korrelation zwischen Epilepsien und Mortalität. Das EEG ist für die Risikoabschätzung nach bisherigen Ergebnissen nicht brauchbar. Insbesondere die in der Literatur oft erwähnten PLEDs spielen bisher keine Rolle. Dieser erste Analysezeitpunkt (6 Monate +/- 3 Monate nach Symptombeginn) ist wahrscheinlich zu kurz um eine endgültige Aussage zur Häufigkeit des Auftretens einer Epilepsie nach Territorialinfarkten treffen zu können. Die weiteren Auswertungen der Studie müssen abgewartet werden.
Hygiene ist ein unentbehrlicher Bestandteil des alltäglichen Praxisablaufs, der zum Schutz vor Infektionen dient. Mit der Überarbeitung der Hygienerichtlinie des Robert Koch-Instituts (RKI) im Jahr 2006 kam es zu einer Erhöhung der Anforderungen an die Hygiene und den Infektionsschutz in der Zahnarztpraxis. Die Analyse der Entwicklung der Ausgaben für Hygieneaufgaben einer zahnärztlichen Gemeinschaftspraxis mit 2 Behandlern in Berlin im Zeitraum 2006 bis 2010 zeigte eine kontinuierliche Steigerung der Ausgaben um etwa 37 %. Eine Besonderheit stellt dabei der starke Anstieg zwischen 2006 und 2007 dar, was auch auf die verschärften Hygienerichtlinien zurückführen ist. Die hohen Kostensteigerungen die in anderen Studien aus den Jahren 1996 und 2006 ermittelt wurden, konnten durch die vorliegende Untersuchung nicht bestätigt werden.
Muttermilch ist die optimale Nahrung für Neu- und Frühgeborene. Unter bestimmten Voraussetzungen ist es nötig, für Säuglinge abgepumpte Muttermilch zu pasteurisieren. In der vorliegenden Arbeit werden in Form einer Literaturauswertung verschiedene Verfahren der Pasteurisierung von Muttermilch auf ihre Eignung verglichen. Die eigenen Untersuchungen umfassen die Ermittlung eines Erregerspektrums, wie es in Muttermilchproben in der Universitätsmedizin Greifswald nachgewiesen wurde, und die Auswertung der Routine-Kontrollen des hauseigenen Pasteurisators. Mit dieser Zielsetzung sollte die Eignung eines speziellen Mikrowellengerätes zur Pasteurisierung untersucht werden. Im Unterschied zu im Haushalt benutzten Mikrowellengeräten erzeugt es ein homogenes Mikrowellenfeld, ermöglicht eine Durchmischung der Milchprobe während des Erhitzungsvorgangs mittels Magnetrührstab und genaue Einstellmöglichkeiten der gewählten Parameter sowie die Kühlung per Druckluft und die Temperaturmessung während der Behandlung mittels eingebautem Infrarotsensor. Mit diesem Gerät wurde artifiziell kontaminierte Kuhmilch behandelt und untersucht, ob eine Erregerinaktivierung um mindestens 5 log-Stufen erreicht werden kann. Als Testorganismen wurden S. aureus, E. coli, E. faecium und E. cloacae eingesetzt. Es konnte mit dem Mikrowellengerät und den gewählten Parametern eine bessere Erregerinaktivierung in kürzerer Behandlungsdauer erreicht werden als bei der zum Vergleich herangezogenen Holder- Pasteurisierung. Vor einem routinemäßigen Einsatz müssen allerdings noch verschiedene Probleme gelöst werden. Es bleibt zu klären, inwieweit die sensiblen Inhaltsstoffe der Muttermilch durch Mikrowelleneinwirkung beeinträchtigt oder geschädigt werden. Dabei ist das besondere Augenmerk auf die nicht-thermischen Effekte der Strahlung zu legen. Sollten nach derartigen Untersuchungen keine Bedenken gegen dieses Verfahren bestehen, könnte von der Industrie ein Gerät entwickelt werden, mit dem mehrere Milchflaschen gleichzeitig behandelt werden können. Sollte das gelingen, stände ein neues Pasteurisierungsverfahren für Muttermilch und weitere Anwendungsgebiete zur Verfügung.
Ausgangspunkt aller Untersuchungen sind Langmuir-Monoschichten an der Wasser/Luftgrenzfläche. Denn mit diesen Monoschichten kann die Oberflächeladungsdichte eingestellt werden. Sie werden durch amphiphile Moleküle gebildet.Die hydrophoben Alkylketten sind zur Luftseite und die hydrophile Kopfgruppe zur Wasserseite orientiert.Die Phasen der Lipid- Monoschicht und die Belegungsdichte werden extern eingestellt. Die Lipid- Monoschicht kann je nach Anordnung der Alkylketten verschiedene unter- schiedliche Phasen zeigen. Um die adsorbierten Polyelekrolyte zu beschreiben zu können, benötigt man experimentelle Methoden, die in der Lage sind, Konformation und Be- legungsdichte von adsorbierten Polyelektrolyten an Oberflächen aufzulösen. Diese Strukturen, auf der Nanometerskala, werden mit Röntgenreflektion und Röntgendiffraktion unter streifendem Einfall untersucht.Die Strukturda- ten werden durch thermodynamische Untersuchungen ergänzt. Die Untersuchungen werden für elektrostatische Kräfte mit hoher Ampli- tude und langer Reichweite durchgeführt. Die Lösungen der Polyelektrolyte (c PSS = 0.01 mmol/L bezogen auf die Monomerkonzentration) sind so einge- stellt, dass eine fast vollständige Ladungskompensation (70-90%) stattfindet. Unter diesen Bedingungen adsorbieren PE entweder flach als 2-dimensionales Knäuel oder geordnet in einer 2-dimensionalen lamellaren Phase. Die Untersuchungen sollen herausfinden, welchen Einfluss die elektrostatische Wechselwirkung auf die Kettensteifigkeit von adsorbierten Polyelektrolyten,die durch die Persistenzlänge LP charakterisiert werden.So kann geklärt werden,ab welcher Konturlänge LK Polyelektrolyte nicht mehr stäbchenförmig sondern als 2-dimensionales Knäuel adsorbieren. Untersucht werden negativ geladene PSS (Polystyron Sulfonat) mit un- terschiedlichen Konturlängen LK.Diese adsorbieren an die positiv geladene DODA Lipid-Monoschicht (Dioctadeyldimethylammonium). Die Persistenzlänge LP für adsorbiertes PSS an DODA ist direkt aus den thermodynamischen Daten ermittelt worden. Als Funktion der Konturlänge LK wurde der Oberflächendruck π c sowie die erste Ableitung dπc /dT unter- sucht. Daraus läßt sich die Persistenzlänge des adsorbierten PSS LP ≈ 210 Å bestimmen. Die Oberflächenladungsdichte der Monoschicht wird durch die Kompression verdoppelt.Simultan wird der Abstand der Polyelektrolytketten dPE halbiert, so dass immer eine 70-90% Ladungskompensation erreicht wird. Es wird mit Röntgendiffraktion immer eine fache 2-dimensionale lamellare Phase der adsorbierten PSS Ketten detektiert.Hierbei bilden Konturlängen LK < 110 Å eine Ausnahme. Es wird keine 2-dimensionale lamellare Phase für geringe Oberflächenladungsdichte (LE Phase der Lipide) gefunden. Die Röntgenreflektion kann aber zeigen, dass PSS Ketten, unabhängig von der Konturlänge LK, immer flach an der Lipidmonoschicht adsorbieren. Wenn steife kurze Ketten (LK≤110Å<LP ) an der LC Phase der Lipid- Monoschicht adsorbieren, liegen sie aber in der 2-dimensionalen lamellare Phase. Der Übergang von der LE in die LC Phase der Lipid-Monoschichten erfolgt gleichzeitig mit dem Übergang von der ungeordneten flachen zur 2- dimensionalen lamellare Phase der adsorbierten kurzen PSS Ketten. Daher zeigt die Enthalpie ∆H des LE/LC Phasenübergangs ein Maximum bei L K =110 Å. Im nächsten Schritt wird die Elektrostatik zwischen der Lipid-Monoschicht und den Polyelektrolyte untersucht.Die maximale Oberflächenladungsdichte der Lipid-Monoschicht wird durch eine Mischung von geladenen DODA und ungeladenen DPPC (Dipalmitoylphosphatidylcholine) eingestellt. Röntgendiffraktionsmessungen zeigen bis zu einem DODA-Anteil von 75% die Ausbildung einer 2-dimensionalen lamellaren Phase an der LC Phase der Lipid-Monoschicht. Nimmt die maximale Oberflächenladungsdichte weiter ab, so wird keine Bildung der 2-dimensionalen lamellaren Phase beobachtet. Die Abnahme der maximalen Oberflächenladung führt zu einer niedrigen Belegungsdichte und so zu einem größerem Kettenabstand dPE. Die Linienladungsdichte wird durch unterschiedliches P−TrisAAx−rand−AMPS1−x auf 90% oder 50% verringert. Röntgendiffraktionsmessungen an PE mit unterschiedlichen Linienladungsdichten zeigen auch hier eine 2-dimensionale lamellare Phase. Die verringerte Linienladungsdichte erzwingt eine höhere Belegungsdichte um eine 70-90% Ladungskompensation zu erreichen. Dieses führt zu einem kleineren Kettenabstand dPE. Ein Grenzfall ist bei einer 50%-igen Linienladungsdichte zu beobachten. Dort konnte an der LC Phase der Lipid-Monoschicht keine 2-dimensionale lamellare Phase der PE beobachtet werden. Der Kettenabstand dPE ist so gering, dass er mit der Röntgendiffraktion nicht mehr aufgelöst werden kann.
Late Quaternary evolution and carbon cycling of tropical peatlands in equatorial Southeast Asia
(2014)
Peatlands are an important component in the global carbon cycle as they act as both long-term sinks for carbon dioxide and significant sources for methane. Over the Holocene period (the past 11,700 years) continuous CO2 uptake by peat accumulation exceeded methane emissions in northern peatlands and resulted in a net-radiative cooling effect on the global climate.Although 11% of the global peatland area is located in the tropics, the role of tropical peatlands in the global carbon cycle and in influencing the Earth’s radiative budget has not been resolved. Climate-carbon cycle models have thus far not included tropical peatlands because reliable data on their past rates of carbon uptake and release are not available. In this thesis this problem has been approached by reconstructing peatland expansion and rates of carbon storage and release over the Late Quaternary (Latest Pleistocene and Holocene) for the largest tropical peatland area, which is located in equatorial SoutheastAsia (i.e. Sumatra, Borneo, Peninsular Malaysia). Peat accumulation in the tropics remains an enigmatic phenomenon, because the constantly high temperatures of 26-27°C should theoretically drive rapid soil carbon turnover and thus not enable the accumulation of peat. Therefore this thesis also explores the mechanisms that cause peat formation in the SoutheastAsian tropics as well as the drivers behind changing rates of carbon accumulation. Carbon dynamics were analyzed at the regional scale (103–105 km2) of SoutheastAsia over millennial timescales (paper, I, II) and at the local scale (101–102 m2) of a peatland site on annual to centennial timescales (paper III, IV). Paper I presents the first systematic classification of the nearly 160,000 km2 SoutheastAsian lowland peatlands (below 70 m a.s.l.) into geographic peatland types. The peatlands were divided into 1) coastal peatlands of PeninsularMalaysia, Sumatra, and Borneo (~130,000 km2) and into inland peatlands (~30,000 km2) of 2) Central Kalimantan (southern Borneo), 3) the Kutai basin (eastern Borneo), and 4) the Upper Kapuas basin (western Borneo). Coastal peatlands formed by primary mire formation directly on freshly exposed marine or mangrove soils with the lowering of the sea level during the Late Holocene. In contrast, inland peatlands formed via paludification on either terrestrial sand soils (Central Kalimantan) or by both paludification and terrestrialization (Kutai basin, Upper Kapuas basin). The sequence of peatland initiation was established by applying the common cumulative basal date frequency approach (paper I). This method revealed clear differences in the timing of peatland initiation: 1) the Upper Kapuas peatlands are the oldest postglacial peat formations and date from 20,000-13,000 cal BP (calendar years before present), 2) inland Central Kalimantan peatlands date from 14,500-9000 cal BP, 3) the Kutai peatlands date from 8300-4900 cal BP, and 4) and the coastal peatlands date from 7700-200 cal BP. Coastal peatlands have a Holocene average carbon accumulation rate of 77 g C m-2 yr-1, being recognized as the globally most effective terrestrial ecosystems in terms of long-term carbon sequestration. Except for the Kutai peatlands, the Holocene average carbon accumulation rates of inland peatlands are significantly lower (20-30 g C m-2 yr-1) and very similar to the average long-term rates of northern peatlands. Fluctuations in past rates of carbon accumulation of SoutheastAsian peatlands could for the first time be linked to paleoclimatic changes, primarily variations in moisture availability (paper I, II). Hydroclimatic influences on carbon accumulation rates were related to shifts in the mean position of the Intertropical Convergence Zone, changes in the intensity of theAustral-Asian monsoon system, and variations in the frequency of the El Niño- Southern Oscillation. In contrast, peatland initiation and expansion was driven by sea-level change (paper I, II). The deglacial rise in sea-level is identified as the primary driver for inland peatland formation in Borneo, because the rising sea-level 1) lowered the hydrological gradients in the SoutheastAsian island archipelago inducing rising ground and surface water levels on these islands, and 2) led to higher atmospheric moisture availability due to the associated expansion of marine water masses on the shelf floor. Paper II shows that inland peatland initiation and expansion was most extensive during deglacial meltwater pulses, when the rate of sea-level rise exceeded 10 mm yr-1. Only when the rate of sea-level rise had slowed down to a threshold of 2.4 mm yr-1 by ~7000 cal BP could peat accumulation along the coasts keep up with the sea-level rise and coastal peatlands could form. Hydro-isostatic adjustment of the Sunda Shelf led to a sea-level lowering by ca. 5 m over the past 4500 years. Falling sea levels exposed extensive marine areas that were rapidly colonized by peat swamp forests.Anewly 140 developed method for the reconstruction of past peatland area based on transfer functions (paper II) reveals that 70%of the peatlands of Sumatra and Kalimantan only formed during the past 4000 years.Moreover, this new transfer function approach shows that the common basal dates approach overestimated the extent of peatlands in the past. This method, in general, leads to higher rates of reconstructed cumulative peat carbon uptake for the past. By combining reconstructed peatland areas and mean rates of carbon accumulation over millennial timescales from each peatland type the carbon uptake of all peatlands from Sumatra and Kalimantan could be quantified for the past 15,000 years (paper II). Carbon uptake remained below 1 Teragram (Tg) C yr-1 from 15,000-5000 cal BP because the total area of peatlands was less than 30,000 km2. Rapid peatland expansion driven by the lowering of sea-level over the past 5000 years increased carbon uptake on Sumatra and Kalimantan to over 7 Tg C yr-1 and resulted in an exponential growth of the regional peat-carbon reservoir to a size of over 20 Pg C. SoutheastAsian peatlands therefore had no significant role in the Late Pleistocene and Early Holocene global carbon cycle. However, because of their rapid expansion after 5000 cal BP by over 100,000 km2 the peatlands of SoutheastAsia became a globally important carbon sink during the Late Holocene and likely caused an atmospheric CO2 drawdown of 1-2 ppm (paper II). This previously unrecognized biospheric carbon sink partly compensated for contemporaneous terrestrial carbon losses associated with the desertification of Northern Africa. The mechanisms that enable high rates of carbon accumulation of coastal peatlands were explored in a peat core study presented in paper III. Here the use of a new coring technique for the tropics and the application of noninvasive geophysical measurements were employed to derive a high-resolution record of carbon accumulation rates. This study provides the first description of peatland pools for SoutheastAsia, which form as tip-up pools from falling trees such as Shorea albida. Based on a pollen and macrofossil record a fossil tip-up pool could be identified in the core and an associated carbon accumulation rate of 100 to over 900 g C m-2 yr-1 determined. Thus tip-up pools function as local hot spots for carbon accumulation, fundamentally different from northern hemisphere peatland pools, which act as net-carbon sources. From a time-series of aerial photographs the rate of tree fall and thus pool formation was determined at 0.4 tree ha-1 yr-1 (paper III).Asimulation model indicates that up to 60%of the peat deposited in peat domes of Borneo is derived from filled up fossil pools – changing the paradigm that Southeast Asian peatlands mainly form from belowground biomass and providing an explanation for the rapid carbon accumulation of these ecosystems. The climate impact of peatlands is, however, not only related to their capacity to rapidly store carbon, because peatlands also release the strong greenhouse gas methane – a by-product of anaerobic decomposition.Ametaanalysis of methane emission data from SoutheastAsian peatlands (paper IV) shows that their average annual methane release of 3 g CH4 m-2 yr-1 is lower than the average annual release of ~9 g CH4 m-2 yr-1 from northern peatlands, although the higher tropical soil temperatures should lead to significantly higher emissions. The limited degree of anaerobic decay is explained by the recalcitrance of the deposited biomass, which contains high amounts of lignin and tannin, providing another explanation for rapid carbon accumulation. Low anaerobic decomposition together with high rates of carbon accumulation imply that limits to vertical peat bog growth in SoutheastAsia are not set by cumulative anaerobic decay as in northern raised bogs. Instead peat bog growth is limited by aerobic decomposition related to water-table lowering as shown by a derived linear relationship between the amount of released CO2 from aerobic peat decomposition and the mean annual depth of the peatland water-table (paper IV). The climatic effect of Southeast Asian peatlands was determined by the global warming potential (GWP) method, which compares carbon uptake with methane emissions in terms of CO2-equivalents. The low methane emissions and high carbon accumulation rates of coastal peatlands result in a net annual uptake of 1340 kg CO2- equiv. ha-1 yr-1 over a 100 year GWP time-horizon. Under natural conditions coastal Southeast peatlands exert a significant net cooling effect on the global climate in contrast to northern peatlands, which have a warming effect or act climatic neutral on this time frame. It can be concluded that the tropical peatlands of SoutheastAsia are the strongest carbon sinks among all peatlands globally with a notable influence on the Earth’s radiative budget. However, today an estimated 90,000 km2 of peatlands in SoutheastAsia is drained for agriculture (e.g. oil palm plantations) and deforestation. These drained peatlands release annually over 140 Tg C yr-1 from aerobic peat 141 decomposition. Drainage also facilitates the regular spread of peat fires in this region, which on average release around 75 Tg C yr-1. Ongoing total carbon losses (~220 Tg C yr-1) exceed the natural carbon uptake by a factor of 25 and demonstrate that the entire SoutheastAsian peatland region has recently switched from a globally important carbon sink to a globally significant source of atmospheric CO2 (paper II, IV).
Von Edmund Husserl liegt keine selbstständige Arbeit zur philosophischen Ästhetik vor, aber in seinen Schriften verstreut gibt es zahlreiche Betrachtungen, die das Gebiet der Ästhetik betreffen. Die vorliegende Dissertation ordnet Husserls ästhetische Auffassungen im Rahmen seiner Phänomenologie bewusstseinsmäßigen Erlebens ein. Husserls ästhetische Auffassungen werden in ihrem inneren Zusammenhang systematisch dargestellt. Hierbei zeichnen sich als Schwerpunkte Husserls Überlegungen zum Bildbewusstsein, zu reproduktiven und perzeptiven Phantasien sowie insbesondere zur Dimension des Wertens ab. Zum Abschluss wird im Ausgang von Husserls Betrachtungen zur Fremderfahrung sowie zur Normalität und Anomalität eine weiterführende Konzeption ästhetischen Erlebens im Kontext der Lebenswelt dargelegt.
Carbamoylasen und Hydantoinasen werden im „Hydantoinase-Prozess“ großindustriell zur Synthese enantiomerenreiner Aminosäuren eingesetzt. Durch Verwendung einer Hydantoin-Racemase kann eine Ausbeute von theoretisch 100 % erreicht werden. In dieser Arbeit wurde untersucht, wie die beteiligten Enzyme mittels Protein-Design, an neue Substrate angepasst werden können. Dabei wurde die Carbamoylase aus A. aurescens einem gene-shuffling mit den eng verwandten beta-Ureidopropionasen aus S. kluyveri und A. tumefaciens unterzogen. Weiterhin wurde ein durch Dockingexperimente gestütztes rationales Design durchgeführt und auf dieser Basis gezielte Mutationen im aktiven Zentrum der Carbamoylase eingebracht, sowie fokussierte Bibliotheken des aktiven Zentrums erzeugt. Es konnte die Akzeptanz von β-Aminosäurederivaten als Substrat in dieser Carbamoylase erreicht werden. Das aktive Zentrum einer Hydantoinase aus Ochrobactrum spec. wurde ebenfalls mittels rationalem Design vergrößert um eine Akzeptanz von 5,5-disubstituierten Hydantoinen zu ermöglichen. Die Aktivitätsmessung gegenüber den neuen Substraten wurde in einem mehrstufigen Assaysystem durchgeführt. Dieses System basierte auf einem auf Ammoniummangel beruhenden Wachstumsassay, einem NADH Assay mit Glutamat-Dehydrogenase als Kopplungsenzym, sowie auf direktem HPLC Nachweis.
Zusammenfassung: Heparin ist ein häufig verwendetes Medikament, das zur Prophylaxe und Therapie von Thrombosen eingesetzt wird. Eine unerwünschte Nebenwirkung des Heparins ist die Heparin-induzierte Thrombozytopenie (HIT), die paradoxerweise mit potentiell lebensbedrohlichen arteriellen und venösen Gefäßverschlüssen assoziiert ist. Die Erkrankung wird durch die Bil-dung von Thrombozyten-aktivierenden Antikörpern der Klasse Immunglobulin G (IgG) aus-gelöst. Diese sind gegen Komplexe aus dem Thrombozytenprotein Plättchenfaktor 4 (PF4) und Heparin gerichtet. Die zugrunde liegende B-Zell-vermittelte Immunität entspricht nicht der klassischen Immunantwort und führt zu einer frühzeitigen und transienten Produktion von anti-PF4/Heparin-Antikörpern der Klassen IgM und IgG. In der vorliegenden Arbeit wurden die B-Zellen, die an der Produktion von anti-PF4/Heparin-Antikörpern beteiligt sind, identifiziert. Hierfür wurden die Mäuse systemisch mit PF4/Heparin-Komplexen immunisiert. Das Vorliegen einer Immunantwort wurde durch den Nachweis der Antikörperproduktion mittels eines neu entwickelten Fluid-Phase ELISA nach-gewiesen. Der Einsatz von rekombinanten Maus-PF4/Heparin-Komplexen zeigte, dass die beim Menschen für die HIT charakteristisch frühe und transiente Antikörperproduktion auch im Mausmodell auftritt. Diese Immunantwort war spezifisch für PF4/Heparin-Komplexe und konnte nicht durch andere unspezifische Reize wie ein Gewebetrauma oder dem Modellanti-gen Ovalbumin ausgelöst werden. Der Nachweis der anti-PF4/Heparin-Antikörper-sezernierenden B-Zellpopulation(en) wurde durch die Etablierung des Zell-spezifischen Enzym-gekoppelten Immun-Spot Tests (ELISPOT) auf der Fluid-Phase Basis – Detektion der PF4/Heparin-Antikörper-Komplexe in der löslichen Phase – ermöglicht. Unterschiedliche Gewebe/Kompartimente (Milz, Knochen-mark, Peritonealhöhle) von naiven, nicht-immunisierten und PF4/Heparin-immunisierten Mäusen wurden mit diesem Assay auf das Vorliegen von PF4/Heparin-spezifischen B-Zellen untersucht. Während in nicht-immunisierten Mäusen ausschließlich B-Zellen nachgewiesen werden konnten, die anti-PF4/Heparin-Antikörper der Klasse IgM produzierten, wurden in immunisierten Mäusen sowohl kurzlebige PF4/Heparin-spezifische IgM (7%)- als auch IgG (25%)-sezernierende B-Zellen detektiert. Die spezifischen Zellen befanden sich in beiden Fällen in der Milz. Dieses Gewebe dient als Nische für follikuläre, Marginalzonen (Mz)- und B1-B-Zellen, wobei sie im Fall der Mz-B-Zellen die einzige Überlebensnische darstellt. Den Hauptanteil der Antikörper-produzierenden Milzzellen bilden die follikulären B-Zellen, deren Antikörperproduktion T-Zell-abhängig ist. Als Hauptquelle der anti-PF4/Heparin-Antikörper konnte diese Zellpopulation ausgeschlossen werden, da T-Zell-defiziente Mäuse nach der Behandlung mit PF4/Heparin weiterhin spezifische Antikörper produzierten. Normale Mäuse, denen vor der PF4/Heparin-Behandlung die Milz und somit die Mz-B-Zellen operativ entfernt wurden, konnten hingegen keine anti-PF4/Heparin-Antikörper mehr bilden. Dies zeigt, dass B1-Zellen allein nicht ausreichend sind, um die anti-PF4/Heparin-Antikörperproduktion zu induzieren, und dass Mz-B-Zellen für die Immunantwort notwendig sind. Der Mechanismus, der die Aktivierung der PF4/Heparin-spezifischen Mz-B-Zellen auslöst, ist bisher nicht im Detail bekannt. Jedoch konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass die in vitro Stimulation von B-Zellen mit Mitogenen wie CpG und SAC antigenunabhängig zur Produktion von anti-PF4/Heparin-Antikörpern führt. Dies lässt vermuten, dass neben dem Kontakt mit dem Antigen auch andere immunstimulatorische Faktoren in die Induktion der Immunantwort gegen Maus-PF4/Heparin-Komplexe involviert sind.
Die Atemwege sind mögliche Eintrittspforten für Staphylococcus aureus in den menschlichen Organismus. Inhalierte Bakterien oder Bakteriencluster kommen initial vermutlich nicht direkt mit den Epithelzellen der Atemwege in Kontakt, sondern nur mit der aufgelagerten Mukusschicht. Die Mikroorganismen nehmen in dieser Situation möglicherweise über sekretorische lösliche Virulenzfaktoren auf die Funktion der Epithelzellen Einfluss und können dadurch das Infektionsgeschehen für sich günstig beeinflussen. Die Behandlung einer Infektion ist oft schwierig, da viele S. aureus-Stämme resistent gegenüber Antibiotika sind. Es ist daher von großem Interesse, mehr über die vielfältigen Interaktionen dieser Bakterien mit ihren eukaryotischen Wirtszellen in Erfahrung zu bringen. Bisher ist nur wenig über die Reaktionen humaner Atemwegsepithelzellen auf Kontakt mit S. aureus-Sekretionsprodukten bekannt, deswegen wurden in dieser Arbeit die Effekte der löslichen Virulenzfaktoren, Hämolysin A und B, auf die Zellmorphologie, Zytokinsezernierung und Ca2+-Signaltransduktion in verschiedenen humanen Atemwegsepithelzellen (16HBE14o-, S9, A549) genauer charakterisiert. Unter rHla-Einwirkung konnte in konfluenten Zellrasen die Bildung parazellulärer Lücken beobachtet werden, wobei die Stärke der Reaktion zelltypspezifisch war. Für die in vivo-Situation könnte der Verlust des stabilen Zellverbands bedeuten, dass das Bakterium dadurch die Möglichkeit erhielte, in den Wirtsorganismus einzudringen. Die Untersuchungen an primären Nasenepithelzellen unterstützen diese Schlussfolgerung. Hingegen zeigten Hämolysin B und die bakteriellen Zellwandbestandteile Lipoteichonsäure und Peptidoglykan kaum Effekte auf die Morphologie der Zellen. Durch fluorometrische Messung mit Indo1-beladenen Zellen wurde deutlich, dass die rHla-Behandlung und der daraus resultierende Einbau von Hla-Poren in die Membran der Atemwegsepithelzellen zu einem Ca2+-Einstrom in die Zellen führen. Wurden die A549-Zellen mit höheren Hla-Konzentrationen behandelt, war der Ca2+-Einstrom sehr stark und konnte nicht durch den zelleigenen Ca2+-Auswärtstransport kompensiert werden, so dass die intrazelluläre Ca2+-Konzentration [Ca2+]i stetig anstieg. Diese Ca2+-Überladung könnte zur Schädigung der Zellen oder gar zum Absterben einiger Zellen beigetragen haben, was in den Experimenten mit dem Time lapse-Mikroskop beobachtet wurde. Auch die Behandlung der A549-Zellen mit rHlb, durch dessen Sphingomyelinase-Aktivität Spaltprodukte entstehen können, die selbst als Signalmoleküle fungieren, führte zu einer leicht veränderten [Ca2+]i in den A549-Zellen. Ob dieses durch Sphingosin-1-Phosphat erfolgt, das in A549-Zellen tatsächlich ein deutliches Ca2+-Signal erzeugt, oder durch andere Hlb-bedingte Effekte auf die Zellen, wurde nicht abschließend geklärt. Auch der direkte Einfluss der beiden Hämolysine auf die Freisetzung von pro-inflammatorischen Zyto- und Chemokinen aus den Atemwegsepithelzellen unter rHla und rHlb wurde quantitativ bestimmt. Mit Hilfe von FlowCytomix-Kits konnte ebenfalls gezeigt werden, dass beide Hämolysine die Sekretion von IL-6 und IL-8 aus den Zellen bewirken. Um die physiologischen Vorgänge im respiratorischen Gewebe nach Kontakt mit S. aureus bzw. dessen Virulenzfaktoren zu ergründen, wurden in dieser Arbeit verschiedene endogene Proteinkinasen und Signalmoleküle der Atemwegsepithelzellen pharmakologisch inhibiert und untersucht, wie sich die selektive Hemmung der Signaltransduktion auf die Lückenbildung im Zellrasen unter der Stimulation mit rHla auswirkt. Da die intrazelluläre Konzentration von Ca2+-Ionen für die Steuerung der Salz- und Wassersekretion im respiratorischen Gewebe und somit für die Abwehr potentieller Pathogene wichtig ist, wurden für diese Arbeit einige Schlüsselelemente dieses Systems analysiert. Die Resultate weisen auf eine komplexe Verbindung der Signalwege hin, wobei die Zellantworten häufig Zelltyp-spezifisch waren. Es konnte durch Time lapse-Beobachtungen gezeigt werden, dass Calmodulin, c-Src, Calpaine, die Proteinkinasen A, G, B und C sowie NF-κB den Zellen tendenziell helfen, ihre Zellform unter rHla-Einwirkung zu bewahren. Für Calmodulin, die Ca2+/CaM abhängige Kinase II, ERK1/2, p38 und NF-κB wurde eine Beteiligung an der Erhöhung der Sekretionsraten von IL-8 und IL-6 durch rHla sowie rHlb festgestellt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die untersuchten Signalwege, je nach Intensität der Einwirkung der bakteriellen Faktoren auf die Atemwegsepithelzellen, sowohl zellprotektive als auch Epithel-beeinträchtigende Prozesse beeinflussen, jedenfalls aber in die Produktion von Signalen (Freisetzung von Zyto- und Chemokinen) eingebunden sind, die solcherart Epithelzellen in vivo an das Immunsystem eines Wirts senden.
Beckenfrakturen machen 3-8% aller Frakturen aus und sind nach Schädel-Hirn-Traumata und Thoraxverletzungen die dritthäufigste Verletzung bei tödlich verlaufenden Verkehrsunfällen. Während Typ A-Verletzungen im Allgemeinen konservativ problemlos behandelt werden können, sind es die instabilen Verletzungen vom Typ B und C, die einer osteosynthetischen Versorgung bedürfen. Auf Grund der schwierigen dreidimensionalen Oberflächenstruktur der Beckenknochen sind Beckenfrakturen mit herkömmlichen Plattenosteosynthesen schwierig zu versorgen. Hierzu müssen die Implantate sorgfältig vorgebogen werden, um diese an die Knochenstruktur anzupassen. Weiterhin diktieren die Plattenlöcher den Ort und die Richtung der Schraubenlage. Um dieses Problem zu umgehen, wurde ein Fixateur interne aus Titan-Aluminium (Ti6Al4V) in Zusammenarbeit mit der Firma Biedermann-Motech entwickelt, der es dem Operateur erlaubt, die Schrauben an jeder gewünschten Stelle und in jeder gewünschten Richtung einzubringen. Die Verbindungen zwischen den Schrauben und dem Stab sind polyaxial ausgelegt. Es ist somit möglich, das Implantat leicht auf die jeweiligen Beckenverhältnisse anzupassen. Der theoretische Vorteil dieses Systems ist daher nicht nur die leichtere Montage, sondern auch die optimalere Platzierung der Schrauben, um eine größtmögliche Stabilität zu erzielen. Der Chirurg kann somit das Implantat der Anatomie des Patienten anpassen. Dieser innere Spanner wurde gegen eine herkömmliche Doppelplattenosteosynthese mittels Beckenrekonstruktionsplatten getestet. Der Zweck dieser Untersuchung war es, einen ersten Vergleich zwischen diesen beiden Stabilisierungsverfahren zu gewinnen, zumal die Vielseitigkeit des Fixateur interne vor allem bei komplexen Beckenfrakturen deutliche Vorteile bringen könnte. In menschlichen Beckenmodellen aus Polyurethan-Schaum der Firma Sawbones® wurde ein 5 mm dicker Polyurethan-Schaum von geringer Dichte zwischen die beiden knöchernen Enden der Symphyse platziert. Durch Zufallsprinzip wurden 3 Becken zuerst mit der Plattenosteosynthese und 3 andere zuerst mit dem Fixateur interne stabilisiert. Zum besseren Vergleich wurden sowohl die Doppelplattenosteosynthese als auch der Fixateur von cranial und von ventral eingebracht. Vor dem endgültigen Festziehen der Schrauben wurde ein Transducer, Tekscan #6900, in der Symphyse platziert, um während der einzelnen Messzyklen die jeweiligen Druckkräfte aufzunehmen. Diese Konstruktion wurde dann zunächst sinusförmig mit 0,5 Hz kraftgesteuert auf der rechten Beckenseite mit einer senkrecht nach unten gerichteten Krafteinwirkung wiederholt belastet bis eine Verschiebung von 2 mm erreicht war. Hierzu wurde das MTS Model 858 MiniBionix II verwendet. Das MTS System wurde so programmiert, dass es automatisch nach einer Dislokation der rechten Beckenhälfte von 2 mm stoppte. Anschließend wurde das Becken um 90° gedreht und in die rechte Beckenhälfte nun von ventral nach dorsal belastet. Im anterior-posterioren Untersuchungsgang war der selbstentwickelte Fixateur interne in nahezu allen Messungen der Plattenosteosynthese signifikant überlegen als Ausdruck der größeren Stabilität. Obgleich in der cranio-caudalen Untersuchungsrichtung nur eine Messung eine signifikantere Stabilität des Fixateur interne aufwies, so zeigten die anderen Untersuchungen deutlich höhere Werte als die der Plattenosteosynthese. Die Doppelplattenosteosynthese war in keiner Messung dem Fixator interne überlegen.
Die in dieser Arbeit durchgeführten Kristallstrukturanalysen der ersten bakteriellen Chalconisomerase (CHI) bilden die Grundlage für das strukturelle Verständnis der Flavonoiddegradation von Eubacterium ramulus. Das Enzym zeigt eine offene und eine geschlossene Lid-Konformation, die das aktive Zentrum vollständig vom Solvens abgrenzt. Durch SAXS-Messungen konnte gezeigt werden, dass sich diese beiden Konformationen im Solvens in einem dynamischen Gleichgewicht befinden und nur eine geringe Energiebarriere zur Schließung überwunden werden muss. Die Lokalisation des aktiven Zentrums konnte durch Cokristallisation mit dem Substrat (2S)-Naringenin bewiesen werden. Der Reaktionsmechanismus konnte durch Mutagenese-Studien und spezifischen 1H/2H-Austausch durch NMR bewiesen werden. Trotz jeglicher fehlender funktionaler Verwandtschaft zeigt die Tertiärstruktur der bakteriellen CHI große Ähnlichkeiten zu der ferredoxin-like Faltung der Chloritdismutase aus Dechloromonas aromatica und dem mit Stress verbundenen Protein SP1 aus Populus tremula. Ein Vergleich der bakteriellen CHI mit der pflanzlichen CHI von Medicago sativa zeigt, dass deren 3D-Struktur in keinem verwandtschaftlichen Verhältnis steht. Dies suggeriert eine konvergente Evolution der beiden Chalconisomerasen ausgehend von unterschiedlichen Vorläuferproteinen. Anhand von Strukturaufklärungen der (R)-selektiven Amin-Transaminase aus Aspergillus fumigatus konnten erste Informationen über die strukturellen Voraussetzungen zur (R)-Selektivität dieser neuen Enzymklasse gewonnen werden. Die in silico Experimente zeigen, dass ähnlich zu den BCATs und D-ATAs das aktive Zentrum der (R)-ATA in eine große und eine kleine Bindetasche unterteilt ist. Dies konnte strukturell über den Inhibitorkomplex verifiziert werden. Die De-/Protonierung des Substrates durch das katalytische aktive Lys179 kann ausschließlich von der si-Seite erfolgen, sodass es zur Bildung des (R)-Enantiomers kommt. Der Mechanismus zur Bindung polarer Substrate (dual substrate recognition) wurde durch einen kovalenten Inhibitorkomplex und Mutagenese-Studien belegt und ist auf ein konserviertes Arginin im active site loop zurückzuführen.
Viele als endokrine Disruptoren (EDCs) bezeichnete Schadstoffe gelangen in die Umwelt und können Veränderungen in der Entwicklung und der Funktion des Hormonsystems von Menschen und Tieren hervorrufen. Sie liegen häufig in niedrigen, physiologisch wirksamen Konzentrationen, sowie als Substanzgemische in komplexen Umweltproben vor. Zum Nachweis dieser Umweltchemikalien bedarf es der Entwicklung neuer, effizienter, benutzerfreundlicher und hoch sensitiver Detektionsmethoden. Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung und Validierung von zwei neuen bioanalytischen Testsystemen, welche das biologische Potential von EDCs zuverlässig bestimmen. Das erste System, der neue Arxula adeninivorans yeast androgen screen (A-YAS) Assay, ermöglicht die Detektion von (anti-)androgenen Aktivitäten von EDCs als Reinsubstanzen sowie von Umweltproben. Dieser in vitro Bioassay basiert auf transgenen A. adeninivorans-Zellen, welche konstitutiv das Gen des humanen Androgenrezeptors (hAR) exprimieren. Das induzierbare Gen des Reporterproteins Phytase K (phyK, aus Klebsiella sp. ASR1 stammend) steht unter Kontrolle des aus A. adeninivorans stammenden Glucoamylase(GAA)-Promotors, welcher durch die Insertion von hormone responsive elements (HREs) modifiziert wurde. Bei Anwesenheit von (anti-)androgen wirkenden Substanzen bindet ein Dimer des hAR-Liganden-Komplexes an die HRE-Sequenzen und reguliert die Reportergenexpression. Das gebildete Reporterprotein Phytase K wird in das Medium sezerniert und ermöglicht die photometrische Bestimmung der Absorption als Maß der rekombinanten Enzymaktivität, welche mit der Konzentration der (anti-)androgen wirkenden Substanzen korreliert. Die Xplor®2-Transformations-/Expressionsplattform wurde verwendet, um mitotisch stabile und resistenzmarkerfreie Hefetransformanden zu generieren und geeignete Vertreter als Biokomponenten des Assays zu selektieren. Der A-YAS Assay ist benutzerfreundlich, schnell (Inkubationszeiten zwischen 5 h und 24 h) und als Hochdurchsatzmethode im 96-iger Mikrotiterplattenformat anwendbar. Für die Referenzsubstanz 5α-Dihydrotestosteron wurden ein Wert für die mittlere effektive Konzentration (EC50) von 277,1 ng/l sowie Nachweis- und Bestimmungsgrenzen von 56,5 ng/l bzw. 76,5 ng/l bestimmt. Damit ist der A-YAS Assay der derzeit sensitivste Hefezell-basierte Assay zur Detektion von androgenen Aktivitäten. Darüber hinaus wurden die androgenen und anti-androgenen Aktivitäten verschiedener weiterer EDCs (natürlich vorkommende Androgene und Östrogene, Pharmazeutika, Biozide) ermittelt. Der A-YAS Assay stellt ein robustes Testsystem dar und kann zur Bestimmung der androgenen Äquivalentwerte (AEQs) von komplexen Umweltproben wie Urinen eingesetzt werden. Die durch den Bioassay ermittelten AEQs mehrerer Rinderurinproben korrelierten gut mit den AEQs, welche durch GC-MS Analyse der gleichen Proben bestimmt wurden. Das zweite in dieser Arbeit entwickelte Testsystem ist ein zellfreies Verfahren, welches der rezeptorselektiven Anreicherung und Detektion von östrogen und androgen wirkenden Substanzen dient. Dazu wurden sowohl die vollständigen als auch die für die Ligandenbindungsdomäne (LBD) codierenden Gensequenzen vom humanen Östrogenrezeptor α (hERα) und von hAR mit der codierenden DNA-Sequenz für einen Polyhistidin-Tag (His-Tag) fusioniert. Durch die Wahl geeigneter Expressionssysteme erfolgte die Synthese rekombinanter, N- bzw. C-terminal mit einem His-Tag fusionierte Rezeptorproteine in vier unterschiedlichen Wirtsorganismen, dem Bakterium Escherichia coli BL21(DE3), den Hefen A. adeninivorans und Hansenula polymorpha sowie der Pflanze Nicotiana benthamiana. Zur maximalen Akkumulation von rekombinantem Protein wurden die Kultivierungsparameter der einzelnen Organismen optimiert. Eine Reinigung der nach Zellaufschluss extrahierten Proteine erfolgte durch die Metall-affine Interaktion von His-Tag-Fusionsproteinen mit Ni(II)-Nitrilotriacetat(Ni-NTA)-Gruppen in der immobilisierten Metallionen-Affinitätschromatographie (IMAC). Die in E. coli BL21(DE3)/pET-23a(+)-LBD-hERα synthetisierte, C-terminal mit einem His-Tag fusionierte LBD von hERα (LBD-hERα-6Hp) konnte nach IMAC-Reinigung mit hoher Reinheit (>90 %) und in einer Konzentration von bis zu 4 mg/ml erhalten werden. Die Anwendung unterschiedlicher Ligandenbindungsassays wies die Funktionsfähigkeit des rekombinanten Proteins nach. Durch Immobilisierung auf einer Chipoberfläche und Integration in einer Durchflusszelle wurde LBD-hERα-6Hp zum einen in einem Anreicherungsverfahren eingesetzt, welches Analyte von bisher unbestimmbaren in detektierbare Konzentrationen überführt. Die spezifische Bindung von 17β-Estradiol (17β-E2) wurde anhand der im östrogen-sensitiven nAES-P Assay (Kaiser et al., 2010) bestimmten Wiederfindungsraten von 17β-E2 bestimmt, welche sich nach Inkubation in der Durchflusszelle verringerten. Durch Integration einer optischen Messmethode (Lumineszenz) wurde ein kompetitives Detektionsverfahren entwickelt. Durch den Einsatz von LBD-hERα-6Hp wurde die spezifische Bindung von 17β-E2 gezeigt. Das Detektionsverfahren kann zur sensitiven Bestimmung der hormonellen Aktivitäten von EDCs als Reinsubstanzen sowie in Umweltproben eingesetzt werden. Darüber hinaus könnte das Anreicherungsverfahren als Vorstufe von kostenaufwändigen Nachweisverfahren wie der GC-MS Analyse verwendet werden.
In Deutschland steigt die Zahl der Notarzteinsätze stetig an. Die Anamneseerhebung ist Bestandteil beinahe jeder Handlungsempfehlung für den Notarzt, die Studienlage zu deren Nutzen allerdings dürftig. In der TIME-Studie wurden bei einer Vielzahl von unterschiedlichen Einsatzursachen der Einfluss und die Wertigkeit der Anamneseerhebung auf die Diagnosestellung und präklinische Therapie des Notarztes untersucht. Grundlage bildete eine prospektive Untersuchung. Die Befragung von Notärzten erfolgte in drei Bundesländern mittels eines Fragebogens. 537 der Fragebögen gingen in die Auswertung ein. Die Studie ergab, dass im wesentlichen Patienten mit einem internistischen Krankheitsbild, die sich zum Zeitpunkt des Einsatzes in der Wohnung befanden, einen Arztbrief oder eine Medikamentenliste bei sich hatten. Die Kenntnisse der Patienten über ihre eigenen Erkrankungen und deren Medikation variierten je nach Behandlungsursache stark. Traumapatienten waren diejenige Behandlungsgruppe mit der besten Kenntnis bezüglich der Eigenanamnese, gleichzeitig aber auch die Gruppe mit den wenigsten Vorerkrankungen. Die Wertigkeit der Anamnese wurde von den Notärzten insgesamt als eher mittelmäßig eingestuft, sie war dennoch für die Diagnosestellung des Notarztes höher als für seine präklinische Notfalltherapie. Die Wertigkeit der Anamnese war außerdem vom Behandlungsgrund abhängig. Bei Traumapatienten war sie im Verhältnis am geringsten, bei Patienten mit Atemnot oder abdominellen Beschwerden auffallend hoch. Ein Zusammenhang mit der Erkrankungsschwere konnte nicht nachgewiesen werden. Die Diagnosestellung des Notarztes wurde durch die Anamnese in 43,43% der Fälle beeinflusst, seine Therapie in 35,17% der Fälle. Die Beeinflussung variierte auch hier je nach Behandlungsgrund, den höchsten Einfluss hatte sie auf die Behandlung von bewusstlosen Patienten. In den Handlungsempfehlungen für Notärzte wird zwar die Erhebung der Vorerkrankungen und Medikation des Patienten empfohlen, die TIME-Studie konnte allerdings zeigen, dass ihr Einfluss auf die notärztliche Therapie insbesondere bei internistischen Erkrankungen bei weitem geringer ist als erwartet. Die Studie verdeutlicht, dass die einzelnen Krankheitsbilder für eine optimale präklinische Versorgung unterschiedliche Herangehensweisen erfordern.
Einleitung: Es gibt derzeit zwei anerkannte Therapieoptionen des Typ-1-Diabetes mellitus bei Kindern und Jugendlichen. Diese sind die konventionelle Injektionstherapie und die subkutane Insulinpumpentherapie. Ziel dieser Arbeit ist der Vergleich dieser beiden Therapieformen hinsichtlich der Therapiesicherheit und der Effektivität der metabolischen Einstellung bei Kindern und Jugendlichen in stationärer Rehabilitationsbehandlung. Patienten und Methoden: Eingeschlossen in diese Untersuchung wurden alle Kinder und Jugendlichen (n = 901, 52 % Mädchen, Alter 11,5 ± 4,0 Jahre, Diabetesdauer 4,0 ± 3,6 Jahre, HbA1c 8,61 ± 2,12 %), die im Zeitraum zwischen dem 01.04.2004 und dem 31.10.2010 in Rehabilitationsbehandlung im Inselklinikum Heringsdorf aufgenommen waren. Ergebnisse: Zum Zeitpunkt der Aufnahme werden 707 Patienten mit intensivierter Injektionstherapie und 194 mittels Insulinpumpe behandelt. 10 % der Kinder (n = 92) waren im Vorschulalter (< 6 Jahre), 26 % (n = 232) im Grundschulalter (≥ 6 < 11 Jahre), 49 % (n = 443) im Pubertätsalter (≥ 11 < 16 Jahre) und 15 % (n = 134) waren postpubertär (≥ 16 Jahre). Kinder und Jugendliche mit CSII hatten eine längere Diabetesdauer (5,3 ± 3,7 vs. 3,6 ± 3,5 Jahre, p < 0,01) bei vergleichbarem HbA1c (8,35 ± 1,71 vs. 8,72 ± 2,26 %, p = 0,09), niedrigeren postprandialen Blutglukosewerten (10,0 ± 3,0 vs. 12,2 ± 3,3 mmol/l, p = 0,03), einer vergleichbaren mittleren Blutglukoseschwankungsamplitude (9,8 ± 3,2 vs. 9,4 ± 3,4 mmol/l, p = 0,22) und einer höheren Zahl von Blutglukoseselbstkontrollen (45,4 ± 13,3 ± 38,2 ± 11,5 Selbstkontrollen/Woche, p < 0,01). In der multivariaten Analyse ergab sich die Blutglukoseschwankungsamplitude als wichtigster mit dem HbA1c assoziierter Parameter (ICT-Gruppe R-square = 0,372, ß = 0,184, p < 0,01, CSII-Gruppe: R-square = 0,313, ß = 0,241, p < 0,01). Das Auftreten an Hypoglykämien in der ICT-Gruppe (R-square = 0,09) ist assoziiert mit der Anzahl an Blutglukoseselbstkontrollen (β=0,17, p<0,01), dem HbA1c (β= - 0,12, p<0,01), der Blutglukoseschwankungsamplitude (β=0,08, p=0,04) sowie der Diabetesdauer (β= -0,1, p<0,01). Dementgegen besteht in der CSII-Gruppe (R-square = 0,06) eine negative Assoziation mit der Diabetesdauer (β= - 0,251, p<0,01). Schlussfolgerungen: Kinder und Jugendliche mit Typ-1-Diabetes mellitus werden besonders häufig im Pubertätsalter zur stationären Rehabilitation eingewiesen. Gerade hier benötigen viele Jugendliche zur optimalen Stoffwechseleinstellung und psychosozialen Teilhabe besondere Unterstützung (Empowerment, strukturierte Behandlung und Schulung). In Zusammenschau aller Altersgruppen zeigen die untersuchten metabolischen Parameter zwischen beiden Therapiegruppen einen vergleichbaren Therapieerfolg (HbA1c und Blutglukoseschwankungsamplitude) und keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich der Therapiesicherheit (Anzahl an Hypoglykämien). Hinsichtlich zukünftiger Ansatzpunkte für eine weitere Verbesserung der metabolischen Kontrolle wäre eine Verringerung der Blutglukoseschwankungsamplitude ein lohnenswertes Ziel.
Der Hautkrebs ist die weltweit am häufigsten auftretende Krebserkrankung. Ziel der Arbeit war es, die Unterschiede in der Organisation der Vorsorgeuntersuchungen, der Behandlung, der Rehabilitation von Patienten in Bezug auf Hautkrebs sowie der Ausbildung von Dermatologen und der Nutzung von medizinischen Kapazitäten in Deutschland (DE) und Russland (RU) festzustellen. Die Analyse erfolgte durch Vergleich der Hautkrebs-Daten inkl. der Screeningprogramme aufgrund von Statistiken des Zentrums für Krebsregister-(KR)-Daten des Robert Koch-Institutes, des KRs Schleswig-Holstein, des gesamtrussischen KRs, des KRs der Kreml-Kliniken, der Statistikämter beider Ländern, des Institutes für das Entgeltsystem im Krankenhaus und aus Publikationen sowie der Befragung von Epithetikern und Mund-Kiefer-Gesichtschirurgen. Sie zeigte, dass die Letalität bei Melanomen (MM) in RU um das 2,6-fache, bei nichtmelanozytären Hautkrebsen (NMSC), die 80 – 90 % aller Hautkrebserkrankungen ausmachen, um das 7,5-fache höher als in DE ist. Die Rezidivraten bei Basalzellkarzinomen (BCC), auf die ca. 80 % aller NMSC ausfallen, machen in RU 25 – 50 % aus, während NMSC in DE nahezu rezidivfrei behandelt werden. In Bezug auf invasive Hautkrebserkrankungen werden in RU Mediziner 6-fach und die Bettaufstellung in Krankenhäuser 9,4-fach weniger effektiver genutzt als in DE. Da in anderen GUS-Staaten ähnliche medizinische Standards wie in RU gelten und die Gesundheitsausgaben in Prozenten zum BIP und BIP pro Kopf niedriger sind, ist es zu erwarten, dass da in Bezug auf Hautkrebs die Situation noch schlechter als in RU ist. Während das Hautkrebs-Screening in DE allen gesetzlich Versicherten ab dem 35. Lebensjahr alle zwei Jahre zu jeder Zeit angeboten wird, kann die Bevölkerung in RU diese Untersuchungen nur im Rahmen des „Melanoma Day“ bekommen. Dabei wird jährlich nur 0,006 % der russischen Bevölkerung untersucht, was zum Verschleppen von Erkrankungen führt. Die in DE vor 30 Jahren ausgearbeiteten, in den Leitlinien empfohlenen, bei NMSC nahezu rezidivfreien, gewebeschonenden Methoden der mikroskopisch kontrollierten Chirurgie (MKC) mit einer lückenlosen histologischen Kontrolle der Schnittränder (3-D-Histologie) sind in RU unbekannt. Während in DE 96,6 - 98,5 % aller MM und 96 % aller NMSC chirurgisch in Lokalanästhesie (LA) behandelt werden, werden daher in RU nichtchirurgische Methoden bevorzugt. So machte deren Anteil in allen angewendeten Therapien bei BCC in Moskau im Jahre 2009 ca. 70 % aus. Die Hälfte von BCC wurde dabei mit Kurzreichweitenstrahlentherapie – häufig in Kombination mit anderen Methoden – behandelt. Die Bestrahlungsschäden werden in RU in Rahmen der gesetzlichen Krankenversicherung (GKV) nicht behandelt. Die chirurgischen Exzisionen von Hauttumoren erfolgen in RU häufig unter Vollnarkose, was besonders bei älteren Patienten, die den größten Anteil an Hautkrebs-Erkrankten ausmachen, schädlich sein kann. Mit 1.675 Euro im Durchschnitt kosten die chirurgische Entfernung eines BCC genauso viel wie in DE (1.624 bis 1.800 Euro). Da es in RU keine Standards zur Dokumentation gibt, wird bei den histologischen Untersuchungen im Gegensatz zu DE die vertikale Tumordicke häufig nicht ermittelt, was eine Prognose der Erkrankungen unmöglich macht. In DE werden jährlich ca. 35.500 plastische Operationen im Kopf-Hals-Bereich an Hautkrebs-Patienten in Krankenhäusern durchgeführt und individuell ca. 1.500 Silikon-Epithesen für den Kopfbereich mit einer Nutzungsdauer von ca. 2 Jahren hergestellt. Obwohl in RU pro 10.000 Einwohner 1,53 mal mehr Dermatologen und 1,4 mal mehr Chirurgen arbeiten (es fehlen Statistiken speziell zu Mund-Kiefer-Gesichtschirurgen), werden in RU – da russische Dermatologen in Chirurgie und plastischer Chirurgie nicht geschult werden – pro Jahr bloß ca. 3.000 rekonstruktive Operationen nach der Entfernung von Tumoren im Gesichtsbereich durchgeführt. Die Tatsache, dass die Labore für Epithesenversorgung pro Jahr ca. 400 Epithesen herstellen, spricht auch dafür, dass in RU die überwältigende Mehrheit von Patienten mit Hautkrebs im Gesichtsbereich keine Möglichkeit hat, von der wirksamsten Behandlungsart (der Exzision des bösartigen Tumors) zu profitieren. Wegen der Unzugänglichkeit der qualitativen medizinischen Versorgung, u. a. der Rehabilitation, für gesetzlich Versicherten in RU wenden sich nicht alle Erkrankten an Ärzte, so dass die Erkrankungen nicht vollständig registriert und behandelt werden. So sind die altersstandardisierten Hautkrebs-Inzidenzraten in den russischen Regierungskliniken, wo ca. 70.000 Staatsbeamte medizinisch bestens versorgt werden, um das 3,8-Fache höher als in gesamt Moskau. Durch Umstellung auf die einfachen und günstigen Tübinger Methoden der MKC mit 3-D-Histologie ließe sich die Patientenzahl in RU jährlich um 16.500 – 33.000 senken. Selbst bei voller Erfassung der Bevölkerung durch Hautkrebs-Screening und voller Detektion von Erkrankungen gäbe es in RU ausreichende Kapazitäten für die medizinische Versorgung der Bevölkerung nach neuesten Standards. Durch die Einführung des Hautkrebs-Screenings in Rahmen der GKV und der einfachen Standards (MKC mit 3D-Histologie unter LA) wäre die Bekämpfung des Hautkrebses in den GUS-Staaten erheblich effektiver. Dafür sind die Anpassung der Ausbildungsprogramme für Ärzte und Pathologen an die deutschen Lernpläne und die Einrichtung von Laboren zur Herstellung von Epithesen im GUS-Raum erforderlich.
Die Nutzung von Hochfeld MRT Systemen zur Volumetrie und Beurteilung intradiskaler Veränderungen ist innovativ und eröffnet einzigartige Möglichkeiten bei der nicht invasiven Diagnostik und Kontrolle von therapeutischen Effekten an der Bandscheibe. In der vorliegenden Studie wurden 76 porcine Bandscheiben von 15 Schweinen in vitro hinsichtlich der Volumenänderung des Nucleus pulposus nach Mikrodiskektomie mit dem MD SpineWand® (Fa. Arthrocare) untersucht. Ziel der Untersuchungen war es, die Größe dieser Volumenänderung mit Hilfe des 7 Tesla Hochfeld MRT (BioSpin ClinScan®, Fa. Bruker) zu objektivieren und einen signifikanten Volumenunterschied bei Durchführung des OP-Verfahrens mit und ohne Applikation der Coblationsenergie nachzuweisen. Das Volumen des Nucleus pulposus konnte durch Anwendung der Mikrodiskektomie sowohl mit als auch ohne Einschalten der Coblationsenergie reduziert werden. Der Vergleich der Gruppen zeigte mit p < 0,001 jedoch eine hochsignifikant größere Volumenreduktion in der Versuchsgruppe. Insgesamt konnte in den Bandscheiben der Versuchsgruppe (n = 38) eine absolute Reduktion des Nukleusvolumen um 229,03 mm³ gemessen werden, wobei der Effekt in den Bandscheiben der LWS (n = 19) mit 257,01 mm³ größer war als in den etwas kleineren Bandscheiben der BWS (201,05 mm³, n = 19). Relativ zu den Ausgangsvolumina entsprechen diese Ergebnisse einer Volumenreduktion des Nucleus pulposus um 24,66 % in der LWS und 22,96 % in der BWS. Für die Kontrollgruppe ohne Anschalten der Coblationsenergie ergaben sich vergleichsweise relative Volumenreduktionen um 6,04 % in der LWS (n = 19) und 4,99 % in der BWS (n = 19). Zieht man zusätzlich die Volumina der hypointensen intradiskalen Läsionen mit in die Berechnungen ein, so ergibt sich ein hypothetischer reduzierender Volumeneffekt in der Versuchsgruppe von 37,47 % (LWS) und 37,23 % (BWS). Die Studie hat als erste ihrer Art die Volumenreduktion nach minimalinvasiver Mikrodiskektomie am porcinen Modell in vitro beschrieben. Die Übertragung der Ergebnisse auf ein in vivo-Modell sowie den Menschen bleibt offen, stellt jedoch eine interessante Zielstellung künftiger Forschung dar.
This work describes the recent scientific and technical achievements obtained at the high-precision Penning trap mass spectrometer SHIPTRAP. The scientific focus of the SHIPTRAP experiment are mass measurements of short-lived nuclides with proton number larger than 100. The masses of these isotopes are usually determined via extrapolations, systematic trends, predictions based on theoretical models or alpha-decay spectroscopy. In several experiments the masses of the isotopes 252-255No and 255,256Lr have been measured directly. With the obtained results the region of enhanced nuclear stability at the deformed shell closure at the neutron number 152 was investigated. Furthermore, the masses have been used to benchmark theoretical mass models. The measured masses were compared selected mass models which revealed differences between few keV/c² up to several MeV/c² depending on the investigated nuclide and model. In order to perform mass measurements on superheavy nuclei with lower production rates, the efficiency of the SHIPTRAP setup needs to be increased. Currently, the efficiency is 2% and mainly limited by the stopping- and extraction efficiency of the buffer gas cell. The stopping and extraction efficiency of the current buffer gas cell is 12%. To this end, a modified version of the buffer gas cell was developed and characterized with 223Ra ion source. Besides a larger stopping volume and a coaxial injection the new buffer gas cell is operated at a temperature of 40K. The operation at cryogenic temperatures increases the cleanliness of the buffer gas. From extraction measurements and simulations an overall efficiency of 62(3)% was determined which results in an increase by a factor of 5 in comparison to the current buffer gas cell. Aside from high-precision mass measurements of heavy radionuclides the mass differences of metastable isobars was measured to identify candidates for the neutrinoless double-electron capture. Neutrinoless double-electron capture can only occur if the neutrino is its own antiparticle and a physics beyond the standard model exists since the neutrinoless double-electron capture violates the conservation of the lepton number. Due to its expected long half-life this decay has not yet been observed. However, the decay rate is resonantly enhanced if mother and daughter nuclide are degenerate in energy. Suitable candidates for the search of the neutrinoless double-electron capture have been identified with mass difference measurements uncertainties of about 100eV/c². In this work the results of the mass difference measurements of 12 possible candidates are presented.
Nasenseptumperforationen stellen ein seltenes Krankheitsbild dar, welches jedoch mit erheblichen physischen und psychischen Beeinträchtigungen einhergehen kann. Eine mögliche Therapieform ist der chirurgische Verschluss. Dieser stellt hinsichtlich der OP-Methode und ihrer Erfolgschancen eine große Herausforderung dar. Ziel dieser Studie war es, anhand standardisierter Fragebögen und objektiver Messungen postoperative Langzeitergebnisse zu gewinnen, um das Abwägen für und wider eine Operation zu erleichtern. Hierfür wurden 57 Patienten aus der Klinik für Hals-Nasen-Ohrenheilkunde, Kopf- und Halschirurgie der Universitätsmedizin Greifswald befragt, die zwischen 1993 und 2009 mittels Brückenlappentechnik nach Schultz-Coulon operiert worden waren. Es handelte sich um 24 weibliche und 33 männliche Patienten mit einem Durchschnittsalter von 48 Jahren. Das Patientengut wurde in erfolgreich verschlossene (n= 35) und reperforierte Fälle (n= 22) geteilt. Es wurde die Lebensqualität beider Gruppen eruiert und bewertet. Dabei konnten Erkenntnisse durch Ermitteln aus Patientenakten, Befragung mittels standardisierter Fragebögen (SNOT 20-D, Lund McKay, NOSE-D, SF-36) und objektiver Messmethoden (Sniffin‘ Sticks, Akustische Rhinometrie, Rhinomanometrie, Rhinoresistometrie) gewonnen werden. Zur klinischen Nachuntersuchung erschienen 25 der Patienten. Die Auswertung der Fragebögen SNOT 20-D, Lund McKay und NOSE-D lieferte keine signifikanten Ergebnisse bezüglich der spezifischen rhinologischen Lebensqualität. Im SF-36 konnte hingegen eine signifikant verbesserte allgemeine Lebensqualität der Patienten mit erfolgreich verschlossenem Septum nachgewiesen werden. Sowohl die psychischen als auch physischen Skalenwerte waren höher als bei Patienten mit Reperforationen. Diese Spätrezidive traten bis zu 16 Jahre postoperativ auf. Spezifische Riechtests zeigten ein besseres Riechvermögen bei erfolgreicher Operation. Die Akustische Rhinometrie ergab keine signifikanten Unterschiede im Gruppenvergleich. Rhinoresistometrie und Rhinomanometrie deuteten eine leichtgradige Obstruktion der Nase nach erfolgreichem Septumverschluss an. Daraus wird eine Beziehung zwischen der anatomischen Beschaffenheit der Nase und einer Nasenatmungsbehinderung vermutet. Es bestand ein Zusammenhang zwischen objektiver Messung und subjektiver Einschätzung. So korrelierte die objektive Funktionsdiagnostik der Nase signifikant mit der Erhebung der allgemeinen Lebensqualität (Ergebnis des SF-36). Bei älteren Patienten war die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Operation geringer. Es konnte gezeigt werden, dass eine Septumperforation eine relevante Erkrankung ist, die mit dem Leidensdruck von Patienten mit schwerwiegenden chronischen Erkrankungen (Diabetes mellitus, atrophische Rhinitis) gleichzusetzen ist. Nach einem erfolgreichen Verschluss einer Septumperforation konnte eine physische und psychische Verfassung ähnlich der eines Gesunden hergestellt werden. Die postoperative Zufriedenheit war bei 77% der Patienten so groß, dass diese sich einer erneuten Operation unterziehen würden. Zusammenfassend ist es innerhalb der vorliegenden Arbeit gelungen, neue Erkenntnisse über die psychische und physische Verfassung von Septumperforationspatienten vor und nach einer Verschlussoperation zu ermitteln. Diese sollen empfehlend in der klinischen Praxis Anwendung finden. Wünschenswert wäre es, in zukünftigen multizentrischen Studien verschiedene Operationstechniken eines größeren Patientenkollektivs zu vergleichen. Nach unseren Erkenntnissen stellt der SF-36 hierfür einen validen Test dar. Eine Befragung der Patienten könnte sowohl kurz vor und nach der Operation erfolgen, um vergleichbare Daten zu erhalten. Zur Verbesserung der postoperativen Betreuung wäre ferner ein Recallsystem zu entwickeln.
The impact of inbreeding under different environmental conditions and of artificial selection on cold tolerance was investigated in laboratory populations of the tropical butterfly Bicyclus anynana. The investigation focused on (1) the effects of inbreeding on several fitness-related traits and whether inbred individuals are more susceptible to stress, (2) interactions between inbreeding, genetic adaptation to cold stress and environmental conditions, (3) the effects of artificial selection and inbreeding in the adult stage in other developmental stages, and (4) the effect of inbreeding depression on the heat shock response. Environmental conditions are not constant over time; consequently organisms have to deal with environmental changes. Besides naturally fluctuating conditions, human-induced climate change may increase temperature changes as well as the severity of heat or cold waves. Temperature-stress resistance describes an organism’s ability to cope with stressful temperatures. Enhanced resistance to temperature stress can be reached by phenotypic plasticity or genetic adaptation. Plastic organisms are able to react fast to changing environmental conditions, whereas genetic adaptation is more important for long-term adaptation. Natural habitats may also be affected by human impact, causing habitat loss or fragmentation and changes in population structure. A decrease in the population size may result in inbreeding and inbreeding depression (ID). Consequences of inbreeding are well documented, and inbred individuals are predicted to be more sensitive to environmental stress than outbred individuals. The long term persistence of species and populations depends on their ability to adapt to novel conditions which in turn depends on genetic diversity. Therefore, studies of temperature resistance and its evolution in relation to inbreeding are very important. First a higher susceptibility of inbred individuals to environmental stress was determined in different populations of B. anynana. Inbreeding depression was revealed for several fitness-related traits, but not for immunity traits or heat tolerance. Temperature affected most traits, revealing the importance of temperature on ectotherms; just two hours of thermal stress affected important reproductive, life-history and immunity traits already. Importantly though, no evidence were found that inbred individuals are more susceptible to stressful temperatures than outbred individuals. Genetic adaptation and phenotypic plasticity can interact with one another, resulting in genotype-environmental interactions (G x E). The hypotheses tested here were that some genotypes are more plastic than others and that lines with increased cold stress resistance are less plastic with regard to cold resistance than control lines. To induce plastic responses the exposed lines differed in cold tolerance and inbreeding to different temperatures as well as different feeding regimes and measured fitness-related traits. Several interactions were detected in which a selection regime was involved, but these interactions did not show a clear overall pattern. In summary though, findings were that marginal impacts of directional selection and inbreeding on plastic responses and suggest that, at least for my study organism, the genetic architecture of fitness-related traits is not connected with the architecture of plastic responses. The next investigation concerned with the manifestation of genetic adaptation to produce one specific phenotype across development stages and possible trade-offs. The assumption tested was that there is a genetic link between different developmental stages to produce one definite phenotype by imposing selection in the adult stage only. Lines selected for increased cold resistance in the adult stage were used and increased cold resistance throughout all developmental stages was expected. However, higher cold resistance was found only in the adult stage and not in developmental stages. This could be either the result of a resource allocation trade-off between different stages or that there is no cold resistance phenotype. Thus, if selection takes place in the adult stage it does not affect the others. In the last experiment investigation was directed to determine whether there are negative inbreeding effects on the heat shock protein (HSP) response. Under stressful conditions, organisms produce the HSPs and they act as chaperons required for refolding and repairing of stress degraded proteins. Testing was oriented to find if inbreeding as a genetic stressor´ provokes a higher HSP expression and if there is evidence for higher temperature stress susceptibility on inbred individuals. Findings indeed showed a stronger HSP up-regulation in control compared to inbred lines with a negative inbreeding impact occurrence, which may causally underlie inbreeding depression.
Infektionen durch Toxoplasma gondii treten weltweit häufig auf. Die Toxoplasmose-Chorioretinitis stellt die häufigste Ursache einer posterioren Uveitis dar. In dieser Arbeit wurden Befunde von insgesamt 104 Rezidiven der Toxoplasmose-Chorioretinitis ausgewertet. Das Durchschnittsalter der Patienten bei ihrem ersten beobachteten Rezidiv lag bei 32,4 Jahren mit einer Spanne von 14 bis 75 Jahren. Rezidive betrafen vor allem junge Patienten. Bei 54% der Patienten trat das erste beobachtete Rezidiv zwischen dem 10. und 29. Lebensjahr auf. Die Krankheitslast zeigt sich darin, dass bei 48% der Patienten beidseitige Narben bestanden und 48% der Rezidive in der Makula auftraten. Der Großteil der Rezidive (86%) ging von vorhandenen Narben aus. Im Mittel lagen 23 Monate zwischen zwei Rezidiven. 40% der Rezidive flackerten innerhalb eines Jahres erneut auf. Dies betraf 63% der Patienten. Weder durch die Serologie allein noch durch den Vergleich mit Werten im krankheitsfreien Intervall konnte die Diagnose gesichert werden. Vor allem das klinische Bild bestimmte die Diagnose. Die Therapie der Rezidive zeigte sowohl bei der Verringerung der Größe der Netzhautläsion als auch bei der Visusentwicklung positive Effekte. Bei 43% der Rezidive war die chorioretinale Narbe kleiner als der ursprüngliche Entzündungsfokus und bei 59% der Rezidive konnte der endgültige Visus gegenüber dem Krankheitsbeginn gesteigert werden.
Staphylococcus aureus is a commensal that colonizes the skin and mucosa of 20-30% of the human population without leading to symptoms of diseases. However, it is also the most important cause of nosocomial infections. Those range from minor skin infections to life-threatening diseases such as pneumonia, endocarditis or septicaemia. Development of strains with resistance against many antibiotics complicates the situation further. The variety of strains with their various properties is one reason why no successful vaccine has been introduced to the market, yet. Therefore, efficient strategies for prevention and therapy of these dangerous infections are urgently needed. To accomplish these goals, the understanding of molecular interactions between host and pathogen is indispensable. Within this dissertation, several internalization experiments were performed aiming to investigate the interaction of S. aureus HG001 and human cell lines upon infection on the protein level. In order to obtain sufficient amounts of proteins for comprehensive physiological interpretations, it is necessary to enrich bacteria, secreted bacterial proteins or infected host cells upon internalization. In the framework of this thesis, bacteria which continuously produce green fluorescent protein (GFP) were employed. With that it was possible to sort bacteria from lysed host cells by flow cytometry or to separate host cells carrying bacteria after contact from those which did not. Subsequently, the proteins were proteolytically digested and peptides were analyzed by mass spectrometry in a gel-free proteomics approach. To allow such analyses also for staphylococci which do not produce GFP, such as clinical isolates, an additional protocol was developed. Prior to the infection, bacteria were labeled with fluorescent or para-magnetic nanoparticles. Afterwards bacteria could be separated from host cell debris by fluorescence-based cell sorting or with the help of a strong magnet. In order to cover also important secreted virulence factors of S. aureus HG001, phagosomes and engulfed bacteria and secreted proteins were isolated from infected host cells. Further steps of protocol optimization included improved bacterial cell counting by fluorescence-based flow cytometry, enhanced data analysis by combination of different search algorithms, and comprehensive functional annotation of proteins of the applied strain by sequence comparison with other strains and organisms. First, the proteome adaptation of internalized S. aureus HG001 and the infected A549 host cells was investigated during the first hours of infection. It became clear, that the bacteria replicate inside the host during the first 6.5 h. After internalization the levels of bacterial enzymes involved in protein biosynthesis decreased. Furthermore, bacteria adapted their proteome to the harsh intracellular conditions such as oxygen limitation, cell wall stress, host defense in terms of oxidative stress, and nutrient limitation. After contact to S. aureus HG001, A549 cells produced increased amounts of cytokines (e.g. IL-8, IFN-γ) in comparison to non-treated A549 cells. In addition, activation of the immunoproteasome and hints of early apoptosis activity were observed. Afterwards, the response of S. aureus HG001 to internalization by A549, S9 or HEK 293 cells was compared on the proteome level. It was obvious, that the adaptation to stress and the reduced protein synthesis are conserved mechanisms. Host dependent differences were detected especially in the energy metabolism and the synthesis of some amino acids. Additionally, bacteria showed different intracellular replication patterns depending on the host cell line. A higher percentage of extracellular bacterial proteins was found in isolated phagosomes compared to the sorted samples. Selected low abundant virulence factors could be quantified at two points in time after infection with the help of the sensitive single reaction monitoring (SRM) method. Further, a heterogeneous mixture of several phagosomal maturation steps was present during the first 6.5 h after infection. Finally, the gel-free proteome analyses could be applied to investigate Bordetella pertussis, the cause of whooping cough, during iron limitation and after internalization, and the results were compared to the S. aureus HG001 data.
In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die zytotoxischen Effekte von TRAIL und Docetaxel auf endometriale Adenokarzinomzellen unter kombinierter Stimulation stärker waren, als unter Einzelstimulation. TRAIL ist für seine selektive Induktion von Apoptose in Tumorzellen bekannt, ohne dem normalen Gewebe zu schaden. Doch obwohl für alle fünf untersuchten Zelllinien eine Expression der Todesrezeptoren DR4 und 5 nachgewiesen werden konnte, induzierte TRAIL allein kaum Apoptose. In Kombination mit Docetaxel, dem halbsynthetischen Analogon von Paclitaxel, zeigte sich eine größere Zytotoxizität als unter Docetaxel und TRAIL allein. Es kam zu einer signifikanten Reduktion der Zellzahl sowie zu einem Anstieg der Apoptose- und Nekroserate. Hierbei deuteten sich synergistische Wirkweisen an. Eine ursächliche Veränderung des Rezeptorprofils durch Docetaxel war nicht zu erkennen. Die Schnittstelle liegt möglicherweise auf einer anderen Ebene. Die Freisetzung der Chemokine IL-8, MCP-1 und RANTES wurde durch Docetaxel, TRAIL und besonders stark durch die Kombination von beiden stimuliert. Dies könnte sich sowohl positiv als auch negativ auf die Tumorprogression auswirken, insbesondere im inflammatorischen Kontext und in vivo. Hier wären weitere Untersuchungen indiziert. Insgesamt unterstreichen diese Ergebnisse, dass eine Kombination von TRAIL bzw. agonistischen TRAIL-Rezeptorantikörpern mit Taxanen das Potential hat, in der Therapie von Endometriumkarzinomen eine Rolle zu spielen.
The Atomic Force Microscope (AFM) has become an important tool for probing the mechanical properties of cells and microparticles by force-indentation experiments. In this thesis optimized AFM approaches for these experiments are developed and applied to three types of living human cells in order to answer biologically relevant questions about their mechanics. These microscopic investigations are then interpreted with respect to nanoscopic and macroscopic biologic parameters, such as the function of cell surface receptors or the size of human heart ventricles. This thesis comprises two physical/technical chapters and three medical/biological chapters. The physical/technical chapters discuss the measurement process itself, aiming for its improvement with respect to a proper data analysis and contact model (for spherical cells). The medical/biological chapters investigate the elasticity of cells by the use of optimized AFM approaches, with respect to the used data analysis.
Anhand einer kleinen, prospektiven Patientenstudie zeigt diese Dissertation die Praxistauglichkeit chairside-gefertigter vollkeramischer Seitenzahnbrücken. Es werden monolithisch hergestellte Brücken aus transluzentem Zirkonoxid (TZI) und aus Zirkonoxidgerüst und Silikatkeramischer Verblendung zusammen gesetze Multilayerbrücken verglichen. Beide Brücken werden abdruckfrei, durch den Behandler, in der Zahnarztpraxis hergestellt. Dabei kommt das Cerec System der Firma Sirona mit der Blue Cam, der Cerec AC Maschine und der Inlab Software > 3.8 zum Einsatz. Parameter wie die Passgenauigkeit am Patienten, die Funktionalität und die Ästhetik der Brücken, aber auch die Wirtschaftlichkeit dieses Verfahrens zeigen die Praktikabilität der Herstellung. Ziel ist es zu verdeutlichen, wieweit die Herstellung dieser Brücken mit den im betrachteten Zeitraum der Jahre 2013/2014 auf dem Markt befindlichen Materialien und Möglichkeiten für den Zahnarzt und seine Patienten sinnvoll, erfolgversprechend und wirtschaftlich ist.
Heparin is an anticoagulant drug. It is important in the treatment of deep vein thrombosis,pulmonary embolism and during surgeries. Heparin-induced thrombocytopenia (HIT) is a severe adverse reaction caused by the formation of ultralarge complexes of platelet factor 4 (PF4) with unfractionated heparin (UFH). It can lead to limb loss or fatal events like stroke, myocardial infarction or pulmonary embolism. HIT has an incidence of about 3% in patients receiving anticoagulative heparin treatment. PF4 is a tetrameric protein, released from the α-granules of platelets upon activation. PF4 is known to form antigenic complexes with UFH accompanied by structural changes of PF4. In this thesis, the size and size distribution of PF4 and PF4/heparin complexes were analyzed using asymmetrical flow field-flow-fractionation (AF4), photon correlation spectroscopy (PCS) and atomic force microscopy (AFM). PF4 tends to form auto-aggregates and to adsorb to different surfaces, including regenerated cellulose, polyethersulfone, quartz and glass. The aggregates are less pronounced in solutions at isotonic NaCl concentration. Arginine and Tween 20 were identified as possible ingredients to hinder the auto-aggregation of PF4. Also, it is shown by combining circular dichroism (CD) spectroscopy, atomic force microscopy (AFM) and isothermal titration calorimetry (ITC) with UFH and defined chain length (16-, 8-, 6-, 5-mer) heparins that structural changes (i.e., increase in β-sheets) alone are not sufficient to induce antigenicity. While UFH, 16-, 8-, and 6-mer heparins all induced an increase in the antiparallel β-sheet content to > 30% (as determined by CD spectroscopy), complex antigenicity as measured by anti-PF4/heparin antibody binding in an enzyme-linked immunosorbent assay (EIA) was only induced by UFH and 16-mer heparin. Fondaparinux (5-mer heparin), which forms in vitro non-antigenic complexes with PF4, did not induce structural changes of PF4. Interestingly, the structural changes induced by antigenic UFH and 16-mer heparin but not by non-antigenic shorter heparins were reversible at higher heparin concentrations. Furthermore, the complexes formed by PF4 with longer heparins were larger than those formed with shorter heparins as shown by atomic force microscopy (AFM). UFH, HO16 and HO08 are able to form ultralarge multimolecular complexes with PF4. ITC data indicated strong electrostatic interactions and energetically unfavorable conformational changes of PF4 with longer heparins, while for the short heparins, favorable conformational changes in the structure of PF4 are induced. This explains the reversibility of the structural changes seen for UFH and HO16 upon addition of an over-saturating amount of heparin. Finally, using differential scanning calorimetry (DSC) the thermal stability of PF4 and PF4/heparin complexes was assessed. Despite its tendency to form auto-aggregates, PF4 is a heat-stable protein. This stability is, length dependently, even increased in complex with heparins. This work shows important differences in the binding between PF4 and heparins of different chain length and might be relevant for the understanding of other biological functions of heparins (e.g., involvement in allergic and inflammatory reactions).
Hintergrund: Für Psoriasis konnte ein positiver Zusammenhang mit kardiovaskulären Erkrankungen gezeigt werden, die Assoziation zu subklinischer Atherosklerose wird allerdings kontrovers diskutiert. Ziel dieser Studie war es, die Assoziation zwischen Psoriasis und der Intima-Media-Dicke (IMT) sowie der Plaque-Prävalenz der Aa. carotides zu analysieren. Methoden:Für die Studie wurden 1987 Datensätze von Männern und Frauen zwischen 25-88 Jahren aus der populationsbasierten Study of Health In Pomerania (SHIP) genutzt. Es wurde der querschnittliche Zusammenhang zwischen Psoriasis und IMT sowie der Plaque-Prävalenz der Aa. carotides anhand linearer und logistischer Regression untersucht. Die Regressionsmodelle waren adjustiert für konfundierende Variablen wie Alter, Geschlecht, Rauchstatus, Alkoholkonsum, Taillenumfang, körperliche Aktivität, systolischer Blutdruck, HbA1c, Gesamt/HDL-Cholesterin und Einnahme von Antihypertensiva, ASS sowie lipidsenkender Medikation. Ergebnisse: Psoriasis zeigte eine Assoziation mit der IMT, aber nicht mit der Plaque-Prävalenz. Nachdem für die konfundierenden Variablen adjustiert wurde, zeigte sich ein mittlerer Unterschied der IMT zwischen den Probanden mit und ohne Psoriasis von 0.016 mm (95% CI: 0.004 mm - 0.028 mm, p < 0.01) und für die Plaque-Prävalenz ein Odds Ratio von 1.12 (95% CI: 0.85 - 1.47). Schlussfolgerung: Die Ergebnisse unserer Studie weisen darauf hin, dass Psoriasis mit einer erhöhten IMT assoziiert ist und demzufolge zu dem atherosklerotischen Prozess und nachfolgenden kardiovaskulären Ereignissen beitragen könnte.
Zusammenfassung: In der Studie werden die Positionen des Unterkiefers zum Oberkiefer nach zwei sehr unterschiedlichen Methoden der zentrischen Registrierung 1. eines handkontrollierten Registrates nach der modifizierten Lauritzentechnik 2. eines elektronischen Stützstiftregistrates = Intraoral Prozess Registration (IPR , Dental Balance GmbH, Potsdam, Deutschland) untereinander und mit der Position verglichen, die 15 gesunde Probanden gewohnheitsmäßig im Schlussbiss einnehmen. Weiterhin sollte überprüft werden, wie groß die Abweichungen der Unterkiefermodellpositionen sind, wenn mit den gleichen Methoden die Registrierungen wiederholt werden (Reliabilität). Die Unterkiefermodelle wurden nach scharnierachsbezüglichem Einbau der Oberkiefermodelle mit den Registraten zugeordnet und im elektronischen Condylen-Positions-Messinstrument (eCPM ) vermessen und mit der habituellen Interkuspidationsposition verglichen. Die statistische Auswertung erfolgte mit SPSS 21 für Windows (SPSS Inc., Chicago, Illinois, USA). Zur Auswertung der Reliabilität und für den Vergleich beider Methoden wurde die Intraklassen Korrelation (ICC) gewählt. An beiden Messtagen wurden bei den Hand- bzw. der IPR -Vermessungen keine Übereinstimmung mit der habituellen Interkuspidationsposition (Nullpunkt) ermittelt. Die Registrate streuten bei beiden Methoden in allen Raumrichtungen um den Nullpunkt. Am 1. Messtag betrugen die Mittelwerte ± Standardabweichung der Differenzen zwischen zentrischer und Interkuspidationsposition beim Handregistrat 0,11 ± 0,7 mm rechts bzw. -0,01 ± 0,57 mm links in der Sagittalen, -0,13 ± 0,29 mm in der Transversalen und -0,29 ± 0,5 mm rechts bzw. -0,15 ± 0,65 mm links in der Vertikalen. Die Mittelwerte ± Standardabweichung der Differenzen zwischen zentrischer Position und Interkuspidationsposition beim IPR -Registrat betrugen 0,36 ± 0,74 mm rechts bzw. 0 ± 0,4 mm links in der Sagittalen, 0,17 ± 0,37 mm in der Transversalen und -0,19 ± 0,48 mm rechts bzw. -0,07 ± 0,38 mm links in der Vertikalen. Am 2. Messtag war die Streuung der Messwerte geringer als am 1. Messtag, was möglicherweise auf einen Trainingseffekt der Probanden zurückgeführt werden kann. Die ICC bei der Handregistrierung zeigte eine mäßige Übereinstimmung zwischen 1. und 2. Messung für den rechten Kondylus in allen drei Raumrichtungen (ICC=0,537 sagittal, 0,523 horizontal, 0,533 vertikal). Beim linken Kondylus war die Übereinstimmung vertikal gering (0,295), horizontal mäßig (0,523) und sagittal sehr gut (0,845). Die Reliabilität der Ergebnisse bei der IPR -Vermessung ist an beiden Messtagen für beide Seiten in den drei Raumrichtungen als gering einzuschätzen (0,232 links sagittal, 0,396 links/rechts horizontal, 0,236 links vertikal und 0,251 rechts sagittal). Allein der rechte Kondylus zeigt in vertikaler Richtung eine gute Übereinstimmung (0,653). Im Vergleich beider Registrierverfahren miteinander wurde am 1. Tag der Registrierung beim linken Kondylus sagittal (0,366) und horizontal (0,329) eine geringe und vertikal (-0,225) keine Übereinstimmung ermittelt. Der rechte Kondylus zeigt sagittal (-0,223) keine, horizontal (0,329) eine geringe und vertikal (0,539) eine mäßige Übereinstimmung. Am 2. Messtag gab es in horizontaler (-0,037) und vertikaler Richtung (links -0,055 und rechts -0,149) für beide Seiten keine Übereinstimmung. Der linke Scharnierachspunkt zeigt sagittal (0,295) eine geringe und der rechte eine sehr geringe Übereinstimmung (0,183). In dieser Studie wird die neue Qualität der IPR -Vermessung im Gegensatz zu vorherigen Softwareversionen und Handhabungen deutlich. Noch bei THEDERAN (2000) gibt es eine deutliche ventrocaudale Verlagerungstendenz bei der IPR - Vermessung im Gegensatz zum Checkbiss-Registrat, Letzteres ähnelt in der Ausführung unserem Handregistrat (Abb. 37). THEDERAN hat seinerzeit den IPR -V erschlüsselungspunkt mit der Softwareversion 1.81 über einen mathematischen Algorithmus bestimmt, wohingegen in dieser Studie mit der Softwareversion 6.0 allein der Behandler den IPR -Punkt individuell festlegt. Eine Verlagerungstendenz in eine bestimmte Richtung ist hier nicht mehr nachweisbar. Beide Methoden scheinen für den täglichen Einsatz in der Praxis geeignet. Vorteile des handkontrollierten Registrates sind der geringe apparative Aufwand, der geringe Zeitaufwand und die geringeren Kosten im Vergleich zum IPR -Registrat. Die Vorteile einer IPR -Vermessung liegen in den visuellen Kontrollmöglichkeiten, die der Behandler während der Registrierung in Echtzeit hat. Nachträgliches Auswerten, Vergrößerungen der aufgezeichneten Bewegungsbahnen, Speichermöglichkeiten und objektive Vergleichsmöglichkeiten mit anderen IPR -Messungen sind ebenfalls vorteilhaft.
Magnetic reconnection is a fundamental plasma process where a change in field line connectivity occurs in a current sheet at the boundary between regions of opposing magnetic fields. In this process, energy stored in the magnetic field is converted into kinetic and thermal energy, which provides a source of plasma heating and energetic particles. Magnetic reconnection plays a key role in many space and laboratory plasma phenomena, e.g. solar flares, Earth’s magnetopause dynamics and instabilities in tokamaks. A new linear device (VINETAII) has been designed for the study of the fundamental physical processes involved in magnetic reconnection. The plasma parameters are such that magnetic reconnection occurs in a collision-dominated regime. A plasma gun creates a localized current sheet, and magnetic reconnection is driven by modulating the plasma current and the magnetic field structure. The plasma current is shown to flow in response to a combination of an externally induced electric field and electrostatic fields in the plasma, and is highly affected by axial sheath boundary conditions. Further, the current is changed by an additional axial magnetic field (guide field), and the current sheet geometry was demonstrated to be set by a combination of magnetic mapping and cross-field plasma diffusion. With increasing distance from the plasma gun, magnetic mapping results in an increase of the current sheet length and a decrease of the width. The control parameter is the ratio of the guide field to the reconnection magnetic field strength. Cross-field plasma diffusion leads to a radial expansion of the current sheet at low guide fields. Plasma currents are also observed in the azimuthal plane and were found to originate from a combination of the field-aligned current component and the diamagnetic current generated by steep in-plane pressure gradients in combination with the guide field. The reconnection rate, defined via the inductive electric field, is shown to be directly linked to the time-derivative of the plasma current. The reconnection rate decreases with increasing ratio of the guide field to the reconnection magnetic field strength, which is attributed to the plasma current dependency on axial boundary conditions and the plasma gun discharge. The above outlined results offer insights into the complex interaction between magnetic fields, electric fields, and the localized current flows during reconnection.
Abstrakt: Fragestellung: Die Kontrastmittelnephropathie (KIN) ist eine, insbesondere bei vorgeschädigten Nieren, ernstzunehmende Komplikation, welche mit einer erhöhten Rate an kardiovaskulären Ereignissen, erhöhter Dialysepflichtigkeit und Mortalität sowie längeren stationären Liegezeiten und Gesundheitskosten einhergeht. Diese Studie soll die Wirksamkeit von Mesna und ACC in der Prävention der KIN überprüfen und vergleichen. Methodik: Im Zeitraum vom 01.01.2009 bis zum 31.03.2010 wurden retrospektiv Daten von Patienten erhoben, welche im Klinikum Greifswald stationär behandelt wurden, erhöhte Serumkreatinin-Werte aufwiesen und eine Kontrastmittel-gestützte CT- oder Angiographie-Untersuchung erhalten haben. Die Patienten wurden je nach Medikation in eine der 4 Gruppen: „Mesna“, „Mesna und ACC“, „ACC“ und „ohne“ eingeteilt. Im Folgenden wurden die Veränderungen der Serumkreatininwerte nach 24-48, 72-96 und 144±24h ermittelt, sowie Differenzen und eGFR (mittels MDRD2) berechnet. Als Endpunkte wurden die KIN, definiert als Serumkreatininanstieg um 0,5mg/dl bzw. um 25% innerhalb von 24-96h, und die Dialysepflichtigkeit sowie der Exitus innerhalb von 144 ± 24h nach der Untersuchung festgelegt. Ergebnisse: Insgesamt konnten 346 Patienten eingeschlossen werden. Hiervon entwickelten 15,61% eine KIN. Hierzu zählen 8,39% der „Mesna-“, 13,73% der „Mesna und ACC-“, 12,28% der „ACC-“ und 32,53% der „ohne Prävention-“ Gruppe. Die Inzidenz ist für alle Präventionsstrategien, jeweils verglichen mit keiner Prävention, signifikant geringer. Ein signifikanter Unterschied zwischen ACC, Mesna oder beidem konnte nicht festgestellt werden. In der Mesna-Gruppe wurden 2 Patienten mit KIN dialysepflichtig und weitere 2 verstarben. Dies ist nicht signifikant. Schlussfolgerung: Die beobachtete Wirksamkeit von Mesna spricht für eine Beteiligung von Sauerstoff-Radikalen in der Pathogenese der KIN. Mesna scheint eine angemessene Alternative zu Acetylcystein in der Prävention der KIN zu sein. Eine medikamentöse Prophylaxe sollte bei verminderter Nierenfunktion unbedingt erfolgen um die Inzidenz der KIN zu mindern.
In der Arbeit wird die Ganztagsschule als neue Schulkultur analysiert und bestehende Ansätze schulischer Gesundheitsförderung diskutiert. Mit Hilfe einer Zeitbudgeterhebung sowie einer Schülerbefragung zur gesundheitsbezogenen Lebensqualität und zu Schulmerkmalen an Ganztags- und Halbtagsschulen in Mecklenburg-Vorpommern wird empirisch untersucht, welche Bedeutung die Ganztagsschule für die Gesundheit und für den Alltag der Schüler hat. Die erhobenen Daten der Ganztags- und Halbtagsschüler werden gegenübergestellt und mittels statistischer Testverfahren auf Unterschiede hin untersucht. Der Einfluss der Ganztagsschule auf die Gesundheit der Schüler wird mittels Korrelations- und Regressionsanalysen überprüft. Die Ergebnisse zeigen, dass 1. die Ganztagsschüler ihre gesundheitsbezogene Lebensqualität positiver einschätzen und mit ihrem Zeitbudget zufriedener sind als die Halbtagsschüler; 2. sich Ganztags- und Halbtagsschüler im Zeitbudget einzelner Tätigkeitsbereiche unterscheiden, insbesondere in der institutionalisierten Freizeit; 3. die Ganztagsschüler einzelne Schulmerkmale positiver einschätzen als die Halbtagsschüler, was auf eine veränderte Schulkultur in der Ganztagsschule schließen lässt; 4. schulische Merkmale existieren, die in einem signifikanten Zusammenhang zur gesundheitsbezogene Lebensqualität der Schüler stehen.
Das Krankheitsbild der pulmonalen Hypertonie (PH) wurde in den letzten beiden Jahrzehnten intensiv erforscht. Durch die wachsenden wissenschaftlichen Erkenntnisse, Behandlungsmöglichkeiten und Informationsverteilung gelingt es im klinischen Alltag zunehmend, dass Patienten mit einer unklaren Dyspnoe einer entsprechenden Diagnostik zugeführt werden. Aufgrund der Vielfältigkeit des Krankheitsbildes „Pulmonale Hypertonie“ führt der Verdacht zu einer komplexen Diagnostik. Diese sowie möglicherweise eine Therapie und notwendige Verlaufskontrollen verursachen im klinischen Alltag hohe Kosten. Zudem entstehen durch invasive diagnostische Maßnahmen auch Gefährdungen für den Patienten. Die Notwendigkeit für kostengünstige und risikoarme Untersuchungsoptionen steigt. Die Spiroergometrie nimmt hierbei als kardiopulmonale Belastungsuntersuchung seit vielen Jahren eine zentrale Rolle ein. Sie bietet als nicht-invasive Methode die Möglichkeit zur Objektivierung einer Leistungslimitierung. In dieser Arbeit wurden 340 Patienten untersucht, welche innerhalb von 30 Tagen einer Rechtsherzkatheteruntersuchung in Ruhe sowie einer Spiroergometrie unterzogen wurden. Das Ziel dieser Arbeit war es zu klären, ob man im klinischen Alltag mithilfe der Spiroergometrie Patienten mit präkapillärer PH, postkapillärer PH und ohne PH voneinander unterscheiden kann. Nach Eingruppierung der Patienten anhand der leitliniengerechten hämodynamischen Kriterien wurden diese mittels der Anamnese sowie der demographischen, spiroergometrischen und hämodynamischen Parameter weiter charakterisiert. Es konnte gezeigt werden, dass Patienten mit postkapillärer PH älter sowie übergewichtiger sind und zudem an mehr kardiovaskulären Begleiterkrankungen leiden als Patienten mit präkapillärer PH. Patienten mit jedweder PH sind wesentlich schlechter belastbar als Patienten ohne PH. Sie weisen eine schlechtere Sauerstoffaufnahme und eine schlechtere Atemeffizienz auf. Zudem haben Patienten mit präkapillärer PH eine signifikant schlechtere Atemeffizienz als Patienten mit postkapillärer PH und ohne PH. Mittels ROC-Analyse konnten eine VO2AT von 11,8 ml/min/kg und eine VO2peak von 15,9 ml/min/kg als geeignete Cut-Off Werte ermittelt werden, um das Vorliegen einer PH wahrscheinlich zu machen. Es konnten keine klinisch validen Werte ermittelt werden, um Patienten mit prä- und postkapillärer PH mit ausreichender Sicherheit voneinander zu unterscheiden. Im zweiten Teil der Arbeit wurde die Korrelation von hämodynamischen Ruheparametern und spiroergometrischen Parametern untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass hämodynamische und spiroergometrische Parameter in unserem Patientenkollektiv nur schlecht miteinander korrelieren. Rückschlüsse auf die zugrundeliegende Hämodynamik können somit allein anhand einer Spiroergometrie nicht gezogen werden. Durch die Anamnese, demographische Daten, laborchemische, bildgebende und lungenfunktionelle Diagnostik können zusätzlich zu einer Spiroergometrie wichtige Hinweise zur Genese einer pulmonalen Vaskulopathie gegeben werden. Die invasive Untersuchung zur sicheren Diagnosestellung bei der primären Abklärung einer PH bleibt unverzichtbar. Die Rechtsherzkatheteruntersuchung wird auch in der Zukunft weiterhin als Goldstandard in der Diagnostik einer PH zu werten sein.
Es wurden vier Nukleosid-Analoga hergestellt, deren Anwendungsbereiche gänzlich unterschiedlicher Natur sind. Sie stellen wichtige Hilfsmittel zur Erweiterung der Eigenschaften und zur Charakterisierung von Nukleinsäuren dar. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Voraussetzungen für die Selektion eines Cytidindesaminase-Ribozyms geschaffen. Es wurde ein Assay für die in-vitro-Selektion vorgestellt und das zu diesem Zweck notwendige Schlüsselmolekül, ein Cytidin-Derivat, designt und mit einer Gesamtausbeute von 8 % synthetisiert. Das Nukleosid wurde in einer 16-stufigen Synthese mit zwei unterschiedlichen Linkereinheiten funktionalisiert und stellt ein effektives Werkzeug zur Selektion von Cytidindesaminase-Ribozymen dar. Das bifunktionalisierte Cytidin-Substrat wurde über seine 5’-OH Gruppe mit einem Hexaethylenglykol-Linker versehen, der eine primäre Aminogruppe aufwies. Über eine kurze Linkereinheit an der C4-Position der Nukleobase wurde ein Biotinrest angefügt. Die angestrebte Selektionsstrategie sieht die Oxidation des 3’-Endes einer RNA-Bibliothek mittels Natriumperiodat vor. Das resultierende Dialdehyd soll anschließend mit der primären Aminogruppe des Cytidin-Derivats umgesetzt werden. Ein Protokoll zur Anbindung des synthetisierten Cytidins an eine an ihrem 3’-Terminus oxidierte RNA wurde entwickelt und steht für die zukünftige Selektion zur Verfügung. Der Nachweis des Konjugats aus RNA und dem Cytidin-Derivat erfolgte mittels HPLC, sowie massenspektrometrisch. Die RNA-Bibliothek zur Selektion eines Cytidindesaminase-Ribozyms wurde ausgehend von zwei Klenow-Primern hergestellt und steht ebenfalls bereit. Parallel zu den Arbeiten der Synthese des Cytidins, wurden im Rahmen zweier Kooperationen drei weitere Nukleosid-Analoga dargestellt. Das erste Kooperationsprojekt sah die Herstellung einer kurzen RNA vor. Es handelte sich dabei um die hochmodifizierte Anticodonschleife der tRNA(Lys) aus E. coli. Zur chemischen Festphasensynthese dieser 17mer RNA waren die Phosphoramiditbausteine von N6-Threonylcarbamoyladenosin (t6A) und 2-Thiouridin (s2U) erforderlich. Die Synthesen der Nukleosid-Analoga t6A und s2U, sowie deren Umwandlungen in die jeweiligen Phosphoramidite wurden vorgestellt. Die Darstellung von s2U erfolgte nach Protokollen von Vorbrüggen und Strehlke mit einer Gesamtausbeute von 78 %.Während des Schutzes der 2’-OH Gruppe mit TBDMS, bildete sich hauptsächlich das 3’-O-TBDMS-Isomer, das sich nur sehr schwer vom 2’-O-TBDMS-Isomer separieren ließ. Durch Verwendung der Schutzgruppe Di-tert-butylsilandiylditriflat zur Synthese des s2U-Phosphoramidits konnte das Problem der Bildung des 3’-O-TBDMS-Isomers behoben werden. Die erste Synthese eines t6A-Derivats orientierte sich an Vorschriften von Davis et al. und lieferte das Produkt mit einer Gesamtausbeute von 25 % über 7 Schritte. Darüber hinaus wurde eine zweite Synthesestrategie entworfen, die auf der Verwendung eines Isocyanats von L-Threonin basierte. Die Aminosäure Threonin wurde mit zwei verschiedenen Silylschutzgruppen versehen, die beide kompatibel mit der Phosphoramiditchemie während der chemischen RNA-Synthese waren. Das Isocyanat wurde mit guten Ausbeuten dargestellt und anschließend sowohl mit ungeschütztem, als auch mit geschütztem Adenosin zur Reaktion gebracht. In beiden Fällen wurde ein t6A-Derivat erhalten. Die Umsetzung mit einem geschützten Adenosin lieferte das t6A-Derivat mit einer Gesamtausbeute von 20% über 8 Stufen. Es wurde somit eine – in Bezug auf Ausbeute und Arbeitsaufwand – gleichwertige Alternativsynthese zur Darstellung von t6A-Derivaten entwickelt. Aus den beiden modifizierten Nukleosiden s2U und t6A wurden die Phosphoramidit-Bausteine generiert. Durch den erfolgreichen Einbau beider Nukleoside in eine 17mer RNA konnte die Anticodon-Schleife der tRNALys hergestellt werden. Die Bearbeitung des zweiten Kooperationsthemas erforderte die Herstellung eines isotopenmarkierten Pseudouridins. Es wurde eine vergleichende Synthese von 15N- markiertem Pseudouridin durch Adaption zweier unterschiedlicher Protokolle durchgeführt. Die erste Strategie, eine 7-stufige Synthese, lieferte die Zielverbindung mit einer Ausbeute von 2% über alle Schritte ausgehend von D-Ribose. Bezogen auf den 15N-Harnstoff betrug die Gesamtausbeute 14 %. Grund für die geringe Gesamtausbeute war eine unvermeidliche Isomerisierung der beta-Form der D-Ribose zum nicht reagierenden alpha-Anomer während der Lacton-Bildung, sowie der geringe Umsatz während der Reaktion mit dem 15N-angereicherten Harnstoff. Die zweite Strategie gab das 15N-markierte Pseudouridin mit einer Gesamtausbeute von 9 % über 9 Schritte. Für die Synthese von Uracil wurde eine alternative Vorschrift verwendet, bei der Propinsäure mit Harnstoff umgesetzt wurde. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass auf karzinogene Lösungsmittel, sowie anderer Reagenzien ohne Ausbeuteverluste verzichtet werden konnte.
Die vorgelegte Studie konnte zeigen, dass Patienten nach operativer Versorgung mittels radiolunärer und radioskapholunärer Fusion eine hohe Zufriedenheit mit dem postoperativen Ergebnis aufzeigen und sehr von dem operativen Eingriff profitieren. Neben den guten funktionellen Ergebnissen, konnte gerade im Hinblick auf Schmerzreduktion und Schwellungsreduktion eine deutliche Verbesserung des präoperativen Ausgangsbefundes erreicht werden. Die operative Versorgung mittels Schrauben erzielte in allen Fällen eine stabile Fusion, ohne dass Komplikationen auftraten. Bei kurzer Ruhigstellung zeigten sich sehr gute funktionelle Ergebnisse. Des Weiteren zeigte sich das durch die radiolunäre und auch die radioskapholunäre Fusion eine Destruktion des Handgelenks nicht aufgehoben werden kann, jedoch verhindern sie das Voranschreiten des ulnaren Abgleitens des Handgelenkes. Die radiolunäre Fusion und auch die radioskapholunäre Fusion stellen somit einen wichtigen rekonstruktiven Eingriff dar, der zum Ziel hat ein weiteres ulnares Abgleiten des Handgelenkes zu verhindern. Das Ergebnis der vorliegenden Studie konnte aufzeigen, dass die Indikation zur operativen Versorgung mittels radiolunärer Fusion bei Patienten in den Stadien II und III nach Larsen, Dale und Eek und mittels radioskapholunärer Fusion bei Patienten in den Stadien III und IV nach Larsen, Dale und Eek gestellt werden sollte.
Die chronische Herzinsuffizienz (HI) bezeichnet das Unvermögen des Herzens, die vom Körper benötigte Blutmenge bedarfsgerecht zu befördern und stellt in der Allgemeinbevölkerung das Endstadium vieler Herzerkrankungen dar. Trotz großer Fortschritte in der medikamentösen Therapie ist die Prognose der HI auch heute noch schlecht. Der progrediente Verlauf erstreckt sich von einer kompensierten Herzhypertrophie mit aufrechterhaltener Pumpfunktion bis hin zu einer massiven Ventrikeldilatation mit stark eingeschränkter Herzfunktion und weist dementsprechend eine schlechte Prognose auf. Die zellulären Veränderungen auf Protein- und Genexpressionsebene während der Progression einer HI sind sehr komplex und trotz ausgiebiger wissenschaftlicher Arbeiten nicht ausreichend geklärt. Dabei ist es von entscheidender Bedeutung, in welcher Phase der Erkrankung spezifische Änderungen in der Genregulation entstehen und inwiefern sich diese auf den Phänotyp auswirken. Auf Grund dessen beschäftigt sich die vorliegende Arbeit mit den zeitabhängigen Veränderungen auf mRNA-und Proteinebene während der Progression der HI. Um alle Stadien beginnend von einer subklinischen Organschädigung bis hin zur Ausbildung einer HI experimentell untersuchen zu können, wurde zunächst ein Mausmodell etabliert, welches durch eine chronische Nachlasterhöhung mittels Einengung des Aortenlumens eine Myokardschädigung durch eine arterielle Hypertonie simuliert (transverse aortic constriction, TAC). Die Herzfunktion der Mäuse wurde an den postoperativen Tagen 4, 14, 21, 28, 42, und 56 durch Messungen im Kleintier-MRT (Magnetresonanztomografie) evaluiert. Dabei konnte gezeigt werden, dass sich die linksventrikuläre Ejektionsfraktion (LVEF) TAC-operierter Mäuse vom postoperativen Tag 4 zu 14 verschlechtert, bis Tag 42 auf einem konstanten Niveau hält und bis Tag 56 nochmals stark absinkt. Im Gegensatz dazu zeigten Sham-operierte Mäuse über den gesamten Zeitraum eine stabile LVEF. Ein vergleichbarer stufenartiger Verlauf konnte bei den Parametern der linksventrikulären Masse und den endsystolischen bzw. enddiastolischen Volumina beobachtet werden. Zusätzlich konnte durch histologische Untersuchungen zu den verschiedenen postoperativen Zeitpunkten eine verstärkte Fibrosierung des Herzgewebes nach der TAC-OP aufgezeigt werden. Für die longitudinalen Transkriptom- und Proteomuntersuchungen wurden die Herzen (jeweils linke und rechte Ventrikel) nach den MRT-Messungen entnommen, gruppen- und zeitpunktspezifisch gepoolt und einer Microarray- bzw. massenspektrometrischen Analyse unterzogen. Auf Transkriptomebene zeigten sich vor allem an den Tagen 4 und 56 starke TAC-induzierte Veränderungen im Expressionsmuster, wohingegen der Zeitraum zwischen 14 und 42 Tagen weniger differenziell exprimierte Gene aufwies. Der Verlauf der Erkrankung konnte anhand bereits bekannter Hypertrophie- und HI-marker sehr gut charakterisiert werden. So zeigten Nppa (ANP) und Nppb (BNP) im linken Ventrikel bereits kurz nach Aortenstenose stark erhöhte Expressionslevel, die über die gesamte Versuchsdauer erhalten blieben. Weiterhin wurde die Expression von Genen reguliert, die an kardialen Remodelingprozessen maßgeblich beteiligt sind, wie beispielsweise Acta1 (a-Aktin), Myh7 (b-Myosin Heavy Chain) und Postn (Periostin). Im Vergleich beider Ventrikel zeigte der rechte Ventrikel bezüglich der Anzahl der regulierten Gene als auch bei der Expression HI-assoziierter Gene eine verzögerte und weniger stark ausgeprägte Reaktion. In den linken Ventrikeln wurden vor allem die Gene reguliert, deren Genprodukte der extrazelluären Matrix angehören. Eine Validierung der Microarray-Ergebnisse mittels realtime-PCR konnte die Richtigkeit der Analysemethode sehr präzise bestätigen. Da diese anhand ausgewählter Gene auf Einzeltierebene durchgeführt wurde, konnte zusätzlich auf Korrelation zwischen mRNA-Expression und den kardialen Funktionsparametern getestet werden. Wie erwartet spiegelten die Epressionslevel der HI-assozierten Markergene Nppa (ANP), Nppb (BNP) und Myh7 (b-Myosin Heavy Chain) die progressive Verschlechterung der Herzfunktion wider. Zusätzlich konnten durch die Validierung und Korrelationsanalysen weitere interessante Kandidatengene, wie beispielsweise Sfrp2 (Secreted frizzled-related protein 2) und Wisp2 (WNT1-inducible signaling pathway protein 2) für weiterführende Studien identifiziert werden. Auch auf Proteomebene konnten vergleichbare Ergebnisse erzielt werden. Auch hier zeigte der linke Ventrikel eine deutlich ausgeprägtere Reaktion auf die Drucküberlastung, der rechte Ventrikel antwortete deutlich schwächer und verzögert. Änderungen im Proteinmuster nach TAC waren in den linken Ventrikeln vor allem an den Tagen 14, 21 und 28 stark ausgeprägt. Ingenuity Pathway Analysen der veränderten Proteine weisen auf Veränderungen im Kalzium-, Rho A- und PKA-Signaling vor allem zu den frühen Zeitpunkten hin, wohingegen zu späteren Zeitpunkten hauptsächlich metabolische Prozesse betroffen waren.
Ziel dieser Arbeit war die funktionelle Charakterisierung von zwei putativen Virulenzgenen von Burkholderia pseudomallei. Es wurde ein klassischer LysR-Typ Transkriptionsregulator (BPSL0117) mittels Tn5 Mutagenese als wichtiger Virulenzfaktor gefunden und mit verschiedenen in vitro, in vivo und weiterer molekularer Methoden wie gelfreie Proteomics untersucht. Daneben wurde ein hypothetisches Protein (BPSS1528 = bapA) mit unbekannter Funktion aus einen Typ-III-Sekretionssystem gezielt deletiert und funktionell beschrieben. Diese Mutante wies letztlich keine eingeschränkte Virulenz im Vergleich zum Wildtypstamm aus.
Die Rotatorenmanschettenruptur ist eine häufig vorkommende Schulterpathologie, die nach konservativem Therapieversuch oft in einer operativen Therapie mündet. In dieser wird die Sehne entweder offen-chirurgisch oder arthroskopisch rekonstruiert. Der derzeitige Trend der Operationsmethode liegt deutlich auf der Seite einer arthroskopischen Rekonstruktion. Zurzeit existieren jedoch noch keine Therapieempfehlungen für die zu wählende Operationsmethode. Ziel dieser Studie war es, einen möglichen Unterschied im postoperativen vor allem funktionellen Ergebnis unter der Berücksichtigung der patho-morphologischen Ausgangssituation herauszuarbeiten. Dafür konnten 51 Patienten untersucht werden, die in der Klinik und Poliklinik für Orthopädie und orthopädische Chirurgie der Universitätsmedizin Greifswald eine Rotatorenmanschettenrekonstruktion erhielten. Diese Patienten teilten sich in eine mit 26 Patienten gefüllte arthroskopisch behandelte Gruppe sowie in eine offen-chirurgische Gruppe mit einer Anzahl von 25 Patienten. Die Patienten waren annähernd gleich alters- und geschlechtsverteilt. Die Nachuntersuchung des Patientenkollektivs fand im Durchschnitt 2 Jahre nach dem operativen Eingriff statt und stellt somit einen mittleren Therapieverlauf dar. Die Ergebnisse der Studie können eine Gleichwertigkeit beider Operationsmethoden annehmen lassen. Beide Therapiegruppen wiesen eine Verbesserung ihrer Schulterbeschwerden hinsichtlich der Beweglichkeit und des Schmerzes auf. Auch wenn die Verbesserung der Anteversion und Abduktion bei den arthroskopisch therapierten Patienten einen signifikant größeren Wert ergab, war die postoperative maximale Beweglichkeit beider Gruppen gleich gut. Zudem konnte in beiden Gruppen eine gleich gute bis exzellente postoperative Funktion erfasst werden. Auch waren die Patienten nach beiden Operationsmethoden mit dem Ergebnis der Therapie gleichermaßen zufrieden bis sehr zufrieden. Die Berücksichtigung der patho-morphologischen Ausgangssituation erfolgte anhand der Einteilung der Rotatorenmanschettenläsionen nach Patte und Bateman. Die Acromionform nach Bigliani als mitverantwortliche Struktur einer Läsion wurde ebenfalls miteinbezogen. Aufgrund der geringen Stichprobenanzahl kann diese Berücksichtigung nur eine eingeschränkte statistische Interpretation zulassen. Es scheint keine Abhängigkeit der patho-morphologischen Ausganssituation zum Outcomes in Bezug auf die Operationsmethode vorzuliegen. Grund für diese Annahme ist, die in der Studie abzulesende Tendenz für gleich gute bis exzellente funktionelle Ergebnisse für beide Operationsmethoden. Aufgrund dieser Ergebnisse können keine Unterschiede in den funktionellen Ergebnissen der beiden Operationsmethoden der Rotatorenmanschettenrekonstruktion angenommen werden. Es kann folglich auch keine Empfehlung zur Wahl einer arthroskopischen oder offen-chirurgischen Operationsmethode hinsichtlich eines besseren Therapieerfolges nach dieser Studie ausgesprochen werden.
Die Newcastle Disease (ND) und die hochpathogene aviäre Influenza (HPAI) sind zwei der bedeutendsten Viruserkrankungen des Geflügels. Neben hohen wirtschaftlichen Verlusten stellt besonders das zoonotische Potential des hochpathogenen aviären Influenzavirus (HPAIV) auch eine Gefahr für den Menschen dar. Eine erfolgreiche Prophylaxe erfordert effektive Impfstoffe, die hohe Anforderungen wie die Verträglichkeit in sehr jungen Tieren, Massenapplizierbarkeit, eine sichere und kostengünstige Produktion sowie die Möglichkeit der Differenzierung zwischen infiziertem und vakziniertem Geflügel (DIVA) erfüllen müssen. Replikationsfähige Vektorviren sind dafür besonders geeignet. Mit Hilfe des reversen genetischen Systems konnte ein rekombinantes Newcastle Disease Virus (NDV) generiert werden, welches das Hämagglutinin H5 eines HPAIV exprimiert (rNDVH5Vm). Dieses vermittelt in SPF-Hühnern nach Immunisierung einen bivalenten Schutz vor HPAI und ND, versagt jedoch als Vakzine in Geflügel mit maternalen NDV-Antikörpern (Veits, Wiesner et al. 2006). Aufgrund der flächendeckenden NDV-Impfung in Geflügelbeständen müssen NDV-basierte Vektorvakzinen jedoch die maternale NDV-Immunität überwinden. Ein neuer Ansatz zur Entwicklung eines entsprechenden Vakzinevirus wird in dieser Arbeit gezeigt. Dazu erfolgte ausgehend von rNDVH5Vm die Generierung eines chimären rekombinanten NDV, in welchem die NDV-Oberflächenproteine F und HN durch die des aviären Paramyxovirus-8 (APMV-8) ausgetauscht wurden (chNDVFHNPMV8H5). Nach Generierung der neuen Virusrekombinante wurde sowohl die Expression und Inkorporation der drei Oberflächenproteine F, HN und H5 in das Viruspartikel, als auch eine Replikation zu hohen Endtitern nachgewiesen. Die geringe Virulenz und die damit mögliche Eignung als Vakzinevirus wurde durch einen ICPI von 0,288 bestätigt. Auch die in vivo-Charakterisierung in SPF-Hühnern zeigte eine gute Verträglichkeit, eine lokale Virusreplikation und eine detektierbare Immunantwort gegen APMV-8 und AIV. Drei Wochen nach Vakzinierung ein oder sieben Tage alter Küken, die eine maternale NDV-Immunität aufwiesen, mit chNDVFHNPMV8H5 erfolgte die Infektion mit einer letalen Dosis HPAIV. Es konnte ein vollständiger klinischer Schutz, einhergehend mit einer signifikant verringerten Virusausscheidung im Vergleich zur Kontrollgruppe detektiert werden. Die Vakzinierung mit chNDVFHNPMV8H5 ermöglicht außerdem die DIVA-Diagnostik auf Basis des Nachweises von AIV-NP Antikörpern. Aufgrund der Substitution der Oberflächenproteine des NDV ist chNDVFHNPMV8H5 nicht mehr in der Lage, einen Schutz gegen ND zu vermitteln. Die fehlende Kreuzreaktvität der Antikörper gegen die Oberflächenproteine von NDV und APMV-8 konnte auch in vitro gezeigt werden. Da die ND neben der HPAI einen hohen ökonomischen Stellenwert besitzt, wurde ein kombiniertes Vakzinierungsschema entwickelt, welches Geflügelbestände vor beiden Erkrankungen schützen soll. Dafür wurden ein oder sieben Tage alte, maternale NDV-Antikörper tragende Hühner mit chNDVFHNPMV8H5 und sieben Tage später mit einem lentogenen rekombinanten NDV (rNDVGu) immunisiert. Die Replikation des rNDVGu wurde dabei weder durch chNDVFHNPMV8H5 noch durch die Immunantwort gegen interne NDV-Proteine gestört, so dass beide Vakzinen eine Immunantwort induzierten. Diese vermittelte nach Infektion mit einer letalen Dosis HPAIV oder velogenem NDV einen klinischen Schutz und eine signifikant verringerte Virusausscheidung bei den geimpften Hühnern gegenüber den ungeimpften Kontrolltieren. Dieses erfolgreiche Vakzinierungsschema vereint zudem Massenapplizierbarkeit mit sicherer, kostengünstiger Produktion des Vakzinevirus. Von den bisher beschriebenen zwölf aviären Paramyxoviren ist NDV (APMV-1) aufgrund seiner wirtschaftlichen Bedeutung das am besten charakterisierte. APMV-8 hingegen ist bisher nur wenig untersucht. Um eine APMV-8-Infektion im Huhn zu charakterisieren, wurden drei Wochen alte SPF-Hühner mit APMV-8/goose/Delaware/1053/76 infiziert. Die Tiere zeigten nach Infektion keine klinischen Symptome, aber die Replikation des Erregers konnte bis vier Tage nach Infektion im oberen Respirationstrakt nachgewiesen werden. Sie verursachte jedoch keine histologischen Gewebeveränderungen, was die geringe Pathogenität des Erregers bestätigt. Eine Immunantwort konnte bereits sieben Tage nach Infektion detektiert werden. Um die Schutzwirkung einer APMV-8-Vakzinierung vor einer NDV- und APMV-8-Infektion zu ermitteln, erfolgte drei Wochen nach Immunisierung der Hühner eine Infektion mit homologem APMV-8 oder velogenem NDV. Dabei konnte gezeigt werden, dass nach erneuter APMV-8-Infektion die Virusausscheidung signifikant verringert war, was die Wirksamkeit der induzierten Immunantwort bestätigt. Nach Infektion mit einem velogenen NDV waren jedoch weder hinsichtlich Morbidität und Mortalität, noch Virusausscheidung signifikante Unterschiede zwischen vakzinierten und nicht vakzinierten Tieren nachweisbar. Das macht deutlich, dass eine Immunität gegen APMV-8 die Virusausscheidung nach erneuter APMV-8-Infektion zwar signifikant reduziert, jedoch nicht vor der Infektion mit einer letalen Dosis von velogenem NDV schützt.
In summary, the transcriptome data demonstrated that acute RAP for 7h induces significant changes in the expression of several left atrial genes, including those reflecting ANG II-mediated oxidative stress, tissue remodeling, and energy depletion. Furthermore, the results from the dronedarone study demonstrated that this drug is capable of attenuating most of RAP-induced changes in oxidative stress-related gene expression. Accordingly, the haemodynamic parameters also showed that dronedarone reduced RAP-induced microvascular flow abnormalities. This view is supported by the observation that in the used porcine model of acute AF, dronedarone decreased RAP-dependent PKC phosphorylation, NADPH isoform expression, F2-isoprostane release and IκBα phosphorylation. Additionally, the results of the irbesartan study indicate that ET-1 contributes to AF-dependent atrial fibrosis by synergistic activity with ANG-II to stimulate SGK1 expression and enhance phosphorylation of the SGK1 protein which, in turn, induces CTGF. The latter has been consistently associated with tissue fibrosis. In support of this view, in vitro analyses using HL-1 cells verified CTGF induction after short episodes of RAP and additionally in response to exogenous addition of ET-1. Accordingly, irbesartan was shown to attenuate most of the RAP-dependent changes in atrial or ventricular gene expression.
Mit dem cholinergen antiinflammatorischen Signalweg (CAP) konnte in den letzten Jahren eine vielversprechende Therapieoption identifiziert werden, um die unverändert hohe Letalität der klinischen Sepsis entscheidend zu senken. Die Untersuchung des therapeutischen Nutzens einer pharmakologischen Parasympathikusstimulation in der murinen polymikrobiellen Sepsis der Colon Ascendens Stent Peritonitis (CASP) war eine Hauptfragestellung dieser Arbeit. Untersucht wurden die Auswirkungen von Nikotin auf das Überleben und die Zytokinspiegel in der CASP. Es konnte gezeigt werden, dass die Effektstärke des CAP im Vollbild der polymikrobiellen Sepsis ihre Limitation erfährt. Hierdurch wurde die Hypothese gefestigt, dass eine Stimulation des CAP vornehmlich in Hyperinflammationsmodellen protektiv wirkt, aber keine oder sogar eine nachteilige Wirkung in Sepsismodellen mit wesentlicher Infektionskomponente besitzt. Der CAP wirkt folglich antiinflammatorisch, aber nicht antiinfektiös. Chirurgische Eingriffe besitzen eine immunmodulierende Wirkung. Kleine chirurgische Eingriffe können immunaktivierend wirken, größere Operationen hingegen das Immunsystem paralysieren. Diese beiden diametralen Verläufe könnten einen entscheidenden Einfluss auf das Outcome einer postoperativen Sepsis haben. Ein regelrecht konditioniertes Immunsystem könnte eine Schutzwirkung entfalten und die Sepsismorbidität und -mortalität senken. Diese Arbeit hat gezeigt, dass kleinere, sterile periphere Eingriffe eine Art „operative Impfwirkung“ besitzen. Erkenntnisse über die Reaktions- und Regulationsmechanismen nähren die Hoffnung, durch geeignete Anpassung des operativen Behandlungsregimes eine immunologische Alteration herbeiführen zu können und so den Ausgang großer chirurgischer Eingriffe in Zukunft entscheidend verbessern zu können.
Ziel: Im speziellen Fall der Prävention gegen das Zervixkarzinom erfolgt bereits seit 1980 der Pap-Test im Rahmen der gynäkologischen Vorsorgeuntersuchung. Als weitere Option ist seit 2006 eine Impfung gegen HP-Viren, die maßgeblich für die Erkrankung am Zervixkarzinom verantwortlich sind, hinzugekommen. Der Bekanntheitsgrad der Impfung sowie die positive Impfakzeptanz der Zielgruppe sind maßgebliche Kriterien im Entscheidungsprozess für die Durchführung der Impfung. Das Ziel dieser Studie war die Erhebung der Impfbereitschaft junger Frauen und die Bestimmung der Faktoren, die die Impfbereitschaft beeinflussen. Methoden: Die vorliegenden Ergebnisse waren Teil einer 2008 im Querschnittsdesign durchgeführten Studie, die in Kooperation zwischen dem Institut für Politik- und Kommunikationswissenschaften und der Community Medicine der Universität Greifswald entstand. Es wurde die Impfbereitschaft zur HPV-Impfung und der Wissensstand über Gebärmutterhalskrebs, Humane Papillomaviren sowie über die Impfung gegen HPV erhoben. Dafür wurden 60 Frauen im Alter von 14 bis 26 Jahren in Mecklenburg-Vorpommern telefonisch befragt. Mit Hilfe der Erstellung von Kreuztabellen wurden Zusammenhänge zwischen den Faktoren, Alter, Schulabschluss, Wissensstand, Sexualverhalten sowie Gesundheitsverhalten und der Impfbereitschaft untersucht. Ergebnisse: Mehr als die Hälfte der Frauen, 65% (N=39) waren positiv der Impfung gegenüber gestellt: die Frauen, die bereits geimpft waren (23%) und diejenigen, die sich planten impfen zu lassen. Im Vergleich der impfbereiten zu den nicht impfbereiten Frauen zeigte sich eine Tendenz für eine positive Impfbereitschaft zur HPV-Impfung zu einem jüngerem Alter und einer geringeren Schulbildung. Weiterhin hatten die impfbereiten Frauen tendenziell ein jüngeres Alter beim ersten Koitus, eine geringere Anzahl an Geschlechtspartnern und einen selteneren Gebrauch von Kondomen beim Geschlechtsverkehr. Die impfbereiten Frauen waren bereit auf ihre allgemeine Gesundheit zu achten (Ausnahme: sportliche Aktivitäten), nahmen die gynäkologische Vorsorgeuntersuchung eher nicht so regelmäßig wahr und neigten eher zu gelegentlichen Raucheraktivitäten. Große Wissenslücken bestanden in der Kenntnis über Humane Papillomaviren und über Risikofaktoren für eine persistierende HPV-Infektion. Der größte Wissensunterschied zwischen impfbereiten und nicht impfbereiten Frauen war im Thema über das Zervixkarzinom zu beobachten. Schlussfolgerung: Die Schwerpunkte der Wissensvermittlung sollten auf der durch die Infektion mit HPV bedingten Ursache der Entstehung von Zervixkarzinom und der sexuellen Übertragbarkeit der Viren, auf der Beziehung zwischen den Viren und dem Zervixkarzinom und die Rolle anderer Risikofaktoren, wie das Rauchen, gelegt werden. Der Fokus der Aufklärungsarbeit sollte auf den Frauen liegen, die eher skeptisch der Impfung gegenüberstehen. Interventionssettings hierfür wären vor allem gynäkologische Arztpraxen und weiterführende Schulen mit höherem Abschluss. Wichtig ist auch eine fachliche Aufklärungsarbeit der Nebenwirkungen und der Wirksamkeit der Impfung. Die jungen Frauen (14-17 Jahre), die eher eine hohe Impfakzeptanz aufweisen, sollten motiviert werden trotz Impfung zur gynäkologischen Vorsorgeuntersuchung zu gehen. In diesen Rahmen ist auch es wichtig über ein riskantes sexuelles Verhalten zu sprechen und aufzuklären.
Simulations of Short Model Peptides and Practically Relevant Modeled Titanium Implant Surfaces
(2014)
One of the aims of this work was to generate a non restrained force field model including carbon contamination to make the adsorption simulations more realistic and comparable with experimental data. Another purpose was to find out how the special recognition of small linker proteins on titanium dioxide is working. During this work a fixed and a non restrained rutile (100) model was used and critical properties were observed which are not only related to the surface. The rigid water layers on top of the oxide are very important for the protein and peptide adsorption. Therefore the first discussing object were the properties of the water layers and how they can be influenced. The charge distribution on the surface was found to have a big effect on them. Depending on the charges of the surface atoms or the functional groups, resulting out of the hydroxylation equilibrium, precisely the first water layer gets more rigid or smother. This has a big effect on biomolecule adsorption. The peptides need to penetrate these water layers to generate direct interaction points. The correct description of the surface in molecular dynamic simulations therefore has a high influence on the results. The better the model is the better the findings are comparable with experimental ones. Additionally carbon contamination was mimicked by using a monolayer of pentanol molecules. This fits very good with experimental data (e.g. contact angle) and make the oxide model more hydrophobic. Interaction of proteins and peptides in experiments or in medical use are often observed under normal air conditions, which means that the scaffold is i) hydroxylated by water and ii) carbon contaminated in a short period of time. Therefore investigations were done to find out how the contamination influences the adsorption of a formally know good or bad binding peptide (TiOBP1; TiOBP2). It was found that the TiOBP1 is able to bind the different surface modifications very well which coincides with observations made in experiments. The way of adsorption (direct or indirect) depends on the water layers properties. The first layer on high charged surface models is that rigid, that the peptide is not able to adsorb in a direct way. On the carbon contaminated oxide model the adsorption is possible by reducing the flexibility of the secondary structure motive. In the case of TiOBP2 adsorption on the clean surface model results in only weak binding or even in no interaction. Whereas on the carbon contaminated dioxide the once know bad binder is able to interact with the Pentanol monolayer. No direct adsorption is observed but the hydrophobic side chains have the possibility to orient themselves according to the hydrophobic layer without changing significantly in the secondary structure motive. An additional test peptide (minTBP) adsorbs without being affected by the contamination. This raises the question if the distribution of hydrophobic to hydrophilic amino acids has influence on the adsorption ability according to clean and contaminated surface. For experimental application it could be of interest to generated peptides (GEPI´s) which bind both surface types without changing the secondary structure motives then as we know functionality is based on these structures. In the case of the PHMB polymer adsorption was observed depending on the hydroxylation ratio and therefore on the charge density of the rutile (100) surface. After analysis of the simulations takeaways from experiments could be substantiated. The PHMB interacts with the negative charged surface via the first water layer as a film. So the new force field model describing the rutile (100) titanium dioxide surface with additional carbon contamination model of one monolayer pentanol fits the experimental data very well. The adsorption studied on this surfaces indicates that the contamination as expected makes the surface more hydrophobic and influences the adsorption behavior of the tested peptides especially the secondary structure of TiOBP1. This indeed enhances experimental investigations. Peptides which e.g. link organic and inorganic parts should be good adsorbing on clean and contaminated surfaces by keeping their functionality. Furthermore experimental data can be substantiated by using atomistic simulations like in the case of PHMB adsorption.
Zahnärztliche Präventionsexpertise kann in der Medizin eine wichtige Funktion übernehmen, wenn das Potenzial der Zahnärztlichen Praxis genutzt wird, um die Teilnahmeraten an der Darmkrebsfrüherkennung zu steigern. „Die regelmäßige Inanspruchnahme von Terminen zur Erhaltung der Zahngesundheit in der Bevölkerung stellt ein ideal geeignetes Portal zur Gesundheitsförderung und Prävention andere populationsbezogener Erkrankungen dar," hat HANNÖVER diese Reserven eingeschätzt. In einer Befragungsstudie mit 100 ambulanten Patientinnen und Patienten im Zentrum für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde der Universitätsmedizin Greifswald werden Zahnärzte als Gesundheitsexperten wahrgenommen, die generell auch Erkrankungen außerhalb der Mundhöhle betrachten sollten, und sogar nicht nur dann, wenn sie dem Arzt direkt ins Auge fallen. Patientinnen und Patienten, die im Wartezimmer einer zahnärztlichen Einrichtung sitzen und dort mit Lesestoff über Darmkrebsvorsorge versorgt werden, haben an dem Thema zunächst nahezu kein Interesse. Sie sind weit überwiegend der Ansicht, dass Beratung zur Darmkrebsvorsorgenicht zu den Aufgaben einer Zahnärztin oder eines Zahnarztes gehört, dass Darmkrebsvorsorge ein fachfremdes Thema ist und keinen Platz in der zahnärztlichen Praxis hat. Weiter geht ihre Meinungsbildung hierzu nicht. Patientinnen und Patienten, die dagegen im Sprechzimmer vom Zahnarzt selbst und persönlich zu dem Themenkomplex angesprochen werden, reagieren viel aufgeschlossener und differenzierter. Motivationskampagnen in der Zahnarztpraxis zur verstärkten Teilnahme an der Darmkrebsfrüherkennung bedeuten eine stärkere ärztliche Orientierung der Zahnmedizin, wie sie der Wissenschaftsrat seit langem fordert. Das allgemeinmedizinische Engagement der Zahnmedizin setzt dort an, wo die Krebserkrankung nach Auffassung aller Onkologen und nach den Daten der WHO heute am wirkungsvollsten bekämpft werden kann: bei der Krebsfrüherkennung und Risikominderung.
Die obere gastrointestinale Blutung ist trotz aller Verbesserungen des Blutungsmanagements in den letzten Jahren noch immer mit einer hohen Mortalität verbunden. Dabei stellt vor allem das Auftreten von Rezidivblutungen nach endoskopischer Blutstillung, einen wesentlichen Risikofaktor dar. Die transarterielle Katheterembolisation (TAE) gilt dabei bei unkontrollierbaren Ulkusblutungen bereits als etabliertes therapeutisches Verfahren und verdrängt zunehmend die Blutungschirurgie, welche mit hohen Morbiditäts- und Letalitätsraten verbunden ist. Um das Outcome jedoch weiter zu verbessern, ist zusätzlich zur Verwendung weniger invasiver Verfahren, wie der TAE, die Vermeidung von Rezidivblutungen erforderlich. Ein neues Konzept besteht deshalb in der prophylaktischen TAE der Arteria gastroduodenalis nach entsprechender endoskopischer Blutstillung bei Hochrisikopatienten mit einem blutenden Ulcus duodeni. Ziel dieser Arbeit war es nun zum ersten Mal die Effizienz und Machbarkeit dieses Konzeptes zu analysieren. Sämtliche Patienten, welche im Auswertungszeitraum (2008 – 2012) aufgrund eines blutenden Ulcus duodeni am HELIOS Klinikum Erfurt therapiert wurden, sind in diese retrospektive Arbeit eingeschlossen worden. Dabei wurden Patienten mit einem niedrigen Rezidivblutungsrisiko konservativ behandelt, während Patienten mit einem hohen Rezidivblutungsrisiko eine prophylaktische TAE nach endoskopischer Blutstillung erhielten. Der technische Erfolg der prophylaktischen TAE lag dabei bei 98% und der klinische Erfolg bei 87%. Bei Patienten mit TAE bei unkontrollierbarer Blutung konnte in 100% ein technischer Erfolg und in 93% ein klinischer Erfolg ohne weiteren Blutungshinweis erzielt werden. Majorkomplikationen traten dabei bei der prophylaktischen TAE nur in 4% der Fälle auf. Die mit der Ulkusblutung assoziierte Letalität lag dabei insgesamt bei 4,3%. Ein chirurgisches Vorgehen aufgrund einer Blutung war nur noch in einem einzelnen Fall (0,9%) notwendig. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass das Konzept einer prophylaktischen TAE bei Hochrisikopatienten sicher und effizient durchführbar ist. Durch ein derartiges Vorgehen lassen sich Rezidivblutungen verhindern und das Outcome deutlich verbessern. Die Blutungschirurgie hingegen gerät dabei immer mehr in den Hintergrund und muss nur noch in Ausnahmefällen durchgeführt werden.
The systemic renin-angiotensin system (RAS) is an endocrine system that is mainly known to regulate blood pressure, fluid and electrolyte balance as well as volume homeostasis in the body through different active metabolites, the angiotensin (Ang) peptides. In addition, local renin-angiotensin systems have been discovered in various tissues, including the islet of Langerhans. Starting with angiotensinogen, the precursor of all angiotensin peptides which is cleaved into the decapeptide Ang I by renin, the RAS is divided into three axes. The main classical RAS axis is composed of angiotensin converting enzyme (ACE), angiotensin (Ang) II, and the Ang II type 1 receptor (AT1R), whereas the two alternative RAS axes comprise either ACE2, Ang-(1-7) and the receptor Mas or the aminopeptidase N (APN), Ang IV and the insulin-regulated aminopeptidase (IRAP). The activation of the main ACE/Ang II/AT1R RAS axis has been associated with metabolic syndrome, type 2 diabetes mellitus, and islet dysfunction. The detrimental effects resulting from the pathological activation of this axis have been shown to be attenuated or even abolished by the pharmacological inhibition of components of the main RAS axis. However, the impact of the two alternative ACE2/Ang-(1-7)/Mas and APN/Ang IV/IRAP RAS axes on islet function is less well understood. Previous studies mainly focused on the possible protective actions of Ang-(1-7) via the receptor Mas in insulin-sensitive tissues and on well known risk factors of metabolic syndrome (insulin resistance, hyperglycemia, obesity, hypertension and dyslipidemia). Thus, the impact of this axis on β-cell function and, in particular, insulin production and release was examined in the present study. Glucose and fatty acids have been subjects of diabetic research because they are established pathophysiologically relevant features of the metabolic syndrome and are known to harm β cells, phenomena which are referred to as gluco- or lipotoxicity, respectively. The pathophysiologically relevant factors glucose, saturated fatty acid (FA) palmitic acid (PA), and the methyl ester of the omega-3 fatty acid docosahexaenoic acid (DHA-ME) were used in the present study to characterize the local β-cell RAS as well as β-cell function under pathophysiological conditions. Results of the present work demonstrate the expression of selected components of the RAS in isolated murine islets of Langerhans and the rat insulinoma cell line BRIN-BD11 under basal conditions. The alternative ACE2/Ang-(1-7)/Mas and APN/Ang IV/IRAP RAS axes were activated by high glucose in BRIN-BD11 cells after 24 h. Coincidently with these findings insulin production was found to be increased. In contrast, the expression of components of the main ACE/Ang II/AT1R RAS axis and the Ang II type 2 receptor (AT2R) were not affected under the same conditions (Härdtner et al., 2013). Both FAs, PA and DHA-ME were shown to alter the expression of components of the renin-angiotensin system in BRIN-BD11 cells. PA increased the expression of AT1R, the receptor of the main RAS axis, and of AT2R, whereas that of the receptor of the alternative ACE2/Ang-(1-7)/Mas RAS axis, Mas, appeared to be down-regulated at basal low glucose concentrations (5.5 mM). These effects were accompanied by a dose-dependent reduction of the insulin production and secretion. In contrast, DHA-ME augmented the expression of components of the ACE2/Ang-(1-7)/Mas axis and IRAP at low glucose concentrations, an effect which could be partially enhanced under high glucose conditions (25 mM). At basal glucose concentrations DHA-ME reduced the insulin secretion, whereas it was increased under high glucose conditions. However, the insulin mRNA amount remained unaffected by DHA-ME. Additionally, in contrast to glucose and palmitic acid, DHA-ME significantly increased the production of reactive oxygen species, at least hydrogen peroxide after 30 min. Expression alterations of components of the alternative ACE2/Ang-(1-7)/Mas RAS axis by glucose and PA correlated strongly with the corresponding insulin secretion and production. Therefore, an involvement of the ACE2/Ang-(1-7)/Mas RAS axis in the regulation of insulin secretion and production was hypothesized and validated in primary islets of Langerhans of both Mas-deficient and wild-type mice. Islets were exposed to the preferred natural ligand for Mas, Ang-(1-7), or to its pharmacological agonists or antagonists, respectively....
Zusammenfassung Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Überprüfung des dermatologischen Nutzens der Einführung eines Hautschutzplans in der Chirurgie. Methode: Die durchgeführten Untersuchungen dienten der prospektiven Beobachtung der Hautbarrierefunktion unter Einfluss von Hautschutz- sowie Hautpflegeprodukten. Dementsprechend wurden mittels hautphysiologischer Messverfahren die Hautparameter Hautfeuchtigkeit, Hautlipidgehalt, TEWL sowie AOP vor und nach der Umsetzung der Standardarbeitsanweisung (SAA) gemessen. Die ersten Messungen vor der Umsetzung der SAA erfolgten über einen Messzeitraum von zwei Wochen. Im Anschluss erfolgten nacheinander zwei weitere Messreihen. In der zweiten Messreihe wurden das Hautschutzprodukt A und das Hautpflegepräparat B verwendet; in der dritten Messphase das Hautschutzmittel A und das Hautpflegeprodukt C, weil das Hautpflegemittel B aufgrund ungenügender Qualität während des Eincremens (krümelige Konsistenzveränderungen) sowie von Hautirritationen bei einem Probanden durch das Hautpflegeprodukt C ersetzt werden musste. Die Messparameter Hautlipidgehalt, TEWL und AOP haben sich als zuverlässige Größen für die Evaluation der Hautveränderungen unter dem Einfluss von Hautschutz- und pflegeprodukten erwiesen. Ergebnisse: Beim TEWL gab es in Messreihe 2 eine signifikante Verbesserung im Vergleich zu den Vorwerten. Es zeigte sich, dass die Hautparameter während der Nutzung des Hautpflegemittels C in der Kombination mit dem Hautschutzprodukt A (Messreihe 3) trotz des zusätzlichen Einsatzes von Irritanzien (aggressiveres Hautdesinfektionsmittel – Manorapid® synergy) nahezu gleichbleibend waren (TEWL) bzw. nur sehr geringfügig abfielen (Hautfeuchtigkeitsgehalt). Die Messwerte der Hautfeuchtigkeit waren auch in Messreihe 2 nicht signifikant verbessert. Zeitgleich lassen die Messwerte (im Mittel zwischen 30 - 40) die Interpretation „trockene Haut“ für den gesamten Verlauf und die gesamte Studienpopulation, d. h. während aller Messreihen zu (Heinrich et al. 2003). Die Messwerte für AOP waren signifikant höher im Vergleich zu den Messergebnissen ohne den Einsatz von Hautschutz- und Hautpflegeprodukten. Das AOP erfuhr in Messereihe 3 im Vergleich zu Messreihe 2 erneut eine signifikante Verbesserung. Beim Hautlipidgehalt wurde in Messreihe 2 keine signifikante Verbesserung nachgewiesen. In Messreihe 3 hingegen konnte eine signifikante Verbesserung für den Hautlipidgehalt gezeigt werden. Schlussfolgerungen: Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Umsetzung eines Hautschutzplans mit regelmäßiger Anwendung von Hautschutz und Hautpflege chirurgischen Disziplinen empfohlen werden kann. Auf Grund der hohen Hautbelastung der Chirurgenhand und möglicherweise auch auf Grund der vergleichsweise kurzen Anwendungsdauer blieb allerdings das Merkmal „trockene Haut“ unbeeinflusst. Im Vergleich der Hautpflegepräparate war Produkt C dem Produkt B überlegen.
Das Hairpin-Ribozym-basierte System CRZ-2 wurde verwendet, um Selbst-Prozessierungsprodukte nach Ribozym-Reaktion zu untersuchen. Inter- und intramolekulare Ribozym-Reaktionen sollten mit CRZ-2 und dem entsprechenden linearen 83mer (l-83mer) durchgeführt und Oligomere und zyklisierte RNAs nachgewiesen werden. Über die Bildung der intermediären Spaltprodukte und des finalen Spaltproduktes konnte der Ablauf der Spalt-Kaskade komplett gezeigt werden. Dies war insbesondere durch vergleichende Verwendung von Test-Systemen im denaturierenden Polyacrylamid-Gel möglich, da eines der Systeme eine eindeutige Separation der Produkte im Gel zulässt. Weiter konnten die zwei erwarteten Spalt-Produkte (83mer und 92mer) über Sequenzierung ihrer komplementären DNAs nachgewiesen werden. Um zwischen zyklischen und linearen Reaktionsprodukten unterscheiden zu können, wurden folgende Methoden herangezogen: i) 2D-PAGE ii) exonukleolytischer Abbau von RNA in Lösung und im Gel, iii) Vergleich des Laufverhaltens eines inaktiven RNA-Monomers mit dem Reaktionsgemisch des l-83mer nach Ligationsreaktion, iv) AFM und v) Ferguson-Plot. Es zeigte sich, dass das CRZ-2 nach Ribozym-Reaktion ausschließlich lineare Produkte und Oligomere bis zum Trimer hervorbringt, während das l-83mer nach Ligationsreaktion auch einen Ring, das zyklische 83mer, hervorbringt. Das Wissen um die Art der Reaktionsprodukte von CRZ-2 und dem l-83mer ermöglichten es, diese beiden RNAs als Referenz-Systeme zu benutzen, um Hairpin-Ribozym-basierte Varianten zu untersuchen. Die bioinformatische Entwicklung neuer Varianten erfolgte in Kooperation mit der Arbeitsgruppe von Prof. Ivo Hofacker (Universität Wien). Dabei wurde ein wahrscheinlichkeitsbasierter Entwurf (probability based design, kurz: PBD) für RNA-Sekundärstrukturen mittels Programm Switch.pl aus dem Vienna RNA package 2.0 verwendet. Die für die katalytische Aktivität der Hairpin-Ribozym-Varianten essentiellen Basenfolgen in den Loops wurden beibehalten. Alle Test-Systeme waren bistabil, denn sie zeigten indirekt, das die für CRZ-2 übliche Spalt-Kaskade durchlaufen wurde, indem das jeweilige zyklische 83mer über 2D-PAGE nachgewiesen wurde. Wie erwartet, waren die Varianten insgesamt aktiver als das Referenzsystem CRZ-2 und sie unterschieden sich, wie bioinformatisch charakterisiert, in ihrem Zirkularisationsverhalten bezüglich der Monomere. Bioinformatisch unerwartet war das Zyklisierungsverhalten der Dimere. Ausschließlich bei Test-System 4 könnten gemäß 2D-PAGE und AFM Analyse unter anderem auch dimere RNA-Ring entstanden sein. PBD4 ist das System, bei welchem die geringste Dimer-Zyklisierungstendenz angenommen wurde. Eine erste Evaluierung der PBD-Methode ergibt somit, dass die Erwartungen für die bioinformatische Charakterisierung des Ablaufs der Spalt-Kaskade bis zur Monomerzyklisierung erfüllt wurden. Für die bioinformatisch nicht vorausgesagten experimentellen Ergebnisse, z.B. bei der Dimerzyklisierung, könnten verstärkt tertiäre Interaktionen relevant sein, die mit der PBD-Methode zur Sekundärstrukturvorhersage nicht berücksichtigt werden. Sequenz-Alignments der Test-Systeme zu CRZ-2 ließen Rückschlüsse auf die Funktionen einzelner Basen zu. Vier Basen traten zusätzlich zu den vorgegebenen Sequenzen auf. Diese befinden sich in einer Helix und könnten kritisch für das Zustandekommen dieser Helix als wichtiges Strukturelement im bistabilen Ribozym sein. Dieser Aspekt könnte in weiterführenden Arbeiten mit rationalem Design z.B. über Einfach- oder Doppelmutation weiter untersucht und die Auswirkungen auf die Selbst-Prozessierungsereignisse analysiert werden. Interessant sind auch die eingeführten Mutationen im superstabilen Tetraloop der Hairpin-Ribozym-Varianten. Im Sequenz-Alignment zeigte sich, dass sich PBD3 und 4 nur um zwei sich im Tetraloop befindlichen Basen unterscheiden (Positionen 1 und 3). Da sich die beiden Systeme bezüglich ihrer Oligomerisierungs- und Zyklisierungstendenz unterscheiden, sind diese beiden Positionen für die Funktionen essentiell.
Intensivstationen sind für den Erhalt des Menschenlebens in bestimmten Situationen unabdingbar und haben als bedeutsames Konzept der klinischen Medizin des 20. Jahrhunderts zu einer erheblichen Reduktion der perioperativen Morbidität und Mortalität geführt. Viele Patienten sind oft infolge ihres prekären Gesundheitszustands, mitunter aber auch durch die intensivmedizinische Behandlung selbst, nicht zu adäquater Kommunikation fähig. Entscheidungen, die im Rahmen dieser Therapie getroffen werden müssen, stellen für Ärzte und Angehörige eine große Belastung dar, sofern diese nicht über den Willen des Patienten im Bilde sind. Um Anhaltspunkte zu Kommunikationsunterschieden bei Angehörigen von Patienten mit bevorstehenden elektiven Eingriffen und nachfolgendem intensivmedizinischem Aufenthalt zu gewinnen, wurde mittels eines selbst erstellten Fragebogens eine Multicenterstudie in fünf deutschen Kliniken durchgeführt. Insgesamt wurden 89 Fragebögen der anonymen, explorativen Studie zur Auswertung herangezogen. Herausgearbeitet wurde, ob Patientenverfügungen sowie unterschiedliche soziodemografische Hintergründe Kommunikationsunterschiede bedingen. Zusätzlich wurden Angehörige zum Erleben auf der Intensivstation und zu ihrer Einschätzung der Situation des Patienten befragt. Hieraus können Handlungsempfehlungen für das medizinische Personal abgeleitet werden, die auf eine Verbesserung der Beziehungen zu Angehörigen im intensivmedizinischen Alltag abzielen. Die Auswertung des ersten Fragekomplexes zeigte, dass soziodemografische Unterschiede keinen Einfluss auf die Kommunikation zwischen Patienten und Angehörigen im Vorfeld einer Operation haben, häufige Gespräche jedoch beiderseits zu vermehrten Ängsten führen können. Gleichzeitig scheinen Ängste zusätzlichen Gesprächsbedarf zu fördern. Der zweite Teil der Studie belegt, dass eine vorhandene Patientenverfügung ursächlich für eine vermehrte mündliche Kommunikation ist. Allerdings haben laut Umfrage nur 30,7 % aller Patienten eine solche verfasst. Der starke Anstieg an Verfügungen in den Jahren 2010 und 2011 von über 50 %, der zeitlich mit einer Gesetzesänderung durch den Bundesgerichtshof zusammenfällt, weist auf ein größeres öffentliches Bewusstsein hinsichtlich der Wichtigkeit dieses Themas hin, das in Zukunft für einen weiteren Anstieg an Verfügungen verantwortlich sein könnte. Dies wäre in weiteren Studien zu überprüfen und gibt Hoffnung auf eine noch steigende Bereitschaft zur Erstellung von Patientenverfügungen. Durch den dritten Teil des Fragebogens konnte gezeigt werden, dass vor allem Angehörige, weniger aber die Patienten selbst, Angst vor dem Tod durch Komplikationen im Zuge der Operation haben. Erstere scheinen umso mehr Angst zu haben, den Verpflichtungen einer Patientenverfügung nachzukommen, je weniger sie sich insgesamt den psychologischen Belastungen im Rahmen des Eingriffs gewachsen fühlen. Gleichwohl ist das vermehrte Gespräch mit dem Patienten über mögliche Komplikationen ein Maß für das Verpflichtungsgefühl der Angehörigen, einer Patientenverfügung Folge zu leisten. Die Akzeptanz und das Verstehen von Inhalten der Patientenverfügung stellt für Angehörige somit ein wichtiges kommunikatives Element in der Bewältigung der Stresssituation auf der Intensivstation dar, was zudem durch eine empathische Betreuung vonseiten des Klinikpersonals unterstützt wird. Obwohl sich 65,6 % der Angehörigen mit der Betreuung auf der Intensivstation zufrieden zeigten, ergab die Umfrage auch, dass ihnen hier teilweise Einfühlungsvermögen, Menschlichkeit und Zuneigung fehlten. Diesen Merkmalen ist demnach in der Kommunikation im Spannungsfeld zwischen medizinischer Präzision und menschlicher Verbundenheit ein hoher Stellenwert einzuräumen. Hierfür können zusätzliche Informationsbroschüren und eine konzentrierte Aufklärung durch einen Verantwortlichen hilfreich sein. Eine weiterführende Studie könnte im konkreten Kontext der Intensivstation ausgewählte Kommunikationsstrategien im Beziehungsraum von Klinikpersonal, Patienten und Angehörigen beleuchten und deren Auswirkungen auf den Heilungsprozess untersuchen.
Die Idee von UNESCO-Biosphärenreservaten besteht darin, den Erhalt der biologischen Vielfalt mit der nachhaltigen Regionalentwicklung unter Beteiligung der Bevölkerung zu verbinden. Inwiefern die Idee unterstützt und in der eigenen Lebensweise berücksichtigt wird, wurde exemplarisch für die Bürgermeisterinnen und Bürgermeister aus drei Regionen analysiert. In Deutschland sind die UNESCO-Biosphärenreservate im Bundesnaturschutzgesetz rechtlich gesichert und gehören in den Zuständigkeitsbereich der Landesumweltministerien. Damit fehlt es ihnen oftmals an Zuständigkeiten, Personal und Geldern über naturschutzfachliche Themen hinaus. Mit dem Auftrag der Gewerbeförderung und dem Ausbau der Infrastruktur ergänzen die Gemeinden die naturschutzfachlichen Kompetenzen der deutschen UNESCO-Biosphärenreservate. Daher ist eine Zusammenarbeit für den Erfolg entscheidend. Die Forschungsfrage lautet somit: Wie ist die Idee der UNESCO-Biosphärenreservate in dem Wissen, den Einstellungen und dem Handeln der Bürgermeisterinnen und Bürgermeister aus den UNESCO-Biosphärenreservaten Schaalsee, Schorfheide-Chorin und Südost-Rügen verankert? Den Anforderungen der qualitativen Sozialforschung entsprechend, wurden die Bürgermeisterinnen und Bürgermeister der drei UNESCO-Biosphärenreservate 2010 interviewt. Das neuartige Konzept Verankerung der UNESCO-Biosphärenreservats-Idee bei Bürgermeisterinnen und Bürgermeistern ergab sich aus einem abduktiven Forschungsprozess: Er bestand aus einem Wechselspiel zwischen der Analyse von 45 leitfadengestützten Interviews nach der Grounded-Theory-Methodologie und dem Studium der sozialwissenschaftlichen Forschungen zu Akzeptanz, Partizipation und Governance in Schutzgebieten. Das Konzept Verankerung umfasst drei Dimensionen: Wissen, Einstellung und Handeln. Diese wurden mit jeweils vier bis fünf Kategorien gefüllt, die durch die explorative Analyse der Interviews identifiziert wurden. Orientiert an der Gesamtbeurteilung der Vor- und Nachteile des UNESCO-Biosphärenreservates vor Ort konnten die Bürgermeisterinnen und Bürgermeister in fünf unterschiedliche Typen der Verankerung unterteilt werden: Für die Unterstützer bringt das Biosphärenreservat vor Ort deutlich mehr Vorteile als Nachteile. Sie verfügen über umfangreiches Wissen zum Biosphärenreservat und zeigen eine hohe Eigeninitiative zur Umsetzung der Biosphärenreservats-Idee. Für die Befürworter überwiegen ebenso die Vorteile gegenüber den Nachteilen, jedoch nicht so deutlich wie bei den Unterstützern. Sie wissen weniger genau über das Biosphärenreservat vor Ort Bescheid, beteiligen sich aber bei Projekten der Biosphärenreservats-Verwaltung. Für die Unentschiedenen sind die Vor- und Nachteile des Biosphärenreservates ausgewogen. Sie kennen im Prinzip die Aufgaben von Biosphärenreservaten, konkrete Aktivitäten vor Ort sind ihnen aber kaum bekannt. Bei formellen Beteiligungsverfahren haben sie negative Erfahrungen in der Zusammenarbeit mit der Biosphärenreservats-Verwaltung gemacht. Sie loben jedoch einzelne Projekte. Für die Kritiker überwiegen die Nachteile gegenüber den Vorteilen des Biosphärenreservates. Sie bemängeln die Beteiligung der Gemeinden bei der Ausweisung des Biosphärenreservates als unzureichend und beanstanden die Zusammenarbeit mit der Biosphärenreservats-Verwaltung in formellen Beteiligungsverfahren. Sie sind Einheimische und haben im Alltag sehr starke Einschränkungen durch das Biosphärenreservat erfahren. Die Unbeteiligten können weder Vor- noch Nachteile des Biosphärenreservates benennen. Sie wissen kaum etwas über die Aktivitäten der Biosphärenreservats-Verwaltung und arbeiten selten mit ihr zusammen. In der komparatistische Analyse der Typen in den drei Biosphärenreservaten zeigen sich folgende Unterschiede: Im Biosphärenreservat Schaalsee sind die meisten Unterstützer und Befürworter zu finden, so dass dort die Biosphärenreservats-Idee am stärksten bei den Bürgermeisterinnen und Bürgermeistern verankert ist. Im Gegensatz dazu sind im Biosphärenreservat Südost-Rügen die meisten Kritiker. Im Biosphärenreservat Schorfheide-Chorin ist der Anteil der Unentschiedenen am größten. Diese Unterschiede sind eine Momentaufnahme und unterliegen einem ständigen Wandel. Da es durch die Kommunalwahlen regelmäßig zu neuen Konstellationen kommt, sollte diese Untersuchung nach jeder Wahl wiederholt werden. Die Ergebnisse können nicht mit der Verankerung der Biosphärenreservats-Idee bei der Bevölkerung gleichgesetzt werden, wie eine Gegenüberstellung mit den Ergebnissen einer Bevölkerungsbefragung aus 2010 gezeigt hat. Alles in allem liefert das Konzept Verankerung der Biosphärenreservats-Idee und die Differenzierung der Bürgermeisterinnen und Bürgermeister in Typen der Verankerung einen neuen Ansatz zur Analyse von Stakeholdern im Schutzgebietsmanagement. Es gibt dem Management eine bessere Handlungsorientierung: Es geht darum, eigenverantwortliches Handeln der Bürgerinnen und Bürger differenziert anzuregen und zu unterstützen.
Einhergehend mit dem Zuwachs an bildgebenden Befunden, die auf Dysfunktionen in komplexen kortikalen Netzwerken bei Personen mit ADHS hinweisen, gewannen auch störungsspezifische Modelle der ADHS zunehmend an Komplexität. Während frühe Modelle spezifische Kerndefizite, insbesondere ein kognitives und motorisches Inhibitionsdefizit, als ursächlich annahmen (Barkley, 1997; Quay, 1997), sehen aktuelle Theorien die ADHS nicht singulär determiniert, sondern durch mehrere Faktoren bedingt. Neben exekutiven Dysfunktionen betonen sie auch die Bedeutsamkeit von motivationalen Prozessen am Zustandekommen des klinischen Phänotyps (Nigg & Casey, 2005; Sagvolden, Johansen, Aaase, & Russell, 2005; Sergeant, 2000; Sonuga-Barke, 2002). Eines dieser Modelle, die Verzögerungsaversions-Hypothese, die im Laufe der Jahre zu einem umfassenden theoretischen Erklärungsmodell der ADHS weiterentwickelt wurde (Dual Pathway Model; Sonuga-Barke, 2002; 2005), geht davon aus, dass Kinder mit ADHS gegenüber nicht von ADHS betroffenen Kindern über einen stärker ausgeprägten motivationalen Stil verfügen, Verzögerungen in Handlungsabläufen bewusst zu vermeiden und möglichst unmittelbare Handlungskonsequenzen zu bevorzugen, um aversive Zustände des Wartens zu vermeiden. Ein erhöhtes Ausmaß an Verzögerungsaversion wurde seit der Formulierung dieser Hypothese bei Kindern mit ADHS in einer Vielzahl von Studien nachgewiesen. An die Verzögerungsaversions-Hypothese anknüpfend beschäftigt sich die vorliegende Arbeit sich mit den Fragestellungen, ob Verzögerungsaversion lediglich ein Phänomen des Kindes- und Jugendalters darstellt, oder ob es sich auch bei Erwachsenen mit ADHS manifestiert (Marx et al., 2010), wie spezifisch Verzögerungsaversion für das Störungsbild der ADHS gegenüber anderen psychischen Störungsbildern ist (Vloet et al., 2010; Wilhelm et al., 2011) und inwiefern externe Anreize im Sinne moderierender Faktoren geeignet sind, das auf der Verhaltensebene gezeigte Ausmaß an Verzögerungsaversion positiv zu beeinflussen, d. h. es zu mildern oder möglicherweise sogar zu nivellieren (Marx et al., 2011; 2013). Die Ergebnisse dieser Arbeit belegen, dass Verzögerungsaversion ein zeitlich überdauerndes motivationales Defizit darstellt, welches nicht allein bei Kindern, sondern altersinvariant auch bei Erwachsenen mit ADHS auftritt (Marx et al., 2010; 2013). Dieses Defizit kann jedoch durch motivationale Anreize positiv beeinflusst werden. So können antizipierte finanzielle Belohnungen und subjektiv hoch bedeutsame, nicht finanzielle positive und negative Verhaltenskonsequenzen das gegenüber Kontrollpersonen erhöhte Ausmaß an Verzögerungsaversion mindern und sogar ausgleichen (Marx et al., 2011; 2013). Hinsichtlich der Spezifität von Verzögerungsaversion für das Störungsbild der ADHS konnte eine Abgrenzung gegenüber der Zwangsstörung gezeigt werden (Vloet et al., 2010), eine ätiopathologische Differenzierung von Essstörungen gelang hingegen nicht (Wilhelm et al., 2011). Die Befunde der vorliegenden Arbeit weisen wichtige Implikationen für die theoretische Modellbildung auf, indem sie den Geltungsbereich des Dual Pathway-Modells der ADHS (Sonuga-Barke, 2002) auf das Erwachsenenalter ausweiten und eine Verbindung zwischen dem exekutiven und dem motivationalen Pfad des Modells schaffen, die durch Moderatoreffekte generiert wird: In Abhängigkeit von der subjektiven Valenz antizipierter Verstärker scheint eine verstärkte exekutive Kontrolle motivationaler Funktionen stattzufinden, die Personen mit ADHS dazu bewegt, trotz verzögerungsreicher Kontexte möglichst optimale Leistungsergebnisse zu erzielen. Ferner lässt sich aus der vorliegenden Arbeit ein therapeutischer Nutzen ableiten: Während die Verzögerungsaversions-Hypothese davon ausgeht, dass das auf der Verhaltensebene mit Verzögerungsaversion assoziierte dysfunktionale Verhalten von Kindern mit ADHS in verzögerungsreichen Kontexten durch die häufige und unmittelbare Belohnung funktionalen Verhaltens positiv beeinflusst werden kann (Sagvolden et al., 2005), lassen die aktuellen Ergebnisse (Marx et al., 2011) vermuten, dass eine unmittelbare Verstärkung erwünschten Verhaltens nicht zwangsläufig immer notwendig ist, sondern dass auch längere Zeitintervalle überbrückt werden können, wenn die antizipierte Belohnung eine hohe subjektive Relevanz aufweist.
Modern cavity QED and cavity optomechanical systems realize the interaction of light with mesoscopic devices, which exhibit discrete (atom-like) energy spectra or perform micromechanical motion. In this thesis we have studied the crossover from the quantum regime to the classical limit of two prototypical models, the Dicke model and the generic optomechanical model. The physical problems considered in this approach range from a ground state phase transition, its dynamical response to general nonequilibrium dynamics including Hamiltonian and driven dissipative chaotic motion. The classical limit of these models follows from the classical limit of at least one of its subsystems. The classical equations of motion result from the respective quantum equations through the application of the semiclassical approximation, i.e., the neglect of quantum correlations. The approach of the results from quantum mechanics to the prediction of the classical equations can be obtained by subsequently decreasing the respective scaling parameter. In order to obtain exact results we have utilized advanced numerical methods, e.g., the Lanczos diagonalization method for ground state calculations, the Kernel Polynomial Method for dynamical response functions, Chebyshev recursion for time propagation, and quantum state diffusion for open system dynamics. We have studied the quantum phase transition of the Dicke model in the classical oscillator limit. Our work shows that in this limit the transition occurs already for finite spin length but with the same critical behavior as in the classical spin limit. We have derived an effective model for the oscillator degrees of freedom and have discussed the differences of both classical limits with respect to quantum fluctuations around the mean-field ground state and spin-oscillator entanglement. In this thesis we have proposed a variational ansatz for the Dicke model which extends the mean-field description through the inclusion of spin-oscillator correlations. The ansatz becomes correct in the limit of large oscillator frequency and in the limit of a large spin. For the latter it captures the leading quantum corrections to the classical limit exactly including the spin-oscillator entanglement entropy. We have studied the dynamics of spin and oscillator coherent states in the nonresonant Dicke model at weak coupling. In this regime periodic collapses and revivals of Rabi oscillations occur, which are accompanied by the buildup and decay of atom-field entanglement. The spin-oscillator wave function evolves into a superposition of multiple field coherent states that are correlated with the spin configuration. In our work we provide a description of the underlying dynamical mechanism based on perturbation theory. Our analysis shows that collapse and revival at nonresonance is distinguished from the resonant case treated within the rotating wave approximation by the appearance of two time scales instead of one. We have extended our study of the Dicke dynamics to the case of increasing spin length, as the system approaches the classical spin limit. We described the emergence of collective excitations above the ground state that converge to the coupled spin-oscillator oscillations observed in the classical limit. With increased spin length the corresponding Green functions thus reveal quantum dynamical signatures of the quantum phase transition. For the dynamics at larger coupling and energy, classical phase space drift and quantum diffusion hinders the direct comparison of quantum and classical observables. As we show in our work, signatures of classical quasiperiodic orbits can be identified in the Husimi phase-space functions of the propagated wave function and individual eigenstates with energies close to that of the quasiperiodic orbits. The analysis of the generic optomechanical system complements our study of cavity QED systems by a quantum dissipative system. In this thesis we have shown for the first time, how the route to chaos in the classical optomechanical system takes place, given as a sequence of consecutive period doubling bifurcations of self-induced cantilever oscillations. In addition to the semiclassical dynamics we have analyzed the possibility of chaotic motion in the quantum regime. Our results showed that quantum mechanics protects the optomechanical system against irregular dynamics. In sufficient distance to the semiclassical limit simple periodic orbits reappear and replace the classically chaotic motion. In this way direct observation of the dynamical properties of an optomechanical system makes it possible to pin down the crossover from quantum to classical mechanics.
Für die vorliegende Arbeit wurde eine Querschnitterhebung zu möglichen Einflussfaktoren auf die ambulante Inanspruchnahme medizinischer Leistungen durchgeführt. Die Erhebung erfolgte von August 2009 bis Februar 2010. Es nahmen 800 Männer und Frauen (Response von 68,4%) im Alter von 60 Jahren oder älter mit Wohnsitz in Vorpommern teil. Als theoretischer Hintergrund diente das “Health Behavior Model“ von Andersen (1995). Zusätzlich zu den im Verhaltensmodell benannten Faktoren wurden weitere mögliche Einflussfaktoren auf die Inanspruchnahme berücksichtigt, wie die Mobilität der Bevölkerung, die subjektiv eingeschätzte Erreichbarkeit von niedergelassenen Ärzten und der wahrgenommene Zeitaufwand der Inanspruchnahme (Wartezeiten). Zwischen ländlichen und städtischen Regionen in Vorpommern wurden Unterschiede in den Einschätzungen der Erreichbarkeit, v.a. der Wegzeiten zu Haus- und Fachärzten, aufgezeigt. Die Assoziationen der von den Probanden eingeschätzten Erreichbarkeitsaspekte mit den Indikatoren der ambulanten Inanspruchnahme in multivariaten Modellen verdeutlichen die Wichtigkeit der Sicherstellung einer flächendeckenden, wohnortnahen medizinischen Versorgung.
The laser-matter interaction is a topic of current research. In this context, the interaction of intensive laser radiation with atomic clusters is of special interest. Du to the small cluster size, the laser field can penetrate the whole cluster volume, which leads to a high absorption of energy in the cluster. As a result, plasmas with high density and high temperature are produced. In the early phase of the laser-cluster interaction, free electrons are initially created in the cluster due to tunnel ionization or photoionization. Via collisions of these electrons with the cluster atoms, the ionization is increased and thus a dense nanoplasma is produced, which is heated by the laser. If free electrons leave the cluster during the laser-cluster interaction (outer ionization), a positive charge buildup is created. The associated charge repulsion finally can lead to the fragmentation of the cluster due to Coulomb explosion. Experimentally, interesting phenomena emerging from laser-excited clusters are observed, e.g., the creation of fast electrons, the production of highly charged ions, and X-ray emission. In this dissertation, the interaction of Gaussian laser pulses in the infrared regime with argon and xenon clusters is simulated by means of a nanoplasma model. Considering laser intensities in the non-relativistic regime, the relevant processes such as ionization, heating and expansion are theoretically described in this model with a set of coupled rate equations and hydrodynamic equations. One focus of the thesis is on the heating of the nanoplasma via inverse bremsstrahlung (IB), which is due to the absorption of laser photons in electron-ion collisions. In particular, the important question is investigated whether the consideration of the ionic structure – that means, the nuclear charge and the bound electrons – modifies the electron-ion collisions and thus the IB heating rate. Starting from a quantum statistical description, effective electron-ion potentials are used which account for both the screening due to the dense plasma and the inner ionic structure. Within the quantum mechanical first Born approximation, the consideration of the ionic structure leads to a drastic increase of the IB heating rate, in particular for high nuclear charges and low ionic charge states. However, for the parameters relevant in experiments, the applicability of the first Born approximation is questionable. Therefore, quantum mechanical calculations going beyond the first-order perturbation theory are performed. In addition, the IB heating rate is investigated with different classical methods. These are based either on transport cross sections for elastic electron-ion scattering or on classical simulations of inelastic scattering processes. Also within the classical approaches, the consideration of the ionic structure leads to an increase of the heating rate. However, this increase is shown to be only moderate. In a further part, the thesis focuses on the question how the dynamics of the laser-cluster interaction is influenced by the consideration of excited states. This is explored exemplarily for argon clusters excited by single or double laser pulses. The consideration of excitation processes in the nanoplasma leads to a decrease of the electron temperature and to an increase of the density of free electrons. Moreover, it is shown that the consideration of excitation processes results in an essential acceleration of the ionization dynamics. As a consequence, the mean ionic charge state in the plasma as well as the number of highly charged ions is significantly increased. For the population of ground states and excited states within an ionic charge state Z, collisional deexcitation processes play an important role. By means of an analytical relation between excitation and deexcitation cross sections, the rates for the respective processes in the presence of the laser field are calculated. The role of deexcitation processes is studied in detail, showing that the inclusion of these processes is essential for the correct theoretical description of the photon emission from laser-excited clusters. Based on these results, the photon yield is calculated for selected radiative transitions resulting from highly charged argon ions in the UV and X-ray regime.
Prostate volume estimation in MR images for epidemiological and clinical studies – new methods
(2014)
Benign prostatic hyperplasia (BPH) is one of the most widespread diseases among men older than 50 years. The literature provides various cut-off values for pathological enlargement of the prostate. Prostate volume (PV) measurement in large population-based studies would allow deriving more objective reference values and a more valid early BPH diagnosis. A fully automated method is therefore required. In the clinical context, the measurement of the PV is important for treatment response monitoring in the clinical applications for BPH management research, and an accurate method for PV is essential. Magnetic Resonance Imaging was used for PV estimation. Two methods based on the Support Vector Machines (SVM) were developed: the binary Support Vector Machines (C SVM)-based method for epidemiological studies and the single-class Support Vector Machines (S SVM)-based method for clinical studies. The second method was additionally compared to the ellipsoid formula for PV estimation, which is widespread in the clinic. The comparison between volume measurement of the C SVM-based method and manual delineation of observers A and B yielded a strong correlation (Spearmans rank correlation coefficients ñ of 0.936 [p < 0.001] and 0.859 [p < 0.001], respectively). Comparing the C SVM-based method and the two manual delineations by observers A and B shows an agreement with a mean difference of 3.0 ml (95% confidence interval of -3.1 to +9.2 ml) and 1.9 ml (95% confidence interval of −7.1 to +10.8 ml), respectively. The S SVM-based method and the reference PV (manual delineation of observer A) show excellent correlation (Spearmans rank correlation coefficient ñ = 0.965, p < 0.001), while the ellipsoid formula is less well correlated with the reference PV (Spearmans rank correlation coefficient ñ = 0.873, p < 0.001). The mean difference between S SVM and the reference PV was −0.05 ml (95% confidence interval of −3.8 to +3.7 ml); on the other hand, the mean difference between the ellipsoid formula and the reference PV was much greater, with 8.6 ml (95% confidence interval of +1 to +16.2 ml). The C SVM-based method has considerable potential for integration in epidemiological studies. The prostate volumes obtained by the S SVM-based method agreed excellently with the reference and would be clinically useful for urologists in prostate volumetric analysis.
Energetic ions are made to collide with atmospheric molecules. Positively charged ions of argon (Ar^+), helium (He^+), hydrogen (H_2^+ ), and protons (H^+) with energies of 50 keV to 350 keV are used as the bombarding ion. The ion beam of desired energy is produced using a linear ion accelerator at the University of Greifswald. The mass and energy distribution of sputtered particles were analysed using an Electrostatic Quadrupole SIMS (EQS) analyser. The target gases used are oxygen (O_2), sulfur hexafluoride (SF_6), and nitrogen (N_2). The ionized and fragmented particles due to collisions have been investigated. We have discovered a new process for negative ion formation in energetic ion collision with O_2 and SF_6 molecules. The process is a two body reaction between the projectile and the molecule without the need for a third particle (such as an external electron). It requires a direct charge transfer from the projectile to the molecule leaving it intact as O_2^- or SF_6^- . The process is experimentally confirmed by using a proton as projectile which does not have an electron to transfer. In comparison with positive ion fractions (O_2^+ , SF_5^+ ), the negative ions fraction is smaller by 2 orders of magnitude. This shows that the two body charge exchange process is weak due to the larger energy transfer required compared to the positive ion forming mechanisms. The two body charge exchange mechanism is not observed for ion collisions with N_2 molecule. No stable negative ion exist for N_2 molecule. The collision cross section for the ion formation during energetic ion – O_2 collision has been determined within the investigated impact energy. For SF_6 molecule the partial ion fraction of the secondary ions are determined for different projectiles involved. This kind of investigation is of great importance mainly in atmospheric physics. Energetic ions are constantly emitted from mass of the energy sources in the universe (e.g. sun). They interact with planetary objects or atmosphere on their way. A deep knowledge about the interaction processes is necessary to understand the ionospheric physics and space exploration. As second part of my thesis, a GaAs(100) surface is bombarded with 150 keV Ar^+ ion beam. From etching the surface to thin film coating, ion bombardment on solid surface found great role in the fabrication process of modern electronic and optical devices. In order to increase the knowledge on sputtering materials and because of profound importance in modern electronics, we choose GaAs(100) as our target. Among the sputtered atoms and ions, small sized cluster ions having more than 6 atoms have been identified. GaAs is a heteroatomic semiconductor containing gallium and arsenic in equal ratio. A preferential phenomenon of ’abundant sputtering’ of gallium compared to little arsenic (GaAs) has been investigated from their mass intensity. The experimental ion counts are compared with theoretically predicted relative abundance. This phenomenon of preferential sputtering is known for atomic species of sputtered GaAs but not for the sputtered cluster ions. The main reasons for this abundant sputtering of one element is attributed to the difference in ion formation energies and surface compositional change taking place during the sputtering process. Another notable characteristics is the preference in charge state among the sputtered ions. For instance, among sputtered atomic ions the ion counts of Ga^+ is 3 orders larger than As^+ ion and As^- is 2 orders larger than Ga^- ion. To get a clue for this behavior, we have investigated the energy distribution of both negatively and positively charged clusters. Different ion formation mechanisms were discussed. The energy distribution of atomic ion is partially explained by using a modified theory given by M. W. Thompson.
Korrekte Händehygiene ist ein maßgeblicher Faktor im medizinischen Pflegealltag zur Vermeidung von nosokomialen Infektionen. Dabei ist nicht nur die richtige Technik nach der EN1500 maßgeblich, sondern vor allem die Compliance des Pflegepersonals, die je nach Fachrichtung sowie einer Reihe von anderen Faktoren zwischen 5-96 % schwankt. Als ein maßgeblicher Grund für mangelnde Compliance wird im Pflegealltag die erforderliche Zeit für die Händedesinfektion angegeben, d.h. die vorgeschriebene Einwirkzeit von 30 s wird im normalen Pflegealltag als zu lange empfunden bzw. auf Grund von zu wenig Zeit werden die Hände zu wenig desinfiziert. In dieser Studie wurde geprüft, ob die minimale Einwirkzeit von 30 s auf 15 s bei gleichbleibender Effizienz herabgesetzt werden kann und ob sich die verkürzte Einwirkzeit auf die Compliance des Pflegepersonals auswirkt. Die Studie wurde als Cross-Over-Anwendungsbeobachtung an 14 Probanden auf einer gynäkologischen Bettenstation durchgeführt. Die Probanden wurde jeweils über eine 8 h Schicht begleitet; dabei wurden die Anzahl ihrer durchgeführten Händedesinfektionen und die Indikationen dazu an Hand der "5 Moments" (WHO-Guideline 2009) erfasst. Bei den Probanden wurde am Anfang ihrer Schicht sowie danach stündlich die Kontaminationsrate der Hände mittels Auskneten der Fingerkuppen in CSL-Lösung sowie Ausstreichen auf Blutagarplatten in verschiedenen Verdünnungsreihen bestimmt. Danach erfolgte eine Händedesinfektion mit entweder 15 s oder 30 s Einwirkungszeit und die eine weitere Bestimmung der mikrobiellen Last in CSL-Lösung mit Desinfektionshemmstoff nach demselben Muster. Die kurz vor der Probeentnahme zuletzt durchgeführten Tätigkeiten wurden an Hand der Fulkerson-Skala klassifiziert. Im Ergebnis der Studie konnte sowohl die Gleichwertigkeit der Effektivität der verkürzten Einwirkzeit der Händedesinfektion bei gleicher mikrobieller Belastung zwischen beiden Versuchsreihen nachgewiesen werden, d.h. im laufenden Pflegealltag besteht kein Unterschied innerhalb der mikrobiellen Reduktionsleistung zwischen 15 s und 30 s Einwirkzeit. Zugleich wurde festgestellt, dass sich die Compliance innerhalb der verkürzten Einwirkzeit von 15 s gegenüber der von 30 s um 15 % signifikant steigerte. Die verkürzte Einwirkzeit ist folglich nicht nur als gleichwertig gegenüber der bisherigen Einwirkzeit von 30s anzusehen, sondern sie erwies sich als sinnvoll zur Verbesserung der Compliance des Pflegeteams auf der untersuchten Station.
Eine möglichst kurze maschinelle Beatmungszeit und -entwöhnung sind relevant für die Vermeidung von Komplikationen und das Überleben des Patienten. Patienten, die sich nur schwer von der maschinellen Beatmung entwöhnen lassen, sind häufig multimorbide und benötigen einen längeren Entwöhnungszeitraum. Von großem Interesse ist daher, inwiefern sich der Weaningverlauf durch prognostische Parameter vorhersagen lässt. Bislang existieren kaum Untersuchungen für das Weaning-Outcome bzw. die Mortalität an einer Studienpopulation speziell mit komplikationsreichen Verläufen. Um die Multimorbidität der Patienten mit dieser Studie adäquat zu reflektieren, wurde eine breit angelegte Anzahl möglicher Prädiktoren aus den Bereichen Medikation, Vorerkrankungen, Funktionsfähigkeit überlebenswichtiger Organsysteme und Beatmungsparameter ausgewählt und auf statistisch signifikante Zusammenhänge mit dem Weaning-Outcome und erhöhter Mortalität untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass sowohl die Gabe von Katecholaminen als auch die Dialysepflicht eines Patienten einen unabhängigen Risikofaktor für ein Weaning-Versagen darstellt. Zudem stellt die Gabe von Katecholaminen einen unabhängigen Risikofaktor für eine erhöhte Mortalität während der Weaning-Behandlung dar. Die Untersuchung trägt damit dazu bei, Prädiktoren zu finden, die sich auch mit multimorbiden Patientengruppen verwenden lassen, die typischerweise schwierig zu entwöhnende Patienten sind.
Ziel dieser Arbeit war es, mögliche zerebrale Effekte einer Okklusionsschienentherapie bei der Behandlung von CMD-Patienten näher zu belichten. Wir untersuchten hierzu CMD-Patienten mit Hilfe der fMRT-Bildgebung während Kieferöffnungs- und Schließbewegungen. Aus unserer orientierenden Einzelfallstudie gab es erste Hinweise darauf, dass durch die Okklusionsschiene eine Art motorischer Lernprozess ausgelöst wird, durch den die Funktion des Kausystems optimiert wird und so wieder physiologische Bewegungen ermöglicht werden. Außerdem war eine Aktivitätsabnahme in der Insula im Therapieverlauf zu verzeichnen, die vermutlich schmerzassoziiert war. In der weiterführenden Gruppenstudie, die einen Therapiezeitraum von etwa zwei Wochen umfasste, wurden die fMRT-Messungen weiter verfeinert und um kinematographische Untersuchungen der kondylären Bewegungsbahnen sowie elektromyographische Messungen des M. masseter ergänzt. In einem Schmerztagebuch evaluierten die Patienten täglich ihre Schmerzstärke. Diese nahm im Verlauf signifikant ab und korrelierte u.a. mit einer veränderten Aktivität der rechten anterioren und linken posterioren Insula. Gerade die Assoziation mit der rechten anterioren Insula weist auf eine starke affektive Komponente des Schmerzes hin, wie sie z.B. bei chronischen Schmerzpatienten gefunden wird. Auch zeigte sich eine allgemein erhöhte Aktivität der rechten anterioren Insula zu Beginn der Therapie, welche möglicherweise mit einer Art Schmerzantizipation in Zusammenhang stand. Erneut fanden wir Hinweise auf eine durch die Aufbissschienentherapie induzierte verbesserte Koordination des Kausystems. Hierbei ging eine Symmetriezunahme der kondylären Bewegungsbahnen einher mit einer Abnahme im rechten präcentralen Gyrus und der linken cerebellären Hemisphäre. Beide Areale sind bekanntermaßen an frühen motorischen Lernvorgängen beteiligt. Unsere EMG-Daten deuten ebenfalls auf eine Verbesserung der Beißfunktion durch die Schienentherapie hin, da die Ruhe-EMG-Aktivität im Verlauf relaxierte bei gleichzeitiger Zunahme der EMG-Aktivität bei maximalem Aufbiss in die Interkuspidation. So lässt sich aus dieser Arbeit schlussfolgern, dass die Okklusionsschienentherapie nicht nur eine erfolgreiche Schmerzreduktion ermöglicht, sondern auch die motorische Funktion des Kausystems verbessert. Zukünftige Studien sollten diese Aspekte weiter erforschen.
Within this thesis the protein engineering, immobilization and application of enzymes in organic synthesis were studied in order to enhance the productivity of diverse biotransformations. Article I is a review about Baeyer-Villiger monooxygenases (BVMO) and provides a detailed overview of the most recent advantages in the application of that enzyme class in biocatalysis. Protein engineering of a former uncharacterized polyol-dehydrogenase (PDH) identified in the mesothermophilic bacterium Deinococcus geothermalis 11300 is described in Article II. Article III covers the combination of one PDH mutant with a BVMO in a closed-loop cascade reaction, thus enabling direct oxidation of cyclohexanol to ε-caprolactone with an internal cofactor recycling of NADP(H). Article IV and Article V report a process optimization for transamination reactions due to a newly developed immobilization protocol for five (S)- and (R)-selective aminotransferases (ATA) on chitosan support. Furthermore, the immobilized ATAs were applied in asymmetric amine synthesis. In Article VI, an ATA immobilized on chitosan, an encapsulated BVMO whole cell catalyst and a commercially available immobilized lipase were applied in a traditional fixed-bed (FBR) or stirred-tank reactor (STR), and were compared to a novel reactor design (SpinChem, SCR) for heterogeneous biocatalysis.
Mental repräsentierte Kausalzusammenhänge und die Gedächtnisdynamik beim diagnostischen Schließen
(2014)
Durch diagnostisches Schließen deckt der Mensch auf, welche Ursachen seine Beobachtungen erklären. Hierfür nutzt ein Arzt beispielsweise sein Wissen über die kausalen Zusammenhänge zwischen möglichen Erkrankungsursachen und den beobachteten Effekten in Form von Symptomen. Aus kognitionspsychologischer Sicht stellt sich die Frage, wie Kausalität überhaupt mental repräsentiert wird. Hinweise auf kausale Repräsentationen beim kausalen Schlussfolgern wurden bereits vorgelegt. Die hier vorgelegte Arbeit knüpft daran an, indem sie anhand des Phänomens des Diversitätseffekts aufzeigt, dass eine mental repräsentierte Kausalstruktur für diagnostische Schlussfolgerungen konsultiert wird. Der kausale Diversitätseffekt besagt, dass eine eher diverse, strukturelle Verteilung von beobachteten Effekten die eingeschätzte Wahrscheinlichkeit der von ihnen unterstützten Diagnose erhöht. Versuchspersonen dreier Experimente, welche die Wahrscheinlichkeit des Vorliegens einer Ursache einschätzen sollten, wurden hierfür Symptomkonstellationen mit manipulierter struktureller Diversität präsentiert. Die Exp. zeigen, dass eine größere Diversität der Symptome in der zugrundeliegenden Kausalstruktur die eingeschätzte Wahrscheinlichkeit des Vorliegens einer Ursache vergrößert. Dieser Diversitätseffekt legt eine Repräsentation der Kausalstruktur nahe. Dies begründet sich vor allem darin, dass der Effekt durch Manipulationen der Kausalstruktur sowie der Basisrate der Ursache im Szenario variiert wurde. Im Einklang mit den qualitativen, normativen Vorhersagen kausaler Bayes-Netze verringerte sich zum einen das Ausmaß des Diversitätseffektes bei verkürzten Verursachungswegen in der Kausalstruktur, die einen stärker determinierten Zusammenhang zur Hauptursache bedeuteten. Zum anderen vergrößerte sich der Effekt für dieselben Verursachungswege, wenn die Absenkung der Basisrate der erfragten Ursache mögliche Alternativursachen wahrscheinlicher machte. Der erste Teil der Arbeit liefert hiermit nicht nur Belege für die Repräsentation von kausalen Verursachungswegen, welche die Diversität abbilden. Er gibt auch Hinweise auf eine Integration dieser Repräsentation mit der beobachteten Evidenz in einer Weise, wie es Theorien zum kausalen Schlussfolgern mit mentalen Kausalmodellen nahelegen. Beobachtungen werden jedoch meist in einer zeitlichen Abfolge angestellt. Die zuerst beobachteten Symptome aktivieren erste hypothetische Diagnosekandidaten im Langzeitgedächtnis. Im Kontext weiterer Beobachtungen werden diese Initialhypothesen modifiziert und zudem weitere Hypothesen aktiviert, bevor letztlich eine von all diesen Hypothesen als Diagnose gewählt wird. Hierbei beeinflusst die Reihenfolge der Beobachtungen das menschliche Diagnoseverhalten: Früh bzw. spät beobachtete Symptome können bei der Diagnose übermäßig berücksichtigt werden. Die im Fall multipler Hypothesen wenig erforschte Problematik und bestehende Erklärungsansätze von Reihenfolgeeffekten sollen hiernach im Kontext konkurrierender Hypothesen überprüft werden. Insgesamt sieben Exp. konfrontierten Probanden mit ambigen Sequenzen aus vier Symptomen, die bei einer vorgegebenen Auswahl von bis zu acht Hypothesenkandidaten zwei Hypothesen gleichstark unterstützten, davon eine früh und eine spät. Die überwiegende Wahl der früh unterstützten Hypothese als Diagnose entspricht hierbei einem Primacy-Effekt, der spät unterstützten entsprechend einem Recency-Effekt. Variiert wurden die Symptomreihenfolge, die Antwortprozedur (ein Urteil vs. kontinuierliche Einschätzungen), die Konsistenz der präsentierten Symptomatik mit der Initialhypothese, die Anzahl der Hypothesenkandidaten sowie die Lernprozedur für das diagnostische Wissen. Ein stabiler Primacy-Effekt wurde in sechs von sieben Exp. aufgezeigt. Nur durch eine Lernprozedur, in der mittels Patientenprofilen Erfahrung gesammelt wurde, und durch eine Antwortprozedur mit wiederholt abzugebenden Zwischenurteilen wurde der Primacy-Effekt verringert. Diese Prozedur begünstigte überdies einen Wechsel zu Alternativhypothesen, die spät unterstützt wurden (Recency-Effekt). Zusätzlich wurde die Eignung einer Probe-Reaktionszeitaufgabe als Prozessmaß zur Verfolgung der Verarbeitung konkurrierender Hypothesen bestätigt. Die so gemessenen Hypothesenaktivierungen deuteten darauf hin, dass sich im Verlauf einer schrittweise ablaufenden Symptombeobachtung bereits frühzeitig die bevorzugte Diagnose der Initialhypothese abzeichnet. Im Kontext bestehender Erklärungsansätze wird deutlich, dass die verzerrte Verarbeitung von ambigen Symptomen, zugunsten kohärenter Repräsentationen mit den Initialhypothesen, in den Primacy-Effekten der Diagnosen mündet. Dies wird begleitet von gedächtnisabhängigen Bewertungsprozessen von Hypothesen, welche bei erhöhten kognitiven Anforderungen Recency-Effekte begünstigen. Der 2. Teil der Arbeit zeigt somit, dass das sequentielle diagnostische Schließen mit multiplen Hypothesen einer vielfältigen Gedächtnisdynamik unterliegt.
Natürliche Metabolite sind Ausgangsstoff für eine Reihe von Arzneimitteln wie zum Beispiel Antibiotika. Doch bis zur Anwendung am Menschen sind viele Analyseschritte notwendig. Da viele Naturstoffe nicht in ausreichenden Mengen zur Verfügung gestellt werden können, wird deren Funktionsanalyse und Anwendung erschwert. Für dieses Defizit sind im Wesentlichen zwei Ursachen zu nennen. Entweder ist eine Vielzahl der Produzenten nicht kultivierbar oder eine ausreichende Synthese ist unter Laborbedingungen im Ausgangsstamm nicht möglich. Aus diesem Grund sind alternative Strategien wie zum Beispiel eine heterologe Expression dieser Synthese-Cluster in geeigneten Wirten notwendig. Dies war der Ansatzpunkt für die vorliegende Arbeit. Eine besondere Bedeutung innerhalb der Naturstoffe kommt der strukturell diversen und mitunter sehr komplexen Gruppe der Polyketide und nichtribosomalen Peptide zu, die oft pharmazeutisch relevante Wirkungen aufweisen. Die für ihre Synthese verantwortlichen Enzyme (PKS und NRPS) sind häufig beachtliche Multienzymkomplexe, die durch Gencluster codiert werden, deren Größe von 10–100 kbp reichen kann. Bisher wurden für die heterologe Produktion dieser Metabolite in erster Linie Actinomyceten wie zum Beispiel Streptomyces coelicolor und Myxococcus xanthus, die selbst eine Vielzahl an Polyketiden und nichtribosomalen Peptiden synthetisieren, oder Escherichia coli genutzt. In der vorliegenden Arbeit wurde Bacillus subtilis, der bereits breite Anwendung in der industriellen Herstellung von technischen und pharmazeutischen Proteinen findet, erstmals als heterologer Wirt für die Synthese eines Polyketids (6-Desoxyerythronolid B) und eines nichtribosomalen Peptids (Enniatin B) eingesetzt. Zu diesem Zweck wurde ein Klonierungsprotokoll für die schnelle und wiederholte Genommodifizierung entwickelt. Dieses basiert auf der Kombination von transformationssteigernden Elementen (sogenannten six-sites) mit der chromosomalen Integration einer induzierbaren Kopie des Kompetenzfaktors ComS. Zur Markerentfernung wurde das Cre-lox-System implementiert. Durch die zusätzliche Deletion des Restriktions- und Modifikationssystems wurde eine weitere Voraussetzung zur chromosomalen Integration großer Gencluster geschaffen. Damit steht nun ein optimiertes Protokoll für die Konstruktion von B. subtilis-Expressionsstämmen und deren weiterer genomischer Modifizierung zur Verfügung. Als Vertreter einer komplexen Polyketidsynthase wurde die Desoxyerythronolid B-Synthase (DEBS) aus Saccharopolyspora erythraea ausgewählt. Dieser aus drei ca. 300–350 kDa großen Proteinen (DEBS1–3) bestehende Enzymkomplex ist für die Bildung des Makrolids 6-Desoxyerythronolid B (6dEB) verantwortlich, das die Vorstufe des antibiotisch wirksamen Erythromycins darstellt. Das korrespondierende Gencluster umfasst drei ca. 10 kb große Gene (eryAI–III) und konnte erfolgreich in drei Operonstrukturen im Genom von B. subtilis lokalisiert werden: als i) natürliches Operon, ii) modifiziertes Operon mit optimierten RBS und iii) drei separate Expressionskassetten. Unter fed-batch-simulierenden Bedingungen (EnBase-System) gelang dabei ein positiver Metabolitennachweis für den Stamm mit drei separaten Expressionskassetten. Um das Zellwachstum und die 6dEB-Synthese zu verbessern, wurden weiterführende Genommodifizierungen des Produktionsstammes vorgenommen, von denen sich einige positiv auf die Produktbildung auswirkten. Mit diesem Versuch wurde erstmals die prinzipielle Eignung von B. subtilis als heterologer Produzent für komplexe Polyketide erbracht. Die Enniatin-Synthetase (ESyn) aus dem filamentösen Pilz Fusarium oxysporum wurde als Beispiel einer nichtribosomalen Peptidsynthetase in die Arbeit einbezogen. Aufgrund der handhabaren Größe des esyn-Gens (10 kb) wurde die Expression auf single- und multi-copy-Level untersucht. Dabei wurde auch der Einfluss verschiedener Genommodifizierungen und Änderungen in den Wachstumsbedingungen auf die Produktbildung analysiert. Die Kultivierungsversuche inklusive Metabolitenanalyse wurden in Kooperation mit dem Institut für Biologische Chemie an der TU Berlin durchgeführt. Abschließende Konzentrationen des entsprechenden Metaboliten (Enniatin B), einem zyklischen Hexadepsipetid mit zahlreichen antiinfektiven Wirkungen, wurden auf 4,5 µg/L (single-copy) bzw. 1,2mg/L (multi-copy) beziffert. Damit konnte in B. subtilis zum ersten Mal die heterologe Produktion eines gattungsfremden nichtribosomalen Peptids demonstriert werden. Zusammengefasst beschreibt die präsentierte Arbeit die erfolgreiche Produktion eines komplexen Polyketids und eines nichtribosomalen Peptids. Obwohl weitere Untersuchungen notwendig sind, um einige unerwartete Effekte bestimmter Genommodifizierungen aufzuklären und eine weitere Steigerung in der Produktausbeute zu erreichen, konnte eindeutig belegt werden, dass sich B. subtilis als Wirt für die heterologe Produktion von Sekundärmetaboliten eignet.
Type 2 diabetes mellitus is one of the most challenging health problems for the next decades. The impact of type 2 diabetes mellitus on health care systems is largely driven by the increasing prevalence, the management of the disease and subsequent comorbidities, even in people with prediabetes or undiagnosed type 2 diabetes mellitus. An early detection of high risk groups is necessary to identify and modify risk factors such as obesity, physical inactivity or cigarette smoking which showed regional disparities in their distribution within a country. This leads to the assumption that there might be regional disparities regarding the prevalence and incidence of type 2 diabetes mellitus as well. For Germany as for other countries, comparable data on possible regional disparities in the prevalence and incidence of type 2 diabetes mellitus are missing. The aim of the present dissertation is to estimate the prevalence and incidence of type 2 diabetes mellitus on regional level within Germany, and to estimate the smoking prevalence as a modifiable risk factor in individuals with type 2 diabetes mellitus using data from the Diabetes Collaborative Research of Epidemiologic Studies consortium (DIAB CORE) within the Competence Net Diabetes in Germany. Well comparable data of five regional studies and one nationwide reference study are included: the Study of Health in Pomerania (SHIP); the Cardiovascular Disease, Living and Ageing in Halle Study (CARLA); the Dortmund Health Study (DHS); the Heinz Nixdorf Recall Study (HNR); the Cooperative Health Research in the Region of Augsburg Study (KORA); and the German National Health Interview and Examination Survey 1998 (GNHIES 98). First, the prevalence of type 2 diabetes mellitus was estimated. Data from five regional population-based studies and one nationwide study conducted between 1997 and 2006 with participants aged 45 to 74 years were analyzed. Type 2 diabetes mellitus prevalence estimates based on self-reports (standardized to the German population for the regional studies, reference date 2007/12/31) were compared. Of 11,688 participants of the regional studies, 1,008 had a known type 2 diabetes mellitus, corresponding to a prevalence of 8.6% (95% confidence interval [CI] 8.1% 9.1%). The standardized prevalence was highest in the East with 12.0% (95% CI 10.3% 13.7%) and lowest in the South of Germany with 5.8% (95% CI 4.9% 6.7%).Second, the incidence of type 2 diabetes mellitus was estimated. Data from participants (baseline age 45 to 74 years) from five regional population-based studies were included. The incidence rates per 1,000 person-years (95% CI) and the cumulative incidence (95% CI) from regional studies were directly standardized to the German population (reference date 2007/12/31) and weighted by inverse probability weights for losses to follow-up. Of 8,787 participants, 521 (5.9%) developed type 2 diabetes mellitus corresponding to an incidence rate of 11.8 per 1,000 person-years (95% CI 10.8 12.9). The incidence of known type 2 diabetes mellitus showed regional disparities within Germany. The incidence was highest in the East and lowest in the South of Germany with 16.9 (95% CI 13.3 21.8) vs. 9.0 (95% CI 7.4 11.1) per 1,000 person-years, respectively. Third, the smoking prevalence in participants aged 20 to 79 years with type 2 diabetes mellitus in the regional SHIP and the nationwide GNHIES 98 was estimated. Prevalence estimates of cigarette smoking were calculated using weights reflecting the European adult population (reference date 2005/12/31). The overall prevalence of current smoking was lower among participants with type 2 diabetes mellitus than among participants without type 2 diabetes mellitus (17.3% vs. 38.0% in SHIP and 24.7% vs. 32.1% in GNHIES 98). In both studies, the prevalence of current smoking was highest in men aged 20 to 39 years, in particular among men with type 2 diabetes mellitus. To conclude, considerable disparities in prevalence and incidence of type 2 diabetes mellitus indicate the need for interventions on the regional level within Germany. Former smoking was more prevalent among both men and women with type 2 diabetes mellitus in comparison to current and non-smoking. This finding probably reflects behavioural changes secondary to the disease onset and medical counselling. The finding that men aged 20 to 39 years with type 2 diabetes mellitus were more often current smokers than men without type 2 diabetes mellitus underpins the importance of smoking as one of the main modifiable risk factors for type 2 diabetes mellitus.
Unfälle im Straßenverkehr sind die führende Todesursache bei jungen Erwachsenen. Junge Verkehrsteilnehmer sind überproportional häufig in der Unfallstatistik vertreten. Die Zahl dieser Unfalltoten zu reduzieren ist das Ziel von zu etablierenden oder bereits etablierten Verkehrssicherheitsmaßnahmen. Der Nutzen und der Impact hängen im hohen Maße von der Akzeptanz und dem Verständnis der Maßnahmen durch den Verkehrsteilnehmer ab. Besonders fahrzeugbasierte Sicherheitsmaßnahmen muss der Verkehrsteilnehmer selbst finanzieren und anwenden. Die Übertragung evident wirksamer Sicherheitsmaßnahmen „in die Köpfe“ der Menschen ist der Schlüssel zur erhöhten Wirksamkeit einer Maßnahme. In der vorliegenden Untersuchung wurden Studenten im Alter zwischen 18 und 30 Jahren der Fachhochschule Stralsund und der Ernst-Moritz-Arndt Universität Greifswald befragt. Neben demographischen Angaben und dem Motorisierungsstatus wurden die Bewertungen verschiedener Verkehrssicherheitsmaßnahmen hinsichtlich deren Potentials zur Reduktion von Verkehrsunfällen mit Personenschaden untersucht. Des Weiteren wurde die Präferenz einzelner fahrzeugbasierter Sicherheitsmaßnahmen erfragt. Hierbei konnte festgestellt werden, dass die gefühlte Wirksamkeit weitestgehend unabhängig von der objektiven Wirksamkeit beurteilt wurde. Vielmehr wurden Verkehrssicherheitsmaßnahmen, die keine direkten Auswirkungen auf das persönliche Fahrverhalten haben, signifikant besser bewertet als Maßnahmen welche das eigene Fahrverhalten beeinflussen. Die Hochrisikogruppe von jungen, männlichen und motorisierten Fahrern bewertete Verkehrssicherheitsmaßnahmen konstant schlechter als die Vergleichsgruppe. Eine eindeutige altersabhängige Bewertung konnte nicht festgestellt werden. Um die weiterhin hohen Unfallzahlen zu senken muss der Verkehrsteilnehmer vom Nutzen von Verkehrssicherheitsmaßnahmen überzeugt und vermehrt über bestehende Risiken aufgeklärt werden. Besonders Social Marketing-Konzepte gilt es altersbezogen an die Hochrisikogruppe der jungen Fahrer anzupassen. Verkehrsteilnehmer müssen von evident wirksamen Maßnahmen überzeugt werden auch wenn diese sie in ihren persönlichen Freiheiten einschränken.
Der Diabetes mellitus ist eines der großen Gesundheitsprobleme der westlichen Industrienationen. Laut der Internationalen Diabetes Föderation (IDF) ist Deutschland mit 12 Prozent das Land mit der höchsten Diabetesprävalenz in Europa. Für das Gesundheitssystem stellen die Erkrankung und vor allem die daraus resultierenden Begleiterkrankungen einen erheblichen Kostenfaktor dar. Studien zur Therapiequalität belegen, dass ein Großteil der Diabetiker dauerhaft zu hohe Blutzuckerwerte hat. Oftmals stellt sich in der Behandlung des Diabetes das Problem der regelmäßigen Therapiekontrolle. Dieses Problem wird sich vor allem in ländlichen Räumen mit mangelnder hausärztlicher Versorgung und im Hinblick auf die demographische Entwicklung weiter verschärfen. Ein allgemeiner Lösungsansatz zur Entlastung der Hausärzte wurde mit dem AGnES-Konzept (Arzt-entlastende Gemeinde-nahe E-Health gestützte, Systemische Intervention) entwickelt. Zusätzlich qualifizierte AGnES-Fachkräfte übernahmen in Delegation des Hausarztes Hausbesuche und führten ein standardisiertes Monitoring und indikationsbezogene Vitalwertmessungen durch. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Blutzuckereinstellung, die antidiabetische Arzneimitteltherapie und die arzneimittelbezogenen Probleme einer alten, multimorbiden und in seiner Mobilität eingeschränkten Patientengruppe. In der Follow-up Untersuchung werden Effekte des AGnES-Konzepts beschrieben. Insgesamt befanden sich 355 Patienten (Alter MW=79) mit gemessenen Plasmaglukosewerten (Grenzwerte: präprandiale Messung: 90-130 mg/dl; postprandiale Messung: <180 mg/dl nach ADA Guidelines 2005) und Informationen über den zeitlichen Abstand zur letzten Mahlzeit sowie einer Zustimmung zur Basisanamnese sowie einem vollständig vorliegenden Medikamentendatensatz in der Baseline-Analyse. Zur Abschätzung der Interventionseffekte wurde die gleiche Patientenkohorte im Durchschnitt nach 273 Tagen erneut standardisiert befragt sowie ein zweiter Plasmaglukosewert analysiert. Im Zeitraum dazwischen erhielten die Patienten eine Evaluation durch die behandelnden Hausärzte sowie eine pharmazeutische Betreuung durch die beteiligten Apotheken. Im Follow-up erfüllten 195 Patienten die Einschlusskriterien. Unter den 355 Patienten hatten 67,9% zum Baseline-Zeitpunkt bereits die Diagnose Diabetes mellitus, 32,1% hatten sie nicht. Es zeigte sich, dass 28,5% aller Patienten die Grenzwerte nicht einhielten. Bei den Patienten mit Diagnose Diabetes mellitus waren es 35,3% während es bei den Patienten ohne Diagnose Diabetes 14,1% waren. Die antidiabetische Arzneimitteltherapie der Patienten mit Diagnose Diabetes mellitus zeigte, dass insgesamt 35,7% eine Monotherapie (Insulin oder orales Antidiabetikum), 29,4% eine Kombinationstherapie und 34,9% keine Arzneimittel erhielten. Bei den Patienten, die die Grenzwerte einhielten, hatten 19,9% eine Kombinationstherapie, bei denen die sie nicht einhielten waren es 47,1%. Im Follow-up hielten noch 27,7% aller Patienten die Grenzwerte nicht ein, bei denen mit Diagnose waren es 34,7%, bei denen ohne 7,8%. Im Vergleich zur Baseline Untersuchung hatte es eine leichte Verbesserung gegeben, diese war im McNemar-Test für verbundene Stichproben jedoch für keine der Gruppen signifikant. Bei der antidiabetischen Arzneimitteltherapie zeigten sich Veränderungen in der bevorzugten Therapieart. Die Kombinationstherapie von Insulinen und oralen Antidiabetika reduzierte sich von 19,4% auf 13,9%, gleichzeitig stieg der Anteil an Insulinmonotherapie von 9,7% auf 13,9%. Insgesamt stieg der Anteil von Insulinen an allen Blutzucker senkenden Arzneimitteln leicht von 48% auf 51,2% an, während der Anteil von Sulfonylharnstoffen von 21,4% auf 18,2% fiel. Der Anteil an Diabetikern ohne antidiabetische Arzneimitteltherapie liegt in der Baseline sowie im Follow-up bei ca. 30%. Im Mittelwert haben die Patienten 7,6 weitere Medikamente eingenommen. Die Untersuchung hat gezeigt, dass es Optimierungsbedarf bei der Blutzuckereinstellung von älteren multimorbiden Hausbesuchspatienten gibt. Die Interventionseffekte zeigten keine signifikanten Ergebnisse. Bei der insgesamt hohen Anzahl an eingenommenen Medikamenten ist es eine große Herausforderung, die möglichen Effekte auf den Blutzuckerspiegel sowie die möglichen Interaktionen abzuschätzen. Hierbei kann die kontinuierliche Betreuung durch die beteiligten Apotheker, sowie die regelmäßigen Blutzuckermessungen durch die AGnES-Fachkräfte sowie die Anpassung der Arzneimittel durch die Hausärzte eine Hilfe sein.
Obwohl Forschungsprojekte zum Thema Telemonitoring bei Herzinsuffizienzpatienten häufig an Krankenhäusern angegliedert sind und diese als Erbringer dieser Dienstleistung einige Vorteile aufweisen, gibt es bislang keine Evaluationen, die die Konsequenzen aus Sicht eines diese Leistung erbringenden Krankenhauses bewerten. Die Kenntnis der anfallenden Kosten und Effekte stellen jedoch eine unabdingbare Voraussetzung sowohl für eine Implementierung dieser Leistung über Forschungsprojekte hinaus als auch für Verhandlungen über mögliche Vergütungsformen. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es folglich, am Beispiel eines Universitätsklinikums im ländlichen Raum die Kosten und Effekte einander gegenüberzustellen, die durch die telemonitorische Betreuung von Herzinsuffizienzpatienten entstehen. Die Kosten der Intervention wurden bestimmt. Die Effekte ergaben sich aus der monetären Bewertung von Veränderungen in den Outcomeparametern Fallzahl, Verweildauer und Zahl der Fallzusammenführungen, die zwischen Interventionspatienten und Kontrollpatienten einer prospektiven, randomisiert kontrollierten Studie gemessen werden konnten. Über deterministische Sensitivitätsanalysen wurde die Robustheit des Ergebnisses der Wirtschaftlichkeitsrechnung bestimmt. Unter den aktuellen Rahmenbedingungen und den getroffenen Annahmen ist die telemonitorische Betreuung der Herzinsuffizienzpatienten durch ein Krankenhaus betriebswirtschaftlich nicht sinnvoll. Dieses Ergebnis wurde in den meisten Szenarien der Sensitivitätsanalyse bestätigt. Dennoch sollten weitere, nicht primär monetäre Aspekte in die Entscheidung für oder gegen die Leistungserbringung durch ein Krankenhaus berücksichtigt werden.
High-throughput expression data have become the norm in molecular biology research. However, the analysis of expression data is statistically and computationally challenging and has not kept up with their generation. This has resulted in large amounts of unexplored data in public repositories. After pre-processing and quality control, the typical gene expression analysis workflow follows two main steps. First, the complexity of the data is reduced by removing the genes that are redundant or irrelevant for the biological question that motivated the experiment, using a feature selection method. Second, relevant genes are investigated to extract biological information that could aid in the interpretation of the results. Different methods, such as functional annotation, clustering, network analysis, and/or combinations thereof are useful for the latter purpose. Here, I investigated and presented solutions to three problems encountered in the expression data analysis workflow. First, I worked on reducing complexity of high-throughput expression data by selecting relevant genes in the context of the sample classification problem. The sample classification problem aims to assign unknown samples into one of the known classes, such as healthy and diseased. For this purpose, I developed the relative signal-to-noise ratio (rSNR), a novel feature selection method which was shown to perform significantly better than other methods with similar objectives. Second, to better understand complex phenotypes using high-throughput expression data, I developed a pipeline to identify the underlying biological units, as well as their interactions. These biological units were assumed to be represented by groups of genes working in synchronization to perform a given function or participate in common biological processes or pathways. Thus, to identify biological units, those genes that had been identified as relevant to the phenotype under consideration through feature selection methods were clustered based on both their functional annotations and expression profiles. Relationships between the associated biological functions, processes, and/or pathways were investigated by means of a co-expression network. The developed pipeline provides a new perspective to the analysis of high-throughput expression data by investigating interactions between biological units. Finally, I contributed to a project where a network describing pluripotency in mouse was used to infer the corresponding network in human. Biological networks are context-specific. Combining network information with high-throughput expression data can explain the control mechanisms underlying changes and maintenance of complex phenotypes. The human network was constructed on the basis of orthology between mouse and human genes and proteins. It was validated with available data in the literature. The methods and strategies proposed here were mainly trained and tested on microarray expression data. However, they can be easily adapted to next-generation sequencing and proteomics data.
Die Bedeutung der endothelialen Mechanotransduktion für vaskuläre Implantate: Das Apelin/APJ-System.
(2014)
Bei der Behandlung atherosklerotischer Gefäße mit vaskulären Implantaten spielt nicht nur die endotheliale Dysfunktion eine wichtige Rolle. Auch die Fähigkeit des Implantatmaterials, sich an die Gefäßwand anzupassen und dessen Biokompatibilität, sind von großer Bedeutung. Die Entwicklung von wirkstofffreisetzenden Stents (DES) konnte die Risiken nach Stentimplantation signifikant reduzieren. Jedoch gibt es Hinweise darauf, dass diese polymerbeschichteten DES Ursache für die Entstehung von Stent Thrombosen (ST) sein können - eine potentiell tödliche Komplikation. Die mechanischen Eigenschaften eines Materials, das in ein Gefäß eingebracht wird, können einen großen Einfluss auf die umliegenden Zellen haben. Die Bedeutung einer solchen Veränderung in der Umgebung einer Zelle und der Einfluss auf deren mechanische Eigenschaften und biologische Funktionen wird immer häufiger als Ursache für die Entstehung von In-Stent-Restenose (ISR) und ST diskutiert. Das Endothel dient als einzigartige Barriere zwischen dem fließenden Blut und der Gefäßwand, wodurch es permanent mechanischen Reizen ausgesetzt ist. Mechanosensitive Strukturen auf der Zelloberfläche übersetzen diese Stimuli in biochemische Signale. Die anschließende Translation in downstream Effekte moduliert die Zellfunktion. Zu dem mechanosensorischen Komplex um PECAM-1 gehören auch G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCRs), welche an der flussabhängigen Regulation der NO-Freisetzung beteiligt sind. Im kardiovaskulären System werden der GPCR APJ und sein spezifischer Ligand Apelin vor allem von Endothelzellen und endokardialen Zellen exprimiert. Die Apelin-Isoformen Apelin-12 und Apelin-13 wurden in diesem Zusammenhang bisher als bioaktiv beschrieben. Obwohl das apelinerge System in vielen vaskulären Endothelzellen exprimiert wird, wurde es bisher nicht als Überträger mechanischer Reize in Betracht gezogen. In diesem Kontext ist das Ziel der vorliegenden Arbeit, zunächst die physiologische Rolle des Apelin/APJ-Systems als Mechanotransducer in humanen Endothelzellen in einem in vitro Zellperfusionsystem zu charakterisieren. Weiterhin soll der Einfluss von Stentpolymeren auf die Zellfunktion und die endotheliale Mechanotransduktion untersucht werden.
Herzinsuffizienz ist eine der häufigsten Ursachen für Morbidität und Mortalität weltweit. Zum jetzigen Zeitpunkt ist die Herztransplantation im fortgeschrittenen Stadium der Erkrankung der einzige kurative Therapieansatz. Durch den Einsatz von Stammzellen als Therapieoption der Herzinsuffizienz konnten in den letzten Jahren im Rahmen von tierexperimentellen und klinischen Studien zahlreiche vielversprechende Daten gewonnen werden. Ziel der Stammzelltransplantationen ist es, das geschädigte Gewebe zu ersetzen, die Gefäßneubildung zu induzieren und somit die kardiale Funktion aufrechtzuerhalten. Kardialen Stammzellen wird durch die Fähigkeit der Selbsterneuerung, Proliferation und der Differenzierung in spezialisierte Zelltypen ein großes Regenerationspotential zugeschrieben. Weiterhin wurde ein positiver Einfluss von kardialen Stammzellen auf die Gefäßneubildung mittels parakriner Effekte beschrieben. Obwohl durch die Transplantation von kardialen Stammzellen eine Regeneration des geschädigten Gewebes, z.B. nach einem Myokardinfarkt, beobachtet wurde, ist noch wenig über die genauen Wirkungsweisen der eingesetzten Stammzellen bekannt. Zudem bleibt unklar, welchen Einfluss eine Schädigung des Herzens auf die Stammzellen und ihre Funktion hat und welche Faktoren dabei eine Rolle spielen. Die Existenz von residenten kardialen Stammzellen konnte sowohl im tierischen als auch im humanen Herzen nachgewiesen werden. Jedoch ist bis heute nicht geklärt, warum der Pool an residenten kardialen Progenitorzellen nicht merklich zur Regeneration nach einer Schädigung beitragen kann. Die vorliegende Arbeit befasste sich daher mit der Untersuchung der Funktion muriner residenter kardialer Progenitorzellen, die positiv für das Stammzellantigen-1 (Sca-1) sind, unter physiologischen und pathophysiologischen Bedingungen. Hierfür wurde der Einfluss des Renin-Angiotensin-Aldosteron Systems (RAAS), welches entscheidend an der Entwicklung einer Herzinsuffizienz beteiligt ist, auf die Funktion Sca-1 positiver Zellen in vitro untersucht. Anschließend wurde der Einfluss pathophysiologischer Aldosteronkonzentrationen, wie sie im Rahmen einer Herzinsuffizienz nachweisbar sind, auf die sekretorische Aktivität der Sca-1 positiven Zellen bestimmt. Im Rahmen dieser Arbeit konnte erstmals gezeigt werden, dass die Komponenten des RAAS die Migrationsrate Sca-1 positiver Zellen dosis- und zeitabhängig beeinflussen, wobei vor allem pathophysiologische Konzentrationen von Aldosteron eine signifikante Steigerung der Migrationsrate der Sca-1 positiven Zellen bewirkten. Des Weiteren konnte eine Mineralokortikoidrezeptor-vermittelte Wirkungsweise des Aldosterons auf die Funktion der Sca-1 positiven Zellen festgestellt werden, welche durch den Einsatz der Aldosteron-Antagonisten Spironolakton und Eplerenon inhibiert wurde. Anhand der an Sca-1 positiven Zellen durchgeführten Sekretomanalysen konnte gezeigt werden, dass sich die sekretorische Aktivität kardialer Progenitorzellen unter physiologischen und pathophysiologischen Bedingungen unterscheidet. Pathophysiologische Stimuli führen zu einer erhöhten sekretorischen Aktivität kardialer Progenitorzellen. Die Analyse der sekretierten löslichen Faktoren deutet auf eine Beteiligung Sca-1 positiver Zellen an Reparatur- und Regenerationsprozessen mittels parakriner Mechanismen nach einer Schädigung hin. Die vorliegenden Ergebnisse zeigen, dass mit dem Mineralokortikoid Aldosteron ein Faktor identifiziert wurde, welcher zur Optimierung der Stammzelltherapie, z.B. im Rahmen einer Herzinsuffizienz, dienen kann. Weiterhin konnte in dieser Arbeit das Verhalten und die Funktion kardialer Progenitorzellen unter pathophysiologischen Bedingungen näher charakterisiert werden und mögliche Mechanismen aufgezeigt werden, über welche kardiale Stammzellen an Regenerationsprozessen beteiligt sein können.
In einer retrospektiven Längsschnittstudie wurden insgesamt 1172 Intoxikationsnotfälle einer internistischen Intensivstation (Bürgerhospital Stuttgart) aus den Jahren 1980, 1990, 2000 und 2010 erfasst und im Hinblick auf Trends untersucht. Nach einem drastischen Anstieg der Heroinintoxikationen zwischen 1980 und 1990, festgestellt in einer früheren Studie, zeigt sich in den Jahren 2000 und 2010 wiederum ein Rückgang der Heroinintoxikationen auf das Ausgangsniveau von 1980. Stattdessen ist ein signifikanter Anstieg polyvalenter Intoxikationen (unter Einschluss neuer synthetischer Drogen) in den Jahren 2000 und 2010 zu beobachten, außerdem relativ mehr Frauen und eine Zunahme des Durchschnittsalter der Intoxizierten. Ein Vergleich der Ergebnisse mit Resultaten anderer Studien der letzten Jahrzehnte, aber auch mit Statistiken von Suchthilfe und Bund, ermöglichen Rückschlüsse auf Veränderungen des sozio-kulturellen Kontexts. Eine Anpassung bestehender Behandlungsstrukturen an die festgestellten Veränderungen des Patientenkollektivs wird gefordert.
Das Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung der Zusammenhänge von Notfallwissen und Notfallerfahrung mit der Risikowahrnehmung für verschiedene Ereignisse (d.h. Brände, Hochwasser, Erdbeben und terroristische Anschläge). Die möglichen Übertragungseffekte von Notfallerfahrung auf die Risikowahrnehmung für andere Ereignisse sowie die Einflüsse von multinationalen objektiven Risikodaten auf Risikowahrnehmung wurden untersucht. Darüber hinaus wurde der Zusammenhang von Notfallwissen und Notfallerfahrung auch in Bezug auf den empfunden Disstress während eines Brandes analysiert. Sowohl das wahrgenommene Risiko als auch das ereignisbezogene Wissen gelten als wichtige initiale Komponenten des Prozesses zur Initiierung von präventiven Verhaltensweisen bzw. vorbereitenden Handlungen. Notfallwissen kann sowohl theoretisch, zum Beispiel durch eine gedankliche Auseinandersetzung mit dem Thema, als auch praktisch, in Form von direkter Erfahrung mit einer solchen Situation, erlangt werden. Internationale Vergleiche bzw. Vergleiche zwischen verschiedenen Ereignissen sind auf Grund fehlender standardisierter Instrumente kaum möglich, und beziehen sich meist auf ein einzelnes spezifisches Ereignis. Notsituationen wie Brände, Erdbeben oder Hochwasser erfordern Reaktionen zumeist in kurzer Zeit und unter möglicherweise großem Stress. Notfallerfahrung sowie Notfallwissen könnten Faktoren sein, die die wahrgenommene Fähigkeit zum Handeln bzw. Bewältigen einer Situation erhöhen und somit möglicherweise den Disstress während der Ereignisse reduzieren. Zur Beantwortung der Fragestellungen wurden eine multinationale Stichprobe von Notfallbetroffenen sowie eine repräsentative Stichprobe der Bevölkerung Deutschlands herangezogen. Der positive Zusammenhang von Notfallerfahrungen und dem wahrgenommenen Risiko für dasselbe Ereignis konnte in den Studien für alle untersuchten Ereignisse bestätigt werden. Darüber hinaus zeigte sich eine erhebliche Reduzierung der Varianz zwischen den Ländern für die Risikowahrnehmung bezüglich Erdbeben und auch Terrorismus, wenn objektive länderspezifische Risikodaten in die Analyse einbezogen wurden. Der Einfluss von vorheriger Erfahrung auf die Risikowahrnehmung war für das Ereignis Hochwasser besonders groß, während er in Bezug auf Brände geringer war. Darüber hinaus zeigten die Ergebnisse, dass Männer, insbesondere ohne vorherige Notfallerfahrung, eher zur Unterschätzung des eigenen Risikos neigen, während Frauen das eigene Risiko seltener unterschätzen und es eher überschätzen. Neben den direkten Effekten von Notfallerfahrung auf die Risikowahrnehmung konnten auch Übertragungseffekte identifiziert werden, wie z.B. der positive Zusammenhang zwischen der Erfahrung eines Brandes in einem öffentlichen Gebäude und der Risikowahrnehmung für einen Terroranschlag. Ein möglicher Erklärungsfaktor für die gefundenen Übertragungseffekte ist der gemeinsame Kontext dieser Ereignisse (öffentliches vs. privates Setting). Die Erfahrung mit einem Ereignis kann also möglicherweise nicht nur die Vorstellbarkeit des gleichen Ereignisses erhöhen und somit auch die Risikowahrnehmung für dieses Ereignis, sondern, bei ähnlichem Kontext, auch die Leichtigkeit des Abrufs für ähnliche Ereignisse. In Bezug auf das Notfallwissen konnte ein positiver Zusammenhang mit der Risikowahrnehmung für alle untersuchten Ereignisse gefunden werden, während der Zusammenhang zwischen Notfallwissen und der Ausprägung von Disstress während eines Brandes negativ war. Bei der Evaluation von Trainings erfolgt zumeist eine Bewertung des objektiven Wissensstandes, während eine subjektive Einschätzung des Wissens nicht erhoben wird. Die gefundenen Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine zusätzliche Erhebung dieser subjektiven Einschätzung des Notfallwissens sinnvoll sein kann, da diese den induzierten Disstress reduzieren kann. Zusammenfassend konnten die Untersuchungen zeigen, dass die Effekte von Notfallerfahrung auf Risikowahrnehmung nicht für alle Ereignisse gleich stark sind. Darüber hinaus konnten sowohl Übertragungseffekte von Notfallerfahrung als auch spezifische Effekte auf die Risikowahrnehmung von Männern und Frauen identifiziert werden. Um die Effektivität von Risikokommunikation zu steigern, könnte diese für spezifische Subgruppen angepasst werden. Zukünftige Studien sollten hier auch die möglichen Einflüsse weiterer Faktoren wie z.B. der altersspezifischen Risikodaten einbeziehen. Darüber hinaus könnten die identifizierten Übertragungseffekte darauf hindeuten, dass der Kontext von Ereignissen eine wichtige Rolle spielt. Eine Einführung von Präventionsmaßnahmen und die gleichzeitige Thematisierung der Relevanz für Ereignisse mit vergleichbarem Kontext könnten effektiv sein und so möglicherweise die Bereitschaft erhöhen. Im Hinblick auf die Effekte von wahrgenommenem Notfallwissen wären experimentelle Studien wertvoll, welche den Einfluss von Wissen prospektiv untersuchen.
Der Einfluss der Nahrungsaufnahme auf die Wirkstofffreisetzung aus oral applizierten Darreichungsformen ist eine der zentralen Fragestellungen der Biopharmazie. In der vorliegenden Arbeit wurden die physiologischen Faktoren, die die Wirkstofffreisetzung aus festen oralen Darreichungsformen im postprandialen Magen beeinflussen können, näher charakterisiert. Zu diesem Zweck wurde ein biorelevantes In vitro-Freisetzungsmodell (Fed Stomach Model, FSM) entwickelt, das die Simulation mechanischer Beanspruchungen bei der Passage des postprandialen Magens ermöglicht. In speziellen Durchflusszellen konnten die Bewegungen der Arzneiform im Magen, intragastral auftretende Drücke sowie der Mediendurchfluss individuell kontrolliert und in physiologischen Größenordnungen simuliert werden. Die Eignung des FSM wurde anhand einer Zweischicht-Retardtablette mit dem Wirkstoff Diclofenac-Natrium untersucht. Die regionalen Besonderheiten des Magens hinsichtlich der mechanischen Beanspruchungen wurden dabei in Testprogrammen für den Fundus, das Antrum und die Magenentleerung berücksichtigt. Diese wurden, basierend auf den Ergebnissen einer Magnetic Marker Monitoring-Studie, ferner in drei verschiedenen Testszenarien, die das gastrale Lokalisationsverhalten einer oralen Arzneiform im postprandialen Magen über eine Dauer von 4 h beschreiben, in unterschiedlicher Abfolge miteinander kombiniert. Es konnte in Abhängigkeit der simulierten Testszenarien ein verschiedenartiges Freisetzungsverhalten der untersuchten Arzneiform beobachtet werden. Dabei führte die Simulation der milden Beanspruchungen im Fundus zu relativ geringen Freisetzungsraten. Aus den starken mechanischen Beanspruchungen, die die physiologischen Bedingungen im Antrum und während der Magenentleerung abbildeten, resultierten hingegen höhere Wirkstofffreigaberaten. Der Physiologie des Magens entsprechend, vermag das FSM die mechanischen Beanspruchungen, die potentiell auf eine feste orale Arzneiform einwirken, mit geringen Scherraten, aber mit kurzzeitig hohen Scherkräften zu simulieren. Das FSM wurde erfolgreich als ein biorelevantes In vitro-Freisetzungsmodell etabliert, das speziell die mechanischen Besonderheiten der Magenpassage einer festen oralen Darreichungsform berücksichtigt. Es kann dementsprechend die Entwicklung robuster Arzneimittel mit minimiertem Nahrungsmitteleffekt unterstützen, indem ein ungewünschtes Wirkstofffreigabeverhalten einer Formulierung frühzeitig identifiziert werden kann. Eine Magnetresonanztomographie (MRT)-Studie mit 12 gesunden Probanden lieferte erstmals Erkenntnisse zu den Volumina und Fettgehalten des Mageninhaltes nach Einnahme der hochkalorischen und fettreichen FDA-Standardmahlzeit. Der Mageninhalt wird gemeinhin als Auflösungsmedium für den in der Arzneiform enthaltenen Wirkstoff betrachtet, weshalb das zur Verfügung stehende Volumen ein entscheidender Faktor bei der Wirkstofffreisetzung ist. Das Mageninhaltsvolumen (gastric content volume, GCV) betrug nüchtern 31 ± 19 mL. Die Einnahme der Standardmahlzeit führte zu einem Anstieg des GCV auf 580 ± 38 mL. Verbunden mit dem nach Nahrungsaufnahme ebenfalls hohen Fettgehalt des Mageninhaltes von durchschnittlich 9,5 ± 1,0 %, kann dies eine Erhöhung der oralen Bioverfügbarkeit schlecht wasserlöslicher Arzneistoffe im Vergleich zur Nüchternapplikation bedingen. Während das GCV aufgrund der sich initial ausgleichenden Sekretions- und Entleerungsraten über 50 - 90 min relativ konstant war, überwog im Anschluss die Magenentleerung. Das GCV nahm dabei mit einer Rate von 1,7 ± 0,3 mL/min ab. Die Gabe von 240 mL Wasser 30 min nach Beginn der Nahrungsaufnahme führte zu einer kurzzeitig veränderten Magenentleerungskinetik. Das zugeführte Wasser wurde jedoch innerhalb kurzer Zeit aus dem Magen entleert. Bei entsprechend schneller Freisetzung eines Wirkstoffes aus der Arzneiform besteht somit die Möglichkeit, dass der Arzneistoff den Magen zügig mit dem parallel eingenommenen Wasser verlässt. Es wurde ferner gezeigt, dass selbst mehr als 6 h nach Nahrungsaufnahme sowohl das GCV als auch der Fettgehalt des Mageninhaltes im Vergleich zum Nüchternzustand signifikant erhöht waren. In klinischen Studien, bei denen die hochkalorische und fettreiche Standardmahlzeit verwendet wird, kann dementsprechend für mindestens 5 - 6 h von postprandialen Bedingungen ausgegangen werden. Die sich daraus ergebenden mechanischen und physikochemischen Besonderheiten müssen bei der Beurteilung der Studienergebnisse unbedingt berücksichtigt werden. Darüber hinaus können diese Erkenntnisse zur Optimierung der Testbedingungen von biorelevanten In vitro-Freisetzungsmodellen beitragen. Die In vitro- und In vivo-Ergebnisse der vorliegenden Arbeit belegten, dass die Bedingungen innerhalb des postprandialen Magens kritisch für die Wirkstofffreisetzung aus festen oralen Darreichungsformen sind. Die genaue Charakterisierung der Magenpassage ist für die Beurteilung von Nahrungsmitteleffekten somit von großer Bedeutung.
Die Verlängerung des Aufenthalts einer Arzneiform im Magen kann enorme Vorteile insbesondere für Arzneistoffe mit einem Absorptionsfenster im oberen Dünndarm oder schlechter Bioverfügbarkeit bieten. Bei gleichzeitig kontrollierter Freisetzung eines enthaltenen Wirkstoffs können Plasmaspitzen und Fluktuationen im Blutplasma vermieden werden. Ziel der Arbeit war die Entwicklung und Charakterisierung solcher potentiell gastroretentiver Darreichungsformen in vitro und in vivo. Der Hauptteil der Arbeit umfasste die Entwicklung einer neuartigen Arzneiform, die bei nüchterner und postprandialer Gabe eine zuverlässige Gastroretention über mehrere Stunden zeigen und den Wirkstoff kontrolliert im Magen freigeben sollte. Das System bestand aus einer wirkstoffhaltigen Kerntablette und einem den Kern umgebenden, quellenden Mantel, welcher durch Expansion die angestrebte Gastroretention ermöglichen sollte. Im Rahmen der Formulierungsentwicklung erwies sich die Mischung aus einem hoch- und niedrigmolekularen Polyethylenoxid als geeignet für die Kontrolle der Wirkstofffreisetzung aus dem Kern. Die Ergänzung wasserlöslicher, osmotischer Hilfsstoffe ermöglichte eine weitgehend pH-unabhängige und vollständige Wirkstofffreigabe. In vitro-Quellungsstudien mit den entwickelten Manteltabletten ergaben eine schnelle und ausgeprägte Größenzunahme bei Testung in einfachen Freisetzungsmedien. Zur Prüfung des tatsächlichen gastroretentiven Potentials der entwickelten Manteltabletten mit dem Diuretikum Furosemid wurde eine Magnetic Marker Monitoring (MMM)-Studie durchgeführt. Das MMM basiert auf der magnetischen Markierung einer Arzneiform und der Bestimmung ihrer Lokalisation im Gastrointestinaltrakt mittels empfindlicher Sensoren. Nach Nüchterneinnahme wurden die Manteltabletten innerhalb von 38 ± 12 min aus dem Magen der Probanden entleert. Bei Applikation der Manteltabletten nach Einnahme einer hochkalorischen, standardisierten Mahlzeit konnte eine durchschnittliche Gastroretentionszeit von 8 ± 3 h erzielt werden. Die AUC(0-24 h) konnte im Studienarm mit Nahrung im Vergleich zur Nüchterneinnahme von 89 ± 56 ng·h/mL auf 708 ± 304 ng·h/mL gesteigert werden. Weiterhin wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit ein neuartiges mechanisches Antrummodell entwickelt, mit dem der Einfluss antraler Kontraktionswellen auf die Tendenz zur Entleerung von Objekten untersucht wurde. Große, starre Objekte wie eine Glaskugel wurden aufgrund ihrer geringen Reibung vor der Welle hergeschoben und aus dem Modell entleert. Auch die reibungsverminderte Oberfläche eines Cryogel-Schaums erhöhte die Tendenz zur Entleerung aus dem Modell. Vielversprechend war dagegen die unter allen variablen Testbedingungen beobachtete Gastroretention eines Trichobezoars. Zusammenfassend bleibt festzuhalten, dass weiterhin eine große Herausforderung in der Entwicklung von Arzneiformen besteht, die eine nachweisliche Gastroretention beim Menschen in Abwesenheit von Nahrung zeigen.
Bats are ancient mammals that evolved more than 50 million years ago. There are 1,240 different species (> 20% of mammalian species) described so far, which represent one of the most abundant, diverse and widely distributed mammalian groups. Bats are the only mammals which actively fly and therefore can migrate to different areas of the world. It has been increasingly recognized that bats are reservoirs for more than 100 virus species, and several are associated with animal and human epidemics. As natural hosts of rabies virus (RABV) and related lyssaviruses, bats have become a focus of research not only in South America and Africa, but also in Europe and North America. Bats are also considered to be unique in their potential to host emerging and re-emerging zoonotic viruses. To evaluate and reduce the potential risk of rabies transmission to humans or carnivore hosts (like fox, raccoon and dog etc.), active and passive surveillance studies of bat have been performed. Using these approaches diverse lyssaviruses have been detected in bats. However, these studies did not explain the rarely discovered epidemics and the underlying resistance or immune mechanisms in bats as natural hosts for lyssaviruses. Probably, bats are more resistant to lyssavirus infections than other animals. This hypothesis is introducing the research questions of the present thesis: (1) How do the innate immune responses protect bats from fatal outcome of lyssavirus infections? Interferon (IFN) responses which can be induced by the recognition of viruses by pattern recognition receptors act as the first line of defense against lyssavirus infections. Therefore, type I and type III IFNs from European bats were cloned and functionally characterized in this thesis (Chapter 2 and 4). (2) How do the lyssaviruses adapt to escape the host defenses by counteracting the IFN-mediated immune responses? And how do the bats control the viral replication via the IFN responses? To explore the complicated interactions and understand how European bats (Eptesicus serotinus, Myotis myotis and Nyctalus noctula) interact with European bat lyssaviruses (EBLV-1 and 2), a natural host related model for investigations of the bat´s immune system and the virus-host interactions has to be established. Since all of 52 identified European bats species are endangered and strictly protected, stable cell lines from different tissues of M. myotis for in vitro studies were developed and used for molecular and functional studies (Chapter 3 and 4). The data obtained from this thesis revealed that: (a) European bat IFNs do have similar but also distinct molecular characteristics compared with other mammalian IFNs (Chapter 2 and 4); (b) Both investigated bat type I IFNs, IFN-Kappa; and IFN-Omega; present potent anti-lyssaviral activities and display a pathogen associated pattern in the tested cell line (Chapter 2); (c) The established immortalized M. myotis cell lines are differently susceptible to lyssaviruses and contain a functional IFN-mediated signaling cascade (Chapter 3); (d) Bat type III IFN-Lambda;s display cell-type specific functions due to the distinct expression of the IFN-Lambda; receptor (Chapter 4); (e) In bat cell lines a possible evasive strategy of lyssavirus is based on the counteraction of IFN production and/or IFN-mediated defensive pathways (Chapter 3); (f) The higher resistance of brain derived cell line MmBr compared to other cell lines to lyssavirus infection indicates the natural ability of bat´s central nervous system to control the growth of neurotropic virus, which might be an essential reason for the nonclinical outcome (Chapter 3). Overall, the present thesis provides first insights into IFN-mediated innate immune responses against RABV and EBLVs infection in their natural reservoir hosts and an useful toolbox for comparative analysis of virus-host interactions.
Ziel unserer Studie war die Evaluation verschiedener lungenfunktioneller und spiroergometrischer Parameter, welche hinsichtlich ihrer prädiktiven Potenz einer PH bei IPF sowie ihrer Prognostizität analysiert werden sollten. Dazu wurden Daten von 135 IPF-Patienten (82 männlich) mit einem mittleren Alter von 64 Jahren aus 3 deutschen PH-Zentren (Greifswald, Dresden, Berlin) analysiert. Ausgewertet wurden jeweils die Ergebnisse, die im Rahmen der Erstdiagnostik erhoben wurden. Die Patienten erhielten ein Lungenfunktionstest, eine Spiroergometrie sowie eine TTE und einen RHK. Patienten mit Verdacht auf eine Linksherzerkrankung im TTE oder RHK wurden ausgeschlossen. Eine PH wurde mittels RHK und Echokardiografie diagnostiziert bzw. ausgeschlossen. Bei 73 unserer Patienten konnte eine PH festgestellt werden. Alle Ergebnisse wurden als Absolut- und Relativwerte angegeben. Die Relativwerte wurden anhand der vorgestellten Normwertformeln berechnet. Die Gesamtpopulation der Patienten wies eine restriktive Ventilationsstörung sowie eine reduzierte Belastbarkeit und eine gestörte Atemeffizienz in der Spiroergometrie auf. Signifikante Unterschiede zwischen der Gruppe der PH und Nicht-PH-Patienten zeigten sich in der KCO (mmol/min/kPa/l und %pred), FEV1 (%pred), peakVO2 (ml/min und %pred), VO2@AT (ml/min und %pred) und dem VE vs. VCO2 slope. Als bester Prädiktor einer PH zeigte sich die Atemeffizienz, ausgedrückt im VE vs. VCO2 slope gefolgt von der peakVO2 (%pred), der KCO (%pred) sowie der VO2@AT (%pred). Eine begleitend vorliegende PH erwies sich in unserer Studie als stärkster Prognosefaktor der IPF. Neben einer PH waren die peakVO2 (%pred), die VO2@AT (%pred) sowie die KCO (%pred) ebenfalls gute Prognosefaktoren. Die Relativwerte waren sowohl hinsichtlich der Prädiktoren als auch hinsichtlich der Prognosefaktoren den Absolutwerten überlegen. Die Gesamtpopulation hatte eine 1-Jahresüberlebensrate von 87,5 % und eine 2-Jahresüberlebensrate von 79,3 %. Patienten mit PH hatten eine 1-Jahresüberlebensrate von 83,3 % und eine 2-Jahresüberlebensrate von 71,2 %. Im Vergleich dazu wiesen Patienten ohne PH eine bessere 1-Jahresüberlebensrate mit 93,1 % und eine bessere 2-Jahresüberlebensrate mit 91 % auf. Die Datenlage zu Prädiktoren einer PH mittels Belastungstests ist derzeit noch gering. Unsere Ergebnisse decken sich teils mit bereits vorhandenen Studien, können jedoch zahlreiche neue Erkenntnisse beisteuern. So konnten wir als einer der ersten zeigen, dass der VE vs. VCO2 slope ein verlässlicher Prädiktor der PH bei IPF-Patienten ist. Aufgrund der starken prognostischen Konsequenzen einer PH bei Patienten mit IPF ist es unerlässlich, diese frühstmöglich zu diagnostizieren. So stellt unsere Studie die Bedeutung der Spiroergometrie und des Lungenfunktionstest als sinnvolle Ergänzung der Diagnostik einer PH neben dem RHK und der TTE heraus. Die vorliegende Studie ist nach unserem Wissen eine der ersten, welche lungenfunktionelle als auch spiroergometrische Parameter sowohl hinsichtlich ihrer prädiktiven Potenz zur Feststellung einer PH als auch hinsichtlich ihrer Prognostizität der IPF untersucht hat. Zukünftig sind weitere Arbeiten nötig um diese Ergebnisse zu bestätigen und die Bedeutung im klinischen Alltag herauszustellen.
Die sonographische Diagnostik nimmt in vielen Bereichen der Medizin einen hohen Stellenwert ein. Durch den technischen Fortschritt können heutzutage auch die peripheren Nerven inklusive verschiedenster pathologischer Veränderungen dargestellt werden. Die Messung der Nervenquerschnittsfläche (nerve cross sectional area = NCSA) im transversalen Bild hat sich in vielen Studien als geeigneter Parameter zur Beurteilung bzw. zum Vergleich des Nervenkalibers herausgestellt. Polyneuropathien (PNP) sind Erkrankungen des peripheren Nervensystems. Man differenziert zwischen primär demyelinisierenden, axonalen sowie gemischten PNP. Ätiologisch lassen sich u. a. metabolische, toxische und immunologische PNP unterscheiden. In den bisher publizierten Studien zur Sonographie bei PNP konnte beobachtet werden, dass besonders demyelinisierende PNP zu einer Vergrößerung der NCSA führen. Informationen zum sonographischen Erscheinungsbild der in der Gesellschaft häufigen PNP (diabetisch, Alkohol assoziierte, PNP bei Vitamin B12 Defizit) sind jedoch bisher limitiert. In der vorliegenden explorativen Pilotstudie wurde geprüft, ob die NCSA bei PNP größer ist als bei gesunden Nerven und ob Zusammenhänge zwischen der NCSA und dem Schädigungstyp, der Ätiologie oder dem elektrophysiologisch bestimmten Schweregrad bestehen. Um diese Fragestellungen zu beantworten, wurde die NCSA an insgesamt 12 fest definierten, außerhalb physiologischer Engpassstellen liegenden, Messpositionen unterschiedlicher Nerven (N. medianus, N. ulnaris, N. tibialis, Spinalwurzel C6 / C7, Trunci des Plexus brachialis) bestimmt. Die Reliabilität der Ergebnisse wurde bei 5 Probanden durch eine Wiederholung der Messungen im Abstand von mehr als 24 h geprüft. Dabei konnte gezeigt werden, dass eine gute Reproduzierbarkeit der Messungen besteht, da bei sämtlichen Messpunkten, ausgenommen dem Truncus inferior, ein Variationskoeffizienten von weniger als 20 % vorgelegen hat. Die Untersuchung bei 27 gesunden Probanden ergab, dass keine Abhängigkeit der NCSA von der Körperseite besteht, sodass der Untersuchungsumfang bei den 56 Patienten mit elektrophysiologisch gesicherten PNP auf eine Körperseite reduziert werden konnte. Die wichtigsten Ergebnisse der Studie sind, dass Patienten mit PNP größere NCSA aufweisen als Gesunde. Die Verdickung der Nerven ist sowohl in proximalen als auch in distalen Abschnitten nachweisbar und ist sowohl bei demyelinisierenden als auch bei axonalen PNP vorhanden. Die vorliegende Arbeit liefert weiterhin Hinweise dafür, dass demyelinisierende PNP eine deutlichere Vergrößerung der NCSA aufweisen als primär axonale Schädigungen und dass sie sich dadurch sonographisch voneinander unterscheiden. Außerdem ist die NCSA bei immunvermittelten Neuropathien wie dem GBS, der CIDP und den paraproteinämischen PNP besonders in den proximalen Abschnitten größer als bei PNP anderer Ätiologie. Eine Assoziation zwischen dem Schweregrad und der NCSA konnte nicht beobachtet werden. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie stehen im Einklang mit dem Grundtenor der Literatur. Anzumerken ist jedoch, dass die bisherigen Publikationen überwiegend Einzelvergleiche beinhalten, in denen meist immunvermittelte PNP im Fokus stehen, oder dass sie sich häufig auf die oberflächlicher gelegenen Nerven der oberen Extremitäten beschränkt haben. Stärken der vorliegenden Studie sind die Vielfältigkeit der ausgewählten Nervensegmente und der Verzicht auf Messungen an Engpassstellen sowie die Mannigfaltigkeit der verglichenen Ätiologien. Ein limitierender Faktor der vorliegenden Studie ist die nicht immer gewährleistete Verblindung des Untersuchers bezüglich der Ätiologien und die teilweise geringen Subgruppengrößen. Aus diesem Grund wurde die vorliegende Studie als explorative Pilotstudie angelegt, mit dem Ziel, Hypothesen zu generieren und die Berechnung eines Stichprobenumfangs zukünftiger konfirmatorischer Studien zu ermöglichen, an Hand derer dann mit ausreichender statistischer Trennschärfe (Power) die aufgestellten Hypothesen überprüft werden können.
Palladin, ein Aktin-assoziiertes Protein, beeinflusst die Morphologie, Migration, Adhäsion und Polarität von Zellen maßgeblich. Zudem wurde bereits in klinischen Studien gezeigt, dass ein Zusammenhang zwischen der Expression von Palladin und der Metastasierungsfähigkeit von Tumoren besteht. Das Studium der Funktion von Palladin in vivo ist aufgrund der bereits intrauterinen Letalität eines Palladin-Knockouts in der Maus nicht möglich. Daher wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit der Zebrafisch als Modellorganismus für die Untersuchung der Funktion von Palladin verwendet. Durch Mikroinjektion von sogenannten Morpholinos in die befruchteten Zebrafischeier konnte Palladin herunterreguliert werden. Mittels Western Blot und RT-PCR wurde diese Abnahme von Palladin bestätigt. In Analogie zur Maus führte der Kockdown von Palladin zu einem letalen Phänotyp zum Zeitpunkt 11-18 hpf, das auf schwere Entwicklungsschäden zurück zu führen ist. Um Zebrafischlarven mit einem Palladin Knockdown dennoch histologisch genauer untersuchen zu können, wurde ein sogenannter Mosaikphänotyp erzeugt. Hierbei zeigte sich, dass die Ausbildung geordneter Aktin-Filamente in den Myotomen gestört war. Mit Hilfe der in vivo Mikroskopie konnte ferner an lebenden Palladin-Knockdown Zebrafischlarven zum Zeitpunkt 6 und 8.5 hpf erstmals gezeigt werden, dass der Verlust von Palladin zu einer veränderten Migration von Zellen und zur Instabilität von Zell-Zell bzw. Zell-Matrix Kontakten führt. Durch eine Gene Array Analyse der Palladin-Knockdown Larven (10 hpf) konnte gezeigt werden, dass 1335 von 8200 Proteinen in Abhängigkeit der Palladin-Expression signifikant in ihrer Regulation verändert waren. Dabei sind unter den hoch- bzw. herunterregulierten Proteinen auch solche Proteine vertreten, die einen entscheidenden Einfluss auf das Aktin-Zytoskelett und auf Zell-Matrix- bzw. Zell-Zell-Kontakte haben. Zusammenfassend zeigte sich, dass der Zebrafisch ein ideales Tiermodel ist, um die Rolle von Palladin in vivo zu untersuchen.
Tumorbiologie und molekulare Mechanismen der Progression des Prostatakarzinoms (PCa) sind komplex und bisher nur unzureichend verstanden. Trotz einiger medikamentöser Ansätze zur Therapie des PCa mit teilweise neuartigen Wirkstoffen spielen primäre und sekundäre Therapie-Resistenzen bei der Behandlung eine große Rolle. Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung des apoptotischen Faktors Hitzeschockprotein HSP60 in PCa-Zellen, um potentielle Signalkaskaden und Effektormoleküle einer HSP60-abhängigen PCa-Progression aufzudecken. Durch massenspektrometrische Analysen von potentiellen HSP60-Bindungspartnern wurden mit den Proteinen Peroxiredoxin-1 (Prx-1), Peroxiredoxin-2 (Prx-2), Hitzeschockprotein HSP70, Poly(ADP-ribose)-Polymerase (PARP) sowie Prohibitin (PHB) Kandidaten identifiziert, die bei Chemoresistenz wie auch bei proliferativen und apoptotischen Prozessen eine Rolle spielen können. Jedoch konnten durch Western Blot Analysen der Bindungs-Experimente nur Prx-1 und PHB als HSP60-Bindungspartner bestätigt werden. Die Modulation der HSP60-Expression mittels klonierter Überexpressions- und Knock-Down-Vektoren schlug aufgrund einer mutmaßlichen starken und sehr raschen zellulären Gegenregulation fehl. Dies kann als Hinweis darauf gedeutet werden, dass es sich bei HSP60 um einen essentiellen zellulären Faktor mit einer sehr stringenten Expressions-Kontrolle handeln könnte. Analysen der HSP60-Expression nach Modulation der Syntheseraten von miR-1 zeigten eine deutliche Induktion des Hitzeschockproteins durch die MikroRNA. Die Frage, ob HSP60 in PCa-Zellen pro- oder anti-apoptotisch wirkt, konnte mangels effizienter Modulation der HSP60-Expression nicht ausführlicher untersucht werden. Da der positive HSP60-Regulatior miR-1 jedoch als Tumorsuppressor beschrieben wird und eine Protein-Protein-Interaktion von HSP60 mit den pro-apoptotischen Proteinen Prx-1 und PHB nachgewiesen werden konnte, kann man die begründete Annahme formulieren, dass HSP60 in PCa-Zellen pro-apoptotische Funktionen ausführt.
Untersuchungen zur Phytochemie und zur biologischen Aktivität von Pittosporum angustifolium Lodd.
(2014)
Pittosporum angustifolium Lodd. (Pittosporaceae) ist ein kleiner Baum, welcher ursprünglich in Australien beheimatet ist, wo er in den meisten inländischen Gebieten zwar zerstreut, aber lokal nie gehäuft vorkommt. Von dieser Spezies, welche oft auch mit der Trivialbezeichnung „Gumby Gumby” betitelt wird, werden im Bereich der Ethnomedizin Zubereitungen für verschiedenste Indikationsbereiche wie Schmerzen, Krämpfe, Erkältungen oder Hauterkrankungen verwendet. Auch in der Komplementärmedizin werden Präparationen dieser Pflanze als Additivum bei malignen Erkrankungen eingesetzt. Zielstellung der vorliegenden Dissertation war eine exakte Charakterisierung der Phytochemie von Pittosporum angustifolium sowie eine Untersuchung von Extrakten, Fraktionen und Isolaten auf deren biologische Aktivitäten. Neben zwei grundlegenden Diplomarbeiten [35,36] lagen zu Beginn dieser Arbeit (Januar 2010) keinerlei wissenschaftliche Publikationen diesbezüglich vor. Im Rahmen der Untersuchungen zur Phytochemie wurden aus australischem Drogenmaterial (Blätter und Samen) sowie aus selbstgezogenen Pflanzen (Blätter) insgesamt 55 Triterpensaponine isoliert. Von diesen konnten 33 vollständig und fünf teilweise strukturell aufgeklärt werden, wobei 29 Verbindungen, welche als Pittangretoside A-Z und A1-C1 bezeichnet wurden, erstmalig als Naturstoffe beschrieben werden konnten. Hierbei handelt es sich um Aglyka vom Oleanan-, 17,22 seco Oleanolsäure- und Taraxasterol-Typ, welche mono- oder bisdesmosidisch vorliegen. Zwischen den verwendeten Drogen-Chargen konnten sowohl quali- als auch quantitative Unterschiede hinsichtlich der Phytochemie festgestellt werden. In allen untersuchten Pflanzenteilen (Blatt, Samen, Spross, Wurzel) wurden Triterpensaponine nachgewiesen. Von weiteren 13 isolierten Polyphenolen konnten drei als glykosylierte Flavonole und weitere drei als Derivate von mit Kaffeesäure substituierter Chinasäure identifiziert werden. Es handelt sich hierbei um bekannte Verbindungen. Über weitere Bestimmungen konnten Fettsäuren sowie als Bestandteile des ätherischen Öls Mono- und Sesquiterpene sowie C13 Isoprenoide bestimmt werden. Über verschiedene Testsysteme und Assays wurden Überprüfungen hinsichtlich biologischer Aktivitäten der Polyphenole und insbesondere der Triterpensaponine durchgeführt. Für letztere konnten über Agardiffusionstests antimikrobielle Wirkungen gegen mehrere Candida Arten, hämolytische und gegen mehrere tumorigene Zelllinien zytotoxische Effekte nachgewiesen werden. Weiterhin wurde eine Hemmung der humanen Topoisomerase I belegt. Alle beobachteten Aktivitäten sind an strukturelle Voraussetzungen der Triterpensaponine wie das Acylierungsmuster und die Zuckerverknüpfung gebunden. Hierzu konnten interessante Struktur-Wirkungs-Beziehungen abgeleitet werden. So scheint für viele der gezeigten biologischen Effekte eine Acylierung mit hauptsächlich C5-Resten an Position C-22 bzw. C-21 und C-22 des Aglykons essentiell zu sein, während sich Verbindungen mit fehlender oder an C-28 vorhandener Acylierung in den durchgeführten Untersuchungen als vergleichsweise schwächer oder nicht aktiv erwiesen. Unterschiedliche Zuckerkompositionen zeigten hierbei einen abschwächenden oder verstärkenden Einfluss. Für die isolierten Polyphenole wurde eine antioxidative Aktivität nachgewiesen. Zusätzlich ergaben sich Hinweise auf eine mögliche Induktion von IL8 durch den Rohextrakt der australischen Blattdroge. Eine Überprüfung von Saponinen und Polyphenolen via NMDA-Rezeptor- und Cholinesterase-Inhibitionsassay erbrachte keinen Anhaltspunkt für eine antidementive Wirkung. Ebenso konnte kein Nachweis für eine antiphlogistische Wirkung (Bestimmung von TNFalpha) und für die Beeinflussung weiterer Zytokine (IL1beta und IL10) erbracht werden. Über einige dieser Ergebnisse lassen sich Anwendungsbebiete im Bereich der Komplementärmedizin wie z. B. bei malignen Erkrankungen erklären. Für andere ethnomedizinische Indikationen konnten aufgrund nicht zur Verfügung stehender oder nicht adequater Testsysteme keine abschließenden, beurteilenden Aussagen getroffen werden.
Die Dissertation basiert auf einem Probandengut des assoziierten Projektbereiches (ASSPro) der Study of Health in Pomerania (SHIP0). Okklusale Faktoren waren signifikant mit artikulären Dysfunktionssymptomen assoziiert: Sützzonenverlust mit reziprokem Kiefergelenkknacken; fehlender Seitzahnkontakt oder invertierte Oberkieferfront mit Druckdolenzen des Kiefergelenks. Für Frauen konnte ein erhöhtes Risiko für reziprokes Kiefergelenkknacken und Druckdolenzen des Kiefergelenks ermittelt werden. Ein kausaler Zusammenhang okklusaler Störungen und Anzeichen einer CMD scheint nicht zu bestehen.
The metabolomic approach is one part of the "-omics" cascade further comprising genomic, transcriptomic, and proteomic investigations. Since information about the metabolome of the important human pathogenic bacterium Staphylococcus aureus is scarce, the aim of this thesis is the characterization of the exo- and endometabolome of this bacterium on a most global scale. For this, the metabolomic platform consisting of the analytical instruments used for 1H-NMR spectroscopy, HPLC-MS, and GC-MS analysis was applied. First, the requirements for an accurate sampling procedure for the analysis of intracellular metabolites are presented, explaining important pitfalls during the sampling and the subsequent metabolome analysis via HPLC-MS and GC-MS (book chapter I). The challenging task of the metabolite identification is demonstrated, as well as the requirements for absolute quantification of intracellular metabolites. In order to enhance the knowledge about the staphylococcal physiology and the biochemical network, the impact of different stresses and varying cultivation media on the bacterial metabolite pool was investigated in several studies. In article I, a first description of the primary metabolism of growing S. aureus COL cells cultivated aerobically in CDM is provided. This study also monitored the adaptation to glucose starvation on the level of metabolites and proteins. The uptake of all amino acids and the secretion and reuse of overflow metabolites were analyzed in a time-dependent manner. During the switch to a non-growing state, a drastic rearrangement of the amino acid pool in the bacterial cells was detected, and intracellular amounts of glycolytic intermediates were found to decrease in parallel to extracellular glucose exhaustion. During infection processes, S. aureus has to cope with varying levels of oxygen supply, including anaerobic conditions. A global metabolomic approach investigated the adaptation of S. aureus COL to strict anaerobic conditions using CDM as the culture medium. Thereby only linear growth was possible despite the higher uptake rate of glucose compared to aerobically, logarithmically growing cells. In an anoxic environment, S. aureus mainly switched on the less reliable lactic acid fermentation. Only serine and threonine but no alanine were significantly taken up. Subsequent glucose limitation led to energy starvation indicated by a drop in the adenylate energy charge. This was accompanied with an arrest of the fermentative metabolism and declining numbers of colony-forming units without taking advantage of the energy supplying arginine deiminase pathway. Compared to the established CDM, the eukaryotic cell culture medium RPMI 1640 provides more in vivo-like growth conditions. In article II, the growth behavior and the metabolic footprint of the S. aureus strains COL and HG001 were investigated during the aerobic cultivation in RPMI 1640 medium. Both strains are commonly used in laboratory research. The observed uptake and secretion pattern of extracellular metabolites provides important information for infection studies in which this medium is used for the precultivation of S. aureus. The extracellular accumulation of the noncanonical D-amino acid D-isoleucine was an interesting outcome. The strain specific metabolic footprint points to noteworthy differences in the biochemical system of both strains. Moreover, this study demonstrates the impact of the cultivation medium on the metabolic status of bacterial cells. Due to increasing resistance against a large number of antibiotics, community- and hospital- acquired infections with S. aureus are of major concern in medical therapy. Thus, greater knowledge about adaptive mechanisms after antibiotic treatment is required. In article III, the response of S. aureus HG001 to antibiotics with varying target sides, such as ciprofloxacin, erythromycin, fosfomycin, vancomycin, and ampicillin, was investigated on the metabolite level. Thereby, the abundances of 176 intracellular metabolites were observed in a time-dependent manner, thus providing the most comprehensive experimental metabolite dataset so far available for S. aureus. None of the antibiotic compounds led to alterations of single metabolite amounts, but mostly entire metabolic pathways were affected. The intermediates of the cell wall biosynthesis were affected by each antibiotic, confirming this pathway as the most potential target for new antibacterial compounds. The metabolite composition of human nasal secretions and human sweat was analyzed, since such secretions present natural habitats of S. aureus during the colonization of typical host sides. The results confirm that the bacteria has to cope with low concentrations of most of the amino acids but large amounts of urea and lactate during host colonization. Considering the supply of amino acids, the results support the usage of the RPMI 1640 medium as a step to more in vivo-like cultivation experiments. Moreover, essential information for future studies about the adaptation of S. aureus to more in vivo growth conditions is provided. Altogether, the metabolomic approach was proven to be an important tool for helping unravel the complex bacterial metabolism and the environmental factors that also play a role in the virulence of Staphylococcus aureus.
Die vorliegende Arbeit liefert Beiträge zur optischen und elektrischen Charakterisierung des dynamischen Verhaltens von Plasmaspezies in Atmosphärendruck-Plasmen insbesondere mit Hinsicht auf den Einsatz in der Plasmamedizin. Dabei wurde ein breites Spektrum verschiedener Diagnostiken angewandt, um die Zugänglichkeit zur Bestimmung weiterer Plasmaparameter an Atmosphärendruck zu prüfen. Diese Arbeit stellt eine neue Methode zur Bestimmung der Ionendichte bei Atmosphärendruck- Bedingungen vor, bei der elektrische Oszillationen ausgewertet werden, deren Ursprung ionenakustische Wellen im Plasma sind. Weiterhin wurden neben relativen optischen Messungen wie der phasenaufgelösten optischen Fotografie (PROI) und der Kreuz- Korrelations-Spektroskopie (CCS) auch absolute optische Messungen mit der interferometrischen Hakenmethode und dem Pockels-Effekt durchgeführt. Anhand von elektrischen Messungen wurde ferner gezeigt, dass mit einer Strom- und Spannungs-Charakteristik der Einfluss von Aufbauparametern, wie der Kapillarposition oder dem Gasfluss, auf das Plasma untersucht werden kann. Gegenstand der Untersuchungen waren verschiedene Plasmaquellen, die für eine Nutzung in der Plasmamedizin entwickelt wurden. Sowohl die elektrischen Messungen des Parametereinflusses als auch die Bestimmung der Ionendichte erfolgten an der selbstpulsenden transienten Funkenentladung in Argon an offener Atmosphäre. Der geringe Filamentdurchmesser und der dennoch hohe Entladungsstrom ermöglichen die Detektion der ionenakustischen Instabilität. Darüber hinaus wurde diese erratisch zündende Entladung räumlich und zeitlich aufgelöst mit der CCS spektroskopisch untersucht. Dabei wird insbesondere die Selbst-Triggerung der CCS ausgenutzt, um einen Zeitbezug trotz des großen Entladungsjitter zu erhalten. Für die PROI wurden die räumlich und zeitlich stabilen Entladungsanordnungen der Nadel-Platte-Geometrie und des Kapillarjets in Helium gewählt. Die Anordnungen wurden mit einer periodischen Sinusspannung betrieben und wiesen Entladungsspalte von d = 5 - 15 mm auf. Eine besondere Anforderung der Messung mit dem Pockels-Effekt ist zu der räumlichen und zeitlichen Stabilität eine dielektrische Gegenelektrode, welche bei der Anordnung des Kapillarjets möglich war. Bei der Anwendung der interferometrischen Hakenmethode kam neben einem Erdgas-Sauerstoff-Mischgasbrenner sowohl eine Mikrowellen-Entladung (Plexc) als auch ein MHz-Plasmajet (kINPen) zur Anwendung. Die Bedeutung der elektrischen Messungen, besonders der Strom- und Spannungscharakteristik einer Entladung, wurde an dem Parametereinfluss der Kapillarposition einer erratisch zündenden transienten Funkenentladung vorgestellt. Es konnte gezeigt werden, dass der Zeitunterschied zwischen dem Stromsignal eines Vorstreamers und der Hauptentladung durch das Einbringen einer Kapillare in den Entladungsspalt deutlich verringert wird. Insbesondere der Beitrag der lokalen elektrischen Feldstärkeerhöhung an der Kapillarkante und der Diffusionsanteil der Umgebungsluft wurden als Ursachen, durch Vergleich einer Feldsimulation mit der Beobachtung der Vorphase an der Kapillarkante in den CCS-Messungen, diskutiert. Anschließend konnte gezeigt werden, dass der Leistungseintrag in die Vorphase durch die Platzierung der Kapillare deutlich reduziert werden kann. Ein wesentliches Ergebnis dieser Arbeit ist die Beobachtung von ionenakustischen Wellen als Oszillationen im Abklingen des Stromsignals einer erratisch zündenden transienten Funkenentladung. Hierzu war es nötig, elektrische Störungen zu erkennen und zu eliminieren. Es konnte ein Erdschleifen-freier Aufbau realisiert werden. In diesem Aufbau zeigt sich, dass die Signale der ionenakustischen Welle ausschließlich in einem bestimmten Gasflussbereich beobachtet werden. Die gemessene Frequenz der Oszillationen wurde als Ionenplasmafrequenz f_{pl ,i} identifiziert und enthält daher Angaben zu den Ionendichten im Bereich von n_{Ar_2^+} = 3•10^{14} cm^{-3} bis 1•10^{12} cm^{-3}. Nach einer Abschätzung der zu erwartenden Elektronendichte, die der gemessenen Ionendichte sehr nahe kommt, wurde die Dispersionsrelation für die vorhandenen Entladungsbedingungen aufgestellt und gelöst. Dabei zeigt sich eine starke zeitliche Dämpfung über die Ionen-Neutralteilchenstöße sowie eine räumliche Verstärkung für die Ionenplasmafrequenz. Aus der Dämpfung der Oszillationsamplituden konnte die Ionen- Neutralteilchen-Stoßfrequenz nu_i = 3•10^7 Hz ermittelt werden. Weiterhin ergibt sich aus der Lösung der Dispersionsrelation ein Existenzbereich für die ionenakustischen Wellen in Abhängigkeit von der Ionendichte und der elektrischen Feldstärke.
Das Tragen textiler Unterziehhandschuhe ist eine Möglichkeit zur Verringerung feuchtigkeitsbedingter Hautschäden. Mit dieser Machbarkeitsstudie sollten Erfahrungen mit dem Einsatz textiler aufbereitbarer Unterziehhandschuhe im stationären Pflegebereich gesammelt und dabei insbesondere Fragen zur Logistik, Kosten, Trageeigenschaften und Akzeptanz beantwortet werden. Über drei Monate wurde auf einer Intensivpflegestation der Einsatz von Unterziehhandschuhen mit 18 Mitarbeitern getestet. Nach jedem Tragen wurden mittels Dokumentationsbogen Angaben zur Nutzung und Akzeptanz standardisiert abgefragt. Die Handschuhe wurden als Netzwäsche gemäß den Richtlinien für die Aufbereitung von Krankenhauswäsche aufbereitet und erneut zur Nutzung bereitgestellt. Während und zum Ende der Studie wurden die teilnehmenden Mitarbeiter im Rahmen einer Fragebogenerhebung ausführlich hinsichtlich ihrer Erfahrungen zur Anwendung der Baumwoll-Unterziehhandschuhe und ihrer persönlichen Beurteilung bezüglich der Trageeigenschaften befragt. Während der Studiendauer wurden 2165 Anwendungen mit einer nötigen Umlaufmenge von 687 Paar Handschuhen dokumentiert. Daraus ergab sich ein Tagesverbrauch von durchschnittlich 4 Paar pro Person. Die durchschnittliche Tragedauer betrug 28,6 min. Die Unterziehhandschuhe zeigten sich von den Trageeigenschaften und der Aufbereitbarkeit als geeignet. Die aufbereitungsbedingte Materialermüdung war gering und führte nicht zum Verlust der Trageeigenschaften; nur wenige Handschuhe mussten aussortiert werden. Bei Studienende waren noch 90,5 % der Handschuhe vorhanden und weiter einsetzbar. Die Anschaffungs- und Aufbereitungskosten betrugen für die gesamte Umlaufmenge von 687 Paar Handschuhen 973,20 Euro bzw. 0,45 Euro pro Anwendung, wenn man von einer vollständigen Abschreibung der Handschuhe mit Studienende ausgeht. Die tatsächlichen Kosten unter Einbeziehung des Restwertes der Handschuhe sind entsprechend geringer. Die Akzeptanz und Compliance zur Nutzung der Unterziehhandschuhe war bemerkenswert gut. Das lag zum einen an den Eigenschaften der Handschuhe, zum anderen an der Reduktion des Schwitzens und dem positiv empfundenen Einfluss auf die Haut der Hände. Mit der Studie konnte die Durchführbarkeit des routinemäßigen Einsatzes textiler Unterziehhandschuhe als Hautschutzmaßnahme gezeigt werden. Bei bedarfsgerechter Bereitstellung und mit entsprechender Erfahrung in der Anwendung ist die praktische Nutzung von Unterziehhandschuhen unkompliziert realisierbar. Voraussetzung sind die Aufklärung der Anwender und die Implementierung der Logistik der Aufbereitung.
Ziel der vorliegenden Arbeit war eine vergleichende Darstellung der Kariesprävalenz im Milchgebiss zweier strukturell vergleichbarer jedoch konfessionell unterschiedlichen Landkreise in Niedersachen. Während sich der Landkreis Cloppenburg durch eine wirtschaftlich starke und katholische Struktur mit starker Vernetzung auszeichnet [Vitzthum 2009], ist der überwiegend evangelische Landkreis Uelzen durch eine für Niedersachsen konventionelle, ländliche Struktur geprägt. Im Rahmen der vorliegenden Studie wurde im Jahr 2009 an 679 Kindern im Landkreis Cloppenburg und 541 Kindern im Landkreis Uelzen im Alter von 2-7 (mittleres Alter 4,86 ± 0,99 ) Jahren die Häufigkeit von Milchzahnkaries und Nuckelflaschenkaries untersucht. Ziel der Studie war, neben der Erfassung kariesepidemiologischer Daten, die Überprüfung der Hypothese, ob Kariesverbreitung bei den überwiegend katholischen Kindern mit potenziell intakteren Familienstrukturen im Landkreis Cloppenburg gegenüber den überwiegend evangelischen Kindern im Landkreis Uelzen signifikant geringer ausfällt. Ferner wurde der Einfluss des Geschlechts, der Herkunft und des Alters untersucht. Überraschenderweise betrug der Anteil naturgesunder Milchgebisse im Landkreis Cloppenburg lediglich 60,8 % und lag deutlich unter dem der Uelzener Kinder mit 80,4 %. Die dmft-Werte lagen bei 1,6 ± 2,8 und 0,6 ± 1,1 und damit unter dem für Thüringen in den Jahren 2004/2005 diagnostizierten dmft-Mittelwert bei den 5-Jährigen von 1,87 [Borutta 2007]. Somit konnte die Hypothese nicht bestätigt werden, dass die aufgrund des katholischen Glaubens unterstellten intakteren Familienstrukturen einen signifikant positiven Einfluss auf die Zahngesundheit haben. Aus den vorliegenden Daten ergibt sich ein gegenteiliges Bild. Allerdings sollte hier nicht auf einen Kausalzusammenhang zwischen Religion und Zahngesundheit geschlossen werden, da sich aufgrund der ex-post-facto-Befragung lediglich Aussagen über Korrelationen treffen lassen. Die Studie zeigte ferner, wie zu erwarten, einen Zusammenhang zwischen Alter und dmft-Index. So wurde diagnostiziert, dass mit zunehmendem Alter der dmft-Index stetig von 0,1 dmft bei den 2-Jährigen auf 3,5 dmft bei den 7-Jährigen stieg. Bezüglich des Einflusses des Geschlechtes auf die Zahngesundheit, gemessen anhand des dmft-Indexes, zeigten die ermittelten Werte dieser Arbeit, dass männliche Versuchspersonen mit einem Index von 1,28 ± 2,48 dmft deutlich schlechter abschneiden als die weiblichen mit einem Wert von 0,98 ± 2,13 dmft. Folglich hatten die Mädchen in den Landkreisen Uelzen und Cloppenburg gesündere Zähne als die Jungen. Auch die ethnische Herkunft zeigte einen signifikanten Einfluss auf die Zahngesundheit. So hatten die Kinder westeuropäischer Herkunft mit einem dmft-Wert von 1± 2,1 gut halb so häufig Karies wie osteuropäische Kinder mit 1,9 ± 2,8 dmft. Noch eklatanter fiel der Vergleich mit den Spitzenreitern arabisch-asiatischer Herkunft aus: Hier lag der Wert mit 2,7 ± 3,2 dmft nahezu dreimal so hoch wie bei Kindern europäischer Herkunft. Zusammenfassend ergibt sich das Bild, dass, wie bereits in der Literatur hinreichend beschrieben sozial/ethnische Faktoren [Bice et al. 1974, Robke und Buitkamp 2002, Splieth & Heyduck 2006] und das Alter [Milnes 1996, Wendt 1995] die Zahngesundheit beeinflussen. Die evangelische und katholische Religion und das Geschlecht spielen hingegen in der Entwicklung von Milchzahnkaries eine eher untergeordnete Rolle. Ein arabischer-asiatischer Migrationshintergrund war allerdings überproportional häufig mit hohen Karieswerten assoziiert.
Durch in vitro-Studien konnte gezeigt werden, dass Polihexanid im Vergleich zu anderen bekannten antimikrobiellen Wirkstoffen sowie in Anwesenheit anwendungsnah simulierter organischer Belastungen ein für die Wundantisepsis geeigneter Wirkstoff ist. Im Kontext mit den bekannten Daten zur Verträglichkeit zumindest im Bereich der medizinischen Anwendungskonzentrationen (0,02 % und 0,04 % Polihexanid) und zum Einfluss auf die Wundheilung stützen die hier erhobenen Daten die bestehende Konsensusempfehlung zur Wundantiseptik, nach der Polihexanid zwar auch zur akuten Wundantiseptik, insbesondere aber zur Behandlung chronischer Wunden als geeignet angesehen wird. Auf Basis der biochemischen und biopysikalischen Grundlagen der Wirksamkeit von Polihexanid wurde die Möglichkeit der weiteren Verminderung der Zytotoxizität des Polihexanids bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der bakteriziden Wirksamkeit durch die Bindung an Phosphatidylcholin-haltige o/w-Emulsionen gezeigt; im Testsystem bei gleichzeitiger Anwesenheit von Bakterien und eukaryotischen Zellen unter simulierten Wundbedingungen war bereits die Kombination 0,05 % PHMB / 0,4 % EPC vollständig bakterizid und dabei ohne zytotoxischen Effekt wirksam. Diese Darreichungsform fungiert weiterhin als PHMB-Depot, das auch nach wiederholter Passage durch eine Bakteriensuspension noch die gleiche wundantiseptische Wirksamkeit aufweist wie in der ersten Passage. Erste in vitro- und in vivo-Erfahrungen mit den hier beschriebenen PHMB-haltigen o/w-Emulsionen wurden bereits durch andere Arbeitsgruppen publiziert. Demnach führt diese neue Darreichungsform zu einer größeren Eindringtiefe des Wirkstoffs in die Haarfollikel, die in Bezug auf die Hautfläche das mit Abstand größte Reservoir für die mikrobielle Hautflora und nicht zuletzt auch für eine Repopulation oberflächlich desinfizierter Haut darstellen. Die in vivo–Daten deuten darauf hin, dass mit partikel-gebundenem PHMB eine bessere und nachhaltigere Antisepsis erreicht werden kann als mit freiem PHMB. Zusätzlich zum Beitrag an der Konsensusempfehlung des Polihexanids zur Behandlung chronischer Wunden wird damit als wesentliches Ergebnis der Dissertation die Erschließung von bisher für wässrige PHMB-Lösungen nicht möglicher medizinischer Einsatzorte wie in sensiblen Geweben oder Anwendung bei Neugeborenen, am Auge, in Gegenwart von Knorpel, am Peritoneum und in anderen Körperhöhlen (Blase, Harnröhre, vereiterte Gelenkhöhlen), zur Mukositis-Prophylaxe, bei der Krebschemotherapie, bei Verbrennungen 3. Grades, aber auch in der antimikrobiellen Behandlung von Zellkulturen vorstellbar. Bis zu einer solchen therapeutischen Nutzung sind jedoch noch weitere Studien notwendig. Als günstig dürfte sich erweisen, dass es sich sowohl beim Polihexanid, als auch bei dem hier verwendeten Lipofundin ® um bereits etablierte und gut verstandene Medizinprodukte handelt. Im Kontext der weltweit zunehmenden Antibiotikaresistenzen und Verbreitungswege nosokomialer Erreger bei entsprechend geringer werdenden chemotherapeutischen Interventionsmöglichkeiten durch Antibiotika gewinnt die Möglichkeit des Einsatzes von Antiseptika mit breitem Wirkungsspektrum und guter Verträglichkeit immer mehr an Bedeutung, und dabei auch umso mehr die Erweiterung bestehender Einsatz-Indikationen. Neben der auf den ersten Blick vordringlich erscheinenden Identifikation neuer Wirkstoffe kann nicht zuletzt auf Basis der hier vorgelegten Ergebnisse die auf das gewünschte Wirkumfeld zugeschnittene Modifikation der Darreichungsform bekannter antiseptischer Wirkstoffe als möglicher Weg zur verbesserten antimikrobiellen Therapie herausgestellt werden. Diesem Gedanken folgen beispielsweise bereits Versuche, die die besonderen Eigenschaften von Nanopartikeln oder Peptid-basierten Nanostrukturen für die Bekämpfung von Infektionen und Kolonisationen zu nutzen, wobei deren Einsatz wegen der zum Teil hohen ökologischen Fremdartigkeit für biologische Systeme kritisch evaluiert werden muss. Im Gegensatz dazu ähnelt die Wirkung des Polihexanids auf die zwangsläufig und physiologisch kaum modifizierbar negativ geladenen bakteriellen Zellwandstrukturen dem Wirkmechanismen natürlich vorkommender antibakterieller Peptide wie dem β-Defensin, die einen wesentlichen Bestandteil des evolutionär sehr alten, angeborenen Immunsystems der Vertebraten darstellen – mikrobielle Zellumhüllungen sind anfällig gegenüber polykationischen Verbindungen mit hydrophoben Domänen. Auch das stellt einen Vorteil des Polihexanids gegenüber anderen Antiseptika dar.
Die vorliegende Studie befasst sich mit dem postnatalen Wachstum der Fossa pterygopalatina (FPP) von Pan troglodytes unter Berücksichtigung des Geschlechtsdimorphismus. Die Untersuchungen erfolgten an 27 Schimpansenschädeln beiderlei Geschlechts, die anhand ihres Dentitionsstatus in drei Altersgruppen eingeteilt wurden. Die Vermessung erfolgte an computertomographischen Schichtaufnahmen. Mit Hilfe der Software WinSurf© 4.0 wurde das Volumen der FPP berechnet und 3D-Rekonstruktionen angefertigt. Darüber hinaus wurden verschiedene lineare Maße der FPP und ihrer Verbindungen vermessen. Um eine Abhängigkeit des Volumens der FPP von der Schädelmorphologie zu untersuchen, wurden zusätzlich verschiedene Längen-, Höhen- und Breitenmaße sowie Winkel der Schädel bestimmt. Es zeigte sich, dass das Volumen der FPP postnatal sowohl bei den männlichen als auch bei den weiblichen Schimpansen zunimmt. Ein signifikanter Unterschied des Volumens wurde sowohl zwischen den infantilen und juvenilen als auch infantilen und adulten Individuen nachgewiesen. Da ein signifikanter Unterschied jedoch nicht zwischen den juvenilen und adulten Schädeln nachgewiesen werden konnte, ist anzunehmen, dass es vor allem innerhalb der Wachstumsphase zum juvenilen Schimpansen zu einer stärkeren Zunahme des Volumens der FPP kommt. Mittels Korrelationsanalysen konnten signifikante Zusammenhänge zwischen verschiedenen äußeren Schädelmaßen und dem Volumen der FPP nachgewiesen werden. Ein Zusammenhang zu den vermessenen Winkeln zeigte sich nicht. Auf der Grundlage des Ergebnisses der Korrelationsanalyse erfolgte die Beschreibung des postnatalen Wachstums des Volumens der FPP unter dem Aspekt des Geschlechtsdimorphismus. Erwartungsgemäß vergrößerte sich das Volumen der FPP im Beobachtungszeitraum, wobei die männlichen Schädel eine stärkere Zunahme zeigten. Bei im infantilen Alter gleich großen Flügelgaumengruben entwickelt sich so später in der Ontogenese ein signifikanter Volumenunterschied zu Gunsten der adulten männlichen Schimpansen. Im Vergleich zum Menschen wies die Fossa pterygopalatina des Pan troglodytes eine Reihe morphologischer Besonderheiten auf. Das Foramen sphenopalatinum lag bei infantilen und juvenilen Schimpansen auf Höhe des Corpus ossis sphenoidalis, wodurch die FPP in diesem Bereich relativ tief war. Im Laufe der Ontogenese verlagert sich das Foramen sphenopalatinum nach kaudal, so dass es bei adulten Schimpansen auf Höhe des Processus pterygoideus ossis sphenoidalis lag und die FPP in diesem Bereich deutlich flacher war als bei Jungtieren. Diese Besonderheit ist wahrscheinlich auf ein zunehmendes kraniokaudales Wachstum des Viszerokraniums zurückzuführen. Bei infantilen und juvenilen Schimpansen zeigten sich multiple Formvarianten des Foramen sphenopalatinum von hochoval, längsoval und rund, wobei bei adulten Schimpansen nur die, vom Menschen bekannte, hochovale Form nachweisbar war. Die am kranialen Pol der FPP liegenden Strukturen wie Foramen rotundum, Fissura orbitalis inferior sowie die Unterkante der Facies orbitalis der Ala major ossis sphenoidalis veränderten in den verschiedenen Altersgruppen ihre Lage zueinander. Bei infantilen Schimpansen lag die Fissura orbitalis inferior am weitesten kaudal. Bei juvenilen Tieren befanden sich alle oben genannten Strukturen auf derselben Höhe, wohingegen das Foramen rotundum bei adulten Schädeln deutlich weiter kranial lag. Diese variable Lage der Strukturen der FPP zueinander erschwerte die Definition einer einheitlichen kranialen Begrenzung der FPP. Die multiplen Öffnungen der FPP in diesem Bereich und die damit fehlende knöcherne Begrenzung erschwerte die Vermessung der FPP am kranialen Pol zusätzlich. Da die vorliegende Arbeit Möglichkeiten zeigt, die FPP unter standardisierten Bedingungen zu vermessen, trägt sie Modellcharakter. Sie gibt erstmals einen tieferen Einblick in die Morphologie und das postnatale Wachstum der FPP des Pan troglodytes unter Berücksichtigung des Geschlechtsdimorphismus. Somit leistet sie einen weiteren Beitrag zum Verständnis des komplexen kraniofazialen Wachstums des Schimpansen und liefert Daten für weitere Studien an der FPP des Menschen und anderer höherer Primaten.
Zielsetzung: Der Weite des Ventrikelsystems kommt in der neuroradiologischen Diagnostik eine zentrale Bedeutung zu. Doch auch heute mangelt es noch an validen Daten zum physiologischen Alterungsprozess der Ventrikel. Das Volumen der Seitenventrikel soll mit einem neuen Ansatz einer semiautomatischen Volumetrie anhand von MRT-Daten der SHIP-Studie an einer großen Studienpopulation bestimmt werden. Anhand der erhobenen Daten sollen altersspezifische Normwerte generiert, sowie epidemiologische Einflussfaktoren untersucht werden. Die Gültigkeit bereits etablierter Indices (Evans Index, Frontal and Occipital Horn Ratio) zur Beurteilung der Weite des Ventrikelsystems soll überprüft und für die FOHR ein Schwellenwert definiert werden. Methodik: Es wurden 2988 gesunde Probanden aus dem Kollektiv der SHIP-Studie mittels kranialer MRT-Aufnahmen untersucht. Mit Hilfe der semiautomatischen Volumetrie mittels FSL FAST und ALVIN-Maske wurden die Volumina der Seitenventrikel, der grauen und weißen Hirnsubstanz, das gesamte Liquorvolumen, sowie komplettes Hirn- und Schädelvolumen bestimmt und mit Alter, Geschlecht, Größe, Gewicht und BMI korreliert. Des Weiteren wurden bei den Probanden EI und FOHR bestimmt und mittels einer ROC-Analyse die Schwellenwerte für ein erhöhtes Ventrikelvolumen (VV) beurteilt. Ergebnisse: Das durchschnittliche VV betrug für alle Probanden 22,8 ± 11,0 ml. Frauen hatten dabei ein signifikant geringeres VV als Männer (im Mittel 20,0 ± 9,5 vs. 26,0 ± 11,7 ml; p<0,001), zeigten jedoch eine stärkere relative Zunahme des VV mit zunehmendem Alter (153,7% vs. 134,9%). Das VV und das gesamte Liquorvolumen nahmen kontinuierlich mit zunehmendem Alter zu, während sich die Volumina der grauen und weißen Hirnsubstanz konstant verringerten. EI und FOHR erreichten als Testparameter eine hohe Spezifität (97,2% vs. 96,9%). Die Sensitivität war bei beiden Indices mäßig und bei der FOHR höher als beim EI (70,1% vs. 55,4%). Schlussfolgerungen: Der vorgestellte neue Ansatz der semiautomatischen Volumetrie von Hirngewebe als Kombination von FSL FAST und der ALVIN-Maske ist in der Lage ein großes Probandenkollektiv zeitlich effektiv, mit überschaubarem Aufwand und validen Ergebnissen auszuwerten. Anhand der SHIP-Daten konnten erstmals valide Normwerte für das Volumen der Seitenventrikel in einer gesunden Normalbevölkerung für alle Altersklassen erhoben werden. Es zeigte sich eine signifikante Korrelation des VV mit dem Alter, die bei Männern stärker ausgeprägt war als bei Frauen. Die weiteren Parameter Größe, Gewicht und BMI stellten keine relevanten Einflussfaktoren für das VV dar. Die Indikatoren EI und FOHR sind beide auf Grund ihrer hohen Spezifität gute Screening-Parameter im klinischen Alltag und gut geeignet, um eine Ventrikulomegalie auszuschließen. Die FOHR ist dabei ein besserer Parameter als der EI, wobei als Indikator für ein dilatiertes Ventrikelsystem ein Schwellenwert von FOHR>0,4 genutzt werden sollte.