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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.

Presumably every organism on earth is involved in at least one mutualistic interaction with one or several other species. To interact with each other, the species need traits that provide benefits to the partner species. Surprisingly, the function of traits for the stabilization of mutualisms has rarely been investigated, despite of a general lack of knowledge how mutualisms are maintained. The aim of this work was to find functional traits, which stabilize the mutualism between a bat species and a carnivorous pitcher plant in Northern Borneo. Kerivoula hardwickii is the only bat species known to roost in pitcher-shaped trapping organs of Palaeotropical pitcher plants (Nepenthes). These bats fertilize the pitcher plant Nepenthes hemsleyana with their nutritious nitrogen-rich faeces while roosting inside the pitchers. The plants have outsourced capture and digestion of arthropod prey to the bats on which they strongly rely for nutrient acquisition. The bats in contrast are less dependent on their mutualism partner as they also roost in pitchers of two further Nepenthes species as well as in developing furled leaves of various plant species in the order Zingiberales. In earlier studies, we found that N. hemsleyana outcompetes alternative roosts by providing high-quality roosts for the bats. However, which traits exactly stabilize the mutualism between K. hardwickii and N. hemsleyana was still unclear. I found that both the bats and the pitcher plants show traits, which have the potential to stabilize their interaction. On the level of morphological traits, I found that the pitchers have a low fluid level and a particular shape that provide just enough roosting space for one individual of the solitary K. hardwickii, a mother with juvenile or a mating couple. The bats have enlarged thumb and foot pads that enable them to cling to the smooth surfaces of their roosts without using their claws. This avoids damage to the sensitive N. hemsleyana pitchers. On the level of communicational traits, again N. hemsleyana acquired morphological structures that act as effective ultrasound-reflectors, which guide the echo-orientating bats to the opening of the pitchers and help the bats to identify their mutualism partner. The bats’ calls on the other hand are characterized by extraordinary high starting frequencies and broad bandwidths, which enable K. hardwickii to easily locate pitchers of N. hemsleyana and other Nepenthes species in their dense habitats. Finally, on the level of behavioural traits the bats often but not always prefer their mutualism partner to other roosts when they can select roosts in their natural environment or in behavioural experiments. The reason for this behaviour seems to be a combination of 1) N. hemsleyana’s superior quality compared to alternative roosts and 2) different roosting traditions of the bats. In conclusion, the mutualism between bats and pitcher plants is asymmetric as N. hemsleyana is more dependent on K. hardwickii than vice versa. For the plants bat faeces present their most important nutrient source. In contrast, K. hardwickii can select between alternative roosting plants. This asymmetric dependency is reflected in the specifity and function of the traits that stabilize the mutualism in each of the two involved species. Especially on the morphological level, N. hemsleyana seems to have evolved several traits that perfectly fit to K. hardwickii. In contrast, the bats’ traits more generally facilitate their roosting in funnel-shaped plant structures and their occurrence in cluttered habitats. Thus, they are probably exaptations (i.e. traits that evolved for another reason) that are nevertheless functional and stabilize the mutualism with N. hemsleyana. This plant‘s superior roost quality is likely a consequence of the competition with alternative roosting plants and is a pre-requisite for the bats to prefer N. hemsleyana. Moreover, my study confirms earlier findings that asymmetric dependencies support the stabilization of mutualistic interactions. Finally, my work indicates that the specifity of functional traits can be used as a measure to determine mutual dependencies of mutualistic partners.

Zielsetzung dieser Arbeit war die Herausarbeitung der morphologischen Besonderheiten und wirksamer Faktoren bei der Entwicklung des Sinus maxillaris von Spaltträgern beiderlei Geschlechts im Vergleich zu einer Referenzgruppe von Nichtspaltträgern. Dafür wurde retrospektiv ein heterogenes Spaltkollektiv von 22 Fällen kombinierter Lippen-Kiefer-Gaumen-Defekte, einer Lippen-Kiefer-Spalte und einer isolierten Gaumenspalte untersucht. Durch Altersanpassung wurde das Durchschnittsalter der Spaltgruppe von 9,27 auf 12 Jahre angehoben und so an das der Referenzgruppe (14,44 Jahre) angeglichen. Es wurden 23 Variablen der Schädelbasis und des Gesichtsschädels an eingescannten Fernröntgenseitenbildern und dreidimensionalen Rekonstruktionen von Oberkiefergipsmodellen digital vermessen. Der Mittelwertwertbestimmung, Korrelations- und Regressionsanalyse vorausgehend wurde durch eine Faktorenanalyse auf Basis der Interkorrelationen eine Gruppierung in die topographischen Areale Gaumen und Epipharynx – Sinus maxillaris – Schädelbasisknickung und posteriorer Gesichtschädel erreicht, die unter Hinzunahme weiterer Variablen zu den jeweiligen Faktoren maximale Varianz aufklären konnte. Die signifikant niedrigen Mittelwerte nahezu aller Gaumenmaße am Gipsmodell und FRS geben dabei das Bild eines in anterioposteriorer Richtung verkürzten Schmalkiefers, der durch einen möglicherweise weiter posterioren Einbau den posterior angrenzenden, signifikant verkleinerten Epipharynx einengt. Die signifikant verkürzte Obergesichtshöhe macht das vertikale Entwicklungsdefizit der Spaltmaxilla erkennbar. Zahlreiche korrelative Beziehungen zu Schädelmaßen bei ähnlichem linearen Wachstumsmuster wie in der Referenzgruppe markieren die starke Einbindung des Spaltgaumens in den übrigen Schädel. Die gemessenen Flächen des Sinus maxillaris scheinen sich beim Spaltträger nur hinsichtlich der signifikant geringeren Größe, nicht aber in Bezug auf die Integration in den Schädel zu unterscheiden. Diese ist in beiden Gruppen auf den korrelativen Bezug zur verkleinerten vorderen Schädelbasislänge beschränkt. Auch in der linearen Regressionsanalyse ähnelt das Wachstumsmuster dem der Referenzgruppe. Die gesamte und vordere Schädelbasislänge der Spaltgruppe zeigte sich signifikant, die hintere Schädelbasislänge (Klivuslänge) nichtsignifikant kürzer als die der Referenzgruppe. Es lässt sich kein signifikanter Unterschied hinsichtlich der Abknickung der Schädelbasis Spalt- und Nichtspaltträgern bestätigen. Die im signifikant größeren Basionwinkel ausgedrückte clockwise rotation der Gaumenebene zur Klivusebene als Maß für eine verkürzte hintere Obergesichtshöhe ist möglicherweise bedeutsam für die Ausdehnung und das Wachstum des Sinus maxillaris. Insgesamt erscheint die Schädelbasis sagittal verkürzt, aber ohne Wachstumsdefizite. Die Relationen zu übrigen Schädelstrukturen wie dem Obergesicht, dem Sinus maxillaris und dem Gaumen sind grundsätzlich gegeben. Die mit der Faktorenanalyse gebildeten topographischen Domänen des Gesamtdatensatzes reduzierten sich im Gruppenvergleich auf den nasomaxillären Komplex und damit auf das primär von der Spaltbildung beeinflusste Gebiet. Im Ergebnis der abschließenden Diskriminanzanalyse stellten sich nach Altersanpassung die Schlüsselvariablen Gaumenlänge, Fläche des Sinus maxillaris und des Epipharynx am FRS sowie die zweidimensionale Gaumenbreite auf Höhe des 1. Prämolaren am Gipsmodell als so bedeutend für die Zuordnung Spaltträger/Nichtspaltträger dar, dass sich über sie anhand der Diskriminanzfunktion ein unbekannter Fall eindeutig zuordnen ließe. Zur Überprüfung der in den Falldaten enthaltenen Informationsqualität wurde die vorhergesagte mit der tatsächlichen Gruppenzugehörigkeit verglichen und dabei in der Spaltgruppe keine Abweichung sichtbar. Um zukünftig Aussagen über den Einfluss der einzelnen Spaltformen, Geschlechtsspezifitäten und verschiedener Behandlungskonzepte auf die Ausprägung und Morphologie des Sinus maxillaris in allen Dimensionen sowie den Einfluss der Körpergröße auf die beschriebenen Maße der Schädelbasis und des nasomaxillären Komplexes beim Spaltträger treffen zu können, sollten in longitudinalen Studien unter Verwendung dreidimensionaler bildgebender Verfahren möglichst große Spaltkollektive mit einer altersangepassten Referenzgruppe untersucht werden.

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.