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- infective endocarditis, antibody response, monoclonal antibodies, S. aureus, SplB, ClfA, FnBPA, Card-ii-Omics (1)
- infrared spectroscopy (1)
- innate lymphoid cells (1)
- intellectual disability (1)
- kinetic modelling (1)
- komplexes regionales Schmerzsyndroms (CRPS) (1)
- konventionelle Bissregistrierung (1)
- kraniomandibuläre Bewegungsabläufe (1)
- larval responses (1)
- laser atomic absorption (1)
- liquid plasma bank (1)
- longitudinal study (1)
- longitudinale Veränderungen (1)
- mHippo18 Zellen (1)
- mRNA expression (1)
- metabolomics (1)
- methylene blue photo inactivation (1)
- microRNA-Sequenzierung (1)
- microbiome (1)
- microfluidics, cell mechanics, cells, holography, hologram, deformation, biomedicine, transfusion medicine, cytometry, viscoelasticity (1)
- microsite (1)
- migratory connectivity (1)
- mixed binomial point process (1)
- money allocation (1)
- monoclonal antibodies (1)
- multilayer composition (1)
- multinomial distribution (1)
- multipopulation (1)
- mutations (1)
- neurodevelopmental disorders (1)
- neutron reflectometry (1)
- niedergelassene Ärzte (1)
- nitrous oxide (1)
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- oligonucleotides (1)
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- platelet biomechanics (1)
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- polyelectrolyte multilayer (1)
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- postoperativ (1)
- pregnancy (1)
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- renale Carzinogenese (1)
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- räumliches Überleben (1)
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- spatial survival (1)
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- storage period (1)
- storage temperature (1)
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- streptococci (1)
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- zeitgerecht (1)
- Äquivalenz – Obsessive Compulsive Drinking Scale (OCDS) – Visuelle Analogskala (VAS) – Craving – Alkohol (1)
- ökonomische Evaluation (1)
Institute
- Institut für Biochemie (11)
- Interfakultäres Institut für Genetik und Funktionelle Genomforschung (MNF) (10)
- Kliniken und Polikliniken für Innere Medizin (10)
- Abteilung für Mikrobiologie und Molekularbiologie (9)
- Institut für Anatomie und Zellbiologie (9)
- Klinik und Poliklinik für Frauenheilkunde u. Geburtshilfe (7)
- Institut für Klinische Chemie und Laboratoriumsmedizin (6)
- Institut für Physik (6)
- Zoologisches Institut und Museum (6)
- Institut für Geographie und Geologie (5)
Zusätzlich zu ihrer Zielstellung humane Thrombozyten auf das Vorkommen von NAP1L1 zu untersuchen, liefert diese Arbeit Anhalt für die potenzielle Funktion diese „nukleären“ Proteins in diesem anukleären Zelltyp. Eine Enflussnahme von NAP1L1 auf den Transport und ggf. Import eines Schlüsselenzyms des mitochondrialen Stoffwechsels (DLAT) erscheint als ein möglicher Mechanismus für die Einflussnahme auf systemische entzündliche Prozesse durch NAP1L1.
Für humane Thrombozyten sind die beschriebenen Veränderungen von DLAT eine der ersten Hinweise auf eine aktive Regulation der intramitochondrialen Proteinausstattung in Reaktion auf die systemische Infektion mit bakteriellen und viralen Erregern. Bislang existierten in dieser Situation nur Daten, welche z.B. die direkte Beeinflussung von Plättchen durch Erreger, z.B. durch induzierte Degradation des anti-apoptotischen BcL-x208, beschreiben.
In der Zukunft wird es wichtig sein zu ergründen, welche funktionellen Konsequenzen aus einer Mehr- oder Minderexpression von NAP1L1 im Bezug auf die thrombozytäre Mitochondrienfunktion entstehen, im Weiteren welchen pathophysiologischen Stellenwert diese Änderungen besitzen und wie man diese dann therapeutisch beeinflussen kann.
Fest steht, dass die in der Einleitung aufgeworfene Frage, ob die im Rahmen einer akuten, systemischen Entzündungsreaktion beobachteten metabolischen Veränderungen eher Ausdruck einer aktiven Regulation als eines pathologischen Defektes sind, auch auf die humanen Thrombozyten übertragen werden muss.
Monodithiolenkomplexe des Wolframs und des Molybdäns des Typs [M(CO)2(dt)(PP)] (M= Mo, W; dt= Dithiolen; PP= Bisphosphan) waren bisher nur wenig zugänglich und entsprechend kaum untersucht. Im Rahmen dieser Arbeit wurden diverse Variationen an Dithiolen- und Phosphan-Liganden eingeführt und die erhaltenen Komplexe umfassend charakterisiert. Ein besonderer Fokus wurde hierfür auf die redoxbasierte Reaktivität dieser spannenden Komplexklasse gelegt, sodass eine Aktivierung von molekularem Stickstoff im Rahmen einer Kleinmolekülaktivierung ermöglicht werden sollte. Während der Untersuchungen konnte ein erstes Beispiel für die Generierung eines Dithiolen-Sulfonium-Liganden basierend auf einer Reaktivität gegenüber dem Kleinmolekül Dichlormethan erhalten werden.
Diese Arbeit befasst sich mit der ökonomischen Evaluation innovativer Infektionsprävention.
Dabei liegt der Fokus auf einem stakeholderbasierten Hygienemanagement und
der modellhaften Einführung eines prästationären Screenings auf Multiresistente Erreger (MRE) mit anschließender Kostenanalyse.
Bei der Einführung innovativer Infektionspräventionsmaßnahmen im Krankenhaus ist
die Beurteilung der aktuellen Situation grundlegend. Krankenhausleitungen sollten als
Stakeholder die Rolle der Machtpromotoren aufgrund ihrer Position und Entscheidungskompetenz
dabei übernehmen. Allerdings gibt es keine empirischen Beweise dafür,
ob diese Annahme gültig ist oder nicht. Diese Arbeit berichtet darüber, wie deutsche
Krankenhausleitungen die aktuellen Herausforderungen in der Infektionsprävention
wahrnehmen. Analysiert werden ferner die fördernden und hemmenden Faktoren bei
der Einführung von innovativen Infektionspräventionsmaßnahmen. Dazu wurde eine
Online-Befragung bei deutschen Krankenhausleitungen durchgeführt. An der Befragung
nahmen 266 Krankenhausführungskräfte teil. Die Befragung ergab, dass die Übertragung
von Krankheitserregern vor allem im stationären Bereich, insbesondere in Akutkrankenhäusern
und in der stationären Altenpflege gesehen wurde. Der Zeitmangel des
Personals und die Refinanzierung von Infektionspräventionsmaßnahmen durch die
Krankenkassen wurden vorrangig als Barrieren bei der Umsetzung neuartiger Infektionspräventionskonzepte
empfunden. Die befragten Krankenhausleitungen bewerteten,
dass die aktive Einbindung der Patienten und deren Angehörigen in den Infektionsschutz
die Infektionsprävention ihrer Einrichtung stärken könnte. Es lässt sich aus der
Erhebung schlussfolgern, dass Krankenhausführungskräfte offen für innovative Hygienemaßnahmen
sind. Insbesondere begrüßen sie die aktive Einbindung der Patienten und
deren Angehörigen in die Infektionsprävention. Um diese innovative Infektionsprävention
voranzubringen, müssen daher finanzielle und institutionelle Barrieren, wie z. B.
eine unzureichende Finanzierung des Hygienemanagements überwunden werden.
In dieser Arbeit wurden ebenso die identifizierten Herausforderungen bei der Einführung
eines prästationären MRE-Screening sowie deren Bewältigung dargestellt. Des
Weiteren wurden die erwarteten Kosten einer prästationären MREManagementstrategie
im Vergleich zur stationären MRE-Managementstrategie berechnet.
Insbesondere die Überwindung der Sektorengrenzen im Gesundheitswesen bildete
eine Herausforderung bei der Einführung des prästationären MRE-Screenings. Hierzu
zählten vor allem die Abstimmung zwischen behandelndem Vertragsarzt und aufneh34
mendem Krankenhaus sowie die gesicherte Informationsübermittlung zwischen den
beteiligten Akteuren. Durch Schaffung transparenter, sektorenverbindender Prozesse
kann diese Herausforderung bewältigt werden. Als grundlegende Herausforderung besteht
weiterhin darüber hinaus die Abbildung und Vergütung prästationär erbrachter
MRE-Leistungen in der Regelversorgung.
Mit Hilfe der Methodik eines Entscheidungsbaumes wurden prästationäre und stationäre
Szenarien zum Screening auf den Erreger Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus
(MRSA) und zur MRSA-Behandlung entwickelt. Anhand derer wurden die erwarteten
Kosten dieser MRSA-Managementstrategien nach dem Rollback-Verfahren im Rahmen
einer Entscheidungsbaumanalyse berechnet. Die Berechnungen ergaben, dass die erwarteten
Kosten für eine prästationäre MRSA-Managementstrategie bei 8,24 Euro und für
eine stationäre MRSA-Managementstrategie bei 672,51 Euro liegen. Die kostengünstigere
Strategie bei Patienten mit geplantem Krankenhausaufenthalt ist, berechnet nach
dem Rollback-Verfahren, die Durchführung eines prästationären MRSA-Screenings
sowie ein positiver Befund vorliegt, eine ambulante Dekolonisation.
Zusammenfassung
Die vorliegende Studie befasst sich mit der Morphologie des menschlichen Tuber maxillae unter Berücksichtigung alters- und geschlechtsspezifischer Unterschiede. Grundlage dieser Arbeit waren DVT-Datensätze von 118 erwachsenen Probanden beiderlei Geschlechts. Basierend auf den Rohdatensätzen wurden, mit Hilfe der NewTom 3G Software (QR NNT Version 2.11 Professional ©), Axialschnitte parallel zur Ebene des Nasenhöhlenbodens angefertigt. Die Schichtstärke der Axialschnitte betrug 3,0 mm. Die daraus resultierenden axialen DVT-Schichtaufnahmen waren die Basis für alle weiteren Untersuchungen. Im Folgenden konnte auf der Grundlage definierter Messpunkte und Hilfslinien, Streckenmessungen am Tuber maxillae vorgenommen werden. Diese Streckenmessungen waren Ausgangspunkt für die Definition unterschiedlicher Formentypen des Tuber maxillae.
Um geschlechts- und altersspezifische Unterschiede zwischen den gewonnenen Messdaten und Formtypen des Tuber maxillae beurteilen zu können, wurde zunächst eine deskriptive Statistik erstellt. Darauf aufbauend erfolgte ein t-Test, durch den Geschlechtsunterschiede dargestellt werden konnten. Mit Hilfe einer einfaktoriellen Varianzanalyse (ANOVA) untersuchten wir die gewonnenen Daten in Bezug zu den drei Altersgruppen der erwachsenen Probanden. Des Weiteren nahmen wir eine Korrelations- und Regressionsanalyse unter Berücksichtigung verschiedener Gesichtsschädelmaße vor. Mit Hilfe der Bestimmung eines Symmetriequotienten erfolgte die Beurteilung von Seitenunterschieden.
Anhand der Streckenmessungen des Tuber maxillae zeigte sich, dass der Tuber maxillae bei den Männern höher ist als bei den Frauen. Breite und Länge des Tuber maxillae sind jedoch geschlechtsunabhängig. Obgleich keine signifikanten Altersunterschiede in Bezug auf die Höhe des Tuber maxillae nachgewiesen werden konnten, wurden Unterschiede zwischen den Altersgruppen 2 und 3 beobachtet. So nahm die Höhe des Tuber maxillae bis zur Altersgruppe 2 zunächst zu, um bei den älteren Probanden in der Altersgruppe 3 wieder leicht abzunehmen. Das Symmetrieverhalten des Tuber maxillae zeigte im Bezug zur Höhe symmetrische Höhenmaße. Anders verhielt es sich bei der Breite und Länge des Tuber maxillae. Sowohl für die Breite als auch für die Länge zeigten sich bei über der
Hälfte der Probanden Symmetrieunterschiede zwischen dem rechten und linken Tuber maxillae. Weiterhin konnte diese Studie verschiedene Korrelationen zwischen den Maßen des Tuber maxillae und verschiedenen Schädelmaßen aufzeigen. Eine weiterführende Regressionsanalyse bestätigte einen signifikanten Zusammenhang, insbesondere zwischen der Höhe des linken Tuber maxillae und dem Volumen des linken Sinus maxillaris.
Basierend auf den in dieser Studie ermittelten Maßen des Tuber maxillae konnten dem Tuber maxillae sowohl in der Norma lateralis als auch in der Norma horizontalis drei verschiedene Formtypen zugeordnet werden. Für die Formbestimmung in der Norma lateralis wurden jeweils die größten Längen des Tuber maxillae von kranial nach kaudal auf Millimeterpapier übertragen und an der anterioren Begrenzung des Tuber maxillae ausgerichtet. Mit Hilfe der so gewonnen Skizzen definierten wir die Formtypen I, II und III. Beim Typ I beschreibt die Dorsalfläche des Tuber maxillae einen annährend geraden Verlauf von kranial nach kaudal. Der Typ II hingegen ist gekennzeichnet durch eine tendenzielle Zunahme der Dorsalfläche von kranial nach kaudal. Beim Typ III zeigt sich ein konkaver Verlauf der Dorsalfläche des Tuber maxillae. Unsere Untersuchungen zeigten, dass in der Norma lateralis der Typ III bei den Männern am häufigsten vorkam. Bei den weiblichen Probanden zeigte sich dagegen häufiger der Typ II.
Die Formbestimmung des Tuber maxillae in der Norma horizontalis erfolgte an drei definierten Horizontalschnitten. Der erste Horizontalschnitt befindet sich auf Höhe des mittleren Nasenganges, der zweite Horizontalschnitt auf Höhe des Foramen palatinum majus und der dritte Horizontalschnitt in Höhe der Wurzelspitzen der Oberkiefermolaren. Die Einteilung in die Formen erfolgte in ähnlicher Weise wie in der Norma lateralis. Die größten Längen des Tuber maxillae wurden von lateral nach medial auf Millimeterpapier übertragen und wieder an der anterioren Begrenzung des Tuber maxillae ausgerichtet. Anhand der gewonnenen Skizzen definierten wir die Formtypen a, b und c für die Norma horizontalis. Beim Typ a befindet sich die stärkste Ausprägung der Dorsalfläche im medialen Drittel des Tuber maxillae. Der Typ b zeigt seine stärkste Ausprägung im mittleren Drittel des Tuber maxillae. Beim Typ c befindet sich die stärkste Ausprägung im lateralen Drittel des Tuber maxillae. Es zeigte sich, dass in Höhe des mittleren Nasenganges bei den Männern der Typ a am häufigsten auftrat. In Höhe des Foramen palatinum majus und auf Höhe der Wurzelspitzen der oberen Molaren ermittelten wir den Typ b am häufigsten. Bei den Frauen zeigte sich auf Höhe des mittleren Nasenganges der
Typ a am häufigsten. Gleiches war auf Höhe des Foramen palatinum majus zu beobachten. In der Ebene der Wurzelspitzen der oberen Molaren zeigte sich häufiger der Typ b. Anhand der hier gewonnenen Daten ist es möglich, die Form des Tuber maxillae zu quantifizieren. Die Untersuchungsergebnisse können für verschiedene klinische Fachgebiete, wie die Mund-Kiefer-Gesichtschirurgie (MKG), die Prothetik und die Kieferorthopädie, von Interesse sein. In der MKG beispielweise können sie von Bedeutung bei der Wahl des passenden dentalen Implantatsystems in der Tuberregion sein. Aber auch bei der Gewinnung von Knochen aus der Tuberregion kann die Kenntnis über Form und Größe des Tuber maxillae von Nutzen sein. Die hier vorliegende Studie gibt Aufschluss über die Morphologie des Tuber maxillae beim Menschen. Weiterhin liefert sie Grundlagen für weiterführende Studien an anderen menschlichen Populationen.
In der vorliegenden Arbeit wurde die Morphologie des knöchernen Gaumens
verschiedener Feuchtnasenprimaten, Neuweltaffen und Altweltaffen untersucht und miteinander verglichen. Zudem wurde ein möglicher Zusammenhang zwischen der Morphologie des knöchernen Gaumens und dem Sinus maxillaris überprüft. Die Untersuchung erfolgte anhand von CT- und DVT-Datensätzen an insgesamt 138 verschiedenen Primatenschädeln. Das genaue Alter sowie das Geschlecht einiger Tiere waren nicht bekannt. Mit Hilfe der Software OsiriX Lite Version 10.0.2 (Osman Ratib, Antoine Rosset) wurde die Vermessung der verwendeten Datensätze anhand definierter Gaumenmaße
durchgeführt. Zusätzlich ermöglichte die Software die Bestimmung des
Gaumenvolumens sowie die Erstellung eines Gaumenmodells mittels 3-D Rekonstruktion. Zudem wurden verschiedene Schädelmaße sowie das Volumen des Sinus maxillaris bestimmt.
Die biostatistische Auswertung der Ergebnisse umfasste neben der Untersuchung signifikanter Unterschiede der Gaumenmaße mittels U-Test und H-Test eine Korrelationsanalyse sowie eine einfache lineare Regressionsanalyse. Um den Einfluss möglicher Störvariablen zu eliminieren, wurden die Schädelbasislänge und die Obergesichtshöhe im Rahmen einer partiellen Korrelationsanalyse herausgerechnet. Insgesamt erfolgte die Auswertung sowohl innerhalb einer Primatengruppe als auch
zwischen den jeweiligen Gruppen. Um die Gaumenmorphologie der Primatengruppen
besser vergleichen zu können, wurden Gaumenindizes gebildet.
Bei allen untersuchten Primatengruppen konnte eine Gaumenwölbung nachgewiesen
werden. Dabei unterscheiden sich im koronaren Schnittbild vor allem das Ausmaß und
die Form dieser Wölbung. Grundsätzlich liegt bei allen untersuchten Primaten im
vorderen Abschnitt des Gaumens eine flache Wölbung vor. Diese nimmt im Bereich der
Prämolaren und Molaren zu und flacht im dorsalen Abschnitt des Gaumens wieder ab.
Während bei den Strepsirrhini eine geringe Wölbung des Gaumens vorliegt, ist diese bei den Catarrhini am stärksten ausgeprägt. Bezüglich der Grundform der Gaumenwölbung
weist der Gaumen der Strepsirrhini im Bereich der Molaren eine trianguläre Form auf. Diese ist bei den Platyrrhini elliptisch bis halbkreisförmig. Die Grundform der
Gaumenwölbung der Catarrhini variiert zwischen trapezoid bis rechteckig und einer hohen Bogenform.
Die erhobenen Gaumenindizes ergaben für alle untersuchten Primatengruppen einen
Gaumen, der als leptostaphylin (schmalgaumig) klassifiziert werden kann. Dabei weisen
die Platyrrhini den verhältnismäßig breitesten Gaumen aller untersuchten
Primatenspezies auf. Bezüglich der Gaumenhöhe ist der Gaumen der Strepsirrhini und
Platyrrhini als chamaestaphylin (niedergaumig) zu bezeichnen. Der Gaumen der
Catarrhini ist dagegen als orthostaphylin (mittelhochgaumig) einzustufen.
Bei einigen Präparaten konnte ein Torus palatinus beobachtet werden, wobei die
Ausprägung und Häufigkeit dieser Exostose zwischen den Primatengruppen variierte. Während ein Torus palatinus bei den Catarrhini in 49,4 % der Fälle gefunden wurde,
konnte dieser bei den Strepsirrhini bei 28 % der Präparate festgestellt werden.
Hervorzuheben ist, dass bei keinem der untersuchten Neuweltaffen ein Torus palatinus
gefunden wurde.
Die Korrelationsanalyse ergab für alle untersuchten Primatengruppen eine insgesamt
hohe signifikante Korrelation zwischen den erhobenen Gaumenmaßen und verschiedenen
Längen-, Breiten- und Höhenmaßen des Gesichtsschädels. Bei allen Primatenspezies, die
einen Sinus maxillaris ausgebildet haben, konnten wir einen signifikanten
Zusammenhang zwischen dem Gaumenvolumen und dem Volumen des Sinus maxillaris
feststellen. Im Rahmen einer partiellen Korrelationsanalyse konnte jedoch gezeigt
werden, dass diese Korrelation maßgeblich durch die Schädelgröße determiniert wird.
Lediglich bei den Catarrhini konnten wir nach partieller Korrelationsanalyse eine
signifikante Korrelation zwischen der Gaumenhöhe und dem Sinus maxillaris feststellen.
Inwiefern das Vorhandensein des Sinus maxillaris einen Einfluss auf die
Gaumenmorphologie hat, wurde im Sinne eines natürlichen Experiments durch einen
Speziesvergleich innerhalb der Cercopithecoidea überprüft. Dazu wurde die
Gaumenmorphologie von Colobus guereza, einem Primaten ohne Sinus maxillaris, und
Macaca fuscata, einem Primaten mit Sinus maxillaris, verglichen. Es konnte gezeigt
werden, dass die Ausbildung des Sinus maxillaris keinen signifikanten Einfluss auf die Morphologie des knöchernen Gaumens hat. Für beide Strukturen kann folglich ein
eigenes Wachstumspotenzial angenommen werden.
Bei Primaten, welche einen Sinus maxillaris ausgebildet haben, weisen die Ergebnisse
dieser Studie auf einen Zusammenhang zwischen der Gaumenhöhe und dem Volumen
des Sinus maxillaris hin. Dabei wird der Zusammenhang beider Maße vor allem durch
die Schädelgröße determiniert, obgleich der Einfluss der Schädelgröße bei den Platyrrhini
und Strepsirrhini größer zu sein scheint als bei den Catarrhini. Insgesamt besteht der
Zusammenhang zwischen Sinus maxillaris und Palatum durum unserer Auffassung nach vor allem aufgrund der engen topografischen Beziehung beider Strukturen zueinander,
sodass ein gut ausgebildeter Processus alveolaris einen großen Sinus maxillaris
begünstigt.
Diese Arbeit bietet eine Übersicht über die unterschiedliche Gaumenmorphologie
einzelner Primatenspezies innerhalb der Ordnung der Primaten und leistet so aus
vergleichend-anatomischer Sicht einen Beitrag zum Verständnis einiger Einflussfaktoren
auf die Gaumenmorphologie. Die Ergebnisse dieser Studie tragen Modellcharakter und
lassen aufgrund der engen stammesgeschichtlichen Verwandtschaft zwischen nichtmenschlichen
Primaten und dem Menschen Rückschlüsse auf den Zusammenhang beim
Menschen zu. In Bezug auf den Sinus maxillaris verdeutlicht diese Studie, dass die
Pneumatisationsverhältnisse bei der Beurteilung der Maxilla und des knöchernen
Gaumens künftig stärker berücksichtigt werden sollten.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit den morphologischen Besonderheiten des knöchernen Tränennasenkanals nicht-menschlicher Primaten anhand von 99 computertomographischen Datensätzen und 5 DVT Datensätzen verschiedener Primatenspezies. Für diese Studie wurden adulte Schädel von 25 Feuchtnasenprimaten (Strepsirrhini), 6 Brüllaffen (Alouatta), 15 Mantelaffen (Colobus guereza), 5 Kapuzineraffen (Cebidae) und 36 Schimpansen (Pan troglodytes) verwendet. Letztere lagen in drei postnatalen Altersstufen vor. Zudem wurden Daten von Macaca fuscata aus einer Studie von Drygala (2018) einbezogen. Da für die meisten Schädel das Geschlecht nicht bekannt war, wurde das Geschlecht im weiteren Verlauf der Studie vernachlässigt.
Um die dreidimensionale Morphologie des Canalis nasolacrimalis zu beschreiben, wurden mit dem Programm RadiAnt DICOM Viewer Vers. 4.6.9 mittels dreidimensionaler multiplanarer Rekonstruktion 3D-Rekonstruktionen erstellt und Längen- und Breitenmaße erhoben. Die Vermessung des Volumens des Tränennasenkanals erfolgte mit dem Programm WinSurf Vers. 4.0. Die Winkelmessung wurde mit dem Programm ImageJ Vers 1.52i durchgeführt.
Im ersten Teil dieser Arbeit bestimmten wir Lageparameter, Längenmaße, Winkel und Volumen des Tränennasenkanals adulter Primaten. Im zweiten Teil verglichen wir das Wachstum des Tränennasenkanals von Schimpansen (Pan troglodytes) und Makaken (Macaca fuscata). Im dritten Teil der Arbeit erstellten wir eine Korrelationsanalyse der Messwerte des Tränennasenkanals adulter Primaten. Anschließend führten wir eine lineare Regressionsanalyse von Volumen und Länge des Tränennasenkanals in Bezug zu Gesichtsschädelvolumen und Schädelbasislänge durch.
Der Tränennasenkanal erstreckte sich bei den untersuchten Primaten von seinem orbitalen Eingang an der Fossa sacci lacrimalis nach kaudal bis zu seiner Mündung in den unteren Nasengang. Dabei lag seine Mündung in die Nasenhöhle, mit unterschiedlich starker Ausprägung, bei allen untersuchten Spezies weiter anterior als sein orbitaler Eingang. Insbesondere die Strepsirrhini wiesen einen flachen Verlauf nach anterior auf. In den horizontalen Schnittbildern lag die nasale Mündung des Tränennasenkanals bei allen Spezies, außer den Strepsirrhini, weiter lateral als der orbitale Eingang.
Das Volumen des Tränennasenkanals steigt mit zunehmender Schädelbasislänge und Gesichtsschädelvolumen bei allen untersuchten Primaten. Bei den Platyrrhini ist das Volumen des Tränennasenkanals im Verhältnis zu ihrem Gesichtsschädelvolumen jedoch deutlich kleiner, verglichen mit den Strepsirrhini und Catarrhini. Der Winkel zwischen der Achse des Tränennasenkanals und der Nasenbodenebene ist bei den Platyrrhini und Catarrhini eher steil, wohingegen der Tränennasenkanal der Strepsirrhini deutlich flacher verläuft.
Eine Wachstumsanalyse wurde für Makaken (Macaca fuscata) und Schimpansen (Pan troglodytes) durchgeführt. Das Volumen und die Länge des Tränennasenkanals nehmen für beide Spezies mit zunehmendem Alter zu. Hierbei sind für das Volumen des Tränennasenkanals keine signifikanten Unterschiede zwischen den Spezies nachweisbar. Für die Länge des Tränennasenkanals zeigt sich bei den Makaken eine signifikant größere Zunahme der Länge. Der Winkel des Tränennasenkanals verläuft bei jüngeren Tieren steil und flacht mit zunehmendem Alter bei Schimpansen und Makaken ab. Hierbei zeigen sich keine signifikanten Unterschiede zwischen Makaken und Schimpansen.
Beim Vergleich aller untersuchten Spezies zeigte die Regressionsanalyse für das Volumen und die Länge des Tränennasenkanals eine Zunahme für das Volumen des Tränennasenkanals mit steigender Schädelbasislänge und steigendem Gesichtsschädelvolumen. Hierbei zeigte sich, dass die Platyrrhini ein geringeres Volumen des Tränennasenkanals im Verhältnis zu ihrer Schädelbasislänge und dem Gesichtsschädelvolumen aufweisen, verglichen mit den Strepsirrhini und Catarrhini. Bei der Regressionsanalyse der Länge des Tränennasenkanals mit der Schädelbasislänge und dem Gesichtsschädelvolumen zeigte sich ein gegensätzliches Ergebnis. Die Platyrrhini weisen im Vergleich zu den Strepsirrhini und Catarrhini einen längeren Tränennasenkanal im Verhältnis zu ihrer Schädelbasislänge und dem Gesichtsschädelvolumen auf.
Um weitere denkbare Einflussfaktoren wie das Klima oder den Geschlechtsdimorphismus auf die Morphologie des Tränennasenkanals beurteilen zu können, sind weitere Untersuchungen notwendig. Die vorliegende Studie kann dabei als Grundlage dienen.
Kenntnisse über die Morphologie des Canalis infraorbitalis beim Menschen sind von großer klinischer Bedeutung. Daher sind Vermessungen des Kanals bereits Gegenstand zahlreicher Untersuchungen gewesen. Das Studium der zugänglichen Weltliteratur zeigt jedoch, dass sich die meisten Studien zu dieser Thematik nicht mit dem Canalis infraorbitalis selbst, sondern vielmehr mit dem Foramen infraorbitale und seiner Lokalisation an der Facies anterior der Maxilla befasst haben. Abgesehen von Beschreibungen in verschiedenen Textbüchern der Anatomie, gibt es nur wenige Studien, welche sich mit der Variabilität des Canalis infraorbitalis und den Faktoren beschäftigt haben, die die Verlaufsrichtung des Canalis infraorbitalis beim Menschen beeinflussen. In der vorliegenden Arbeit werden daher unter Berücksichtigung von Populationsunterschieden mögliche Faktoren untersucht, die einen Einfluss auf den Verlauf des Canalis infraorbitalis beim Menschen besitzen. Dabei beschäftigt sich die Arbeit insbesondere mit der morphologischen Beziehung zwischen dem Canalis infraorbitalis und anatomischen Nachbarstrukturen wie Orbita und Sinus maxillaris, sowie externen Schädelmaßen.
Die biometrische Untersuchung des Canalis infraorbitalis erfolgte anhand von CT – Schichtaufnahmen von 65 adulten Schädeln dreier zeitlich und geografisch voneinander getrennten Populationen. Dabei handelte es sich um zwei archäologische Populationen aus Litauen und Jena sowie um eine rezente Population aus Kyoto. Zur Beurteilung der Lage des Canalis infraorbitalis wurden ausgehend vom orbitalen Eingang und fazialen Ausgang des Kanals Abstände zur Mediansagittalebene und dem Margo orbitalis inferior gemessen. Darüber hinaus wurde die projektivische Länge des Kanals im Sagittal -, Transversal – und Frontalschnitt ermittelt. Die Vermessung des Kanals erfolgte mittels der Software RadiAnt DICOM Viewer Vers. 4.6.9 (Medixant, 2011). Um die Ausrichtung des Canalis infraorbitalis zu verdeutlichen, wurde zwischen den projektivischen Längenmaßen und den verschiedenen Ebenen eine Winkelmessung mittels ImageJ Vers. 152 a (Wayne Rasband, NIH, 2018) durchgeführt. Anhand der Verlaufsrichtung im Frontalschnitt wurde schließlich eine Typisierung des Canalis infraorbitalis vorgenommen. Um die Beziehungen des Kanals zu anatomischen Nachbarstrukturen zu untersuchen und eine Einordnung in den Gesichtsschädel vornehmen zu können, erfolgte die Vermessung externer Schädelmaße sowie der Volumina von Orbita und Sinus maxillaris.
Für die erhobenen Messwerte wurde unter Berücksichtigung der Populationen zunächst eine deskriptive Statistik erstellt. Anschließend erfolgte die Untersuchung der Daten auf mögliche Populationsunterschiede mithilfe des Kruskal-Wallis-Test und des Mann-Whitney-Test. Um mögliche Merkmalszusammenhänge zu überprüfen, wurden außerdem Rangkorrelations – und Regressionsanalysen durchgeführt.
Bezüglich der Länge und der Ausrichtung des Canalis infraorbitalis konnten Unterschiede zwischen den Populationen herausgearbeitet werden. Signifikante Populationsunterschiede zeigten sich insbesondere in Bezug auf die Höhenmaße des Kanals, also der vertikalen Abstände seiner fazialen Öffnung zum Margo orbitalis inferior. Dabei wies die Population aus Kyoto im Vergleich zu den Populationen aus Litauen und Jena signifikant kleinere Werte für den Abstand zwischen dem fazialen Ausgang des Canalis infraorbitalis und dem Margo orbitalis inferior auf. Obgleich sich über alle Populationen hinweg signifikante Zusammenhänge zwischen externen Schädelmaßen und den Maßen des Canalis infraorbitalis nachweisen ließen, konnten diesbezüglich auch Populationsunterschiede herausgearbeitet werden. Unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Schädelgrößen der untersuchten Populationen, konnte gezeigt werden, dass die Population aus Kyoto die größten Werte für die projektivischen Kanallängen aufwies. Dies deutet darauf hin, dass neben der Schädelgröße auch andere Faktoren Einfluss auf den Canalis infraorbitalis besitzen. Anhand von Korrelationsanalysen konnte festgestellt werden, dass auch die Größe der Orbita und des Sinus maxillaris einen signifikanten Einfluss auf die Morphologie des Canalis infraorbitalis haben.
Unter Berücksichtigung aller Populationen konnte eine Einteilung des Canalis infraorbitalis in zwei Typen vorgenommen werden. Dabei verlief der Kanal im Frontalschnitt entweder von kraniolateral nach kaudomedial (Typ 1), oder von kraniomedial nach kaudolateral (Typ 2). Typ 1 trat dabei mit einer Häufigkeit von 76, 6% auf, während Typ 2 nur in 23,4% der Fälle beobachtet werden konnte. Darüber hinaus wurde überprüft, ob die Größenbeziehungen von Orbita und Sinus maxillaris einen Einfluss auf die Verlaufsrichtung des Kanals besitzen. Mithilfe eines dafür erstellten Indexes, der das Größenverhältnis von Sinus maxillaris und Orbita zueinander beschreibt, ließ sich dies jedoch nicht nachweisen.
Die vorliegende Arbeit liefert detaillierte Angaben zu Ausrichtung, Länge und Verlauf des Canalis infraorbitalis beim Menschen. Unter Berücksichtigung aller Ergebnisse dieser Studie, unterliegt die Morphologie des Canalis infraorbitalis dem Einfluss verschiedener Faktoren. Neben der Schädelgröße, der Größe von Orbita und Sinus maxillaris können auch epigenetische Faktoren wie Klima oder Nutrition einen Einfluss auf die Kanalmorphologie besitzen. Diese Arbeit kann dabei als Grundlage dienen, um diesen Einfluss in künftigen Populationsstudien zu verifizieren. Solche Kenntnisse können schließlich auch für verschiedene klinische Fachgebiete wie der Mund- Kiefer- und Gesichtschirurgie, der ophtalmologischen Chirurgie und der Hals-Nasen-Ohrenheilkunde von Interesse sein.
Die vorliegende Studie befasst sich mit der Morphologie des Canalis infraorbitalis von Strepsirrhini und Haplorrhini, basierend auf den Untersuchungen von 65 computertomografischen Datensätzen. Dabei handelt es sich vornehmlich um die Datensätze adulter Primaten. Für die Spezies Pan troglodytes, Pongo pygmaeus und Colobus guereza konnten auch einige juvenile Tiere einbezogen werden. Im ersten Teil der Arbeit wurden Unterschiede in der Kanalmorphologie zwischen Haplorrhini und Strepsirrhini herausgearbeitet. Der zweite Teil dieser Arbeit beleuchtete den Einfluss externer Schädelmaße sowie den Einfluss von Orbita und Sinus maxillaris auf die Morphologie des Canalis infraorbitalis. Da die Orbita und der Sinus maxillaris in direkter Nachbarschaft zum Canalis infraorbitalis stehen, war der Einfluss beider Strukturen auf die Kanalmorphologie und Verlaufsrichtung in der vorliegenden Untersuchung von besonderem Interesse.
Zur Beurteilung der Lage des Canalis infraorbitalis wurde der Abstand vom orbitalen Kanaleingang zur Mediansagittalebene und der Abstand vom fazialen Kanalausgang zur Mediansagittalebene und zur Margo orbitalis inferior mit Hilfe der Software RadiAnt® Dicom Viewer Vers. 4.6.9 (Medixant, 2011) vermessen. Darüber hinaus erfolgte mit dem RadiAnt® Dicom Viewer die Bestimmung der projektivischen Längen des Kanals sowohl im Sagittal-, Transversal- als auch im Frontalschnitt. Außerdem wurde die Ausrichtung des Canalis infraorbitalis durch Winkelmessungen zwischen den projektivischen Längen des Kanals und den verschiedenen Ebenen im Raum unter Verwendung der Software ImageJ Version 1.52e (Wayne Rasband, 2018) analysiert. Anhand der Ausrichtung des Canalis infraorbitalis in der Frontalebene erfolgte schließlich eine Typisierung dieses Kanals.
Ausgehend von einer deskriptiven Statistik unter Berücksichtigung der Spezies und des Alters, wurden die Unterschiede in Bezug auf den Canalis infraorbitalis zwischen Haplorrhini und Strepsirrhini mittels U-Test (Mann-Whitney-U-Test) untersucht. So konnten bei Haplorrhini signifikant größere Abstände sowohl vom orbitalen Kanaleingang als auch vom fazialen Kanalausgang des Canalis infraorbitalis zur Medianebene nachgewiesen werden. Obgleich sich Haplorrhini durch signifikant größere Schädel auszeichnen, konnte kein signifikanter Unterschied zwischen den beiden Infraordnungen hinsichtlich der projektivischen Kanallängen im Sagittal- und Transversalschnitt nachgewiesen werden. Im Gegensatz dazu ergab die projektivische Länge des rechten Canalis infraorbitalis im Frontalschnitt bei Haplorrhini im Vergleich zu den Strepsirrhini signifikant größere Werte. Um die Länge des Canalis infraorbitalis zwischen Haplorrhini und Strepsirrhini besser vergleichen zu können, wurde die projektivische Kanallänge im Sagittalschnitt mit der Gesichtsschädellänge in Bezug gesetzt und als Index ausgedrückt. Die daraus ermittelte relative Kanallänge ergab für Strepsirrhini statistisch signifikant größere Werte als für Haplorrhini.
Innerhalb der untersuchten Primaten konnten folgende vier verschiedene Kanaltypen beobachtet werden: Kanaltyp 1 (kraniolateral nach kaudomedial), Kanaltyp 2 (kraniomedial nach kaudolateral), Kanaltyp 3 (kaudomedial nach kraniolateral) und Kanaltyp 4 (kaudolateral nach kraniomedial). Diese Kanaltypen traten jedoch mit unterschiedlicher Häufigkeit auf. Während bei den adulten Haplorrhini der Kanaltyp 2 (kraniomedial nach kaudolateral) zu 93%, der Kanaltyp 1 (kraniolateral nach kaudomedial) zu 5% und der Kanaltyp 3 (kaudomedial nach kraniolateral) zu 2% vorkam, trat bei Strepsirrhini zu 18% ein Verlauf von kraniolateral nach kaudomedial (Kanaltyp 1), zu 35% von kaudomedial nach kraniolateral (Kanaltyp 3) und zu 47% von kaudolateral nach kraniomedial (Kanaltyp 4) auf. Mit steigendem Alter der Haplorrhini nahm die Häufigkeit von Kanaltyp 2 (kraniomedial nach kaudolateral) unter Abnahme der anderen Kanaltypen zu.
Um mögliche Einflussfaktoren auf die Morphologie und Verlaufsrichtung des Canalis infraorbitalis herauszuarbeiten, wurde eine Korrelations- und Regressionsanalyse durchgeführt. Die Kanallänge korrelierte sowohl mit den externen Schädelmaßen als auch mit dem Volumen von Orbita und Sinus maxillaris. Um zu prüfen, inwieweit die Größenverhältnisse von Sinus maxillaris und Orbita den Kanalverlauf beeinflussen, wurde ein Index erstellt. Dieser Index beschreibt das Verhältnis des Volumens vom Sinus maxillaris zum Orbitavolumen. Lag im Vergleich zum Sinus maxillaris eine großes Orbitavolumen vor, ergaben sich kleine Indexwerte. Bei kleinen Indexwerten wurde vermehrt einen nach anterior ansteigender Kanalverlauf mit häufigem Auftreten von Kanaltyp 3 (kaudomedial nach kraniolateral) und Kanaltyp 4 (kaudolateral nach kraniomedial) beobachtet. Mittlere und große Index-Werte, die entsprechend mit einer Größenzunahme des Sinus maxillaris in Relation zum Orbitavolumen einhergehen, waren hingegen mit einem nach anterior absteigenden Verlauf des Canalis infraorbitalis assoziiert. So standen mittlere Index-Werte sowohl bei den Strepsirrhini als auch bei den Haplorrhini mit einem vermehrten Auftreten von Kanaltyp 1 (kraniolateral nach kaudomedial) im Zusammenhang. Vergleichsweise große Index-Werte konnten ausschließlich bei den Haplorrhini nachgewiesen werden und waren mit einem vermehrten Auftreten von Kanaltyp 2 (kraniomedial nach kaudolateral) assoziiert. Die Beobachtung dieses Kanaltyps 2, auch bei Colobus guereza, ist insofern bemerkenswert, da Mantelaffen wie alle Colobinae keinen Sinus maxillaris aufweisen.
Die vorliegende Studie liefert erstmalig detaillierte qualitative und quantitative Daten über die Morphologie und die Verlaufsrichtung des Canalis infraorbitalis ausgewählter Haplorrhini und Strepsirrhini. Darüber hinaus konnte herausgearbeitet werden, dass die Morphologie des Canalis infraorbitalis innerhalb der Primaten von verschiedenen Faktoren beeinflusst wird. Von besonderem Interesse für zukünftige Untersuchungen kann die Erkenntnis sein, dass der Einfluss benachbarter Makrostrukturen, wie von Orbita und Sinus maxillaris, auf den Canalis infraorbitalis nicht ausgeschlossen werden kann. Diese Erkenntnisse können damit für verschiedene klinische Fachgebiete wie der Radiologie, forensischen Medizin, Hals-Nasen-Ohrenheilkunde und MKG-Chirurgie, aber auch für die Anthropologie und Primatologie von unmittelbarem Interesse sein. Um diesen Einfluss besser verstehen zu können, sind jedoch weitere Untersuchungen notwendig. Für derartige Studien kann die vorliegende Arbeit als Grundlage dienen.
Palliative Patienten befinden sich in ihrem letzten Lebensabschnitt und leiden an einer Grunderkrankung ohne kurative Ansatzmöglichkeit. Sie kommen in die Klinik für eine symptomlindernde Therapie und damit zum Erhalt der eigenen Lebensqualität.
In diesem letzten Lebensabschnitt sollte alles auf das Wohl des Patienten ausgerichtet sein. Kliniken sind im Alltag nicht darauf ausgelegt, dass ihre Patienten sich besonders wohl fühlen, sondern insgesamt eher funktionsorientiert. Des Weiteren gibt es bis dato zu wenig Studien zur Aussagefähigkeit über die Umgebungsfaktoren, die ein palliativer Patient benötigt, um sich wohl zu fühlen.
Es wurden bezüglich der Zufriedenheit mit ihrem bisherigen Aufenthalt auf der Palliativstation sowie ihren Bedürfnissen an ihre Umgebung Interviews mit palliativen Patienten auf der Palliativstation der UMG durchgeführt. Dabei wurden viele einzelne Faktoren wie Bettenbelegung, der Ausblick in die Natur, Dekoration und Gestaltung der Zimmer und der Station, einzelne Personalgruppen sowie Verpflegung und z.B. die Möglichkeit der Nutzung von einer Badewanne oder Mani- und Pediküre besprochen.
Unsere Patienten bewerteten ihre Zufriedenheit des bisherigen Aufenthalts auf der Palliativstation der UMG im Mittel hoch. Die verschiedenen Faktoren konnten außerdem zu eigenen Clustern zusammengefasst werden, aus denen ein Ranking erstellt worden ist. Insgesamt waren die Patienten am zufriedensten mit dem Personal und schätzten dieses auch als am wichtigsten ein. Auf Platz zwei und drei bezüglich ihrer Bedürfnisse standen Verpflegung und dann die Räumlichkeiten, wobei alle Kategorien hoch bewertet worden sind. Des Weiteren unterschieden sich hier laut Literatur die palliativen Patienten aus dieser Studie von Patienten mit einer kurativen Erkrankung und deren Ansprüchen an ein Krankenhaus.
Zusätzlich fielen Unterschiede die einzelnen Patientengruppen (u.a. Patientinnen und Patienten, Raucher und Nicht-Raucher, Zeitraum seit der Erstdiagnose sowie der ausgeführte Beruf) betreffend auf, die in der Klinik auch möglichst berücksichtigt werden sollten.
Insgesamt sollte eine Palliativstation aufgrund besonderer Bedürfnisse ihrer Patienten nicht rein funktionsorientiert gestaltet werden, sodass die Patienten sich allumfassend möglichst wohl auf der Station fühlen können.
Sepsis ist eine der häufigsten Todesursachen und doch in der Bevölkerung und auch zum Teil von ärztlichen Kollegen unterschätzt. Bis heute bilden Blutkulturen den Goldstandard in der Diagnostik einer Sepsis. Das gerade eine schnelle Therapie für das Outcome der Erkrankten entscheidend ist, konnte bereits durch viele Studien und Publikationen gezeigt werden. Bei einer Analyse der Abläufe der Blutkulturdiagnostik im Universitätsklinikum Greifswald stießen wir auf eine deutliche Zeitverzögerung durch den Transport von beimpften, nicht bebrüteten Blutkulturen von schwer Erkrankten in das ausgelagerte mikrobiologische Labor. Als Folge verzögert sich die gesamte Kette der Blutkulturdiagnostik und damit einhergehend auch die Therapieanpassung. In unserem Setting fand sich lediglich für 12,29 % der Blutkulturen keine Zeitverzögerung durch verzögerte Transporte beimpfter Blutkulturen zum mikrobiologischen Labor oder durch ein Positivitätssignal der bebrüteten Blutkultur außerhalb der Laboröffnungszeiten für Blutkulturen der Labor-Gruppe. Um diesem Defizit entgegenzuwirken untersuchten wir den Effekt einer Blutkulturbebrütung vor Ort. Wir fanden im Vergleich zur Bebrütung im ausgelagerten Labor eine signifikante Reduktion der Zeit bis zum mikrobiologischen Ergebnis der Erregerdiagnostik mit Resistogramm (TTR). Durch die Installation eines Bebrütungssystems auf der Intensivstation konnte zudem die Zeit bis zum Wissen um Blutkulturpositivität deutlich reduziert werden. Die hier gezeigten Daten zeigen durch eine unmittelbare vor Ort Bebrütung einen Lösungsansatz für die Optimierung der Präanalytik der Blutkulturdiagnostik bei schwer kranken Patienten. Insbesondere für Kliniken mit externer Mikrobiologie können unsere Schlussfolgerungen von Interesse sein.
Kaltes Atmosphärendruckplasma (CAP) hat in der Therapie an Bedeutung gewonnen und wird zurzeit in verschiedenen Bereichen der Medizin eingesetzt. CAP hat antiproliferative, antimikrobielle und zellstimulierende Wirkungen. Eine therapeutisch vielversprechende Einsatzmöglichkeit vom CAP ist die Behandlung maligner Tumoren. Weiterhin wird CAP klinisch in der Behandlung chronischer Wundheilungsstörungen der Haut eingesetzt.
In dieser Arbeit wurde die antiproliferative Wirkung von CAP auf zwei Haut-assoziierte Zelllinien (HaCaT und B16) untersucht. Anhand der CAP-Exposition und der Analyse der Wachstumskinetiken konnten wir bestätigen, dass die antiproliferative Wirkung von CAP von der Behandlungszeit abhängt. Ferner bestätigten die Ergebnisse, dass die antiproliferative Wirkung in der malignen Zelllinie B16 stärker ausgeprägt ist.
Weiterhin wurde die genotoxische Wirkung von CAP in einem 3D-Epidermismodell, dem epiCS® untersucht. Das Epidermismodell wurde 30s, 60s und 120s mit CAP behandelt (Plasmagerät kINPen MED). Zum Nachweis von DNA- Doppelstrangbrüchen und Apoptose wurden γ-H2AX und Caspase-3 herangezogen. Die fluoreszenzmikroskopische Analyse der Epidermis zeigte keinen höheren Anteil an γ-H2AX oder Capspase-3 positiven Zellen durch die CAP-Exposition. Lediglich waren γ-H2AX und Caspase-3 in beiden Behandlungsgruppen (Argon/CAP) nachweisbar. Ein direkter Zusammenhang zur CAP-Behandlung bzw. zur Behandlungszeit wurde jedoch nicht nachgewiesen.
Insgesamt kann man feststellen, dass die CAP-Exposition nicht zur vermehrten Apoptose in gesunden Epidermiszellen führt. Außerdem kann die CAP-Exposition gesunder Epidermis Zellen bis 120s ohne genotoxische oder zellschädigende Wirkung erfolgen.
Eine Sepsis ist die schwerste Verlaufsform einer akuten Infektion. Sie stellt trotz intensiver Forschung und einer langen Historie insbesondere in dem intensivmedizinischen Bereich immer wieder vor neue Herausforderungen. Die Ausprägungen können sich auf zirkulatorischer, zellulärer und metabolischer Ebene zeigen und imponieren durch vielseitige klinische Manifestationen. Bedingt durch die aktuelle Altersstruktur der Bevölkerung und den zahlreichen Komorbiditäten stellt die Sepsis ein Krankheitsbild mit hoher Sterblichkeitsrate dar.
In der vorliegenden Arbeit untersuchten wir im Tiermodell die pleiotropen Wirkungen von Simvastatin in der Sepsis bei experimenteller Endotoxinämie. Damit griffen wir die Ergebnisse klinischer Studien auf, die besagen, dass eine Veränderung des Fettstoffwechsels die Mortalität der Sepsis verringert.
Unser Interesse richtete sich dabei auf die intestinale Mikrozirkulation. Mittels Intravitalmikroskopie wurde die Leukozytenadhärenz der Venolen der submukösen Darmwand und die funktionelle Kapillardichte in den unterschiedlichen Schichten der Darmwand untersucht. Da sich die Sepsis sehr vielseitig manifestiert, erfolgte begleitend zu dem Versuchsablauf eine kontinuierliche Messung der
hämodynamischen Parameter. Mit Hilfe von repetitiven Blutentnahmen, wurden die metabolischen Veränderungen protokoliert.
Nach LPS induzierter Endotoxinämie führte die Simvastatingabe im Versuchsablauf zu keiner Verbesserung der infekttypischen, hämodynamischen intestinalen Situation. In der Intravitalmikroskopie zeigten sich keine proangiogenen Veränderungen der Kapillardichte in der Lamina muscularis longitudinalis und circularis. Bei der Beobachtung der Leukozyten-Endothelinteraktion konnte zwar ein Anstieg der Leukozytenadhärenz festgestellt werden, jedoch kein protektiver Effekt nach Medikamentengabe.
Unsere Hypothese, dass eine Lipidmodulation mit Simvastatin in der akuten Sepsistherapie eine wichtige Rolle spielen könnte, wurde in unserem Versuchsaufbau nicht nachgewiesen. Die pleiotropen Effekte des Medikamentes in niedriger Dosierung scheinen keinen Einfluss auf das septische Geschehen zu haben. Die von uns vermutete Wirkung scheint eher bei einer prophylaktischen und langfristigen Einnahme gegeben zu sein. Dies könnte Gegenstand der Betrachtung von weiteren Untersuchungen sein.
Auch eine initial höhere therapeutische Dosierung und mehrfach Gabe eines Statins über einen längeren Zeitraum könnte Gegenstand einer weiteren Untersuchung sein.
Die Entscheidung für das optimale Füllungsmaterial in der zahnärztlichen Behandlung stellt für Patienten und auch deren behandelnde Zahnärzte heutzutage eine Herausforderung dar. Bei der Vielzahl an zahnärztlichen Materialien, die heute angeboten werden, stellt sich die Frage, welches Material sich am besten für die Behandlung von Zahnhartsubstanzdefekten eignet, insbesondere im Bereich der Molaren.
Um einen Anhaltspunkt zu erhalten, welches Material am besten geeignet ist, wurden in der vorliegenden Studie Zahnärzte in Deutschland befragt, wie sie ihre eigenen Molaren restauriert haben und wie haltbar diese Restaurationen sind.
Mit Hilfe einer Onlineumfrage wurden Daten von 299 Zahnärzten über die restaurative Behandlung ihrer Molaren erhoben. Nach der Korrektur bestand der Analysesatz aus 1719 Molaren von 288 Zahnärzten.
Im Ergebnis zeigt sich innerhalb der Grenzen dieser Studie, dass bei deutschen Zahnärzten Restaurationen aus metallischen Werkstoffen wie Gold, Amalgam oder Nichtedelmetallen in ihren Molaren überwiegen, wobei Gold den größten Anteil ausmacht. Unterschiede wurden in Bezug auf das Geschlecht, das Alter und die Region, in welcher der Zahnarzt tätig ist, festgestellt. Es zeigte sich außerdem, dass Zahnärztinnen zahnfarbene Materialien wie beispielsweise Restaurationen aus Keramik bevorzugen. Restaurationen aus Gold, Amalgam und Nichtedelmetall zeigten mit mehr als 20 Jahren die höchste Haltbarkeit.
Es lässt sich jedoch eine Trendwende erkennen. So wählen insbesondere jüngere Zahnärzte neuere Materialien wie Komposit und Keramik für die restaurative Versorgung ihrer Molaren. Diese Materialien wurden in den vergangenen Jahren ständig weiterentwickelt und zeigen heutzutage deutlich verbesserte Eigenschaften was die Haltbarkeit und die Ästhetik betrifft, als noch vor einigen Jahren.
In Bezug auf die Entscheidungsfindung hinsichtlich eines gewählten oder auch empfohlenen Materials zeigt sich, dass die Entscheidung von verschiedenen Faktoren beeinflusst wird. Wichtig sind beispielsweise die Eigenschaften der verschiedenen Materialien, ebenso wie die Lage, Art und Größe des Defektes. Auch die Mundhygiene beziehungsweise das Kariesrisiko haben einen Einfluss.
Da in der Zahnmedizin die Prävention immer weiter in den Fokus rückt ist anzunehmen, dass auch unter Zahnärzten die Anzahl der nötigen größeren Restaurationen im Seitenzahnbereich abnehmen und sich dementsprechend auch die Art der gewählten Materialien weiter verändern wird.
Gefahrenlagen, wie schwere Unwetter, Terroranschläge oder die COVID-19-Pandemie, stellen aktuell und zukünftig eine Bedrohung unserer Gesellschaft dar. Im Fall dieser und weiterer Gefahren können Warnungen helfen, Schäden zu verhindern und Menschenleben zu retten, indem sie die Empfänger*innen informieren und Schutzmaßnahmen vermitteln. Das Protective Action Decision Model (PADM) (Lindell & Perry, 2012) bietet einen theoretischen Rahmen, der Verarbeitungsprozesse von Warnungen und die Entstehung von Schutzverhalten abbildet. Neben zahlreichen weiteren Elementen beinhaltet das PADM die Wahrnehmung von Risiko als zentralen Faktor. Im Sinne des Modells sowie bereits existierender Literatur wird Risikowahrnehmung jedoch häufig ausschließlich kognitiv abgebildet. Zudem untersuchen Studien vorwiegend einzelne Gefahrenlagentypen oder singuläre Ereignisse.
Die vorliegende Arbeit bildet mit drei Beobachtungsstudien sowie einer experimentellen Studie Verarbeitungsprozesse von Warnungen vor verschiedenen Gefahrenlagen ab. Untersucht wurde der Einfluss der Warnungen auf kognitive und affektive Facetten der Risikowahrnehmung und ihre Rolle bei der Suche nach Informationen sowie der Intention, Schutzverhalten auszuführen. Über Online-Befragungen erhielten die Teilnehmenden Warnungen zu verschiedenen Gefahrenlagen (schweres Unwetter, Großbrand, extreme Gewalttat, Ausfall der Notrufnummer, Fund einer Weltkriegsbombe, COVID-19-Pandemie, Gewitter), die Informationen zur Gefahr sowie Handlungsempfehlungen enthielten. Befragt wurden sie unter anderem hinsichtlich ihrer Risikowahrnehmung vor und nach Warnerhalt sowie ihrer Intention, die angegebenen Schutzmaßnahmen zu befolgen oder sich Informationen zu suchen. Zudem wurden Eigenschaften der Warnungsempfänger*innen erhoben.
Die Ergebnisse stärken die Rolle affektiver Risikowahrnehmung für die Verarbeitung
von Warnungen sowie die Entstehung von Schutzverhalten und Informationssuche. Dies gilt
jedoch nicht für alle Gefahrenlagen gleichermaßen, sodass der Einfluss von Eigenschaften der Gefahr, wie Häufigkeit oder Schweregrad, deutlich wird. Bezüglich der Eigenschaften der Empfänger*innen ergab sich ebenfalls kein einheitliches Bild. Basierend auf den Ergebnissen wird eine Erweiterung des PADM um ein Modellelement der affektiven Risikowahrnehmung vorgeschlagen.
Fortführende Forschung zu Warnungen sollte eine multifacettierte Sichtweise von Risikowahrnehmung anstreben. Darüber hinaus sollten Gefahrenlagen vergleichend untersucht und ihre Eigenschaften sowie Eigenschaften der Warnungen systematisch variiert werden.
Bei der empirischen Untersuchung handelt es sich um ein qualitative Interviewstudie zur impliziten Religiosität und religiösen Mediensozialisation bei jugendlichen Gamer:innen in entkonfessionalisierten Räumen. Im Ergebnis schlägt die Autorin eine Hinwendung zu einer resonanzsensiblen Religionspädagogik vor. Auf dieser Grundlage formuliert sie ein Plädoyer für einen medienerfahrungsorientierten Religionsunterricht, welcher das Gaming deutlich stärker berücksichtigt und dadurch nicht nur religiöse Bildung ermöglicht, sondern auch den bildungspolitischen Forderungen nach digitaler Befähigung nachkommt.
Temporomandibulärer Schmerz ist ein häufiges Symptom bestehend aus Schmerzen lokalisiert um den gelenknahen Anteil des Kiefers mit einer starken Abhängigkeit von Stressoren. Chronische Schmerzen wurden bereits mit Veränderungen des Volumens der grauen Hirnsubstanz (GMV) assoziiert. Frühere Studien zum Thema haben bis jetzt jedoch widersprüchliche Ergebnisse geliefert. Dies könnte unter anderem den unterschiedlichen Zusammensetzungen der Studienpopulationen sowie den zugrundeliegenden Studienmethoden geschuldet sein.
Um die Auswirkungen chronischer Schmerzen auf die Gehirnstruktur mit hohen Fallzahlen zu untersuchen, wurden in der vorliegenden Arbeit drei Gruppen klinischer Patienten, insgesamt 47 Individuen, und eine Studienpopulation, bestehend aus insgesamt 57 Patienten, die Gesichtsschmerzen über die letzten 6 Monate angaben, analysiert. Die Patienten der Studienpopulation wurden aus der Study of Health in Pomerania (SHIP) rekrutiert, die Patienten der klinischen Probandengruppen in Zusammenarbeit mit der Zahnklinik Greifswald. Das Volumen der grauen Hirnsubstanz dieser Patienten wurde jeweils mit dem einer gesunden Kontrollgruppe ohne chronische Schmerzen verglichen.
Die Kontrollgruppe bestand aus 60 Individuen für den Vergleich mit den klinischen Patienten sowie 381 Individuen für den Vergleich mit den Patienten der Studienpopulation. Beide Kontrollgruppen waren jeweils für Alter und Geschlecht entsprechend korrigiert.
Zur Gehirnstrukturanalyse kam Voxelbasierte Morphometrie als populäres In-vivo-Verfahren zum Einsatz. Hiefür erhielten sowohl Patienten als auch die Kontrollpersonen ein MRT. In einer Region of Interest (Bereich von Interesse) Analyse zeigte nur die klinische Patientengruppe ein verringertes Volumen der grauen Substanz in den Bereichen des anteromedialen Gyrus cinguli bis in den medialen präfrontalen Cortex reichend, bei denen aus der Literatur bereits eine besonde Anfälligkeit gegenüber chronischen Schmerzen und einer damit verbundenen Reduktion der grauen Substanz bekannt ist.
Nach Knockout der Transkriptionsfaktors Bcl11b
entwickeln sich T-Vorläuferzellen und reife CD8+-T-Lymphozyten zu NK-ähnlichen
Zellen mit einem hohen zytotoxischen Potential gegenüber Tumorzellen. Durch die
resultierende Kombination von NK- und T-Zell-Eigenschaften erscheinen diese Zellen
für den Einsatz in der Tumortherapie interessant. Die vorliegende Arbeit untersucht
transkriptionelle Veränderungen in Bcl11b-Knockoutzellen, welche mithilfe eines Cre-Loxp-Rekombinasesystems aus reifen murinen CD8+-T-Zellen generiert wurden.
Konkret wurden die Auswirkungen des Knockouts auf das Bcl11b-Gen selbst, auf das
Genexpressionsprogramm sowie die Überlebenseigenschaften überprüft.
Bei der Untersuchung von T- und NK-Zell-assoziierten Genen
fiel eine deutliche Hochregulation der mRNA-Transkription einzelner NK-Zell-Rezeptoren (NKp46, NK1.1, FcγRIII, CD244) und ITAM-enthaltender Adaptermoleküle
(Dap12, FcεRIγ) auf, während die mRNA-Expression des TZR-Komplexes
unbeeinflusst blieb. Da NKp46, Dap12 und die über den FcγRIII (CD16) vermittelte
Antikörper-abhängige zelluläre Zytotoxizität als bedeutende Mechanismen der
Antitumoraktivität von NK-Zellen bekannt sind, könnten diese Stimulations- und
Signalwege auch in Bcl11b-Knockoutzellen den Zuwachs an zytotoxischer Aktivität
erklären. Die nachgewiesene gesteigerte mRNA-Expression von Granzymen und
Perforinen komplettiert das zytotoxische Potential.
Eine maßgebliche Beteiligung von Bcl2, BclxL und
Trail an der reduzierten Vitalität der kultivierten reifen CD8+-T-Zellen konnte auf mRNA-Ebene ausgeschlossen werden. Insgesamt werden
sowohl vielversprechende als auch noch verbesserbare Merkmale der generierten
Bcl11b-Knockoutzellen für den adoptiven Zelltransfer in der Tumortherapie aufgezeigt.
The layer-by-layer method is a robust way of surface functionalization using a wide range of materials, e.g. synthetic and natural polyelectrolytes (PEs), proteins and nanoparticles. Thus, this method yields films with applications in diverse areas including biology and medicine. Sequential adsorption of different oppositely charged macromolecules can be used to prepare tailored films with controlled molecular organization. In biomedical research, electrically conductive coatings are of interest. In manuscript 1, we investigated films sequentially assembled from the polycation poly (diallyldimethyl-ammonium) (PDADMA) and modified carbon nanotubes (CNTs), with CNTs serving as the electrically conductive material. We assume that charge transport occurs through CNT contacts. We showed that with more than four CNT/PDADMA bilayers, the electrical conductivity is constant and independent of the number of CNT/PDADMA bilayers. A conductivity up to 4∙10^3 S/m was found. It is possible to control the conductivity with the CNT concentration of the CNT deposition suspension. A higher CNT concentration resulted in thicker CNT/PDADMA bilayers, but in a lower conductivity per bilayer. We suspect that an increased CNT concentration leads to a rapid CNT adsorption without the possibility to rearrange themselves. If PDADMA then adsorbs on the disordered CNTs in the next deposition step, the average thickness of the polymer layer is thicker than on the more ordered CNT layer from the dilute solution. This leads to an increased PE monomer/CNT ratio and lower conductivity. More polycations between the CNT layers leads to less CNT contacts. Thus, the controlled composition of films can be used to fulfill specific requirements.
For many applications of polyelectrolyte multilayers (PEMs), cheap PEs with a broad distribution of molecular weights are used. It was unknown whether the distribution of molecular weights of the PE in the adsorption solution is maintained during the adsorption process and hence in the film. To investigate this, the PSS adsorption solution in article 2 consisted of a binary mixture of short and long poly (styrene sulfonate) (PSS). A good model system to study layered films in terms of composition are PDADMA/PSS multilayers. Neutron reflectivity and in-situ ellipsometry measurements were carried out to determine the PSS composition in the film and the growth regimes. At a mole fraction of long PSS of 5 % or more in solution, the exponential growth (which is characteristic of short PSS) is totally suppressed, and only long PSS is deposited in the resulting multilayer. Variation of adsorption time of PSS showed that short PSS first adsorbs to the surface but is displaced by long PSS. Between 0 and 5 % of long PSS in the adsorption solution exponential growth occurs. The fraction of short PSS in the film continuously decreases with the increase of long PSS in the adsorption solution. In the assembly of films prepared from binary PSS mixtures, the short PSS leaves the film through adsorption/desorption steps both during PSS adsorption and during PDADMA adsorption (as PDADMA/PSS complexes). Both techniques show that the composition of the film does not correspond to that of the deposition solution. The composition and thus the properties of the resulting multilayer are influenced by the choice of adsorption time. Moreover, we conclude that a multilayer grown from a polydisperse polyelectrolyte contains fewer mobile low molecular weight polymers than the deposition solution.
In manuscript 1 and article 2, the composition of multilayers was studied. In manuscript 1 adsorption kinetics were important for the arrangement of CNTs on the surface. In article 2, the adsorption kinetics, i.e. the diffusion of the polyelectrolytes to the surface, was also investigated. In article 3, we investigated the influence of the composition of the film as well as the preparation condition on the mobility of PEs in the film. The molecular weight of the polycation PDADMA and the NaCl concentration of the deposition solution were varied. The vertical PSS diffusion constant D_PSS within the PDADMA/PSS multilayers was measured using neutron reflectivity. The salt concentration of the preparation solution defines the polymer conformation during deposition. The molecular weight of the polycation determines the degree of intertwining. Together, both parameters determine the polyanion-polycation coupling and thus the PSS mobility within the network. Log−log display of D_PSS vs the molecular weight of PDADMA and fits to two power laws (D_PSS ∝ X_n(PDADMA)^(-m) ∝ M_w(PDADMA)^(-m)) reveals for films built from 10 or 200 mM NaCl a kink. Below and above the kink, the dependence of D_PSS on M_w(PDADMA) can be described by different power laws. For Χ_n(PDADMA) < X_n,kink(PDADMA) ≈ 288, the exponents are consistent with the predictions of the sticky reptation model. X_n(PDADMA) ≈ 288 is the entanglement limit. For Χ_n(PDADMA) > X_n,kink(PDADMA) ≈ 288, the decrease of D_PSS with M_w(PDADMA) is larger than below the entanglement limit, which is indicative of sticky reptation and entanglement. The PSS diffusion constant of films built from 100 mM NaCl drops three orders of magnitude when increasing the molecular weight of PDADMA from 45 kDa to 72 kDa. To figure out if an immobile PSS fraction exists in the film built from 72 kDa PDADMA (beyond the entanglement limit), the film was annealed at different conditions in article 4: both temperature and salt concentration were varied. For data analysis, the simplest model with two PSS fractions with different diffusion constants was used. These diffusion constants increase as the temperature of the surrounding solution is increased. As assumed in article 3, an immobile PSS fraction exists when annealing at room temperature. At higher annealing temperatures, at least two diffusion processes must be distinguished: the diffusion of the highly mobile PSS fraction through the entire film and a slow PSS fraction, mowing in a limited way. The choice of preparation conditions determines whether a polyelectrolyte multilayer can intermix completely. It is not clear if complete intermixing will ever occur for films built with PDADMA beyond the entanglement limit. It is possible that the diffusion is more complex. Long-term measurements will clarify this question. Calculating scattering length density profiles with subdiffusive behavior would be interesting and is a challenge for the future. Furthermore, immobile fractions are only visible with long annealing times. We hypothesize that an immobile or nearly immobile fraction is present whenever the dependence of D_PSS on the molecular weight of PDADMA cannot be described by the sticky reptation. To verify this hypothesis, further studies are necessary.
All results presented and discussed in the manuscript and articles show that by varying the preparation conditions, tailored films can be built. The composition of the film is also determined by the adsorption kinetics. In addition, the mobility of the PEs within the multilayers can be controlled by varying the conformation, mingling and entanglement of the chains within the film. The influence of the salt concentration in the preparation solution on the growth regimes during film formation is part of our future research. It is planned to investigate films built of different PDADMA molecular weights under varied annealing conditions to better understand the mobile and immobile fractions.
In der vorliegenden in-vitro Untersuchung wurden molare Kunststoffprothesenzähne verschiedener Produktreihen und Materialzusammensetzungen in zwei verschiedenen Methoden auf deren Verschleißanfälligkeit getestet und untereinander verglichen.
Bei den Produktreihen handelte es sich um Condyloform® II NFC+ (Nanohybridkomposit), Pala Premium 8 (PMMA mit anorganischen Füllkörpern), artegral® HD (PMMA mit anorganischen Füllkörpern), Veracia (mikrogefüllter Hybridkomposit) und VITA PHYSIODENS® Prothesenzähne (inhomogener Mikrofüllerkomposit). In einem ersten Vorversuch (Vv1) wurden bei diesen die Schichtstärken der Schmelz-, Dentin-, Basis- und Halsschichten mittels Sägemikrotom und Lichtmikroskop ermittelt, um die geeignetsten Stellen für den später erfolgenden Verschleißtest zu definieren. In einem zweiten Vorversuch (Vv2) wurde die Durchführbarkeit der für den Hauptversuch (Hv) gewählten Parameter getestet. Im Hv wurden je Produktreihe 28 Probekörper getestet. Nach der Probenherstellung und einer Wasserlagerung von sieben Tagen in entionisiertem Wasser bei 37 °C wurden 14 Zahnhälften pro Produktreihe paarweise direkt einer Kausimulation (Zusatzbelastung 50 N, 120.000 Zyklen) unterzogen (Methode KS). Als Antagonist dienten Steatitantagonisten (Durchmesser 6 mm). Die jeweils anderen 14 Zahnhälften wurden vor der Kausimulation paarweise in einem externen Temperaturwechselgerät (1.200 Zyklen 5 °C/ 55 °C je 2 min) bearbeitet (Methode TCKS). Anschließend wurden die beanspruchten Proben mittels Laserscanner digitalisiert und das Verschleißvolumen an Hand einer Software vermessen. Auch erfolgte eine Auswertung der Intra-Rater-Reliabilität und der Inter-Rater-Reliabilität. Die Reliabilität der Messungen wurde anhand eines Bland-Altman-Diagramms in Kombination mit dem Intraklassenkorrelationskoeffizient (ICC) bestimmt. Der Vergleich der Verschleißvolumina der Produktreihen bei den beiden verschiedenen Methoden erfolgte anhand von Varianzanalysen mit einem Signifikanzniveau von 0,05.
In Vv1 und Vv2 wurde festgestellt, dass die Pala Premium 8 Zähne aufgrund ihrer Schichtung und den gewählten Parametern nicht für den Hv in Frage kamen, da eine reproduzierbare Verschleißprüfung am Objekt nicht möglich ist. Bei den restlichen Produktreihen wurde der für Verschleißuntersuchungen am besten in Frage kommende Bereich definiert als die Fläche, die bei einer Teilung der Zähne in sagittaler Richtung (von bukkal nach lingual) durch den mesio- bzw. distobukkalen Höcker verläuft.
Bei den VITA PHYSIODENS® Posterior Zähnen konnte gezeigt werden, dass thermische Wechselbelastung vor Kausimulation das Verschleißverhalten der Produktreihen statistisch signifikant beeinflusst (P = 0,004).
Bei der Methode KS konnten statistisch höchst signifikante Unterschiede zwischen den Produktreihen ermittelt werden (P < 0,001). Hierbei erwiesen sich die artegral® HD Zähne gegenüber den Condyloform® II NFC+ (P < 0,001) und Veracia Zähnen (P = 0,003) statistisch signifikant verschleißbeständiger. Ebenso verhielten sich die VITA PHYSIODENS® Posterior Zähne gegenüber den Condyloform® II NFC+ (P = 0,035).
Auch nach der Methode TCKS konnten statistisch höchst signifikante Unterschiede im Verschleißverhalten der Produktreihen festgestellt werden (P < 0,001). Die artegral® HD Zähne zeigten sich gegenüber den Condyloform® II NFC+ (P = 0,004), Veracia (P = 0,037) und VITA PHYSIODENS® Posterior Zähnen (P < 0,001) statistisch signifikant verschleißbeständiger. Die Reliabilität der Messungen ist als exzellent zu bewerten (ICC = 0,998 bis 1,000).
Die auf PMMA mit anorganischen Füllkörpern beruhende Produktreihe in der vorliegenden Studie war bei beiden Methoden teils deskriptiv und teils statistisch signifikant verschleißbeständiger als die verwendeten Kompositzähne. Ob diese Ergebnisse den Verschleißunterschied der verwendeten Produktreihen in Patientensituationen wiedergeben, müsste in folgenden in-vivo Untersuchungen ermittelt werden.
Obwohl die Goldmann-Applanationstonometrie (GAT) immer noch der Goldstandard zur Intraokulardruckmessung bei der Glaukomversorgung ist, nimmt seit mehreren Jahren das Interesse am Einsatz von Selbsttonometer in der ambulanten Glaukomdiagnostik zu. Im Jahr 1996 wurde das Ocuton S-Selbsttonometer der Firma EPSa GmbH in Saalfeld mit dem Applanationsmessverfahren entwickelt. Eine Versorgungsforschungsstudie TT-MV führte 2006 zu einer Optimierung des Gerätes. Ein weiteres Gerät zur Selbsttonometrie ist das 2014 von der finnischen Firma „Tiolat Oy“ auf den Markt gebrachte „iCare-HOME-Tononometer“, das auf dem Prinzip der Rebound-Tonometrie beruht.
Ziel der eigenen Untersuchungen war es zu evaluieren, ob und inwieweit sich die beiden Selbsttonometer Ocuton S*TT-MV und iCare Home von der Standarduntersuchung des Augeninnendruckes mittels GAT bei Berücksichtigung der biomechanischen Eigenschaften der Hornhaut unterscheiden. Dazu ist das Ziel, dass die Selbsttonometer in der ambulantern Glaukomdiagnostik die Applanationstonometrie unterstützen und ergänzen.
Zu diesem Zweck wurde bei 108 Probanden der Intraokulardruck mittels GAT und den beiden Selbsttonometern an unterschiedlichen Zeitpunkten und in wechselnder Reihenfolge gemessen. Zusätzlich erfolgte u.a. die Bestimmung der Hornhautdicke (CCT), der kornealen Hysterese (CH) und des kornealen Resistenzfaktors (CRF).
Die wichtigen Ergebnisse dieser Studie sind:
- Die Messwerte des iCare Home unterscheiden sich statistisch signifikant zwischen den verschiedenen Messreihenfolgen. Dagegen wurde bei GAT und Ocuton S*TT-MV kein signifikanter Unterschied festgestellt.
- Es besteht eine positive Korrelation zwischen den Messergebnissen mit dem GAT und den beiden Selbsttonometern
- Der Augeninnendruck mittels iCare Home wird gegenüber der Referenzmessung mit der GAT eher unterschätzt. Die mittlere Differenz der Messungen aller Probanden betrug 1,73±2,84 mmHg bzw. 0,84±3,03 mmHg bei der Reihenfolge iCare Home-Ocuton S-GAT (I-O-G), wobei die anderen Gerätesysteme keinen Einfluss auf iCare Home-Messwerte hatten
- Der Augeninnendruck mittels Ocuton S*TT-MV wird gegenüber der Messung mit der GAT eher überschätzt. Die mittlere Differenz der Messungen aller Probanden betrug 1,49±2,9 mmHg
- Die Messergebnisse des iCare Home korreliert negativ statistisch signifikant mit CCT. Eine Änderung der zentralen Hornhautdicke um 10 μm führt zu einer Abweichung des IODs von 0,75 bzw. 0,9 mmHg (bei der Reihenfolge I-O-G)
- Die Messergebnisse des Ocuton S*TT-MV korrelieren negativ statistisch signifikant mit CCT. Eine Änderung der zentralen Hornhautdicke um 10 μm führt zu einer Abweichung des IODs von 0,2 mmHg
- Die mit den beiden Selbsttonometern gemessenen IOD-Werte korrelieren signifikant mit den CRF-Werten
- Die mit dem Ocuton S*TT-MV gemessenen IOD-Werte korrelieren signifikant mit den CH-Werten. Demgegenüber trifft dies für die iCare Home-Werte nicht zu.
Damit wir die Vorteile der Selbsttonometrie zukünftig besser benutzen und die Geräte als Ergänzung zu den ambulant gewonnenen GAT-Werten in der Glaukomversorgung einordnen können, ist es wichtig die Genauigkeit dieser Geräte nachzuweisen und alle Einflussfaktoren, die die Validität beeinträchtigen können, zu kennen.
Bei vorliegendem Einfluss der Applanationstonometrie auf den Messwert des iCare Home ist zu empfehlen, die Messungen mit iCare Home vor der Applanationstonometrie durchzuführen.
Die beiden Geräte liegen in einer guten Durchschnittsdifferenz der Messwerte zur GAT. Das Ocuton S*TT-MV liegt mit seinen Messwerten durchschnittlich immer etwas über der Goldmann-Applanationstonometrie, während die Resultate mit dem iCare Home Gerät systematisch meistens etwas die GAT-Werte unterschätzen.
Die Berücksichtigung der zentralen Hornhautdicke ist bei der IOD-Messungen mittels beider Selbstonometer vor allem beim iCare Home besonders wichtig.
Die CRF-Werte sind bei beiden Selbstonometern zu beachten. Bei Messungen mit dem Ocuton S*TT-MV sollten zusätzlich die CH-Werte in die Messwertinterpretation einbezogen werden.
Eine Fehltriage kann schwerwiegende Folgen für Patienten bei einem MANV auf See haben. Ziel dieser Studie war es, das Ergebnis, die Reliabilität und die Validität eines analogen und eines digitalen Aufzeichnungssystems für die Triage während und für das Triage-Training eines MANV auf See zu bewerten und zu vergleichen.
Die Studie basiert auf einer Sichtungsübung, die mit einem Cross-Over-Design durchgeführt wurde. Achtundvierzig freiwilligen Studienteilnehmern wurde ein fiktiver MANV mit 50 Patienten präsentiert. Die Triage wurde mit einem analogen und einem digitalen System durchgeführt. Die Studienteilnehmer wurden nach dem Zufallsprinzip ausgewählt, um mit dem analogen oder digitalen System zu beginnen. Die Reliabilität der Ergebnisse wurde mittels Cohens Kappa analysiert. Die Validität wurde durch Cronbachs´ Alpha, die Sensitivität, Spezifität sowie den positiven und negativen prädiktiven Wert gemessen. Zur Analyse von Behandlungs-, Perioden- und Carry-Over-Effekten wurde ein lineares Mischeffektmodell verwendet.
Die Anzahl der mit dem analogen System getesteten Patienten war statistisch signifikant höher als die des digitalen. Dagegen war die Anzahl an Untertriagen mit dem digitalen System signifikant geringer. Gruppe A führte eine höhere Anzahl von Triagen und korrekten Triagen durch als Gruppe B. Gruppe B zeigte eine geringere Rate an Untertriage als Gruppe A. Die mit dem Cohens Kappa gemessene Reliabilität war mit dem digitalen System höher. Die Validität gemessen anhand der Sensitivität und Spezifität erzielte mit dem digitalen System bessere Werte als mit dem analogen System. Beim Vergleich der positiven und negativen prädiktiven Werte zeigte das digitale System ebenfalls durchgängig über alle SK höhere Werte als das analoge System. Zwischen dem analogen und digitalen System gab es bei der Transport-Priorisierung keine signifikanten Unterschiede. Es trat kein signifikantes Muster des Carry-Over-Effekts bei der Triage auf. Das Triage-System sowie der Durchlauf der Sichtungsübung hatten keinen kombinierten Effekt auf die Übung.
Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit liefern valide Ergebnisse für den Vergleich eines digitalen und eines analogen Triage- und Transport-Priorisierungs-Systems für einen MANV auf See. Zusammenfassend konnten mit dem analogen System mehr Triagen und Transport-Priorisierungen durchgeführt werden, während mit dem digitalen System eine höhere Validität und Reliabilität erzielt wurde. Unter Einbezug der Befragung der Studienteilnehmer erscheint das analoge System für grundlegende Sichtungsübungen und das digitale System für fortgeschrittene Übungen und den Einsatz auf See geeignet zu sein.
In der vorliegenden Arbeit wurde eine Smartphone-App mit einem Papierfragebogen zur Selbstbeobachtung bei Craniomandibulären Dysfunktionen (CMD) verglichen. Das primäre Ziel dieser Studie war die Gegenüberstellung der Interventionen „CMD-App“ und „Papierfragebogen“ und die Untersuchung der Probandencompliance bei deren Anwendung. Sekundär sollten Alltagsintegrität, Übersichtlichkeit, Achtsamkeit und Zeitaufwand der Interventionen untersucht werden. Dazu nahmen in einem Zeitraum von 20 Monaten insgesamt 81 Probanden, im Alter von 21 bis 36 Jahren, an der Studie teil. Die Studienpopulation bestand aus Zahnmedizinstudenten der Universitätsmedizin Greifswald im klinischen Studienabschnitt. Die Selbstbeobachtung wurde von beiden Gruppen vier Tage lang jeweils fünf Mal täglich durchgeführt. Für diese Untersuchung wurden die verwendeten Interventionen von uns neu entwickelt. Die Papierfragebogengruppe nutzte im gesamten Beobachtungszeitraum vier Papierfragebögen in Gestaltung und Format eines Smartphones zusammen mit roten Klebepunkten als Erinnerungshilfe. Die Appgruppe benutzte eine Android-Smartphoneapp mit dem Namen „CMD-App“, welche als Erinnerung an die Selbstbeobachtung Push-Benachrichtigungen versendete. Die vorliegende Arbeit diente als erste Pilotuntersuchung für die „CMD-App“.
Die Ergebnisse dieser Studie zeigten, dass die Probandencompliance bei Nutzern der „CMD-App“ höher war als bei Probanden der Papierfragebogengruppe. Gemessen an der Gesamtanzahl an Eintragungen zur Selbstbeobachtung, war die „CMD-App“ dem Papierfragebogen überlegen. Die Probanden in der Appgruppe haben durchschnittlich 8,9 % mehr Selbstbeobachtungen durchgeführt als die Probanden, die den Papierfragebogen nutzten. In den Punkten Alltagsintegrität, Übersichtlichkeit und Zeitaufwand war die „CMD-App“ im Vergleich zum Papierfragebogen ebenfalls im Vorteil. Es konnte auch gezeigt werden, dass 76,67 % der Probanden der Appgruppe durchschnittlich nur 2 Minuten pro Tag mit der Selbstbeobachtung verbrachten.
In weiteren klinischen Studien gilt es nun zu klären, ob sich die von uns erhobenen Ergebnisse dieser Pilotuntersuchung auch auf CMD-Patienten übertragen lassen. Diese Arbeit konnte bereits einen Hinweis darauf geben, wie digitale Medien in der Zahnheilkunde in Zukunft genutzt werden könnten. Eine technisch ausgereifte „CMD-App“ hat Potenzial Zahnärzte in der Diagnose und Therapie von CMD zu unterstützen und die herkömmliche Methode zur Selbstbeobachtung abzulösen oder zu ergänzen.
In der vorliegenden Arbeit wurde der Nutzen einer smartphonegestützten Aufzeichnung und
Analyse der Pulswellenvariabilität als Ausdruck des Zusammenspiels zwischen Sympathikus
und Parasympathikus zur Diagnostik beziehungsweise Prädiktion einer koronaren
Herzerkrankung untersucht. Das autonome Nervensystem hat einen starken Einfluss auf den
menschlichen Körper und nimmt daher auch großen Einfluss in die Regulierung des Herz-Kreislauf-Systems. Ausdruck dieser vegetativen Einflüsse ist die HRV, deren Analyse ein
bekanntes Verfahren für Diagnostik, Risikostratifizierung und Vorhersagbarkeit von
verschiedenen kardialen Erkrankungen unter anderem koronarer Herzerkrankung ist. Bisher
wurde die HRV klassischerweise elektrokardiografisch anhand von Kurz- oder
Langzeitmessungen ermittelt. In dieser Arbeit wurde die Pulswellenvariabilität als peripheres
Ableitungsresultat der Herzratenvariabilität betrachtet, da eine sehr gute Korrelation
zwischen HRV und PRV bekannt ist. An 167 Probanden, die sich im Rahmen kardiologischer
Diagnostik einer elektiven Herzkatheteruntersuchung unterzogen und bei denen bisher
keine KHK bekannt war, wurde eine sechsminütige Aufzeichnung der Pulswelle des Fingers
mittels Smartphonekamera und Videoaufzeichnung vorgenommen. Die Pulswelle wurde
daraufhin analysiert und die PRV berechnet. Die Bilder der Koronarangiografie wurden
nachträglich untersucht und Stenosen in acht Koronarsegmenten quantifiziert. Sobald eine
Stenose von mehr als 50% bestand, wurde der Proband als an KHK-erkrankt definiert. Durch
multivariate lineare Regressionsanalysen wurde die PRV-Messung in Hinblick auf Bestehen
einer KHK untersucht.
Es zeigte sich, dass die PRV-Messung durchaus einen Beitrag im Feld der KHK-Diagnostik bei
Patienten mit Sinusrhythmus leisten könnte. Die Untersuchungen zeigen, dass es sich als
Ausschlussdiagnostikum bei Patienten mit KHK-Verdacht eignet. Die Nutzung der
Pulswellenvariabilität als Screeningverfahren zur KHK-Detektion, wie eingangs erwähnt,
erwies sich aufgrund der Sensitivitäts- und Spezifitätswerte als derzeit jedoch nicht optimal.
Es zeichnete sich bereits bei Koronarstenosen von mindestens 50% eine ausreichende
Vorhersagbarkeit der KHK, sowohl mit einem PRV-Parametersatz von 12 Variablen, als auch
mit einem reduzierten Parametersatz von sieben Variablen ab. Eine Verbesserung konnte
unter Erfassung kardiovaskulärer Risikofaktoren und Einnahme von Betablockern erzielt
werden, die jedoch das statistische Signifikanzniveau verfehlte.
Zukünftige Arbeitsfelder der PRV-Messung könnten die Erfassung weiterer vielfältiger
Einflussgrößen sein oder auch die Berücksichtigung weiterer klinischer Untersuchungen, wie
beispielsweise die Echokardiografie. Zu prüfen ist auch, ob es zu einer Verbesserung der
Prädiktionskraft nach Hinzufügen oder Ersetzen der hier vorgestellten PRV-Parameter durch
weitere nichtlineare Werte kommt.
Besonders hervorzuheben ist, dass die PRV-Messung sehr einfach und nahezu überall
durchzuführen ist, sofern ein Smartphone oder eine Smartwatch mit entsprechender App
vorhanden sind. Dies kann in Zukunft für eine ambulante und nicht facharztspezialisierte
Betreuung von Patienten von großer Relevanz sein. Limitiert wird die Methode der PRV-Messung durch den Ausschluss von Patienten mit Herzrhythmusstörungen, wie
beispielsweise Vorhofflimmern, da die PRV-Messung dadurch stark artefaktbehaftet ist.
Abschließend muss festgehalten werden, dass aufgrund der kleinen Teilnehmerzahl eine
Prüfung an einer größeren Studienpopulation erfolgen sollte, um den hier ermittelten Trend
zu bestätigen oder gar zu verbessern.
Insgesamt ist in dieser Form der Untersuchung bedeutendes Potential zu sehen, da mittels
PRV-Messung ein Ausschlussdiagnostikum existiert, ohne dass die Patienten einem Risiko
wie zum Beispiel Strahlenbelastung oder den Risiken einer Koronarangiografie ausgesetzt
werden. Daher eignet es sich als weiterer Baustein in der bereits üblichen KHK-Diagnostik zu
jeder Zeit und an jedem Ort.
Die Notwendigkeit einer plastisch chirurgischen Rekonstruktion der weiblichen Brust ist in fast allen Fällen auf eine zuvor diagnostizierte Brustkrebserkrankung oder prämaligne Erkrankung, die eine Mastektomie erforderte, zurückzuführen. Hierbei wird die natürliche Form der Brust zusammen mit dem Mammillen-Areola-Komplex nachgebildet. Da eine haut- oder nippelsparende Mastektomie durch den amputierenden Eingriff nur einen dünnen Brusthautmantel zurücklässt, ist die Einlage einer subpectoralen Prothese sinnvoll. Der Musculus pectoralis major ist durch die Implantateinlage in seiner Dimension verkürzt und vermag den unteren Brustpol nicht hinreichend abzudecken. Somit kann eine komplette und sichere Prothesenbedeckung nicht mehr gewährleistet werden. Die Nachteile einer subpectoralen Implantateinlage können durch die Einlage abdeckender und gleichzeitig stützender Fremdmaterialien, wie die hier verwendeten Alloplasten TiLOOP® Bra und SERAGYN® BR sowie durch die porcine azelluläre Dermis Strattice™ revidiert werden.
Trotz dessen sich bislang kaum vergleichbare publizierte Studien in der Literatur zum Thema Alloplasten- und Dermisvergleich finden, ist die Vergleichbarkeit der Ergebnisse durch gesonderte Untersuchungen der einzelnen Interponate in anderen Publikationen gesichert.
Der Behandlungserfolg und das ästhetisch zufriedenstellende sowie onkologisch sichere Ergebnis wurde in dieser Arbeit anhand der dokumentierten Komplikationsraten gemessen. Hierbei wurde wie in der Literatur beschrieben zwischen „major und minor complications“ unterschieden.41
Beim Vergleich der jeweiligen Komplikationsarten besteht Komparabilität zwischen der herrschenden Literatur und den Ergebnissen bei den SERAGYN® BR- und TiLOOP® Bra-Populationen in der Universitätsmedizin Greifswald. Mit einer „major complications“–Rate von 11,1 % bei den mit SERAGYN® BR rekonstruierten Mammae und 14,9 % in der TiLOOP® Bra-Population ist ein akzeptables Ergebnis erzielt worden. Auch bei den „minor complications“ stellt die Rate von 13 % in der SERAGYN® BR-Population und 9,6 % bei den mit dem TiLOOP® Bra rekonstruierten Brüsten einen guten Schnitt im Behandlungserfolg dar. Die azelluläre Dermis Strattice™ erzielte mit jeweils 27,5 % „major“ und „minor complications“ die schlechteren Ergebnisse zum einen im Vergleich mit dem Therapieerfolg der anderen Populationen und zum anderen in Äquivalenz zur herrschenden Literatur.
Es konnte demonstriert werden, dass sich der Einsatz der azellulären Dermis nicht für die vorgeschädigte Brust im Sinne von zweizeitigen Operationsverfahren, sowie in Verbindung mit spezifischen Risikofaktoren eignet und besonders unter dem Einfluss einer Strahlentherapie eine erhöhte Komplikationsrate zu verzeichnen ist.
Auch im Zusammenhang mit plastisch rekonstruierenden Operationen gemeinsam mit dem TiLOOP® Bra oder dem Alloplasten SERAGYN® BR musste ein Anstieg von postoperativen Komplikationen dokumentiert werden, wenn eine Bestrahlung des Operationsgebietes vorgenommen wurde.
Um eine optimale und möglichst komplikationsarme operative Nachbildung der weiblichen Brust nach Ablatio erzielen zu können, bedarf es einer engen Indikationsstellung sowie Risiko-Nutzen-Abwägungen, die jedwede patientinneneigenen und iatrogenen Risikofaktoren berücksichtigt und handhaben kann. Ziel ist es dabei, trotz Risikofaktoren eine optimierte Versorgung der Patientinnen zu gewährleisten und so sichere sowie ästhetisch einwandfreie Ergebnisse erzielen zu können. Dazu gehören prüfende Überlegungen welches der Interponate die bestmögliche Kompatibilität zur geplanten Rekonstruktionsart aufweist und zudem die individuellen Patientinnenmerkmale berücksichtigen kann.
Ist aufgrund des Tumorstadiums eine Bestrahlung der Thoraxwand notwendig, sollte der Patientin eine Rekonstruktion mit Eigengewebe (z.B. TRAM- oder DIEP-Lappen) empfohlen werden.28 Bei Erfordernis einer Radiatio muss von einer implantatgestützten Brustrekonstruktion in Verbindung mit Netzen oder einer azellulären Dermis abgeraten werden. Sollte die Patientin dennoch ausdrücklich einen Wiederaufbau mittels Implantaten und Netzen bzw. ADM wünschen, besteht die Notwendigkeit auf das erhöhte postoperative Risiko hinzuweisen und ausführlich aufzuklären.
Obwohl diese retrospektive Studie keinen vollen Eingriff in die Indikationsstellung bieten kann, so werden bereits Anhaltspunkte für eine ideale Interponatauswahl offeriert, um eine optimale Rekonstruktion mit einem niedrigen Risikoprofil für postoperative Komplikationen und ein hohes Maß an Patientinnenzufriedenheit zu gewährleisten.
Berufsbedingte Sitzbelastung mit Missempfindungen, wie z.B. Spannungsgefühl, Schmerzen und
Kribbeln der Beine, häufig von Ödemen der Füße und Unterschenkel begleitet, stellen ein alltägliches
und weit verbreitetes Problem der Allgemeinbevölkerung dar. Diese reversiblen Beschwerden werden
als orthostatische Beinbeschwerden definiert.
In dieser randomisierten, einfach verblindeten, klinisch prospektiven Studie wurde die Wirkung von
zwei medizinischen Kompressionsstrümpfe (MKS 1, MKS 2) (Länge A-D) mit einem Anpressdruck
von 18-21mmHg (KKL 1) sowie eines Kniestützstrumpfs (LPSS= Low-Pressure-Support-Stocking)
mit einem Anpressdruck von 8-10mmHg auf die orthostatischen Beinbeschwerden und Ödeme
untersucht.
Die 49 venengesunden Probanden (CEAP 0-1) wurden in zwei Kohorten aufgeteilt und jeder Strumpf
wurde für drei Tage am Stück während der Arbeitszeit getragen. Vor Beginn einer neuen Tragephase
wurde eine viertägige Auswaschphase eingehalten. Für jeden Strumpf wurde die Wirkung auf
Beinbeschwerden und Tragekomfort durch Fragebögen ermittelt. Die Messung der
Unterschenkelvolumina erfolgte mittels 3D-Messtechnik.
Es zeigte sich für alle drei Strümpfe eine signifikante Volumenreduktion (MKS1: 204,7ml; MKS 2:
153,5ml, LPSS: 48,2ml) sowie eine signifikante Verbesserung der Lebensqualitätsdimension
„Beinbeschwerden“ (p<0.0001). Im Vergleich zum LPSS zeigte sich bei beiden medizinischen
Kompressionsstrümpfen eine signifikant höhere Volumenreduktion (p<0.0001) und eine deutlich
besserer Passform (p<0.0001).
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass medizinische Kompressionsstrümpfe der
Kompressionsklasse 1 sowie Kniestützstrümpfe mit einem Anpressdruck von 8-10mmHg eine
signifikante Reduktion der orthostatische bedingten Ödeme und Beinbeschwerden bewirken.
Sowohl die Lagerung von therapeutischem Plasma nach dem Auftauen als auch die Pathogenreduktion mit MB/Rotlicht beeinflussen die pro- und antikoagulatorische Kapazität. Diese Veränderungen können durch die Messung der Aktivität von Gerinnungsfaktoren und Inhibitoren sowie die Durchführung von Globaltests, einschließlich neuer Messmethoden wie ProC®-Global-Test und endogenes Thrombinbildungspotential, detektiert werden. Die Massenspektrometrie stellt eine sinnvolle Ergänzung dieser Funktionstests dar, um Effekte auf das Plasmaproteom zu untersuchen.
Diese Studie zeigt zwei Möglichkeiten auf, die Patientenversorgung mit therapeutischem Plasma zu optimieren. Erstens konnte gezeigt werden, dass die Flüssiglagerung von Plasma bei 2-6 °C über 7 Tage ohne größere Einbußen der Gerinnungsfaktorenaktivität, mit Ausnahme von FVIII, machbar ist. Damit kann die Etablierung einer Flüssigplasmabank gerechtfertigt werden. Es ist eine zügige Bereitstellung von therapeutischem Plasma im Notfall, dank Einsparung der Zeit für den Auftauprozess, möglich. Zweitens konnte gezeigt werden, dass therapeutisches Plasma bei Versorgungsengpässen vorzeitig aus der Quarantänelagerung gelöst und ergänzend mit MB/Rotlicht behandelt werden kann, um die gewohnte Sicherheit zu gewährleisten. Im Gegensatz dazu wird die Lagerung von therapeutischem Plasma bei Raumtemperatur oder von MB/Rotlicht behandeltem Plasma bei 2-6 °C über 7 Tage aufgrund der ausgeprägten Reduktion der Aktivität der Gerinnungsfaktoren und Inhibitoren nicht empfohlen.
Zur Etablierung einer Flüssigplasmabank wird vorgeschlagen, lediglich eine kleine Anzahl von Plasmakonserven (z. B. 4 Plasmakonserven jeder Blutgruppe à 250 mL) bei 2-6 °C über maximal 7 Tage bereitzuhalten, um im Blutungsnotfall eine unverzügliche Versorgung von Patienten zu ermöglichen. Patienten, die darüber hinaus Plasmakonserven benötigen, sollten im weiteren Verlauf mit frisch aufgetautem GFP versorgt werden. So wird eine möglichst hohe Aktivität der Gerinnungsfaktoren und Inhibitoren gewährleistet.
Es werden klinische Studien benötigt, um die in vitro beobachteten Veränderungen der Gerinnungsfaktoren in Plasmaprodukten in vivo zu untersuchen.
Untersuchungen zur Immunantwort gegen potenzielle Vakzinkandidaten von Streptococcus pneumoniae
(2022)
Das Gram-positive Bakterium Streptococcus pneumoniae (Pneumokokken) stellt vor allem bei der sehr jungen und älteren sowie immungeschwächten Bevölkerung einen immer mehr an Bedeutung gewinnenden Krankheitserreger dar. Krankheitsbilder wie die Pneumokokken-Meningitis, -Pneumonie und -Sepsis, um nur einige zu nennen, können z.T. schwere Verläufe nehmen. Neue Serotyp-unabhängige Impfstoffe sollen flächendeckenden Schutz vor Infektionen mit S. pneumoniae bieten. Das Hauptaugenmerk der Impfstoffforschung liegt unter anderem auf der Untersuchung von Pneumokokken Protein-basierten Impfstoffen als Bestandteil eines Konjugat- bzw. Multikomponenten Impfstoffes. In diesem Zusammenhang wurde in dieser Arbeit die Immunantwort humaner Immunzellen gegenüber den vier Pneumokokken Oberflächen-Lipoproteinen MetQ, DacB, PnrA und PsaA untersucht. Diese Lipoproteine wurden sowohl in lipidierter als auch in nicht-lipidierter Form als heterologe Proteine generiert, um den Einfluss der Lipidierung auf die Immunreaktion beurteilen zu können. Zur Untersuchung der Reaktion des menschlichen Immunsystems wurden humane Blut-Monozyten (hPBMCs) isoliert und zu pro-inflammatorischen Makrophagen (M1) einerseits und anti-inflammatorischen Makrophagen (M2a) andererseits differenziert. Die Zellen wurden mit den lipidierten bzw. nicht-lipidierten Proteinen stimuliert. In den Überständen wurden zur Beurteilung der abgelaufenen Immunreaktion die Konzentrationen von IL-1β, IL-2, IL-6, IL-8 und TNF bestimmt. Eine Produktion von IL-1β und IL-2 durch die Makrophagen konnte hierbei nicht nachgewiesen werden. M1 Makrophagen zeichneten sich durch eine kaum messbare Cytokin-Produktion auf beide Proteinstimuli aus. Anti-inflammatorische Makrophagen zeigten eine signifikant verstärkte IL-6, IL-8 und TNF Produktion (p< 0,05) nach Stimulation mit allen vier lipidierten Proteinen im Gegensatz zur Stimulation mit nicht-lipidierten Proteinen. Das stärkere Stimulationspotenzial der lipidierten Proteine konnte auf deren Agonismus am TLR2 zurückgeführt werden. Weiterhin konnte die starke Reaktion der M2a Makrophagen mit deren Plastizität sowie mit dem Potenzial von Lipoproteinen zur Umpolarisation von Makrophagen aufgrund des TLR2 Agonismus erklärt werden. Die Ergebnisse zeigen, dass die eingesetzten lipidierten Proteine einen suffizienten und signifikant potenteren Immunstimulus im menschlichen Organismus darstellen, als die gleichen Proteine in nicht-lipidierter Form. Somit könnten diese lipidierten Proteine geeignete Vakzinkandidaten gegen S. pneumoniae darstellen.
Die Morphologie der Podozytenfußfortsätze und eine intakte glomeruläre Basal-membran (GBM) sind essentiell für die Filtration des Blutes. Bei der diabetischen Nephropathie (DN), deren Inzidenz in den letzten Jahrzehnten deutlich gestiegen ist, kommt es neben pathologischen Veränderungen der Fußfortsätze auch zu Ablösung und Verlust der Podozyten. Als hochdifferenzierte, postmitotische Zellen können Podozyten nicht regeneriert werden. Jeder Verlust ist damit irreversibel. Aber auch weitreichende Veränderungen der GBM, sowie eine Sklero¬sierung der Glomeruli sind zu beobachten. Dies führt zu einer progredienten Nieren¬insuffizienz, welche oft im Nierenversagen endet. Man geht davon aus, dass glomeru¬lärer Hypertonus, der zur mechanischen Dehnung von Podozyten führt, ein wichtiger Teil des Pathomechanismus der DN ist. Welchen Einfluss mechanische Kräfte auf Podozyten haben war in der Vergangenheit nur unzureichend untersucht. Daher wurde von der AG Endlich ein Dehnungsapparat entwickelt, mit dem Zellen einer zyklischen mechanischen Dehnung ausgesetzt werden können. So konnte gezeigt werden, dass Podozyten mechanosensitiv sind und unter anderem mit Veränderungen des Aktin-Zytoskeletts auf mechanische Dehnung reagieren. Die vorliegende Arbeit zeigt zum einen, dass kultivierte Podozyten unter mechanischer Dehnung vermehrt das Protein Fibronektin bilden. Fibronektin ist ein essentielles Matrixprotein und spielt als Mechanotransducer in der Literatur eine große Rolle. Zum anderen zeigt die Arbeit, dass Fibronektin eine Schlüsselrolle hinsichtlich der Adhäsivität von kultivierten Podozyten unter mechanischer Dehnung spielt. Um das zu untersuchen, wurden Podozyten mit Fibronektin-Knockdown und -Knockout generiert und der Einfluss auf die Morphologie und Adhäsiviät der Podozyten untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass Podozyten ohne Fibronektin bei mechanischer Dehnung nach drei Tagen nur noch zu etwa 20 % auf der Membranoberfläche adhärent waren. Diese Ergebnisse verdeutlichen, dass Fibronektin für die Adhäsion von kultivierten Podozyten unter mechanischer Dehnung eine zentrale Rolle spielt. Durch Immun¬fluoreszenz¬färbung konnte an Biopsien nachgewiesen werden, dass Fibronektin in der GBM von Patienten mit DN vermehrt eingelagert wird. Die vorliegenden Ergebnisse deuten darauf hin, dass mechanische Dehnung der Podozyten in vivo zu einer Akkumulation von Fibronektin in der GBM führt, was langfristig sehr wahrscheinlich die Eigenschaften der GBM und die glomeruläre Filtration negativ beeinflusst. Die genaueren Zusammenhänge zwischen Mechanotransduktion und Fibronektin-expression aufzuschlüsseln sollte daher Ziel weiterführender Forschungsarbeiten sein, um in Zukunft einen therapeutischen Ansatz zur Behandlung der diabetischen Nephropathie zu entwickeln.
Untersuchung zur Wirkung von kaltem Atmosphärendruckplasma über die Oxidation von Thiolgruppen
(2022)
Redox signaling-Prozesse innerhalb und zwischen Zellen spielen eine Rolle in
verschiedenen physiologischen und pathologischen Prozessen, wobei zelluläre
Thiolgruppen als wichtige Signalübermittler identifiziert wurden. Durch Behandlung der
Aminosäure Cystein mit kaltem Atmosphärendruckplasma werden solche
Thiolgruppen oxidiert und verschiedene Verbindungen erzeugt. Diese Arbeit sollte
klären, ob so die Erzeugung von stabilen reaktiven Spezies möglich ist, die einen
biologischen Effekt haben. Dazu wurden Pufferlösungen, die Cystein enthielten, mit
einem Argon-Plasmajet (kINPen 09) mit Sauerstoffzumischung behandelt und auf
kultivierte menschliche Keratinozyten der HaCaT-Zellinie übertragen. Zellproliferation,
Migrationsaktivität, Metabolismus, Viabilität und intrazellulärer Redoxzustand wurden
untersucht.
Plasmabehandelte Flüssigkeiten mit Cysteinkonzentrationen von 2 mmol/l zeigten
keinen Einfluss auf das Zellverhalten im Vergleich zu behandeltem Puffer ohne
Cystein. Erhöhte Cysteinkonzentrationen von 100 mmol/l verringerten bei langen
Plasmabehandlungszeiten von 5 min beziehungsweise 10 min die Proliferation,
Migration, Laktatsekretion und Viabilität. Für kürzere Behandlungszeiten von 1 min und
2,5 min wurden Hinweise auf eine erhöhte metabolische Aktivität gefunden. GSSGSpiegel
in den Zellen wurden stabilisiert und intrazelluläre ROS reduziert. Diese
Effekte könnten auf generierte bioaktive Substanzen wie oxidierte Disulfide
zurückzuführen sein, die längerfristig zu Energiemangel führen. Ein möglicher
Vermittler ist Cystein-S-sulfonat, welches als NMDA-Rezeptoragonist bekannt ist.
Zudem könnte auch die Aktivierung des XC-Antiporters mit Folgen für den
intrazellulären Redoxzustand zu den kurzfristigen Effekten beigetragen haben.
Durch plasmabehandelte Cysteinlösung konnten biologische Effekte, teilweise im
Sinne einer Hormesis, nachgewiesen werden. Die Ergebnisse zeigten eine
zytotoxische Wirkung nach langer Plasmabehandlung der Cysteinlösung, während für
kürzere Zeiten auch aktivierende Effekte deutlich wurden. Somit scheint die gezielte
Erzeugung stabiler reaktiver Spezies als neuer Ansatzpunkt der Plasmaanwendung
möglich.
In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss von kaltem Atmosphärendruckplasma (CAP) auf die Oberfläche des dentalen Restaurationsmaterials Amalgam untersucht.
Bisher liegen in der Literatur noch keine vergleichbaren Untersuchungen vor.
Die Amalgamprüfkörper wurden aus dem kupferhaltigen Non-Gamma-2-Amalgam Amalcap plus (Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein) hergestellt, welches in zylinderförmige Polyoxymethylenformen kondensiert wurde. Die Kaltplasma-Behandlung erfolgte mit dem kINPen® (neoplas GmbH, Greifswald, Deutschland) in 3 Behandlungsgruppen. Gruppe A wurde 60 Sekunden rasternd, Gruppe B 30 Sekunden stationär und Gruppe C 5 Minuten stationär mit CAP behandelt.
Die Amalgamprüfkörperoberflächen wurden jeweils vor und nach der Plasmabehandlung untersucht. Die mikroskopische Dokumentation erfolgte hierbei mittels Lichtmikroskopie und Rasterelektronenmikroskopie (REM), die chemische Analyse durch die Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS). Für die Beurteilung der Oberflächenrauheit wurden Weißlichtinterferometer und Profilometer eingesetzt. Zur Ermittlung der Hydrophilität kam die Kontaktwinkelmessung zum Einsatz.
Optisch traten in Behandlungsgruppe A und B keine Veränderungen auf. Lediglich bei den 5 Minuten plasmabehandelten Amalgamproben waren leichte Veränderungen erkennbar, die vor allem im Bereich der Poren und der optisch dunkleren Cu6Sn5-Phase lokalisiert waren und sich mikroskopisch braun-orange beziehungsweise dunkelgrau bis schwarz darstellten. Mittels Focused Ion Beam (FIB) präparierte Querschnitte zeigten hierbei keine Veränderungen in der Tiefe, sodass anzunehmen ist, dass die Effekte sich auf die direkt mit dem Plasma in Kontakt stehende Oberfläche beschränken.
Eine Veränderung der Oberflächenrauheit konnte in keiner Behandlungsgruppe festgestellt werden.
Direkt nach der Plasmabehandlung zeigte sich in allen Behandlungsgruppen eine Hydrophilisierung der Oberfläche. Diese war in Gruppe C am stärksten ausgeprägt. Allerdings haben sich bereits nach 2 Tagen die Ausgangswerte wieder eingestellt, der Effekt war also reversibel. Elementar hat durch die Plasmabehandlung im Rahmen eines Reinigungseffekts der oberflächliche Kohlenstoffanteil deutlich abgenommen, der Sauerstoffanteil hingegen zugenommen. Gleichzeitig stieg das Zinn/Quecksilberverhältnis zugunsten des Zinns. Zusätzlich ist es in Gruppe A zu einer Verschiebung des Cu 2p-Peaks in Richtung einer geringeren Bindungsenergie gekommen, das Kupfer lag also nicht mehr einwertig, sondern zunehmend zweiwertig vor.
Mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) war es zudem möglich, die an der Oberfläche optisch differenzierbaren Phasen des Amalgams zu charakterisieren.
Insgesamt kann festgestellt werden, dass es in durchgeführten Untersuchungen keine Hinweise gab, die darauf schließen lassen, dass es durch die Einwirkung von CAP auf Amalgamrestaurationen zu unerwünschten Effekten bezüglich der Oberflächeneigenschaften kommt, die sich negativ auf Patienten oder Behandler auswirken könnten. Um die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf die klinische Praxis sicherzustellen, sind allerdings noch weitere Untersuchungen notwendig.
Hintergrund
Migräne ist eine hochprävalente Erkrankung, die bei betroffenen Patient*innen eine hohe Belastung sowohl durch die Kopfschmerzen an sich als auch durch die Einschränkung ihres Sozial- und Berufslebens hervorruft. Die Therapie besteht aus einer Akuttherapie der Kopfschmerzattacken sowie einer prophylaktischen Therapie zur Reduktion der Kopfschmerzfrequenz und -schwere. In der Prophylaxe stehen mit Antikörpern gegen das Calcitonin-gene-related-peptide (CGRP) und dessen Rezeptor erstmalig für die Migräne entwickelte gezielte prophylaktische Therapien zur Verfügung. Es stellt sich jedoch hierbei die Frage, ob CGRP-Antikörper lediglich symptomatisch in der Peripherie des trigemino-vaskulären-Systems wirken oder auch im zentralen Nervensystem die zugrundeliegenden pathophysiologischen Mechanismen beeinflussen, was einer krankheitsmodifizierenden Wirkung entspräche. Ziel unserer Studie war es, die Nullhypothese einer rein symptomatischen Wirkung gegen die Alternativhypothese einer Krankheitsmodifikation und somit zentralnervösen Wirkung, zu prüfen, indem bei Patient*innen mit episodischer Migräne der nozizeptive Blinkreflex vor und nach der Behandlung mit CGRP-Antikörpern untersucht wurde.
Methoden
22 Patient*innen mit episodischer Migräne (21 Frauen, 46,2 ± 13,8 Jahre alt) und 22 alters- und geschlechts-gematchte Kontrollen wurden im Rahmen dieser prospektiven Beobachtungsstudie eingeschlossen. Sie erhielten einen umfassenden Fragebogen zur Erhebung demografischer Charakteristika sowie der Kopfschmerzanamnese. Es erfolgte eine Messung des Blinkreflexes (10 Durchgänge à 6 Stimuli) vor (V0) und 3 Monate (V3) nach der Behandlung mit CGRP-Antikörpern (Kontrollen wurden einmalig gemessen). Im Rahmen der Messung wurden wiederholt schmerzhafte Stimuli supraorbital appliziert, die direkte Rückschlüsse auf die zentralnervöse Erregbarkeit des Hirnstamms als pathophysiologisch zentralen Mechanismus im Rahmen der Migräneentstehung zulassen. Die Area-under-the-curve (AUC) der R2-Komponente der Muskelsummenaktionspotentiale des Blinkreflexes sowie das Habituationsverhalten (Regressionskoeffizient über mehrere Blöcke) der stimulierten sowie nicht-stimulierten Seite wurden über 10 Blöcke hinweg evaluiert (primärer Endpunkt). Es wurde jeweils zuerst ein Test auf globale Veränderungen durchgeführt, der dann durch post-hoc-Analysen weiter spezifiziert wurde.
Ergebnisse
Alle Patient*innen zeigten eine signifikante Reduktion der Kopfschmerztage/Monat (V0: 12,4±3,3, V3: 6,6 ± 4,9) nach Beginn der Behandlung mit einem CGRP-/Rezeptorantikörper. Auf der stimulierten Seite reduzierte sich die AUC signifikant in den Blöcken eins, zwei sowie acht (Fglobal=5,86, p<0,001; block 1: R2a_s: -28%, p<0,001). Auf der nicht-stimulierten Seite zeigten sich Block eins, zwei, drei, acht sowie zehn als signifikant reduziert (Fglobal=8,22, p<0,001, block 1: R2a_ns: -22%, p=0,003). Die Veränderung der Habituation erwies sich in den Blöcken sechs, sieben, acht und zehn auf der nicht-stimulierten Seite als signifikant (Fglobal=3,07, p<0,001; block 6: R2h_ns: r=-1,36, p=0,007). Weder die AUC noch die Habituation des ersten Messtermins (V0) korrelierte mit dem späteren klinischen Ansprechen, sodass kein Prädiktor für das Therapieansprechen detektiert werden konnte (binär logistische Regression; alle Prädiktoren p>0,05).
Diskussion & Zusammenfassung
Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass die dreimonatige Therapie mit CGRP-Antikörpern die Erregbarkeit des Hirnstamms als Antwort auf wiederholte schmerzhafte Stimuli bei Patient*innen mit Migräne normalisiert und liefert somit Hinweise für ein krankheitsmodifizierendes Potenzial. Veränderungen der Habituation korrelierten signifikant mit der Verringerung der Kopfschmerz-Frequenz, weitere Studien sind jedoch nötig, um zu eruieren, ob Parameter als Prädiktor geeignet sind um eine Voraussage über das Therapieansprechen und das Risiko einer Verschlechterung nach Beendigung der Therapie zu ermöglichen.
Die Therapie des Melanoms sowie die Erforschung neuer Behandlungsmöglichkeiten stehen im Fokus zahlreicher Forschungsgruppen. Um der Komplexität dieser Erkrankung gerecht zu werden, müssen möglichst genaue Modelle gefunden werden. Tumor-Sphäroide als dreidimensionale Tumorzellkulturen schließen dabei teilweise die Lücke zwischen den herkömmlichen zweidimensionalen Zellmonolayern und den Tiermodellen. Hierdurch lassen sich die zelluläre Heterogenität, die Nährstoffverteilung, der Sauerstoffgradient, die Zell-Zell-Interaktionen sowie die Genexpression genauer abbilden und dadurch untersuchen. Arbeiten von Vinci sowie Howes et al. haben gezeigt, dass adäquate In-vitro-Bedingungen notwendig sind, um die Wirkungen von Medikamenten nicht zu über- beziehungsweise unterschätzen (Vinci et al. 2012, Howes et al. 2007). Ziel dieser Arbeit war, ein Verfahren zu etablieren, welches Sphäroide in einen tissue microarray zur Testung von potenziellen neuen Therapeutika zur Verfügung stellt, wobei in dieser Arbeit die Anwendung von kaltem Atmosphärendruckplasma und gepulsten elektrischen Feldern im Mittelpunkt des Interesses stand. Diese Methode von Ivanov und Grabowska (Ivanov & Grabowska 2017) wurde dazu in leicht modifizierter Form angewandt. Verwendet wurden zwei Melanomzelllinien (SK-Mel-28 MNT-1), für die zunächst optimale Wachstumsparameter festgelegt werden mussten, um stets vergleichbare und reproduzierbare Sphäroide mit einer Größe von 300-500 µm zu erhalten. Das etablierte Verfahren ist zeitsparender und ermöglicht eine automatische Bildaufnahme im Hochdurchsatz (high throughput screening) von bis zu 60 Sphäroiden pro Präparat. Die Immunfluoreszenzfärbung stellt aufgrund ihrer hohen Sensitivität und der dadurch möglichen Verkleinerung der Proben eine der wichtigsten Detektionsmethoden der Zukunft dar (Hertzberg et al. 2000). Es wurden parallel vier verschiedene Farbstoffe (DAPI, AlexaFluor 488, Alexafluor 594, AlexaFluor 647) mit zu testenden Targets markiert und mittels des CLS-Gerätes aufgenommen sowie quantitativ ausgewertet. Exemplarisch wurden 21 Fluorophore, innerhalb von sieben thematischen Sets und vier verschiedenen Behandlungsformen (direkte, indirekte Plasmabehandlung, H2O2-Behandlung, µsPEF-Behandlung) betrachtet. Hierdurch wurden unterschiedliche Plasma-induzierende Effekte auf die Zellmorphologie sowie ansatzweise auf die Verteilung innerhalb der Sphäroide untersucht. Bereits lichtmikroskopisch ließen sich eine Auflockerung der Peripherie sowie eine Verdichtung der zentralen Regionen der Sphäroide nach einer direkten Plasmabehandlung beobachten. Mittels der Immunfluoreszenz wurden sowohl bekannte Plasmaeffekte, wie die Apoptoseinduktion plasmabehandelter SK-Mel-28-Sphäroide mit hohen Plasmabehandlungsintensitäten, als auch verschiedene Signalwege, wie die antioxidative Zellantwort, beobachtet. Teilweise wurden kontroverse Ergebnisse gemessen, die die Notwendigkeit der Heterogenitätsanalyse innerhalb der Sphäroidschnitte aufzeigen. Beispielsweise weist die aufgelockerte Peripherie eine besonders hohe Apoptoserate auf, die mittels der TUNEL-IF-Färbung detektiert wurde (Abb. 38; Abb. 39). Zu der gesteigerten Apoptoserate lässt sich eine verstärkte Expression von HMOX1 bei den SK-Mel-28-Sphäroiden nach einer direkten sowie indirekten Plasmabehandlung nachweisen (Abb. 44). Hierraus lassen sich grundsätzliche Plasmaeffekte ableiten, wie die Einbringung von ROS und RNS. Zudem konnte die Größenreduktion der Sphäroiddurchmesser mittels µsPEF-Behandlung sowohl lichtmikroskopisch (Abb. 33) als auch am CLS-Gerät über die Gesamtfläche (Abb. 37) gezeigt werden. Diese Ergebnisse entsprechen denen von Nuccitelli et al. am Mausmodell (Nuccitelli et al. 2006, Nuccitelli et al. 2009). Des Weiteren wurden alternative Methoden angewandt, durch die die Antikörperverteilungen in ganzen Sphäroiden untersucht werden könnte (vgl. Kapitel 3.4.4).
Insgesamt liefert diese Methode, aufgrund der schnelleren sowie kostengünstigeren Durchführbarkeit und der potenziellen Automatisierung am CLS-Gerät, ein ausgesprochen mächtiges Verfahren zur Erforschung neuer Krebstherapien im Labor.
Compared to other human pathogens, S. aureus outstands with a remarkably broad spectrum of deseases: from minor skin infections over endocarditis, pneumoniae, and osteomyelitis, to septic shock. The prerequisite is an arsenal of adaptation strategies, encoded in the core and variable genome. It includes the coordinated expression of adhesins and toxins, evasion of the immune system, response to stress and starvation, adaptation of the metabolism, formation of biofilms and capsules, antibiotic resistance, and persistence on the skin, in nasal epithelial cells, and even in the inner of macrophages after phagocytosis. All these adaptation strategies enable S. aureus to colonize a diversity of niches within the human host. The inevitable requirement is the ability to activate the appropriate adaptation strategy at the right time and at the right place. S. aureus overcomes this challenge with a sophisticated regulatory network. This PhD thesis covers a broad spectrum of transcriptional regulators, involved in S. aureus pathogenesis: (1) the quorum sensing system Agr (regulation of early- and late stage virulence factors), (2) the Sar family (regulation of early- and late stage virulence factors), (3) SaeRS (regulation of accessory exotoxins and adhesins), (4) CodY (response to amino acid starvation, including extracellular proteases), (5) Sigma B (general stress response, including virulence factors), (6) Rex (anaerobic energy metabolism), (7) CtsR and HrcA (protein quality control), (8) PerR and Fur (oxidative stress response), and (9) antibiotic resistance. Traditionally, Proteomics constitute the long-lasting reputation of the Institute. In fact, the majority of investigations presented in this PhD thesis was initialized by proteomic analyses as the ultimate starting point. From the first day, a major goal of this PhD thesis was to add regulator-promoter interaction studies to the methodical spectrum. In particular, to complement transcriptomic and proteomic results by answering the logical follow-up question: Which regulator is responsible for the observed changes in gene expression and protein synthesis after application of a specific stimulus?
The first chapter provides specific analyses for three major regulators: Rex, CodY, and SarA. Publications were achieved for Rex (Hecker et al., 2009; Pagels et al., 2010). Results were mainly achieved by establishing regulator-promoter interaction methods (in particular EMSA and “footprinting”). Additionally, this chapter describes method development of a novel easy-to-apply method, named REPA (restriction endonuclease protection assay).
The second chapter presents method development for the genome-wide identification of regulator-promoter interactions, named “global footprinting”. This approach combines two already well-established methods: (A) Purification of a recombinant Strep-tagged regulator via Strep-tag affinity chromatography. The modification in “global footprinting” is to incubate the regulator with fragmented genomic S. aureus DNA, resulting in co-purification and enrichment of DNA streches with specific regulator binding sites. (B) Identification and quantification of these DNA streches via “next generation sequencing” (NGS). Using this combined approach, this PhD thesis was able to localize the most affine promoter binding site for the regulator Rex precisely down to one single base pair across the whole S. aureus genome.
The third chapter describes the assembly of a data library, collecting the majority of DNA microarray data and regulator-promoter interaction studies from the worldwide literature. This data library summarizes more than 50,000 regulatory events and more than 2,000 regulator binding sites. As published in the perspectives in Fuchs et al. (2018), this data library can be incorporated into the free-accessible online data base “Aureowiki” (provided and maintained by the Department of Functional Genomics, University of Greifswald). The major effort is the consolidation of these “big data” via in silico cluster analysis, comparing 282 different experimental conditions at once. The major finding of this analysis is the identification of seven functional and regulatory gene clusters in S. aureus pathogenesis that are conserved across S. aureus strain diversity. These findings allowed the creation of a prediction tool, to provide novel experimental starting points for the worldwide S. aureus research community. This prediction tool was successfully applied on several topics, and partially published: functional and regulatory prediction for a set of 20 selected lipoproteins as potential virulence factors (Graf et al., 2018), and prediciton of protein complexes (Liang et al., 2016).
Alltogether, this PhD thesis provides new insights into the molecular mechanisms of three pathogenesis-relevant regulators: Rex, CodY, and SarA. It describes the development of three novel experimental methods for wet and dry lab applications that can be used on research topics beyond S. aureus: REPA, “global footprinting”, and cluster analysis. Finally, cluster analysis identifies seven conserved fuctional and regulatory gene clusters, involved in S. aureus pathogenesis. This cluster anaysis is used as a prediction tool to provide novel experimental starting points, and to predict the physiological mode of action of newly discovered anti-staphylococcal agents.
This thesis aims to investigate effects of anthropogenic environmental impact on the Richards Bay area. Located on the east coast of South Africa, Richards Bay Harbour evolved into the country’s premier bulk cargo port. The Associated change in land-use and industrial as well as agricultural pollution pose environmental, ecological and human health risks. Here, sedimentological and geochemical investigations focus on the port as final sink for environmental and industrial pollutants, such as metal concentrations, organochlorine pesticides and microplastics.
The study is based on investigations of surface sediment samples from the water-sediment interface to identify spatial distribution patterns, as well as sediment cores to follow temporal changes. Endmember modelling of grainsize distributions, proved to be a viable parameter to distinguish different accumulation spaces and enabled the classification into six harbour sub-basins. Subsequent investigations on the content of microplastics, Polyethylene terephthalate (PET) and Low-density polyethylene (LDPE), showed that these different types of microplastics predominate in two different areas: PET appears to be directly tied to higher populated (tourism) beaches, while LDPE is deposited in low-current sub-basins. Increased metal concentrations link to activities at the bulk cargo berths, where especially Cr and Cu concentrations exceeded the local sediment guideline thresholds. In the areas of high metal concentrations, bioindicators (ostracods, foraminiferas, diatoms) also indicate increased shares of malformed specimens. Multiple recovered sediment cores recorded changes in recent export practices, indicating ceased Cu handling and increased Cr handling over the past decade. Noticing multiple possible influencing factors on elemental distributions, created by the surrounding geological and industrial impact, the usefulness of different normalisers (Al, Fe, Rb, Ti and silt fraction) for Cr, Cu, Co and Pb concentrations was compared and site specific baseline metal concentrations were defined. This identified Al and Rb to be effective normalisers in Richards Bay and Fe or Ti to be affected by local conditions. Data of organochlorine pesticide pollution was gathered in the area of Richards Bay, Goedertrouw Dam and Umlalazi River. The two dominant groups of contaminants detected are dichlorodiphenyltrichloroethanes (ΣDDT, 12 – 350 ng g-1), linked to the use of malaria vector control, and hexachlorocyclohexanes (ΣHCH 35 – 230 ng g-1), an agricultural insecticide. Both indicate recent entry and exceed sediment quality guideline limits, raising concern for local communities and estuarine environments. Seismic data was used to investigate the preindustrial evolution of the incised valley system and bayhead delta at Richards Bay Harbour. A stratigraphically supported development model was created. The thesis shows that harbour sediment is an important sink for inorganic and organic contaminants. Each investigation on environmental pollutants, such as metals, pesticides, microplastics or bioindicator analyses, indicates their deposition in distinct harbour sub-basins. Therefore, their effect can be spatially differentiated and related to plausible sources of pollution. Richards Bay thus represents a variously affected system along the South African coast, in which it is necessary to take environmental protection measures in terms of sustainable and environmentally friendly management.
Diese Arbeit befasst sich mit dem Einfluss des Transkriptionsfaktors ChREBP und eines
Diabetes mellitus auf die hepatische Tumorgenese sowie das Wachstum und die Glykogenspeicherung
der Hepatozyten. Im speziellen sollte untersucht werden, inwieweit sich
die in den Kurzzeitversuchen beobachteten Glykogenspeicherherde nach drei Monaten
Versuchszeitraum weiterentwickeln.
ChREBP beeinflusst als Transkriptionsfaktor maßgeblich den Zucker- und Fettstoffwechsel,
indem es unter anderem die Lipogenese, Glykolyse und den Pentosephosphatweg
aktiviert und die Glukoneogenese hemmt. Zudem ist ChREBP an der Tumorentstehung
in verschiedenen Geweben z.B. der Leber, des Kolons und der Brust beteiligt, indem es
unter anderem den zellulären Metabolismus in Richtung einer starken Proliferation und
einer erhöhten Glykolyse, Laktatbildung und Aktivierung des Pentosephosphatwegs verändert.
Mäusen mit einem durch Streptozotocin induzierten Diabetes wurden je 200 isolierte,
isologe Pankreasinseln intraportal transplantiert. Somit entstand in den Empfängertieren
lokal in der Leber sowohl eine Hyperglykämie als auch eine Hyperinsulinämie im Sinne
eines Typ 2 Diabetes. Der Einfluss von ChREBP auf die Leber wurde durch den Einsatz eines
Knockout-Stammes untersucht. Nach drei Monaten wurden die Tiere nach einer Perfusion
getötet und Paraffinschnittpräparate der Lebern angefertigt und hinsichtlich ihrer
Proliferationsaktivität, Glykogenspeicherung und Herd- bzw. Tumorentstehung histologisch
ausgewertet.
Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen ein deutlich geringeres Auftreten von Glykogenspeicherherden
nach drei Monaten Versuchsdauer im Vergleich zu den Kurzzeitversuchen
nach einer und vierWochen. Auch sind nach drei Monaten noch keine manifesten Leberzelltumoren
entstanden. Es gab keinen Unterschied in der Herdfrequenz zwischen den
beiden Genotypen.
Weiterhin wurde der Einfluss von ChREBP auf die Proliferationsaktivität der Hepatozyten
untersucht. In der nicht diabetischen, transplantierten Gruppe zeigten die ChREBPKnockout-
Tiere eine stärkere und bei den diabetischen nicht transplantierten Mäusen
eine geringere Proliferationsaktivität als die Wildtyp-Tiere.
Die Hepatozyten der diabetischen Knockout-Tiere speicherten weniger und die der nicht
diabetischen mehr Glykogen als ihre Vertreter aus der Wildtyp-Gruppe.
In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass ChREBP zu einer veränderten Glykogenspeicherung
der Hepatozyten führt. Sein Einfluss zeigt sich bei der diabetischen Stoffwechsellage
durch eine Steigerung und bei der nicht diabetischen durch eine Verminderung
dieser. Auch die Proliferationsaktivität der Hepatozyten wird von ChREBP beeinflusst,
indem es sie beim Vorliegen eines Diabetes mellitus steigert. Da sich auch aus
den vorhandenen klarzelligen Herden keine Tumoren entwickelt haben scheint die Tumorentstehung
bei der Maus bei beiden Genotypen länger als drei Monate zu dauern.
Group A streptococcus (GAS) and Streptococcus pneumoniae are both Gram-positive bacteria that asymptomatically colonise various human body parts. Both microbes cause diseases ranging from mild to severe invasive infections. The later are associated with high mortality. GAS is the major microbial aetiology of type II necrotising skin and soft tissue infections (NSTIs). Type II NSTIs typically affect the lower and upper limbs of healthy young adults and often require debridement as a surgical intervention to prevent the spread of infection. S. pneumoniae is the major cause of respiratory tract infections including community-acquired pneumonia in young children and the elderly. Although most respiratory tract infections are successfully treated with antibiotics, emerging antibiotic resistance is a major cause of concern. Secreted virulence factors of Gram-positive bacteria play a major role in the successful invasion of host tissues causing different diseases. Additionally, they facilitate the spread of infection, contribute to tissue pathology, and potentially act as immune evasion mechanisms. This thesis summarises the consequences of streptococcal pyrogenic exotoxin B (SpeB), a potent cysteine protease secreted by GAS and pneumococci-derived hydrogen peroxide (H2O2) on host responses.
GAS have developed genetic or phenotypic ways of adapting to the immune response to escape immune clearance. Analysis of GAS clones recovered from NSTI patient biopsies exhibit a mixed SpeB phenotype, with most clones being SpeB negative. SpeB negative clones have been associated with hyper-virulence. In Paper II, we showed that SpeB negative GAS clones recovered from tissue exhibit reversible impaired SpeB secretion due to environmental factors. In addition, mutations in covS and ropB, the major transcriptional regulators of SpeB expression, were responsible for the irreversible loss of SpeB expression. Immunohistochemistry analysis demonstrated that neutrophil degranulation, necrosis and excessive inflammation observed in NSTIs patient biopsies correlated with bacterial load and SpeB negativity of clones. Proteomic data analysis showed that SpeB negative GAS recovered from neutrophil infection harboured the protease intracellularly suggesting that the bacteria expressed but did not secrete SpeB. We have also shown that neutrophil-derived reactive oxygen species, H2O2 and hypochlorous acid, drive the SpeB negative phenotype. The SpeB negative clones survived neutrophil-mediated antimicrobial killing and induced excessive degranulation when compared with SpeB positive clones. These results provide new insights into GAS fitness induced by host factors in tissue and may be useful for the development of new treatment strategies in NSTIs.
Pneumococci produce H2O2 as a by-product of carbohydrate metabolism in a reaction catalysed by pyruvate oxidase SpxB. However, very little is known about the effects of pneumococcal H2O2 as a virulence factor. Our study aimed to investigate the role of H2O2 in initiating epithelial cell death, focusing on apoptosis and pyroptosis. In Paper III, we showed that pneumococci-derived H2O2 caused epithelial cell cytotoxicity by priming and activating the NLRP3 inflammasome resulting in subsequent IL-1β production and release. Additionally, H2O2 caused apoptotic and pyroptotic cell death as evidenced by activation of caspase-3/7 and caspase-1, respectively. However, the release of IL-1β was dependent on apoptosis and not pyroptosis since inactive gasdermin D was detected post-infection. These observations were not detected in the absence of H2O2. Overall, we showed the damaging effects of pneumococci-derived H2O2 on human bronchial epithelial cells.
Anthropogenic greenhouse gases such as carbon dioxide (C02) must be mitigated and reduced to preserve
a stable climate for future generations. One promising technology is carbon capture and storage (CCS) in
geologic formations, which is currently being deployed in numerous pilot projects across the United
States. One of these is the Illinois Basin–Decatur Project that has successfully stored 1 million metric tons
of C02 in the Mt. Simon storage complex. The Mt. Simon Sandstone reservoir has been largely unexplored
due to a previous lack of economic interest. Oil-bearing formations in the Illinois Basin are in younger
successions and formation waters in the Mt. Simon are highly saline but with low levels of critical elements
(i.e. lithium, magnesium). In the Illinois Basin, a limited number of drill holes penetrate the Mt. Simon
formation with an even smaller number of core samples in these deep strata. This has left the earliest
Paleozoic rocks in the Illinois Basin poorly understood. The stratigraphic test well at the IBDP revealed
the lowest most section of the Mt. Simon to be a thick highly porous and permeable sandstone. With a
near to complete lack of other wells penetrating this lower Mt. Simon unit, major questions arose such as
1) what is the origin of this deep porous sandstone; 2) what controls the distribution of this sandstone
and where can more of it be found; 3) what controls porosity at this depth when overlying sandstones
have largely poor reservoir properties; and 4) is it suitable for geologic carbon storage (i.e. are there high
quality seals that provide secure storage and prevent vertical migration)?
This research examines the origin and diagenesis of the Mt. Simon storage complex by first resolving the
age of the underlying Precambrian basement and investigating basement structures associated with
sediment accommodation (chapter ii). Basement geochronology and a comprehensive investigation of
the Mt. Simon provenance (chapter iii) suggests a largely local sediment supply depositing into a rift basin.
Detrital zircon geochronology of the lower Mt. Simon yields a dominant Mesoproterozoic proximal source
as confirmed in regional basement samples yielding Eastern Granite-Rhyolite, Southern Granite-Rhyolite,
and Mazatzal Province rocks. A small peak of Early Cambrian zircons (527 to 541 Ma) in the lower Mt.
Simon is indicative of rift volcanics as confirmed by the geochronology of a basalt sample recovered in a
deep stratigraphic test hole along the rift axis in west-central Indiana. Failed rifting pre-dated the
formation of the Illinois Basin with the earliest Paleozoic sediments deposited in a northward trending
Cambrian aulacogen. Locally sourced arkose in the lower Mt. Simon is considered to present an
anomalously high porosity that was preserved throughout its diagenetic history. Petrographic
characterization shows the lower Mt. Simon contains abundant diagenetic grain coatings of illite that
prevented pervasive nucleation of authigenic quartz found in the other overlying Mt. Simon units (chapter
iv). These clay coating are considered the most significant feature that controlled porosity preservation
in the Mt. Simon storage complex. Geochronology of these illite coatings reveals two major events of
illitization both of which correspond with structural deformation and igneous activity in and around the
basin in response to regional orogenic events (chapter v). The early illitization event (mostly
Carboniferous) was associated with smectite illitization and potassium feldspar dissolution, which caused
significant secondary porosity. The later illitization event (Triassic) is identified in non-reservoir units of
the Mt. Simon where pore occluding kaolinite was partially illitized. Lastly, high-resolution pore space
characterization of thick pervasive shale formations overlying the Mt. Simon indicates the Eau Claire shale, directly overlying the Mt. Simon, provides the best seal to the Mt. Simon reservoir completing the Mt. Simon storage complex (chapter vi).
Streptococcus pneumoniae (the pneumococcus) is an opportunistic human pathogen that causes life-threatening diseases including pneumonia, sepsis, meningitis but also non-invasive local infections such as otitis media. Pneumococci have evolved versatile strategies to colonize the upper respiratory tract (URT) of humans. Binding to epithelial surfaces is thereby mediated through direct interactions with host cell receptors or indirectly via binding to components of the extracellular matrix (ECM). However, successful colonization and subsequent infection require S. pneumoniae to cross tissue barriers protected by the immune system of the host. Pneumococci have therefore evolved a wide range of mechanisms to circumvent the antibacterial activity of the immune system such as the acquisition or expression of serine protease activity. Serine protease enzymes have emerged during evolution as one of the most abundant and functionally diverse groups of proteins in eukaryotic and prokaryotic organisms. However, the epithelial barriers, integrins, and other cell surface receptors are often initially inaccessible for pneumococci colonizing the nasopharyngeal cavity. Therefore, pneumococci recruit host-derived extracellular serine proteases such as plasmin(ogen) for extracellular matrix and mucus degradation, which results in enhanced binding to epithelial and endothelial cells. S. pneumoniae expresses four surface-anchored or surface-associated serine proteases depending on the serotype: HtrA, SFP, PrtA, and CbpG. These enzymes belong to the category of trypsin-like or subtilisin-like family proteins, which are characterized by the presence of three-conserved amino acid residues, Ser-His-Asp. The catalytic triads are critical for the cleavage of peptide bonds. Studies focusing on the deletion of single pneumococcal serine proteases are difficult to interpret due to the compensatory effects of the other serine proteases.
Initially, a comprehensive in silico analysis of the distribution and genes organization of pneumococcal serine proteases was carried out in this study. Interestingly, the genes encoding PrtA, HtrA, and CbpG were highly conserved among the 11 analyzed strains. Surprisingly, the gene encoding the subtilisin-like protein SFP was not present in some of the strains and seems to be strain-dependent. Therefore, pneumococci have at least three serine proteases as shown e.g., for serotype 19F_EF3030 strain. Computer-assisted analyses of the structure of pneumococcal serine proteases showed high similarities in the catalytic domains between HtrA and CbpG or between PrtA and SFP in 3D structural models.
The focus of this study lies on the impact of single extracellular pneumococcal serine proteases on pneumococcal pathogenesis during adherence, colonization, virulence and biofilm formation. Therefore, double and triple deletion mutants were generated in the colonizing S. pneumoniae serotype 19F strain EF3030 and the more invasive serotype 4 strain TIGR4, respectively. In adherence studies with human Detroit-562 epithelial cells, we demonstrated that both TIGR4Δcps and 19F_EF3030 mutants without serine proteases or expressing only CbpG, HtrA, or PrtA have a reduced ability to adhere to Detroit-562 cells. In a mouse colonization model, the inactivation of serine proteases in strain 19F_EF3030 strongly reduced nasopharyngeal colonization in CD-1 mice. The bacterial load in the nasopharynx was thereby monitored for a period of 14 days. Mutant strains showed significantly lower bacterial numbers in the nasopharynx on days 2, 3, 7, and 14 post-inoculations.
Following up on pneumococcal pathogenesis, an in vivo acute pneumonia mouse infection model and in vitro phagocytosis was used to analyze the impact of single serine proteases during infection and phagocytosis. Mice were intranasally infected with the bioluminescent TIGR4lux wild-type or isogenic triple mutants expressing only CbpG, HtrA, PrtA, or SFP. The acute lung infection was monitored in real-time by using an IVIS®-Spectrum in vivo imaging system. The TIGR4lux mutant expressing only PrtA showed a significant attenuation and was less virulent in the acute pneumonia model. Phagocytosis assays were conducted using murine J77A.1 macrophages. The number of triple serine protease mutants internalized by macrophages were significantly reduced in comparison to the isogenic wild-type.
Finally, two different experimental biofilm models were used to study the influence of serine proteases on biofilm formation grown on an abiotic surface (glass) and a biological surface. Biofilm development on living epithelial cells was stronger after 48 and 72h than on the glass surface. On epithelial substratum, the serine protease mutant with only CbpG+ showed higher and denser biofilm development after 48h and 72h of incubation compared to the parental strains and other serine protease mutants. Moreover, the bacterial dispersal from biofilms was significantly more in the mutant strains lacking serine proteases than in the wild type.
In conclusion, nasopharyngeal colonization is a prerequisite for invasive diseases and transmission. Pneumococcal serine proteases are indispensable for nasopharyngeal colonization and facilitate access to eukaryotic cell-surface receptors by the cleavage of ECM proteins. Thus, serine proteases could be promising candidates for developing antimicrobials to reduce pneumococcal colonization and transmission.
Enzymes are well-known for being remarkably selective catalysts. They are often able to catalyse reactions for certain molecules while leaving other similar molecules completely unchanged. Nevertheless, many enzymes are capable of catalysing other reactions and/or transforming other substrates than their physiologically relevant activities. This phenomenon is referred to as enzyme promiscuity and it is thought to play an important role in the emergence of novel functions by providing a starting point for divergent evolution towards different enzymatic activities. It is important for enzymes to be selective to avoid harmful side-products and increase reaction efficiency, but often catalysts are not optimised beyond what is required for their function. Life profits from the cross-reactivity and enzyme promiscuity through accidental discovery of new helpful molecules and pathways, while using regulation to quickly adapt to changing circumstances.
Enzymes are grouped together with other similar proteins into structural families and superfamilies. Members of a structural family share significant structural elements and often have similar catalytic mechanisms. However, they often catalyse very different chemical reactions and accept a variety of different substrates. Promiscuous activities are common within superfamilies, where the primary function of one family member is often found as promiscuous activity in other family members. Together with the structural similarities, this prevalent cross-reactivity suggests a common evolutionary origin. One of the largest structural superfamilies is the α/β-hydrolase-fold family. Despite sharing a highly conserved core structure, this superfamily is catalytically diverse and spans several distinct enzyme classes including hydrolases, acyltransferases, oxidoreductases, lyases, and isomerases. Epoxide hydrolases and dehalogenases of the α/β-hydrolase-fold family even share the same Asp/Glu-His-Asp catalytic triad and form similar covalent alkyl-enzyme reaction intermediates, yet they are known for attacking either epoxides or C-X bonds with perfect chemoselectivity. Although promiscuity is often observed within the α/β-hydrolase fold family and despite their mechanistic similarities, no α/β-hydrolases were known that exhibit both epoxide hydrolase and dehalogenase activity simultaneously.
The versatility of the catalytic triads used by α/β-hydrolases makes these enzymes attractive targets for the conversion of catalytic activity through protein engineering. Several attempts were made to introduce dehalogenase activity in an epoxide hydrolase, and after several rounds of designing and screening different variants of the epoxide hydrolase PaeCIF from Pseudomonas aeruginosa, minor dehalogenase activity was detected for some of the variants. However, despite promising first results it proved extremely difficult to reliably reproduce the results, primarily due to expression problems and low sensitivity of the halide detection assays that were available at the time. Since the conversion proved to be more difficult than expected (unpublished data), it was decided to investigate other potential protein scaffolds.
Considering the prevalence of catalytic promiscuity among members of the α/β-hydrolase-fold superfamily, and the close relationship and catalytic similarities between epoxide hydrolases and dehalogenases, it seemed odd that no enzyme is known to have both epoxide hydrolase and dehalogenase activity. We argued that it is highly probable that a promiscuous epoxide hydrolase-dehalogenase enzyme exists, but it simply has not been found yet due to the absence of sensitive high-throughput halide assays and not screening the right set of enzymes. Although several established assays were available for the determination of dehalogenase activity, these assays suffer major drawbacks. For example, one of the most popular assays, the Iwasaki assay, is not very sensitive and uses extremely toxic chemicals, while pH assays like the phenol red assay are inherently unreliable and insensitive due to the low buffer concentrations employed107,114. Thus, a new assay for the screening of dehalogenase activity through the selective detection of halides was developed115. The halide oxidation assay provides a safer, more reliable, and most importantly, much more sensitive method to detect dehalogenase activity.
Using molecular phylogenetics, we studied the evolutionary relationship between epoxide hydrolases and dehalogenases to identify interesting extant epoxide hydrolases. Molecular phylogenetics uses a multiple sequence alignment of the amino acid or nucleotide sequences of extant enzymes to construct a phylogenetic tree. At first, we tried using a large dataset with almost 3,500 putative epoxide hydrolase and dehalogenase sequences, but we quickly realised the resulting phylogenetic tree was impractical. Most of the sequences in this large dataset were not characterised experimentally but annotated automatically based on their sequence similarity to a rather limited number of characterised sequences. Although automated annotations can be used as predictions for catalytic activity, they are often wrong. As we were particularly interested in the interface of both epoxide hydrolase and dehalogenase activities, we needed more certainty and a change in direction was necessary.
Instead of trying to filter the α/β-hydrolase fold database, experimentally characterised sequences were collected through literature research. This smaller dataset consisting of characterised sequences resulted in a phylogenetic tree containing 45 epoxide hydrolases, 30 haloalkane dehalogenases and 7 haloacetate dehalogenases from a variety of different organisms. Ancestral sequence reconstruction was attempted for several interesting nodes in this phylogenetic tree. By combining the multiple sequence alignment, the evolutionary relationships from the phylogenetic tree, and evolutionary models, a hypothetical sequence of the theoretical ancestor can be determined. Unfortunately, it was difficult to get good soluble protein expression with the ancestral sequences and despite our best efforts it was not possible to obtain reliable and reproducible screening results. Instead of trying to improve protein expression and purification protocols for the ancestral sequences, we decided to focus on screening extant sequences with the newly developed halide oxidation assay to find a promiscuous epoxide hydrolase-dehalogenase.
In addition to reconstructing ancestral sequences, eight extant epoxide hydrolases could be selected for screening towards dehalogenase activity and as promising potential engineering scaffolds from this phylogenetic tree. The eight selected epoxide hydrolases were screened for dehalogenase activity with several haloalkane substrates and the epoxide hydrolase CorEH from Corynebacterium sp. C12 was found to exhibit promiscuous dehalogenase activity. Interestingly, the measured concentrations of bromide for the initial hit with CorEH were only 150-250 nM, well below the lowest detection limit of 20 µM achievable in microtiter plate format with the Iwasaki assay. This means that the dehalogenase activity of CorEH would probably not have been detected were it not for the development of the sensitive halide oxidation assay.
CorEH is an epoxide hydrolase that can also catalyse the dehalogenation of haloalkanes, particularly bromoalkanes such as 1-bromobutane and 1-bromohexane. The dehalogenase activity of wild-type CorEH with 1-bromobutane (0.25 nmol·min-1·mg-1) is about 4,000-fold lower than the average activity of several natural dehalogenases with two halide-stabilising residues (1 μmol·min-1·mg-1) and approximately 400-fold lower compared to the dehalogenases with a single halide-stabilising residue. The crystal structure of CorEH was determined to 2.2 Å. Our structure-function studies suggest that the dehalogenase activity of CorEH probably stems from the presence of at least one halide-stabilising residue. Unfortunately, this could not be confirmed experimentally via mutagenesis as the W100A variant lost both the dehalogenase and epoxide hydrolase activity in equal measure, making it difficult to demonstrate that W100 is involved in halide stabilisation. The loss of both activities for variant W100A can possibly be explained by the secondary function of the tryptophan; removal of W100 might lead to the incorrect positioning of the catalytic nucleophile for the nucleophilic attack involved in both epoxide hydrolysis and dehalogenation. Nevertheless, computational modelling of Michaelis-Menten complexes, utilising the crystal structure of CorEH, supports the hypothesis that the tryptophan W100 is involved in halide stabilisation in CorEH. Based on docking studies, the epoxide ring-opening tyrosine is also close enough to form hydrogen bonds to stabilise the substrate. However, it is also possible that like several characterised haloalkane dehalogenases, CorEH only uses a single residue to stabilise the halide. Removal of the tryptophan at the primary halide-stabilising position resulted in the loss of both activities, likely due to the loss of its secondary function to properly position the catalytic nucleophile. Substitution of the uncommon tryptophan in the HGxP-motif with phenylalanine does not completely remove the dehalogenase activity. Nevertheless, it causes a significant drop in both haloalkane dehalogenase and epoxide hydrolase activities, indicating that this residue is important for catalysis or the structural integrity of CorEH.
Enzyme promiscuity plays an important role in enzyme evolution and the diversification of enzymes. Several researchers have attempted to interconvert epoxide hydrolase and dehalogenase activity, or to find an enzyme with both activities, without success. It would be hard to maintain the view that promiscuity is a fundamental property crucial to enzyme evolution if we could not observe promiscuity between two enzyme classes with such similar reaction mechanisms. Our findings show that dual epoxide hydrolase and dehalogenase activity can occur in one natural protein scaffold. We believe that we succeeded because we used a phylogenetic analysis of characterised sequences to select the right subset of epoxide hydrolases to investigate and due to the much more sensitive halide assays not available to those before us. The versatility of the catalytic triad in α/β-hydrolases combined with the variety of possible supporting residues found in both epoxide hydrolases and dehalogenases shows that catalytic mechanisms can be flexible. This flexibility allows space for diversification of catalytic residues without loss of function, giving rise to novel (promiscuous) functions and new cross-reactivities.
The success of pregnancy depends on precisely adjusted, local immune mechanisms. In early pregnancy, fetal trophoblast cells implant into the endometrium to build and anchor the placenta. Simultaneously, they mediate fetal tolerance and defense against infections. To cover these versatile requirements, local immune factors must be in balance. A too tolerogenic milieu can lead to an inadequate placentation; while a too inflammatory milieu can cause rejection of the semi-allogenic fetus. Bacterial infections can provoke these inflammatory pregnancy complications as well. Therefore, the pregnant uterus was long thought to be sterile. Descriptions of a placental microbiome opened a scientific discourse, which is unsolved due to contrary studies. The colonization of the non-pregnant endometrium is, however, confirmed. It is supposed to affect both, uterine pathologies and fertility. Precise data are lacking. Aim of this work was to assess if and under which circumstances a bacterial colonization would be tolerable.
One of the described species in placental and endometrial samples is Fusobacterium nucleatum. It is an opportunistic bacterium, which is known from the human oral cavity and associated with the development of colon carcinomas. F. nucleatum supports tumorigenesis by the induction of epithelial proliferation, survival, migration and invasion as well as angiogenesis and tumor tolerance. Since similar processes are required for implantation and placentation, F. nucleatum might support these as well. In this work, the effects of F. nucleatum on leukocyte-trophoblast-interactions, especially of macrophages and innate lymphoid cells type 3 (ILC3), were assessed.
The monocytic cells (THP-1) were differentiated into inflammatory M1 (IFN-γ) or tissue-repairing and tolerogenic M2a (IL-4) and M2c (TGF-β) macrophages. Inactivated F. nucleatum, LPS or E. coli was added. Only small concentrations of inactivated bacteria were used (bacteria:leukocyte ratio of 0.1 or 1), since it was not the aim to analyze infections. Conditioned medium of treated leukocytes was added to trophoblastic cells (HTR-8/SVneo). Migratory, invasive and tube formation behavior of trophoblastic cells was quantified.
Treated M1 macrophages impaired trophoblast function, whereas M2a macrophages induced trophoblast invasion. M2c macrophages supported trophoblast migration and tube formation if treated with the smaller, but not with the higher concentration of F. nucleatum. This treatment induced the accumulation of HIF-1α and the secretion of VEGF-A in M2c macrophages as well. Moreover, the higher concentration of F. nucleatum caused rather inflammatory responses (NF-κB activation and cytokine expression). The activation of the HIF-1α-VEGF-A axis under the influence of TGF-β might serve as a mild immune stimulation by low abundant commensal bacteria supporting placentation.
In contrast to macrophages, the function of ILC3s during pregnancy is still unknown. In general, ILC3s are located in mucosal tissue, such as the gut. They participate in tolerance mechanisms and form the local micromilieu by the secretion of cytokines and the presentation of antigens. In order to characterize local, uterine ILC3s, murine ILC3s were compared to peripheral, splenic ILC3s. Uterine ILC3s were more activated and produced higher levels of IL-17 compared to splenic ILC3s. However, uterine ILC3s barely expressed MHCII on their surface. A reduced antigen presentation potential was confirmed in human ILC3s differentiated from cord blood stem cells by the addition of TGF-β or hCG. The treatment with bacteria increased MHCII expression, but not to the initial level. The higher bacterial concentration induced IL-8 secretion and led to an increased trophoblast invasion. ILC3s were less sensitive to bacterial stimulation than macrophages.
Recent studies on the uterine or placental presence of bacteria during pregnancy are discrepant. The results of this project indicate that bacteria or bacterial residues might serve as a mild stimulus under certain circumstances to support implantation without negative effects. The current discussion must therefore not only be expanded by additional studies, but especially include differentiated local conditions. In this context, the sheer presence of bacteria or bacterial components must not be equated with an infection representing a known hazard.
The discovery of antibiotics around one century ago was a milestone for medicine. However, despite the warning of Alexander Fleming in 1945, antibiotics were used poorly, resulting in many antibiotic-resistant pathogens. Patients infected with resistant pathogens need to get treated with additional antibiotics or, as a last resort, trust completely on their immune system. This causes 700,000 deaths per year. Most clinically used antibiotics have been derived from soil microorganisms, while other niches stayed unexplored. Exploring new niches inhabiting antibiotic-producing microorganisms may result in novel antibiotics. Furthermore, expanding the search from frequently investigated soluble metabolites to volatiles may open up numerous compounds as potential future antibiotics. This thesis is about the search for antimicrobial volatiles produced (among others) by microorganisms from social spider ecosystems, a niche that was little explored until now.
Volatiles are characterized by their high vapor pressure at ambient temperatures, allowing them to distribute fast in both the gas and water phase. They can spread quickly even in complex ecosystems using the air and potentially fulfill functions like communication and antimicrobial defense. Especially, volatiles with antimicrobial activities caught the attention of many scientists because of their potential role in pathogen defense, as we have reviewed (Article I). Volatiles are usually produced in the primary metabolism and belong to diverse chemical classes, like hydrocarbons, aromates, alcohols, aldehydes, acids, esters, amides, and thiols. Their antimicrobial spectrum ranges from antifungal, to antibacterial, anti-oomycete, and even broad-spectrum activity. Volatiles are ubiquitously produced. Especially Bacillus and Streptomyces species are often reported to produce antimicrobial volatiles. Knowledge about antimicrobial volatiles – for example, details about their modes of action – is lacking yet, but these compounds may help to overcome the antimicrobial resistance crisis in the future. Volatiles could be used in medicine and agriculture, either alone or in combination with traditional antibiotics, opening new strategies against antimicrobial resistance.
A promising source of (volatile) antimicrobials is the ecosystem of social arthropods. Due to their lifestyle in dense colonies, they likely spread pathogens between individuals, making antimicrobial defense crucial. Since the presence of antimicrobial volatiles was reported in social insect ecosystems, we investigated the unexplored volatilome of the Namibian social spider Stegodyphus dumicola (Articles II and III). In the first study, we analyzed the in situ volatilomes of the spiders’ nest, web, and bodies using GC/Q-TOF and revealed that more than 40 % of the tentatively identified volatiles were already known for their antimicrobial activities (Article II). We proved the antimicrobial activity of five pure compounds found in the samples, among others against the suggested spider pathogen Bacillus thuringiensis. These results indicate the potential role of antimicrobial volatiles for pathogen defense and could ultimately help explain the spiders’ ecological success.
Volatiles from the spider volatilome can originate from various sources, including microorganisms, surrounding plants, the spiders themselves, the spiders’ prey, so we analyzed the volatilomes of microbial nest members in a second study. The microbial nest members we selected for this were the bacteria Massilia sp. IC2-278, Massilia sp. IC2-477, Sphingomonas sp. IC-11, and Streptomyces sp. IC-207, and the fungus Aureobasidium sp. CE_32 (Article III). Several volatilomes showed antibacterial and/or antifungal activities against two suggested spider pathogens. The subsequent volatilome analyses using GC/Q-TOF revealed the presence of many volatiles that have already been described as antimicrobials. Five pure volatiles were tested against two suggested spider pathogens, revealing all volatiles as antibacterial, antifungal, or both. These results support the potential role of antimicrobial volatiles in social spider pathogen defense and indicate microbial nest members as the origin of (novel) antimicrobial volatiles.
Together, the articles that constitute this thesis highlight the antimicrobial power of volatiles (Article I), indicates the volatilome of the ecosystem of S. dumicola as a potential pathogen defense (Article II), and finally reveal the spider nest microbiome as a source for antimicrobial volatiles (Article III). This knowledge not only adds to the understanding of social spider ecosystems (and likely other social arthropod ecosystems) but also has the potential to open a novel source for antimicrobial compounds that may help to counter the antimicrobial resistance crisis.
Participating in an election is by far the most prevalent form of political participation in modern democracies. Turnout rates, however, not only vary considerably between countries but also over time: By trend, in many Western democracies turnout levels have declined over the last decades. Electoral systems depict a prominent factor that has always been discussed with respect to its impact on turnout. In this respect, a high number of empirical studies found aggregate turnout predominantly to be higher in countries using proportional representation compared to countries using a less proportional electoral system. Based on these findings, one should expect turnout to increase when the electoral system changes towards higher proportionality. However, empirical evidence of the actual lasting impact of changes in electoral institutions on voter turnout is all but conclusive. In this dissertation, I aim at answering the following question: What are the consequences of electoral system change for voter turnout? I argue that it is necessary to examine the relationship between electoral systems and turnout more detailed as most studies did to date by taking the level of electoral constituencies and the temporal dimension of electoral system change into account.
To assess the impact of electoral systems and further proposed causal factors associated with electoral systems, party system size for instance, on turnout empirically, I make use of a comparative research design, analyzing longitudinal data with time-series cross-sectional regression models. These data, being the basis for my empirical analyses, represent a unique data set covering 9.639 electoral districts from 146 national legislative elections in eleven European countries. The dissertation generally finds an increasing district magnitude to boost turnout, while a decreasing magnitude has negative consequences for electoral participation. The positive effect of district magnitude on turnout seems to depend on the size of the population in the respective district, however. In addition, the analyses show that a higher number of parties in a district, respectively an increase in the number of parties in a district, has a negative impact on turnout.
Zur Evaluation der Umsetzung von Impfungen werden auf Bevölkerungsebene Durch-immunisierungsraten bestimmt. Die Einhaltung der Impfterminvorgaben der STIKO- bzw. SIKO-Empfehlungen wurden in Deutschland bisher nicht im Detail untersucht. Ziel dieser Arbeit war es, das Impfverhalten von niedergelassenen Kinder- und Jugend-mediziner*innen sowie Allgemeinmediziner*innen und Praktischen Ärzt*innen mit der Frage zu untersuchen, ob bzw. wie die termingerechte Umsetzung der STIKO- bzw. SIKO-Empfehlungen (Stand: 2016/2017) am Beispiel der Grundimmunisierung von Kindern gegen Pneumokokken und Masern gelingt. Dazu wurden im Rahmen einer retrospektiven Querschnittserhebung deutschlandweit 4.000 niedergelassene Kinder- und Jugendmediziner*innen sowie 4.000 Allgemeinmediziner*innen und Praktische Ärzt*innen randomisiert ausgewählt und mittels eines Umfragebogens zu ihrem Impfverhalten befragt. Als Einflussfaktoren wurden die Fachrichtung, das Alter, das Geschlecht und der Praxissitz (nach Bundesland) untersucht. Das Impfverhalten wurde nach einem Score beurteilt. Ein multivariables lineares Regressionsmodell (Gesamtscorewert als abhängige Variable) wurde erstellt (p = 0,05). Gründe für das Einhalten bzw. Nichteinhalten der STIKO-/SIKO-Empfehlungen wurden im Detail erfragt.
Die Antwortrate entsprach 38% bei den Kinder- und Jugendmediziner*innen (N=1510) und 12% bei den Allgemeinmediziner*innen und Praktischen Ärzt*innen (N=488) (Gesamtresponse-Proportion 25%).
Hinsichtlich der Grundimmunisierung von Kindern gegen Pneumokokken gemäß STIKO bzw. SIKO-Empfehlungen gaben 97% der Kinder- und Jugendmediziner*innen aber nur 41% der Allgemeinmediziner*innen und Praktischen Ärzt*innen an, alle Kinder zu impfen. Mit zunehmendem Alter der Ärzt*innen zeigt sich ein abnehmender Trend, alle Kin-der zu impfen. Bezüglich der Einhaltung der empfohlenen Impfschemata ergab sich, dass sich 86% aller Studienteilnehmenden an das für reifgeborene Kinder empfohlene 2+1-Schema und 77% an das für frühgeborene Kinder empfohlene 3+1-Schema hielten. In der Untersuchung der Einflussfaktoren zeigte sich, dass sich Kinder- und Jugendmediziner*innen mit über 90%, im Vgl. zu den Allgemeinmediziner*innen und Praktischen Ärzt*innen (≤40%), deutlich häufiger an die empfohlenen Impfschemata hielten. In der detaillierten Analyse der Einhaltung der einzelnen Impftermine ergab sich, dass es den teilnehmenden Ärzt*innen insbesondere für die 3. Impfdosis und bei Frühgeborenen zusätzlich für die 4. Impfdosis schlechter gelang, diese wie empfohlen zu verabreichen. Anhand des entwickelten Scores konnte gezeigt werden, dass es insgesamt nur weniger als 40% der Studienteilnehmenden gelang, früh- bzw. reifgeborenen Kindern alle Impfungen zur vollständigen Grundimmunisierung „meistens“ zeitgerecht zu verabreichen. In den Regressionsanalysen zum Einfluss der Fachrichtung, des Alters, Geschlechtes und Praxissitzes auf das Impfverhalten von Früh- und Reifgeborenen ergaben sich vergleichbar große Unterschiede in der termingerechten Umsetzung der STIKO-/SIKO-Empfehlungen. Für die Fachrichtung zeigte sich ein signifikanter und klinisch relevanter Einfluss dahingehend, dass es Kinder- und Jugendmediziner*innen gelang, deutlich mehr Impftermine zeitgerecht umzusetzen. Ein Trend zu abnehmendem Gelingen der Einhaltung der Impftermine mit zunehmendem Alter bestand in beiden Arztgruppen. Für das Geschlecht und den Praxissitz ergab sich kein klinisch relevanter Einfluss.
In der Auswertung der Daten für die Einhaltung der Impftermine zur Grundimmunisierung von Kindern gegen Masern gemäß STIKO-Empfehlungen gaben 92% aller Studienteilnehmenden an, alle Kinder gegen Masern Grund zu immunisieren. Dies betraf sowohl den überwiegenden Anteil der Kinder- und Jugendmediziner*innen (99%) als auch der Allgemeinmediziner*innen und Praktischen Ärzt*innen (70%). Mit zunehmendem Alter ergab sich ein abnehmender Trend zu impfen. Für die Einhaltung der Impftermine zeigte sich, dass es den Studienteilnehmenden insbesondere für die zweite Impfdosis schlechter gelang, diese wie empfohlen termingerecht zu verabreichen. Anhand des von uns entwickelten Scores konnte gezeigt werden, dass nur 54% der Studienteilnehmenden alle Impfterminvorgaben zur vollständigen Grundimmunisierung „meistens“ zeitgerecht einhalten. In der zum Score gehörigen Regressionsanalyse konnte ein signifikanter und klinisch relevanter Einfluss der Fachrichtung gezeigt werden. Kinder- und Jugendmediziner*innen gelang es demnach deutlich häufiger, die Impftermine zeitgerecht umzusetzen. Ein Trend zu abnehmendem Gelingen der Einhaltung der Impftermine mit zunehmendem Alter bestand in beiden Arztgruppen. Für das Geschlecht und den Praxissitz ergab sich kein klinisch relevanter Einfluss.
Als gewichtigste Gründe für die Nicht-Einhaltung der Pneumokokken- wie auch der Ma-sern-Impfempfehlung wurde von den Studienteilnehmenden, unabhängig von Fachrichtung, Alter oder Geschlecht, allen voran der Wunsch der Eltern angegeben, ferner das Vorliegen von Kontraindikation sowie gute Erfahrungen mit späteren Impfzeitpunkten bzgl. Verträglichkeit und Nebenwirkungen.
Schlussfolgernd und im Vergleich mit anderen Erhebungen spiegeln die von uns, von den teilnehmenden Ärzt*innen erhobenen Daten eine geringere Compliance zur Umsetzung der STIKO-/SIKO-Empfehlungen bei der Grundimmunisierung von Kindern gegen Pneumokokken und Masern – bezogen auf die Impftermine - wider. Als ursächlich anzu-nehmen ist, dass unser Fokus auf der Einhaltung der einzelnen Impftermine lag. Unsere Ergebnisse führen dadurch vermutlich zu einer Unterschätzung der anzunehmenden Durchimmunisierungsraten. Dagegen verleiten die vom RKI erhobenen Impfquoten, welche primär auf der zahlenmäßigen Vollständigkeit der Impfdosen basieren, eher zu einer Überschätzung der STIKO- /SIKO-konformen Umsetzung der Grundimmunisierung von Kindern gegen Pneumokokken und Masern. Die gedankliche Verknüpfung unserer Daten mit den vom RKI erhobenen Impfquoten aber bietet einen realistischeren Blick auf die Einhaltung der STIKO- bzw. SIKO empfohlenen Impfpläne bzw. -konzepte. Abschließend ergeben sich aus den in dieser Studie gewonnenen Erkenntnissen wichtige Interventionsansätze. Dazu zählen eine gezieltere Schulung von Allgemeinmediziner*innen und Praktischen Ärzt*innen sowie von älteren Ärzt*innen, eine Verbesserung der Aufklärung zögernder oder ablehnender Eltern und die konsequente Überprüfung der Kontraindikationen, welche häufig zur Nicht-Einhaltung von Impfterminen herangezogen werden sowie eine qualitativ hochwertige und transparente Information darüber.
Pancreatitis is an inflammatory disorder of the pancreas with a mortality rate of 5% and severe negative effects on the quality of life. Of all non-malignant gastrointestinal diseases, it is the most common reason for hospitalization. Pancreatitis is a disease of multiple etiologies with different underlying pathomechanisms. Due to the diversity of mechanisms by which homeostasis within the exocrine pancreas can be disrupted, finding appropriate therapeutic approaches is challenging. Current treatment options are inadequate and are mostly limited to supportive treatment like fluid administration, bowel rest, antibiotics and pain control. Although significant advancements have been achieved in recent decades, the mortality rate for pancreatitis has not decreased. Furthermore, progress is slow due to limited patient sample availability and lack of an appropriate cell model. Taking samples from a human pancreas is typically avoided, because damaging the pancreatic tissue can itself induce pancreatitis. Additionally, while it is possible to keep individual acini in culture, it is not possible to grow pancreatic acinar cells. Thus, less appropriate cell models, often derived from pancreatic cancer samples, have to be used. The most common animal model for pancreatitis is mice, with caerulein administration being the most common method of inducing pancreatitis. However, the use of animal models has significant drawbacks, as they are time-consuming, costly, and pose ethical questions. Furthermore, exposing the pancreas to appropriate stimuli in animal models is difficult. For example, alcohol is the leading cause of pancreatitis in humans, but is typically avoided by animals. Thus, alcohol feeding methods had to be developed to overcome the natural aversion of rodents to alcohol. Results obtained from animal models are also often not transferable into clinical trials and outcomes in humans remain largely unpredictable. Due to the lack of experimental models, our understanding of this highly complex disease is still limited and significant progress is required for the development of effective therapy options.
In this dissertation recombinantly expressed trypsin isoforms and variants of the serine protease inhibitor Kazal-type 1 (SPINK1) inhibitor are used to investigate mechanisms, by which tryptic activity is regulated in pancreatic acinar cells. With premature tryptic activity in the exocrine pancreas being the common focal point of most etiologies connected to pancreatitis, trypsin represents by far the most promising target for treating pancreatitis. Understanding the mechanisms by which the pancreas protects itself and rationalizing mutations that can undermine these protective mechanisms, are important steps towards developing effective therapies.
Zur Verwendung von Miniimplantaten (MI) als strategische Pfeiler zur Optimierung des Halts und der Stabilität von herausnehmbarem Zahnersatz existieren aktuell nur wenige Veröffentlichungen. Daher wurde eine prospektive randomisierte Studie initiiert, um die klinische Performance von MI als zusätzliche Pfeiler zur Abstützung von Teilprothesen nach verschiedenen Belastungsprotokollen über einen mittelfristigen Zeitraum von drei Jahren zu vergleichen. Der primäre Endpunkt ist der Knochenabbau an den MI. Die vorliegende Arbeit dient der Ermittlung von longitudinalen Veränderungen der Festigkeit und der Überlebensraten von MI und Zähnen im Gruppenvergleich, der Prüfung möglicher Korrelationen zwischen Eindrehmomenten, Periotest- und Osstell-Werten sowie zur Abschätzung der Vorhersagekraft von den erhobenen Festigkeitswerten für Implantatverluste.
Insgesamt wurden 76 Patienten mit 79 Studienkiefern (31 Oberkiefer und 48 Unterkiefer), bei denen die Insertion von 232 MI erfolgte, in die Studie einbezogen. Im Therapiearm A wurden die MI in Abhängigkeit vom finalen Eindrehmoment entweder sofort mit den Matrizen belastet (≥ 35 Ncm) oder vorerst mit einer weichbleibend unterfütterten Prothese versorgt (< 35 Ncm). Im Therapiearm B erfolgte die Belastung mit Matrizen nach vier Monaten so, wie die der MI nach weichbleibender Unterfütterung in Gruppe A.
Die Unterschiede zwischen den Gruppen A und B hinsichtlich der longitudinalen Periotest- und Resonanzfrequenzanalyse (RFA)-Werte und des Überlebens von MI (92 % versus 95 %) und Zähnen (88 % versus 92 %) waren nicht relevant. Die 3-Jahres-Überlebensrate der MI im Unterkiefer (99 %) war signifikant höher als im Oberkiefer (87 %). Die Periotest- und RFA-Werte zeigten eine ausgeprägte negative Korrelation und der vermutete Zusammenhang zwischen steigenden Periotest-Werten und dem Verlustrisiko für diese MI wurde bestätigt. Innerhalb von drei Jahren konnte außerdem eine Zunahme der medianen, mittels Periotest gemessenen Zahnstabilität von 9,5 auf 5,0 in Gruppe A und von 8,0 auf 2,0 in Gruppe B beobachtet werden.
Die Verwendung von strategischen MI zur Stabilisierung herausnehmbarer Teilprothesen, insbesondere bei Patienten mit reduzierter Restbezahnung, stellt unabhängig vom Belastungsmodus eine mittelfristig erfolgreiche Therapieoption als Alternative zu konventionellen Implantaten dar. Die Festigkeitswerte der MI sind niedriger als bei Standarddurchmesser-Implantaten und verändern sich nur wenig in drei Jahren. Steigende Periotest-Werte können Implantatverluste vorhersagen. Die Zahnmobilität nimmt in beiden Gruppen kontinuierlich ab. Weitere Studien zu MI in dieser Indikation sind erforderlich.
Myxomycetes or Myxogastria (supergroup Amoebozoa) are one of several Protistean groups dispersing via airborne spores. The model organism for the group, so far exclusively studied in a laboratory environment, is Physarum polycephalum. Here, molecular evolution, distribution and the ecology of spores dispersal was investigated for the non-model species Physarum albescens. This nivicolous myxomycete fruits with snow melt in most mountain ranges of the northern hemisphere and disperses via spherical, dark-colored and melanin-rich spores. Fruit body development and subsequent spore dispersal occurs within a short time window of a few days. At this time, the fruiting plasmodium is fully exposed to the harsh environment if the protecting snow melts away. The spores, with a diameter of 10–13 µm of the typical size for myxomycetes, can potentially reach all suitable habitats worldwide, which led to the assumption that not only Ph. albescens but most myxomycete species should be ubiquitously distributed over the world.
In the first part of this study (article 1), the question was, if spore dispersal can realize a gene flow sufficient to meet the above-mentioned assumption. A total of 324 accessions of Ph. albescens, collected all over the northern hemisphere, was sequenced for 1-3 genetic markers (SSU, EF1A, COI), and 98 specimens were further analyzed using the genotyping by sequencing technique. As a result, at least 18 reproductively isolated units, which can be seen as cryptic biological species, emerged as phylogroups in a three-gene phylogeny, but as well in a SNP-based phylogeny and were confirmed by a recombination analysis between the three markers. However, this evolutive radiation is not simply caused by geographic fragmentation due to low dispersal capability: within a certain region, multiple phylogroups coexisted next to each other, although some appeared to be regional endemics. Most likely, mutations in mating-type genes, as shown to exist for the cultivable Ph. polycephalum, are the main drivers of speciation. This challenges the hypothesis of ubiquitous distribution of Ph. albescens and corroborates the results of the few available studies for other myxomycete species. In addition, groups of clonal specimens, mostly but not always restricted to a certain slope or valley indicated that sexual and asexual reproduction coexists in the natural populations of Ph. albescens.
In the second part (articles 2), the fundamental niche for Ph. albescens was described using all available records for the species. The resulting set of 537 unique occurrence points was subjected to a correlative spatial approach using the software MaxEnt. In dependence on the predictor variables three species distribution models emerged which differed only in details. The first consisted of only 19 bioclimatic variables and an elevation map from the WorldClim dataset. The second was corrected for pseudo-absences resulting from missing survey activities, and the third was expanded with an additional categorical environment variable on snow cover. High mean AUC (area under the curve) values above 0.97 could be reached with all three models. Variables for snow cover, precipitation of the coldest quarter (of the year), and elevation correlated highly to predict the distribution of Ph. albescens. Only in mid-northern latitudes, elevation alone was a good predictor, but it would cause false-positive predictions in arid mountain ranges and failed to explain occurrence in lowland sites at higher latitudes. Mountains in humid climates showed the highest incidences, confirming recent studies that long-lasting snow covers combined with mild summers are crucial for the ecological guild of nivicolous myxomycetes, with Ph. albescens as a typical species.
Spore size is crucial for dispersal ability and should thus be a character under strong selection. In addition, spores carrying two nuclei with opposite mating types should have a colonization advantage. This was the hypothesis for the last part of this study (articles 3 and 4), which investigated this trait in a quantitative manner. This required a method to analyze thousands of spores automatically (article 3) and with high precision for size and the number of nuclei enclosed. Human errors should be excluded, to reveal even subtle differences in the resulting spore size distributions. Two challenges had to be met for this approach. First, a preparation technique was developed to reduce false segmentations due to overlaying spores by aligning spores on one common plane with a high-frequency vibration device. Second, the segmentation process was automated to allow separating spores that are densely packed in the respective images. A machine learning algorithm was set up and trained to reliable identify and measure dark-colored spores. The technique produced consistent results with high accuracy, and the large number of spores allowed to compile spore size distributions, to check for the constancy of this character, which is impossible with manual measurements limited to low numbers.
The resulting spore size distributions, obtained from over 80 specimens (article 4), were mostly narrow, which is in accordance with our hypothesis. Spore size was as well fairly constant within fructifications from one colony. However, mean spore size within different accessions of Ph. albescens showed large variation (ca. 10%, a range often indicated to key out different morphospecies of myxomycetes), and this was explained only by a minor part with differences between biospecies. Not much smaller (8%) was the variation within a group of clonal specimens collected within 25 m distance. This points to a strong influence of environmental factors even at a micro spatial scale, perhaps caused by microclimatic differences and high phenotypic plasticity for spore size. The influence of large-scale covariates like altitude or latitude was negligible. However, spore size correlated with the variance in this trait, indicating that oversized spores may be caused by detrimental environmental conditions. Two aberrations in spore development were found: First, a few specimens showed a multimodal distribution for spore size with two or even three discernible spore populations. The estimated volumes of those populations correspond to a multiple of the first and most abundant conspicuous spore size population. Second, not all spores were uninucleate as to be expected for meiotic products. This was revealed by fluorescence signals from staining the same spores with DAPI, with a second machine learning algorithm trained to identify the nuclei in a spore. A few specimens showed a significant proportion of binucleated spores in the size range of normal-sized ones, and these specimens were not the ones with multimodal spore size distributions. This indicates that the negative impacts (inbreeding) of multinucleate spores should outweigh a possible colonization advantage and is in accordance with the high genetic diversity found in the worldwide population of Ph. albescens, indicating predominantly sexual reproduction in wild populations of myxomycetes.
Hintergrund: Chronischer Rückenschmerz ist weiterhin eine sozioökonomische Herausforderung. Die Rentenversicherung hat zur
Behandlung dieser Erkrankung Rehabilitationsstandards erstellt. Die Ergebnisse einer orthopädischen Rehabilitation objektiv darzustellen ist bisher kaum gelungen, daher wird in dieser Studie mit Hilfe des Messinstrumentes Spineliner der Versuch unternommen, dies umzusetzen.
Material und Methoden: Der Spineliner ist ein Instrument zur Erfassung von u.a. des Gewebewiderstandes. Dieser Parameter wurde in dieser Studie als objektivierbarer Messparameter zur Erfassung
von Therapieeffekten bei der Behandlung chronischer
Rückenschmerzpatient*innen untersucht. Zur Bestimmung der Intra - und Interraterreabilität wurden Messungen zu (zwei
unterschiedlichen) Zeitpunkten bei zwei Gruppen gesunder Personen (n=15 und n=16) von zwei unterschiedlichen Untersuchern durchgeführt. Die Erhebung der Messwerte des Gewebewiderstandes erfolgte an 24 Punkten entlang der Wirbelsäule (7 HWS, 12 BWS und
5 LWS) und die Erfassung der klinischen Daten der Studie (bspw. BMI, FBA) erfolgte prospektiv bei Aufnahme und nach drei Wochen bei Entlassung. Im Verlauf erhielten die Probanden (n = 80) Therapien gemäß den RehabilitationsTherapieStandards der Deutschen Rentenversicherung. Neben der ärztlichen Untersuchung wurden die Funktionsverbesserung, die Symptomlinderung i.S. der
Schmerzreduktion, sowie die Minderung der psychosozialen
Problemlage anhand standardisierter Fragebögen (bspw. UKS, FFbH,
ODI, NAS) zu Beginn und bei Abschluss der therapeutischen
Intervention erhoben. Die rückengesunden Kontrollen erhielten keine Therapie. Aufgrund des messtechnischen Verfahrens kam es innerhalb der beiden Gruppen zu Dropouts in den Messreihen, so dass sich die Zahlen von n = 80 in der Probandengruppe und n = 64 in der Kontrollgruppe unterscheiden. Als statistische Verfahren kamen der T-Test und die ANOVA zum Einsatz.
Ergebnis: Durch den Spineliner wurde eine signifikante Zunahme der Geweberesistenz (gemessen in Durometer) bei der Probandengruppe
nach Rehabilitation (t2) erfasst (p(HWS) = 1.594E-05, p(BWS)= 0.045
und p(LWS)= 0.005). Die klinischen Parameter zeigten sich ebenfalls
verbessert. Die Schmerzen zeigten sich nach erfolgter Therapie
signifikant reduziert. Dies zeigte sich u.a. anhand des NAS in Ruhe
mit einem p = 1.48E-09. Zusätzlich zeigten sich Probanden nach
erfolgter Rehabilitation deutlich beweglicher, welches sich bspw. bei
dem Finger-Boden-Abstand gemessen in cm mit einem p = 0.003
erfassen ließ. Die Minderung der psychosozialen Problemlage
evaluiert mittels UKS zeigt sich statistisch signifikant in der
Untersuchungsgruppe mit einem p = 1.596E-13. Die Verbesserung der
Funktionskapazität bei Alltagstätigkeiten zeigt sich mittels des FFbHs
mit einem p = 7.628E-0.5 und mittels des ODIs mit einem p =
2.556E-07.
Schlussfolgerung: In diesem Zusammenhang konnten wir zeigen, dass die RTS zu einer signifikanten Verbesserung hinsichtlich des körperlichen und psychischen Befindens der Patienten beitragen. Es konnte in der Studie gezeigt werden, dass der Parameter
Gewebewiderstand als objektivierbarer Messparameter geeignet ist, die o. g. Fragestellung zu beantworten. Der Spineliner scheint ein geeignetes Instrument zur Erfassung von objektiver
Rehabilitationsergebnissen zu sein.
Quality of Life (QoL) is a core patient-reported outcome in healthcare research. However, a conceptual, operational, and psychometric elaboration of QoL in the context of telemedical care (TM) was needed, as standardised instruments to assess QoL do not comprehensively represent essential aspects of intended outcomes of TM. Therefore, the overall aim of this thesis was to conceptualise QoL in the context of TM and to develop an instrument that can adequately assess QoL in TM.
Der individuelle Schriftspracherwerb wird als ein Prozess beschrieben, der durch soziale und umweltbedingte Faktoren beeinflusst wird. Mangelnde Lesekompetenzen können so-mit für Kinder, Jugendliche und Erwachsene weitreichende Auswirkungen mit sich bringen. Bei einer Lese-Rechtschreibstörung (LRS) handelt es sich um eine umschriebene Lernstörung, die besonders das Lesen und Schreiben betrifft, oftmals in der frühen Sprachentwicklung beginnt und über mehrere Jahre andauern kann. Beim Lesevorgang werden neuro-funktionelle Prozesse im Gehirn aktiviert, worauf Personen mit einer LRS erschwert zugreifen können (vgl. Hoeft et al. 2007). Eine zentrale Komponente in diesen kognitiven Verar-beitungsabläufen nimmt hierbei das semantische System ein. Der Begriff „semantisches Priming“ bezeichnet, dass die Verarbeitung eines Wortes die Verarbeitung eines zweiten nachfolgenden Wortes beeinflusst, sofern zwischen beiden Wörtern eine semantische Be-ziehung besteht (vgl. Ortells et al. 2006). Durch den Input beim Priming werden die im Gehirn gespeicherten linguistischen Fähigkeiten aktiviert und miteinander verglichen, und mit Hilfe von Wörtern und Regeln können die Bedeutungen entschlüsselt werden (vgl. Hüttner 2014). Je nachdem, welcher In- oder Output der Sprachverarbeitung gegeben wird, entstehen somit die vier Basisfähigkeiten Sprechen, Verstehen, Lesen und Schreiben (vgl. Sucharowski/Siegmüller/Prange 2009; Hüttner 2014).
Die vorliegende Arbeit setzt sich aus drei Teilstudien zusammen. In der Grundlagenstudie werden zunächst die semantischen Merkmale bei Kindern, Jugendlichen und Erwachsenen (N=167) im ungestörten Sprachsystem erfasst. Aufbauend auf diesen Ergebnissen wird in der Teilstudie I der Einfluss der semantischen Priming-Methode auf die Lesegeschwindigkeiten einer Stichprobe von sprachgesunden Kindern, Jugendlichen und Erwachsenen (N=58) untersucht. Zudem werden Unterschiede zwischen den Altersgruppen bei funktio-nalen und visuellen Merkmalszuordnungen innerhalb einer Kategorie (Obst, Gemüse, Werkzeuge, Spielzeug, Tiere) erfasst und die Lesezeiten nach präsentierten Targets ge-messen. Es wird davon ausgegangen, dass ein schnellerer Leseprozess stattfindet, wenn enge, positive Relationen zwischen Target und Prime vorliegen. Auf dieser Grundlage wird in der Teilstudie II ein primingbasiertes Lesetraining konzipiert und dessen Effekte auf die Lesegenauigkeit und die Lesegeschwindigkeit von Kindern und Jugendlichen (N=8) mit einer Lese-Rechtschreibstörung im Rahmen einer Einzelfallserie im Multiple Baseline Design ermittelt.
Die Verlaufsdaten sprechen dafür, dass der Leseprozess positiv durch semantisches Priming beeinflusst wird. Semantisch nahe Beziehungen zwischen Prime und Target sowie längere Präsentationszeiten der Targets führen zu besseren Leseleistungen. Positive Transfereffekte auf das Kurzzeitgedächtnis, die Konzentrations- und Aufmerksamkeitsleistung sind erkennbar. Die Ergebnisse werden vor dem Hintergrund des Logogenmodells (vgl. Morton 1969; Brandenburger/Klemenz 2009) diskutiert und Implikationen für die Praxis und Forschung abgleitet.
The poor aqueous solubility of many drug substances has been addressed using different solubility enhancement approaches in the pharmaceutical technology field over the last decades. In this context, advanced drug delivery systems based on lipids referred to as SNEDDS were used to overcome solubility limitations of drugs, that are often associated with a low bioavailability after oral administration. There are numerous examples in the literature for the development of L-SNEDDS, which have led to some pharmaceutical products available on the market. As L-SNEDDS development using conventional methods requires a lot of time and experimental effort, a streamlining of this procedure was aimed in the first part of the presented work.
Starting with the development of L-SNEDDS formulations for solubility enhancement of poorly-water soluble drugs, extensive solubility studies with different BCS Class II drugs were performed in various excipients to determine drugs with high solubilities in these excipients as well as to evaluate multiple excipients for their suitability to be used in L-SNEDDS formulations. Celecoxib, efavirenz and fenofibrate were selected as model drugs and a pre-selection of excipients for further development was made. In a next step, a novel screening approach for L-SNEDDS formulation development based on a customized mapping method in a special triangular mixture design was established. This customized tool for L-SNEDDS development comprised the systematic analysis of results obtained with different in vitro characterization methods such as droplet size analysis and distribution, transmittance measurement and emulsification performance assessment. Furthermore, the novel approach streamlined the procedure for L-SNEDDS development as a reduction of experimental effort and time compared to conventional methods was achieved. The most promising L-SNEDDS formulations determined via the customized screening tool approach showed high drug release of celecoxib, efavirenz as well as fenofibrate, and clearly indicated that this method was suitable for efficiently designing stable and rapidly releasing L-SNEDDS formulations incorporating poorly water-soluble drugs.
After the successful development of L-SNEDDS formulations with different drug substances using the novel screening approach, a further aspect of this work dealt with conversion of L-SNEDDS into S-SNEDDS, since a limited storage stability has been reported for many L-SNEDDS formulations. The conversion into S-SNEDDS required the determination of appropriate solid carriers with different material properties depending on the manufacturing process. As a first technological approach, adsorption to a solid carrier was investigated by adding a carrier to drug-loaded L-SNEDDS applying a defined mixing ratio resulting in a solid, particulate formulation. When performing drug release studies, S-SNEDDS based on different commercial
carrier materials revealed major limitations due to incomplete drug release. Thus, a tailor-made microparticulate carrier material based on cellulose was developed for the purpose of adsorbing L-SNEDDS and presented with superior performance compared to conventional adsorbents based on cellulose or silica. Based on the obtained results, this novel cellulose-based microparticle prepared with gum arabic as a binder was determined to be the most promising material amongst all adsorptive carriers that were investigated.
In addition to the technology approach of adsorption, another manufacturing process was considered in the course of the present work, which focused on the preparation of S-SNEDDS by means of HME. As a successful conversion of L-SNEDDS into S-SNEDDS using HME processing requires at least one additional polymeric component, a selection of marketed (co-)polymers that were frequently used in the field of solubility enhancement were evaluated for their suitability in this context. Critical process parameters and target properties of the (co-)polymers were determined, ultimately leading to the idea of developing a novel, customized polymer in order to perform the conversion step via HME in a more suitable and effective manner. In this context, a new copolymer referred to as ModE, as it disclosed a structural association with the commercially available copolymer EUDRAGIT® E PO, was developed. The novel copolymer ModE was evaluated for its suitability for different formulation technologies and showed promising results when used for S-SNEDDS and ASD formulations prepared by the HME process. Different variants of ModE in terms of Mw, Tg and PDI were synthesized via radical polymerization and it was found that the modification of Mw, Tg and PDI of the novel aminomethacrylate-based copolymer had significant effects on drug release as well as storage stability of S-SNEDDS and ASDs. The ModE copolymer type with a Mw of 173 kDa turned out to be the most suitable candidate for S-SNEDDS development using HME technology. In addition, drug-loaded S-SNEDDS based on the ModE variant 173 kDa were storage stable and presented with the highest drug release among all S-SNEDDS formulations tested.
In conclusion, a novel screening tool approach for efficient L-SNEDDS development was established in order to streamline the process for obtaining stable and rapidly releasing L-SNEDDS formulations which improved the solubility of poorly water-soluble drugs. Apart from the L-SNEDDS development process, the conversion from L-SNEDDS into S-SNEDDS was successfully performed using the technology approaches of adsorption to a solid carrier and HME processing. An improved storage stability compared to L-SNEDDS as well as high drug release were achieved for several S-SNEDDS formulations, especially for those prepared with tailor-made materials. Based on the results obtained for S-SNEDDS formulations produced via adsorption, especially in terms of drug release performance, the new cellulose-based
microparticle carriers (M-GA and M-MC) turned out to be the most suitable materials. S-SNEDDS that were manufactured via HME presented with a superior performance regardless of the incorporated drug when comparing the results of S-SNEDDS with those of the corresponding ASDs regarding drug release performance, amorphicity/crystallinity and storage stability. In this context, among all S-SNEDDS formulations prepared via HME, S-SNEDDS based on the ModE variant 173 kDa showed the best results, especially when using the drug substances celecoxib and efavirenz. Although the S-SNEDDS formulation approach is still largely unexplored, based on the research results generated in the present work, it represents a promising technology platform that should definitely be further developed in future experiments.