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- Ökologie (1)
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- Überleben (1)
- ältere Menschen (1)
Institute
- Klinik für Anästhesiologie und Intensivmedizin (12)
- Abteilung für Mikrobiologie und Molekularbiologie (11)
- Institut für Geographie und Geologie (11)
- Klinik und Poliklinik für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie (8)
- Institut für Diagnostische Radiologie (7)
- Institut für Pharmazie (7)
- Institut für Psychologie (7)
- Poliklinik für Zahnerhaltung, Parodontologie und Endodontologie (7)
- Institut für Biochemie (6)
- Institut für Hygiene und Umweltmedizin (6)
Welche Rolle Emotionen in unserem Leben spielen, kann nicht überschätzt werden. Um Emotionen als Teil unserer Persönlichkeit zu beschreiben, muss auch in Betracht gezogen werden, wie wir unsere Emotionen regulieren. Mit dem Ziel Emotionen zu beeinflussen, bedienen wir uns verschiedener Emotionsregulationsstrategien. Die Emotionsregulationsstrategie Reappraisal beinhaltet die (Re-)Konstruktion einer potenziell emotionsauslösenden Situation, die deren emotionale Auswirkungen verändert. Basierend auf Mischels Konzept der „construction competencies“ wurde der Reappraisal Inventiveness Test entwickelt (RIT, Weber, Loureiro de Assunção, Martin, Westmeyer, & Geisler, 2014). Der Test misst die Fähigkeit, möglichst viele verschiedene kognitive Umbewertungen für ärgerauslösende Situationen zu generieren. Bisherige Ergebnisse zur Validierung des RIT zeigen Zusammenhänge mit Offenheit für Erfahrung (NEO-FFI, Borkenau & Ostendorf, 2008) sowie Maßen für Einfallsreichtum (BIS, Jäger, Süß, & Beauducel, 1997). Ergebnisse zur diskriminanten Validität konnten in Hinblick auf Fragebogen zur habituellen Emotionsregulation (CERQ; Garnefski, Kraaij, & Spinhoven, 2001; ERQ, Abler & Kessler, 2009) mehrfach repliziert werden. Ziel der vorliegenden Arbeit ist, die psychometrische Überprüfung des RIT voranzutreiben sowie das Verfahren weiterzuentwickeln. Zu diesem Zweck wurden vier korrelative Studien durchgeführt. Aus den Befunden der Studien 1a und 1b kann auf geringe Zusammenhänge von Reappraisal Inventiveness mit ausgewählten exekutiven Funktionen, z.B. verbale Flüssigkeit, geschlossen werden. In Studie 2 wurde der RITÄrger für die Emotion Angst weiterentwickelt um zu prüfen, ob Reappraisal Inventiveness eine emotionsspezifische oder –unspezifische Fähigkeit ist. Ein eindimensionales Modell bewährte sich gegenüber einem zweidimensionalen Modell – demnach kann Reappraisal Inventiveness als eine emotionsübergreifende Fähigkeit mit emotionsspezifischen Ausprägungen verstanden werden. Im Rahmen der dritten Studie wurde der RITÄrger um ein Maß für die Motivation, Reappraisal Inventiveness zu nutzen, erweitert. Somit konnte der angenommene aber bisher fehlende Zusammenhang von Reappraisal Inventiveness und Neurotizismus als Indikator für emotionale Stabilität gezeigt werden. Zukünftige Studien sollten sich vor allem auf die praktische Anwendungsmöglichkeiten des RIT konzentrieren.
Posttranslationale Proteinmodifikationen beeinflussen Proteinaktivitäten und Signalwege innerhalb einer Zelle und haben somit vielfältige Auswirkungen auf den Stoffwechsel von Bakterien. Um die genauen Mechanismen besser verstehen zu können, wurde in dieser Arbeit das Phosphoproteom von Streptococcus pneumoniae D39 untersucht. Der Schwerpunkt lag dabei in der Entwicklung besserer Auswertestrategien und der damit einhergehenden verbesserten Identifizierung von Phosphoproteinen. Um dies zu bewerkstelligen, wurden die Proteinextrakte durch gelfreie und gelbasierte Methoden aufgetrennt. Die Auswertung der Experimente erfolgte zunächst durch klassische Proteinidentifizierung mit Hilfe von Proteindatenbanken. Zusätzlich wurden Spektrenbibliotheken von S. pneumoniae D39 aufgebaut und diese für eine bessere Proteinidentifizierung sowie Phosphoproteinidentifizierung genutzt. Anschließend wurden zur Quantifizierung des Phosphoproteoms dieses Pathogens verschiedene Quantifizierungsmethoden getestet und modifiziert. Hierbei wurde zum einen das Phosphoproteom einer Kinasedeletionsmutante von S. pneumoniae D39 über die Spotintensitäten von 2D Gelen mit dem Wildtyp verglichen. Zusätzlich wurden die Auswirkungen dieser Kinase auf das globale S. pneumoniae D39 Proteom mittels SILAC sowie der neu erstellten Spektrenbibliothek aufgezeigt. Eine weitere etablierte Quantifizierungsmethode für Phosphoproteine in der Arbeit war die Kombination von metabolischer Markierung und 2D Gelen. Die Veränderung des Phosphoproteoms wurde an dem industriell bedeutsamen Bakterium Bacillus pumilus anhand von oxidativem Stress aufgezeigt.
Aufgrund des Fortschritts in der Entwicklung von innovativen medizinisch-diagnostischen Technologien wie z. B. lab-on-a-chip Systemen, steht der Allgemeinbevölkerung eine Vielzahl an Selbsttests rezeptfrei und frei verkäuflich insbesondere über das Internet beziehbar zur Verfügung. Selbsttests werden definiert als Tests von Körperproben (z. B. Blut, Urin, Stuhl, Speichel), die auf die eigene Initiative des Konsumenten und ohne die Anwesenheit von medizinischem Personal zur Untersuchung von Erkrankungen bzw. Erkrankungsrisiken durchgeführt werden können. Das Ziel dieser Arbeit war es die psychologischen, situativen und anwendungsbezogenen Prädiktoren der Nutzung von medizinisch-diagnostischen Selbsttests zu untersuchen. Es wurden vier Studien durchgeführt, die auf den folgenden drei Erhebungen basierten: (1) einer Repräsentativerhebung von 2.527 Personen in Deutschland, (2) einem faktoriellen Survey mit 1248 Vignetten, die durch 208 Studenten beantwortet wurden sowie (3) einer On-line-Befragung von 505 Selbsttestern und 512 Nicht-Selbstestern, die repräsentativ im Hinblick auf die Verteilung von Alter und Geschlecht zur Teilnahme an der Studie einge-laden wurden. Die Ergebnisse zeigten, dass die Nutzung von Selbsttests durch die traditionellen gesundheitspsychologischen Prädiktoren, d.h. Selbstwirksamkeit, wahrgenommene Vulnerabilität, wahrgenommener Schweregrad und Handlungs-Ergebnis-Erwartung, vorhergesagt werden konnte. Nichtsdestotrotz war jedoch eine Adaptation der allgemeinen Konstrukte (z.B. allgemeine Selbstwirksamkeit) an die Situation „Selbsttestung“ notwendig, um die Vorhersagekraft zu verbessern (z.B. selbsttestbezogene Selbstwirksamkeit). Die klassischen Gesundheitsmodelle werden traditionell genutzt, um Gesundheit zu verbessern (z.B. Steigerung der sportlichen Tätigkeit), Krankheiten vorzubeugen (z.B. durch die Einschränkung von Alkohol- und Rauchverhalten) oder Krankheiten zu begrenzen (z.B. Gesundheitsscreenings, Selbstabtastung) und Gesundheit wieder aufzubauen (z.B. Verbesserung der Ernährung). Durch die Aufnahme von (a) Technikaffinität und (b) antizipiertem Affekt bzgl. der Anwendung eines Selbsttests konnte die Vorhersage der Nutzung eines Selbsttests verbessert werden. Darüber hinaus wurde eine Vielfalt an unterschiedlichen persönlichen Gründen für die Nutzung eines Selbsttests genannt. Die häufigsten Gründe waren zur Beruhigung bzw. Bestätigung bei Unsicherheit und Zweifel sowie eine höhere wahrgenommene Vulnerabilität für eine Krankheit. Der Hauptgrund für die Selbsttestung hing insbesondere von der Indikation ab, die untersucht wurde. Schließlich wurden als Grund für die Bevorzugung eines Selbsttests gegenüber der konventionellen Untersuchung bei einem Arzt vor allem praktische Gründe der Anwendung von Selbsttests genannt (z.B. schneller Erhalt der Testergebnisse, Vermeidung von Wartezeiten für Arzttermine). Die persönlichen Gründe für die Selbsttestung könnten die unterschiedlichen Häufigkeiten für die Nutzung von Selbsttests in Deutschland (8,5%) im Vergleich zu den Niederlanden (16%) und dem Vereinigten Königreich (13%) erklären. Beispielsweise wurden in den Niederlanden Präventionskampagnen (z.B. von der Kidney Association oder Municipal Health) durchgeführt, in denen die Nutzung von Selbsttests für die Untersuchung einer Nierenerkrankung und Chlamydien empfohlen und Tests kostenfrei an Laien versendet wurden. Demgegenüber wurden in Deutschland bislang noch keine solchen Kampagnen durchgeführt. Nichtsdestotrotz könnte der Bedarf an und die tatsächliche Nutzung von Selbsttests auch in Deutschland steigen, da die Verfügbarkeit von Selbsttests auf deutschsprachigen Internetseiten steigt und es einen Fachärztemangel insbesondere in ländlichen Gebieten gibt. Darüber hinaus spiegelt sich die große praktische und soziopolitische Relevanz des Themas “Selbsttestung” etwa auch in aktuellen Studien zur selbstständigen Behandlung von Krankheiten mit nicht verschreibungspflichtigen Medikamenten (sog. „Selbstmedikation“) wieder. Aus diesem Grund sollte in zukünftigen Studien das Verhalten sowie das emotionale Befinden der Tester nach Erhalt ihrer Testergebnisse genau exploriert werden. Schließlich gaben die Anwender von Selbsttests an, diese insbesondere genutzt zu haben, um sich selbst bzgl. ihres allgemeinen Gesundheitszustandes zu beruhigen. Da vergangene Studien jedoch bereits aufgezeigt haben, dass Informationen zur Sensitivität und Spezifität nur begrenzt in den Anwendungsbeschreibungen von Selbsttests zu finden sind, sollte die Allgemeinbevölkerung im Hinblick auf potentiell falsch-positive und falsch-negative Testergebnisse sowie weitere Handlungsmöglichkeiten besser aufgeklärt werden, um die Anwender nicht in falscher Gewissheit zu belassen.
Proteom- und Transkriptom-Analysen zur Bestimmung der Immuntoxizität ausgewählter Naturstoffe
(2017)
Der Einsatz von Tierversuchen in Forschung und Entwicklung nimmt trotz fortschreitender Optimierung von Testmethoden und –verfahren weiter zu. Zeitgleich werden fortwährend neue Substanzen isoliert oder synthetisiert, deren Wirkungen auf den humanen Organismus und speziell das Immunsystem nicht bekannt sind. In vitro Methoden stellen deshalb sowohl eine günstige und schnelle als auch eine ethisch unbedenkliche Alternative zu Tierversuchen dar. In der vorliegenden Arbeit sollten proteom- und transkriptombasierte Methoden dazu dienen, immuntoxische Eigenschaften von Naturstoffen zu identifizieren und diese Verfahren als Alternative zu Tierversuchen zu etablieren. Dazu wurden zwei humane Immunzelllinien mit Naturstoffen behandelt und das intrazelluläre Proteom sowie das Transkriptom spezifischer Biomarker-Gene analysiert. Zusätzlich dienten weitere Methoden wie Metaboliten-, Zellzyklus- und Apoptoseanalysen sowie die Identifizierung intrazellulärer reaktiver Sauerstoffspezies dazu, Ergebnisse zu verifizieren oder zusätzliche Informationen zu erhalten. Wie zu erwarten war, zeigten die Proteomanalysen, dass sowohl immuntoxische als auch nicht-immuntoxische Substanzen eine breite Wirkung auf das intrazelluläre Proteom haben. Vor allem Proteine, die in den allgemeinen Metabolismus, zelluläre Prozesse und Prozesse der Informationsverarbeitung involviert sind, wurden durch die Behandlung mit den Substanzen in ihrer relativen Menge auf den 2D-Gelen verändert. Allein durch die Zuordnung von Proteinen zu Stoffwechselwegen war eine Abgrenzung immuntoxischer und nicht immuntoxischer Substanzen nicht möglich. Dennoch gibt die Methode einen Einblick in die Wirkungsweise der Substanzen, wodurch Wirkmechanismen entschlüsselt und Reaktionen auf das Immunsystem abgeleitet werden können. Dies wird vor allem nach der Behandlung der Zellen mit Tulipalin A und Helenalin deutlich, da auch allgemeine Stoffwechselwege wie die Purinsynthese und die anaerobe Glykolyse einen Einfluss auf das Immunsystem haben. Zusätzlich zu den allgemeinen Stoffwechselwegen wurden einzelne Proteine in ihrer Abundanz verändert, die in Reaktionen des Immunsystems wie der Zytokinbildung oder der Bildung von MHC-Molekülen involviert sind. Außerdem konnten Biomarker für Immuntoxizität auf Proteomebene entwickelt werden. Mit Hilfe dieser Daten war eine Klassifizierung der Substanzen nach ihrer Immuntoxizität möglich. Anhand dieser Analysen wurden die Testsubstanzen Tulipalin A, Helenalin, Vincristin und Cannabidiol als immuntoxisch klassifiziert. Die Klassifizierung der Substanzen als immuntoxisch aufgrund der Biomarker-Proteine und Stoffwechselwege konnte durch die Anwendung von Transkriptom-Biomarkern bestätigt werden. Neben den über 2D-Gelelektrophorese-basierten Proteomanalysen getesteten Substanzen wurden auch Bisphenol A und Ergosterolperoxid aufgrund der Transkriptombiomarker als immuntoxisch klassifiziert. Agaritin und p-Tolylhydrazin sowie der Bisphenol A bis(2,3-dihydroxypropyl) ether haben keine immuntoxische Wirkung. Neben den Proteom-basierten Methoden dient der entwickelte Entscheidungsbaum basierend auf verschiedenen Methoden als Grundlage für die Immuntoxiztätsklassifizierung. Mit dem erstellten Entscheidungsbaum konnten beispielsweise Cyclosporin A, Helenalin und Tulipalin A durch die Anwendung gezielter Tests als immuntoxisch eingestuft werden, während Mannitol als nicht-immuntoxisch bestätigt wurde. Zusammenfassend war es mittels in vitro Methoden möglich, die Immuntoxizität verschiedener Naturstoffe zu identifizieren. Neben Proteom-basierten Methoden wurden auch Transkriptom- sowie funktionelle und Metabolomanalysen genutzt. Eine Validierung der Ergebnisse mit weiteren bekannten immuntoxischen und nicht-immuntoxischen Substanzen würde eine Anwendung als Alternative zu Tierversuchen für eine erstes Screening Testung neuer Substanzen ermöglichen und so sowohl Zeit und Kosten sparen als auch ethische Bedenken minimieren.
In this work, the regioselectivity of different Baeyer-Villiger monooxygenases (BVMOs) for the conversion of selected substrates was reversed or improved by protein engineering. These studies highlight the importance of substrate positioning for the regioselectivity and that the position of the substrate can be efficiently influenced by introducing proper mutations. It was shown that the beneficial mutations for all BVMOs were partly in corresponding positions. Additionally, the sulfoxidation activity and the stability of BVMOs were targeted and improved by applying protein engineering.
Die Arthrose des Kniegelenkes gilt heutzutage als eine der häufigsten Gelenkerkrankungen der
Welt, wobei vor allem durch die steigende Lebenserwartung und die zunehmende Verbreitung
von Adipositas mit einer stetigen Zunahme zu rechnen ist. Am häufigsten finden sich dabei
arthrotische Veränderungen im medialen Kompartiment des Kniegelenkes im Sinne einer
Varusgonarthrose. Die Therapie endet oftmals im künstlichen Gelenkersatz, wobei die
Implantation eines ungekoppelten Oberflächenersatzes heutzutage zu den Standardeingriffen der
orthopädischen Chirurgie zählt. Als wesentliche Komplikation gilt dabei die aseptische
Implantatlockerung im Bereich der Tibiakomponente.
Ziel dieser Arbeit war es deshalb, die periprothetische Knochendichte am Tibiakopf bei
Varusgonarthrosen nach Implantation eines ungekoppelten Oberflächenersatzes mit zementierter
Tibiakomponente zu erfassen und deren postoperativen Verlauf zu untersuchen.
Für die densitometrischen Messungen kam die DEXA-Methode zum Einsatz, der Nachuntersuchungszeitraum betrug zwei Jahre. Die Untersuchungen fanden präoperativ sowie
postoperativ im Abstand von sechs, zwölf und 24 Monaten statt. Es wurden 65 Kniegelenke von 64 Patienten eingeschlossen, wovon 44 Frauen und 21 Männer waren. Das Durchschnittsalter zum Zeitpunkt der Operation lag bei 65,3 Jahren.
Für die Auswertung wurden jeweils medial, lateral und distal der Prothese eine „region of interest“ (ROI) definiert und das gesamte Kollektiv anhand von sechs Vergleichsmerkmalen in Subpopulationen unterteilt. Betrachtet wurden dabei das Alter zum Zeitpunkt der Operation, das Geschlecht, der präoperative Body-Mass-Index, die präoperative Achsstellung (Alignment), das
Vorliegen einer Osteopenie/Osteoporose sowie das implantierte Prothesenmodell. Die Knochendichtemittelwerte dieser Untergruppen wurden zu allen Untersuchungszeitpunkten miteinander verglichen, um so mögliche Einflussfaktoren auf die periprothetische
Knochendichteänderungen zu erfassen. Darüber hinaus wurde der Verlauf innerhalb des Gesamtkollektivs sowie jeder der Untergruppen betrachtet.
Als wahrscheinlichste Einflussgrößen stellten sich der T-score entsprechend der WHO-Definition für das Vorliegen einer Osteopenie/Osteoporose sowie das Geschlecht heraus. Beim Vergleich der Gruppen mit bzw. ohne Osteopenie/Osteoporose fand sich mit Ausnahme der 2-
Jahres-Nachuntersuchung in der medialen ROI zu allen Zeitpunkten in allen drei ROIs eine signifikant geringere Knochendichte in der Gruppe mit Osteopenie/Osteoporose. Beim Vergleich der Geschlechter zeigten sich signifikant geringere Knochendichtewerte in der überwiegend
postmenopausalen Frauengruppe präoperativ in allen drei ROIs, darüber hinaus zu allen Untersuchungszeitpunkten in der distalen sowie nach einem und zwei Jahren in der lateralen ROI.
Als weitere mögliche Einflussgrößen können BMI, Alter und das präoperative Alignment diskutiert werden, da sich für präoperativ übergewichtige und jüngere Patienten höhere
Knochendichten in allen drei ROIs zu allen Untersuchungszeitpunkten zeigten als in den
Vergleichsgruppen. Das Gleiche gilt mit Ausnahme der 1- und 2-Jahres-Nachuntersuchung der medialen ROI für die Population mit präoperativ größerer Varusfehlstellung. Die Vergleiche dieser Gruppen waren insgesamt jedoch statistisch nicht signifikant.
Für die in dieser Arbeit betrachteten Prothesenmodelle ließ sich kein Einfluss auf die periprothetische Knochendichte nachweisen.
Bezüglich der Dynamik der periprothetischen Knochendichteänderungen ließ sich sowohl beim
gesamten Kollektiv als auch bei den Untergruppen „Frauen“, „BMI <30 kg/m2“, „Präoperatives
Alignment >5°“, „keine Osteopenie/Osteoporose“ und „LCS-complete“ eine kontinuierliche Abnahme in der medialen und distalen ROI über den gesamten Untersuchungszeitraum hinweg beobachten. In der lateralen ROI zeigte sich eine Zunahme nach sechs, Abnahme nach zwölf und erneute Zunahme nach 24 Monaten. Bei den anderen Untergruppen zeigten sich jeweils abweichende Dynamiken. Einheitliche statistische Signifikanzen fehlen für alle diese
Beobachtungen.
Inwieweit ein präoperatives Osteopenie/Osteoporose-Screening vor allem bei der Risikogruppe
postmenopausaler Frauen sinnvoll ist, kann mit dieser Arbeit nicht abschließend beantwortet werden, sollte aber Gegenstand weiterer Diskussionen bleiben.
Gegenwärtig gilt eine präoperative Differenzierung zwischen Leiomyomen (LM), den LM-Varianten/STUMP und den uterinen Sarkomen, insbesondere den Leiomyosarkomen (LMS) und low-grade endometriale Stromasarkomen als schwierig. Konsekutiv wird ein hoher Anteil von uterinen Sarkomen unter der Indikation von LM inadäquat operiert. Die Zielsetzung dieser Studie bestand darin anhand eines größeren Patientinnenkollektivs histologisch gesicherte regelhafte LM anamnestisch, klinisch und paraklinisch zu charakterisieren. Des Weiteren wurden die in diesem Rahmen gefundenen LM-Varianten/STUMP und uterine Sarkome gesondert analysiert. Die Ergebnisse dieser Arbeit wurden mit den unter weitgehend identischen Erhebungs- bzw. Analyseverfahren erhobenen LM-Daten von Krichbaum aus Münster und den durch weitere Promovenden der Promotions- und Forschungsgruppe für genitale Sarkome (PFGS) rekrutierten Sarkomdaten verglichen. Diese Daten sollten als Basis für die Errechnung eines durch das DKSM (Deutsche klinisches Kompetenzzentrum für genitale Sarkome und Mischtumoren) entwickelten Sarkom-Scores dienen. Zusätzlich erfolgte eine Analyse verschiedener Laborwerte (LDH, Neutrophilen/Lymphozyten-Ratio: NLR, Lymphozyten/Monozyten-Ratio: LMR) und der Ultraschallbefunde einschließlich der Dopplersonographien. Insgesamt sollten Charakteristika gefunden werden, die zur Diskriminierung von LM und uterinen Sarkomen geeignet sind. Es wurden insgesamt 526 vollständige Datensätze von LM-Operationen, die im Zeitraum von Dezember 2015 bis Oktober 2016 in der Frauenklinik des Krankenhauses Sachsenhausen/Frankfurt durchgeführt worden sind, prospektiv erfasst. Es wurden 470 Fälle mit histologisch gesicherten, regulären LM, sowie 36 zellreiche LM, 4 mitotisch aktive LM, 5 LM mit bizarren Kernen und 1 Lipoleiomyom, 1 Angioleiomyom und 1 myxoides LM in dieser Arbeit ausgewertet. Zusätzlich wurden 8 uterine Sarkome (3 LMS, 3 low grade endometriale Stromasarkome, 1 undifferenziertes uterines Sarkom und 1 Adenosarkom) analysiert. Von den 526 Patientinnen wurden 521 (470 LM, 46 LM-Varianten und 5 uterine Sarkome) unter der Diagnose LM aufgenommen und operiert. Bei den Parametern Alter, Tumorgröße, Menopausestatus, intermenstruelle Blutung, auffällige Sonographie, schnelles Tumorwachstum und Solitärtumor zeigte sich ein hochsignifikanter Unterschied (p < 0,001) zwischen den LM-Pat. der vorliegenden Promotion und von Krichbaum auf der einen und den 236 LMS der Promovenden der PFGS auf der anderen Seite. Es ergaben sich Hinweise, dass LMS eine höhere LDH und NLR sowie eine niedrigere LMR aufweisen. Erhöhte LDH-Werte sowie eine erhöhte NLR und eine erniedrigte LMR kamen auch bei den LM vor. So wiesen die Patientinnen mit einer Tumorgröße > 5 cm, aber auch mit stark degenerativ veränderten LM signifikant höhere LDH-Werte, als Frauen mit einer Tumorgröße ≤ 5 cm (p = 0,04334) und LM ohne degenerative Veränderungen (p= 0,0052) auf. Die NLR von Frauen ≥ 35 Jahre war signifikant höher, als bei denen mit < 35 Jahren (p = 1,4 x 10-5) und die LMR war bei ≥ 35 Jahren signifikant niedriger, als bei den Frauen < 35 Jahren (p = 0,0007). Bei der Thrombozytenzahl ergaben sich gleichfalls Hinweise, dass LMS (n = 3; Mittelwert: 398 Tsd/μl) und LM (n = 469; Mittelwert: 279,42 Tsd/μl) unterschiedlich hohe Werte aufweisen. Aufgrund der geringen Fallzahl der Sarkome ließen sich die Ergebnisse statistisch nicht sichern. Die Sonographie ist die wichtigste diagnostische Untersuchung zur Unterscheidung zwischen LM und LMS. 9,79 % der LM und 82,63 % der LMS des DKSM wiesen einen auffälligen Sonographiebefund auf. Dopplersonographisch ließen sich bei den uterinen Sarkomen bzw. LMS wegen der niedrigen Zahl der uterinen Sarkome lediglich Trends erkennen. Die uterinen Sarkome zeigten eine eher zentrale Durchblutung und ein LMS (1 von 2 Pat.) hatte eine stärker ausgeprägte Durchblutung, während die LM (n = 290) eher peripher (81,03 %) und weniger stark durchblutet waren. Nur 5,17 % der LM zeigten eine auffallend starke Durchblutung. Im Rahmen dieser Studie wurde der RI zentral und peripher im Tumor und in der A. uterina gemessen. Der zentrale RI der uterinen Sarkome (4 Messwerte) lag mit einem Mittelwert von 0,43 unter dem der LM (162 Messwerte) mit 0,58. Bei den LMS (2 Messwerte) wurden mit einem mittleren RI zentral von 0,35 sehr niedrige Werte gemessen. Zum Teil wiesen auch LM einen niedrigen RI auf. Der RI zentral (p = 0,0002) und der RI peripher (p= 1,59 x 10-7) waren bei LM mit einer Tumorgröße > 5 cm hochsignifikant niedriger, als bei einer Tumorgröße ≤ 5 cm. Dies traf bei dem RI der A. uterina nicht zu (p= 0,3805). Auch der RI zentral (p = 0,0411) und der RI peripher (p = 1,74 x 10-5) der solitären LM war signifikant niedriger, als der RI, der im größten Tumor bei multiplen LM gemessen wurde. Die Daten dieser Analyse mit 470 LM und die Daten der Promotion Krichbaum mit 199 LM wurden direkt für die Berechnung des präoperativen LMS-Risiko-Scores verwendet. Letztere erfolgte unter Hinzufügung der LMS-Daten des DKSM im Institut für Bioinformatik der Universitätsmedizin Greifswald. Dieser Score wurde zwischenzeitlich zur Publikation eingereicht.
Pharmaceutical residues are found in increasing concentrations in the environment and in potable water where they have verifiable effects on aquatic life. Conventional methods for water treatment are not able to sufficiently abate these generally stable compounds. It was found that physical plasma generated directly in water can degrade several of these recalcitrant organic pollutants. Studies on the basic plasma chemical processes for the model system of phenol showed that the degradation is primarily caused by hydroxyl radicals. This was confirmed by reaction chemistry and spin trap enhanced electron paramagnetic resonance spectroscopy (EPR). The degradation of diclofenac and its by-products were investigated in detail to perform a first risk-assessment of the new technology. Findings are not limited to the application of plasma but applicable to other advanced oxidation processes (AOP) that are based on the generation of hydroxyl radicals as well. Additionally, pulsed corona plasma and pulsed electric fields were assessed for their capacity to kill Legionella pneumophila in water. Whereas it was possible to kill L. Pneumophila with both methods, plasma treatment resulted in an enhanced bacterial killing. Therefore, advanced oxidation processes (AOP) and plasma treatment in particular are some of the few feasible approaches to decompose recalcitrant compounds in water.
Bei ersten Betrachtungen zum Zelltransport nahm man an, dass Stoffe passiv über die Zellmembran diffundieren. Nach weiteren Forschungen musste dies revidiert werden. Heute weiß man, dass dies fast nur über spezielle Proteine möglich ist. Diese Proteine sind Kanäle und Transporter welche aufgrund ihrer Funktion eine Schlüsselposition in der zellulären Homöostaste darstellen. Sie sorgen für die Aufnahme und den Ausstrom fast aller wichtigen Substanzen.
Im Jahr 2007 wurde die Entdeckung eines neue Zelltransporters, TETRAN (Tetracycline transporter-like protein), veröffentlicht. In ersten Untersuchungen zeigte sich ein bevorzugter Transport von NSAIDs über die Zellmembran. NSAIDs haben bei unterschiedlichen Personen abweichende Wirkungen bzw. Nebenwirkungen deren Gund bis heute noch nicht endgültig geklärt ist.
In dieser Arbeit konnten polymorphe TETRAN überexprimierende Zellen erzeugt werden und der Nachweis unterschiedlich starker Expression des Proteins in verschiedenen Geweben nachgewiesen werden. Unter anderem zeigte sich eine gute Expression in Plazentagewebe. Welches auch wegen guter Verfügbarkeit zur Reihensequenzierung von 25 Proben genutzt wurde. Es zeigten sich 28 Synonyme und 85 Veränderungen im Gencode welche Einfluss auf die Primärsequenz des Proteins haben. Diese wurden alle in einer berechneten Grafik des Proteins zusammengefasst und dargestellt. In drei Situationen bildete sich anstatt des Wechsels einer Aminosäure ein Stopcodon. Dies trat jedoch nie homozygot auf. So das immer ein vollständiges Protein vorhanden war. In Anlehnung an vergleichbare Studien könnte dies mit ein Grund der differenten Wirkung von NSAIDs sein. Umfangreichere Beweise können in weiteren Studien noch folgen.
The thyroid as the largest endocrine gland mainly produces and secretes the thyroid hormones (TH): 3,3’,5-triiodo-L-thyronine (T3) and its pro-hormone L-thyroxine (T4). Besides the impact on growth, normal development, bone marrow structure, the cardiovascular system, body weight and thermogenesis, TH play a vivid role in many metabolic regulatory mechanisms in almost all tissues. Thyroid diseases are relatively prevalent and cause, due to the resulting TH imbalances, a broad spectrum of effects. Many of them manifest in pathologically increased or decreased TH levels defined as hyperthyroidism or hypothyroidism, respectively. Routinely, determination of the thyroid state is based on the assessment of the classical markers TSH and free T4. However, this practice has several drawbacks. Moreover, elucidation of the pleiotropic effects of TH on multiple molecular pathways is mostly based on cell culture, tissue and rodent models. Analysis of animal biofluids like serum and urine using metabolomics approaches demonstrated the extensive impact of TH on other body compartments. In contrast, proteome profiling has not been exploited for the comprehensive characterization of the general metabolic effects of TH. Plasma as a large and diverse compartment of the human proteome provides a great opportunity to identify novel protein markers of thyroid function as well as to characterize metabolic effects of TH in humans.
Therefore, a study of experimental thyrotoxicosis was performed with 16 male volunteers treated with 0.25 mg/d levothyroxine (L-T4) for 8 weeks to induce a hyperthyroid state. Plasma samples were collected before the L-T4 application started, two times during the treatment and additionally two times after withdrawal. Proteome analysis revealed remarkable alterations including increased levels of two known proteins known to correlate with TH levels (sex hormone-binding globulin and cystatin C). The correlation with free T4 levels revealed 76 out of 437 detected proteins with a Pearson correlation coefficient of r ≥ |0.9|. One prominent signature included 10 coagulation cascade proteins exhibiting significantly increased plasma levels during thyrotoxicosis, thereby revealing a trend towards a hypercoagulative state in hyperthyroidism. To overcome the statistical drawbacks of the Pearson correlation analysis, additionally a mixed-effect linear regression model using serum free T4 concentrations as exposure and protein abundances as outcome while controlling for age, BMI, and batch was implemented. Application of this model resulted in the detection of 63 proteins with significant associations to free T4 levels. Besides the already mentioned augmented coagulation, a significant drop in the amounts of three apolipoproteins (ApoD, ApoB-100 and ApoC3) was observed. Furthermore, an increased abundance of proteins assigned to the complement system was detected.
Experimental studies in humans were complemented by corresponding analyses in murine models. In the current work, plasma samples of two murine studies including male C57BL/6 wildtype mice were analyzed to elucidate the impact of thyroid dysfunction on the plasma proteome. The first study was similarly designed as the human model of experimentally induced thyrotoxicosis and assigned the animals to three groups: a control group, a T4 treatment group, and a T4 recovery group, whereupon the latter first received T4 followed by a subsequent TH normalization period. A high proportion of plasma proteins exhibited significantly different protein levels during T4 application (n = 120), where 90 of these also showed a corresponding reverse trend after T4 withdrawal (T4 recovery vs. T4), thereby displaying transient alterations. The molecular pattern of hyperthyroidism in the murine model indicated, as in the human study, a pronounced decrease in apolipoproteins. However, in clear contrast to the human data, the levels of proteins related to the coagulation cascade and complement system were also transiently decreased in mice, while being increased in humans.
The second murine analysis focused on the impact of hyper- and hypothyroidism caused by T3 or T4 treatment and MMI/KClO4 application, respectively. In general, compared to the first murine study less clear alterations of protein levels were detected. Proteins related to the complement system revealed fewer changes in the T3 group and only marginal changes after T4 induction. Unexpectedly, the MMI/KClO4-induced hypothyroidism caused a reduction of the levels of several proteins assigned to the complement system, although different components and factors were affected.
Generally, rodent studies partially provided a divergent picture of TH action as compared to human studies. However, in spite of inconsistent results in studies regarding the effects of TH that are possibly due to species-specific differences, an important role of TH on several metabolic and other pathways, e.g. in the process of blood coagulation and apolipoprotein regulation, is evident. The results from both murine and human studies presented here provide novel insights into changes in the plasma proteome in the context of thyroid diseases which might contribute to a better understanding of TH action on metabolism and other pathways.
Durch die Entstehung neuer Pilgerwege erhoffen sich die Initiatoren eine touristische Erschließung peripherer Räume. Ähnlich beim Projekt des Pommerschen Jakobsweges, welches das Küstenhinterland des südlichen Ostseeraumes im Zuge der Revitalisierung einer kulturhistorischen Pilgerroute touristisch aufwerten soll. Ziel dieser tourismusgeographischen Studie ist es, das Potential des Pommerschen Jakobsweges im Hinblick auf die Nachfrageseite zu untersuchen und Handlungsmöglichkeiten aufzuzeigen. Die Arbeit dient zudem als Konzeption und Leitlinie für zukünftige Projekte und setzt sich kritisch mit gegenwärtigen Forschungsergebnissen auseinander. Der Fokus der Untersuchung wird dabei auf die reisespezifischen Aspekte des Pilgerns sowie die Funktion des Pilgerweges als touristisches Produkt gelegt. Als Ergebnis wurden fünf Reiseformen herausgearbeitet, die inmitten des alternativen Pilgertourismus eine besondere Rolle übernehmen und die nachgewiesene, starke Nachfrage an peripheren Pilgerwegen mitgestalten.
The content of this thesis can be summarized as follows: (i) The deposition processes of SiOx and SiOxCyHz coatings were investigated in a low-pressure, low temperature HMDSO-O2-N2 plasmas. Infrared laser absorption spectroscopy (IRLAS) and optical emission spectroscopy (OES) were combined to measure the gas temperatures in the hot and colder zones of the plasma as well as to monitor the concentration of the methyl radical, CH3, and of seven stable molecules, HMDSO, CH4, C2H2, C2H4, C2H6, CO and CO2. Tunable lead salt diode lasers (TDLs) and an external-cavity quantum cascade laser (EC-QCL) were simultaneously employed as radiation sources to perform the IRLAS measurements. They were found to be in the range between 10^{11} to 10^{15} cm^{−3}. The influence of the discharge parameters of power, pressure and gas mixture on the molecular concentrations was studied. The plasma generation is characterized by a certain degree of inhomogeneity with different temperature zones, i.e., hottest, hot and colder zones depending on the construction of the reactor. This complexity is characterized by the multiple molecular species including the HMDSO precursor and products in ground and excited states existing in the plasma. (ii) Employing similarly IRLAS and OES techniques, the deposition of nanocrystalline diamond at relatively low temperature in low-pressure MW H2 plasmas with small ad-mixtures of methane and carbon dioxide was investigated. Five methods were applied for an extensive temperature analysis, providing new insights into energetic aspects of the multi-component non-equilibrium plasma. The OES method provided information about the gas temperature of H2 inside the MW plasma. Using lead salt diode lasers, the rotational temperature of the methyl radical, CH3 , and gas temperature of methane molecule, CH4 , was measured. A variety of CO lines in the ground and in three excited states have been analysed using an EC-QCL with a relatively wide spectral range. These methods have shown that based on the construction of the DAA reactor using 16 single plasma sources the plasma generation is characterized by a variety of hottest, hot and colder zones. Extensive measurement of these various species temperatures in the complex plasma enabled the concentration determination of the various stable and unstable plasma species, which were found to be in the range between 10 11 to 10 15 cm −3 . The influence of the discharge parameters, power and pressure, on the molecular concentrations has been studied. To achieve insight into general plasma chemical aspects, the dissociation of the carbon precursor gases including their fragmentation and conversion to the reaction products was analysed in detail. The evolution of the concentration of the methyl radical, CH 3 , of five stable molecules, CH4, CO2, CO, C2H2 and C2H4, and of vibrationally excited CO in the first and second hot band was monitored in the plasma processes by in situ infrared laser absorption spectroscopy using lead salt diode lasers (TDL) and an external-cavity quantum cascade laser (EC-QCL) as radiation sources. OES was applied simultaneously to obtain complementary information about the degree of dissociation of the H2 precursor gas. The analysis of the carbon and oxygen mass balances shows clearly, that the deposition on the reactor walls and the production of other hydrocarbons species may act as sinks for carbon and oxygen. (iii) The absolute line strengths of many P-branch transitions of the ν3 fundamental of {28}^SiH4 were determined using the wide tuning range and the narrow line width of a cw EC-QCL between 2096 and 2178 cm^{−1}. The line positions and line strengths of transitions of the stretching dyad within the P-branch of {28}^SiH4 were determined with an estimated experimental measurement accuracy of 10%. The high spectral resolution available has enabled us to resolve and measure representative examples of the tetrahedral splittings associated with each component of the P-branch. The positions of these components are in excellent agreement with spherical top data system (STDS) predictions and theoretical transitions from the TDS spectroscopic database for spherical top molecules. To our knowledge, this is the first reported measurement of these line strengths in this band and is an example of the applicability of high-powered, widely tunable EC-QCLs to high resolution spectroscopy in the MIR. (iv) Similarly, the determination of the silyl radicals, ν3 band, line strengths is ongoing using the same cw EC-QCL. This effort was impaired by silane and other unknown species lines overlap; however, the silyl radicals was successfully detected in a SiH4/H2 plasma. A method to determine the silyl line strengths has been presented through its iterative decay measurements which relied on the value of the silyl radical self reaction constant. There was a consensus of its value in the literature.
Introduction: Ketamine (KET) is widely used as anaesthetic drug. Beside its pronounced an-aesthetic effects as caused by antagonism of NMDA receptors, ketamine also causes potent analgesia. Moreover, There are ample new evidences, firstly, that 2R,6R/2S,6S-enantiomers of hydroxynorketamine (HNK), exert neuro-modulating effects by AMPA-receptor activation and, secondly, that the plasma levels of norketamine (n-KET) after oral dosing are higher than after intravenous administration. From the physicochemical point of view ketamine is expected to be a substrate of drug transporters. Thus, it was the aim of this study to separate and quantify KET and its metabolites in human serum, urine and feces; investigate the role of transporter proteins in the intestinal absorption, distribution and elimination of ketamine; and evaluate pharmacokinetics and metabolism of a newly developed prolonged-release keta-mine dosage form to confirm its suitability for chronic treatment of CNS-diseases (e.g. de-pression) according to the new “ketamine metabolite paradigm”. Materials and methods: Quantification of ketamine was done by a LC-MS/MS-based quantifi-cation method on the QTRAP4000 instrument. Samples were extracted by methyl tert-butyl ether after addition of sodium carbonate to liberate the free base; Single transfected MDCKII cells overexpressing OCT1, OCT2, OCT3, and MATE1 or MATE2K, and HEK293 cells over-expressing OATP2B1 were used to study the cellular uptake of ketamine. Inside-out lipovesi-cles were used to determine the affinity of ketamine to the efflux transporter P-glycoprotein (P-gp). Uptake into cells or vesicles was determined by liquid scintillation counting. Func-tionality of all in vitro systems was assured by using in each case appropriate probe sub-strates; The dose-escalation study was performed in five consecutive periods (7 days wash-out) in 15 healthy subjects (5 females and 10 males. 20-35 years, BMI 19.4-27.6 kg/m2). Results: We introduce for the first time the separation and quantification of the active me-tabolites 2R,6R/2S,6S-HNK; Ketamine was shown to be taken up significantly in a time- and concentration-dependent manner by OCT1-3. The affinity to OCT transporters at pH=6.5 was several fold higher than that at pH=7.4. ), ketamine showed a significant but low affinity to P-gp. In contrast to this, we could not detect any transport of ketamine by MATE1 / 2K or OACPT2B1; and PR-KET was safe and well tolerated with higher metabolites productivity, different pharmacokinetic properties and longer T1/2 when compared to IV-KET or IR-KET. Conclusion: the uptake transporters OCT1 & 3 and the efflux transporter P-gp may play a role in the intestinal absorption of the drug. On the other side, P-gp, MATE1 / 2K and OCT are not expected to contribute significantly to tissue (brain) distribution or renal excretion of ketamine; Moreover, the prolonged-release ketamine undergoes dose-dependent “first-pass” metabolism which generates substantially increased plasma exposure of downstream me-tabolites with potential neuro-modulating effects compared to ketamine after intravenous administration.
Humanity is plagued by many diseases. Beside environmental influences, many --- if not all --- diseases are also subject to genetic predisposition and then display molecular alterations such as proteomic or metabolic aberrations. The elucidation of the molecular principles underlying human diseases is one of the prime goals of biomedical research. To this end, there has been an advent of large-scale omics profiling studies. While the field of molecular biology has experienced tremendous development, data analysis remains a bottleneck. In the context of this thesis, we developed a number of analysis strategies for different types of omics data resulting from different experimental settings. These include approaches for associations studies for plasma miRNAs and time-resolved plasma omics data. Furthermore, we devised analyses of different RNA-Seq transcriptome profiling studies coping with problems such as lack of replicates or multifactorial experimental design. We also designed machine learning frameworks for the identification of discriminatory biomolecular signatures analysing case-control or time-to-event data. All of the strategies mentioned above were developed and applied in the contexts of multi-disciplinary endeavours. They aided in the identification of plasma miRNAs associated with age, sex, and BMI as well as plasma miRNAs bearing potential as diagnostic biomarkers for non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD). This thesis significantly contributed to a study demonstrating the utility of plasma miRNAs as prognostic biomarkers for major cardiovascular events such as ST-elevation myocardial infarction. Our approaches for analysing RNA-Seq data aided in the characterisation of murine models for Alzheimers disease and the transcriptional response of human gingiva fibroblasts to ionizing radiation exposure. Furthermore, the developed approaches were applied for studying a human model for thyrotoxicosis and for the successful identification of a multi-omics plasma biomarker signature of thyroid status. We are only beginning to understand the molecular principles underlying human diseases. The approaches and results presented in this thesis will contribute to improved understanding of biomolecular processes involved in common diseases such as Alzheimers disease, NAFLD, and cardiovascular diseases.
The four stranded G-quadruplexes are important secondary structures of nucleic acids formed by guanosine-rich sequences. Besides the application as scaffold for technological applications, they are involved in many cellular processes such as gene regulation, replication, or maintenance of chromosomal ends. Characteristically, a large diversity of quadruplex structures is observed, whereas the correlation between sequence and structure is still not fully understood. In this thesis, the effects of modified nucleotides on G-quadruplexes were analyzed using NMR-spectroscopy to gain insight into driving forces determining the folding process. Contrary to DNA quadruplexes, the folding landscape of RNA structures is mostly restricted to parallel topologies. Therefore, ribose moieties were introduced into DNA sequences to isolate the effect of the additional hydroxy group. In this way, sequential CHO hydrogen bonds between the 2′-OH and the H8 of the 3′-neighbored anti conformer were identified and subsequently detected within RNA structures. In a second part, 2′-fluoro-2′-deoxyribose was incorporated at positions with guanosine in unfavored syn orientation. Instead of a changed global fold, the direction of the hydrogen bond network in the modified tetrad was reversed. This first example of tetrad inversion within a unimolecular quadruplex yielded a unique (3+1)-hybrid topology with only homopolar stacking interactions. Additionally, the effect was reproduced for another sequence and high-resolution structures were determined. Unfavored interactions between the 2′-fluorine and the narrow groove of the quadruplex were identified as a reason for different sugar conformations and consequent structural rearrangements.
Chiral amines represent high-value fine chemicals serving as key intermediate products in pharmaceutical, chemical and agrochemical industries. In the past decades, application of amine transaminases (ATAs) for stereoselective amination of prochiral ketones emerged to an environmentally benign and economically attractive alternative to transition metal-catalyzed asymmetric synthesis to afford optically pure amines at industrial scale. However, the restricted substrate scope of wild-type transaminases prohibited the conversion of particularly sterically demanding substrates, making protein engineering indispensable. The following thesis covers elaboration of a novel assay for transaminases (Article I) and identification and development of transaminase variants in order to achieve biocatalytic preparation of a set of pharmaceutically relevant model amines, ideally in optically pure form for both stereoisomers, preferentially using asymmetric synthesis and most preferably using isopropylamine as cost-efficient amine donor co-substrate (Article II-IV). The aforementioned target amines and the corresponding precursor ketones (see Scheme 4.1) were conceived and provided by the company F. Hoffmann-La Roche to attain suitable biocatalysts for a variety of potential intermediates for active pharmaceutical ingredients. Protein engineering of the transaminase scaffolds investigated in this thesis comprised: Initial screening for suitable starting enzyme scaffolds, structure-guided rational design of these scaffolds to enable bulky planar substrate acceptance, elaboration of a sequence motif, verification of the motif and preparative-scale asymmetric synthesis reactions (Article II). For non-planar and structurally different target substrates, namely spatially bulky or bi-cyclic bridged substrates, the transaminase variants were specifically refined and a different evolutionary route had to be pursued (Article III and Article IV). These results (Article II) represent not only the first successful endeavor to engineer a PLP-fold type I amine transaminase (commonly denoted as (S)-selective) for the conversion of highly sterically demanding substrates, but also generally expanded the scope of available fold type I amine transaminases by enzymes having a novel and exceptionally broad substrate spectrum. Aside from structure-guided rational protein engineering, as well non-rational methods, such as site-specific saturation mutagenesis or directed evolution, were applied for protein-engineering. In order to do so for all of the target compounds, a novel high-throughput solid phase activity assay for transaminases that was actually developed during the master thesis, was refined and published (Article I). In the context of this thesis, the same assay principle was as well adapted for quantification of specific activities in liquid phase (Article III). A comparison of different methodologies for developing agar plate assays and a detailed step by step protocol of our transaminase assay are illustrated in a book chapter.
Psychological health is a result of the effective interplay between explicit and implicit attempts to regulate ones’ emotions (Koole & Rothermund, 2011). Emotion regulation refers to processes that influence the intensity, the duration and the type of emotion experienced (Gross & Thompson, 2007). While explicit emotion regulation comprises effortful mental processes, implicit emotion regulation refers to processes that require no monitoring and terminate automatically (Gyurak, Gross, & Etkin, 2011).
In the present thesis, explicit and implicit strategies to regulate emotions were investigated. In Study 1, a well-established paradigm (Gross & Levenson, 1993) was adapted to examine the up- and down-regulation of positive and negative emotions using two different explicit emotion regulation strategies. To infer on the neurobiological correlates, blood oxygen level dependent (BOLD) brain activity was recorded using functional magnetic resonance tomography. Furthermore, as a trait marker for the individual ability to regulate emotions, heart rate variability (HRV) was acquired during rest. In Study 2, implicit emotion regulation was examined. Therefore, a well-established fear extinction paradigm was compared to a novel approach based on the integration of new information during reconsolidation (Schiller et al., 2010). Autonomic arousal was measured via the skin conductance response during fear acquisition, fear extinction and after fear reinstatement. In Study 3, two dysfunctional emotion regulation strategies —worrying and rumination— were investigated. Excessive worrying and rumination are pathogenic characteristics of psychological disorders. Behavioral, autonomic and BOLD activity was recorded during worried and ruminative thinking as well as during neutral thinking.
The results showed that explicit emotion regulation was associated with modulated BOLD activity in the amygdala according to the regulation direction independent of the applied strategy and the valence of the emotion. In addition, increased dorsolateral prefrontal cortex (dlPFC) activity was observed during regulation compared to passively viewing emotional pictures. The findings are in line with previous research (Eippert etal., 2007; Kim &Hamann, 2007; Ochsner etal., 2004) and support the key role of the dlPFC during the explicit regulation of emotions. Similarly, implicit emotion regulation was associated with a decreased autonomic fear response, which was sustained after fear extinction during reconsolidation. The findings underscore the notion, that this novel technique might alter the initial fear memory resulting in a permanently diminished fear response (Nader, Schafe, & LeDoux, 2000; Schiller et al., 2010). Dysfunctional emotion regulation was associated with increased autonomic activity and fear potentiated startle (during worry) as well as increased BOLD activity in the insula (during worry and rumination) and increased BOLD activity in the amygdala (during rumination). In addition, neural activity in brain areas associated with the default mode network was observed. These findings stress the preserved negative emotional activity and the self-referential nature of the examined dysfunctional strategies. The results of all three studies are integrated into a neuro-biological model of emotion regulation focusing on the interplay between subcortical and prefrontal brain areas.
The “East German National Park Programme” of 1989/1990 was considered a coup de main, resulting in the immediate protection of 4.5% of the GDR’s territory. The authors of this programme later described the approach and its success as “using a window of opportunity during the transition phase of state and nation.” This leads to the question whether a state’s transformation period constitutes a preferred time frame and momentum for spatial conservation success.
Conservation efforts in Azerbaijan showed a similar success as the East German National Park Programme. In a country with the highest biodiversity in Europe, increasing the share of protected land from 5.0 % in 2001 to 10.3% in 2015 constitutes a remarkable achievement. Thus, the country became an interesting case study regarding the question whether “hot moments for conservation” exist in times of political and governmental changes, and if spatial success in nature conservation can be linked to political transformation. This thesis attempts to identify how the protected area (PA) network in Azerbaijan could be expanded by 100%, what achievements were made, and what conditions still need to be met for the quantitative and qualitative improvement of the PA network. To this end, I consider this increase under landscape-ecological, historical and institutional aspects. The local culture and political pre-sets in the country present additional issues for analysing the past 25 years of nature conservation in Azerbaijan.
Da unentdeckte MRSA-Träger ein erhöhtes Transmissionsrisiko bedeuten, ist eine frühzeitige und zuverlässige Erkennung entscheidend für die Prävention nosokomialer MRSA-Infektionen als auch für die Einleitung von schnellen und damit kostensparenden Hygienemaßnahmen. Hierbei übernimmt das Aufnahmescreening eine wichtige Funktion. Der Umfang und die Ausübung dieses Screenings obliegen dabei einer Risikobewertung durch die ausführende Einrichtung.
Auf der dermatologischen Station des Universitätsklinikums Greifswald, mit einem hohen Anteil an akuten und chronischen Wunden, konnten hohe Prävalenz-, Inzidenz- und MRSA-Raten nachgewiesen werden. Dies hat im Mai/ Juni 2006 zu einem MRSA-Ausbruch geführt von dem 43% aller Patienten betroffen waren. Interventionsmaßnahmen, wie die Einführung eines generellen Aufnahmescreening im Zusammenspiel mit der Greifswalder 2-Filter-Strategie und den zugehörigen Infektionskontrollmaßnahmen zeigten sich sehr wirkungsvoll, sodass es zu keiner weiteren nosokomialen MRSA Transmissionen kam und die MRSA-Prävalenz gesenkt werden konnte. Die während der folgenden 4 ½ jährigen Interventionsperiode erhobenen Daten (z. B. MRSA-Prävalenz-, Inzidenz-, nosokomiale Inzidenz- und MRSA-Rate) wurden retrospektiv ausgewertet.
Zur Sensitivitätssteigerung des Abstrichverfahrens wurde der lokalisationsspezifische Nachweis von MRSA-Positivität, der Zeitpunkt des ersten kulturellen Nachweises sowie der zeitliche Mehrwert einer PCR-basierten Testung untersucht und ausgewertet. Es konnte gezeigt werden, dass die höchste MRSA-Detektionsrate mit dem Abstreichen von Nasen, Wunden und Hautläsionen erreicht werden konnte (100,0%) und dass eine genaue PCR (hohe Sensitivität und Spezifizität) dazu beitragen kann, die Isolations- und Sanierungstage von Verdachtspatienten zu verringern. Aus wirtschaftlichen Gründen und mit Ausnahme von Patienten mit kurzer Krankenhausverweildauer ist eine PCR-Diagnostik auf dermatologischen Stationen als Bestandteil des Aufnahmescreenings für Patienten mit Wunden, anderen akuten und chronischen Hautläsionen und in Ausbruchssituationen zu empfehlen.
Da ein generelles Screening aller Patienten unwirtschaftlich erscheint, wurde zur Analyse der Screening-Effizienz untersucht, welche Risikofaktoren (RF) sich als zielführend erweisen, um die Sensitivität eines selektiven Screenings gegenüber einem generellem Screening nicht substantiell zu beeinträchtigen. Hierzu wurden Patientendemographien, die Haupt- und Nebendiagnosen und das Vorhandensein von „klassischen“ RF (Robert Koch Institut) untersucht. In vorliegender Untersuchung wären insgesamt 35% der MR¬SA-positiven Patienten im Screening-Prozess, welcher nur „klassische“ RF nach den nationalen Empfehlungen verwendet, nicht erkannt worden. Daher wurden zur Ermittlung der Effektivität klassischer und potentiell neuer RF die MRSA-Ergebnisse sowohl mit den klassischen RF als auch mit sonstigen dermatologisch relevanten Diagnosen korreliert.
Es konnten, neben dem bereits bekannten klinischen RF Ulkus, noch zwei weitere neue RF ermittelt werden: Diabetes Typ II und atopische Dermatitis, die signifikant mit einer MRSA-Kolonisation verbunden waren. Durch Hinzufügen dieser beiden neuen Risikofaktoren würde sich die Detektionsrate um 18,3% erhöhen.
Es ist zu behaupten, dass das Screening von Patienten mit Wunden nicht zu einer erhöhten Screening-Sensitivität führt, sofern atopische Dermatitis oder Diabetes mellitus Typ II oder ein anderer klassischer Risikofaktor nicht auch vorhanden ist. Dementsprechend lässt sich ein Aufnahmescreening empfehlen unter Berücksichtigung aller klassischen RF, allerdings ohne Wunde, aber mit Diabetes mellitus Typ II und atopischer Dermatitis.
Allerdings sollte dies so lange nicht als verbindliche Empfehlung ausgesprochen werden bis weitere Studien mit größeren Untersuchungsgrößen durchgeführt wurden.
Das durch Gnitzen übertragene Schmallenberg-Virus (SBV) wurde erstmals im Herbst 2011 nahe der deutsch-niederländischen Grenze nachgewiesen und hat sich in der Folge rasant in Europa ausgebreitet. SBV gehört zur Simbu-Serogruppe innerhalb des Genus Orthobunyavirus, Familie Bunyaviridae, und stellt das erste in Europa nachgewiesene Virus dieser Serogruppe dar. SBV infiziert hauptsächlich Wiederkäuer, in denen schwere fetale Missbildungen und Aborte ausgelöst werden können, wenn naive Muttertiere in einem kritischen Zeitfenster während der Trächtigkeit infiziert werden. Effiziente Lebendimpfstoffe gegen SBV oder verwandte Simbuviren sind bisher nicht verfügbar.
Für die molekularbiologische Charakterisierung des neu aufgetretenen Virus wurde im Rahmen dieser Arbeit ein reverses genetisches System entwickelt, welches unter anderem für die Generierung von geeigneten attenuierten Lebendvakzinen genutzt werden sollte. In Anlehnung an einen sicheren und effizienten Impfstoffkandidaten gegen das Bunyavirus Rift Valley Fever-Virus wurden SBV-Mutanten mit Deletionen der Nichtstrukturproteine NSs und NSm generiert. Dabei zeigte sich, dass beide Nichtstrukturproteine von SBV für die Entstehung infektiöser Virionen nicht essentiell sind. In einer Impfstudie wurde gezeigt, dass eine einmalige Vakzinierung mit der ΔNSs/ΔNSm-Doppelmutante eine effiziente Immunantwort in Rindern induziert und zum vollständigen Schutz vor einer SBV-Belastungs-Infektion führt. Damit bietet die Doppel-Deletionsmutante eine Basis für die Entwicklung sicherer und effizienter SBV-Lebendimpfstoffe und könnte auch als Modell für weitere Viren der Simbu-Serogruppe und verwandte Orthobunyaviren dienen.
Mit Hilfe zahlreicher neu generierter NSm-Deletionsmutanten wurde das NSm, dessen Funktion bei Orthobunyaviren weitestgehend ungeklärt ist, näher charakterisiert. Dabei konnte gezeigt werden, dass das reife NSm (Domäne II bis V) für das Viruswachstum in Mammalia-Zellkulturen nicht essentiell ist und dass Domäne I die Signalsequenz von Domäne V ersetzen kann.
Mit dem im Rahmen dieser Arbeit etablierten SBV-spezifischen NSm-Antikörper konnte erstmals das NSm eines Virus der Simbu-Serogruppe intrazellulär nachgewiesen werden. Dabei wurde eine Lokalisation des NSm im endoplasmatischen Retikulum und eine von Domäne IV abhängige Ko-lokalisation von SBV-NSm mit dem Glykoprotein Gc im Golgi-Apparat beobachtet
Herpesviren nutzen einen Vesikel-vermittelten Transportweg für die Translokation von Nukleokapsiden aus dem Zellkern, um für die weitere Virusmorphogenese in das Zytoplasma zu gelangen. Den dafür notwendigen Kernfreisetzungskomplex (nuclear egress complex; NEC) bilden zwei konservierte herpesvirale Proteine, die als pUL34 und pUL31 bezeichnet werden. Die Kristallstrukturen der NECs aus verschiedenen Herpesviren zeigten eine stabile Interaktion zwischen der N-terminalen Domäne von pUL31 und dem Kern von pUL34. Darüber hinaus gehören die am stärksten konservierten Reste von pUL31 zu einem Zinkfinger-Motiv (ZNF). Zur Klärung der funktionellen Bedeutung des ZNF-Motivs in PrV pUL31, das aus drei Cysteinen (C73, C89 und C92) der CR1 und einem Histidin (H188) der CR3 besteht, wurden die Cysteine einzeln zu Serinresten und das Histidin H188 zu Alanin substituiert. Funktionelle Analysen der mutierten Proteine, die in vitro mit artifiziellen Membranen und in situ in eukaryotischen Zellen durchgeführt wurden, zeigten, dass das ZNF-Motiv eine wesentliche Voraussetzung für die NEC-Bildung und die notwendige Membranveränderung darstellt. Der N-terminale Bereich von pUL31 und der anderen Homologen ist sehr variabel und wurde daher in den Konstrukten für die Kristallisierung weggelassen. Wie auch einige andere pUL31-Homologe enthält PrV pUL31 ein Kernlokalisationssignal (NLS) im N-Terminus für einen effizienten Kernimport. Neben der Funktionalität des Kernimports scheint dieser spezifische Bereich ebenfalls eine Rolle bei der Freisetzung von Nukleokapsiden aus dem Kernspalt, der Vorbeugung von einer vorzeitigen Komplexbildung im Zytoplasma, der Translokation der reifen Kapside an die INM und bei der Regulierung des envelopment/deenvelopment Prozesses über Phosphorylierung zu spielen. Um zu untersuchen welche zusätzlichen Funktionen der N-terminale Bereich einnimmt, wurde der N-Terminus von PrV pUL31 schrittweise verkürzt. Dabei konnte gezeigt werden, dass die Aminosäuren 2-13 (pUL31-N14), einschließlich des Hauptteils des vorhergesagten NLS, für die NEC-Bildung und -Funktion entbehrlich sind. Die Deletion von vier zusätzlichen Aminosäuren (pUL31-N18), die alle grundlegenden Patches eliminierte, führte jedoch zu einem defekten Protein. Die vollständige Deletion der 25 N-terminalen Aminosäuren zeigte in Gegenwart von Wildtyp pUL31 eine Inhibierung des Kernaustritts. pUL31-N18, was überwiegend im Zytoplasma gefunden wurde, zeigte keinen dominant-negativen Effekt. Die Phosphorylierung der beiden vorhergesagten Stellen im N-Terminus von PrV pUL31 (S12/S13) spielt offensichtlich keine Rolle beim Kernaustritt. Die Titer von PrV-Mutanten denen pUL34 oder pUL31 fehlt, werden drastisch reduziert, jedoch die Freisetzung infektiöser Nachkommen nicht komplett inhibiert, was auf einen alternativen Austrittsweg hinweist. Wiederholtes Passagieren dieser Mutanten führte zu Revertanten, die eine Wildtyp-ähnliche Replikation wiedererlangten. PrV-ΔUL34Pass und PrV-ΔUL31Pass umgingen dabei den vesikulären Transportweg durch das Induzieren einer Fragmentierung der Zellkernmembran (NEBD). Um zu testen, ob CDKs eine Rolle im viral induzierten NEBD spielen, wurden Wildtyp- (wt) oder dominant-negative (DN) Versionen der zellulären CDKs 1-6 getestet. In Gegenwart von CDK2DN wurden die Titer für beide Viren signifikant reduziert. Ultrastrukturelle Analysen zeigten, dass die Freisetzung von PrV-Ka primären Virionen aus dem perinukleären Raum beeinträchtigt oder verzögert war und NEBD nur selten in PrV-ΔUL34Pass-ΔgG-CDK2DN-infizierten Zellen beobachtet wurde. Die genaue Zusammensetzung der primären Virionen sowie der Maschinerie für die Verschmelzung der primären Hülle mit der äußeren Kernmembran sind nicht bekannt. Um virale und/oder zelluläre Proteine und andere primäre Virion-Komponenten zu identifizieren, sollen primär umhüllte Virionen aus dem perinukleären Raum isoliert und durch Massenspektrometrie analysiert werden. Da die Reinigung der primären Virionen aus dem perinukleären Raum nicht ganz einfach ist, wurde das membranverankerte pUL34 mit verschiedenen Affinitätsmarken markiert. Vier markierte pUL34-Konstrukte wurden nach Transfektion und Infektion generiert und getestet. Drei von ihnen erwiesen sich als funktionell während des herpesviralen Kernaustritts und es konnten stabil exprimierende Zelllinien hergestellt werden. Diese Zelllinien bilden nun eine solide Grundlage für weitere Experimente, um zuverlässige Protokolle für die Reinigung von primären Virionen aus dem perinukleären Raum zu etablieren.
Molekular-epidemiologische Untersuchungen veterinärmedizinisch relevanter Pathogene beruhen auf der Auswertung und Einordnung verlässlicher und detailreicher Sequenzinformationen. In den letzten Jahren haben sich die Sequenziermethoden des sogenannten Next-Generation Sequencing (NGS) kontinuierlich weiterentwickelt, so dass nun Nukleinsäureproben unterschiedlichster Herkunft zur Volllängensequenzierung viraler Genome herangezogen werden können. Des Weiteren sind Metagenomanalysen möglich geworden, d.h. die Untersuchung der Zusammensetzung der Organismenpopulation in einer Probe durch Sequenzierung der gesamten Nukleinsäurepopulation. Letzteres erlaubt auch die Untersuchung viraler Varianten in einer Probe (Quasispeziesanalysen). Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden NGS-Methoden und Arbeitsabläufe zur Ausnutzung metagenomischer Datensätze optimiert, verfeinert und nachfolgend in praxisrelevanten Studien zu Lyssa- und Coronaviren erprobt. In einer ersten Studie zur Charakterisierung des neu entdeckten Bokeloh Fledermaus-Lyssavirus konnte gezeigt werden, dass es möglich ist, akkurate Volllängensequenzinformationen direkt aus Zellkulturüberständen zu generieren, die nicht nur die mittels der klassischen Kettenabbruch-Synthese generierten Daten bestätigen, sondern darüber hinaus auch virale Varianten aufzeigen. Eine detaillierte, hochauflösende Variantenanalyse (Tiefensequenzierung) lag im Fokus einer weiteren Studie zu Lyssaviren. Hier wurden kommerzielle Oralimpfstoffe gegen die Tollwut und ihre Ausgangsvirusstämme hinsichtlich ihrer Quasispezieszusammensetzung untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die Tiefensequenzierung einen wichtigen Beitrag zur Qualitätskontrolle (Stammidentität und -stabilität) eines Lebendimpfstoffes liefern kann, der in den Lizensierungsprozess eingebunden werden könnte. Dabei ist die Analyse auf Ebene der viralen Gesamtpopulation der Auswertung auf Konsensusebene überlegen. Metagenomische Datensätze erlauben nicht nur die Analyse viraler Populationen, es sind auch Wirtsinformationen ableitbar. Die kombinierte Auswertung viraler und wirtsspezifischer Informationen erlaubte eine phylogeographische Studie zur genetischen Diversität arktischer Tollwutviren und ihrer Reservoirwirte. Die Methode konnte erfolgreich angewendet werden um zu zeigen, dass es zwar eine räumliche Populationsstruktur bei den untersuchten Polarfüchsen gibt, diese jedoch nicht mit unabhängigen Tollwutvirusvarianten assoziiert werden können. Neben den oben genannten Lyssavirusprojekten waren zwei Studien zum Virus der porzinen epidemischen Diarrhoe Teil der vorliegenden Arbeit. Metagenomische Datensätze wurden verwendet, um Volllängensequenzen abzuleiten und diese phylogenetischen Detailanalysen und Netzwerk-Untersuchungen zu unterziehen. Außerdem konnten die Datensätze verwendet werden, um virale und bakterielle Koinfektionen zu untersuchen, die möglicherweise einen Einfluss auf die Schwere der Erkrankung gehabt haben könnten. Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass uns die optimierten NGS-Methoden in die Lage versetzen, metagenomische Datensätze zu nutzen, um nicht nur unverfälschte Volllängensequenzen für phylogenetische Detailanalysen zu generieren, sondern auch Quasispezies-Analysen durchzuführen sowie Wirts- und Virusfaktoren vergleichend zu untersuchen.
Diese experimentellen Arbeit untersuchte die Auswirkungen und das Potenzial eines sensomotorisch kombinierten Lernparadigmas für die linke Hand von gesunden Rechtshändern. Hierzu wurden die Fingerkuppen der linken Hand mithilfe eines TENS-Gerätes elektrisch stimuliert und die Hand anschließend motorisch trainiert. Die Überlegenheit dieser Methode gegenüber einer rein motorischen Intervention zeigte sich in dem insgesamt größeren Leistungszuwachs sowohl der trainierten als auch der passiven Hand in der Interventionsgruppe. Wir konnten ein verbessertes taktiles Auflösungsvermögen im stimulierten Bereich nachweisen, welches einherging mit einer abnehmenden cortikalen Aktivierung. Es bestand eine Korrelation zwischen der Zunahme des taktilen Auflösungsvermögens und der Verbesserung einer taktil anspruchsvollen Trainingsaufgabe. Ein positiver Effekt zeigte sich auch bei nicht trainierten Aufgaben und resultierte in einer Zunahme der Griffkraft. Außerdem konnte ein Prädiktor für die Ergebnisse einer somatosensorisch geführten Transferaufgabe identifiziert werden – die niedrige Ausgangsaktivierung in der contralateralen Hirnhälfte zeigte höheres Lernpotenzial an, was auf Erfolge besonders für Schlaganfallpatienten mit schlechter contralateraler Rekrutierung hoffen lässt. Mithilfe der fMRT konnten wir eine Verschiebung der Informationsverarbeitung von cortikal in Richtung Basalganglien und Cerebellum nachweisen. Die repetitive elektrische Stimulation der Fingerkuppen könnte eine sinnvolle Strategie darstellen, um motorisches Training noch weiter zu verbessern. Die durchschnittliche Leistungssteigerung um 3% macht einen Deckeneffekt bei jungen gesunden Erwachsenen wahrscheinlich. Aufgrund des Potenzials der Intervention bietet es sich an, die Untersuchungen nun auf neurologisch erkrankte und ältere Populationen auszuweiten.
Neuropathische Schmerzen sind besonders schwierig zu behandeln. Hierfür werden Prozesse im Gehirn verantwortlich gemacht, die eine Art Schmerzgedächtnis generieren und unterhalten. Weiterhin wird angenommen, dass diese Veränderungen auch für typische Begleitsymptome, wie Sensibilitätsverlust und Bewegungseinschränkungen von Patienten verantwortlich sein könnten. Diese Prozesse und Veränderungen sind Folge fehlgeleiteter, maladaptiver, neuronaler Plastizität. Da neuronale Plastizität jedoch ein kontinuierlicher Prozess ist, der moduliert werden kann, ist anzunehmen, dass auch die schmerzbedingten Veränderungen grundsätzlich positiv beeinflussbar sind. Ziel der zugrundeliegenden Untersuchung war es, die Modulierbarkeit von pathologischen Veränderungen bei neuropathischen Schmerzpatienten durch die Anwendung lokaler kutaner Anästhesie zu erfassen. Hierzu wurde eine Gruppe von Patienten, die unter dem komplexen regionalen Schmerzsyndrom leidet, untersucht. Jeweils vor und nach der Anwendung einer lokalen kutanen anästhesierenden Creme wurden periphere sensorische und motorische Tests durchgeführt. Des Weiteren wurde mit Hilfe der TMS die SICI als Korrelat der Erregbarkeit des motorischen Kortex gemessen. Alle Messungen wurden in einem weiteren Durchgang mit Hilfe einer Placebo-Creme kontrolliert.Es zeigte sich, dass nur die Anwendung der anästhesierenden Creme in der Lage war, die pathologisch erhöhte Erregbarkeit im betroffenen Kortex zu senken und die verminderte taktile Diskriminationsfähigkeit der Fingerspitzen zu verbessern. Auch wurden feinmotorische Fähigkeiten signifikant verbessert. Obwohl ein Zusammenhang zwischen den pathologischen Veränderungen und dem Schmerzniveau zu bestehen scheint, zeigte sich hier ,durch die Intervention, keine Veränderung. Nichtsdestotrotz wurde deutlich, dass typische, zum Teil langjährig bestehende Symptome, durch eine einfache Intervention moduliert werden konnten. Sowohl bei der Entstehung von Symptomen als auch bei der hier gezeigten Modulierbarkeit spielte die neuronale Plastizität eine entscheidende Rolle. Die Förderung von neuronaler Plastizität in eine physiologische Richtung wird in Zukunft, neben der medikamentösen Therapie, ein weiterer wichtiger Bestandteil in der Behandlung von neuropathischen Schmerzen werden. Hierbei könnte die Unterstützung durch die temporäre lokale kutane Anästhesie im Rahmen eines spezialisierten Bewegungstrainings, wie zum Beispiel die Spiegeltherapie, eine große Rolle spielen.
There is multiple evidence that emotionally arousing events are preferentially processed, and better remembered than neutral events. In the present dissertation I investigated whether those strong emotional memories are affected by acute and chronic stress. Moreover, I was interested in whether already established emotional memories can be changed by behavioral intervention. According to the modulation hypothesis, emotionally arousing events promote attention and memory processes via noradrenergic and glucocorticoid actions. Recent models suggest that stress hormones differentially impact mnemonic processing, namely encoding, (re-) consolidation and memory retrieval, depending on timing and duration of the stressor relative to the learning experience. Acute stress around the time of encoding has been found to enhance memory, whereas chronic stress has been associated with memory impairments. Furthermore, consolidated memories are not resistant to modifications. Following reactivation, memories can turn into an unstable state and undergo a process called reconsolidated in order to persist. During this vulnerable state, memories are prone to modification, for instance by pharmacological blockade or interference learning. Here, the modulation of newly formed emotional and neutral memories as well as existing emotional and neutral memories was investigated in a well-established picture viewing and recognition memory paradigm using behavioral and neurophysiological measures (event-related potential, ERPs). More elaborative processing of emotional, relative to neutral stimuli has been related to the late positive potential (LPP). During encoding of emotional and neutral pictures, enhanced LPPs (starting at about 400 ms after stimulus onset) are usually observed for emotionally arousing relative to neutral pictures, indicating preferential attention allocation and processing. During recognition, correctly recognized old items evoke larger ERP amplitudes than correctly identified new items. This difference, the ERP old/new effect, was used to measure mnemonic processing during retrieval. The ERP old/new effect over centro-parietal sensor sites (400-800 ms) has been associated with recollection processes, and is enhanced for emotional, compared to neutral materials. Three studies are presented, that investigated 1) the influence of acute stress prior to encoding on long-term memory and its neural correlates, 2) the impact of chronic stress on encoding and memory, and 3) the influence of interference on already established memories (reconsolidation), always contrasting emotionally arousing and neutral scenes. Study 1 investigated subsequent recognition memory after encoding following acute stress using a socially evaluated cold pressure test, while study 2 tested the influence of chronic stress investigating breast cancer survivors about two years after cancer treatment. In study 3, one day after encoding, reconsolidation of the reactivated picture memory was targeted with an interfering learning task. In all three studies, recognition memory was tested one week later. High-density electroencephalograms (EEGs; 257 electrodes) were recorded to measure brain potentials. The results showed, in line with previous research, that emotionally arousing scenes were preferentially processed, as indicated by larger LPPs, and were better remembered than neutral scenes, as indicated by enhanced memory performance and larger ERP old/new differences. Experiencing acute stress prior to encoding enhanced the centro-parietal ERP old/new effect for emotionally arousing pictures at recognition, corroborating that acute stress facilitates memory for emotional scenes (Study 1). In contrast, attenuated LPPs for unpleasant pictures and impaired memory performance for arousing pictures were observed in breast cancer survivors (Study 2), indicating altered attention to emotion and subsequent emotional memory storage in chronically stressed individuals. When memory reactivation was followed by an interfering learning task, recognition memory and ERP old/new differences were attenuated for emotionally arousing scenes, selectively, showing the possibility that emotional memories might be modulated by behavioral interventions (Study 3). The results of all three studies are discussed and integrated into a model of memory modulation by stress and interference. The results highlight the importance of understanding the role of emotional arousal in the processes of memory formation, retrieval and reconsolidation. Moreover, shedding light on the differential effects of acute and chronic stress, interference and their possible interactions might help to prevent and even modify impairing memories that are one of the major concerns in stress- and fear-related mental disorders.
Eukaryotische Mikroalgen werden seit einigen Jahrzehnten hinsichtlich ihrer Eignung als Wirkstoffproduzenten intensiv untersucht, wobei bisher nur wenige potentiell nutzbare Verbindungen identifiziert wurden. Trotzdem lässt alleine die riesige Artenvielfalt die Vermutung zu, dass es Produzenten interessanter Sekundärstoffe geben muss. In den letzten Jahren zeigte sich außerdem, dass Mikroalgen Lieferanten von Wertstoffen, beispielsweise im Bereich der regenerativen Energien, sein können. Hier sind vor allem die hohen Kultivierungskosten und die geringe Produktausbeute noch zu überwindende Hürden.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden 70 eukaryotische Mikroalgenstämme auf ihre Eignung als Produzenten neuartiger Wirk- und Wertstoffe untersucht. Außerdem wurde durch Variation der Kultivierungsbedingungen ermittelt, ob die Kultivierungskosten gesenkt und die Ausbeuten an relevanten Produkten aus Mikroalgen gesteigert werden können. Die untersuchten Mikroalgen stammten aus der Stammsammlung der Pharmazeutischen Biologie der Universität Greifswald, aus kommerziellen Stammsammlungen oder wurden aus Gewässerproben der Greifswalder Umgebung isoliert. Neue Isolate wurden mit molekulargenetischen Methoden identifiziert. Alle Mikroalgen wurden zunächst unter Standardbedingungen kultiviert, die Biomasse-Raum-Zeit-Ausbeute bestimmt und bewertet. Anschließend wurde die biochemische Zusammensetzung der Biomasse analysiert. Dazu wurden im Rahmen der Arbeit sechs Methoden zur Gesamtlipid-, Gesamtkohlenhydrat- und Gesamtproteingehaltsbestimmung sowie zur Analytik der Lipid- und Kohlenhydratzusammensetzung etabliert.
Die Algen zeigten bei Kultivierung unter Standardbedingungen Biomasseausbeuten bis 90 mg L-1 d-1. Die höchsten Wachstumsraten erreichten verschiedene Scenedesmus spp. Die biochemische Zusammensetzung der Algenbiomasse war sehr variabel. Häufig war jedoch der Proteinanteil mit ca. 50 % am höchsten, gefolgt von Kohlenhydraten mit etwa 30 % und einem Lipidanteil von ca. 10 %. Anhand der Modellalge Scenedesmus obtusiusculus konnte gezeigt werden, dass die Biomassezusammensetzung durch Variation der Kultivierungsbedingungen beeinflusst werden kann. So führten erhöhte Beleuchtung sowie Nitrat- und Eisenmangel zu vermehrter Lipid- und Kohlenhydratakkumulation. Basierend auf diesen Erkenntnissen wurde ein neues Kulturmedium entwickelt, in dem die Modellalge lipid- und kohlenhydratreiche Biomasse ohne Wachstumseinbußen im Vergleich zum Standardmedium produziert. Durch Verwendung natürlicher Wasserquellen als Basis für das Kulturmedium konnten darüber hinaus die Kultivierungskosten deutlich reduziert werden. Durch die gleichzeitige Steigerung der Produktausbeute und Senkung der Kultivierungskosten konnte gezeigt werden, dass auch eine großtechnische Produktion von Wertstoffen aus Mikroalgen wirtschaftlich sein kann.
Zur Bewertung des Potenzials der Mikroalgen als Produzenten von interessanten Sekundärstoffen wurde beispielhaft die antimikrobielle Aktivität von Extrakten der Algenbiomasse untersucht. Es zeigte sich, dass vor allem lipophile Extrakte gegen grampositive Bakterien wirksam waren, wofür wahrscheinlich die in den Extrakten nachgewiesenen mehrfach ungesättigten FS verantwortlich sind. Einige Mikroalgenarten wiesen zudem einen hohen Betaglucangehalt auf. Diesen Polysacchariden werden, wenn bestimmte Strukturvoraussetzungen erfüllt sind, diverse gesundheitsfördernde Effekte zugeschrieben. Durch Optimierung der Kultivierungsbedingungen konnten bei einigen Algenarten mit einem Gehalt von bis zu 35 % deutlich höhere Werte im Vergleich mit anderen betaglucanreichen Lebensmitteln wie Getreide (bis 10 %) oder Pilzen (bis 25 %) erreicht werden. Damit konnte gezeigt werden, dass Mikroalgen neben ihrer Eignung als Wertstoffproduzenten auch interessante Wirkstoffe liefern können.
Background: Early childhood caries remains an unsolved problem in children under three worldwide. Midwives are important health care persons around birth and can shape behavior. They possibly can play a positive role in preventing early childhood caries in young children. Objective: to assess how involved midwives are in early childhood caries prevention, what preventive measures they recommend and what knowledge they have about early childhood caries, as well as to study the potential differences between the various federal states or due to their work experience. Materials and Methods: An online survey targeted midwives in Germany regarding their knowledge about early childhood caries as well as the preventive measures they recommended. Participants were members of the German Association of Midwives (DHV). The survey invitation was published with the monthly newsletter and in the association journal of the DHV. Data was collected anonymously. Results: 191 midwives nationwide responded to the questionnaire. Most midwives were aware about ECC prevalence, consequences, causes and the teeth mainly affected. Midwives gave excellent recommendations regarding diet, oral hygiene and avoiding prolonged bottle feeding. However, only 40.8% of midwives recommended the first dental visit with the eruption of the first tooth. 71.7% recommended a fluoride tooth paste with the eruption of the first tooth. The rest advised a later use or non-fluoridated toothpaste. Regional differences were minimal. Conclusion: Midwives have good oral health knowledge, but there is some variability in recommendations on the first dental visit and the use of fluoride toothpaste which reflects an inconsistency of professional recommendations delivered by different health care institutions in Germany.
Ziel: Der Einfluss der Länge und des Anpressdrucks in der medizinischen Kompressionstherapie sollten untersucht werden. Methoden: Der klassische Kompressionsstrumpf GECS (graduated elastic compression stocking) wurde verglichen mit einem Kompressionsstrumpf mit inversen/progressiven Druckverlauf, PECS (progressive elastic compression stocking). Anpressdruck, Hämodynamik mittels Dehnungstreifenplethysmographie, klinische Besserung mittels Volumenmessungen sowie der Tragekomfort der Strümpfe wurde erhoben. Die klinische Wirksamkeit wurde auch mit Hilfe des VCSS (Venous clinical severity score) geprüft. Für die Studie wurden die Daten von 32 gesunden Probanden und 32 Patienten mit einer CVI im CEAP Stadium C3 – C5 ausgewertet. Eine zweite Studie wurde durchgeführt, in der die Länge und der Anpressdruck von speziellen Zweikomponenten-Strümpfen variiert wurden. Ein Unterschenkelkompressionsstrumpf, AD Venotrain Ulcetec, Anpressdruck 37 mmHg, wurde verglichen mit einem Oberschenkelkompressionsstrumpf AG37 (Anpressdruck 37 mmHg) und einem weiteren Oberschenkelkompressionsstrumpf AG45 (Anpressdruck 45 mmHg). Der Oberstrumpf mit 25 mmHg war allen drei Strümpfen gemein. Verschieden waren die Länge und der Anpressdruck des Unterstrumpfes. Hämodynamik, klinische Besserung, Lebensqualität und Tragekomfort der drei Strümpfe wurden gemessen. Die Ergebnisse basieren auf den Daten von 16 Patienten mit einer CVI im Stadium C3 – C6. In beiden Studien wurden die Kompressionsstrümpfe je eine Woche getragen, gefolgt von einer Woche ohne Kompression, bis der Teilnehmer das nächste Prüfprodukt im crossover design testete. Ergebnisse: Nachweis eines höheren Drucks im Bereich des Knöchels beim GECS verglichen mit einem höheren Druck im Bereich der Wade mit dem PECS. Bei der plethysmographischen Messung der Ejektionsfraktion ergab sich ein Vorteil für den GECS, p<0,05. Volumenreduktion mit GECS und PECS in zwei verschiedenen Methoden. Keine signifikanten Unterschiede in der Volumenreduktion des Unterschenkels zwischen GECS und PECS, jedoch war wasserplethymographisch d.h. im Bereich von Fuss und distalem Unterschenkel die Reduktion in Bezug auf das Ausgangsvolumen in der Patientenkohorte nicht signifikant. Bessere Anziehbarkeit des PECS gegenüber dem GECS. Mit den AG Strümpfen konnten der Ober- und Unterschenkel entstaut werden. Mit AD Strümpfen: Volumenabnahme im Unterschenkel, aber Volumenzunahme im Oberschenkel. Diskussion: Nachweis eines verbesserten Tragekomforts mit dem PECS und damit eine Alternative in der Kompressionstherapie. Der GECS zeigte bessere Hämodynamik und klinische Effekte besonders in der Patientenkohorte. In der zweiten Studie wurde der der positive Einfluss von Oberschenkelkompressionsstrümpfen (AG) auf die klinische Wirksamkeit gegenüber Unterschenkelkompressionsstrümpfen (AD) gezeigt werden.
The intracellular life cycle of the human immunodeficiency virus (HIV) is modelled using ordinary differential equations (ODEs). Model parameters are obtained from the literature or fitted to experimental data using parameter estimation procedures. Key steps in the life cycle are inhibited singly and in combination to show the effects on viral replication. The results validate the success of highly active antiretroviral therapy (HAART), and in addition DNA nuclear import is identified as a novel influential therapeutic target.
Leaf-inhabiting fungi are a hyperdiverse group of microbiota found in all terrestrial habitats. Comparative studies targeting the drivers of endophytic fungal biodiversity are rare and identified multiple effectors, such as plant chemistry, climate and seasonal attributes. Our project aimed to study the pattern of the leaf-associated mycobiome of European beech (Fagus sylvatica) at altitudinally distinct sites to reveal diversity, composition and seasonal dynamics of fungal endophytes by a combination of metabarcoding, cultivation and subsequent ecological analyses. This thesis also intended to study the fungal relationship with biotic and abiotic factors: elevation, local site conditions, leaf biochemistry and leaf status. Metabarcoding and cultivation were applied for same leaf samples to trace both environmental drivers and method-dependent signals of the detected fungi. An experimental field site consisting of 100 (2-years old beech) trees was established called ‘beech phytometer’ system at two altitudes (517 and 975 m a.s.l.) in a German mountain forest. Beech trees were randomly selected from both sites as well as from neighboring beech trees. Ten trees from each site were chosen and 10 leaves per tree were sampled. Climatic and leaf biochemistry (Chlorophyll, flavonoid and nitrogen) data were seasonally (Autumn, Spring and Summer) investigated for two continuous years (Oct 2013 to Oct 2015) at these two elevations. In the first year (autumn, 2013) of the project (chapter 3.1), the leaf-inhabiting fungi of natural beech trees were investigated by using high-throughput sequencing (metabarcoding) at three altitudinally distinct sites (with timberline at 1381 m a.s.l.) in the German Alps. This paper focuses on a detailed description and evaluation of metabarcoding amplicon library preparation and a subsequent analytical workflow. Fungal diversity and community composition were compared as a function of different elevated sites and leaf status (i.e., vital or senescent). However, three investigation sites resulted in 969 OTUs (operational taxonomic units) from 820441 sequences. Taxonomic compositions (order) of beech fungi differed strongly among the three sites but were less distinct between the vital and the senescence leaves. Fungal community composition at valley site clearly differed from those of mountain and timberline where differences between mountain and timberline were less prominent. Vital and senescence leaf differed in fungal community structures indicating a strong dynamics of leaf fungi in autumn. Elevation and leaf status were found to be the main explaining factors, which affected the fungal richness and compositions. Another survey (Chapter 3.2) was conducted just after the establishment of the ‘beech phytometer’ trees in the same period (autumn 2013) where leaf mycobiome of the phytometer trees (trees originally came from Northern Germany and grown in nursery) were compared with the fungi of surrounding natural beech habitat at valley (517 m a.s.l.) and mountain site (975 m a.s.l.) in the same location “Untersberg”. Fungal diversity was lowest in the managed habitat in the nursery and was highest in natural habitat. Fungal diversity and compositions significantly associated the origin of the trees. Under natural conditions, the fungi were more diverse at lower altitudes than at higher altitudes. Additionally, leaf chlorophyll and flavonoid contents showed negative correlations with fungal richness in natural stands. In the second year (autumn 2014), another survey (chapter 3.3) was conducted on leaf endophytes of phytometer trees with metabarcoding and cultivation approaches to trace the environmental drivers and method-dependent indications. Metabarcoding resulted in 597 OTUs from 170480 curated ITS1 reads and cultivation revealed 70 OTUs from 438 culture-based Sanger sequences. Both approaches resulted in non-overlapping community compositions and pronounced differences in taxonomic classification and trophic stages. However, both methods revealed similar correlations of the fungal communities with local environmental conditions. Our results indicate undisputable advantages of metabarcoding over cultivation in terms of representation of the major functional guilds, rare taxa and diversity signals of leaf-inhabiting fungi. This stressed out the importance of cultivation for complementing sequence databases with good quality reference data and encouraged the use of both approaches in future microbial biodiversity assessment studies. Phytometer and natural trees were intensively investigated in this study (chapter 3.4) to assess the influence of site characteristics (altitudes, local microclimate), seasonality, leaf biochemistry and leaf age on fungal diversity and composition. In total, our analytical Illumina workflow resulted in 15703599 demultiplexed and ITS1 reads from 165 samples. Clustering at 97% similarity resulted in 1199 OTUs. Climatic parameters were significantly differed between valley and mountain on daily basis but were insignificantly differed on monthly basis. The compositional difference between phytometer and natural mycobiome was significant for combined data as well as for the seasonal data (Oct 2013-Oct 2014). We observed a strong seasonal turnover in phyllosphere fungi in both habitats over the two years of investigation, suggesting that the plant-fungal system not only responds to cyclic climatic conditions but depends as well on various parameters, e.g., geographic position, substrates age and surrounding vegetation. A side (chapter 3.5) study was done to see the connection between the foliar endophytes and foliar phenolic compounds of European aspen (Populus tremula) in the presence and absence of specialist beetles (Chrysomela tremula). A distinct pattern of the leaf endophytes was found to be associated with aspen genotype and chemotype, but this specificity disappeared in the presence of herbivorous beetles. This suggested that leaf endophytes responded to the herbivory in aspen. In general, the altitudinal difference is the most important explaining factor for fungal community differences, which shapes many dependent abiotic and biotic habitat factors. Regarding cost and time per sequence, metabarcoding is superior to cultivation approaches and offers surprisingly profound insights by yielding much more data, allowing to test at once multiple hypotheses in fungal ecology.
Lead-cluster investigations
(2017)
In this thesis, investigations on lead clusters stored in a Penning trap are presented. The measurements are performed at the ClusterTrap setup at the Institute of Physics of the University of Greifswald. A Penning trap with a superconducting magnet (B=12 Tesla) makes up the central part of the experiment. In this trap, singly positively or negatively charged lead clusters (a group of lead atoms) are stored, their amplitudes of motion are cooled, and a specific cluster size is selected. Thus, clusters of only a single size are prepared for experimental investigation. After interactions with electrons and/or photons, the trap content is extracted and analyzed by time-of-flight mass spectrometry.
In the first experiment, the size-selected clusters are excited by a frequency-doubled Nd:YAG laser, which leads to fragmentation processes. The preferred fragmentation pathway, which is observed to be break-off of a seven-atom neutral cluster is unusual for metal clusters, which typically evaporate monomers. Furthermore, the already known magic cluster sizes are observed.
In a subsequent experiment, positively charged lead clusters with 31 atoms are irradiated with laser light and fragmentation processes are time resolved investigated. The assumption that lead clusters fragment by break-off of neutral heptamers is confirmed.
In the following experiment, an electron beam is guided through the Penning trap to ionize pulsed-in argon atoms. While the positive argon ions leave the trap, the secondary electrons are trapped together with the selected lead clusters. This allows the electrons to attach to the singly charged lead clusters, which leads to multiply negatively charged lead clusters. The relative abundance of multiply-charged clusters is measured with respect to the cluster size, from which the appearance sizes of di- and trianions can be calculated. In addition to the attachment of electrons, fragmentation products similar to those of the photoexcitation measurements are observed. Furthermore, the cluster sizes 10 and 12 are observed regardless of the investigated precursor size, together with clusters of the precursor size reduced by 10 and 12. This is a first hint for a fission process of doubly negatively charged lead clusters into two singly charged products. In a following measurement, doubly charged lead clusters are produced and photoexcited. The observed abundance spectra confirm this assumption.
Die Studie untersucht die Langzeiteffektivität der endoskopischen Drittventrikulostomie (ETV) in der Behandlung sowohl des nicht-kommunizierenden als auch des kommunizierenden Hydrocephalus.
Die Studie umfasst 148 ETVs an erwachsenen Patienten, die zwischen 1993 und 2002 an der Klinik und Poliklinik für Neurochirurgie der Universitätsmedizin Greifswald durchgeführt wurden. Dabei konnte eine Gesamt-Erfolgsrate von 89,12 % für die ETV gezeigt werden. Unterschiede im Outcome zeigen sich bezüglich der Ätiologie des Hydrocephalus. Neben sehr hohen Erfolgsraten beim nicht kommunizierenden Hydrocephalus konnten beim kommunizierenden Hydrocephalus hingegen mit einer Shuntunabhängigkeitswahrscheinlichkeit von 45,7 % nach fünf nur sehr unbefriedigende Langzeitergebnisse verzeichnet werden. Als negative Prädiktoren hinsichtlich eines Versagens der ETV zeigten sich neben dem kommunizierenden Hydrocephalus eine ausgeprägte entzündliche Komponente bei der Genese des Hydrocephalus sowie das Vorhandensein subarachnoidaler Membranen im Bereich der basalen Zisterne.
Zusammenfassend hat die ETV eine klare Berechtigung als Methode der ersten Wahl bei der Behandlung des nicht-kommunizierenden Hydrocephalus mit dem großen Vorteil, den Patienten einen Verlauf mit shuntbezogenen Komplikationen zu ersparen. Aufgrund der schlechten Langzeitergebnisse beim kommunizierenden Hydrocephalus sollte unserer Meinung nach hierbei weiterhin die Shuntchirurgie als Methode der ersten Wahl gelten.
Hintergrund: Der Nutzen von Krebsfrüherkennungsuntersuchungen (KFU) bei älteren Menschen ist nicht gesichert. Während das Risiko einer Krebserkrankung mit dem Alter steigt, sinkt die Inanspruchnahme von KFU. Ziel der Arbeit: Einstellungen älterer Menschen und deren Motive für oder gegen eine Teilnahme an KFU sollten festgestellt werden. Material und Methode: Die vorliegende populationsbasierte, explorative „Mixed-methods“-Studie basiert auf einer Befragung von Bewohnern des Landkreises Vorpommern-Greifswald, die sich im Alter zwischen 69 und 89 Jahren befinden. Ausschlusskriterien waren kognitive Einschränkungen und/oder das Vorliegen von Malignomen. Mithilfe eines Fragebogens wurden Einstellungen zu verschiedenen Aussagen bezüglich KFU mit 5-stufigen Likert-Skalen erfasst. In leitfa- dengestützten Interviews erfolgte die Exploration der Motive. Ergebnisse. Von 630 kontaktierten Bewohnern nahmen 120 im Durchschnittsalter von 77 Jahren [Standardabweichung (SD) ±6 Jahre] an einer „Face-to-face“-Befragung (19%) teil. Die Mehrheit stimmte der lebenslangen Durchführung der KFU zu. Es gaben 14% an, dass andere gesundheitliche Probleme im höheren Alter wichtiger sind als die Teilnahme an KFU. Von den Befragten nahmen 7% an, nicht mehr lan- ge genug zu leben, um von einer KFU profitieren zu können. Motive für die Teilnahme an einer KFU waren Regelmäßigkeit, Pflichtgefühl, Angst und Glaube an den Nutzen. Motive für die Nichtteilnahme waren mangelndes Interes- se, keine Notwendigkeit oder Angst; Nachteile wurden nicht befürchtet. Schlussfolgerung. Ältere Menschen zeigen ein hohes Vertrauen in die KFU. Sie sollten über Nutzen und Risiken einer KFU besser aufgeklärt werden. Ihre Lebenserwartung und ihre Präferenzen sollten als Grundlage einer gemeinsamen Entscheidung für oder gegen eine KFU berücksichtigt werden.
Polyelektrolyt-Multischichten (PEMs) werden durch sequentielle Adsorption von entgegengesetzt geladenen Polyelektrolyten (PE) auf festen Substraten adsorbiert. Die Layer-by-Layer Präparation ermöglicht es cm2 große Flächen zu beschichten und außerdem die Möglichkeit die Molekülanordnung senkrecht zur Substratoberfläche im nm-Bereich zu kontrollieren. Der Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Untersuchung der Adsorption hinsichtlich des Molekulargewichts der beteiligten PEs von PEMs bestehend aus dem Polykation Polydiallyldimethylammonium (PDADMA) und dem Polyanion Polystyrolsulfonat (PSS). Zu diesem Zweck wird das Schichtwachstum unter in-situ Bedingungen mittels der Ellipsometrie untersucht. Das Schichtwachstum im Fall von PDADMA/PSS Multischichten verläuft nichtlinear mit der Anzahl an deponierten Schichtpaaren. Dabei wird das nichtlineare Wachstumsregime durch die unterschiedliche Linienladungsdichte zwischen einer PDADMA und PSS Kette in Verbindung gebracht. Die quantitative Analyse der Messungen zeigt, dass alle untersuchten PDADMA/PSS Multischichten präpariert aus 0,1 M NaCl bei Raumtemperatur mindestens zwei verschiedene Wachstumsregimes aufweisen. Zunächst wächst die Schicht parabolisch bis sie nach Nlin Schichtpaaren in ein lineares Wachstumsregime übergeht. Dieses wird durch einen konstanten Schichtdickenzuwachs pro adsorbiertes Schichtpaar Δdlin charakterisiert. Das Adsorptionsverhalten der PDADMA und PSS Ketten wird analysiert indem das Molekulargewicht Mw der Polyelektrolyte systematisch variiert wird (zwischen Mw(PDADMA)=24 kDa…322 kDa, sowie Mw(PSS)=8,6 kDa…168 kDa). Eine Analyse der Schichtparameter Nlin und Δdlin ergibt bei hohen Molekulargewichten von PDADMA und PSS, dass Nlin und Δdlin unabhängig von den jeweiligen Molekulargewichten sind (Nlin=15 und Δdlin=12,3 ± 1,3 nm). Reduziert man das Molekulargewicht von PDADMA auf einen Wert unterhalb eines Schwellwertes von Mw (PDADMA)=80 kDa, so nehmen Nlin und Δdlin linear ab. Unterschreitet das PSS-Molekulargewicht den Schwellwert Mw (PSS)=25 kDa, beobachtet man den gegenteiligen Effekt: beide Wachstumsparameter Nlin und Δdlin nehmen zu und ein zusätzliches exponentielles Wachstumsregime tritt auf. Damit wächst die Multischicht zunächst exponentiell, geht nach Nexp Schichtpaaren ins parabolische Wachstum bis dieses nach Nlin Schichtpaaren ins lineare Wachstumsregime übergeht. Neutronenreflexionsmessungen mit selektiv deuterierten PSS Schichten zeigen eine Diffusion der leichten PSS Ketten innerhalb der Multischicht. Ein solches Diffusionsverhalten ist typisch für exponentiell wachsende Schichten und wurde bereits theoretisch vorhergesagt. Um den molekularen Mechanismus der Adsorptionsprozesse besser zu verstehen, werden PEMs aus binären Mischungen präpariert. Diese setzen sich aus einem Molekulargewicht oberhalb und unterhalb des jeweiligen Schwellwertes (Mw(PDADMA)=80 kDa bzw. Mw(PSS)=25 kDa) zusammen. Dabei wird der Molenbruch des schweren Polyelektrolyts (ΦPDADMA(Mw(PDADMA)>80 kDa) bzw. ΦPSS(Mw(PSS)>25 kDa)) variiert. Im Falle der binären PDADMA Mischung beinhaltet die Adsorptionslösung Moleküle mit den Molekulargewichten Mw(PDADMA)= 35 kDa und 322 kDa. Ellipsometrische Messungen zeigen einen linearen Anstieg der Schichtparameter Nlin und Δdlin mit Erhöhung des Molenbruchs ΦPDADMA(322 kDa). Daraus wird gefolgert, dass die Zusammensetzung in der Adsorptionslösung derjenigen in der Multischicht entspricht. Es wird eine Formel zur Bestimmung der Schichparameter Nlin und Δdlin entwickelt, die zumindest auch auf ternäre Mischungen anwendbar ist. Damit lassen sich die Schichtparameter Nlin und Δdlin bei bekannten Molenbrüchen ΦPDADMA(Mw(PDADMA)) vorhersagen. Der Einfluss der Zusammensetzung der PSS-Adsorptionslösung zeigt ein anderes Verhalten: Die Zusammensetzung des Films entspricht hier nicht derjenigen der Adsorptionslösung. Bereits bei einem Anteil von ΦPSS (76 kDa) = 5% des schweren PSSd Moleküls (95% der Moleküle in der Adsorptionslösung sind leichte PSS Moleküle), findet einerseits kein exponentielles Wachstum statt und die Wachstumsparameter Nlin und Δdlin entsprechen denen solcher PEMs, welche ausschließlich aus schweren PSS Molekülen präpariert wurden. Neutronenreflexionsmessungen bei binären PSS-Mischungen mit schwerem deuteriertem PSSd und leichtem protonierten PSS zeigen, dass bei einer Adsorptionszeit von 30 min, ab ΦPSSd (80,8 kDa)=5% (ΦPSS(10,6 kDa)=95%) lediglich das schwere PSSd in die Multischicht eingebaut wurde. Durch die Streulängendichte wird die genaue Anzahl der PSS bzw. PSSd Moleküle in den PEM quantifiziert und damit die Menge an deponiertem Material bestimmt. Eine Hypothese ist, dass die leichten Moleküle die Oberfläche zwar schneller erreichen, in die Multischicht gelangen und durch den Film diffundieren. Dabei können diese gemäß der IN und OUT Diffusion den Film auch wieder verlassen. Um dies zu verifizieren wird die Adsorptionszeit der PSS Moleküle bei einer binären PSS Mischung mit ΦPSSd(80,8 kDa)=5% reduziert.
Investigation on the primary and secondary metabolism of marine and terrestrial endosymbionts
(2017)
Ph.D. thesis describes the metabolism of marine fungus and isolation of natural product for human use in part I and also describes earthworm endosymbiosis mechanism in part II. From the marine fungus project, three new producers have been identified for the previously reported bioactive secondary metabolites. And, from the Earthworm endosymbiosis project, the role of primary metabolites in the host fitness has been partially studied. the results outcome will be a partial contribution to microbial symbiosis.
This work examines the influence of monovalent and divalent cations on tetramyristoyl cardiolipin (TMCL) monolayers. A lipid monolayer can undergo an ordering transition of the lipid alkyl chains from a disordered fluid phase (liquid-expanded (LE)) to an ordered gel phase (liquid-condensed (LC)). Compression of the lipid monolayer in a Pockels-Langmuir trough was monitored with a Wilhelmy plate tensiometer, yielding the surface pressure π in dependence of the area a molecule can occupy on average A, as a π-A-isotherm. The onset of the first order LE/LC phase transition is marked by an abrupt change in the isotherm at surface pressure πc.
These associated lipid membrane changes were characterized by variation of the compression speed, kind and concentration of the monovalent and divalent salt, pH, and temperature. The CL monolayer phase transition was found to depend on the compression speed, yielding only a small variation in the compression isotherms.
For monovalent cations on the cardiolipin monolayer, the dependence on salt concentration of the lipid liquid gel phase transition surface pressure πc was determined and a non-monotonic behavior was found, with a maximum in πc for a salt concentration of 0.1 mol/l. The maximum in πc can be shifted with pH (e.g. pH = 4.2). This behavior extended to potassium, sodium and cesium cations in the subphase. No ion specific effects were observed, which pointed to the prevalence of electrostatic interactions in the system.
Different divalent salt subphases, of either magnesium, calcium, strontium, manganese, iron or zinc salts, with fixed sodium chloride concentration of 0.15 mol/l at pH of 5.8 and 25 °C were investigated. πc decreases upon addition of divalent salts to the subphase. This points to increased screening and binding effects. Strongest binding effects were observed for calcium and manganese cations.
The electrostatic interactions of the system were modeled with a mean-field theory: Grahame’s equation, and a simple law of mass action. CL is modeled at half its molecular area and half its charge, with a proton dissociation constant of the phosphate group Ka,intrinsic(PO4) = 0.1 mol/l. The agreement with the experiment was satisfactory.
A linear dependence of πc on the temperature was found for cardiolipin monolayers on all subphases. The isothermal area compressibility modulus KA is calculated from selected isotherms. It was found that the flexibility of the monolayer decreases with temperature and the area per molecule for the cardiolipin fluid phase.
The compression speed, monovalent salt concentration, pH, and selected divalent cations were investigated with the BAM. For all a sigmoidal growth of xgel with compression was observed. For high salt concentrations non-circular and dendritic domains were observed.
A simple model for the nucleation process was introduced, yielding an estimate of 20 nm for the critical domain radius, which is below the resolution of the BAM, but a common length scale in biological systems.
A large portion of the earth's surface is covered with various vegetation classes (i.e. grassland, wetland and agricultural area, forest) of many diverse species and canopy configurations. The ability to assess and to monitor canopy parameters, such as biomass, leaf area index, and vegetation water content, is of vital importance to the study of different agronomic processes. Remote sensing techniques provide a unique capability towards probing different vegetation types and canopy by operating at different bands, observation angle etc. Over the past decades, significant progress has been made in remote sensing techniques of land processes specially vegetation characteristics through development of advanced ground-based, airborne and space-borne microwave sensors, methods and approaches such as theoretical, semi-empirical and empirical models, needed for analyzing the data. These activities have sharply increased in recent years since the launch of different active and passive satellites and sensors. Remote Sensing (RS) science and techniques combined with ground truth data can provide new tools for advanced agricultural crop applications. It has been demonstrated that RS has the ability to estimate biophysical parameters of agricultural crops over time at local, regional, and global scales. In this study, RS images in visible/near infrared (VIS/NIR) domain as well as microwave domain combined with ground truth data were used to assess biophysical parameters of agricultural crop during their whole growing season at Durable Environmental Multidisciplinary Monitoring Information Network (DEMMIN) test site in North East Germany. Ground truth studies were carried out for 31 weeks during 17th April – 13th November 2013 over three crop lands including winter wheat, barley and canola. Landsat 8 OLI, Landsat 7 ETM+ were used for the VIS/NIR studies and TerraSAR-X synthetic aperture radar (SAR) images were used to study biophysical parameters of agricultural crops in microwave part of electromagnetic spectrum. The analysis was conducted by calculating different vegetation indices (VIs) to estimate the biomass (fresh and dry), LAI, and vegetation water content (VWC) of three crops using Landsat 8 OLI and Landsat 7 ETM+ combined with ground truth data. A new concept of Soil Line retrieval from Landsat 8 image was also developed to estimate plant biophysical parameters using soil line related vegetation indices in optical domain of electromagnetic spectrum. Different approaches including univariate, multivariate stepwise regression and semi-empirical water cloud model was also used to estimate the biophysical parameters of agricultural crop using TerraSAR-X data in microwave domain of electromagnetic spectrum. Perhaps the most important conclusion of this study is that the RS approach can provide useful information about estimating agricultural crop parameters over time and local scale, which can therefore provide valuable information to aid the agronomy community.
In dieser retrospektiven Arbeit wurde untersucht, inwiefern Einflussfaktoren (im Folgenden Risikofaktoren) wie Diabetes mellitus, Adipositas, rheumatoide Arthritis sowie invasive Voreingriffe am Kniegelenk das klinische Outcome der Patienten bei bereits festgestellter periprothetischer Infektion beeinflussen. Das Patientenkollektiv hierzu bildeten 74 Personen, welche in der Orthopädischen Klinik der Universitätsmedizin Greifswald zwischen 01.01.2006 - 30.06.2013 wegen einer infizierten Knie-TEP behandelt wurden. Die Infektionsrate lag dabei insgesamt bei 2,3%. Nach entsprechender Datengewinnung wurden innerhalb des Patientenkollektivs vier Gruppenpaare gebildet, wobei pro untersuchtes Paar eine Gruppe mit jeweiligem Risikofaktor von einer entsprechenden Kontrollgruppe ohne den untersuchten Risikofaktor separiert wurde. Diese wurden durch statistische Tests auf signifikante Unterschiede bezüglich des objektiven und subjektiven Outcomes hin untersucht. Bei der Betrachtung des objektiven Outcomes, worin alle Patienten eingeschlossen waren, bestätigte sich der Verdacht, dass Diabetes mellitus sowie Adipositas den klinischen Verlauf bei periprothetischer Infektion negativ beeinflussen, was auch im Vergleich zur Literatur bestätigt werden konnte. Die primär durchgeführte Therapie zum Erhalt der einliegenden Prothese vor allem durch Inlay-Wechsel war in diesen beiden Risikofaktoren weniger erfolgreich als in den jeweiligen Kontrollgruppen. Sogar der TEP-Wechsel als primäre Infektsanierung war in der Gruppe der Diabetiker signifikant erfolgloser als in der jeweiligen Kontrollgruppe. Dies führte insgesamt zu vermehrten operativen Eingriffen bis zum Ende des Beobachtungszeitraumes. Das subjektive Outcome wurde durch den SF-36 Score mittels Fragebogen und telefonischer Kontaktaufnahme ermittelt, wobei 50% aller Patienten teilnahmen. Hierbei zeigte sich ausschließlich bei Diabetes mellitus eine signifikant geringere körperliche Funktion im Vergleich zur Kontrollgruppe. Bezüglich der Risikofaktoren "rheumatoide Arthritis" und "Voreingriffe am Kniegelenk" hat sich generell keine signifikante Beeinflussung des objektiven und subjektiven Outcomes gezeigt. Zusammenfassend kann Diabetes mellitus und Adipositas als Risikofaktor für ein schlechteres Outcome bei festgestellter Knie-TEP Infektion angesehen werden. Vor allem bei der Auswahl der passenden Primärtherapie nach festgestellter Infektion muss die klinische Gesamtsituation betrachtet werden. Dabei ist der TEP-Erhalt vor allem durch Inlay-Wechsel bei Adipositas und Diabetes mellitus weniger erfolgsversprechend ebenso wie der TEP-Wechsel bei Diabetikern, was bei der Therapieplanung bedacht werden sollte, um zukünftig multiple operative Eingriffe bei adipösen Patienten und körperliche Funktionseinschränkungen bei Diabetikern zu vermeiden.
Das fortgeschrittene, metastasierte Pankreaskarzinom stellt allen Fortschritten innerhalb der Onkologie zum Trotz weiterhin eine Diagnose mit infauster Prognose dar, deren palliative Therapiemöglichkeiten ebenfalls nicht zufriedenstellend sind. Seit einigen Jahren besteht die Hoffnung den vierten Aggregatzustand in Form von ‚nicht-thermischem Plasma' (NTP) in der modernen Tumortherapie einzusetzen. Dies beruht auf der Generierung zahlreicher reaktiver Sauerstoff- und Stickstoffspezies, die in der Balance aus Wachstum und Apoptose von Tumoren eine entscheidende Rolle einnehmen. In Zusammenschau aller im Rahmen dieser Arbeit erhobenen in vitro Ergebnisse und der hierzu einsehbaren Literatur lässt sich eine selektive, anti-tumoröse Wirkung von NTP festhalten, die sich in reduzierter Zellviabilität und -proliferation, sowie effektiver Apoptoseinduktion ohne Bildung von Nekrosen äußert. Diese Effekte werden vorrangig über im Medium gelöste reaktive Sauerstoff- und Stickstoffspezies vermittelt, sodass auch zellfreie, NTP-behandelte Flüssigkeit diese Wirkung erzielt. In einem syngenen Mausmodell einer Peritonealkarzinose des Pankreaskarzinoms konnten die antiproliferativen und proapototischen Effekte dieser indirekten NTP-Behandlung nachgestellt werden. Die repetitive intraperitoneale Applikation resultierte in einer signifikanten Reduktion der Tumoren hinsichtlich Anzahl, Größe und Gewicht. Dabei zeigte sich eine beachtliche effektive Eindringtiefe innerhalb der Tumorläsionen. Lokale oder systemische Nebenwirkungen konnten unter der Therapie nicht beobachtet werden, insbesondere wiesen die übrigen aufgearbeiteten intraperitonealen Gewebe keine makro- oder mikroskopisch sichtbaren Veränderungen auf und auch die Blutzusammensetzung zeigte sich unverändert gegenüber der Kontrollgruppe. In dieser Arbeit wurde zudem - nach Kenntnisstand des Autors - erstmals der Einfluss einer indirekten NTP-Behandlung auf das Überleben immunkompetenter, Tumor-tragender Mäuse untersucht und hierbei ein signifikanter Überlebensvorteil demonstriert.
Die präsentierte Arbeit stellt einen wichtigen Schritt in der Entwicklung neuer Therapieoptionen des metastasierten Pankreaskarzinoms dar, als dass die selektive in vitro Wirksamkeit von NTP nun auch in vivo in einem komplexen Organismus wie der immunkompetenten Maus nachgestellt werden konnte. Künftige Arbeiten zu den NTP-Regulationsmöglichkeiten durch Flüssigkeits- und Plasmamodifikationen werden mutmaßlich das vollständige Potential dieses neuartigen Therapieansatzes offenbaren.
Ziel dieser Arbeit war es, die Rolle des sympathischen Nervensystems in der Entstehung der Schlaganfall-induzierten Immunveränderungen zu beleuchten. Dabei charakterisierten wir den Immunphänotyp der Lymphozyten mit Hilfe der DBH-transgenen Mauslinie. In einem Vorversuch wurde die Kontrollgruppe zu den DBH-Knock-Out-Mäusen aus Wildtypen und DBH-heterozygoten Tieren definiert. Der experimentelle Schlaganfall induzierte eine vielseitige Immunsuppression auch in Abwesenheit des sympathischen Nervensystems. Dabei waren periphere Immunveränderungen durch eine Milzatrophie, reduzierte Keimzentrumsreaktion, Lymphozytopenie und T-Zell-Aktivierung gekennzeichnet. Die Keimzentrumsreaktion war hoch signifikant in Fläche und Anzahl zu frühen Zeitpunkten über Tage hinweg erniedrigt, was für eine reduzierte humorale Immunreaktion verantwortlich sein könnte. Das könnte wiederum eine erhöhte Infektanfälligkeit, welche bei Schlaganfallpatienten und auch im Mausmodell beschrieben wurde, begründen. Zusätzlich zur gestörten humoralen Infektabwehr kam es zur frühen Aktivierung von T-Lymphozyten, was durch eine vermehrte Expression von CTLA4 auf T-Effektor-Zellen sichtbar wurde. Die CTLA4-Expression nahm auch auf regulatorischen FoxP3+ T-Zellen zu. Das könnte ein Äquivalent zu der erhöhten suppressorischen Funktion von Tregs sein, welche somit einen Beitrag zur Herausbildung der peripheren Immunsuppression leisten könnten. In der post-akuten Phase des experimentellen Schlaganfalls war eine tendenziell schnellere Erholung der Keimzentrumsreaktion in Katecholamin-depletierten Mäusen erkennbar. Des Weiteren zeigten regulatorische T-Zellen ein relatives Überleben nach experimentellem Schlaganfall in Katecholamin-Abwesenheit. Die Lymphozytopenie und Milzatrophie war ebenfalls in Abwesenheit der Katecholamine weniger stark ausgeprägt. Diese Ergebnisse lassen einen geringen Stellenwert der Katecholamine in der Entstehung peripherer Immunveränderungen erkennen. Die zuvor postulierte Schlüsselfunktion des sympathischen Nervensystems in der Herausbildung der Immunsuppression sollte kritisch betrachtet werden. Vielmehr sollte ein größeres Augenmerk auf die vielseitigen in Wechselwirkung stehenden neuroendokrinen Regelkreise wie HHN-Achse und PNA und immunodulatorische Transmitter wie Substanz P, vasoaktives intestinales Peptid und Neuropeptid Y als mögliche Ursache der Immunsuppression gelegt werden. Weitere Forschung ist nötig, um die detaillierten Vorgänge der Immunsuppression und vor allem ihre Ursachen zu analysieren.
Die nicht-konventionelle, dimorphe, asexuelle und hemiascomycetale Hefe Blastobotrys (Arxula) adeninivorans wurde in den letzten Jahren in vielfältiger Weise eingesetzt und zahlreichen interessanten biotechnologischen Anwendungen unterzogen. Ein herausragendes Merkmal dieser Hefe ist das breite Substratspektrum, welches eine Vielzahl an Zuckern, Alkoholen sowie Purinen und Alkanen umfasst. In Folge der Genomsequenzierung des Stammes A. adeninivorans LS3 wurden drei putative Cutinase-Gene identifiziert. Cutinasen sind Serinhydrolasen, die in der Lage sind, Cutin der pflanzlichen Cuticula abzubauen. Dies ermöglicht es beispielsweise pflanzenpathogenen Pilzen wie Fusarium solani f. sp. pisi, die durch Cutin geschützten Bereiche zu penetrieren, um in die Wirtspflanze einzudringen. Trotz der Isolation von A. adeninivorans Stämmen aus Holzhydrolysat in Sibirien sowie humusreichen Böden wurde diese Hefe bisher nicht als pflanzenpathogen beschrieben. Auch das Vorhandensein von Cutinasen oder Cutinase-ähnlichen Enzymen blieb bisher gänzlich unbemerkt. Cutinasen sind für ein breites Spektrum an technischen Anwendungen zum Beispiel im Bereich des Abbaus und des Recyclings von bioabbaubaren Kunststoffen interessant. Aus diesem Grund wurden die drei Gene ACUT1, ACUT2 und ACUT3 aus dem Genom von A. adeninivorans LS3 isoliert. Mittels Homologie-Modellierung und Sequenzvergleich mit bekannten und charakterisierten Cutinasen konnten die α/β-Hydrolase Struktur, die katalytisch aktive S-D-H Triade mit dem in das G-Y-S-Q-G Motiv eingebetteten nucleophilen Serin, die Substratbindeschleife sowie die sogenannte „Flap-Helix“ identifiziert werden. Außerdem wies Acut3p eine einzigartige C-terminale Glycin-Threonin-Serin reiche Sequenz (GTS-Sequenz) auf, die unabhängig von der katalytisch aktiven Domäne gefaltet ist. Unter Verwendung des Xplor®2 Transformations/Expressionssystems wurden rekombinante Varianten der drei putativen Cutinasen Acut1-6hp, Acut2-6hp und Acut3-6hp mit A. adeninivorans G1212 synthetisiert, im Kulturüberstand lokalisiert sowie über den 6xHistidin-Tag gereinigt. Die anschließende biochemische Charakterisierung ergab ein nahezu uniformes Verhalten bezüglich pH-Optimum (pH 5,0 – 5,5) und Temperatur-Optimum (20 – 30 °C). Darüber hinaus wurde eine Instabilität der drei Cutinasen unter optimalen pH Bedingungen festgestellt. Diese konnte jedoch durch Zugabe von Osmolyten wie PEG200 vollständig behoben werden. Das Substratspektrum wurde als entscheidender Parameter für die Einordnung der putativen Arxula-Cutinasen untersucht. Die höchste Aktivität bei Substraten mit vier bis acht C-Atomen in der Acylkette entsprach dem Verhalten bereits bekannter Cutinasen. Weiterhin konnte der Abbau des Modellpolyesters Polycaprolacton sowie die Degradation von Apfelcutin erfolgreich durchgeführt werden, womit A. adeninivorans LS3 die erste ascomycetale Hefe mit nachgewiesenen cutinolytischen Enzymen ist. Zusätzlich konnte die im Vergleich zu Acut1-6hp und Acut2-6hp erhöhte Temperaturstabilität von Acut3-6hp auf die GTS-Sequenz zurückgeführt werden. Als mögliche Ursache für diesen Effekt wurde eine starke Glykosylierung der GTS-Sequenz angenommen. Durch Übertragung der GTS-Sequenz auf Acut1-6hp konnte die Temperaturstabilität dieses Enzyms erhöht werden. Eine Übertragung auf die bereits stark glykosylierte Tannase 1 führte dagegen nicht zu einer Erhöhung der Stabilität gegenüber der Temperatur. Weiterhin wurden in zwei verschiedenen Fermentationsverfahren mit Fed-Batch-Betriebsweise bis zu 1.000.000 U L-1 (Acut2-6hp) im Medium akkumuliert. Dies stellte bereits einen ersten Hinweis auf das Potenzial für eine Anwendung im technischen Bereich dar. Dieses Potenzial konnte durch den erfolgreichen Abbau von Polyestern wie Polycaprolacton, Polybutylensuccinat, Polylactid, Poly[3-Hydroxybutyrat] sowie Poly[3-Hydroxybutyrat-Co-3-Hydroxyvalerat] verstärkt werden. In weiteren Schritten müssen nun konkrete Anwendungsfelder für die in dieser Arbeit untersuchten Arxula-Cutinasen erschlossen werden. Der Abbau von real anfallenden Kunststoffabfällen aus bioabbaubaren und nicht-abbaubaren Folien oder Behältern sowie die Rückgewinnung der aus der Hydrolyse erhaltenen Monomere sollten dabei überprüft werden. Auf der anderen Seite wäre eine Anpassung der Kultivierungsmedien für die Gewinnung der Cutinasen im Pilot-Maßstab angebracht, um eine Produktionskostenreduktion zu erreichen.
This thesis aims to develop a palaeogeographic and chronostratigraphic model of the southwestern Baltic Sea area, to improve our understanding of the depositional history of the Late Pleistocene on both a local and a transregional scale. New sedimentological, palaeontological and numerical age data will be presented from three reference sites located at the coast of NE Germany. So far, the chronostratigraphic assignment of Saalian and Weichselian sediments of NE Germany has been based mainly on lithostratigraphic methods and on sparse numerical age data, resulting in a fragmentary age database. Modern sedimentological approaches, such as facies analyses, have been applied only at a few isolated profiles. Thus, a reliable reconstruction of the depositional environments and their stratigraphic positions is still missing for the study area, which makes the correlation between Pleistocene successions from NE Germany and other circum-Baltic regions problematic. To address these lithostratigraphic and geochronologic issues, three crucial profiles were re-investigated using a multiproxy approach, including sedimentological, geochronological, and palaeontological techniques. The Glowe and Kluckow sites are located on the peninsula of Jasmund (Rügen Island), whereas the Klein Klütz Höved (KKH) section is situated between Wismar and Travemünde at the coast of the Mecklenburg Bay. The age-constraining of critical horizons was conducted by luminescence dating of feldspar and quartz grain minerals. Together, these successions represent the Late Saalian to Late Weichselian period and give rise to the following picture. The Glowe and Kluckow sections reveal that ice-free conditions dominated the study site between 47 and 42 ka. Deposition occurred in a steppe-like environment with moderate summers and cool winters. Meandering and braided river systems inhabited by various freshwater species, such as Anodonta cygnea, Pisidium amnicum and Perca fluviatilis, shaped the landscape. A subsequent cooling phase resulted in the establishment of a periglacial landscape and the formation of ice-wedges. This phase is shown in this thesis to be connected to the Klintholm advance documented at 34±4 ka in Denmark. Furthermore, the data indicate the formation of a lacustrine basin during the transition of MIS 3 to MIS 2 under sub-arctic climate conditions. A potential link to the Kattegat ice advance (29 – 26 ka) will be proposed. At 23±2 ka, the study area was characterised by proglacial and ice-contact lakes related to the Last Glacial Maximum ice advance of the Scandinavian Ice Sheet (SIS). This is the first documented SIS advance of Weichselian age, which reached Jasmund at 22±2 ka. The KKH sedimentary succession comprises deposits of Late Saalian to Late Weichselian age: after a period of deglaciation between ~139-134 ka (Termination II; MIS 6), which is preserved in a glaciofluvial sequence deposited in a braided river system, a lacustrine environment was established in an arctic to subarctic climate. During this time, the landscape was vegetated by typical Late Saalian flora communities. The Eemian interglacial is represented by lacustrine to brackish deposits covering the reference pollen zones 1 to 3. During this initial part of the Eemian, thermophile forest elements spread (Quercus, Ulmus), indicating a deciduous forest. The presence of brackish ostracods represents the influence of a marine transgression between 300 and 750 years after the beginning of the Eemian period. A hiatus of more than 90,000 years separates the Eemian from the overlying Late Weichselian sediments. During the Late Weichselian period, the deposition at KKH was dominated by glaciolacustrine and subglacial facies, where the first Weichselian ice advance occurred at 20±2 ka. The sedimentological and geochronological findings in this thesis provide valuable information for the reconstruction of the palaeoenvironmental history from the Late Saalian to Late Weichselian period. The Late Saalian palaeoenvironmental setting is reconstructed, including Termination II and the initial phase of the Eemian interglacial. Furthermore, the Eemian marine transgression is shown to have occurred 300 to 750 years after the beginning of this interglacial. The first proven Weichselian advance of the SIS approached NE Germany between ~23 and ~20 ka. In contrast, there is no evidence to support a pre-LGM advance of Weichselian age to the study area, as proposed by several authors, neither at Glowe and Kluckow, nor at the KKH site. Based on the presented results, and contra what was previously assumed, the MIS 3 Ristinge and Klintholm advance of the SIS, documented in Denmark, did not reach NE Germany.
In der vorliegenden Arbeit wurden mittels Doppelmessungen Messabweichungen
beschrieben, die trotz gültiger Qualitätskontrollen auftreten und deren Häufigkeit
bisher nicht transparent darstellbar war. Des Weiteren wurden neue Qualitätsmarker
auf der Basis von Doppelmessungen etabliert, die in Ergänzung zur
Qualitätssicherung zusätzliche Informationen über die analytische Leistungsfähigkeit
von Messverfahren liefern.
Die hier vorgestellten Qualitätsmarker AZ95, d.h. die Weite der A-Zone, bei der 95 %
aller Doppelmessungen innerhalb der A-Zone liegen und der OPM, d.h. die Anzahl
von Messfehlern pro 1000 Doppelmessungen bei einer festgelegten A-Zonen-Weite
von 5 %, dienen dem besseren Vergleich der analytischen Leistungsfähigkeit von
Messverfahren.
Die Kombination der Qualitätsmarker einer AZ95 von maximal 5 % und einem OPM
von maximal 50 wurde in der vorliegenden Studie für drei der neun untersuchten
Analyte, namentlich Calcium, TSH und Cholesterol erfüllt.
Darüber hinaus bietet das Modell der A-Zonen durch die variable Anpassung der AZonen-
Weite die Möglichkeit, individuelle Gütekriterien für einzelne Analyten
festzulegen.
Die hier neu eingeführten Qualitätsmarker stellen eine sinnvolle Ergänzung zur
Bewertung der analytischen Leistungsfähigkeit von Messverfahren dar und
ermöglichen die Berücksichtigung klinischer Anforderungen an ein Messverfahren
und bieten somit auch eine Entscheidungshilfe bei der Auswahl eines neuen
Messverfahrens.
Bereits Hippokrates war sich der Gefahr der Sepsis bewusst. Damals noch ein Todesurteil, fordern die Sepsis-Patienten noch heute das medizinische Personal der Krankenhäuser. Hohe Sterblichkeiten, Fallzahlen und Kosten stellen immense Herausforderungen dar. Umso wichtiger sind gute Forschungsergebnisse, um die Sterblichkeit zu senken und die Krankheitsverläufe nachhaltig zu beeinflussen. 2007 konnte erstmalig eine hohe Prävalenz der schweren Sepsis und des septischen Schockes in Deutschland gezeigt werden. Da die Inzidenz nur geschätzt wurde, startete das Kompetenznetz Sepsis im Jahr 2013 die INSEP-Studie.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit Daten aus Mecklenburg-Vorpommern. Am 4. November 2013 litten 20,1 % der beobachteten Patienten an einer schweren Sepsis oder einem septischen Schock. Diese Daten reihen sich im Vergleich zu internationalen Daten im Mittelfeld ein und zeigen einen Anstieg gegenüber den deutschen Daten von 2007. Die Inzidenz während der Studiendauer betrug zwischen 268 und 288 / 100 000 Einwohner, liegt damit über vergleichbaren prospektiven Daten und entspricht etwa retrospektiven Daten. Eine Studie deutscher Abrechnungsdaten zeigte, dass nur 50,7 % der Patienten mit schwerer Sepsis und 74,3 % der Patienten mit septischem Schock auf Intensivstationen behandelt wurden, sodass die wahre Inzidenz bei etwa 500 \ 100 000 Einwohner liegen müsste. Während ihres Krankenhausaufenthalts verstarben 37,6 % der beobachteten Patienten mit einer schweren Sepsis oder einem septischen Schock, 42 % im Zeitraum von 90 Tagen. Die entspricht etwa 1800 Patienten pro Jahr. Basierend auf diesen Daten müssten die schwere Sepsis und der septische Schock als die Haupttodesursache in Mecklenburg-Vorpommern angesehen werden.
Die in dieser Arbeit durchgeführten Berechnungen offenbaren einige Probleme in Bezug auf Repräsentativität und Übertragbarkeit. Dennoch erlauben sie die Grundannahme, dass die schwere Sepsis sowohl in der Inzidenz als auch in der absoluten Sterblichkeit in offiziellen Statistiken deutlich unterschätzt wird und verdeutlichen damit die Dringlichkeit weiterer Analysen.
Das Disialogangliosid GD2 stellt ein attraktives Zielantigen für die Immuntherapie des Neuroblastoms dar, da es ubiquitär und in hoher Dichte auf den Neuroblastomzellen exprimiert wird. Vor kurzem gelang die Entwicklung einer effektiven passiven Immuntherapie für Hochrisiko-Patienten, basierend auf dem anti-GD2-Antikörper ch14.18. Da es mittels der passiven Immuntherapie nicht gelingt, ein Immungedächtnis zu induzieren, bestand das Ziel der vorliegenden Arbeit darin, eine Strategie für eine aktive Immuntherapie zu entwickeln. Diese Strategie basierte auf dem Konzept des anti-Idiotyp-Antikörpers, welcher das ursprüngliche Antigen imitiert und als das interne Abbild dieses Antigens gilt. Eine aktive Immuntherapie mit einem solchen anti-Idiotyp-Antikörper kann damit eine antigen-spezifische humorale Immunantwort generieren. Ein entsprechender anti-Idiotyp-Antikörper namens Ganglidiomab, welcher das Tumorantigen GD2 imitiert, wurde bereits mittels klassischer Hybridomtechnik in unserer Arbeitsgruppe generiert und in vitro charakterisiert. Die vorliegende Arbeit konnte nun zeigen, dass eine aktive Immunisierung mit Ganglidiomab im syngenen Neuroblastom-Mausmodell eine humorale GD2-spezifische Immunantwort induziert und die Aktivierung der GD2-spezifischen Antikörper-abhängigen zellvermittelten Zytotoxizität und Komplement-abhängigen Zytotoxizität bewirkt. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurden für eine alternative DNA-Vakzinierung zwei Expressionsplasmide generiert, die für die single-chain variable fragments (scFv, Einzelkettenfragmente) des anti-Idiotyp-Antikörpers Ganglidiomab kodierten. Beide scFv-Expressionsplasmide zeigten in vitro ein GD2-spezifisches Mimikry und führten in vitro zu einer intrazellulären scFv-Proteinexpression und Proteinsekretion. Es konnte damit geschlussfolgert werden, dass sich beide Expressionsplasmide gut für eine zukünftige DNA-Vakzinierung eignen. Zusammenfassend demonstrierten die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit, dass sowohl eine Proteinvakzinierung mit einem das GD2 strukturell imitierenden anti-Idiotyp-Antikörper als auch eine DNA-Vakzinierung mit den darauf basierenden scFv erfolgsversprechende Ansätze im Hinblick auf eine aktive Immunisierung beim Hochrisiko-Neuroblastom darstellen.
Zur Reduktion von Systemgrenzen und Insellösungen in der klinischen Forschung sowie zur integrierten Versorgung und Patienteneinbindung wurde mit der Health-Cloud ein holistisches Systemkonzept zur übergreifenden Zusammenarbeit der einzelnen Disziplinen erarbeitet. Anhand der Analyse heute gängiger Biobank-, Forschungs- und Versorgungssysteme sowie angrenzender Systeme der einzelnen Bereiche wurde ein neues ganzheitliches System konzipiert, das über heute „klassische“ Biobanken hinausgeht und ein globales Daten speichern und verarbeiten über alle Teilnehmer der Medizin ermöglichen soll. Der Fokus liegt dabei auf der strukturierten Datenablage und Verarbeitung von Daten wie DNA Profile, Biomarker, Bildgebungsmaterial, klinische Chemie, Wareable-Daten, uvm. bis zur gezielten Bereitstellung nutzerzentrierter Frontend Applikationen. Eine zukünftige Erweiterbarkeit hinsichtlich Datenstrukturen sowie Funktionalität ist im Kernsystem verankert. Zur schnellen Datenverarbeitung kombiniert das System gezielt Festplattenspeicher sowie In-Memory Techniken, um ein effizientes Suchen und Abrufen von Daten zu ermöglichen. Anhand eines Trust Centers wird die Wahrung des länderspezifischen Datenschutzes sichergestellt. Anhand einer Metadatenstruktur zur Erzeugung neuer Objekte und Parameter kann das System um neue Datenattribute erweitert werden und durch eine dezentrale Vernetzung aller Knoten eine konsistente Synchronisation über das gesamte System sicherstellen.
Das Ziel dieser Arbeit war die Bestimmung der Prävalenz von Verschattungen der Sinus maxillares und frontales in Abhängigkeit von Geschlecht, Alter und Ausformung der Verschattung in einer repräsentativen Kohorte der deutschen Bevölkerung zu bestimmen.
Als Datenbasis für die Auswertung mittels der Software MeVisLab dienten die umfangreichen SHIP-Trend und SHIP-2 Studien. Es wurden insgesamt 3022 Datensätze verwendet.
Die technische Umsetzung gelang mit hoher Reliabilität. Bei der Auswertung stellte sich heraus, dass mehr als die Hälfte aller MRT-Datensätze (59,8%) eine Verschattung des Sinus maxillaris und/oder Sinus frontalis aufwiesen und dabei die Männer signifikant häufiger eine Verschattung der KH, als auch der STH zeigten (71,3%). Bei einer Gesamtverschattung der KH von 57,5% dominierten die basal einseitige Verschattung mit ca. 36% und die basal beidseitige Verschattung mit ca. 21%. Weiterhin tritt eine signifikante Häufung der Verschattungen bei den mittleren Altersklassen der 3. bis 6. Dekade der KH im Vergleich zu anderen Altersgruppen auf. Dies ließ sich aber nicht statistisch signifikant für die STH bestätigen.
Eine Polyposis nasi (einseitig) wurde bei 1,8% der Probanden festgestellt, allerdings ohne geschlechtsspezifische Unterschiede.
Über 78% der Stirnhöhlen der Probanden zeigten keine Pathologien. Ca. 10% waren einseitig verschattet, beidseitig nur 6%. Eine einseitige Aplasie der STH wurde bei ca. 2% festgestellt, eine beidseitige Aplasie nur bei ca. 1%.
Die Messungen der Volumina der KH und STH bilden eine Grundlage für eine perspektivische (semi)automatischen Methodik zur Auswertung von Verschattungen der NNH. Dies könnte die aufwendige Bildauswertung im Klinikalltag verkürzen. Das hier benutzte Messprotokoll kann als möglicher Standard für zukünftige MRT Messprotokolle dienen.
Die Vergleiche mit anderen Arbeiten lassen aufgrund deren geringen Anzahl und abweichenden Durchführung, Auswertung und Probandenauswahl nur bedingt Schlussfolgerungen zu. Allerdings zeigen sich tendenziell ähnliche Ergebnisse wie bei Casper [60], was sich durch die Verwendung einer ähnlichen Methodik zur
Auswertung begründet. Die Anzahl an Verschattungen der NNH ergibt sich in den meisten Studien als viel zu klein, da dort nur klinische Fälle betrachtet werden. Im Gegensatz dazu ist die Anzahl von Verschattungen in der Arbeit von Casper und in dieser Arbeit wesentlich höher, allerdings fehlt beiden Arbeiten die Analyse der klinischen Relevanz. Dies wäre nur möglich, wenn solch eine Studie noch durch die klinische Symptomatik der Probanden ergänzt würde, um damit die Relevanz von Verschattungen differenzieren zu können. Zur Unterscheidung asymptomatischer Verschattungen und klinisch relevanter Erkrankungen ist dies im Rahmen zukünftiger Arbeiten zu fordern. Für diese Unterscheidung könnten zusätzlich körperliche Untersuchungen dienen, wie z.B. eine Endoskopie der NNH.
Methodisch empfiehlt sich für weitere Studien eine Ausweitung der Betrachtung auf alle NNH, einschließlich der Siebbein und Keilbeinhöhle. Damit wäre eine umfassendere anatomische Betrachtung in einem ganzheitlichen Ansatz möglich.
Genauigkeit von einfachen Ansätzen zur Abschätzung des Lebervolumens mit bildgebenden Verfahren
(2017)
Der Zweck dieser Studie war es, die Genauigkeit von einfachen Diametermessungen und daraus berechneten Volumenindices zur Bestimmung der Lebergröße zu bewerten und einen einfachen Ansatz zur Abschätzung des Lebervolumens abzuleiten. Dreihundertneunundzwanzig Freiwillige (Kohorte A) wurden entsprechend ihres Lebervolumens gruppiert : klein (n = 109) , mittel (n = 110 ) und groß (n = 110) . Das wahre Lebervolumen wurde durch die Magnetresonanztomographie mittels einer semi-automatischen Segmentierung bestimmt. Es wurden die maximalen Durchmesser (maxdiam) der Leber sowie die Durchmesser der Leber in der Medioclavikularlinie (MCL) ermittelt. Die Volumenindices wurden als einfaches Produkt der gemessenen Durchmesser berechnet und nachfolgend kalibriert, um das wahre Lebervolumen vorherzusagen. Die Leistungsfähigkeit der kalibrierten Methode wurde in einer unabhängigen Kontrollgruppe (Kohorte B) mit zufällig ausgewählten Freiwilligen (n = 110) und einer Patientengruppe mit histologisch nachgewiesener parenchymatöser Lebererkrankung (n = 28) evaluiert. In Kohorte A gab es eine starke Korrelation zwischen den Durchmessern und dem wahren Lebervolumen (rs = 0,631 – 0,823). Die berechneten Volumenindices hatten eine noch etwas bessere Korrelation (maxdiam rs = 0,903, MCL rs = 0,920). Der Kalibrierungsindex wurde aus den Volumina und Diametern der Kohorte A abgeleitet. Die Anwendung dieser Kalibrierung auf die Kohorte B bestätigte eine sehr starke Korrelation zwischen kalibrierten Volumenindices und dem wahren Lebervolumen (maxdiam rs = 0,920, MCL rs = 0,909). Darüberhinaus bestätigte der geringe mittlere Unterschied zwischen dem vorhergesagten Lebervolumen (maxdiam = -70,9 cm3; MCL = -88,4 cm3) und dem echten Lebervolumen, dass die kalibrierte Methode eine genaue Beurteilung des Lebervolumens ermöglicht. Zusammenfassend ermöglichen sowohl einfache Diametermessungen als auch die Berechnung von Volumenindices eine Abschätzung der Lebergröße. Eine simple Kalibrierungs-Formel ermöglicht die Vorhersage des wahren Lebervolumens ohne erheblichen Mehraufwand.
Die uterine Leiomyosarkomen sind eine Gruppe von seltenen und aggressiven mesenchymalen Tumoren des Uterus. Die Diagnose dieser Tumoren wird oftmals erst zum Zeitpunkt der histo-pathologischen Befundung im Rahmen einer Hysterektomie gestellt. Klinisch ist es bisher nicht möglich eine Verdachtsdiagnose eines U-LMS zu stellen, da spezifische Symptome in den frühen Tumorstadien fehlen und keine geeigneten diagnostischen Methoden zur Verfügung stehen. Andererseits wird bei frühzeitiger Diagnose die Therapiewahl signifikant zum verbesserten Überleben der Patientin führen. Die komplette chirurgische Resektion des Uterus, d.h. Hysterektomie ohne Morcellment stellt die erste Therapiewahl dar und vermindert entscheidend das Rezidiv Risiko. Trotz einer erzielbaren kompletten Tumorresektion der U-LMS im frühen Tumorstadium, bleibt das Rezidiv Risiko hoch. Die Therapie der inoperablen Tumoren beinhaltet die systemische palliative Chemotherapie, die Target-Agents Therapie, Hormontherapie und die Radiotherapie. Das Ziel dieser Arbeit war den Stellenwert von nicht-kodierenden RNA-Moleküle, beim U-LMS zu unteruschen. In der Zelllinie SK-UT-1, die ähnlichen Charakteristika wie die U-LMS aufweist, wurde die Expression der microRNA miR-1 analysiert. Im Vergleich mit anderen 4-Zelllinien, zeigte die SK-UT-1 Zelllinie eine niedrigere miR-1 Expression. Die weiteren Untersuchungen der miR-1 Expression im gesundem Uterus-Geweben der Menschen, Gewebe des Herzmuskels von Mäusen und Gewebe der U-LMS ergab die höchste miR-1 Expression im Herzmuskel-Gewebe, die sich durch eine große Affinität der miR-1 für Muskel-Gewebe erklären lässt. Im Vergleich zwischen gesundem und U-LMS-Gewebe zeigte sich eine Überexpression in gesunden Geweben und eine erniedrigte Expression der miR-1 in U-LMS Gewebe. Diese Ergebnisse unterstreichen die Hypothese, dass die miR-1 Moleküle eine Rolle als Tumor-Inhibitoren bei der Genregulation der U-LMS spielen könnten. Des Weiteren zeigte, dass miR-1 keinen wesentlichen Einfluss auf die p38 und ERK-1,2 Expression zu haben scheint. Diese Proteine spielen eine wichtige Rolle bei der Apoptose und Stress-Antwort der Zellen auf externe Stimuli. Zusammenfassend, lässt sich festhalten, dass die miR-1-Molkülen vermutlich eine bedeutende Rolle bei der Entwicklung der U-LMS insbesondere bei der Transkription und Gen-Regulation zu haben scheinen.
Staphylococcus aureus (S. aureus) is the leading cause of serious diseases in human both from hospital and community associated infections. Some clinical manifestations of S. aureus infections are infective endocarditis (IE), osteoarticular infections, skin and soft tissue, pleuropulmonary, and device-related infections. In Germany, S. aureus is the second most common cause of hospital-acquired (HA) infections. About 16.7% of these nosocomial infections are caused by HA-MRSA clinical isolates. It has been a huge threat for the clinicians/scientists to control the emergence of such infections caused by S. aureus. S. aureus exhibits increasing virulence and resistance to various antibiotics, complicating prevention and treatment of infections. Eventually, active and passive vaccines might be the alternative strategy to deal with S. aureus related diseases. An effective S. aureus vaccine would provide great potential security and many societal benefits. However, so far vaccine trials have failed often due to limited number of available antigen candidates (monovalent/single antigen) in the clinical trials. Efforts to develop not only S. aureus vaccine but also prognosis or diagnosis tools are challenging tasks. That was the motivation point for the current thesis to identify potential antigen candidates for the aid of vaccine development using immunoproteomics approaches. From the earlier studies, passive immunisation with CP5, CP8, PNAG, ClfA, SdrG, alpha-hemolysin and active immunisation with IsdB, SEB, ClfA, CP5, CP8 were examined during preclinical trials and found to be the best examples for potential vaccine candidates. The antibody responses against S. aureus infections are heterogenous, still it is possible to identify the antibody signatures to a number of corresponding S. aureus antigens, whose abundance and presence could correlate to the disease state and may predict treatment outcome. To support this hypothesis, goals were set to develop and validate serological assay by indirect detection using suspension array technology (SAT). During the study, an antigen library of 140 recombinant S. aureus antigens was generated. Further serological assay were developed and validated to monitor the insights of antibody mediated humoral responses during S. aureus infection from various episodes of S. aureus infection. As an outcome, potential immunogenic antigen candidates were identified which may be used as candidates in active/passive vaccination and to stratify the patient. In total, three studies were carried out using serum and plasma samples from S. aureus nasal colonised healthy individuals (carriers and non-carriers) and bacteraemia patients (control, complicated and uncomplicated sepsis). Bead-based assays were performed and subsequent statistical analyses were done to identify immunogenic antigens that might discriminate between the different clinical status and outcome. Screening of healthy individuals (study-1) have shown significantly higher IgG responses against 14 antigens in S. aureus nasal carriers compared to non-carriers. Furthermore, the clonal complex 30 group of healthy carriers has shown significantly higher IgG responses against toxic shock syndrome toxin-1 (Tsst1) in comparison to non-clonal complex 30 healthy carriers. Study-2 have shown extensively higher IgG responses against 67 antigens in control samples compared to sepsis patients. 50% of the antigens eliciting different immune responses belonged to the extracellular components of S. aureus. The IgG responses against MSCRAMM proteins such as FnbA, FnbB, Efb-1 have been shown to be significantly higher in complicated sepsis. Study-3 have shown notably higher IgG responses against 8 antigens (Plc, SspB, IsaA, SEM, GlpQ, HlgC, SACOL0444, SACOL0985) at baseline in uncomplicated sepsis patients compared to patients subsequently developing complicated sepsis. In summary, the group of immunogenic antigens that have been identified in these studies using immunoproteomics approach could be a starting point for the development of S. aureus vaccines. Moreover, the suspension array technology approach facilitated the identification of new S. aureus antigen candidates in addition to earlier reports. The current results of this study support the hypothesis that it is possible to identify a serological response to potential S. aureus antigens that correlate to progression of S. aureus infections.