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Postoperative Therapien, rezidivfreies Intervall und Gesamtüberleben von uterinen Adenosarkomen
(2018)
Uterine Adenosarkome (AS) sind eine sehr seltene Variante der uterinen Sarkome. Sie bestehen aus einer benignen, epithelialen und einer malignen, mesenchymalen Komponente. Ein wichtiges histopathologisches Merkmal ist das sarcomatous overgrowth (SO), welches bei den für gewöhnlich low-grade Tumoren mit einer aggressiveren Verlaufsform assoziiert ist. Aktuell existieren für Deutschland praktisch keine Daten zu wirksamen Therapieregimen und zum Langzeitüberleben.
In diese Studie konnten 53 AS, eine für diese Entität hohe Fallzahl, aus der Bundesrepublik Deutschland eingebunden werden. Die Datenerhebung erfolgte gemischt retro- und prospektiv über neun Jahre. Mittels der Kaplan-Meier-Methode und des multivariaten Cox-Regression-Modells wurden mögliche Prognosefaktoren für das rezidivfreie Intervall (RFI) und das Gesamtüberleben (OS) identifiziert. Zum Vergleich der einzelnen Überlebenskurven wurde der log-Rank-Test verwendet. Das Signifikanzniveau aller Tests lag bei p=0,005.
Von den 53 beobachteten AS konnten 33 (62,3%) als AS ohne SO und 20 (37,7%) als AS mit SO (AS-SO) diagnostiziert werden. Unser medianes Follow-up beträgt 19 Monate (Spanne 1-144 Monate). Insgesamt verstarben elf Frauen (20,8%), wobei in neun Fällen das AS todesursächlich war. Es wurde ein medianes OS von 68 Monaten bzw. ein tumorspezifisches Überleben von 34 Monaten ermittelt. Das SO ist sowohl hinsichtlich des OS (p=0,195) als auch des tumorspezifischen Gesamtüberlebens (p=0,083) mit einer schlechteren Prognose assoziiert. Während das 1- und 2- Jahresüberleben beider Gruppen sehr ähnlich liegt, ist das Langzeitüberleben nach fünf Jahren für AS-SO drastisch reduziert, sodass insbesondere hier eine lange Nachbeobachtungszeit erforderlich ist.
Insgesamt entwickelten 15 Frauen (28,3%) nach median 79 Monaten (95%-KI) ein Rezidiv, welches einer Rezidivrate von 27,3% (n=9) für AS ohne SO und 30% (n=6) für AS-SO entspricht. Zudem kann näherungsweise ein negativer Einfluss für das Vorliegen eines SO auf das RFI registriert werden (p=0,098).
Eine R1/2-Resektion und eine G3-Klassifizierung sind mit einem signifikant schlechteren Outcome (RFI und OS) verbunden. Zudem zeigen AS mit einem Ki67-Proliferationsindex ≥ 30 einen Trend früher Rezidive zu entwickeln (p=0,164). Prognostisch vorteilhaft, mit längerem RFI und OS, ist das Fehlen eines Lymphknotenbefalls zu werten. Jedoch führt eine systematische Lymphonodektomie nicht zu einem Überlebensvorteil. Im Gegenteil: Die Lymphonodektomie führt sogar zu einem 5,6-fach höheren Sterberisiko als ein Unterlassen der selbigen. Eine BSO erbringt ebenfalls keinen Überlebensvorteil.
Zusammenfassend ist die Therapie der Wahl die totale Hysterektomie. Eine R0-Resektion ist bei ausgedehnten AS anzustreben. Eine Lymphonodektomie bzw. bilaterale Salpingoophorektomie hingegen erbringen keinen prognostischen Vorteil. Grundsätzlich führt die generelle Anwendung einer postoperativen Therapie zu keiner Verbesserung des RFI und OS. Bei ausgeprägtem postoperativen Therapiewunsch oder fortgeschrittenen Stadien kann am ehesten eine Radiotherapie zur Reduktion von Lokalrezidiven angewendet werden.
Sieben (n=7/15; 46,6%) Frauen mit einem Rezidiv verstarben (medianes Überleben 64 Monate), wobei auch hier das prognostisch schlechtere AS-SO mit einem kürzeren Überleben einhergeht. Prozentual wurden mehr Fernmetastasen (60,9%) gegenüber Lokalrezidiven (39,1%) registriert, wobei am häufigsten eine Fernmetastasierung in die Lunge stattfand. Die Rezidivlokalisation zeigt keinen Einfluss auf das Outcome der Frauen. Analog zur Primärtherapie ist das maximale Tumordebulking mit einer Resektion aller Tumorherde die beste Rezidivtherapie. Multimodale Therapiekonzepte, die ein maximales Tumordebulking beinhalten, erzielen ähnlich gute Ergebnisse. Chemotherapeutika waren nur in Einzelfällen wirksam und haben insgesamt den gleichen Effekt wie eine reine Beobachtung. Häufig musste eine Chemotherapie aufgrund der Toxizität und starken Nebenwirkungen, bei meist unter Therapie progredienter Krankheit, abgebrochen werden. Die längste partielle Remission konnte mit einer Kombination aus Carboplatin und Paclitaxel bei einer Patientin mit AS ohne SO für 13 Monate erreicht werden.
Zukünftig werden noch größere Studien benötigt um konsequente Therapiestrategien, insbesondere postoperative Therapien nach inadäquat erfolgter Operation, zur Verbesserung des OS und des RFI abzuleiten oder zu entwickeln. Um auch verlässlichere Aussagen bezüglich des Rezidivverhaltens und –therapie machen zu können, muss ein langes Follow-up möglichst vieler Frauen gewährleistet werden. Insbesondere sollte auch ein stadienabhängige Betrachtung der einzelnen Therapieverfahren erfolgen, um einen besseren Vergleich zu ermöglichen.
Hintergrund und Zielsetzung: Mecklenburg-Vorpommern (MV) ist eine Region, die mit landschaftlichen Vorzügen punkten kann. Allerdings gilt es auch hier – wie in Gesamtdeutschland – sich dem Fachkräftemangel in den Gesundheits- und Pflegeberufen zu stellen. Deshalb war es die Zielsetzung der Arbeit, die Gegenstandsbereiche Stimmungen, Erwartungsbilder und Zukunftspläne von jungen Erwachsenen während ihrer Ausbildungszeit im noch bestehenden Bildungsgang Gesundheits- und Krankenpflege vor dem Start der generalistischen Pflegeausbildung zu untersuchen.
Methode: Die Studie orientierte sich am Forschungsansatz der Triangulation, bei dem sowohl quantitative als auch qualitative Erhebungsmethoden verwendet werden. An der schriftlichen Befragung nahmen im Jahr 2015 78 Schüler (70,5% weiblich) im 3. Ausbildungsjahr der Beruflichen Schule an der Universitätsmedizin Greifswald und der Außenstelle Wolgast teil. Von ihnen erklärten sich wiederum 35 Probanden zur Durchführung eines problemzentrierten Interviews bereit.
Ergebnisse: Die mittels exploratorischer Hauptkomponentenanalysen identifizierten Skalen Stimmung, Erwartungserfüllung, Anforderungen, Erwartungshaltung und Zukunftspläne spiegeln zusammenfassend die Ergebnisse auf Variablenebene wider und ergeben insgesamt recht positive Mittelwerte zwischen 1,29 und 2,31 („1“ positivster Wert zugunsten und „4“ negativster Wert zuungunsten der betreffenden Skalen). Die Erwartungserfüllung – bezogen auf die Berufsausbildung und das Berufsbild – weist mit einem Mittelwert von 2,31 die deutlichsten Potenziale auf. Durch eine Schülerklassifikation wird, mehr als auf der Variablenebene, deutlich, dass am Ende der Ausbildungszeit 52,6% der Schüler ihre Zukunft in der Pflege und in MV sehen. Bei den Interviews verringert sich dieser Anteil jedoch auf 22,8% (Pflege direkt am Patienten in MV, ohne Angabe von Studienwünschen). Mit der Pearson-Korrelation lassen sich auf Skalenebene positive signifikante Zusammenhänge (p<0,05) zwischen den Gegenstandsbereichen nachweisen, wobei sich die stärksten Zusammenhänge zwischen Stimmung – Erwartungserfüllung (r=0,707, p<0,001) und Stimmung – Zukunftsplänen (r=0,663, p<0,001) zeigen.
Fazit und Ausblick: Trotz vieler positiver Ergebnisse sollten die Anteile im Negativbereich berücksichtigt und nicht verkannt werden, denn die Absicherung der Pflege in MV stellt sich weiter kritisch dar. „Pflege pflegen“ und „Gesundheit leben“ bleiben wichtige Themen. Neben den konstatierten Pflegebedingungen führt aber auch der Wunsch, sich weiterqualifizieren zu wollen, zu der Pflegefluktuation. Bemerkenswert ist die spürbare Verbundenheit zum Land. MV sollte dennoch die Wünsche von jungen Erwachsenen nicht aus den Augen verlieren: ausbaufähige Berufs- und Freizeitattraktivität sowie Verkehrsanbindungen zwischen den Städten bei Naturerhalt. Dies sind vermutlich langfristig entscheidende Investitionen, die positiv zurückwirken können.
Abstract
Background: Behavior management techniques (BMT) are essential in order to
achieve a successful dental treatment with a minimum amount of stress in paediatric
dentistry, but parents are not equally accepting different advanced BMT.
Purpose: To investigate the differences in parental acceptance of advanced
behavior management techniques between University of Greifswald/Germany and
Jordan University/Jordan.
Methods: Parents of the children treated in the pedodontic departments at the
University of Greifswald/Germany and Jordan University/Jordan rated their
acceptance level of four advanced behavior management techniques (passive
restraint, active restraint, nitrous oxide sedation and general anesthesia) for normal
treatment, and for urgent treatment using a five points Likert scale. 200 parents (100
in each university) completed the questionnaire forms for analysis.
Results: Nitrous oxide sedation was rated the most accepted technique in
Greifswald and Jordan (mean 3.78±1.34; 3.22±1.50, respectively). The least
acceptable technique in Greifswald was passive restraint (2.05±1.18) and in Jordan
general anesthesia (2.11±1.30). The parents in Greifswald are significantly more
accepting nitrous oxide sedation than parents in Jordan (p=0.010), while parents in
Jordan are significantly more willing to accept passive restraint (p=0.001). The
acceptance of all advanced behavior management techniques increased significantly
in both groups when the treatment is urgent (p≤0.05),
Conclusions: Parental culture and the urgency of the treatment affect the
acceptance to different behavior management techniques. Moreover, the parental
attitude to the pharmacological technique has changed, as nitrous oxide sedation
generally appears to be the most preferred advanced technique in both groups.
Ein Mangel an spezifischen Symptomen und diagnostischen Möglichkeiten verhindert häufig eine frühe Diagnosestellung und damit eine effektive Therapie des OC. Das Hitzeschockprotein HSP27 ist in die Progression vieler maligner Krebserkrankungen involviert und nachweislich in einer Vielzahl solider Tumoren hochreguliert. HSP27-Serumspiegel korrelieren mit der Aggressivität und Chemotherapieresistenz des OC. Daher stellt HSP27 einen potentiellen Biomarker für die Diagnostik, Prognose und Therapie des OC dar.
Die aktive Sekretion von HSP27 wurde bereits für diversen Zelltypen beschrieben und findet auch in Zellen ovariellen Ursprungs statt. Daher wurde die HSP27-Sekretion in dieser Arbeit im Zellkulturmodell mit den Ovarialkarzinomzelllinien OVCAR-3, SK-OV-3 und TOV-21G untersucht. Die Überexpression von HSP27 wurde sowohl gentechnisch mittels des DNA-Vektors pHSP27, als auch mittels Hitzeschock-Behandlung simuliert. Western Blot und ELISA Messungen dienten der Bestimmung der intra- und extrazellulären HSP27-Konzentration. Die Inhibition des intrazellulären Proteintransportes durch das ER wurde durch BFA realisiert. Der Transfektion der Zellen mit dem Vektor pHSP27 folgte eine Steigerung der intrazellulären HSP27-Expression. Diese war assoziiert mit signifikant erhöhten extrazellulären HSP27-Konzentrationen. Diese Ergebnisse konnten durch die Hitzeschock-Versuche bestätigt werden. Die Inhibition des ER-abhängigen intrazellulären Transportmechanismus durch BFA lässt auf eine aktive Sekretion von HSP27 über einen alternativen Mechanismus schließen.
In der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, dass die HSP27-Sekretion in OVCAR-3, SK-OV-3 und TOV-21G Zellen von der intrazellulären HSP27-Konzentration abhängig, aber unabhängig von ER-Transportmechanismen in den Ovarialkarzinomzellen ist. Die Anwesenheit von HSP27 im Serum von Patientinnen deutet darauf hin, dass die HSP27-Sekretion eine Funktion bzgl. der Tumorprogression des OC besitzt. Daher könnte die Konzentration an sekretiertem HSP27 als Biomarker für Diagnostik und Therapieverlauf sowie intrazelluläres HSP27 als Zielmolekül für die Therapie des Ovarialkarzinoms von Bedeutung sein.
Unstable environments and habitats changing due to climate change force individuals to either respond by genetic adaptation, phenotypic plasticity or by dispersal to suitable environments. Theodoxus fluviatilis (Linneaus, 1758) is a good study organisms when researching phenotypic plasticity and genetic adaptation as it naturally appears in freshwater (FW) as well as brackish water (BW) and thus inhabits a wide range of environmental salinities (0-18‰). It is a euryhaline snail that can be found in shallow waters with stony ground or on Fucus spp. and has formed regional subgroups. The brackish water and the freshwater subgroups are spatially separated and the species cannot be found in areas inbetween, e.g. estuaries.
The species shows great variability in shell patterning and shell size and there is still debate whether the subgroups are distinguishable by these traits or not. The mitochdrial RNA marker cytochrome c subunit I did not show differences between the subgroups indicating that they must be closely related, but salinity tolerance has been observed to be higher in BW snails. This might be caused by the different protein expression patterns and osmolyte accumulation (measured as ninhydrin-positive substances) observed in this species in previous studies. The exact mechanisms regulating protein expression and osmolyte accumulation, however, are not fully understood yet.
Data collected for this thesis shows differences in shell size and suggests a less strict grouping of FW and BW individuals as shell sizes of one FW site are more similar to BW individuals than the other FW ones. A better salinity tolerance towards high salinities and a higher physiological salinity limit of BW snails was confirmed and extended by demonstrating an expanded tolerance range through slow acclimation to challenging salinities in snails from both subgroups. This was achieved by a shift in the slope of their reaction norms that was much more pronounced in BW snails than FW ones. S3 individuals showed a shift similar to that of BW individuals. The data for the salinity tolerance indicates that the underlying mechanism for these tolerances are a combination of phenotypic plasticity and genetic adaptation. Despite an acclimation and shift in the slope of the reaction norms and therefore an increased tolerance towards high salinities (plasticity) FW individuals from two collection sites were not able to cope with salinities as high as BW individuals (local adaptation). The general ability to mobilise free amino acids (FAA) as organic osmolytes was not the reason for this tolerance difference. Individuals from BW and FW sites were capable of accumulating quantities of FAAs equally well. Proline, alanine and urea were the most important components of the accumulated cocktail of organic osmolytes. Even though the total amount of FAAs accumulated under hyperosmotic conditions was the same in both subgroups, there were differences in the metabolic pathways involved in osmolyte accumulation in the foot muscle. The data indicates that the hydrolysis of storage proteins and the synthesis of proline and alanine are the main processes to avoid detrimental body volume shrinkage in T. fluviatilis. While FW individuals seemed to rely on the degradation of proteins and synthesis of alanine, BW individuals depended on newly synthesising proline and alanine and accumulating urea as a side product of transamination. The accumulation of urea is a new finding in aquatic living snails and has not been reported as a mechanism to avoid cell volume shrinkage in these animals.
Differing protein expression patterns were observed under control conditions across all collection sites. 9 spots showed volume changes in BW snails opposite to those of FW snails from collection sites S1 and S2. For 6 of those spots, S3 individuals showed patterns similar to those of BW individuals and for the remaining 3 they showed patterns similar to those of FW animals. The patterns observed when exposing snails to hypo- or hyperosmotic stress were not conclusive in relation to pinpointing individual spots that show the same pattern in all collection sites, but revealed the heterogeneity of protein expression in snails from the different collection sites and in the process of osmoregulation. It also showed the general tendency of protein reduction when snails where under osmotic stress of either kind (hypo- or hyperosmotic), which supports the hypothesis of storage protein degradation.
The investigation of an ANP-receptor showed two variations of the encoding sequence expressed in T. fluviatilis. S3 individuals as well as BW individuals were found to express one type, while FW individuals, with the exception of one sample expressed the other type. This showed that the FW subgroup of T. fluviatilis seems to be more heterogeneous than the BW subgroup, but also raises the question of the dispersal history of this species. The collected data indicates that T. fluviatilis individuals are firstly capable of surviving the acidity of a duck's gizzard and secondly can tolerate acute salinity changes to 16‰ when introduced into a new environment. Hence, if snails from the FW were to be transported to waters with a salinity of up to 16‰ by man, bird, drifting plants or some other means of transport, they would most likely survive and possibly be able to thrive and spread.
Cerebral palsy (CP) remains one of the most common debilitating diseases in the world.
Factors such as neuromuscular incoordination, use of soft diet and delayed oral
clearance of food make maintenance of optimum oral hygiene a challenging task in
these children. The compromised oral hygiene in turn make these children highly
vulnerable to dental disease. Maintaining optimal oral/dental health in CP children is of
utmost importance as these children usually suffer from several associated general
health problems in addition to their primary condition. Poor dental health further
compromises their general health. Nevertheless, CP children often suffer from dental
diseases including dental caries more than healthy children. This underscores the need
for improvement in oral health of the CP children. The CP children are dependent on
those around them for their oral hygiene maintenance and dietary intake. CP children
spend most of their time with health care workers in special centers for them or with
their parents/care takers at home. Therefore, the attitude of special health care workers
and parents towards their dental health is of prime importance. The purpose of this
project included to determine the attitude of special health care workers towards their
dental health and oral health comprehension by parents of CP children. In addition, a
study on caries experience of CP children and associated risk factors was also completed.
The final objective was to identify various potential areas of improvement with ultimate
goal of improving dental health of the CP children.
The study involving special health care workers in a Disabled Children’s Center revealed
that oral health knowledge and practices among the workers could generally be labeled
as satisfactory, however some weak areas (such as trend towards symptom-oriented
utilization of oral health care and lack of knowledge about fluoridated water) were
identified. There is a need to enhance the workers’ knowledge in these areas.
The study involving parents of the CP children showed mixed results. Some areas of
strong oral health comprehension (such as importance of good dental health, harmful
effects of sweetened foods), others satisfactory (such as need for routine dental visits,
use of fluoride) and some weak areas (use of flavored fizzy drinks, bottled/canned juices
and sweetened/flavored milks, seeking early treatment) were identified among parents
of CP children. The results strongly indicated a need for enhanced efforts towards
improvement of oral health comprehension in the parents of the CP children.
The study about caries experience and risk factors in CP children has provided useful
information in an area where literature has been scarce. Almost all the studied children
had clinical dental caries, and most of the caries were untreated. Very few children in
the present study had optimal oral hygiene. This study confirmed the strong correlation
between high dental caries experience and poor oral hygiene. Routine dental check-up
visits and topical fluoride application clearly resulted in lower caries experience. Bottled
juices and crispy potato chips were the two predictors for high caries experience.
As stated before, the goal of the project was to identify various potential areas of
improvement in oral health attitude of special health care workers, oral health
comprehension of the parents of CP children and risk factors for dental caries in CP
children. It is contemplated that by addressing the identified weak areas, an
improvement in dental health and care of the CP children is expected. It is also expected
that the collected information will help in improvement of clinical preventive as well as
restorative services for the CP children. CP children and their parents lead a challenging
life. This project was an effort to assist these children and their parents/care takers with
ultimate goal of improving their oral health and in turn their overall quality of life.
Objektive Eingruppierung sequenzierter Tollwutisolate mithilfe des Affinity Propagation Clusterings.
(2018)
Das International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV) reguliert die Nomenklatur von Viren sowie die Entstehung neuer Taxa (dazu gehören: Ordnung, Familie, Unterfamilie, Gattung und Art/Spezies). Dank dieser Anstrengungen ist die Einteilung für verschiedenste Viren in diese Kategorien klar und transparent nachvollziehbar. In den vergangenen Jahrzehnten sind insgesamt mehr als 21.000 Datensätze der Spezies „rabies lyssavirus“ (RABV) sequenziert worden. Eine weiterführende Unterteilung der sequenzierten Virusisolate dieser Spezies ist bislang jedoch nicht einheitlich vorgeschlagen. Die große Anzahl an sequenzierten Isolaten führte auf Basis von phylogenetischen Bäumen zu uneindeutigen Ergebnissen bei der Einteilung in Cluster. Inhalt meiner Dissertation ist daher ein Vorschlag, diese Problematik mit der Anwendung einer partitionierenden Clusteringmethode zu lösen. Dazu habe ich erstmals die Methodik des affinity propagation clustering (AP) für solche Fragestellungen eingesetzt. Als Datensatz wurden alle verfügbaren sequenzierten Vollgenomisolate der Spezies RABV analysiert. Die Analysen des Datensatzes ergaben vier Hauptcluster, die sich geographisch separieren ließen und entsprechend als „Arctic“, „Cosmopolitain“, „Asian“ und „New World“ bezeichnet wurden. Weiterführende Analysen erlaubten auch eine weitere Aufteilung dieser Hauptcluster in 12-13 Untercluster. Zusätzlich konnte ich einen Workflow generieren, der die Möglichkeit bietet, die mittels AP definierten Cluster mit den Ergebnissen der phylogenetischen Auswertungen zu kombinieren. Somit lassen sich sowohl Verwandtschaftsverhältnisse erkennen als auch eine objektive Clustereinteilung vornehmen. Dies könnte auch ein möglicher Analyseweg für weitere Virusspezies oder andere vergleichende Sequenzanalysen sein.
Neurosonographischer und klinischer Verlauf von distalen extra- und intrakraniellen Stenosen des vertebrobasilären Stromgebietes in einem ambulanten Patientenkollektiv.
Hintergrund: Ca. 26% der Schlaganfälle sind im vertebrobasilären Stromgebiet lokalisiert. Stenookklusive Veränderungen der intrakraniellen Arteria vertebralis und basilaris bergen nach vorliegenden Studien ein hohes Risiko für ein ischämisches Ereignis. Empirisch hat sich jedoch in einem ambulanten Setting unserer neurovaskulären Sprechstunde trotz einer relativ hohen Dynamik in den neurosonographischen Befunden eine eher geringe Konversionsrate asymptomatischer Stenosen in ein manifestes zerebrovaskuläres Ereignis beobachten lassen.
Methoden: Patienten aus der Neurovaskulären Ambulanz mit seit ≥24 Monaten bekannten vertebrobasilären stenookklusiven Veränderungen wurden prospektiv in die Studie eingeschlossen. Über mindestens ein Jahr erfolgte die Verlaufsbeobachtung der neurovaskulären Befunde mittels extra- und intrakranieller Doppler- sowie Duplexsonographie sowie des neurologischen und funktionellen Status mittels NIHSS und MRS. Demographische Basisdaten, kardiovaskuläre Risikofaktoren, Komorbiditäten und therapeutische Maßnahmen wurden anhand von standardisierten Fragebögen gewonnen. Eine kognitive Leistungserfassung erfolgte mittels MMST, die Erfassung der Lebensqualität mittels EuroQol und SF-36 v.2.0.
Ergebnisse: 94 Patienten (mittleres Alter 69,7 Jahre, 55% männlich) mit einem retrospektiven Beobachtungszeitraum von im Mittel 5,5 Jahre (2-12,9 Jahre) wurden eingeschlossen. An Komorbiditäten war bei 97% eine Hypertonie, 83% eine Dyslipidämie, 67% ein Nikotinabusus, 35% ein Diabetes mellitus, 38% eine koronare Herzkrankheit und 27% eine periphere arterielle Verschlusskrankheit bekannt. Ein zerebrovaskuläres Ereignis hatte vor Einschluss bereits 75% der Probanden, 28% im vertebrobasilären Stromgebiet. Im Follow-Up traten bei 2,4% Schlaganfälle ausschließlich im Carotis-Stromgebiet auf. Bei den stenookklusiven Veränderungen handelte es sich um 63% basiläre (61% leicht-, 25% mittel-, 12% hochgradige, 2% okklusive) und 56% distale vertebrale Läsionen (48%, 15%, 31%, 8%). Bei 21% der Patienten konnten im Follow-Up sonographische Veränderungen beobachtet werden, im hinteren Stromgebiet bei 11% (78% Stenosegrad-Reduktion, 22% -Zunahme) und im vorderen Stromgebiet bei 12% (50%, 60%). Die funktionelle Beeinträchtigung wurde durch den medianen MRS mit 1 (Spanne 0-4; MRS ≤2 88%), den NIHSS mit 0 (0-11) und den MMST mit 29 (22-30) angegeben, im Follow-Up mit leichtem Anstieg des MRS auf 1 (0-6; p=0,038) und des NIHSS auf 1 (0-15; p=0,058). Die klinische Veränderung ging bei 29% mit einer sonographischen Veränderung einher. Die für dieses Kollektiv gute Lebensqualität zeigte im Follow-Up trotz einer signifikanten Besserung der Vitalität eine Reduktion des allgemeinen Gesundheitszustands und der sozialen Funktionalität.
Fazit: In dieser Studie konnten wir trotz eines hohen vaskulären Risikoprofils und einer niedrigen Rate an Sekundärprophylaxe eine Tendenz zur Regredienz der Stenosen im vertebrobasilären Stromgebiet sowie eine sehr niedrige Schlaganfall-Inzidenz beobachten. Im longitudinalen Verlauf zeigte sich ein insgesamt gutes klinisches Outcome mit einer nur leichten, aber signifikanten Verschlechterung. Ursächlich für diese Entwicklung vertebrobasilärer Stenosen sahen wir den im Vergleich zum vorderen Stromgebiet bekannten abweichenden Pathomechanismus, so dass die Schlussfolgerung nahe liegt, dass vertebrobasiläre Stenosen weniger gefährlich sind. Im Weiteren ist zu klären, wie die Entwicklung der vertebrobasilären Stenosen unter verschiedenen Therapieregimen verläuft.
The synthesis of pterin-dithiolene ligands was achieved by employing the radical nucleophilic substitution, i.e. the so-called “Minisci- Reaction”1. This protocol was used for the first time by Professor W. Pfleiderer on pterin substrates2 and proved a powerful method for the preparation of 6 acyl-pterins in course of this work. Subsequent construction of the dithiolene ring facilitates the synthesis of pterin-dithiolene ligands with completely unprotected pterin moieti.
The molybdenum cofactor is probably one of the most relevant discoveries in the recent history of pterin chemistry and biochemistry. Many efforts have been made for the preparation of compounds able to mimic the features of the Moco ligand system called "Molybdopterin". In fact, the study of MPT models enables a deeper understanding of the “mechanism of function” of this cofactor and most importantly, lays the foundation for a potential treatment for the Moco related diseases MoCOD and iSOD.
In der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene grundlegende Ansätze zur Prävention der Afrikanischen Schweinepest entwickelt und teilweise evaluiert. Die ersten beiden befassten sich mit der Impfstoffentwicklung, wobei einerseits eine vektorbasierte Strategie verfolgt und zum anderen auf eine attenuierte ASPV Lebendvakzine hingearbeitet wurde. Die dritte Herangehensweise war auf die Inhibierung der viralen Replikation in Schweinezellen mittels CRISPR/Cas9 fokussiert, um Hinweise auf die generelle Anwendbarkeit des Systems in transgenen Schweinen zu gewinnen.
Der Pseudorabies-Virus Impfstamm Bartha (PrV-Ba) wurde als potenzieller Vektor für die Expression von ASPV-Antigenen im Schwein gewählt. Dazu wurde zunächst eine Methode etabliert, mit der PrV-Rekombinanten effizient generiert werden konnten. Dabei erwies sich die Verwendung eines artifiziellen bakteriellen Chromosoms (BAC), welches das infektiöse PrV-Genom enthielt, als hilfreich. In diesem wurde ein essentielles PrV-Gen inaktiviert, dass dann durch homologe Rekombination mit einem Transferplasmid in co-transfizierten Säugerzellen rekonstituiert werden konnte. Durch gleichzeitiges CRISPR/Cas9-vermitteltes Schneiden der BAC-DNA am gewünschten Insertionsort konnte die Rekombinationsrate weiter gesteigert werden. Diese Strategie wurde anschließend für die Insertion verschiedener ASPV Gene in das PrV-Genom genutzt, wobei unterschiedliche Promotoren und Kodonoptimierungen getestet wurden. In den meisten Fällen konnten durch Verwendung des CAG-Promotors und eine Kodonadaptation an porcine Gene die höchsten Expressionsraten erreicht werden. Somit wurde eine Methode entwickelt, mit der prinzipiell alle ASPV Gene im PrV Vektorsystem exprimiert und in Impfstudien getestet werden könnten.
In der zweiten Untersuchung wurden zwei Proteine des ASPV mittels monospezifischer Antiseren näher charakterisiert und ASPV-Deletionsmutanten generiert, um Hinweise auf die Funktionen der Proteine zu erhalten. Bei diesen Proteinen handelte es sich um p285L und pK145R. Sie wurden anhand von Daten aus einer vorhergehenden Proteomanalyse von Keßler et al. (2018) ausgewählt, da sie in großen Mengen in ASPV infizierten Zellen nachgewiesen wurden und deshalb wichtige Funktionen (beispielweise auch Virulenz-determinierende Funktionen) haben könnten. Bei p285L handelt es sich um ein früh exprimiertes Virionprotein, das zunächst in den sogenannten Virusfabriken infizierter Wildschweinlungenzellen (WSL) akkumuliert. pK145R ist ein spätes ASPV Protein, das in Virionen nicht nachweisbar ist und eine diffuse Verteilung im Zytoplasma infizierter Zellen zeigt. Beide Proteine sind für die Virusreplikation nicht essentiell, und ihre Deletion führte zu keiner (285L) oder einer nur mäßigen (K145R) Titerreduktion in infizierten WSL Zellen oder primären Blutzellkulturen (PBMC). Durch in vivo Analysen der Deletionsmutanten muss nun geklärt werden, ob p285L und pK145R für die Virulenz bzw. die Wechselwirkung von ASPV mit dem Wirtsimmunsystem wichtig sind und ob sich die Mutanten deshalb als lebend attenuierte Impfstoffe eignen könnten.
In der dritten Studie wurde untersucht, ob das CRISPR/Cas9 System zur Inhibition der ASPV Infektion in vitro geeignet ist. Dazu wurden WSL-Zelllinien generiert, die Cas9 und verschiedene sgRNAs konstitutiv exprimierten. Durch die Expression einer sgRNA gegen das Gen des ASPV Phosphoproteins p30 (CP204L) wurde die Virusreplikation nahezu komplett inhibiert. Die Spezifität des Effektes konnte durch parallele Versuche mit einem Virusisolat, dessen Zielsequenz nicht mit der genutzten sgRNA Sequenz übereinstimmte, gezeigt werden. Dieses ASPV Isolat konnte im Gegensatz zum Virus mit der passenden Zielsequenz in den rekombinanten Zellen genauso gut replizieren, wie in nicht modifizierten Zellen. Zudem wurde die Spezifität durch die Analyse von sporadisch auftretenden Escape-Mutanten bestätigt, die verschiedene Basenaustausche in der Zielsequenz aufwiesen. Somit konnte gezeigt werden, dass das CRISPR/Cas9 System eine effiziente Inhibition der ASPV Replikation in Zellkultur bewirken kann und deshalb möglicherweise auch in entsprechenden transgenen Schweinen eine Resistenz gegen letale ASPV-Infektionen vermitteln könnte.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass in allen drei Studien grundlegende Experimente erfolgreich durchgeführt wurden, die zur Prävention der Afrikanischen Schweinepest beitragen können.
Die Zusammenhänge zwischen der Aktivität Epigenetik-assoziierter Enzyme und Krankheitsgeschehen neoplastischer Art konnten nicht nur experimentell bestätigt, sondern auch spätestens mit der Zulassung von Inhibitoren der DNA-Methyltransferase und Histon-Desacetylasen kausal bewiesen werden. Die weniger gut untersuchten 2-Oxoglutarat- und Eisen(II)-abhängigen JumonjiC-Domänen enthaltenden Histon-Demethylasen (KDMs) werden aufgrund von Überexpression in einigen Tumorzellen ebenfalls als mögliches epigenetisches Target in der Tumortherapie angesehen.
Die in dieser Arbeit synthetisierten KDM4-Inhibitoren basierten zum einen auf Tetrazol- und Hydrazid-haltigen Motiven, für welche synthetische Routen in weitergehenden Untersuchungen entwickelt wurden, um das aliphatische Rückgrat der Moleküle mit aromatischen Resten zu modifizieren oder komplett durch eines auf Basis der Anthranilsäure zu ersetzen. Zum anderen sollten Synthesewege für verschiedenartige (1H-Tetrazol-5 yl)pyridine gefunden werden. Dafür wurde ein Tetrazol in Position vier des Pyridinrings eingefügt, um anschließend systematische Untersuchungen der Seitenkette in Position zwei des Pyridinrings vorzunehmen. Neben direkten Heteroatomverknüpfungen wurden auch Carbonylverbindungen wie Carbonsäureamide oder eine Hydroxamsäure dargestellt. Über zahlreiche Wege konnten ebenfalls Methylengruppen-haltige Verbindungen erfolgreich synthetisiert werden.
Die biologische Testung der Verbindungen erfolgte mit einem Antikörper-basierten LANCE-Assay gegen KDM4A. Zusätzlich konnten vier der Substanzen röntgenkristallographisch in der Isoform KDM4D vermessen werden. Eine in Position zwei des Pyridinrings eingefügte Hydroxamsäure zeigte relevante Interaktionen im Enzym und veranschaulichte zugleich, dass (1H-Tetrazol-5 yl)pyridine zu einer hohen Affinität bestimmter Isoformen der Histon-Demethylasen neigen können.
Zusätzlich zu den bereits ansatzweise verstandenen Zusammenhängen zwischen Epigenetik und neoplastischen Krankheiten, weisen Experimente im Nagermodell darauf hin, dass epigenetisch modifizierende Enzyme auch an der Entstehung von depressionsartigen Phänotypen beteiligt sind. Die grundsätzliche Erforschung neuer Therapieoptionen abseits der Monoaminhypothese für die Indikation Depression ist jedoch auch deshalb notwendig, weil zugelassene medikamentöse Behandlungsoptionen zum Teil zu starken Nebenwirkungen führen und bis zur Entfaltung der vollen Wirkung oftmals mehrere Wochen vergehen können. Mit dem NMDA-Rezeptorantagonisten Ketamin behandelte depressive Patienten zeigten häufig eine rasche Symptomlinderung bei vergleichsweise günstigem Nebenwirkungsprofil. Welche Moleküle für diese Effekte ursächlich sind, ist noch Gegenstand aktueller Forschung, da neben Ketamin selber auch Metaboliten wie 2R,6R-Hydroxynorketamin mit antidepressiven Wirkungen assoziiert werden. Für die qualitativen und quantitativen Analyse von R- und S-Ketamin sowie den Metaboliten R- und S-Norketamin, R- und S-Dehydronorketamin und 2R,6R- und 2S,6S Hydroxynorketamin in menschlichem Urin wurde in der vorliegenden Arbeit eine chromatographische Methode entwickelt und validiert, welche die Techniken der überkritischen Fluidchromatographie und Massenspektrometrie nutzt (SFC-MS). Die für die SFC charakteristischen Eigenschaften wie hohe Flussraten und Trenneffizienz sowie die Nutzung von Kohlenstoffdioxid als mobile Phase konnten ausgenutzt werden, um das Trennproblem in nur einer Methode mit kurzer Laufzeit zu lösen. Gleichzeitig wurde der Verbrauch von organischen Lösungsmitteln reduziert. Damit kann die erarbeitete Methode einen nachhaltigen Beitrag für zukünftige Ketaminforschung leisten.
Im Forschungsfeld Klimaschutz und Nachhaltigkeitszertifizierung werden in dieser Arbeit die Treibhausgasemissionen durch Verwendung von Rapsbiodiesel gemäß EU Nachhaltigkeitsvorgaben der EU RED thematisiert. Regionales Bezugssystem sind gemäß EU-Vorgabe die NUTS2-Gebiete. Für 35 NUTS2-Regionen Deutschlands wurden Treibhausgasemissionen, die dem praxisnahen Rapsanbau zugerechnet werden können, berechnet.
Ein entwickeltes sogenanntes Rechenmodul mit dem Rapsanbauverfahren von der Bodenbearbeitung über die Düngung erfasst, beinhaltet einen vom Ifeu-Institut erschaffenen THG-Rechner, der die THG-Emissionen gemäß IPCC-und RED-Vorgabe berechnet. Um zwei Forschungslücken zu schließen, wurden mithilfe des Rechenmoduls insbesondere die Differenzierung der Stickstoffdüngung und die Regionalspezifik von Rapsanbauverfahren beschrieben. Zentraler Parameter ist die Düngung, mit Unterscheidung üblicher Stickstoffmineraldünger, und zusätzlich im Rechenmodul implizierte Wirtschaftsdünger. Die eigentliche Modellierung typischer regionaler Rapsanbauverfahren für 35 NUTS2-Gebiete mit 10 erforderlichen Anbauparametern erfolgte mit der Unterstützung und dem Fachwissen regionaler Experten der Landeseinrichtungen für Landwirtschaft. Folgende Ergebnisse werden dargestellt:
o Quantifizierung der THG-Anbauemissionen definierter Rapsanbauverfahren.
o Quantifizierung der entsprechenden Stickstoffsalden unter Berücksichtigung der Anrechenbarkeit des Stickstoffs aus Wirtschaftsdünger nach Vorgaben der Dün-geverordnung.
o Wirtschaftlichkeit definierter regionaler Rapsanbauverfahren.
o Modellierung von Minderungsverfahren nach Expertenrat.
o Rechenbeispiel Mecklenburg-Vorpommern – Optimierungsvariante nach Dün-geverordnung
o Einschätzung der Erreichbarkeit des Untersuchungszielwerts im Modell.
o Die von der EU gewünschte räumliche Bezugsgröße NUTS2-Region erfordert Durchschnittswerte für unterschiedlich große Gebiete.
o Mit dem entwickelten Rechenmodul sind Anbauverfahren und die erforderlichen Rechengrößen präziser bestimmbar und einzelbetrieblich planbar.
Die THG-Verminderung ist mit folgenden drei Stellschrauben möglich:
(1) N-Düngung (N2O-Feldemissionen) - Mineraldünger (die Vorkettenemissionen implizieren) sind möglichst zu vermindern und am Bedarf gemäß Düngeverordnung zu orientieren (auch um hohe N-Salden zu vermeiden),
(2) Wirtschaftsdünger (generell ohne Vorkettenemissionen) sind effizient einzusetzen, d.h. der N-Gehalt muss berücksichtigt werden,
(3) Dieselkraftstoffeinsatz im Anbauverfahren sollte möglichst verringert werden.
Ziel der Studie war die Beantwortung der Fragestellung, ob es im Klinikum Pasewalk aus krankenhaushygienischer Sicht Einwände gegen einen Wechsel der orthopädischen Operationen von einer mit TAV ausgestatteten OP-Einheit in eine mit TVS belüftete OP-Einheit gibt. Zusätzlich sollten Einflussfaktoren auf die partikuläre und mikrobielle Belastung der Raumluft einschließlich der Rolle der RLT-A analysiert werden. Besonderes Interesse galt hierbei dem Messpunkt direkt am OP-Gebiet.
Als Qualitätsparameter der Raumluft wurden bei insgesamt 48 Operationen die Partikelkonzentration an drei Messpunkten und die mikrobielle Belastung der Raumluft an vier Messpunkten während des regulären OP-Betriebs in zwei OP-Einheiten gemessen. Zur Beurteilung der Partikelkonzentration der Raumluft an den 3 Messpunkten wurden Partikel der Größen 0,5 – 4,9µm und >5 µm kumulativ gemessen. Für die Erfassung der mikrobiellen Belastung der Raumluft wurden Sedimentationsplatten an 4 Messpunkten eingesetzt.
Die mikrobielle Belastung war an den Messpunkten am OP-Gebiet, am Instrumententisch und in der Nähe der aseptischen Arbeitsflächen im OP 1 mit TAV signifikant geringer als im OP 2 mit TVS. Zusätzlich wiesen alle Messpunkte eine signifikant geringere partikuläre Belastung (sowohl unterhalb als auch außerhalb der TAV) im OP 1 mit TAV auf.
Es konnte gezeigt werden, dass die Anzahl der im Hintergrund tätigen Personen die Partikelkonzentration (>5,0 µm) und die mikrobielle Belastung am OP-Gebiet erhöht. Diese Effekte sind nur in OP 2 mit TVS nachweisbar. Zudem konnte ein positiver Zusammenhang zwischen Partikelkonzentration (>5,0 µm) und mikrobieller Belastung festgestellt werden.
Als Fazit kann eine Empfehlung zum Wechsel der OP-Einheiten nicht ausgesprochen werden. Zudem konnte gezeigt werden, dass eine RLT-A mit TAV einen verringernden Einfluss auf die Erregerbelastung und Partikelbelastung am OP-Gebiet haben kann. Sie ist zudem über ihren Schutzbereich in der Lage Auswirkungen von Umgebungseinflüssen auf mikrobielle und partikuläre Belastung am OP-Gebiet signifikant zu verringern.
Currently, plastic materials are an integral part of our lives, but their production mostly bases on fossil fuels or derivatives, which resources are decreasing. Extraction and processing of non-renewable resources have also negative impact on environment. One of the most promising and environmentally friendly approaches is use of microorganism. This PhD dissertation presents the non-conventional yeast Arxula adeninivorans as a host for production of bio-based and biodegradable poly(hydroxyalkanoates) plastics poly(hydroxybutyrate) and co-polymer poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate). Additionally, the constructed yeast strain was able to secrete enantiomerically pure (R)-3-hydroxybutyric acid.
The production of PHAs requires three enzymes: β-ketothiolase, acetoacetyl-CoA reductase and PHA synthase. The strategy followed in this project was divided into two parts. While all three enzymes are responsible for intracellular production of PHA polymer, first two only lead to secretion of (R)-3-HB into culture media, which was used in a first stage of work to establish and optimize polymer production. Both, different bacterial strains and yeast A. adeninivorans were taken into account in screening of the genes encoding aforementioned enzymes. Bacterial genes were chemically synthesized using codon optimization pattern and endogenous genes were obtained using PCR and genomic DNA template from A. adeninivorans LS3 wild-type strain. Each gene was cloned into Xplor2 vector between TEF1 constitutive promoter and PHO5 terminator. Vector containing both thiolase and reductase genes was used for A. adeninivorans transformation.
The best combination of heterologous genes was overexpression of β-ketothiolase gene from Clostridium acetobutylicum and acetoacetyl-CoA reductase gene from Cupriavidus necator which led to secretion of 4.84 g L−1 (R)-3-HB, at a rate of 0.023 g L−1 h−1 over 214 h in shaking flask cultivation. Further optimization by fed-batch culturing with glucose as a carbon source did not improve (R)-3-HB secretion, but the rate of production was doubled to 0.043 g L−1 h−1 [3.78 g L−1 of (R)-3-HB at 89 h].
The product of acetoacetyl-CoA reductase is (R)-3-HB-CoA and further removing of CoA moiety is needed for acid secretion into culture media. A. adeninivorans is able to conduct this process without any additional modification but the conversion rate is unknown. Two thioesterases, cytosolic TesBp encoded by TesB gene from E. coli and mitochondrial ATes1p encoded by ATES1 gene from A. adeninivorans, were analysed to enhance secretion process. Additionally, a cytosolic version of ATES1 gene (ATES1cyt) was tested. All three genes were expressed in A. adeninivorans cells under TEF1 constitutive promoter together with thiolase and reductase genes. Despite detected enzymatic activity the yield of (R)-3-HB synthesis and secretion was not increased. Moreover, overexpressed thioesterases negatively influenced cell growth, indicating that they act on other metabolic components. The results provided two sets of information, first, the endogenous secretion system is sufficient for (R)-3-HB production; second, further screening of suitable genes needs to be performed.
Based on optimization of (R)-3-HB synthesis, thiolase gene (thl) from C. acetobutylicum and reductase gene (phaB) from C. necator were chosen to combine with PHA synthase gene (phaC) for creating the PHB-V producing strain. The PHA synthase expression module, containing TEF1 promoter and PHO5 terminator, was cloned into Xplor2 vector together with thiolase and reductase expression modules and used for A. adeninivorans transformation. The engineered strain accumulated up to 7.47% PHB of dcw. During the set of cells passaging A. adeninivorans lost the ability to accumulate polymer with maximal 23.1 % of primary accumulation level. Additionally, use of a vector including hygromycin B antibiotic resistance marker (instead of auxotrophic marker in Xplor2) did not improve polymer accumulation and stability.
To counteract the effect of loss of accumulation stability, phasin gene (phaP1), originated from C. necator, was introduce together with PHA pathway genes. First screening cultivations resulted in stabilizing of polymer production reaching 9.58 % PHB of dcw and only 12.0 % loss of production ability. Further experiments increased PHB content with 19.9% PHB of dcw (3.85 g L-1) after 180 h of cultivation using rich medium. Use of another thiolase gene, the second thiolase from C. necator (bktB), which theoretically should induce production of PHBV copolymer, led to accumulation only 11.4% PHB of dcw after 139 h and no PHV fraction was detected.
Variation of the ratio between flask volume and amount of media influences the level of aeration. Importantly, decrease of aeration level significantly increased polymer synthesis. Additionally, PHB-V copolymer accumulation has been induced by use of different carbon source co-substrates. Use of rich media supplemented with ethanol allow the strain with thl thiolase to accumulate up to 42.9 % PHB of dcw without PHV fraction and with bktB thiolase to 30.5 % PHB of dcw. Nevertheless, despite of lower total amount of polymer, supplementation with 1-propanol allow both strains to accumulate PHB-V copolymer with 7.30 %mol and 22.5 %mol of PHV for thl and bktB strains, respectively.
Optimization based on genetic engineering further enhanced polymer production yield led to exceeding of 50 % PHB-V of dcw. For doubling the gene dosage, PHA synthesizing strains of A. adeninivorans were again transformed with Xplor2 vector containing PHA pathway genes. Resulting strains exhibited twice the level of enzymatic activities of thiolase and reductase compared with strains transformed once with expression vector. In a shaking flask experiment the strain transformed twice with vector containing bktB thiolase reached after 240 h 52.1% PHB-V of dcw (10.8 g L-1) with 12.3 %mol of PHV fraction which is the highest level found in yeast. As another genetic approach, a fusion strain has been created. Two different strains have been established and merged using protoplast fusion technique. Doubling of genetic material resulted in similar level of copolymer produced by Arxula as in former experiments (50.2% of dcw, 10.7 g L-1).
Culture conditions were optimized in controllable cultivation using fed-batch mode. Although optimal oxygen and pH level and continuous carbon source and nitrogen feeding were maintained, final polymer level in % of dry mass was around three times lower than for shaking flask experiment. Nevertheless, efficient growth of Arxula in fed-batch mode led to increase of total copolymer level in g L-1 (16.5 g L-1 compare to 10.8 g L-1 for shaking flasks) showing the feasibility of using Arxula strain for up-scaling production of copolymer.
Acetyl-CoA is a main precursor in synthesis of PHB-V copolymer and change of its pool was investigated. ATP citrate lyase is a cytosolic enzyme converting citrate into oxaloacetate and acetyl-CoA, supporting the biosynthesis of fatty acids. Two genes encoding Acl subunits from Aspergillus nidulans (AnAcl1 and AnAcl2) were again cloned into Xplor2 vector and transformed into A. adeninivorans PHA producing strain. Despite of higher enzymatic activity of AnAclp, accumulation of polymer was around three times higher for control without expression of lyase genes. Expectedly, the strain expressing AnAcl1/2 genes accumulated larger amount of each stearic, palmitic and oleic acid in both standard and fatty acid inducing conditions (lower nitrogen level). Thus, overexpression of AnAcl1/2 genes in A. adeninevorans cells may improve biosynthesis of fatty acids but is ineffective for PHB polymer accumulation.
The aim of the project was use of starch-based media, manufactured as by-products, for polymer production. Genetically engineered Arxula strains were cultivated using these media instead of glucose-based media. Although yeast cells were both able to secrete (R)-3-HB and to accumulate PHB, the yield was lower than for previous media. Additionally, only trace of PHV was found at the end of cultivation time when 1-propanol was supplemented. Obtained results showed that use of cheaper media is a promising approach to decrease production costs but further optimization needs to be performed especially for extended scale of production.
Determination of produced copolymer has been done based on microscopic analysis and studies of physical and chemical properties. Results revealed that Arxula accumulated PHA polymer in cytosolic granules with a similar size range compared to the ones produced by bacteria. The physicochemical study showed that produced polymer exhibited slightly different properties in comparison to bacterial polymer with similar content of PHV, i.e. very-low molecular mass, higher melting and glass transition temperature.
All above results showed that A. adeninivorans is a promising host for PHB-V production. Expression of phasin greatly increased production and stability of polymer, which led to an accumulation level never found before in yeast. Further optimization in higher production scale using cheap starch-based media may establish Arxula strain as a valuable tool for industrial production of PHB-V copolymer.
Hintergrund: Patientennahe und klinische Erhebungsverfahren zur Dokumentation des Therapieverlaufs und des Behandlungserfolgs in der Ambulanten Muskuloskeletalen Rehabilitation (AMR) wurden bisher nur selten im direkten Vergleich hinsichtlich ihrer methodischen Eigenschaften, speziell der Änderungssensitivität untersucht. Für die angemessene Beurteilung medizinischer Behandlungsergebnisse sind begründete Empfehlungen für die Auswahl und Beurteilung geeigneter Outcomeparameter erforderlich.
Ziel: Die methodischen Eigenschaften verschiedener klinischer Messverfahren (Bestimmung der Gelenkbeweglichkeit und des Fingerbodenabstands mit der Neutral-Null-Methode, manuelle Muskelkraftmessung, Gehstreckenbestimmung mit dem Laufband, Staffelsteinscore Version Hüfte und Knie, Harris Hip Score und Knee Society Score) werden ermittelt und verglichen. Es wird untersucht, ob und wie gut diese Erhebungsmethoden mit generischen (SF-36) und spezifischen (WOMAC® bzw. Funktionsfragebogen Hannover-Rückenschmerz) patientennahen Erhebungsinstrumenten korrespondieren. Neben den klassischen Haupt- und Nebentestgütekriterien und den Verteilungseigenschaften wird die Änderungssensitivität bestimmt, um zu zeigen, wie gut die Instrumente in der Lage sind, Veränderungen über die Zeit abzubilden.
Methoden: In die prospektive unkontrollierte Längsschnittstudie mit indirekter Ergebnismessung im Vorher-Nachher-Design werden alle Patienten konsekutiv eingeschlossen, welche vom 1.1.2013 bis zum 1.5.2014 eine durchschnittlich dreiwöchige Ambulante Muskuloskeletale Rehabilitation nach Hüft- oder Knie-TEP-Implantation sowie nach operativer oder konservativer Behandlung der Claudicatio spinalis im Zentrum für Rehabilitation und Physikalische Medizin am SRH Zentralklinikum Suhl absolviert haben. Bei Aufnahme (T1) und bei Entlassung (T2) werden die o.g. klinischen Erhebungsverfahren, anamnestische Daten und bei den Patienten mit Claudicatio spinalis der Funktionsfragebogen Hannover-Rückenschmerz, bei den Endoprothese-Patienten der WOMAC® und bei allen Patienten der SF-36 bestimmt. Die Datenerhebung für WOMAC® und SF-36 erfolgt per Selbstauskunft, mit Hilfe oder als Interview. Die Reliabilität der patientennahen Instrumente wird für T1 mit Cronbach's alpha ermittelt. Für die Änderungssensitivität werden Effektstärken und Standardisierte Mittelwertdifferenzen berechnet und miteinander verglichen. Mit der Pearson-Korrelation wird gemessen, ob und wie gut die Ergebnisse der verschiedenen klinischen Befunde untereinander und mit den patientennahen Erhebungsverfahren korrelieren.
Ergebnisse: Die Untersuchung umfasst 175 Patienten (40 nach Hüft- und 60 nach Knie-TEP-Implantation sowie 75 mit Claudicatio spinalis, davon 24 nach einer Operation). Im Verlauf der Ambulanten Muskuloskeletalen Rehabilitation zeigen sich unabhängig von Alter, Geschlecht und Bildungsstand positive Veränderungen. Die heterogene Datenerhebung mittels schriftlicher Befragung bzw. durch ein persönliches Interview für SF-36 und WOMAC® hat keinen Einfluss auf das Untersuchungsergebnis. Wegen der unterschiedlichen Ergebnisse für die beiden Indikatoren zur Bestimmung der Änderungssensitivität (Effektstärke und Standardisierte Mittelwertdifferenz) ist es empfehlenswert, in Studien grundsätzlich beide Kennziffern zu berechnen und zu vergleichen. Die höchste Änderungssensitivität aller Instrumente erzielt der Staffelsteinscore in beiden Versionen (Knie stärker als Hüfte). Die Änderungssensitivität der anderen klinischen Erhebungsverfahren und des Funktionsfragebogen Hannover-Rückenschmerz fällt schwächer aus, ist aber der Änderungssensitivität der körperlichen Domänen des SF-36 überlegen, die wiederum eine höhere Änderungssensitivität aufweisen als die WOMAC® Subscores. Am niedrigsten ist die Änderungssensitivität für die Psychischen Domänen des SF-36. Es gibt keine relevanten Antwortausfälle. Nennenswerte Boden- und Deckeneffekte zeigen testimmanent nur der WOMAC® und für die Items "Körperliche Rollenfunktion", "Emotionale Rollenfunktion" und "Soziale Funktionsfähigkeit" der SF-36. Der Funktionsfragebogen Hannover-Rückenschmerz, der WOMAC® und mit Einbußen der SF-36 für die Items "Schmerz" und "Allgemeine Gesundheitswahrnehmung" sind zum Zeitpunkt T1 hoch reliabel (Cronbach's alpha). Mit der Pearson-Korrelation wird außer für die Hüft-TEP-Patienten in T1 die Konstruktvalidität für den SF-36 und den WOMAC® bestätigt. Als mögliche Fehlerursache kann nur die geringe Anzahl von 40 Hüft-TEP-Patienten identifiziert werden. Staffelsteinscore, Harris Hip Score und Knee Society Score korrelieren miteinander hochsignifikant. Der Staffelsteinscore ist in beiden Versionen bezüglich der Nebentestgütekriterien und der Korrelation mit dem SF-36 bzw. dem WOMAC® dem Harris Hip Score und dem Knee Society Score insgesamt leicht überlegen. Bei Patienten mit Claudicatio spinalis korrelieren Gehstrecke, Funktionsfragebogen Hannover-Rückenschmerz und mit Abstrichen für T1 der Fingerbodenabstand hochsignifikant miteinander und auch akzeptabel mit dem SF-36. Die Gehstrecke der Totalendoprothese-Patienten korreliert eher weniger gut mit allen Kenngrößen.
Diskussion: Im Ergebnis der Studie kann zur Evaluation und Dokumentation der Prozess- und Ergebnisqualität in der Ambulanten Muskuloskeletalen Rehabilitation für Endoprothese-Patienten die Verwendung des Staffelsteinscores in beiden Versionen und für Patienten mit Claudicatio spinalis die Bestimmung des Funktionsfragebogen Hannover-Rückenschmerz, der Gehstrecke und des Fingerbodenabstandes empfohlen werden. Dabei sind die differierenden Ergebnisse der Hüft-TEP-Patienten zum Zeitpunkt T1 und die heterogene Form der Datenerhebung für SF-36 und WOMAC® zu berücksichtigen. Die Kombination des Staffelsteinscores mit dem Harris Hip Score für die Hüft-TEP- und mit dem Knee Society Score für die Knie-TEP-Patienten bringt keinen Vorteil. Der Einsatz des SF-36 und des WOMAC® in der Routine ist nicht sinnvoll, genau wie das Messen der Gehstrecke mit dem Laufband bei den Endoprothese-Patienten. Weitere Studien an größeren Patientengruppen, im Einrichtungsvergleich, mit praktikableren patientenberichteten Endpunkten für die Endoprothese-Patienten und mit spezifischeren patientennahen Erhebungsverfahren für die Patienten mit Claudicatio spinalis sind genauso notwendig wie Untersuchungen mit anderen Assessmentinstrumenten der Mobilität sowie zur Bestimmung der Gehstrecke in anderer Art und Weise.
In aktuellen Studien aus den letzten Jahren mehren sich die Hinweise auf metabolische Einflüsse
von Osteocalcin. Neben dem Skelettsystem scheint besonders der Energiestoffwechsel,
speziell auf der Ebene der Distribution und des Verbrauchs von Glucose mit Osteocalcin
zu interagieren. In der vorliegenden Studie wurden Blutplasma- und Urinproben von 931
gesunden Probanden mittels Massenspektrometrie (Tandem-Massenspektroskopie mit vorgeschalteter
Flüssigkeitschromatographie) auf niedermolekulare Substanzen untersucht, um
dann auf systemische Effekte von Osteocalcin zu schließen. Diese Methodik erlaubt eine
breite Untersuchung von Wirkungen von Osteocalcin in allen Organsystemen, auch in jenen,
für die bisher noch keine Interaktionen mit Osteocalcin bekannt sind. Die Berechnung eines
ersten Modells zeigte viele Zusammenhänge. Diese waren jedoch stark durch die Nierenfunktion
beeinflusst. Nach Adjustierung für die Nierenfunktion blieben insgesamt 29 signifikante
Ergebnisse erhalten. Zu diesen Ergebnissen zählten zuvorderst Zwischenprodukte des
Kollagenstoffwechsels, besonders Prolinderivate, was die Bedeutung von Osteocalcin im
Knochenstoffwechsel unterstreicht. Die weiteren Ergebnisse umfassten eine Assoziation mit
Kynurenin, ein Hinweis auf die Möglichkeit, dass Entzündungen Einflüsse auf zirkulierendes
Osteocalcin haben könnten. Weitere Hinweise auf die bereits bekannte Verknüpfung zwischen
dem Energiestoffwechsel und Osteocalcin bietet die vorliegende Studie durch die Detektion
einer Assoziation zwischen Osteocalcin und Abbauprodukten von verzweigtkettigen
Aminosäuren. Auch scheint Osteocalcin vom Lebensstil, wie beispielsweise dem Tabakrauchen,
beeinflusst zu werden. Zusammenfassend bietet die vorliegende Studie einen umfassenden
Überblick über die metabolischen Einflüsse von Osteocalcin. Darin war eine Vielzahl
von Assoziationen nachweisbar, die jedoch insgesamt für eine eher geringe Rolle von Osteocalcin
im menschlichen Stoffwechsel sprechen.
Die therapeutische Anwendung kalter Atmosphärendruckplasmen (CAP) ist der zentrale Schwerpunkt des in einer hoch interdisziplinären Schnittstelle zwischen Natur- und Lebenswissenschaften angesiedelten Forschungsgebiets der Plasmamedizin. Trotz eines auf Basis grundlagentechnologischer und anwendungsorientierter Forschung zunehmenden Erkenntnisgewinns, wirft die Plasmamedizin sowohl bezüglich spezifischer Wirkeffekte als auch Risikopotentiale nach wie vor verschiedene Fragestellungen auf und zeigt, vor dem Hintergrund einer nicht ausschließlich auf Grundlage von in vitro Daten zu prognostizierenden unbedenklichen in vivo Anwendbarkeit, vor allem ein Defizit an klinischen Daten.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit erfolgte erstmals eine systematische Langzeituntersuchung eines unter standardisierten Bedingungen mittels kaltem atmosphärischen Plasma behandelten Probandenkollektivs. Die 5 Probanden waren 5 Jahre zuvor Teil einer Untersuchung zum CAP-Einfluss auf die Wundheilung CO2-Laser-induzierter Hautläsionen, im Zuge derer jeweils 3 der 4 Läsionen mit unterschiedlichen Applikationsschemata (1 x 10 s; 1 x 30 s; 3 x 10 s) mittels des kINPen® MED behandelt wurden.
Neben einer klinischen Evaluation wurde die Nachuntersuchung durch aufwendige, bildgebende Diagnostika wie Dermatoskopie, konfokale Laserscanmikroskopie (KLSM) und Hyperspectral Imaging (HSI) assistiert sowie fragebogengestützt hinsichtlich plasmavermittelter Hautveränderungen (POSAS) und einer möglichen therapieassoziierten Beeinträchtigung der Lebensqualität (DLQI) ergänzt.
Im Ergebnis konnten weder klinisch-makroskopisch, dermatoskopisch, noch mittels KLSM oder HSI malignitätssuspekte Veränderungen, Anzeichen chronischer Entzündungsreaktionen, pathologische Modifikationen der Zellarchitektur und Zellmorphologie oder mikrozirkulatorische Pathologien in den plasmabehandelten Arealen, gegenüber dem umliegenden, nicht mittels Kaltplasma therapierten Gewebe, belegt werden.
Die in dieser Komplexität im Rahmen einer Langzeituntersuchung am Menschen bisher einzigarten Daten tragen, insbesondere auf dem hochaktuellen Diskussionsfeld plasmaassoziierter Risikopotentiale, zu einem weiteren Erkenntnisgewinn bei. Zur Sicherung indikationsspezifischer Dosisempfehlungen und Behandlungsfenster bedarf es, aufgrund verschiedener allgemeiner und spezieller Limitationen, jedoch weiterer klinischer Studien.
Ion thrusters are Electric Propulsion systems used for satellites and space missions. Within
this work, the High Efficient Multistage Plasma Thruster (HEMP-T), patented by the
THALES group, is investigated. It relies on plasma production by magnetised electrons.
Since the confined plasma in the thruster channel is non-Maxwellian, the near-field plume
plasma is as well. Therefore, the Particle-In-Cell method combined with a Monte-Carlo
Collision model (PIC-MCC) is used to model both regions. In order to increase the sim-
ulated near-field plume region, a non-equidistant grid is utilised, motivated by the lower
plasma density in the plume. To minimise artificial self-forces at grid points bordered by
cells of different size a modified method for the electric field calculation was developed in
this thesis. In order to investigate the outer plume region, where electric field and collisions
are negligible, a ray-tracing Monte-Carlo model is used. With these simulation methods,
two main questions are addressed in this work.
What are the basic mechanisms for plasma confinement, plasma-wall-interaction
and thrust generation?
For the HEMP-T the plasma is confined by magnetic fields in the thruster channel, generated
by cylindrical permanent magnets with opposite polarity. Due to different Hall parameters,
electrons are magnetised, while ions are not. Therefore, the dominating electron transport
is parallel to the magnetic field lines. In the narrow cusp regions, the magnetic mirror effect
reduces the electron flux towards the wall and confines the electrons like in a magnetic
bottle. At the anode, propellant gas streams into the thruster channel, which gets ionised
by the electrons creating the plasma. As a result of the electron oscillation between the two
cusp regions, ionisation of the propellant gas is efficient.
The magnetic field configuration of the HEMP-T also influences the plasma potential inside
the thruster channel. Close to the symmetry axis, the mainly axial magnetic field results in
a flat potential. At the inner wall, the field configuration reduces the plasma wall interaction
to only the narrow cusp regions. Here, the floating potential of the dielectric channel wall
and its plasma sheath result in a rather low radial potential drop compared to the applied
anode potential. As a result, the electric potential is rather flat and impinging ions at the
thruster channel wall have energies below the sputter threshold energy of the wall material.
Therefore, no sputtering appears at the dielectric wall. At the thruster exit the confinement
by the magnetic field is weakened and the potential drops with nearly the full anode voltage.
The resulting electric field accelerates the generated ions into the plume and generate the
thrust, but they are also able to sputter surfaces. During terrestrial testing, sputteringat vacuum vessel walls leads to the production of impurities. The amount of back-flux
towards the channel exit is determined by the sputter yield of the vacuum chamber wall. A
large distance between thruster exit and vessel wall reduces the back-flux and smooths the
pattern of deposition inside the thruster channel. Dependent on their material, the evolving
deposited layers can get conductive, modify by this the potential distribution and reduce
the thrust.
For the HEMP-T, ions are mainly generated at high potential close to the applied anode
potential. Therefore, the accelerated ions producing the thrust gain the maximum energy
as observed in experiment. Ions emitted from the thruster into different angles in the
plume contribute mainly to the ion current at angles between 30 ◦ and 90 ◦ . They mainly
originate from ionisation at the thruster exit. The resulting angular distribution of the
ejected ion current is close to the one of the experiment, slightly shifted by about ten
degrees to higher emission angles. In front of the thruster exit, electrons are trapped by
electrostatics forces. This enhanced density allows ionisation and an additional electron
density structure establishes.
What are possible physics based ideas for optimisation of an ion thruster?
An optimised thruster should have a high ionisation rate inside the thruster channel, low
erosion and an ion angular distribution with small contributions at high angles for min-
imised thruster satellite interactions. In experiments, the HEMP-T satisfies already quite
nicely these requests. In the simulations, low erosion inside the thruster channel and angular
ion distributions close to the experimental data are demonstrated. However, the ionisation
efficiency is lower and radial ion losses are larger than in experiment. A possible explanation
of these differences is an underestimated transport perpendicular to the magnetic field lines,
well known for magnetised plasmas.
A successful example for an optimisation using numerical simulations is the reduction of
back-flux of sputtered impurities during terrestrial experiments by an improved set-up of
the vacuum vessel. The implementation of baffles reduces the back-flux towards the thruster
exit and therefore deposition inside the channel. These improvements were successfully im-
plemented in the experiment and showed a reduction of artefacts during long time measure-
ments. This leads to a stable performance, as it is expected in space.
In the 1940s cytochrome P450 monooxygenases have been discovered and have been the focus of many studies ever since. Although they catalyze very interesting reactions that might find applications in the production of fine chemicals or pharmaceuticals, their low activity and stability often reduces their economic value. Both properties, the activity and the stability, are influenced by the uncoupling of the catalytic cycle.
In this PhD thesis, an assay for the screening of activity and uncoupling of cytochrome P450 enzymes was successfully developed. After finding optimal conditions for the assay, concerning pH and enzyme concentration, the uncoupling of cytochrome P450 BM3 and five mutants (F87Y, R47L, Y51F, A82L and T268A) was investigated. With the results obtained, a comparison of data from literature was possible and revealed similarities. Additionally, through negative controls, the reliability of the assay could be further demonstrated. Although other methods have been described for the detection of hydrogen peroxide formation, the combination of NADPH consumption measurement and hydrogen peroxide formation in parallel was new and represents a very good basis for a pre-screening of large mutant libraries, followed by closer investigation of selected variants.
For the investigation of the activity of the CYP11A1 system, consisting of CYP11A1 and Adx and AdR as redox partner system, the expression and purification for all three proteins was investigated first. For the protein CYP11A1 and Adx, good expression levels were achieved, whereas for AdR the protein concentration obtained was very low. The purification of all three proteins was partially accomplished but left room for improvement. Therefore, in the Master thesis of Christopher Grimm, the pH and temperature stability of all three proteins was further investigated in order to improve conditions used for ion exchange chromatography and to investigate possible conditions for in vitro biocatalysis. As unfortunately even with further investigation of the expression of AdR, no improvement was achieved, a whole-cell system was further investigated. Here, the product formation could be increased 8-fold in comparison to the published data, from 0.27% conversion to 2.2% conversion over 24 h by using a different detergent for substrate solubilization, which might have led to a better substrate supply to the enzyme.
Due to the low activity and stability, a different P450 system, the CYP17A1 enzyme, was subsequently investigated, first by in vitro biocatalysis with the human CYP17A1 expressed in E. coli. Therefore, a suitable redox partner system needed to be found for efficient electron supply of the enzyme. In in vitro biocatalysis, in combination with the Pdx/PdR system of P. putida the CYP17A1 enzyme showed the highest conversion with 91% after 24 h. To investigate the activity of the enzyme further, all active site residues in 4 Å proximity to the bound substrate were exchanged with alanine. After expression of the variants, almost no correctly folded protein was obtained for the variants. Also, after investigating different buffers to possibly enhance the stability, no improvements were achieved. Therefore, a whole-cell approach with the bovine enzyme was chosen in order to investigate the activity of the alanine variants. Here the importance of positions N202, R239, G297, E305, and T306A, described in literature to be important for catalytic activity, was confirmed. Most importantly, three positions that alter the regioselectivity of the enzyme were identified. The reaction of the V483A mutant was therefore also further investigated by preparative biocatalysis. Afterwards the new product was separated by preparative HPLC and identified as 16α- hydroxyprogesterone as confirmed by NMR spectroscopy analysis.
In the last part of the thesis, another screening approach for possible high-throughput screening was investigated. In contrast to the other screening approach, here the investigation of the substrate conversion and the hydrogen peroxide formation were optimized for application in droplets. After finding that DCFH-DA was not sensitive enough towards hydrogen peroxide, the AmplifluTM Red probe was used. As both fluorescent products were found to stay in the aqueous phase above pH 7.4, the conditions investigated for the AmplifluTM Red assay were applied and only NADPH to substrate ratio was investigated by using an uncoupling variant, an active variant from literature and the cytochrome P450 BM3 wild-type enzyme. After finding a good ratio, the five variants used for the investigation of the AmplifluTM Red assay were investigated in the same concentration later on found in the droplets (1 cell per 4 pL), and one variant showed improved product formation compared to wild-type. This finding clearly shows the applicability of the assay for high-throughput screening in droplets.
In an aerobic environment the occurrence of reactive oxygen species (ROS) is a common phenomenon. The diverse roles of ROS in cellular function and in diseases make them a target of interest in many research areas. Substances capable of directly or indirectly reducing the (harmful) effects of ROS are referred to as “antioxidants”. However, the term is applied miscellaneously in the chemical and the biological context to describe different attributes of a substance. In this work the potential of an electrochemical assay to detect different ROS in-vitro was explored. The method was optimized to investigate the radical scavenging activities (antioxidant potential) of trolox and different plant compounds (ascorbic acid, caffeic acid, epigallocatechin gallate, ferulic acid, kaempferol, quercetin, rutin, and Gynostemma pentaphyllum extract) in-vitro. The obtained data was compared to established antioxidant in-vitro assays. Further, the impact of the plant substances on cellular parameters was evaluated with the electrochemical assay and established cell assays.
The optimization of the electrochemical assay allowed the reproducible detection of ROS. The sensor electrode proved differently sensitive towards individual ROS species. The highest sensitivity was recorded for hydroxyl radicals while superoxide and hydrogen peroxide had little impact on the sensor. Extracellular ROS concentrations could be detected from cell lines releasing elevated ROS into the extracellular space. The antioxidant activity of the investigated plant substances could be demonstrated with all in-vitro assays applied. However, the absolute as well as the relative activity of the individual substances varied depending on the experimental parameters of the assays (pH, radical species, phase, detection method).
The plant compounds modified redox related intracellular parameters in different cell lines. However, a direct correlation between intracellular and extracellular effects of the plant compounds could not be established.
The work demonstrates the feasibility to use the electrochemical assay to sense ROS as well as to evaluate the radical scavenging activity of molecules. The in-vitro antioxidant activities demonstrated for the individual plant substances are not reliable to predict the cellular effects of the molecules.
Die Atherosklerose ist eine weit verbreitete, mit dem Alter zunehmende Erkrankung der Gefäße, die schwerwiegende Folgeerkrankungen auslösen kann. Zu den Hauptrisikofaktoren gehören Störungen im Lipidstoffwechsel. Insbesondere erhöhte Cholesterin- und Triglyceridspiegel im Blut fördern die Entstehung von atherosklerotischen Läsionen in der Gefäßwand.
Protease-aktivierte Rezeptoren (PAR) spielen in vielen verschiedenen entzündlichen Prozessen unseres Körpers eine große Rolle, dabei ist der PAR-2 aktuell weniger gut erforscht. Der PAR-2 wird durch die Serinprotease Faktor Xa aktiviert und vermittelt proinflammatorische Antworten. Eine wesentliche Rolle des PAR-2 im Lipidstoffwechsel ist derzeit nicht bekannt. Aus der Arbeit von Frau Dr. Flößer war eine Zunahme des Körpergewichts, sowie erhöhte Triglycerid- und Cholesterinspiegel, bedingt durch den Knockout des PAR-2 und des ApoE-Gens bekannt. Dadurch wurde ein Einfluss des PAR-2 auf den Lipidstoffwechsel vermutet.
Das LIGHT-Protein wurde sowohl im Zusammenhang mit atherosklerotischen Läsionen, als auch im Rahmen des Lipidstoffwechsels beschrieben. Ebenso ist eine Interaktion des LIGHT-Proteins mit dem PAR-2 bekannt. Demnach ergab sich die Vermutung, dass der Einfluss des PAR-2 auf den Lipidstoffwechsel über das LIGHT-Protein erfolgt.
Die Analyse der Expression der mRNA in vier verschiedenen Mauslinien ergab eine signifikante Reduktion der Expression der mRNA des LIGHT-Proteins und der Expression der mRNA seiner beiden Rezeptoren HVEM und LTβ-Rezeptor. Da ebenfalls bereits ein Einfluss des LIGHT-Proteins auf die Expression der hepatischen Lipase bekannt war und die hepatische Lipase eine wesentliche Rolle im Lipidstoffwechsel spielt, wurde auch die mRNA-Expression der hepatischen Lipase bestimmt. Es konnte eine erniedrigte Expression der mRNA der hepatischen Lipase festgestellt werden, was die erhöhten Triglycerid- und Cholesterinspiegel begründet. Gegensprüchlich in dieser Arbeit war jedoch, dass das LIGHT-Protein in anderen Arbeiten als negativer Regulator der hepatischen Lipase beschrieben wurde und somit eine verminderte Expression von LIGHT eher zu einer vermehrten Expression der hepatischen Lipase führen würde. Da aber ebenfalls beide Rezeptoren des LIGHT-Proteins vermindert exprimiert wurden und die Interaktion mit der hepatischen Lipase über den LTβ-Rezeptor erfolgt, wird davon ausgegangen, dass die LIGHT-LTβ-Rezeptor Interaktion durch den Knockout des PAR-2 weniger beeinflusst wird und dadurch weiterhin aktiv stattfand.
Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass der PAR-2 eine Rolle im Lipidstoffwechsel spielt und zu einer verminderten Expression des LIGHT-Proteins und seiner Rezeptoren führt.
The glioblastoma multiforme (GBM) not only presents the most common tumor of the central nervous system in adults, it is also the most aggressive brain tumor. Although patients suffering from GBM standardly receive a combination of multiple treatments including surgery, radiotherapy and chemotherapy, its prognosis is still poor with a median survival time of only 12-15 months. Therefore, new and effective treatment methods are urgently needed.
A signaling molecule which is both involved in proliferation, migration and invasion of a broad range of healthy and malignant cells is the lipid mediator sphingosine-1-phosphate (S1P). Previous studies have confirmed that sphingosine-1-phosphate (S1P) receptor 1 (S1PR1) is involved in the regulation of proliferation, invasion, metastasis, vascular maturation and angiogenesis of GBM cells, and is closely related to the occurrence and development of tumors. Thus, ACT-209905 (provided by Actelion Pharmaceuticals) as a selective S1PR1 modulator was applied to gain insights into the molecular processes activated by S1PR1 in GBM cells using two human (LN18, U87MG) and one murine (GL261) GBM cell line.
In our in vitro cell viability analyses, we found that ACT-209905 significantly reduced viability of LN18 cells in a concentration dependent manner. A combined administration of ACT-209905 with S1PR2 inhibitors (Compound 16, Compound 16ME – both provided by ONO Pharmaceuticals, and JTE-013 – commercially available) showed a stronger effect than the single administration demonstrating that both S1PR1 and S1PR2 are involved in growth of GBM cells and may interact with each other. Our results also demonstrated that ACT-209905 can induce apoptosis in GBM cells since caspase 3 activity was induced by the S1PR1 modulator which might therefore play an important role in inhibiting the proliferation of GBM cells. Further, we found a significant inhibitory effect of ACT-209905 on the migration and invasion of LN18 and U87MG GBM cells arguing for a participation of S1PR1 signaling in migration and invasion of GBM cells, too. Stimulation of S1P receptors results in the activation of several kinases such as AKT1 and ERK1/2, correspondingly our immunoblot analyses showed a strong activation of both kinases by S1P which was reduced by ACT-209905 in LN18 cells but not in GL261 cells suggesting that different pathways are activated by S1P in these GBM cell lines. Further studies have to be performed to clarify the role of AKT1 and ERK1/2 in the inhibitory effects of ACT-209905 on GBM proliferation, migration and invasion.
Currently, GBM stem cells are discussed as a reason for resistance against the radiochemotherapy and the recurrence of the tumor. Our immunoblot analyses showed that Nestin and CD133, two marker proteins for GBM stem cells, were higher expressed in GBM cells treated with ACT-209905 compared to control or S1P treated LN18 cells. Further investigations in the future might contribute to the elucidation of an involvement of the S1P receptors in the stem cell behavior of GBM cells. Paradoxically to the up-regulation of CD133 and Nestin by ACT-209905, treatment of LN18 stem-like neurospheres with ACT-209905 showed a significant cytotoxic effect of the compound which was even more pronounced in the stem-like neurosphere cells compared to the adherent parental LN18 cells.
Overall, the studies of this work improve our understanding of the complex mechanisms of S1P signaling in GBM cells and might drive the development of its pharmacological modulation as a new therapeutic principle in GBM. Furthermore, an extended knowledge about the molecular effects of ACT-209905 on GBM cells will broaden the understanding for possible future applications and clinical indications.
Individual white spruce (Picea glauca (Moench) Voss) growth limitations at treelines in Alaska
(2018)
White spruce (Picea glauca (Moench) Voss) is one of the most common conifers in Alaska and various treelines mark the species distribution range. Because treelines positions are driven by climate and because climate change is estimated to be strongest in northern latitudes, treeline shifts appear likely. However, species range shifts depend on various species parameters, probably most importantly on phenotypic plasticity, genetic adaptation
and dispersal. Due to their long generation cycles and their immobility, trees evolved to endure a wide variety of climatic conditions. In most locations, interannual climate variability is larger than the expected climate change until 2100. Thus treeline position is typically thought of as the integrated effect of multiple years and to lag behind gradual climate change by several decades. Past dendrochronological studies revealed that growth of white spruce in Alaska can be limited by several climatic variables, in particular water stress and low temperatures. Depending on how the intensity of climate warming, this could result in a leading range edge at treelines limited by low temperatures and trailing treelines where soil moisture is or becomes most limiting. Climate-growth correlations are the dendrochronological version of reaction norms and describe the relationship between an environmental variable and traits like tree-ring parameters (e.g. ring width, wood density, wood anatomy). These correlations can be used to explore potential effects of climate change on a target species. However, it is known that individuals differ with respect to multiple variables like size, age, microsite conditions, competition status or their genome. Such individual differences could be important because they can modulate climate-growth relationships and consequently also range shifts and growth trends. Removing individual differences by averaging tree-ring parameters of many individuals into site chronologies could be an oversimplification that might bias estimates of future white spruce performance. Population dynamics that emerge from the interactions of individuals (e.g. competition) and the range of reactions to the same environmental drivers can only be studied via individual tree analyses. Consequently, this thesis focuses on factors that might alter individual white spruce’ climate sensitivity and methods to assess such effects. In particular, the research articles included explore three topics:
1. First, clones were identified via microsatellites and high-frequency climate signals of clones were compared to that of non-clonal individuals. Clonal and non-clonal individuals showed similar high-frequency climate signals which allows to use clonal and non-clonal individuals to construct mean site chronologies. However, clones were more frequently found under the harsher environmental conditions at the treelines which could be of interest for the species survival strategy at alpine treelines and is further explored in the associated RESPONSE project A5 by David Würth.
2. In the second article, methods for the exploration and visualization of individual-tree differences in climate sensitivity are described. These methods represent a toolbox to explore causes for the variety of different climate sensitivities found in individual
trees at the same site. Though, overlaying gradients of multiple factors like temperature, tree density and/or tree height can make it difficult to attribute a single cause to the range of reaction norms (climate growth correlations).
3. Lastly, the third article attempts to disentangle the effect of age and size on climate-growth correlations. Multiple past studies found that trees of different Ages responded differently to climatic drivers. In contrast, other studies found that trees do not age like many other organisms. Age and size of a trees are roughly correlated, though there are large differences in the growth rate of trees, which can lead to smaller trees that are older than taller trees. Consequently, age is an imperfect Proxy for size and in contrast to age, size has been shown to affect wood anatomy and thus tree physiology. The article compares two tree-age methods and one tree-size method based on cumulative ring width. In line with previous research on aging and Wood anatomy, tree size appeared to be the best predictor to explain ontogenetic changes in white spruce’ climate sensitivity. In particular, tallest trees exhibited strongest correlations with water stress in previous year July. In conclusion, this thesis is about factors that can alter climate-growth relationships (reaction norms) of white spruce. The results emphasize that interactions between climate variables and other factors like tree size or competition status are important for estimates of future tree growth and potential treeline shifts. In line with previous studies on white spruce in Alaska, the results of this thesis underline the importance of water stress for white spruce.
Individuals that are taller and that have more competitors for water appear to be most susceptible to the potentially drier future climate in Alaska. While tree ring based growth trends estimates of white spruce are difficult to derive due to multiple overlaying low frequency (>10 years) signals, all investigated treeline sites showed highest growth at the treeline edge. This could indicate expanding range edges. However, a potential bottleneck for treeline advances and retreats could be seedling establishment, which should be explored in more detail in the future.
Hintergrund:
Die zunehmende Impfkritik in bestimmten Bevölkerungskreisen wird in Zusammenhang mit der zunehmenden Verbreitung von Komplementärmedizin gebracht. Homöopathie ist einer der stärksten Vertreter unter der wachsenden Komplementär-Medizin. Besonders in der Pädiatrie, wo die meisten Impfungen durchgeführt werden, wird Homöopathie vermehrt eingesetzt. Eine Umfrage aus dem Jahre 1996 zeigte erstmals, dass entgegen der öffentlichen Meinung homöopathische Ärzte in Deutschland keine entschiedenen Impfgegner sind, aber durchaus kritischer und individueller beim Impfen vorgehen.
Methodik:
In der vorliegenden Arbeit werden Impfeinstellung und Impfverhalten unter niedergelassenen Pädiatern in ganz Deutschland untersucht. Hierbei werden Pädiater mit und ohne Zusatzbezeichnung Homöopathie gegenübergestellt.
Mittels einer repräsentativen Querschnittuntersuchung wurden im Jahre 2006/2007 50 % (N=3019) aller niedergelassenen Pädiater aus ganz Deutschland per Post (Zufallsstichprobe) zum Thema Impfen befragt. Ergänzend wurden zeitgleich 245 homöopathisch orientierte Pädiater in die anonymisierte Befragung eingeschlossen. Das Instrument wurde zuvor in einer Pilotstudie unter 200 deutschen Pädiatern evaluiert. Die Auswahl der Pädiater erfolgte über Adressverzeichnisse der Kassenärztlichen Vereinigungen und Ärztekammern der verschiedenen Bundesländer, sowie zusätzlich über den Deutschen Zentralverein für homöopathische Ärzte (DZVhÄ) und der Karl und Veronica Carstens (KVC)-Stiftung um eine möglichst große Vergleichsgruppe an homöopathischen Pädiatern zu erhalten. Die Rückläufe der Zufallsziehung, der zusätzlich homöopathischen Pädiater und der Pilotstudie wurden für die Auswertung gepoolt.
Für einen Vergleich wurden mittels 6 (Teil)-Fragen des Erhebungsinstrumentes Pädiater mit und ohne Schwerpunkt-/Zusatzbezeichnung Homöopathie differenziert. Letztere wurden zusätzlich unterschieden in Pädiater, die Homöopathie oder eine andere alternative/komplementäre Medizin anwenden oder rein konventionelle Medizin betreiben.
Das Impfverhalten wurde im Hinblick auf das Einhalten der STIKO-Empfehlungen anhand von 3 Fragen des Erhebungsinstrumentes als Mittelwert-Score operationalisiert:1. Impfen Sie nach dem empfohlenen Impfkalender der STIKO? 2. Wie würden Sie eigene minderjährige Kinder Impfen? 3. Ab welchem Alter empfehlen Sie in der Regel die erste Durchführung von Impfungen?
Um die Impfeinstellung zu operationalisieren, wurden die skalierten Positionierungen zu 8 vorgegebenen Meinungen zum Impfen zu einem Mittelwert-Score verrechnet. Der Einfluss folgender relevanter Variablen auf Impfeinstellung und Impfverhalten wurde mit einer multivariablen linearen Regression untersucht: Alter, Geschlecht, Ort der Niederlassung, Anteil an Privatpatienten und Zusatzbezeichnung Homöopathie. Für einen Vergleich mit den Studienergebnissen von 1996 wurde ein Impfkritiker-Index erstellt.
Ergebnisse und Diskussion:
Mit insgesamt 3464 angeschriebenen niedergelassenen Pädiatern (über 50 % aller niedergelassenen Pädiater aus jedem Bundesland) handelt es sich um die bisher größte bundesweite Studie zum Thema Impfen. Die Responserate ist mit insgesamt ca. 67 % überdurchschnittlich hoch, was ein großes Interesse zum Impfthema vermuten lässt. Vor dem Hintergrund einer weitestgehend vollständigen und aktuellen Praxis-Adress-Datenbasis kann diese Studie als deutschlandweit repräsentativ angesehen werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit sind trotz leichter methodisch bedingter Einschränkungen in der Konstruktion der Stichprobe einmalig und aussagekräftig.
Pädiater mit und ohne Zusatzbezeichnung Homöopathie unterscheiden sich im Hinblick auf ihre Impfeinstellung und ihr Impfverhalten (orientiert an den STIKO-Empfehlungen) signifikant. Die überwiegend positive, aber kritische Haltung zum Impfen unter homöopathischen Pädiatern ähnelt den Ergebnissen von P. Lehrke von 1996. Das Vorurteil „Homöopathen seien Impfgegner“ konnte für Kinderärzte aussagekräftig widerlegt werden. Mit ca. 70 % hat die Mehrheit der homöopathisch arbeitenden Pädiater in Deutschland eine positive Einstellung zum Impfen. Sie sind aber auch mehrheitlich individuelle Impfkritiker. Die stärkste Impfkritik ist unter rein klassischen Homöopathen zu finden, welche ca. 47 % der Pädiater mit Zusatzbezeichnung Homöopathie ausmachen.
Die Zusatzbezeichnung Homöopathie hat von allen relevanten Variablen den größten Einfluss auf eine impfkritische Einstellung und entsprechendes Verhalten. Abweichungen von den STIKO-Empfehlungen betreffen aber überwiegend spätere Impfungen (überwiegend 1–3 Monate), sowie neuere Impfungen wie gegen Pneumokokken, Varizellen und Meningokokken. Als häufigster Grund für Abweichungen von den STIKO-Richtlinien wurde der Wunsch der Patienten angegeben. Da impfkritische Eltern eher Pädiater mit komplementärmedizinischem Zusatzangebot auswählen, beeinflussen sie auch die Erfahrungen und das Impfverhalten des Arztes. Es kann davon ausgegangen werden, dass sich das Patientenklientel von Homöopathen und Nicht-Homöopathen systematisch unterscheidet. Unterschiedliche Erfahrungen durch den Umgang mit Ungeimpften und den Möglichkeiten homöopathischer Behandlungen könnten die Veränderungen der Impfeinstellung hin zu mehr Impfkritik im Lebenslauf von Homöopathen erklären. Homöopathen geben mit Abstand am häufigsten (über 60 %) eine Veränderung in ihrer Einstellung zum Impfen im Lebenslauf an, Nicht-Homöopathen in nur ca. 10–22 %. Bezüglich der Impfentscheidung der Patienten hat wiederum die persönliche ärztliche Empfehlung als wichtigste Vertrauensperson einen großen Stellenwert. Erfahrungen und Einstellung beeinflussen sich wechselseitig.
Basierend auf der Zufallsstichprobe haben ca. 10 % aller niedergelassenen Pädiater Deutschlands die Zusatzbezeichnung Homöopathie. Es gibt Hinweise, dass die Zusatzbezeichnung Homöopathie auf Grund der Patientennachfrage zugenommen hat. Das kann die häufige Anwendung von Homöopathie unter Pädiatern ohne Zusatzbezeichnung Homöopathie (ca. 40 %) erklären. Entsprechend dem marktwirtschaftlichen Prinzip des Gesundheitssystems wird die Homöopathie trotz wissenschaftlich strittiger Studienlage zunehmend von den Kassen vergütet, u.a. um konkurrenzfähig zu bleiben und Kosten vor allem im Bereich chronischer Krankheiten zu reduzieren.
Ausblick:
Ein Arzt sollte sich der Wirkung seiner Impf-Einstellung auf seine Patienten bewusst sein und bei seiner Impfberatung die Erwartungen und auch die Impfkritik seiner Patienten berücksichtigen. Die Komplexität und Vielseitigkeit des Impfthemas sollte den Impfentscheidern (Patienten) nicht vorenthalten werden sondern eine eigenverantwortliche Impfentscheidung (wie gesetzlich vorgesehen) fördern. Eine fundierte, neutrale und individualisierte Impf-Beratung sollte daher fester Bestandteil der medizinischen Ausbildung sein und in der Umsetzung auch entsprechend honoriert werden, unabhängig von der Impfentscheidung der Patienten. Damit können Verunsicherungen durch zT. emotionalisierende und polarisierende Informations-Medien (Internet, soziales Umfeld, Hebammen) vorgebeugt werden.
Bei zunehmender Verbreitung von Komplementärmedizin und speziell der Homöopathie sollten das Thema Komplementärmedizin in der medizinischen Ausbildung fest integriert werden und entsprechend den Möglichkeiten zur Heilungsunterstützung in der Forschung und klinischen Anwendung den entsprechenden Stellenwert bekommen.
Herpesviruses are a fascinating group of enveloped DNA viruses, which rely on membrane fusion for infectious entry and direct cell-to-cell spread. Compared with many other enveloped viruses, they utilize a remarkably complex fusion machinery. Three conserved virion proteins, the bona fide fusion protein gB, and the presumably gB activating gH/gL heterodimer constitute the conserved core fusion machinery and are believed to drive membrane fusion in a cascade-like fashion. Activation of this cascade in most alphaherpesviruses is proposed to be triggered by binding of gD to specific host cell receptors. The molecular details of this fusion process, however, remain largely elusive. Yet, a detailed mechanistic knowledge of this process would be greatly beneficial for the development of efficient countermeasures against a variety of diseases. In this thesis, the functional relevance of individual components of the essential gH/gL complex of the alphaherpesvirus PrV has been assessed by two different approaches: by reversion analysis (paper II) and site-directed mutagenesis (papers III-V). In contrast to other herpesviruses, gL-deleted PrV is able to perform limited cell-to-cell spread, providing the unique opportunity to passage the entry-deficient virus in cell culture to select for PrV revertants capable of infecting cells gL-independently. This approach already resulted in an infectious gL-negative PrV mutant (PrV-ΔgLPass), in which the function of gL was compensated by formation of a gDgH hybrid protein. Here, the requirements for gL-independent infectivity of a second independent revertant (PrV-ΔgLPassB4.1), were analyzed. Sequencing of the genes encoding for gB, gH and gD, revealed mutations in each of them. By means of a robust infection-free, transfection-based cell-cell fusion assay (paper I), we identified two amino acid substitutions in the gL-binding domain I of gHB4.1 (L70P, W103R) as sufficient to compensate for lack of gL. Two mutations in gB (G672R, ΔK883) were found to enhance fusogenicity, probably by lowering the energy, required for gB refolding from pre- to postfusion conformation. Coexpression of gHB4.1 and gBB4.1 led to an excess fusion, which was completely suppressed by gDB4.1 in the fusion assays. This was surprising since PrV gD is normally not required for in vitro fusion or direct viral cell-to-cell spread, clearly separating this process from fusion during entry, for which PrV gD is essential. The fusion inhibiting effect of gDB4.1 could be attributed to a single point mutation resulting in an amino acid substitution within the ectodomain (A106V). In conclusion, these results indicated that gL is not central to the fusion process, as its function can be compensated for. As found so far, gL-independent infectivity can be realized by compensatory mutations in gH (as in PrV-ΔgLPass) or in gH plus gB (as in PrV-ΔgLPassB4.1). Excessive fusion induced by gHB4.1 and gBB4.1 was counter-regulated by gDB4.1, indicating that the interplay between these proteins is precisely regulated and further implies that gL and gD, despite being not absolutely essential for the fusion process, have important regulatory functions on gH and/or gB.
Both PrV-ΔgLPass mutants had acquired compensatory mutations in gH affecting the predicted gL-binding domain I in gH. By construction of an artificial gH32/98, which lacked the predicted gL-binding domain and was similar to the recently crystallized gH-core fragment present in the gDgH hybrid protein, we identified the N-terminal part of PrV gH as essential for gH function during fusion (paper III). gH32/98 was unable to promote fusion of wild-type gB in fusion assays and led to a total loss of function in the viral context. These results indicated that the gD moiety, present in gDgH, is critical for proper function of the gH-core fragment. We hypothesize that the gD moiety may adopt a stabilizing or modulating influence on the gH structure, which is normally executed by gL and important for interaction of gH with wild-type gB. Remarkably, substitution of wild-type gB by gBB4.1 rescued function of gH32/98 in the cellular and viral contexts. These findings suggest that gBB4.1 has been selected for interaction with “gL-less” gH. In conclusion, these results demonstrated that gL and the gL-binding domain are not strictly required for membrane fusion during virus entry and spread but that compensatory mutations must be present in gB to restore a fully functional fusion machinery. These results strongly support the notion of a functional gH-gB interaction as a prerequisite for membrane fusion.
In addition to the N-terminal domain, we identified the transmembrane domain of PrV gH as an essential component of the fusion machinery, while the cytoplasmic domain was demonstrated to play a modulatory but nonessential role (paper IV). Whereas truncation or substitution of the PrV gH TMD by a gpi-anchor or the analogous sequence from PrV gD rendered gH non-functional, the HSV-1 gH TMD was found to functionally substitute for the PrV gH TMD in cell-cell fusion and complementation assays. Since residues in the TMD which are conserved between HSV and PrV gH but absent in PrV gD, are placed on one face of an α-helical wheel plot, we hypothesize that the gH TMD has an intrinsic property to interact with membrane components such as lipids or other molecules as a requirement for promoting membrane fusion.
In a final study focusing on the function of gH, we identified the N-glycosylation sites utilized by PrV gH, and determined their individual role in viral infection (paper V). PrV gH was found to be modified by N-glycans at five potential glycosylation sites. N-glycans at PrV specific N77 and the highly conserved site N627 were found to be critical for efficient membrane fusion in the fusion assays, and during viral entry and cell-to-cell spread. N627 was further shown to be crucial for proper gH transport and maturation. In contrast, inactivation of N604, conserved in the Varicellovirus genus, enhanced in vitro fusion activity and viral cell-to-cell spread. These findings demonstrated a role of the N-glycans in proper localization and function of PrV gH.
Einführung: Häusliche Gewalt stellt ein hohes Risiko für die Gesundheit schwangerer Frauen und ihrer ungeborenen Kinder dar. In Mexiko ist die Datenlage zur Prävalenz unzureichend und eine Unterschätzung des Problems wahrscheinlich. Ziel der Studie war es, die Prävalenz häuslicher Gewalt gegen schwangere Frauen und die soziodemografischen Risikofaktoren für häusliche Gewalt gegen schwangere Frauen zu bestimmen.
Material und Methoden: 311 Frauen wurden in der pränatalen Versorgung an der Universitätsklinik "Dr. José González Eleuterio" von Juli bis Dezember 2011 interviewt. Das „Abuse Assessment Screen“ wurde verwendet. Die soziodemografischen und gesundheitlichen Faktoren der Frauen wurden erhoben, Querverweistabellen erstellt und das relative Risiko für häusliche Gewalt mit Konfidenzintervallen von 95% für jede Variable berechnet.
Ergebnisse: Die Prävalenz von häuslicher Gewalt betrug 13%. 3% wurden während der Schwangerschaft und 5% im Jahr vor der Befragung körperlich verletzt. Hohe Stresswahrnehmung, Unzufriedenheit mit der Schwangerschaft, negative Empfindung des Lebens mit dem Partner und der Betreuung durch die Familie während der Schwangerschaft, Rauchen, Alkohol- und Drogenkonsum der Frauen, das Miterleben von häuslicher Gewalt zwischen ihren Eltern während der Kindheit und Drogenkonsum des Partners sind Faktoren, die das Risiko für die schwangere Frauen, Opfer häuslicher Gewalt zu werden, signifikant erhöhen. Schutzfaktoren sind die Zufriedenheit der Frauen mit der Schwangerschaft und eine positive Wahrnehmung des Zusammenlebens mit dem Partner.
Schlussfolgerungen: Die Studie bestätigt die hohe Prävalenz häuslicher Gewalt gegen schwangere Frauen in Mexiko. Dies ist mit erheblichen gesundheitlichen Folgen für die Frauen und ihre ungeborenen Kinder verbunden. Die Studie ist ein weiterer Beweis für die Notwendigkeit des Screenings bezüglich häuslicher Gewalt während der Schwangerschaft. Grundlegende Komponenten dabei sind Kenntnis über Risikofaktoren häuslicher Gewalt, Sensibilität und Kompetenz des Fachpersonals. Es bedarf weiterer Untersuchungen in Mexiko, um den Aufbau von Interventionsprogrammen im öffentlichen Gesundheitswesen mit Vernetzung zu staatlichen Einrichtungen voranzutreiben, mit dem Ziel, eine adäquate gesundheitliche Versorgung sowie soziale und rechtliche Unterstützung der schwangeren Frauen mit häuslicher Gewalterfahrung zu ereichen.
Unter Verwendung von rekombinanten Schweineleberesterasen wurden zwei Chemoenzymatische Prozesse sukkzessive etabliert, optmiert und im Maßstab vergößert. Es wurden zwei chirale Synthesebausteine beispielhaft hergestellt und charakterisiert.
Die Arbeit gibt einen Einblick in die Prozessoptimierung von chemoenzymatischen Syntheserouten unter ökonomischen Aspekten.
Im Rahmen einer prospektiven Studie von Mai 2012 bis Juni 2013 an 206 Patienten mit lumbalem Facettensyndrom an der Klinik für Orthopädie und orthopädische Chirurgie wurde die Symptomlinderung durch eine stationäre Komplextherapie mit Bildwandler verstärkten Facetteninfiltrationen anhand standardisierter Fragebögen (im Folgenden: Funktionsfragebogen Hannover Rücken, Oswestry Disability Index, Numerische Rating-Skala für Bein- und Rückenschmerz, Center for Epidemiological Studies - Depression Scale, Hospital Anxiety and Depression Scale - deutsche Version, Fragebogen zur Lebenszufriedenheit-Module, SF-12 Health Survey) zu den drei Zeitpunkten vor Infiltration (T1), nach Abschluss der Infiltration – „kurzfristig“ (T2), sowie vier bis sechs Wochen nach Infiltration – „mittelfristig“ (T3) erhoben. Die Patienten wurden entsprechend des Vorhandenseins einer Deformität (in Form einer degenerativen [adulten] Skoliose/ Spondylolisthese) in zwei Gruppen unterteilt und deren Ergebnisse verglichen. Bei 115 Patienten bestand zum Untersuchungszeitpunkt keine Wirbelsäulendeformität, bei 91 Patienten bestand eine Wirbelsäulendeformität. Als statistisches Verfahren kam der Kruskal-Wallis-Test zum Einsatz, mit dem getestet wurde, ob zwischen den zwei Gruppen zu den drei Befragungszeitpunkten signifikante Unterschiede bestanden. Innerhalb einer jeden Gruppe wurden die drei Befragungszeitpunkte untereinander mithilfe des Vorzeichen-Rang Tests auf signifikante Unterschiede getestet. Betrachtet man die wesentlichen Ergebnisse, so zeigt sich, dass das subjektive Schmerzempfinden (NAS-Rücken, NAS-Bein) durch die Therapie signifikant kurz- und mittelfristig sinkt. Hierbei spielt das Vorliegen einer Wirbelsäulendeformität keine Rolle. Die körperliche Funktionsfähigkeit (FFbH-R, ODI) steigert sich signifikant kurz und mittelfristig bei Patienten ohne Deformität, die Gruppe mit Deformität profitiert nur kurzfristig und weist zu beiden Nachuntersuchungszeitpunkten signifikant schlechtere Funktionswerte auf. Die Fragebögen zur depressiven Symptomatik weisen einen kurz- und mittelfristigen Rückgang der depressiven Symptome ohne Gruppenunterschied auf (CES-D), wobei ein Fragebogen (HADS-D) Hinweise auf eine Unterlegenheit der Patienten mit Deformität zum Untersuchungszeitpunkt T3 gibt. Keine signifikanten Veränderungen und Gruppenunterschiede kann der Score zur allgemeinen Lebenszufriedenheit ausmachen, während die Zufriedenheit mit der Gesundheit sich bei allen Patienten kurzfristig und bei Patienten ohne Deformität auch mittelfristig verbessert, wobei diese nur präinterventionell eine signifikant bessere Zufriedenheit zeigen.
Aufgrund dessen sind bei lumbaler Infiltrationstherapie eines Facettensyndroms, insbesondere zur Prognose der Entwicklung der körperlichen Funktionsfähigkeit, die biomechanischen Veränderungen zu beachten. Unabhängig vom Vorliegen einer Deformität hingegen ist die durch die Therapie signifikant verminderte subjektive Schmerzwahrnehmung. Weiterhin gibt das Vorhandensein einer Deformität, in verschiedener Ausprägung im jeweiligen Score, Hinweise auf die Dauer der Symptomverbesserung.
This dissertation focusses on the numerical modelling of resonant destabilization of Alfvén eigenmodes by fast ions in fusion plasmas. It especially addresses non-linear simulations of stellarator plasmas in which particle collisions are retained. It is shown that collisions are required for a realistic description of Alfvén waves in plasmas relevant to nuclear fusion.
We start by carefully verifying the implementation of the collision operators into the electromagnetic version of the gyro-kinetic delta-f particle-in-cell code EUTERPE. After these initial benchmarks are completed successfully, the code is in a position to be applied to realistic tokamak and stellarator scenarios.
Since every collision operator needs to fulfil conservation laws, a momentum-conserving version of the pitch-angle scattering operator is implemented. This is in particular important for neoclassical transport simulations aimed at computing flux-surface variations of the electrostatic potential in stellarators.
Using the simplified CKA-EUTERPE model (employing a fixed-mode-structure approximation), we perform non-linear simulations in tokamaks and stellarators. We show that the non-linear dynamics of fast-ion-driven Alfvén eigenmodes is significantly influenced by collisions. They have the potential to enhance the saturation level and to affect the frequency chirping of the modes.
It is thus concluded that collisions play an essential role in determining Alfvén-eigenmode-induced fast-ion transport - an important issue for future fusion devices. In order to address this issue the CKA-EUTERPE model is extended to evolve multiple modes at the same time. First results of this multi-mode version (which enhances the level of realism of the simulations) are shown in the Appendix of the thesis.
Die Spezies Kuhpockenvirus (CPXV), ein Mitglied des Genus Orthopoxvirus, ist endemisch in weiten Teilen Europas und Asien verbreitet. CPXV besitzt ein sehr breites Wirtsspektrum und zählt zu den zoonotischen Erregern. Phylogenetische Analysen deuten darauf hin, dass CPXV polyphyletisch ist. Die bisher definierten Kladen wurden in vorliegender Arbeit bestätigt. Die 20 neu gewonnenen CPXV-Stämme verschiedenster Wirtsspezies gruppieren vorrangig in die CPXV-like 1 und CPXV-like 2 Kladen. Ein CPXV-Stamm, isoliert von einem Neuweltaffen, erscheint jedoch als single branch und lässt sich keiner bisher bekannten Klade zuordnen.
Gegenwärtig ist über die Rolle der Wühlmäuse, die als Reservoirwirt der Kuhpockenviren betrachtet werden, wenig bekannt. In vorliegender Arbeit sollte deshalb das aus einer Feldmaus (Microtus arvalis) stammende CPXV-Isolat FM2292 eingehend charakterisiert werden. CPXV FM2292 weist das bisher längste CPXV-Genom auf, das in die CPXV-like 1 Klade clustert. Neben der Sequenzanalyse sollten vergleichende experimentelle Infektionsstudien in Feldmäusen und Wistar-Ratten durchgeführt werden. Der Krankheitsverlauf nach intranasaler CPXV FM2292-Infektion bei Feldmäusen verlief subklinisch; Wistar-Ratten hingegen zeigten ausgeprägte klinische Symptome. Im Gegensatz dazu verursachte die Infektion mit einem aus einer Schmuseratte isolierten CPXV-Stamm bei den Feldmäusen eine starke Klinik. Daraus lässt sich schließen, dass Feldmäuse gegenüber Wühlmaus-assoziierten Stämmen, wie CPXV FM2292, eine Adaptation entwickelt haben. Die nachgewiesene Virusausscheidung weist auf eine Tröpfchen-basierte Übertragung hin.
Neben Feldmäusen sollten auch Rötelmäuse im Tierversuch näher betrachtet werden. Unabhängig vom eingesetzten CPXV-Stamm resultierten die experimentellen CPXV-Infektionsstudien in Rötelmäusen (Myodes glaerolus) in subklinischen Verläufen. Eine nasale Virusausscheidung konnte nicht detektiert werden, was im starken Kontrast zu den Ergebnissen aus experimentell infizierten Feldmäusen steht. Dennoch deuteten die Serokonversionsraten der Rötelmäuse darauf hin, dass eine Replikation im Wirt stattgefunden hat. Zudem entwickelten zwei Kontakttiere ebenfalls OPV-spezifische Antikörper, was auf eine Übertragung des Virus schließen lässt.
Wühlmäuse als Reservoirwirt dienen der Übertragung des Kuhpockenvirus auf akzidentielle Wirtsspezies wie Hauskatzen oder Nutztiere. Der in dieser Arbeit betrachtete Fallbericht eines mit CPXV-infizierten Fohlens zeigt, dass CPXV-Infektionen bei akzidentiellen Wirten mit stark ausgeprägter Klinik verbunden sein können. Zudem wird die wachsende Gefahr der Übertragung von CPXV auf Nutztiere und Menschen deutlich.
Zusammenfassend unterstreicht die in der vorliegenden Arbeit verwendete phylogenetische Betrachtung die genetische Variabilität der Spezies CPXV. Zudem konnten neue Erkenntnisse zu Feldmäusen und Rötelmäusen als Reservoirwirtsspezies gewonnen werden. CPXV-Infektionen von Wühlmäusen verlaufen subklinisch, im Gegensatz zu dem hier ebenfalls beschriebenen, lethal endenden CPXV-Infektionsverlauf eines akzidentiellen Wirts, eines abortierten Fohlens.
Because Moringa is rich in secondary metabolites and phenolics, we faced a challenge in extracting a pure DNA required for AFLP (the first proposed genotyping method). Later, different DNA isolation methods were tested to overcome the obstacles caused by phenolics and sugars, an AFLP protocol that worked well with the cultivated seedlings at the botanical garden in Greifswald. The markers for the Internal Transcribed Spacer (ITS) were as well tested that showed a monomorphic structure between all samples. Finally, SSR (microsatellite) markers were established. To optimize DNA extraction, the method of Doyle and Doyle was modified and optimized. This is an ideal method for obtaining a non-fragmented DNA that could be used for AFLP. In addition, two other DNA extraction methods; (KingFisher Flex robot using Omega M1130 extraction Kits, and spin columns and 96-plates using Stratec kits). Although we achieved similar results for both Robot kits (Omega) and Stratec kits, the amplification for most of the samples extracted with Robot did not work, therefore the Stratec kit was the method of choice as it has also a lower cost, combined with a high quality of DNA. For ITS, no polymorphism was found for 28 samples of M. peregrina from Sinai (sequences submitted to GenBank). However, since microsatellite markers of M. peregrina were not known, it was a challenge to try a cross amplification from other species with well-known microsatellite primers. Cross-amplification of 16 primers known from the related species M. oleifera was tested, and three multiplex PCR reactions were established after testing different annealing temperatures and different primers concentrations. This included 13 primers out of the 16 investigated markers which gave a reliable band. All methods used for genetic assessments for the different Moringa species are compiled in a comparative review to look for connections between the different Moringa species. For Moringaceae, M. oleifera and M. peregrina are closely related to each other. Both species have slender trunks, with thick, tough bark and tough roots and bilaterally symmetrical flowers with a short hypanthium. All but one SSR markers used in this study are highly informative However, the degree of polymorphy varied considerably within the 13 markers used. The Probability of Identity (PI) for all loci was 2.6 x 10-9 with high resolution. The percentage of polymorphic loci for all populations was 88.5±2.2; figures for single populations were 92.3%, 84.6%, 84.6%, and 92.3% for the wadis WM, WA, WF, and WZ, respectively. The genotype accumulation curve as well demonstrated that 7–8 markers were necessary to discriminate between 100% of the multilocus genotypes. Significant departures from HWE were detected for eight loci (P < 0.001), probably due a high degree of inbreeding within population. The observed (HO) and expected (HE) heterozygosities ranged from 0 to 0.86 and from 0 to 0.81, respectively. However, for the pooled population, excluding the monomorphic locus MO41, HO and HE ranged from 0.069 to 0.742 and from 0.126 to 0.73 with averages of 0.423 and 0.469, respectively. The mean of FST was 0.133, indicating that, due to the long generation time of M. peregrina, there is still relatively little differentiation between the four remaining populations. An analysis of molecular variance (AMOVA) revealed that the old populations of M. peregrina are still genetically diverse where 75% of variance was recorded within individuals and 83% within populations. An analysis with STRUCTURE, varying the parameter K between 1 and 7, revealed the most pronounced genetic structure for K=3, thus uniting the populations from two neighboured wadis (W. Agala and W. Feiran). The three groups seem to be now genetically isolated. (They may be remainders of a formerly contiguous population, especially when considering the change towards a drier climate in Northern Africa within the last 6000 years). Six clones of each two individuals collected from the same wadi were found, pointing to vegetative dispersal via broken twigs, which may have rooted after flash floods. It may be an alternative mode of reproduction under harsh conditions. Our data reveal a low gene flow between three of the four wadis, suggesting that the trees are relictual populations. In general, conservation of populations from the three genetically most diverse wadis and cross-breeding of trees within a reforestation program is recommended as an effective strategy to ensure the survival of M. peregrina at Sinai, Egypt.
Class I and class II glutaredoxins (Grxs) are glutathione (GSH)-dependent proteins, that function as oxidoreductases (class I) or mediate cellular iron trafficking (class II). Some members of class I Grxs like human Grx2 are able to complex a [2Fe-2S] cluster and form a dimeric holo complex, which renders them catalytically inactive and is the basis for their function as redox sensors. Class II Grxs like human Grx5 also complex [2Fe-2S] clusters, however these proteins transfer the clusters to other proteins. Both functionally distinct classes share a similar thioredoxin fold and conserved interaction sites for the non-covalently binding of GSH, which is required to complex the [2Fe-2S] cluster. Furthermore, the proteins from both classes contain a highly nucleophilic active site cysteine that would allow both classes to catalyze GSH-dependent oxidoreduction reactions. Despite of these similar features, only class I Grxs are able to form a mixed disulfide with GSH and to reversibly transfer it to protein thiols (de-/glutathionylation). Interestingly, neither class I Grxs nor class II Grxs can effectively compensate the loss of an essential member of the other class. Even though some structural differences were described earlier, the basis for their different functions remained unknown. In particular, the lack of catalytic activity of class II Grxs as oxidoreductases could not be explained. Here, we demonstrate that the different conformations of a conserved lysyl side chain are the molecular determinant of the oxidoreductase or Fe-S transfer activity of class I and II Grxs, respectively. A specific loop structure that is conserved in all class II Grxs determines one lysyl conformation that prevents the formation of a mixed disulfide of the active site cysteinyl thiol with GSH. Using engineered mutants of hGrx2 and hGrx5, we demonstrated that the exchange of the distinct loop between the classes results in a loss of oxidoreductase function of class I hGrx2 and the gain of oxidoreductase activity of class II hGrx5. The altered GSH binding mode also profoundly changes the [2Fe-2S] cluster binding of the engineered mutants and thereby also influences stability of the holo complexes, a pre-determinant for [Fe-S] cluster transfer activity. With the minor shift of 2 Å in a conserved lysyl side chain orientation we were not only able to modify the catalytic activity of two small human mitochondrial proteins, but on a much larger scale also provided evidence for the previously unknown structural basis that determines the function of all class I and class II Grxs.
The oxidoreductase activity of hGrx2 was also analyzed in vivo in a model of doxorubicin cell toxicity. Applying a mass spectrometrical approach, we identified various mitochondrial proteins as targets for redox regulation. Furthermore, our results gave reason to reconsider some common assumptions regarding doxorubicin-induced apoptosis and the protective function of mitochondrial Grx2.
Functional characterization of a novel protease isolated from a mouse-adapted S. aureus strain
(2018)
Background: The high incidence of methicillin-resistant Staphylococcus aureus
(MRSA) strengthens the need for new effective antibiotics and a protective vaccine. Up till now, mainly human-adapted Staphylococcus aureus strains were used to study S. aureus pathogenicity in mouse models. However, it is known that S. aureus is highly host-specific. Recently, a mouse-adapted S. aureus strain, JSNZ, was identified. This strain could be a promising tool in developing more appropriate infection models. JSNZ produces high amounts of a putative extracellular protease, named JSNZ extracellular protease (Jep). Since the jep gene was only detected in S. aureus isolates from laboratory mice and wild small rodents and shrews, we hypothesize that Jep is important for colonization and infection in mice. The jep deletion mutant previously created by our collaborators from the University of Auckland, New Zealand, intriguingly showed a reduced survival and growth fitness in murine serum and whole blood as compared to the JSNZ wild type (WT) strain.
Objective: To elucidate the role of Jep in the interaction between S. aureus and its
host by comparing the impact of JSNZ WT with a mutant and a complement strain on the murine immune system. In addition, the elucidation of possible genetic factors behind host-adaptation of S. aureus strains isolated from wild rodents and shrews.
Methods: A jep complemented strain was generated by chromosomal replacement.
JSNZ WT, the jep mutant and the complement strain were subjected to functional
assays (whole blood survival assay, coagulation assay). In addition, the genetic
background that might confer host specificity was tested by staph array genotyping.
Results: The mutant strain JSNZDjep was successfully complemented with the jep
gene using a chromosomal integration approach. The WT strain and the
complemented strain produced the Jep protein in comparable amounts.
Unexpectedly, the complemented strains did not behave like the WT strain but rather like the mutant in a series of in vitro assays. Firstly, the growth of both the deletion mutant and the complemented strains was slightly reduced in TSB as compared to the WT strain. Secondly, the jep knockout strain showed a strongly reduced survival in murine whole blood compared to its wild type counterpart, but so did the complemented strain. Finally, the coagulation of murine plasma was less pronounced for the jep deletion mutant and the complemented strain as compared to the JSNZ WT. To exclude a defect in jep gene expression, we compared the amount of Jep expressed during growth in TSB medium for the three strains. The complemented strain produced Jep in a manner similar to the WT strain in a growth-phase dependent manner, suggesting that Jep expression was not affected during the creation of the complemented strain.
The array data showed some differences in the genetic makeup between animal
isolated strains and matched human strains. For example, while all animal isolates of the CC88 lacked the resistance mecA gene it was found in some human isolates of the same strain.
Conclusion: In conclusion, our unidentified mutation created during the generation
of the jep knock-out strain rather than the jep gene itself manipulated the murine
immune response. The responsible gene and the underlying mechanisms remain to
be clarified. Genetic profiling of S. aureus strains allowed us to obtain some valuable information including data about CC49, the most frequently isolated lineage in wild rodents and shrews where compared to the human isolates the murine strains showed clear signs of host adaptation. However, the analysis had several limitations including the small sample size.
In the current era of anthropogenic climate change is the long-term survival of all organisms dependent on their ability to respond to changing environmental conditions either by (1) phenotypic plasticity, which allows species to tolerate novel conditions, (2) genetic adaptation, or (3) dispersal to more suitable habitats. The third option, dispersal, allows individuals to escape unfavorable conditions, the colonization of new areas (resulting in range shifts), and affects patterns of local adaptation. It is a complex process serving different functions and involving a variety of underlying mechanisms, but its multi-causality though has been fully appreciated in recent years only. Thus, the aim of this doctoral thesis was to disentangle the relative importance of the multiple factors relevant to dispersal in the copper butterfly Lycaena tityrus, including the individual condition (e.g. morphology, physiology, behavior) and the environmental context (e.g. habitat quality, weather). L. tityrus is a currently northward expanding species, which makes it particularly interesting to investigate traits underlying dispersal. In the first experiment, the influence of weather and sex on movement patterns under natural conditions was investigated. Using the Metatron, a unique experimental platform consisting of interconnected habitat patches, the second experiment aimed to examine the influence of environmental factors (resources, sun) on emigration propensity in experimental metapopulations. Human-induced global change (e.g. climate change, agricultural intensification) poses a substantial challenge to many herbivores due to a reduced availability or quality of feeding resources. Therefore, in the third experiment, the impact of larval and adult food stress on traits related to dispersal ability was investigated. Additionally, the effect of different ambient temperatures was tested. In the fourth experiment, core (Germany) and recently established edge (Estonia) populations were compared in order to explore variation in dispersal ability and life history traits indicative of local adaptation. Dispersal is often related to flight performance, and morphological and physiological traits, which was investigated in experiments 2-4. Butterflies were additionally subjected to behavioral experiments testing for the individual’s exploratory behavior (experiments 3 and 4).
Males and females differed substantially in morphology, with males showing traits typically associated with a better flight performance, which most likely result from selection on males for an increased flight ability to succeed in aerial combats with rivalling males and competition for females. This pattern could be verified by mobility measures under natural conditions and flight performance tests. Interestingly, although females showed traits associated with diminished flight performance, they had a higher emigration propensity than males (though in a context dependent manner). Reasons might be the capability of single mated females to found new populations, to spread their eggs over a wide range or to escape male harassment. Conditions indicative of poor habitat quality such as shade and a lack of resources promoted emigration propensity. The environmental context also affected condition and flight performance. The presence of resources increased the butterflies’ condition and flight performance. Larval and adult food stress in turn diminished flight performance, despite some reallocation of somatic resources in favor of dispersal-related traits. These detrimental effects seem to be mainly caused by reductions in body mass and storage reserves. A similar pattern was found for exploratory behavior. Furthermore, higher temperatures increased flight performance and mobility in the field, demonstrating the strong dependence of flight, and thus likely dispersal, on environmental conditions. Flight performance and exploratory behavior were positively correlated, probably indicating the existence of a dispersal syndrome. The population comparison revealed several differences between edge and core populations indicative of local adaptation and an enhanced dispersal ability in edge populations. For instance, edge populations were characterized by shorter development times, smaller size, and a higher sensitivity to high temperatures, which seem to reflect adaptations to the cooler Estonian climate and a shorter vegetation period. Moreover, Estonian individuals had an enhanced exploratory behavior, which can be advantageous in all steps of the dispersal process and may have facilitated the current range expansion.
In summary, these findings may have important implications for dispersal in natural environments, which should be considered when trying to forecast future species distributions. First, dispersal in this butterfly seems to be a highly plastic, context-dependent trait triggered largely by habitat quality rather than by individual condition. This suggests that dispersal in L. tityrus is not random, but an active process. Second, fast development and an enhanced exploratory behavior seem to facilitate the current range expansion. But third, while deteriorating habitat conditions are expected to promote dispersal, they may at the same time impair flight ability (as well as exploratory
behavior) and thereby likely dispersal rates. For a complete understanding of a complex process such as dispersal, further research is required.
Myxomycetes are protists belonging to the super-group Amoebozoa. The traditional taxonomic system, which is now largely outdated by molecular studies, recognizes five orders: Liceales, Trichiales, Physarales, Stemonitales and Echinosteliales. Molecular phylogenies revealed two basal clades: Physarales and Stemonitales (the so-called dark-spored myxomycetes) are the first; the other above-mentioned orders form the second (the bright-spored myxomycetes). However, except for Echinosteliales none of the traditional orders appears to be monophyletic in the traditionally used delimitation. The dark-spored myxomycetes encompass the majority of the described morphospecies. Due to the high genetic divergence in DNA sequences between the bright- and dark-spored myxomycetes, only the latter are considered in this dissertation. Historically myxomycetes have been described as fungi, due to their macroscopically visible fructifications which, though considerably smaller, resemble those of fungi. These fruit bodies provide enough morphological traits to support a morphological species concept with currently ca. 1000 species described. Therefore diversity studies of myxomycetes have been conducted for over 200 years and a substantial body of data on ecology and distribution of these fructifications exist. From these studies myxomycetes are known to form often distinct communities across terrestrial ecosystems with highly specific habitat requirements, such as snowbanks (nivicolous), herbivore dung (coprophilous) or decaying wood (xylophilous). However knowledge on the myxamoebae – the trophic life stage of the myxomycetes – is very scarce. Only recent advances in molecular techniques such as direct species identification based on DNA sequences from environmental samples (ePCR), have made studies of myxamoebae (and other microbes) possible. From these first molecular based studies myxomycetes are currently estimated to account for between 5 to almost 50% of all soil amoebae, and have been shown to be present in a wide variety of soils. To fully take advantage of these new methods, a molecular DNA marker needs to be established as well as a reference sequence database. The usability of a DNA marker gene depends on its ability to separate species by a distinction between intra- and interspecific divergence between sequences of the same and related species, the so-called ‘barcoding gap’.
The first part of this thesis (article I and II) deals with the subject of establishing such a DNA marker and database, and in doing so touches upon the subject of ‘what is a myxomycetes species?’
A total of 1 200 specimens were compiled into a reference database (the largest database to date of dark-spored myxomycetes). The genetic distance from sequence-to-sequence was used to assess genetic clade structures within morphospecies and putative biospecies (sexually isolated linages) were identified. The result was an estimate of hidden diversity, exceeding that of described morphospecies by 99%. The optimum sequence similarity threshold for OTU-picking (genetic species differentiation, denoted Operational Taxonomic Unit) with the used SSU marker was identified as 99.1% similarity.
The second part of this thesis (article III and IV) presents ecological studies conducted with NGS (ePCR) in which the established threshold and database are applied and are demonstrated to provide reliable and novel insights into the soil myxamoebae community. It is investigated whether the occurrence of fruit bodies reflects the distribution of soil myxamoebae, and the research questions ‘do myxomycetes show broader realized niches as soil amoebae than as fructifications?’ and ‘are myxamoebae distributions correlated to potential prey organisms (fungi and bacteria)?’ are investigated.
In the ecological study presented in article III parallel metabarcoding of bacteria, fungi and dark-spored myxomycete was used for the first time in a joint approach to analyze the communities from an elevational transect in the northern limestone German Alps (48 soil samples). Illumina sequencing of the soil samples revealed 1.68 Mio sequences of a section of the rRNA gene, which were assigned to 578 operational taxonomic units (OTU) from myxomycetes. These show a high similarity (>98%) to 42 different morphospecies (the respective figures for bacteria and fungi were 2.16/5710/215 and 3.68/6133/260, respectively). Multivariate analyses were carried out to disentangle microbial interplay and to identify the main environmental parameters determining the distribution of myxamoebae and thus setting the boundaries for their ecological niches. Potential interactions between the three target organisms were analysed by integrating community composition and phylogenetic diversity with environmental parameters. We identified niche differentiation for all three communities (bacteria, fungi and myxamoebae) which was strongly driven by the vegetation. Bacteria and fungi displayed similar community responses, driven by symbiont species and plant substrate quality. Myxamoebae showed a more patchy distribution, though still clearly stratified among genera, which seemed to be a response to both structural properties of the habitat and specific bacterial taxa. In addition we find an altitudinal species turn-over for all three communities, most likely explained by adaptation to harsh environmental conditions. Finally a high number of myxomycetes OTUs (associated with the genus Lamproderma) not currently represented in our reference database were found, representing potentially novel species. This study is the first to report niche differentiation between the guild of nivicolous (“snowbank”) myxomycetes and thus fine-scale niche differentiation among a predatory soil protist; identifying both potential food preferences and antagonistic interactions with specific bacterial taxa.
Finally, the second ecological study (article IV) focuses on comparing the distribution of myxamoebae revealed by ePCR of soil samples with fructifications collected from the same area (714 specimens determined to 30 morphospecies, which form 70 unique ribotypes that can be assigned to 45 ribotype clusters using a 99.1% similarity threshold). The study found a strong coherency between the two inventories, though with species specific relative differences in abundance, which can in part be attributed to the visibility of the fructifications. In addition, a year to year comparison of fructification records gives support to the hypothesis that the abundance of fructifications depends strongly on the onset of snowfall in the previous autumn and the soil temperature regime throughout the winter.
Most animals live solitarily, but for some species the benefits of group living outweigh the costs and social communities have evolved. Truly social societies are characterized by cooperation in tasks like foraging, predator defense and brood care. In the most extreme cases, non-reproducing individuals act as helpers and provision offspring of reproducing individuals at the cost of their own reproductive success. This alloparental care is attributed to kin selection that provides the helpers with inclusive fitness benefits. However, how reproductive role is determined and in which ways virgin helpers in a group benefit the community is not always well understood.
Spiders are known to be generalist hunters, which in many cases do not shy away from cannibalism. Thus, most spiders live solitarily. However, in a few species a permanently social lifestyle has evolved in which individuals live together throughout their life, providing an intriguing case of social evolution. These spider communities are characterized by lack of premating dispersal leading to extreme inbreeding, by reproductive skew, in which only a proportion of females reproduce and by cooperative breeding of the reproducing females. It has been assumed that the large proportion of virgin females act as helpers not only in foraging and web maintenance but also during brood care. In the social spider Stegodyphus dumicola brood care involves the intensive task of regurgitation feeding, at which mothers regurgitate their own liquefied body tissue. At the end of brood care, the offspring sucks the mothers dry during matriphagy, leading to the death of brood caring females and a semelparous lifestyle. In the closely related solitarily breeding Stegodyphus lineatus virgin females do not provide brood care. The ability of virgin females in S. dumicola to care for offspring would thus depict an adaptation to sociality and cooperative breeding. I therefore aimed to clarify the role and significance of virgin females in colonies of social spiders and furthermore investigated a possible mechanism of how reproductive role within a colony is determined.
I investigated whether there is differential task participation in a non-reproductive task and the task of brood care among reproducing mothers and virgin females (helpers) in Stegodyphus dumicola. The study provides explicit evidence that brood care – including egg sac care, regurgitation feeding and matriphagy – is performed by mothers as well as by virgin helpers. Virgin females in a colony can thus rightfully be termed allomothers. However, the task participation differed between the reproductive states. While mothers engaged more often in brood care, virgin females were more active in foraging. However, the active provisioning of offspring by the virgin females decreases the motherly workload as is suggested by the extended brood care period in comparison to solitary breeders. The observations on virgin allomaternal care are supported by histological studies on the midgut tissue of brood caring females, which revealed that mothers and virgin helpers undergo comparable morphological changes in preparation of regurgitation feeding. The changes in virgin females correlate to ovarian development that might depict an internal maturation process which sets virgin females in the right state to provide care. The morphological changes in mothers and virgin helpers of S. dumicola are less comprehensive than in the solitarily breeding S. lineatus mothers. This indicates that cooperatively caring females are able to save on their resources, provision offspring for longer and thus are probably able to increase survival of the brood by an extended care period. A surprising consequence of cooperative brood care is the ability of mothers to produce a second viable egg sac, even when the first brood is successful. Mothers of the cooperative breeding S. dumicola can thus depart from the strictly semelparous lifestyle and instead invest part of their resources in a second clutch. This finding identified a new way of how cooperative breeding enhances breeding success of reproducers and thus inclusive fitness for helpers as well, thus adding to the benefits of allomaternal care.
Virgin females did not store significantly lower amounts of lipids in their midgut tissue than mothers, raising the question of how much reproductive role of females is determined by competition for resources during growth, as often assumed. Another possible determinant of female reproductive skew is the characteristic male scarcity in spider colonies, with only about 12 percent of spiders being male. Males are assumed to mature early within a few days and die early, thus leaving late maturing females unmated due to lack of mating partners. However, my studies provided evidence that male maturation is more skewed than expected and males might survive several months. Subadult females did not accelerate molting when an adult male was present, which could further indicate, that male presence is not a limiting factor on reproduction in males. Furthermore, males are able copulate with up to 16 females and did not show e preference for large females during mating trials. Males are thus able to fertilize all females, provided all females mature in time. I therefore suggest, that male scarcity is not major determinant of reproductive skew in females, especially in small and middle-sized colonies in which female maturation might only be moderately skewed.
My studies were able to demonstrate the meaning of the large proportion of unmated females in a colony of the social spider S. dumicola. Virgin helpers support mothers during brood care and thus do not only enhance the brood care period but facilitate mothers to produce multiple clutches. Virgin females are able to care as they undergo similar morphological changes as mothers’ do. This seems to be facilitated by an internal maturation process, indicated by ovarian development and oviposition by virgin females, both of which has never been observed in virgins of the subsocial species. How reproductive role is determined remains unclear, but I was able to exclude male scarcity as a major factor influencing reproductive skew.
Hintergrund: Die degenerative lumbale Spinalkanalstenose (LSS) wird im Rahmen der steigenden Lebenserwartung häufiger. Die individuelle Diagnosestellung fällt jedoch immer noch schwer, da keine genauen Diagnosekriterien existieren. Mit dieser Studie soll erstmals in einer großen und heterogenen Stichprobe das Auftreten des 2010 von Barz et al. beschriebenen „nerve root sedimentation signs“ (SedSign) überprüft werden. Dieses Zeichen stellt ein neues potenzielles Hilfsmittel bei der Diagnostizierung einer LSS dar.
Methodik: Im Rahmen der Study of Health in Pomerania wurden mehrere Tausend Freiwillige aus der Region Vorpommern medizinisch untersucht, bezüglich körperlicher Beschwerden befragt und es erfolgte eine Ganzkörper-MRT-Untersuchung. Dadurch standen für diese Studie die MRT-Bilder und klinischen Daten von 3046 Probanden zur Verfügung. Nach der Evaluierung der MRT-Bilder hinsichtlich des Vorliegens einer LSS und des SedSigns, erfolgte die statistische Analyse unter Einbeziehung der klinischen Daten.
Ergebnisse: Nach Ausschluss von 286 Probanden auf Grund fehlender MRT-Sequenzen bzw. unzureichender Qualität der MRT-Bilder, verblieben 2760 Probanden für diese Untersuchung (mittleres Alter 52,55 Jahre; 48,50 % männlich). Von diesen Probanden wiesen 320 eine LSS in den MRT-Bildern auf (mittleres Alter 64,42 Jahre; 50,94 % männlich). Die stärkste Einengung lag meistens im Segment LWK 4 / 5 (66,25 %). Das SedSign war bei Probanden mit einer LSS zu 81,09 % positiv (mittleres Alter 66,47 Jahre; 52,57 % männlich). Rückenschmerzen mit einer Ausstrahlung in den Unterschenkel als Hinweis auf eine klinisch relevante LSS wurde von 5,93 % aller Probanden angegeben (mittleres Alter 56,73 Jahre; 43,39 % männlich). Unter zusätzlichen Beschwerden beim Gehen litten 1,73 % aller Probanden (mittleres Alter 59,76 Jahre; 42,48 % männlich). Es ließ sich ein signifikanter Zusammenhang zwischen den Beschwerden und einem positiven SedSign nachweisen (p < 0,01). Die Sensitivität betrug 18,37 % bzw. 24,39 % und die Spezifität ca. 91 %.
Schlussfolgerung: Trotz des signifikanten Zusammenhangs zwischen einem positiven SedSign und den typischen Symptomen einer LSS kann das SedSign, aufgrund der geringen Sensitivität, nicht als alleiniger Marker zur Diagnostik einer LSS genutzt werden. Da allerdings bei Verdacht auf eine LSS in der Regel eine MRT-Untersuchung erfolgt und die Evaluierung des SedSign damit kaum zusätzlichen Aufwand erfordert, ist es als ein weiteres Hilfsmittel im Rahmen des herkömmlichen Diagnoseverfahrens geeignet.
Schlussfolgerung:
Diese retrospektive Analyse der hohen periduralen Anästhesie im perioperativen Management herzchirurgischer Patienten zeigt, dass die Technik eine sichere anästhesiologische Methode ist. Es traten keine schwerwiegenden neurologischen Komplikationen auf und die Operationen konnten in allen Fällen wie geplant ausgeführt werden.
Iodine deficiency disorders (IDD) result from insufficient iodine intake, and may lead to many adverse effects on growth, development and thyroid diseases in humans.
Pakistan is a country with history of iodine deficiency.
Before reunification both parts of Germany were iodine deficient. In the Eastern part, however, due to mandatory iodine prophylaxis adaptation in 1983, the iodine status of the population improved from moderate to mild iodine deficiency. After the reunification of Germany in 1989 “voluntary principle” was adopted leading again to a decrease in iodine intake. Germany and Pakistan present different socioeconomics, cultural values and adaptations to the IDD eradication but have resemblance in history of iodine deficiency. In the recent years Germany has improved in IDD eradication more than Pakistan. The purpose of this research was to study the regional influence on iodine nutritional status of pregnant women in Pakistan and to monitor the effectiveness of the iodine fortification programme in the North-East German population.
Pregnant women data was obtained from randomly selected (public and private) prenatal clinics in five districts of the KPK province of Pakistan. Women visited there for their routine checkup between March and September 2012. Data were obtained from almost 250 pregnant women from each district reaching to a total of 1260 in all five districts.
The SHIP project consists of two population-based cohorts, for which only individuals with German citizenship and main residency in the study area were recruited. In the first SHIP cohort; SHIP-0, individuals aged 20-79 years were selected from population registries by a two-stage cluster sampling method. The net sample (without migrated or deceased persons) comprised 6265 eligible subjects, of which 4308 (response 68.8%) participated between 1997 and 2001. A separate stratified random sample of 8826 adults aged 20-79 years was drawn for SHIP-Trend, of which 4420 subjects participated between 2008 and 2012 (response 50.1%) in SHIP-Trend-0.
All the pregnant women were asked to complete a short interview questionnaire containing the information related to sources and reasons for intake and non-intake of iodized salt. The questionnaire also comprised questions related to knowledge of iodized salt nutrition. Information on the number of previous pregnancies and/or abortions (fetal loss due to various reasons, not including voluntary termination of pregnancy) was also obtained. The gestational age of the pregnant women was determined from the first day of the last regular menstrual period with gestational ages of ≤14.9, 28.9, and ≥29 weeks comprising the first, second, and third trimesters of pregnancy, respectively. For goiter assessment in pregnant women the WHO/UNICEF/IGN recommended palpation method was used. UIC was measured using a modification of the Sandell-Kolthoff reaction with spectrophotometric detection. Evaluation of group iodine status was based on median UIC categories defined by the WHO/IGN. These are: recommended – median 150-249 μg/L; mild iodine deficiency – median <150 μg/L.
For the analysis of monitoring trends of thyroid diseases in SHIP, diagnosed thyroid disorders were assessed by computer-assisted personal interviews. Medication data were obtained online using the IDOM program (online drug-database leaded medication assessment) and classified according to the Anatomical-Therapeutic-Chemical (ATC) classification system.In SHIP population goiter assessment was based on thyroid volume determined with ultrasonography. Goiter was defined as a thyroid volume exceeding 18 mL in women and 25 mL in men. Urinary iodine concentrations were measured from spot urine samples by a photometric procedure. Urinary creatinine concentrations were determined with the Jaffé method. Evaluation of group iodine status was based on median UIC categories defined by the WHO/IGN. The iodine/creatinine ratio was calculated by dividing urinary iodine by urinary creatinine concentrations. Serum TSH, fT3, fT4 levels in SHIP study were measured by an immunochemiluminescent procedure. A method comparison between the two TSH laboratory methods showed only negligible differences. High and low serum TSH levels were based on the reference range established from data for SHIP-0 (0.25 mIU/L - 2.12 mIU/L) and SHIP-TREND-0 (0.49 mIU/L - 3.29 mIU/L) respectively (21,22). Anti-TPO Abs were measured by an enzyme immunoassay in the whole SHIP study. The anti-TPO Abs status was defined as follows: normal < 60 IU/ml in men and < 100 IU/ml in women; increased > 60 IU/ml in men and > 100 IU/ml in women; positive: > 200 IU/ml in both sexes.
Thyroid ultrasonography was performed in SHIP-0 using an ultrasound VST-Gateway with a 5 MHz linear array transducer. In SHIP-Trend-0 ultrasonography was performed with a portable device using a 13-MHz linear array transducer. In both studies intra- and inter-observer reliabilities were assessed before the start of the study and semi-annually during the study. For thyroid volume all inter-observer and inter-device variabilities showed mean differences (±2 SD)of < 5% (<25%). Thyroid volume was calculated as length x width x depth x 0.479 (ml) for each lobe (26). The normal thyroid echo pattern was classified as homogeneous. A homogeneous echo pattern with reduced echogenicity was defined as hypoechogenic. Nodular changes exceeding 10 mm in diameter were defined as thyroid nodules.
Multivariable logistic regression analysis adjusting for age was used to regress the outcome measures (knowledge about IDD, iodized salt intake, UIC <150mIU/L and goiter prevalence) on regional influences (as exposure) in each specific district. These results are presented as odd ratios and their 95% confidence interval.
For the analysis in SHIP, all analyses were standardized by base-weights to account for different sampling probabilities. In SHIP-Trend-0, additionally, inverse probability weights for study participation were calculated, which were multiplied with the base-weights. Differences in median levels between SHIP-0 and SHIP-Trend-0 were tested by median regression models; prevalence differences between SHIP-0 and SHIP-Trend-0 were tested by Poisson regression models.
The majority of pregnant women (88.0%) had no knowledge about IDD. A very high (79%) percentage of pregnant women were not taking iodized salt, out of which 36.6% reported that iodized salt would negatively affect reproduction and for 17.0%, it was too expensive. Iodized salt intake in pregnant women was high in the big cities (Peshawar, Nowshehra) and in the urban areas (27.0%)
In 41.3% of the pregnant women, we observed a UIC of >150mIU/L. The median UIC level for the pregnant women was 131µg/L. The total goiter prevalence in pregnant women was 25.5%. The prevalence of UIC <150mIU/L in pregnant women did not differ between rural and urban areas. The results based on logistic regression analysis shows that the prevalence on knowledge about IDD, iodized salt intake, UIC <150mIU/L, and goiter did not differ in pregnant women between urban and rural areas. In district Lakki Marwat except, the pregnant women from urban residence had higher odds of having knowledge on IDD and iodized salt intake than their rural counterparts.
The prevalence of diagnosed thyroid disorders increased from 7.6% [CI 6.9-8.5] in SHIP-0 to 18.9% [CI 17.6-20.1] in SHIP-Trend-0. Likewise, the prevalence of thyroid medication intake increased from 6.2% [CI 5.5-7.0] to 11.1% [CI 10.1-12.2]. The median urinary iodine excretion levels decreased significantly, which was more pronounced in females than in males. The median iodine-to-creatinine ratio declined in all sex- and age-groups with stronger decrease in females than in males. The prevalence of median urinary iodine excretion levels <100µg/L increased between SHIP-0 and SHIP-Trend-0. Median serum TSH levels increased significantly between SHIP-0 and SHIP-Trend-0, resulting in a right shift of the serum TSH level distribution. The prevalence of high serum TSH levels remained almost stable between SHIP-0 and SHIP-Trend-0. Likewise, the prevalence of low TSH remained almost stable between SHIP-0 and SHIP-Trend-0. The prevalence of increased anti-TPO Abs and positive anti-TPO Abs decreased from SHIP-0 to SHIP-Trend-0 in the whole study population. The prevalence of hypoechogenic thyroid pattern decreased from SHIP-0 to SHIP-Trend-0. The median thyroid volume remained similar between SHIP-0 and SHIP-Trend-0 in the whole study population. Goiter prevalence decreased significantly; more pronounced in males than in females, while the prevalence of thyroid nodules increased between SHIP-0 and SHIP-Trend-0.
In pregnant women in Pakistan due to insufficient awareness campaigns and low literacy ratio in rural areas urinary iodine excretion levels indicate a stable iodine supply, which is still not sufficient. Our results show that rural/urban disparity is affecting the IDD prevention program in rural districts, but not in general. The SHIP data indicate that the improved iodine supply over the past two decades in Germany is paralleled by a reduction in prevalence of IDDs, while no increase was observed in markers of autoimmune thyroid disorders arguing for an optimal iodine supply of the general adult population in Northeast Germany. The increase in prevalence of diagnosed thyroid disorders and the intake of thyroid medication might be because of inappropriate therapeutical decisions which should be made with caution, based on regional TSH reference ranges, its prognostic value, and compliance with treatment.
Hintergrund:
Geschlecht und Gender sind nicht nebensächlich, sondern spielen eine relevante Rolle in der kindlichen Entwicklung, Erziehung und Gesundheit. Die Diskurse um Geschlecht und Gleichstellung lassen hingegen häufig den durchschnittlichen Reifungsvorsprung der Mädchen außer Acht. Auf diese Weise wird die Kluft zwischen den Geschlechtern bereits im Vorschulalter in beunruhigendem Maße betont. Durch die dichotome Geschlechterperspektive geraten außerdem andere entscheidende Einflussfaktoren wie die soziale und die ethnische Herkunft der Kinder in den Hintergrund. Diese Dissertation setzt den Schwerpunkt daher auf eine angemessene Analyse der Kategorie Geschlecht in ihrer immerwährenden Interaktion mit Anlage und Umwelt.
Methoden:
Die Betrachtungen beruhen auf Daten zu N = 6.447 Kindergartenkindern aus Mecklenburg-Vorpommern (M-V), die im Rahmen der kontrollierten prospektiven Kohortenstudie „Summative Evaluation KiföG M-V“ erhoben wurden. Zur Einschätzung kindlicher Kompetenzen kam das „Dortmunder Entwicklungsscreening für den Kindergarten“ (DESK 3-6) zur Anwendung; weiterhin wurde ein Elternfragebogen zur Erhebung des Sozialstatus eingesetzt. Auf der Grundlage geschlechtsinsensibler Normen erfolgte die Ermittlung kompetenzspezifischer Geschlechtsunterschiede in Abhängigkeit vom Kindesalter, vom Bildungshintergrund und vom Migrationsstatus. Geschlechtsspezifische Normen fanden anschließend Anwendung für die erneute Errechnung der Screeningbefunde von n = 4.251 Kindern im Alter von 48 bis 83 Monaten. Das Effektstärkemaß Cohen’s d diente dabei der Beurteilung der praktischen Relevanz der Geschlechterdifferenzen.
Ergebnisse:
Unter Anwendung der geschlechtsinsensiblen Gesamtnormen schnitten die Jungen jeden Alters schlechter ab – in allen Entwicklungsbereichen und unabhängig vom Kindesalter, vom Bildungshintergrund und vom Migrationsstatus manifestierten sich stets Geschlechtsunterschiede zugunsten der Mädchen. Diese Differenzen vergrößerten sich meist mit zunehmendem Alter und waren stellenweise stärker ausgeprägt bei Kindern aus bildungsnahen Elternhäusern bzw. bei Kindern nicht-deutscher Nationalität. Analysen auf der Grundlage geschlechtsspezifischer Normen ergaben allerdings ein andersartiges, buntes Bild und keine konsistenten Vorteile für ein Geschlecht: Die Unterschiede zwischen Mädchen und Jungen waren alles in allem nicht pädagogisch und praktisch bedeutsam, die Stärken und Schwächen geschlechtstypisch, aber nicht geschlechtsspezifisch verteilt. Die Berücksichtigung geschlechtsbedingter Besonderheiten hatte auch auf die Ermittlung von Entwicklungsrisiken im feinmotorischen und im psychosozialen Bereich einen Einfluss: Die Prävalenzraten wurden dabei durch die geschlechtsinsensiblen Normen für Mädchen mehrheitlich unterschätzt, für Jungen überschätzt.
Schlussfolgerungen:
Die besondere Beachtung geschlechtsspezifischer Entwicklungsaufgaben und Entwicklungsbedingungen entschärft einerseits die „Jungenkrise“ und ermöglicht andererseits eine erweiterte, eine biopsychosoziale Perspektive: Die Unterschiede in den Lernwelten und Lebenswegen von Mädchen und Jungen sind nicht monokausal, sondern multidimensional zu erklären. Statt die Geschlechter gegeneinander auszuspielen, sollte deshalb das Augenmerk auf der Koexistenz von Stärken und Schwächen innerhalb der Geschlechter liegen. Differenzierungen und Diversitäten müssen dringend den Platz von Pauschalisierungen einnehmen, um Behinderungen durch Begriffe und Bilder von Geschlecht gewissenhaft zu umgehen und in angemessener Art und Weise auf ethnische und soziale Herkunft Rücksicht zu nehmen. Im Sinne der Strategien des „Gender Mainstreaming“ und „Managing Diversity“ werden so intersektionale, interdisziplinäre Maßnahmen für mehr Chancengleichheit ins Rollen gebracht. Für frühzeitige Förderung und Frühintervention erscheint entsprechend ein Fokus auf Fähigkeiten und Fertigkeiten statt allein auf Geschlecht und Gender vielversprechend. Kompetenzspezifische, kompensatorische, kultursensible Präventionsansätze bieten die beste Chance, bereits bei Kindergartenkindern die Divergenzen nicht nur im Hinblick auf Geschlecht und Gender, sondern auch auf Ethnizität und Milieu zu verringern.
Die klinischen Ergebnisse von Fusionsoperationen an der Lendenwirbelsäule sind von vielen Faktoren abhängig. Zwei Operationsverfahren stellen derzeit den Goldstandard bei dorsalen lumbalen interkorporellen Fusionsoperationen dar, das PLIF- und das TLIF-Verfahren.
Das Ziel der Entwicklung des neuen dPLIF-Operationsverfahrens und des hierfür entwickelten Cages und Werkzeugs war, die Vorteile der PLIF-Technik und der TLIF-Technik zu vereinen. Kern der Entwicklung war es, über den dorsomedialen PLIF-Zugang einen geraden Cage einzubringen und diesen sicher in eine diagonale Lage, entsprechend der Cagelage bei der TLIF-Technik, zu rotieren. In der Anwendungsbeobachtung sollte die technische Anwendbarkeit im operativen Regelbetrieb bei guten und zur Literatur vergleichbaren klinischen Ergebnissen nachgewiesen werden. Das Cagedesign und die Verfahrenstechnik wurden am Rinderkadaver entwickelt. Nach der CE-Zulassung wurde die prospektive Anwendungsbeobachtung zur lumbalen Fusion von der Ärztekammer genehmigt. Diese umfasste 105 Patienten zwischen 27 und 87 Jahren mit symptomatischer und radiologisch nachweisbarer Wirbelsäuleninstabilität. In 87 von 105 Fällen (82,9%) konnte der dPLIF-Cage in eine diagonale Lage rotiert werden. Wenn intraoperativ eine Cageinsertion oder -rotation aus anatomischen Gründen nicht durchführbar war, war der problemlose Umstieg auf die PLIF-Technik möglich. Es wurde eine Fusionsrate von 95,2% erzielt. In prä- und postoperativen Untersuchungen konnte eine Besserung der neurologischen Symptomatik, der Einschränkungen im Alltag (ODI) und der Schmerzen (VAS) verzeichnet werden. Die Patientenzufriedenheit lag bei 87,6%. Die vorliegende Anwendungsbeobachtung zeigt, dass es möglich ist, mit dem dPLIF-Operationsverfahren einen einzelnen Cage über einen dorsomedialen PLIF-Zugang so zu platzieren, dass seine diagonale Lage der eines TLIF-Cages entspricht. Die Wahl des Operationszugangs ermöglicht die Dekompression des Spinalkanals und die Cageinsertion von nur einer Seite und erspart einen gesonderten Zugang. Dies führt zu einer im Vergleich zur PLIF-Technik kürzeren Operationszeit. Alle klinischen Parameter entsprechen denen der bisherigen Verfahren. Die Daten der Anwendungsbeobachtung ergeben auch, dass die dPLIF-Operationstechnik als sicher zu bewerten ist.
Entwicklung und klinische Anwendung einer röntgenfreien dreidimensionalen kephalometrischen Analyse
(2018)
Zweidimensionale Röntgenkephalometrie, die in der kieferorthopädischen Praxis mittels FRS durchgeführt wird, weist neben der Strahlenbelastung weitere Nachteile wie Ungenauigkeiten und Projektionsfehler auf und erlaubt keine differenzierte Analyse der rechten und linken Gesichtshälfte. Das noXrayCeph® ermöglicht röntgenfreie dreidimensionale Kephalometrie im Maßstab 1:1 basierend auf Magnetfeldinduktion und könnte dem FRS damit in vielen Aspekten überlegen sein. Die zugehörige Software DirectCeph® verrechnet die Messwerte zu bekannten zweidimensionalen kephalometrischen Analysen, wobei die Lage bestimmter Messpunkte im Schädelinneren näherungsweise berechnet wird. Das stellt eine mögliche Fehlerquelle dar und schöpft das Potential der dreidimensionalen Analyse nur ungenügend aus.
Das Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung einer neuen röntgenfreien dreidimensionalen kephalometrischen Analyse für das noXrayCeph®, die sich auf direkt erfassbare Messpunkte beschränkt sowie die Anwendung auf eine Gruppe junger kaukasischer eugnather Probanden. Zuvor sollten die Messgenauigkeit, die Wiederholpräzision des Geräts und die Reproduzierbarkeit der Messkoordinaten untersucht werden.
Die Messgenauigkeit und Wiederholpräzision wurden durch Messreihen an einem Schädelmodell und einem Dummy bestimmt. Anschließend wurden 10 Probanden jeweils dreimal von drei Untersuchern mit dem noXrayCeph® vermessen. Aus diesem Datensatz konnte die Wiederholpräzision und Reproduzierbarkeit der Messpunkte am Probanden bestimmt werden. Eine neue Analyse für das noXrayCeph® wurde entwickelt. Sie umfasst 13 Parameter, die Auskunft über vertikale, sagittale, transversale und dentale Winkel bzw. Streckenverhältnisse geben. Diese Analyse wurde auf 34 junge eugnathe kaukasische Erwachsene angewandt. Eine Korrelations- sowie eine multiple Regressionsanalyse wurden durchgeführt, um statistische Beziehungen zwischen den einzelnen Parametern zu untersuchen.
Die Messgenauigkeit des noXrayCeph® liegt in einem Bereich von 0,036 mm bis 0,668 mm. Am vormarkierten Dummy lassen sich 79 % und am nicht-vormarkierten Dummy 51 % der Messpunkte mit einer Standardabweichung unter 1 mm reproduzieren. Die Wiederholgenauigkeit und Reproduzierbarkeit der Messpunkte am Patienten ist für die meisten Messpunkte gut bis sehr gut und scheint abhängig von der Lage der Messpunkte und der Erfahrung des Behandlers. Einige wenige Mess¬punkte lassen sich nur schwer reproduzieren und sollten nicht in eine kephalometrische Analyse einfließen. Tendenziell zeigt sich eine höhere Ungenauigkeit in der y-Koordinate verglichen mit der x-und z-Koordinate. Die Analyseparameter der eugnathen Erwachsenen sind untereinander zum Teil hoch korreliert. Die multiple Regressionsanalyse zeigt signifikante statistische Beziehungen zwischen mehreren Analyseparametern, sodass eine Tabelle mit harmonischen Wertekombinationen und eine Harmoniebox (vgl. Segner und Hasund 1998) er¬stellt werden konnten.
Das noXrayCeph® bleibt ein vielversprechendes diagnostisches Hilfsmittel, das präzise dreidimensionale röntgenfreie kephalometrische Messungen am Patienten ermöglicht. Es zeigt sich, dass sich Erfahrung und Sicherheit im Umgang mit dem Gerät positiv auf die Wiederholgenauigkeit und Reproduzierbarkeit der Messpunkte auswirken und damit Einfluss auf die Analyseergebnisse besitzen.
Der Einsatz von 3D-Druckverfahren für die Herstellung von Arzneimitteln und Medizinprodukten stellt eines der größten neu entstandenen Forschungsgebiete dieses Jahrzehnts dar und gilt als ein technologischer Meilenstein im Bereich der personalisierten Medizin. Neben der Formindividualisierung von Implantaten können durch 3D-Druckverfahren wie dem in dieser Arbeit untersuchten Fused deposition modeling (FDM) auch die Wirkstoffdosis angepasst, deren Freisetzung gesteuert oder mehrere Wirkstoffe und/oder Freisetzungsprofile in einer Darreichungsform patientenindividuell kombiniert werden. Voraussetzung für diese Formulierungsentwicklungen sind geeignete pharmazeutische Polymere und eine genaue Kenntnis ihrer Extrudier- und Druckbarkeit und ihrer Wirkstofffreisetzung, die im Rahmen dieser Arbeit untersucht werden sollten. Neben der Identifikation und Evaluation von druckbaren Polymeren sollte auch das Potenzial des FDMs für die Produktion von wirkstoffhaltigen Darreichungsformen sowohl für die parenterale als auch die perorale Applikation mit besonderem Augenmerk auf anspruchsvolle Wirkstoffe geprüft werden. Mit der Aufnahme dieser Arbeit belief sich die Auswahl an druckbaren Materialien für pharmazeutische Anwendungen primär auf die auch im technischen FDM verwendeten Polymere Polylactid und Polyvinylalkohol. Das zunächst begrenzte Spektrum möglicher Freisetzungsprofile der inkorporierten Arzneistoffe konnte unter anderem durch die in dieser Arbeit dargelegten Untersuchungen erweitert werden. Im Bereich des FDMs von Implantaten ergaben das bei nur 53 °C gedruckte Polycaprolacton eine vielversprechende Freisetzung des im Polymer komplett gelösten Modellarzneistoffs Chinin über einen Zeitraum von etwa 7 Wochen mit einer initial schnelleren Freisetzung, die sich sowohl durch die Wirkstoffbeladung als auch durch wasserlösliche Zusätze steuern ließ. Als Alternative zum klassischen FDM wurde darüber hinaus eine Spritzenextrusionsmethode zur Herstellung von flexibleren Hydrogel-Implantaten untersucht. Es konnten erfolgreich wirkstoffhaltige Glycerol-Gelatine-Modellimplantate gedruckt und anschließend quervernetzt werden. Abgesehen von ihrer guten Komprimierbarkeit für eine mögliche endoskopische Applikation sind jedoch die sehr schnelle Wirkstofffreisetzung innerhalb von 6 h und die beobachteten lagerungsabhängigen Volumenveränderungen nur schwer mit einer Anwendung als patientenindividuell angepasstes Implantat vereinbar. Im Bereich des FDMs von oralen Darreichungsformen lag der Fokus dieser Arbeit auf einer sehr schnellen Wirkstofffreisetzung aus der Polymermatrix und der Entwicklung von Lösungsstrategien für das FDM von anspruchsvollen Wirkstoffen, mit denen Forscher auch bei zukünftigen FDM-Anwendungen umgehen werden müssen. Eine der größten Limitationen der thermischen Verfahren Schmelzextrusion und FDM lag bis dato in der Notwendigkeit thermisch stabile Wirkstoffe einzusetzen. Durch ein ausführliches Screening von wasserlöslichen, pharmazeutischen Polymeren bei gleichzeitigem Einsatz des thermolabilen Modellarzneistoffs Pantoprazol-Natrium konnten in dieser Arbeit erfolgreich Formulierungen entwickelt werden, die bei Temperaturen unter 100 °C extrudier- und druckbar sind und eine schnelle Wirkstofffreisetzung aufweisen. Zu den vielversprechendsten Kandidaten gehören die amorphen festen Lösung des Polymers Polyethylenglycol 6000 mit einer sehr niedrigen Drucktemperatur von 54 °C und einer abgeschlossenen Freisetzung innerhalb von 30 min und die Formulierung des Polyvinylpyrrolidons K12, die neben den 10 % Pantoprazol auch 15 % Triethylcitrat enthielt und den kompletten Wirkstoff in etwa 10 min freisetzte. Durch Änderung des Druckdesigns der biplanen Tablette durch Senkung der Füllungsrate und Erhöhung der Tablettenporosität konnte diese Freisetzungszeit noch weiter auf sehr schnelle 3 min reduziert werden. Da das verwendete Pantoprazol zusätzlich säurelabil ist, erfolgte in einem nächsten Schritt eine magensaftresistente Ummantelung dieser schnell freisetzenden Tablettenkerne mittels Zweidüsen-FDM. Aufgrund der hohen Drucktemperatur des dafür verwendeten Celluloseacetatphthalats ergab sich ein zweigeteiltes Manteldesign, das jedoch in anschließenden Freisetzungsuntersuchungen keine komplette Magensaftresistenz erzielen konnte. Für eine ausreichende Dichtigkeit sollte für zukünftige Untersuchungen eine Veränderung im Düsenwechsel und/oder der Druck eines dickeren Mantels in Betracht gezogen werden, der wiederum eine weitere Verzögerung der Arzneistofffreisetzung nach dem pH-Anstieg bei Übertritt der Tablette in den Darm bedingen würde. Zusammenfassend betrachtet, liefert die vorliegende Arbeit wertvolle Erkenntnisse über den Einsatz von verschiedenen Polymeren für das FDM von Tabletten und Implantaten, die für eine gezielte Freisetzung - auch von anspruchsvollen Arzneistoffen – für kommende FDM-Anwendungen genutzt werden können.
G-Quadruplexe (G4) sind alternative Sekundärstrukturen, die von Guanosin-reichen DNA- oder RNA-Sequenzen ausgebildet werden können. In den letzten Jahren rückten diese tetrameren Konstrukte aufgrund ihres erst kürzlichen Nachweises in lebenden Humanzellen und ihrem Vorkommen in bestimmten funktionellen Genombereichen wie den Promotorregionen von Protoonkogenen oder den Telomeren zunehmend in den Fokus der Nukleinsäureforschung. Insbesondere ihre starke Korrelation mit Krebs macht Quadruplexstrukturen als Zielmotiv für die Entwicklung antikanzerogener Wirkstoffe höchst interessant. Um jedoch niedermolekulare Moleküle für therapeutische Zwecke nutzen zu können, muss zunächst auf molekularer Ebene ein grundlegendes Verständnis für die Ligand-Quadruplex-Interaktion geschaffen und anhand dieser Informationen Optimierungsmöglichkeiten für G4-bindende Liganden ergründet werden.
Ziel dieser Dissertation war die ausführliche Analyse der Bindung biologisch aktiver, Phenyl-substituierter Indolochinoline an Quadruplexstrukturen mittels diverser spektroskopischer und kalorimetrischer Methoden. Um simultan den Einfluss verschiedener Ligandstrukturelemente auf die G4-Anbindung für ein zukünftiges, rationales Wirkstoffdesign zu erforschen, wurde im Rahmen dieser Arbeit zunächst unterschiedlich modifizierte Indolochinolinderivate synthetisch hergestellt. In ersten spektroskopischen Experimenten sollten diese Moleküle anschließend nicht nur auf ihre generelle Interaktion mit verschiedenen G4-Topologien hin untersucht, sondern auch die Selektivität, die Bindungsaffinität und der Interaktionsmodus der Liganden ermittelt werden. Besonders die Indolochinoline mit basischen Seitenketten und einer N5-Methylierung zeigten eine hohe Affinität und Präferenz gegenüber parallelen Quadruplexstrukturen. Um detailliertere Informationen über diese Ligand-DNA-Wechselwirkung zu erhalten, erfolgten umfassende thermodynamische Bindungsstudien mittels isothermaler Titrationskalorimetrie. Anhand dieser Daten erfolgte eine Separation der Freien Bindungsenthalpie, die in dieser Form erstmalig für ein G4-bindendes Molekül beschrieben wurde. Hierbei zeigte sich, dass die Anbindung der Phenyl-substituierten Indolochinoline nicht nur durch hydrophobe Effekte, sondern vor allem durch spezifische molekulare Wechselwirkungen zwischen dem Ligand und der Quadruplex vorangetrieben wird.
Hintergrund und Fragestellung
Die klinische Befunddokumentation in der Notaufnahme dient primär diagnostisch-therapeutischen Zwecken und ist für weitere forensische Fragestellungen häufig nur eingeschränkt verwertbar. Für die Untersuchung von Gewaltopfern ist ein hoher medizinischer, aber besonders gerichtsverwertbarer Standard zu fordern. Denn die Behandlungsunterlagen können als Beweismittel im Strafverfahren herangezogen werden.
Die Studie hatte zum Ziel, das Opferkollektiv und die Qualität der forensisch relevanten Befunddokumentation am Beispiel der unfallchirurgischen Gewaltambulanz retrospektiv zu analysieren und Optimierungsvorschläge für eine effiziente, zielgerichtete und umfassende Dokumentation zu liefern.
Material und Methoden
Eingeschlossen wurden alle Patienten, die zwischen Juni 2010 und Juni 2014 in der unfallchirurgischen Notaufnahme der Universitätsmedizin Greifswald aufgrund von Rohheitsdelikten behandelt wurden. Für eine deskriptive Übersichtsanalyse des Gesamtkollektivs wurden retrospektiv demographische Daten, Angaben zu Entstehung und Art der Gewalt sowie zu Verletzungscharakteristika ausgewertet.
Auf Grundlage von Literaturrecherche und Expertenmeinung wurde ein Kriterienkatalog entwickelt. Dieser fasst alle zur rechtsmedizinisch – forensischen Beurteilung relevanten Aspekte der Dokumentation in fünf Kategorien zusammen. Dieser Katalog diente in Kombination mit einem Expertenfragebogen der Statuserhebung der Dokumentationsqualität. Ein nach vorhandener Fotodokumentation vorselektiertes Studienkollektiv wurde anhand dieser beiden Instrumente und mittels schriftlicher Befragung von Rechtsmedizinern und Unfallchirurgen evaluiert. Der Fragebogen diente dem Zweck der Erhebung eines Meinungsbildes und zum interdisziplinären Vergleich. Um objektive Unterschiede hinsichtlich der Qualität aufzeigen zu können, wurden die Fragebogen-Aussagen der Kliniker anhand eines mathematischen Algorithmus in den Kriterienkatalog umgewandelt.
Ergebnisse
Das Gesamtkollektiv umfasste 572 Patientenfälle. Die demographische Analyse ergab, dass vorwiegend junge Männer nach Übergriffen durch Fremde oder Freunde bzw. Bekannte die unfallchirurgische Notaufnahme aufsuchten. Dies geschah besonders am Wochenende bzw. außerhalb der regulären Arbeitszeit. Dabei standen die Betroffenen oftmals unter Alkoholeinfluss und waren im Vergleich zu Frauen signifikant häufiger wiederholt Opfer fremder Gewalt. Der häufigste Verletzungsmechanismus war der Faustschlag. Die verletzten Frauen litten zumeist unter den Folgen stumpfer Gewalteinwirkung (Hämatome) im Kopf-Halsbereich, die auffallend häufiger als bei Männern im häuslichen Rahmen entstanden. Frauen suchten zudem erst deutlich verzögert medizinische Hilfe auf.
Das Studienkollektiv umfasste 100 Fälle mit vorhandener Fotodokumentation. Die Rücklaufquote aller Beurteilungen (Kriterienkatalog, Experten-/Fragebogen) betrug 100 %. Bei Betrachtung der tatsächlichen Gerichtsverwertbarkeit zeigte sich, dass 55 % der Dokumentationen in ihrer Qualität nach Auffassung der Rechtsmediziner ausreichend waren. Relevanten Einfluss auf die Gerichtsverwertbarkeit hatten überwiegend die Kategorien Verletzungscharakteristika, Fotodokumentation und besonders rechtsmedizinisch relevante Aspekte. Bei diesen Kategorien traten deutliche Qualitätsdefizite für die nicht-gerichtsverwertbaren Fälle auf. Ein kumulativer Punktegrenzwert für die Gerichtsverwertbarkeit für diese fünf Kriterien konnte nicht ermittelt werden. Es zeigte sich eine große Streubreite aller Ergebnisse, die zum Teil auf die Heterogenität der Studienfälle zurückzuführen ist. Interdisziplinäre Unterschiede in der Einschätzung der Dokumentationsqualität wurden insbesondere bei charakteristischen bzw. rechtsmedizinisch relevanten Aspekten deutlich. Der Ausbildungsstand stellte sich als relevanter Faktor für die intradisziplinäre Beurteilung heraus.
Schlussfolgerungen
Die Dokumentationsqualität von Gewaltopfern, wie sie aktuell unfallchirurgisch durchgeführt wird, wird dem Anspruch des Patienten auf eventuelle Gerichtsverwertbarkeit beispielsweise im Strafverfahren nicht ausreichend gerecht. Wesentlichen Einfluss haben grundlegende Dokumentationsaspekte und spezielle, durch die Rechtsmedizin schulbare Charakteristika. Für die praktische Umsetzung einer suffizienten Qualität bedarf es Neuerungen bzw. Optimierungen im effektiven Dokumentationsablauf und – umfang. Bewusstsein zu schaffen für diese Thematik als wesentlicher Aspekt des unfallchirurgischen Berufsalltags ist insbesondere vor dem Hintergrund von unzureichender Datenlage und einer erwarteten hohen Dunkelziffer häuslicher Gewalt unabdingbar.
Diskussion
Eine Begutachtung durch Richter und Hinzunahme der entsprechenden Arztbriefe sowie weiteren klinischen Informationen stellen eine Option für eine umfassendere Begutachtung der Dokumentationsqualität dar. Perspektivisch sind Investitionen in Digitalisierungskonzepte eine anzustrebende Lösung der vorhandenen ökonomischen (zeitlich, personell, finanziell) und individuell-juristischen (unzureichend gerichtsverwertbare Dokumentationsqualität) sowie präventiven (Dunkelziffer von Gewaltopfern) Problemfelder.
Zusammenfassung
Fragestellung
Quarzstäube sind ein Lungenkarzinogen. Dieses Siliziumdioxid wirkt nach inhalativer Aufnahme als inflammatorischer Schlüsselreiz zur Unterhaltung einer chronischen Entzündung. Diese betrifft typischerweise zunächst die pulmonalen Lymphknoten und später die Lunge selbst. Bislang war unbekannt, ob es bei Lungentumoren und gleichzeitig vorliegender Silikose der Lungenlymphknoten Unterschiede bezüglich des histologisch führenden Typs im Vergleich zu anderen Stadien der Silikose gibt. Ebenso war der mögliche Zusammenhang auch für andere, häufige Lungenkarzinogene des Uranbergbaus wie Radon oder Arsen noch nicht untersucht worden.
Methodik
Es wurden Daten von 2.524 Uranbergarbeitern aus dem Sektionsarchiv der SDAG Wismut in Stollberg sowie deren Expositionsdaten verwendet. Referenzpathologisch erfolgte die Einteilung in drei Silikosestadien (keine Silikose, ausschließlich Lungenlymphknotensilikose, Lungengewebs- und Lungenlymphknotensilikose) sowie die Zuordnung zu einem der drei führenden Lungentumorentitäten (Adenokarzinom, Plattenepithelkarzinom, kleinzelliges Karzinom). Unter Berücksichtigung der kumulativen Quarzexposition auf der Grundlage einer Job-Exposure-Matrix wurde die Auftretenswahrscheinlichkeit der Lungentumortypen für jedes Silikosestadium durch ein multinominales Regressionsmodell geschätzt. Gleiches erfolgte für die kumulativen Expositionen gegenüber den relevanten weiteren Karzinogenen Radon und Arsen.
Ergebnisse
Insgesamt waren die Wahrscheinlichkeiten der histologischen Lungentumortypen unter Uranbergarbeitern mit ausschließlicher Lymphknotensilikose den Wahrscheinlichkeiten mit Lungen- und Lymphknotensilikose ähnlicher als den Wahrscheinlichkeiten ohne Silikose. Dies wurde auch für Radon und Arsen bestätigt.
Schlussfolgerung
Die Ergebnisse stützen die Hypothese, dass die Karzinogenese sowohl durch Quarz als auch durch Radon und Arsen in Lymphknotensilikotikern ähnlicher der Karzinogenese in Lungensilikotikern ist, als deren bei Nichtsilikotikern.
Makrophagen stellen einen wesentlichen Bestandteil des leukozytären Infiltrates des Kolonkarzinoms und anderer maligner Tumoren dar. Für eine Reihe anderer Tumorentitäten konnte bereits nachgewiesen werden, dass tumor-assoziierte Makrophagen das Wachstum, die Neoangiogenese und die Metastasierung fördern. Bisherige Studien zur Rolle der Makrophagen im Kolonkarzinom zeigten hingegen widersprüchliche Ergebnisse.
Um den Einfluss von Makrophagen auf das Wachstums- und Metastasierungsverhalten im Kolonkarzinom genauer zu untersuchen, wurde zum einen ein orthotopes, syngenes Kolonkarzinommodell, zum anderen ein Lebermetastasenmodell unter Verwendung der murinen Kolonkarzinomzelllinie CT-26 in der immunkompetenten Balb/c-Maus verwendet und die Makrophagen bzw. Kupffer-Zellen mittels intraperitonealer Injektion von Clodronat-Liposomen selektiv depletiert. Die Tumorvolumina bzw. die Metastasenanzahl wurden mittels 7-Tesla Kleintier-MRT bestimmt und das Tumorgewicht per Feinwaage ermittelt. Die Makrophagen- und Gefäßdichte in den orthotopen Tumoren sowie die Kupffer-Zelldichte im Lebermetastasenmodell wurden mit Hilfe der Immunhistochemie ausgewertet.
Die Makrophagendepletion führte zu einer signifikanten Verringerung des Tumorwachstums im orthotopen Kolonkarzinommodell und verminderte hier gleichzeitig die Anzahl an Tieren, die eine Peritonealkarzinose bzw. Lebermetastasen entwickelten. Darüber hinaus führte die Depletion zu einer signifikanten Hemmung der Neoangiogenese im Kolonkarzinom. Im Lebermetastasenmodell führte die Kupffer-Zelldepletion zu einer signifikant geringeren Anzahl an Lebermetastasen, wobei die Kupffer-Zelldichte direkt mit der Metastasenanzahl korrelierte.
Die Ergebnisse unterstützen die Vermutung, dass tumor-assoziierte Makrophagen im Kolonkarzinom, wie auch in einigen anderen malignen Erkrankungen, eine tumor-unterstützende Rolle ausüben. Darüber hinaus scheinen Kupffer-Zellen einen entscheidenden Promotor bei der Ausbildung von Lebermetastasen darzustellen.
Zukünftige Therapien könnten darauf abzielen, selektiv bestimmte Makrophagenpopulationen wie die tumor-assoziierten Makrophagen oder Kupffer-Zellen zu depletieren. Eine weitere Möglichkeit bestünde in der Umdifferenzierung von tumor-assoziierten Makrophagen (M2) in proinflammatorische Makrophagen (M1), die dann suppressiv oder zytotoxisch auf den Tumor wirken.
Des Weiteren wurden zwei Untersuchungsmethoden zur Darmbildgebung in der Maus mittels MRT entwickelt, die eine deutliche Steigerung der Bildqualität und einen zusätzlichen Informationsgewinn in Tierversuchen ermöglichen. Beide Untersuchungstechniken erwiesen sich als gut reproduzierbar und erlauben eine longitudinale Beurteilung von Darmerkrankungen über einen längeren Zeitraum.
In weiteren Versuchen müsste nun die Sensitivität und Spezifität der beiden beschriebenen Methoden bei der Untersuchung pathologischer Läsionen des Darmes beurteilt werden.
Zielsetzung: Die antimikrobielle Wirksamkeit von kaltem Atmosphärendruckplasma(CAP), auch als gewebeverträgliches Plasma (TTP) bezeichnet,könnte eine aussichtsreiche Option zur Eradikation von Methicillinempfindlichen ebenso wie von Methicillin-resistenten Staphylococcus aureus-Stämmen sein, die oft chronische Wunden kolonisieren. Bisher wurde der Einfluss von CAP auf die Antibiotikaempfindlichkeit von S. aureus kaum untersucht. Da eine Veränderung der Antibiotikaempfindlichkeit für die Wundbehandlung relevant sein könnte, sollte der Einfluss von CAP auf die Empfindlichkeit verschiedener S. aureus-Stämme gegen unterschiedliche Antibiotika untersucht werden.
Methode: Im Agardiffusionstest wurden Antibiotikatestplättchen mit Cefuroxim, Gentamicin, Oxacillin, Vancomycin, Ciprofloxacin, Co-Trimoxazol, Clindamycin und Erythromycin eingesetzt. Die Teststämme wurden auf Agar ausplattiert und mit CAP exponiert, bevor die Testplättchen aufgelegt wurden. Nach 24 h Bebrütung wurden die Inhibitionszonen gemessen und statistisch auf Unterschiede geprüft.
Ergebnisse: In den meisten Fällen war die Einfluss von CAP auf die Antibiotikaempfindlichkeit zu vernachlässigen. Für zwei Stämme wurde die Empfindlichkeit gegenüber β-Lactam-Antibiotika signifikant herabgesetzt.
Schlussfolgerung: Da CAP die Antibiotikaempfindlichkeit beeinflussen kann, sollten vor beabsichtigter kombinierter lokaler CAP-Behandlung und gleichzeitiger systemischer Antibiotikagabe Interaktionen in vitro untersucht werden, um unerwünschte Kombinationseffekte auszuschließen.
Der Einsatz von Glukose Point-Of-Care-Testung- (POCT) Geräten zur Diagnose von Diabetes mellitus (DM) ist derzeit nicht allgemein akzeptiert. In der Patientenversorgung werden bei einzelnen Patienten unterschiedliche Messsysteme mit verschiedenen prä-analytischen Prozessen regelhalft parallel angewandt. POCT-Glukose aus Kapillarblut wird oft zur Verlaufskontrolle, venöses Plasma im Zentrallabor eher zu diagnostischen Zwecken verwendet. Behandelnde Ärzte müssen dementsprechend Messwerte verschiedener Probetypen und Messsysteme einordnen können. In dieser Arbeit wurden Glukosemessungen in Kapillarblut sowie venösem Blut mittels POCT- und Zentrallaborgeräten durchgeführt mit dem Ziel, typische Szenarien der Patientenversorgung nachzubilden. Die resultierenden Diagnoseraten von gestörter Glukosetoleranz (IGT) und DM wurden bestimmt und verglichen. Dafür wurden zwei Kohorten wurden einem OGTT unterzogen. In den Proben wurde die P-Glukosekonzentration mit zwei POCT-Methoden untersucht: einem Handgerät mit Teststreifen sowie einem kleinen Tischgerät mit Batch-Reagenzien, das oft patientennah eingesetzt wird. Daneben wurden zwei Messsysteme im Zentrallabor eingesetzt. Es wurden Vollblutproben sowie Kapillarproben untersucht. Zusätzlich wurde glykolisiertes Hämoglobin (HbA1c) aus Vollblut bestimmt.
Insgesamt wurden 231 Probanden untersucht. Die Zweistunden-OGTT-Glukosekonzentrationen der Kapillarproben wiesen eine systematische positive Messabweichung von 0,8 mmol/L auf, verglichen mit den Messungen an Plasmaproben im Kernlabor. Daraus resultierte eine höhere Diagnoserate von IGT und DM wenn die Messergebnisse der Kapillarproben zugrunde gelegt werden. Die Messabweichung reduzierte sich auf 0,2 mmol/L, wenn an allen Messsystemen venöses Blut untersucht wurde. Ein Methodenwechsel im Kernlabor hingegen führte zu einer negativen systematischen Messabweichung von 0,5 mmol/L und damit verbunden zu geringeren Diagnoseraten.
Venöse Proben, die patientennah gemessen werden, sind am besten geeignet zur Diagnose von DM im Rahmen eines OGTT. Die untersuchte Teststreifen-basierte POCT-Methode erscheint geeignet zur Diagnose von IGT und DM, wenn venöse Proben eingesetzt werden. Wechsel von Kernlabormethoden können systematische Messunterschiede in der P-Glukose-Messung verursachen, die die Diagnoserate von IGT und DM beeinflussen. Dies unterstreicht die Notwendigkeit zur Engerfassung der Kriterien für die externe Qualitätssicherung.