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Der Fokus meiner Dissertation lag auf der genauen Charakterisierung epileptischer Anfälle eines klar definierten Patientenkollektivs mit spät manifestierender (≥ 55. Lebensjahr) nicht-läsioneller Epilepsie (nonlesional late-onset epilepsy, NLLOE). Erstmalig wurden semiologische Merkmale der epileptischen Anfälle in dieser Kohorte systematisch untersucht und entsprechend des neusten Klassifikationssystems der Internationalen League Against Epilepsy von 2017 eingeordnet. Die Kohorte umfasste 54 Patienten, von denen zusätzlich EEG- und Liquordaten im Rahmen ihrer Behandlung am Epilepsiezentrum der Universitätsmedizin Greifswald erhoben und mit einer Kontrollkohorte verglichen wurden. Diese setzte sich aus 58 Patienten mit früh beginnender nicht-läsioneller Epilepsie (nonlesional early-onset epilepsy, NLEOE) zusammen. Ein weiterer wesentlicher Aspekt meiner Dissertation war die Überprüfung des Behandlungserfolges nach 12-monatiger antikonvulsiver Therapie in der NLLOE-Kohorte.
Die durchgeführte Studie zeigte bei Patienten mit spät manifestierender nicht-läsioneller Epilepsie ein im Vergleich zur Kontrollkohorte signifikant häufigeres Auftreten von focal onset impaired awareness non-motor seizures. Diese manifestierten sich insbesondere in Form von passageren Beeinträchtigungen der Kognition und sensorischen Auren. Im Liquor der NLLOE-Patienten konnten bei drei Patienten oligoklonale Banden nachgewiesen werden. Bei einem dieser Patienten wurde im Nachhinein eine autoimmune Enzephalitis als Ursache der Epilepsie postuliert. Ferner waren 70% der NLLOE-Patienten nach einem Beobachtungszeitraum von 12 Monaten anfallsfrei. Den besten Behandlungserfolg, jedoch auch die höchste Nebenwirkungsrate, wurde mit dem Antikonvulsivum Levetiracetam erzielt.
Diese Ergebnisse machen deutlich, dass bei NLLOE-Patienten durch das Fehlen charakteristischer und leicht erkennbarer motorischer Symptome eine genaue Charakterisierung auch anderer semiologischer Merkmale unabdingbar ist, um gerade in dieser Patientengruppe epileptische Anfälle sicher identifizieren und eine adäquate Therapie einleiten zu können. Die Liquoranalyse deutet zudem daraufhin, dass systematische Antikörpertestungen im Liquor und Serum als weiterführende diagnostische Maßnahme zum Ausschluss einer autoimmunen Genese einer Epilepsie berücksichtigt werden sollten. Darüber hinaus belegen die Resultate ein gutes therapeutisches Ansprechen der medikamentösen antikonvulsiven Therapie bei Patienten mit nicht-läsioneller Epilepsie im höheren Lebensalter.
Schmerzen im unteren Rücken sind ein häufiger Beratungsanlass in Hausarztpraxen.
Trotz evidenz- und konsensbasierter Empfehlungen der NVL unspezifischer
Kreuzschmerz ist die ärztliche Leitlinienadhärenz gering und wird teilweise mit
anderslautenden Patientenerwartungen begründet. Ziel dieser Studie war es zu
untersuchen, inwiefern die Patientenerwartungen den Empfehlungen der NVL
Kreuzschmerz entsprechen und ob diese mit Patienteneigenschaften, der
Kreuzschmerzvorgeschichte und Behandlungserfahrungen assoziiert sind. Es
handelt sich um eine Querschnittsstudie mit 1018 Patienten aus 13
allgemeinmedizinischen Arztpraxen. Mit Hilfe eines auf den Kernempfehlungen der
NVL Kreuzschmerz basierenden Fragebogens wurden demografische Daten, die
Kreuzschmerzanamnese sowie Erwartungen und Überzeugungen hinsichtlich des
Managements der Kreuzschmerzen erfasst. Um den Non-respose-Bias zu
berücksichtigen, wurden Inverse Wahrscheinlichkeitsgewichte verwendet. Es wurden
deskriptive Analysen und univariate sowie multivariate logistische
Regressionsmodelle durchgeführt. In die Analysen inkludiert wurden insgesamt 977
Patienten mit einem Durchschnittsalter von 57 Jahren und einem Frauenanteil von
60%. Von den Teilnehmern waren 66% bereit auf weitere Untersuchungen zu
verzichten, 44% erwarteten trotz fehlender Indikation eine Bildgebung, 70%
erwarteten Massagen, 44% erwarteten Injektionen, 67% waren bereit, ihre
Alltagsaktivitäten beizubehalten. Die Akzeptanz von psychosozialen Faktoren und
deren Behandlung bewegte sich zwischen 31% und 43%. Patienten mit starken
Zweifeln hinsichtlich der effektiven Therapierbarkeit ihrer Kreuzschmerzen durch
Ärzte erwarteten trotz dessen die Ausschöpfung sämtlicher diagnostischer und
therapeutischer Optionen einschließlich der psychotherapeutischen Interventionen.
Die Erwartungshaltung der Patienten zum Management ihrer Kreuzschmerzen
stimmt teilweise mit den Empfehlungen der aktuellen Leitlinien überein und wird
scheinbar von früheren Behandlungserfahrungen, dem Gesundheitszustand und
Bildungsniveau beeinflusst. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um den
Einfluss dieser Faktoren auf eine individuellere Therapie und Patientenzufriedenheit
zu bewerten.
Die Craniomandibuläre Dysfunktion (CMD) ist geprägt von einer unbewussten Überlastung der Kaumuskulatur und wird als vielseitiges Krankheitsbild mit stark variabler Schmerzsymptomatik sowie Dysfunktions- und Dyskoordinati- onsstörungen des Kiefergelenkes angesehen (Ahlers und Jakstat 2011; Schindler und Türp 2009). Die intramuskuläre Botulinumtoxininjektion in den Musculus pterygoideus lateralis wird in diesem Zusammenhang als kausale Therapie eingesetzt (Majid 2010).
An der Klinik und Poliklinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie der Uni- versitätsmedizin Greifswald wird bei Patienten mit CMD und ausgeprägter Kie- fergelenkmyopathie eine Botoxinjektion in den Musculus pterygoideus lateralis - im Gegensatz zu anderen Kliniken - mittels chirurgischer Echtzeitnavigation als Wahlleistung angeboten.
In der vorliegenden Studie wurde diese Therapie retrospektiv bewertet. Hierfür wurden in der Injektionsgruppe 17 Patienten (Durchschnittsalter 53,6 Jahre, 88,2 % Frauen) und in der Kontrollgruppe 18 Patienten (Durchschnittsalter 52,3 Jahre, 77,7 % Frauen) mit CMD und ausgeprägter Kiefergelenkmyopa- thie nachuntersucht. Die Injektionsgruppe erhielt je Musculus pterygoideus la- teralis 25 Einheiten Bocouture®. Pro Muskel wurden drei Depots á 8,3 Einhei- ten mittels Echtzeitnavigation (Vector Vision®, Fa. Brainlab) am Muskelur- sprung, -bauch und -ansatz injiziert. Die Kontrollgruppe erhielt keine Botuli- numtoxininjektion, da die Patienten das Angebot dieser Wahlleistung nicht an- genommen hatten.
Die Nachuntersuchung erfolgte nach den Research Diagnostic Criteria for Temporomandibular Disorder (RDC/TMD), dem Helkimo-Index und durch Evaluation mittels selbst entwickelter Fragebögen.
Die Studienergebnisse zeigen, dass bereits nach einmaliger Botoxinjektion Kiefergelenkknacken, Kiefergelenkschmerzen, Kaubeschwerden, Unterkiefer- deviationen sowie Kopf- und Gesichtsschmerzen signifikant (p≤ 0,05) reduziert wurden. Zeitgleich sank der subjektive Leidensdruck um 36 % (p≤ 0,05). Die Kaukraft wurde nach der Botoxinjektion zunächst um bis zu 20 % reduziert empfunden, erhöhte sich aber nach Abklingen der Botulinumtoxinwirkung im Vergleich zum Therapiebeginn wieder um durchschnittlich 40 %. Zusätzlich verbesserte sich die empfundene muskuläre Entspannung der Patienten nach sechs Monaten signifikant um 28 % (p≤ 0,05).
Die Botoxtherapie hatte in der vorliegenden Studie mit einer Wirksamkeit von 60 % einen vergleichbaren Effekt wie die Schienen- und Physiotherapie. Die durchschnittlich beschwerdefreie Zeit von sieben Monaten nach der Botuli- numtoxininjektion spricht dafür, die Injektion nach circa sechs bis zwölf Mona- ten erneut anzubieten. Bei der Auswertung der Fragebögen zeigte sich, dass sich durch die Botoxtherapie gleichzeitig die Wirksamkeit anderer CMD-The- rapiemaßnahmen ohne Signifikanz verbesserten (Schienentherapie um 25 %, Physiotherapie um 33 %, Entspannungstherapie um 41%).
Die aufgetretenen Nebenwirkungen durch die Lokalanästhesie vor der Botuli- numtoxininjektion, wie Dysphagie und Parästhesie der Gesichtsmuskulatur, bestanden temporär und spiegeln die aktuelle Literatur wider. Partielle Koor- dinationsstörungen des Kiefers wurden als zunehmende Wirkung des Botuli- numtoxins empfunden und sind im Sinne einer neuromuskulären Neukoordi- nation wünschenswert (Meyer et al. 2016).
In beiden Untersuchungsgruppen zeigte sich, dass der Wunsch nach einer Botoxbehandlung umso größer wurde, je stärker die Beschwerden und die ge- samte Ausprägung des Krankheitsbildes der CMD und Kiefergelenkmyopathie waren. Die Situation, dass die Botoxtherapie eine Wahlleistung ist, hat sich negativ auf die Fallzahlentwicklung ausgewirkt, was durch die Fragebögen deutlich zum Ausdruck kam.
Insgesamt sprechen die Ergebnisse der vorliegenden Studie dafür, die navi- gierte Botulinumtoxininjektion als Standardtherapie bei CMD mit Kiefergelenk- myopathie in das Regelleistungswerk der Krankenkassen aufzunehmen. Da- bei sollte auf Grund der wesentlich höheren Injektionsgenauigkeit und hohen Reproduzierbarkeit die Echtzeitnavigation zum Einsatz kommen. Die darge- stellten Ergebnisse sollten weiterführend durch größere Fallzahlen und gege- benenfalls auch prospektive Studien gestützt werden, da angesichts der ge- ringen Patientenzahlen zunächst eine zurückhaltende Bewertung erfolgen muss.
Zusammenfassung
In der vorliegenden Studie wurde die Morphologie des N. opticus von Tupaia belangeri untersucht. Grundlage dieser Untersuchung waren die MRT-Datensätze von 20 adulten Köpfen von Tupaia belangeri beiderlei Geschlechts. Die MRT Schichtaufnahmen erfolgten mit einem 7 Tesla ClinScan Kernspintomographen der Firma Bruker. Ausgehend von diesen MRT-Datensätzen wurden Volumenmessungen des N. opticus, lineare Streckenmessungen des N. opticus und der A. centralis retinae sowie Flächenmessungen der Retina vorgenommen.
Die Ergebnisse dieser Studie verdeutlichen, dass mit Hilfe der magnetresonanztomographischer Bilddiagnostik Messungen des N. opticus, der A. centralis retinae und der Fläche der Retina bei Tupaia belangeri vorgenommen werden können. Der Vorteil bei der Magnetresonanztomographie besteht in der detailreichen Qualität der Schichtaufnahmen mit exzellentem Weichteilkontrast.
Zwischen den beiden Geschlechtern von Tupaia belangeri besteht bezüglich des Volumens des N. opticus kein signifikanter Geschlechtsdimorphismus. Mit steigendem Alter wird bei beiden Geschlechtern eine Zunahme des Volumens des N. opticus deutlich. Die Länge des N. opticus vergrößert sich mit steigendem Alter der Tiere bei beiden Geschlechtern ohne erkennbaren Geschlechtsdimorphismus. Beim Durchmesser des N. opticus zeigten sich ebenfalls keine signifikaten Unterschiede bezogen auf das Geschlecht und auf das Alter der Tiere.
Die Längenmessungen des Durchmessers der A. centralis retinae von Tupaia belangeri zeigten keine signifikanten Unterschiede zwischen dem Geschlecht und dem Alter der Tiere. Bei den Flächenmessungen der Retina wurden keine signifikaten Zusammenhänge zwischen dem Geschlecht der Tiere deutlich. Eine Flächenabnahme der Retina wurde hingegen mit steigendem Alter der Tiere erkennbar.
Um mögliche Merkmalszusammenhänge zwischen dem Volumen, der Länge und dem Durchmesser des N. opticus sowie dem Durchmesser der A. centralis retinae und der Fläche der Retina darzustellen, wurde eine Korrelations- und Regressionsanalyse durchgeführt. Die Korrelationsanalysen zeigten signifikante Zusammenhänge zwischen dem Volumen des N. opticus und der Fläche der Retina und dem Volumen des N. opticus und dem Alter der Tiere. Außerdem konnte ein signifikanter Zusammenhang zwischen dem Volumen des N. opticus und seiner Länge festgestellt werden. Signifikante Korrelationen zwischen der A. centralis retinae und dem Volumen des N. opticus, zwischen der A centralis retinae und dem Durchmesser des N. opticus und zwischen der A. centralis retinae und der Fläche der Retina konnten nicht festgestellt werden.
Die MRT-Schichtaufnahmen von Tupaia belangeri mit dem 7-Tesla-Kleintier-MRT erlauben eine ausgezeichnete bilddiagnostische Befundung von anatomischen Strukturen innerhalb der Orbita und deren Topographie zueinander. Durch die hohe Auflösung der Bilder können die zu untersuchenden Regionen exakt analysiert und mit klinischen Daten in Bezug gesetzt werden. Mit Hilfe der Magnetresonanztomographie kann der zu vermessende anatomische Bereich abgegrenzt und in ein 3D-Rekonstruktionsmodell umgewandelt werden. Die vorliegende Studie liefert erstmalig detaillierte Größenangaben zum Volumen, der Länge und dem Durchmesser des N. opticus bei Tupaia belangeri. Die hier durchgeführten anatomischen Untersuchungen des N. opticus der Ordnung Scandentia können einen wesentlichen Beitrag zum besseren Verständnis der Morphologie der Kopfregion von Primaten darstellen.
Der TRPV4 ist Mitglied einer Gruppe nicht selektiver Kationenkanäle und gehört der Transient-Rezeptor-Potential-Vanilloid Familie an. Neben seiner Bedeutsamkeit für die zelluläre Calciumhomöostase besitzt der Kanal auch eine Permeabilität für Mg2+ und Na+. Im Rahmen dieser Dissertation wurden die Veränderungen der intrazellulären Calciumkonzentrationen in untransfizierten und in TRPV4 transfizierten HEK293 Zellen mit dem Calcium-Imaging Verfahren gemessen.
Untersucht wurde der Unterschied der Fluoreszenzratio in Ruhe von untransfizierten und TRPV4 transfizierten HEK293 Zellen, sowie der Einfluss von TRPV4-Agonisten, TRPV4-Antagonisten und des Spinnentoxins GsMTx4 auf die Calciumhomöostase von untransfizierten und TRPV4 transfizierten HEK293 Zellen.
Es konnte nachgewiesen werden, dass ein Großteil der TRPV4 transfizierten HEK293 Zellen durch eine Überexpression des Kanals, im Vergleich zu untransfizierten HEK293 Zellen, eine deutlich erhöhte Fura-2-Fluoreszenzratio im Sinne eines erhöhten intrazellulären Calciumspiegels [Ca2+]i aufwiesen. Dabei zeigten sich die transfizierten HEK293 Zellen in ihrer Fluoreszenzratio variabel. Sie reichte von nahezu physiologischen Werten, wie sie bei untransfizierten HEK293 Zellen (Fura-2-Fluoreszenzratio etwa 0,4) zu beobachten sind, bis hin zu deutlich erhöhten Werten (Fura-2-Fluoreszenzratio bis >2).
Mit den verwendeten selektiven TRPV4-Blockern GSK2193874 und HC067047 konnte die Fura-2-Fluoreszenzratio mit und ohne vorherige TRPV4-Aktivierung gesenkt werden. Auch in Zellen mit einem deutlich erhöhten Ca2+-Spiegel konnte dieser nahezu auf seinen physiologischen Ruhelevel gesenkt werden.
Die Fura-2-Fluoreszenzratio von TRPV4 transfizierten HEK293 Zellen ohne vorherige Aktivierung konnte durch GsMTx4 konzentrationsabhängig gesenkt werden. Bei einer Konzentration von 1µM GsMTx4 war eine relativ geringe, bei 5µM GsMTx4 eine deutliche Absenkung zu beobachten.
Nach Aktivierung des TRPV4 durch einen Agonisten konnte das Spinnentoxin GsMTx4 in konzentrationsabhängiger Weise die zellulären Ca2+-Level reduzieren. Bedingt durch seine nicht selektive Wirkung, führt GsMTx4 bei untransfizierten HEK293 Zellen zu einem gewissen Anstieg der Fluoreszenzratio. Dieser Effekt konnte allerdings durch die Zellen kompensiert werden. Welche zelleigenen Mechanismen dies ermöglichten, könnte Gegenstand weiterer Untersuchungen sein.
Das Spinnentoxin GsMTx4 hat in TRPV4 transfizierten HEK293 Zellen, in Abhängigkeit seiner Konzentration und einer vorherigen Aktivierung, einen Einfluss auf den intrazellulären Calciumspiegel [Ca2+]i. Bei einer Überexpression des Kanals kommt es zu einer gestörten Calciumhomöostase. Im Hinblick auf den Pathomechanismus von Erkrankungen, welche mit einem erhöhten intrazellulären Calciumspiegel einhergehen, ist eine Beteiligung des TRPV4 durchaus vorstellbar.
Die äußere Öffnung der Orbita, der Aditus orbitae, stellt eine aus verschiedenen Knochenelementen zusammengesetzte Komponente des kraniofazialen Skelettes im Grenzbereich zwischen Mittel- und Obergesicht dar. Der Aditus orbitae ist dabei von großer Bedeutung für die Gesichtswahrnehmung, Gesichtserkennung und persönliche Identifikation. Trotz seiner bekannten morphologischen Variabiltät haben sich bisherige Studien überwiegend mit der Morphologie des Aditus orbitae als flache zweidimensionale Kurve befasst. Da der Aditus orbitae vielmehr eine dreidimensionale Struktur aufweist, bestand das Ziel dieser Studie darin, die dreidimensionalen Ausrichtung des menschlichen Aditus orbitae und dessen intra- und interindividuelle Symmetrie unter Berücksichtigung des Geschlechtsdimorphismus und der Schädelgröße zu analysieren.
Die Studie basiert auf der Untersuchung von insgesamt 60 DVT-Datensätzen erwachsener Probanden beiderlei Geschlechts, die im Rahmen des klinischen Alltags in der Klinik für Mund-Kiefer-Gesichtschirurgie / Plastische Operationen der Universitätsmedizin Greifswald erstellt worden sind. Basierend auf Rohdatensätzen wurden mit Hilfe der NewTom 3G-Software (QR NNT Version 2.11 Professional ©) axiale Schnitte der DVT-Aufnahmen mit einer Schichtstärke von 0,5 mm erstellt. Zur Bestimmung der Größe und der Ausrichtung des Aditus orbitae wurden lineare Strecken- und Winkelmaße in mehreren definierten Sagittalebenen von temporal nach nasal sowie Horizontalebenen von kaudal nach kranial erhoben. Die statistische Auswertung der Daten hinsichtlich der Seiten- und Geschlechtsunterschiede erfolgte mittels t-Test. Darüber hinaus wurde eine Korrelations- und Regressionsanalyse unter Berücksichtigung verschiedener Schädelmaße durchgeführt und zur Beurteilung der Symmetrieverhältnisse der Asymmetrie-Index bestimmt.
Weder bei weiblichen noch bei männlichen Probanden zeigten sich signifikante Seitenunterschiede in Bezug auf die verschiedenen Breiten- und Höhenparameter. Für einen Großteil der in dieser Studie erhobenen Breiten- und Höhenparameter konnte jedoch ein signifikanter Geschlechtsdimorphismus zugunsten männlicher Probanden nachgewiesen werden. Darüber hinaus konnte herausgearbeitet werden, dass sowohl die größte Breite als auch Höhe des Aditus orbitae bei Männern und Frauen im mittleren Drittel des Aditus orbitae liegt. Allerdings lag die größte Breite bei weiblichen Probanden sowohl links als auch rechts in einer Ebene 5 mm weiter kaudal als bei männlichen Probanden. Grundsätzlich zeigte sich, dass der Aditus orbitae sowohl der Männer als auch der Frauen breiter als hoch ist.
Um die Ausrichtung der verschiedenen Orbitabreiten und -höhen besser verstehen zu können, wurden Winkelmessungen in Bezug auf die Frontalebene durchgeführt. Während die Winkelmessung der Orbitabreiten in den verschiedenen Horizontalebenen von kaudal nach kranial durchgeführt wurde, erfolgte die Winkelmessung in Bezug auf die Orbitahöhen in den verschiedenen Sagittalebenen von temporal nach nasal. Bei den Winkelmessungen ließen sich weder bei Männern noch bei Frauen signifikante Seitenunterschiede nachweisen. Die Messergebnisse in den verschiedenen Horizontalebenen zeigten, dass der nasale Orbitarand bei beiden Geschlechtern weiter ventral liegt als der temporale Orbitarand. Der temporale Orbitarand lag im unteren Bereich des Aditus orbitae weiter dorsal als der im oberen Bereich. Dort lag er stets weiter ventral. Im mittleren Drittel der Horizontalebenen zeigten sich deutliche Geschlechtsunterschiede. Hier befand sich der temporale Orbitarand bei Frauen stets weiter dorsal als bei Männern. In sagittaler Ausrichtung lag, mit Ausnahme der nasal gelegenen Ebene, der Orbitaoberrand bei beiden Geschlechtern in allen Ebenen weiter ventral als der Orbitaunterrand.
Die Korrelationsanalyse wies auf zahlreiche Zusammenhänge zwischen den in dieser Studie ermittelten Abstandsmessungen des Aditus orbitae und verschiedenen Schädelmaßen hin. Dabei konnten signifikante Korrelationen zwischen verschiedenen Orbitabreiten mit der Biorbitalbreite sowie der Schädelbasislänge aufgezeigt werden. Weitere Zusammenhänge bestanden zwischen einigen Orbitahöhen mit der Schädelbasislänge und der Obergesichtshöhe. Die Obergesichtshöhe korrelierte mit dem horizontalen medialen Orbitawinkel in zwei verschiedenen sagittalen Messebenen.
Die vorliegende Studie erlaubt eine Aussage über die dreidimensionale Ausrichtung und Symmetrie des Aditus orbitae des Menschen in Bezug auf die Raumebenen. Damit liefert sie Grundlagen für weitere vergleichende Studien an verschiedenen menschlichen Populationen, um den Einfluss epigenetischer Faktoren auf den Aditus orbitae besser zu verstehen. Dieser Untersuchungsansatz kann auch für das Studium des Aditus orbitae nicht-menschlichen Primaten von Interesse sein.
VER155008 konkurriert als ATP-Analogon um die Bindung an HSP70 und agiert hierbei als
spezifischer Inhibitor dieses Hitzeschockproteins. Bisherige Studien konnten einen
zytotoxischen Effekt von VER155008 auf verschiedene Tumorentitäten zeigen, die
vielfältigen Wirkmechanismen bleiben bisher allerdings noch weitgehend ungeklärt.
Hitzeschockproteine (HSPs) sind molekulare Chaperone, sie vermitteln korrekte Faltung,
Stabilisierung, Transport und Abbau von Proteinen, regulieren Transkriptionsfaktoren und
können auf Zellsignalkaskaden Einfluss nehmen. Diverse Tumorentitäten, wie auch das
Prostatakarzinom (PCa) zeigen eine gesteigerte HSP-Expression. HSPs tragen durch
antiapoptotische Effekte zur Proliferation, Invasion und Metastasierung des Tumors bei und
können Resistenzmechanismen gegenüber Therapeutika im PCa vermitteln.
Diese Arbeit konnte zunächst einen wachstumshemmenden, konzentrationsabhängigen
Effekt des HSP70-Inhibitors VER155008 auf die PCa-Zelllinien PC-3 und LNCaP nachweisen.
Geeignete Wirkstoffkonzentrationen, um einen halbmaximalen inhibitorischen Effekt (IC50)
zu erzielen wurden in PC-3-Zellen bei 3μM und LNCaP-Zellen bei 10μM VER155008 ermittelt.
Anschließende Proteinanalysen zeigten eine Modulation der Expression verschiedener HSPs,
sowie des Androgenrezeptors (AR), einem zentralen Proliferationsfaktor des PCa, als
Reaktion auf die HSP70-Inhibition. Untersucht wurde die Expression von HSP27, HSP70,
HSP90α/ß, sowie der Co-Chaperone HSP40, HSP60 und HOP und des AR. Die Expression von
HSP90ß, dem Bindungspartner des AR im AR-Multi-Chaperonkomplex, sowie HOP, seinem
Co-Chaperon, wurde in beiden PCa-Zelllinien um bis zu 50% signifikant supprimiert.
Zusätzlich zeigt sich eine um bis zu 70% supprimierte Expression von HSP27 nach
VER155008-Behandlung beider PCa-Zelllinien im Vergleich zur Kontrolle. HSP27 ist ein
wichtiges zytoprotektives Chaperon, dessen vermehrte Expression mit Therapieresistenzen
gegenüber Docetaxel, sowie einer schlechten Prognose des PCa assoziiert wird. Es vermittelt
die Translokation des AR in den Zellkern und reguliert dadurch die proliferative Wirkung der
AR-Aktivierung. Die HSP70-Inhibierung zeigte zusätzlich eine signifikante Reduktion des AR
um 40% in LNCaP-Zellen.
VER155008 zeigt sich als effektiver Wachstumsinhibitor des Prostatakarzinoms, der sowohl
in der hormonsensitiven LNCaP-, als auch in der kastrationsresistenten PC-3-Zelllinie
antiproliferative Wirkung zeigt, die unter anderem durch eine Modulation der Expression
von Hitzeschockproteinen und des Androgenrezeptors vermittelt wird.
Zerebrale kavernöse Malformationen (CCM) sind Gefäßfehlbildungen des zentralen Nervensystems. Diese können durch Blutungen zu rezidivierenden Kopfschmerzen, epileptischen Anfällen oder hämorrhagischen Schlaganfällen führen. CCMs treten sowohl sporadisch als auch familiär mit autosomal-dominantem Erbgang auf. Die Prävalenz für symptomatisch erbliche Kavernome liegt bei 1:5400 bis 1:6200. Es wurden pathogene Sequenzveränderungen in den Genen CCM1, CCM2 und CCM3 mit der familiären Kavernomatose assoziiert. MicroRNAs (miRNA) sind kurze, nichtkodierende RNAs, die die Expression von vielen Zielgenen regulieren können. Bisher ist wenig über die posttranskriptionale Regulation der CCM3-Expression durch miRNAs bekannt.
Durch in silico Analysen wurde die Regulation von CCM3 durch die miRNAs miR- 103a-3p, miR-30a-5p und let-7f-2-3p vorhergesagt. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit konnte die Bindung dieser miRNAs an die 3'-UTR von CCM3 bestätigt werden. Die Transfektion von miR-103a-3p, miR-30a-5p- und let-7f-2-3p-Analoga in humane Nabelschnurvenenendothelzellen (HUVECs) führte zudem zu einer signifikanten oder tendenziellen Herunterregulation der CCM3-Expression auf mRNA-Ebene. Auf Protein-Ebene wurden ähnliche Ergebnisse erzielt. In vitro-Untersuchungen zur Wirkung der miRNA-Analoga auf die angiogenetischen Eigenschaften von Endothelzellen zeigten besonders nach miR-30a-5p-Transfektion einen proangiogenen Effekt auf HUVECs. Daher wurde die Wirkung dieser miRNA nachfolgend durch Transfektion eines miR-30a-5p-Inhibitors weiter untersucht. Diese führte zu einer Erhöhung der CCM3-Proteinmenge, nicht jedoch zu einer gesteigerten Expression auf mRNA-Ebene. In Übereinstimmung mit der Annahme einer proangiogenen Wirkung dieser miRNA zeigten sich negative Auswirkungen auf die angiogenetischen Eigenschaften von HUVECs nach Transfektion des miR-30a- 5p-Inhibitors. Zusammenfassend ergeben sich Hinweise, dass CCM3 von miR-103a- 3p, miR-30a-5p und let-7f-2-3p reguliert wird und dass besonders miR-30a-5p proangiogene Eigenschaften aufweist. Die Rolle der ausgewählten miRNAs bei der Pathogenese der CCMs ist jedoch nicht abschließend geklärt, wobei die Regulation von CCM3 durch ein großes, größtenteils noch unbekanntes Netzwerk von miRNAs anzunehmen ist.
Die Verhinderung und Behandlung von Myokardinfarkten nehmen aufgrund der zunehmenden Inzidenz in westlichen Industriegesellschaften einen immer bedeutenderen Stellenwert in der medizinischen Forschung ein. Weitgehend unbeachtet blieben bisher jedoch die damit einhergehenden mentalen Folgen für die Betroffenen. Obwohl bisherige Forschungsarbeiten eine Zunahme von akuten Belastungsstörungen, Anpassungsstörungen und Posttraumatischen Belastungsstörungen (PTBS) berichten, ist bisher wenig über deren Ursache und Entstehung in diesem Kontext bekannt. Einen ersten Ansatz liefern Vilchinsky und Kollegen (2017) mit ihrem Konzept der Cardiac-Disease-Induced Posttraumatic Stress Disorder (CDI-PTSD). Um die Zusammenhänge von Ursache und Entstehung besser zu verstehen und den Weg zur Entwicklung neuer Therapiekonzepte zu ebnen, hat die vorliegende Arbeit daher das Ziel, noch offene Fragen zur Entstehung der PTBS nach einem Myokardinfarkt zu untersuchen. Obwohl bereits nachgewiesen werden konnte, dass unter anderem subjektiven Faktoren (wie erlebter Schmerz, erfahrene Todesangst, wahrgenommene Hilflosigkeit während des Infarkts) die Entwicklung einer PTBS fördern können, weisen erste Studien darauf hin, dass auch negative Erfahrungen in der Kindheit eine entscheidende Rolle spielen könnten. Weitgehend unbeachtet ist bis heute jedoch der potenzielle Einfluss notwendiger und sehr invasiver medizinischer Eingriffe geblieben. Zudem deutet die bisherige Studienlage darauf hin, dass moderative Einflüsse von Persönlichkeitseigenschaften wie Resilienz und Alexithymie nicht vernachlässigt werden sollten. Zur Beantwortung der vorliegenden Fragen wurde eine 109 Probanden umfassende Stichprobe innerhalb einer deutschen Rehabilitationsklinik für Kardiologie und Onkologie unter Zuhilfenahme diverser Fragebögen (unter anderem PDS, ACEQ, CTS etc.) und eines strukturierten klinischen Interviews (CAPS-V) erhoben. Im Anschluss folgte die Auswertung der Daten mit Hilfe verschiedener quantitativer und qualitativer Analysemethoden. Wie die Ergebnisse zeigen, begünstigen traumatische Erfahrungen in der Kindheit nicht nur die Entstehung eines Myokardinfarkts, sondern auch die Entwicklung einer PTBS. Ein Einfluss durch die Operationsmethode ließ sich hingegen nicht feststellen. Obwohl sich ein moderativer Einfluss von Alexithymie und Resilienz ausschließen ließ, konnte dennoch mit Hilfe der Daten ein erstes Korrelationsmodell sowie Pfadmodell abgeleitet werden. Durch eine qualitative Auswertung der Daten der CAPS konnte zudem das Konzept der CDI-PTSD in einem ersten Ansatz nachgewiesen werden.
Der ischämische Schlaganfall ist die zweithäufigste Todesursache weltweit und eine der führenden Ursachen für Behinderung im Erwachsenenalter. Adipositas ist eine weltweite Epidemie mit steigender Prävalenz und einhergehender Komorbiditäten und Einschränkung der Lebensqualität. Sowohl ein Schlaganfall als auch Adipositas verändert den Aktivierungsstatus des Immunsystems.
Um den Zusammenhang zwischen Schlaganfall, Körpergewicht, Immunsystem und Adipositas zu untersuchen wurde die LIPS-Studie konzipiert. Von Juli 2015 bis Juni 2016 wurden 40 Schlaganfallpatient*innen und 16 Kontrollproband*innen an der Universitätsmedizin Greifswald eingeschlossen zur Untersuchung des Fett- und Immunstatus. An Tag 0, 1, 2, 3, 4, 5 und 7 wurde das Körpergewicht, der Körperfettgehalt und die Armfaltendicke gemessen, der NIHSS bestimmt und Blut- und Urinentnahmen erfolgten. Außer an Tag 0 erfolgte außerdem eine indirekte Kalorimetrie. Das abdominelle Fett, der Leberfettgehalt und die Infarktgröße wurden mittels MRT an zwei Zeitpunkten zu Beginn und Ende des stationären Aufenthalts gemessen. In einer Langzeitstudie erfolgten Körpergewichts-, Körperfettgehalts- und Armfaltenmessung, sowie Blut- und Urinentnahme und Bestimmung des NIHSS an Tag 30, 90, 180. Die Langzeitstudie und die indirekte Kalorimetrie wurden im Verlauf abgebrochen.
In der Gesamtkohorte und in der Unterteilung in Untergruppen zeigt sich eine statistisch signifikante Veränderung des Körpergewichts und teilweise des Körperfettgehalts. Die Armfaltendicke und Messungen des abdominellen Fetts mittels MRT ergaben zu keinem Zeitpunkt eine Veränderung. Die Auswertung bezüglich des Immunstatus sind einer weiteren Dissertation von Dr. med. Carl Witt zu entnehmen.
Die größte Limitation der Studie ist der geringe Stichprobenumfang, sowie eingeschränkte Vergleichbarkeit der Daten von Tag 0 auf Tag 1. Die Hypothese des kurzfristigen Gewichtsverlusts nach Schlaganfall konnte bestätigt werden. Weiterhin zeigte sich ein Einfluss des BMI auf den Gewichtsverlust, wonach dieser bei adipösen Patient*innen geringer ausfällt.
Die LIPS-Studie gibt Hinweise darauf, dass auch beim Menschen nach Schlaganfall eine frühe und schnelle Lipolyse stattfindet, ohne dass in dem kurzen Beobachtungszeitraum ein Effekt des Fettstatus auf den klinischen Verlauf bestätigt werden konnte.
Zahlreiche Studien konnten in den vergangenen Jahren die defizitäre chirurgische Versorgung in low- and middle-income countries belegen und den offenen Versorgungsbedarf weltweit und länderspezifisch quantifizieren. Dennoch fehlen theoretische Erklärungsmodelle für die Diskrepanz zwischen der chirurgischen Versorgungslage und ihrer gesundheitspolitischer Priorisierung. Gleichzeitig erfordern Epidemien immer häufiger weltweite gesundheitspolitische Zusammenarbeit und verstärken den Sicherheitsfokus globaler Gesundheit. Vor dem Hintergrund limitierter Ressourcen ergibt sich damit zwangsläufig eine Priorisierung sicherheitsrelevanter Gesundheitsthemen vor anderen.
Die hier vorliegende Arbeit diskutiert das politikwissenschaftliche Modell der Versicherheitlichung als theoretischen Erklärungsansatz für die untergeordnete Rolle der globalen Chirurgie. Die zentrale Fragestellung der Analyse lautet: Dient die Versicherheitlichung gemäß der Copenhagen School als Erklärungsmodell für die chirurgische Unterversorgung und ihre marginale politische Bedeutung auf der internationalen Gesundheitsagenda?
Methodisch erfolgte eine Fallstudie der Ebola-Epidemie in Sierra Leone im Jahr 2014 zur Analyse der sprachlichen und politisch-kontextuellen Strukturen.
Der epidemische Ausbruch von Ebola und der damit zwangsläufig verbundene Einsatz krankheitsspezifischer vertikaler Gesundheitsmaßnahmen schwächte die chirurgische Versorgung und deren zukünftige Entwicklung. Als wesentlicher Mechanismus sind dabei Sicherheitsbedenken wirksam geworden, die das Angebot, die Inanspruchnahme, aber auch die langfristige Weiterbildung chirurgischer Gesundheitsdienstleistungen beeinträchtigten.
Die hohe Kontagiosität von Infektionskrankheiten verbunden mit dem potenziellen Auftreten von Prävalenzgipfeln kennzeichnet das große Versicherheitlichungspotential im Vergleich zu chirurgischen Erkrankungen. Darüber hinaus stellen public health emergencies of international concern die einzige im Bereich der Gesundheit existierende Sicherheitsinstitution dar und verschaffen Infektionskrankheiten damit eine privilegierte und institutionalisierte Sicherheitsposition. Vor diesem Hintergrund fungiert das Konzept der Versicherheitlichung als theoretisches Erklärungsmodell sowohl für die marginale politische Position der globalen Chirurgie als auch für die tatsächliche chirurgische Unterversorgung.
Background: Highly accurate detection of intracranial hemorrhages (ICH) on head computed tomography (HCT) scans can prove challenging at high-volume centers. This study aimed to determine the number of additional ICHs detected by an artificial intelligence (AI) algorithm and to evaluate reasons for erroneous results at a level I trauma center with teleradiology services.
Methods: In a retrospective multi-center cohort study, consecutive emergency non-contrast HCT scans were analyzed by a commercially available ICH detection software (AIDOC, Tel Aviv, Israel). Discrepancies between AI analysis and initial radiology report (RR) were reviewed by a blinded neuroradiologist to determine the number of additional ICHs detected and evaluate reasons leading to errors.
Results: 4946 HCT (05/2020-09/2020) from 18 hospitals were included in the analysis. 205 reports (4.1%) were classified as hemorrhages by both radiology report and AI. Out of a total of 162 (3.3%) discrepant reports, 62 were confirmed as hemorrhages by the reference neuroradiologist. 33 ICHs were identified exclusively via RRs. The AI algorithm detected an additional 29 instances of ICH, missed 12.4% of ICH and overcalled 1.9%; RRs missed 10.9% of ICHs and overcalled 0.2%. Many of the ICHs missed by the AI algorithm were located in the subarachnoid space (42.4%) and under the calvaria (48.5%). 85% of ICHs missed by RRs occurred outside of regular working-hours. Calcifications (39.3%), beam-hardening artifacts (18%), tumors (15.7%), and blood vessels (7.9%) were the most common reasons for AI overcalls. ICH size, image quality, and primary examiner experience were not found to be significantly associated with likelihood of incorrect AI results.
Conclusion: Complementing human expertise with AI resulted in a 12.2% increase in ICH detection. The AI algorithm overcalled 1.9% HCT.
Trial registration: German Clinical Trials Register (DRKS-ID: DRKS00023593).
Hintergrund: Das gemeinsame Auftreten von verhaltensbasierten Risikofaktoren, speziell das Tabakrauchen, der gesundheitsriskante Alkoholkonsum, Übergewicht/Adipositas und mangelnde körperliche Aktivität stellt eine enorme Herausforderung für die öffentliche Gesundheit dar. Aktuell ist deren Verbreitung sowie deren soziodemografische Prädiktoren bei Krankenhauspatient*innen mit nicht-übertragbaren Erkrankungen unzureichend beschrieben.
Ziel: Zum einen untersuchte diese Arbeit die Verbreitung der vier verhaltensbasierten Risikofaktoren bei Krankenhauspatient*innen. Zum anderen wurden soziodemografische Prädiktoren der verhaltensbasierten Risikofaktoren bei Krankenhauspatient*innen mit nicht-übertragbaren Erkrankungen, d.h. mit kardiovaskulären Erkrankungen, Krebserkrankungen, chronischen Erkrankungen des Atmungssystems sowie Diabetes mellitus Typ II, untersucht.
Methode: An einem Universitätsklinikum in Vorpommern wurde über 17 Monate hinweg ein systematisches Patientenscreening hinsichtlich derer verhaltensbasierten Risikofaktoren sowie soziodemografischen Faktoren durchgeführt. Insgesamt konnten 5.762 Patient*innen im Alter von 18 bis 64 Jahren in die Studie eingeschlossen werden. Zur Feststellung der Verbreitung von verhaltensbasierten Risikofaktoren wurden Häufigkeiten sowie 95%-Konfidenzintervalle ermittelt. Zur Untersuchung von Prädiktoren verhaltensbasierter Risikofaktoren wurden logistische Regressionen durchgeführt.
Ergebnisse: Von allen Krankenhauspatient*innen litten über die Hälfte an nicht-übertragbaren Erkrankungen (n=3.214, 55,7 %). Insgesamt wiesen in allen vier untersuchten Fachabteilungen des Krankenhauses 96,2 % der Patient*innen (58,6 % männlich) mindestens einen und 71,4 % zwei oder mehr verhaltensbasierte Risikofaktoren auf. In der Subgruppe der Krankenhauspatient*innen mit nicht-übertragbaren Erkrankungen waren die Häufigkeiten vergleichbar. Über fast alle Erkrankungsgruppen hinweg zeigte sich, dass es bei den verhaltensbasierten Risikofaktoren zu einem eher homogenen Auftreten hinsichtlich ihrer soziodemografischen Prädiktoren kam.
Diskussion: Es besteht ein ausgesprochener Bedarf an systematischen Screening- sowie Interventionsmaßnahmen bei Krankenhauspatient*innen hinsichtlich ihrer verhaltensbasierten Risikofaktoren. Dabei sollten v.a. multiple Risikoverhaltensmuster gleichzeitig adressiert werden. Maßnahmen zur Prävention sollten zielgruppenorientiert entwickelt und umgesetzt werden, wobei soziodemografische Unterschiede bei verhaltensbasierten Risikofaktoren zu berücksichtigen sind. Im Sinne der Primär-, Sekundär- sowie Tertiärprävention sollte das Auftreten nicht-übertragbarer Erkrankungen bei bislang noch nicht erkrankten Patient*innen verhindert und der Behandlungserfolg sowie die Prognose bei bereits erkrankten Patient*innen verbessert werden.
Einleitung: Die intravenöse Thrombolyse (IVT) in der Kombination mit der Endarteriektomie der Carotis (CEA) kommt zunehmend als Therapieoption für Patienten nach einem akuten Schlaganfall zur Anwendung. Jedoch bestehen bei einer solchen Kombinationstherapie Bedenken bezüglich eines erhöhten Risikos für lebensbedrohliche Komplikationen, wie z. B. intra- und extrakranielle Blutungen, postoperative Schlaganfälle oder sogar eines tödlichen Verlaufs. Die Morbidität und Mortalität dieser sequenziellen Kombinationstherapie wurden jedoch bisher nur an kleinen Fallgruppen analysiert und sollen deshalb nun am eigenen Patientengut überprüft werden.
Material und Methoden: Im Zeitraum vom 01.07.2005 bis 31.12.2016 wurden an einem Versorgungskrankenhaus 530 Patienten mit symptomatischen (n = 211) und asymptomatischen (n = 319) Stenosen der A. carotis interna (ACI) operiert. Zur Beantwortung der Fragestellung erfolgte ein Matching und die Einteilung geeigneter symptomatischer Patienten (NASCET > 50 %) in zwei vergleichbare Gruppen: Die Patienten der Gruppe I (n = 14) erhielten nach intravenöser Lysetherapie mit rt-PA eine Endarteriektomie. In der Gruppe II (n = 76) wurden die Patienten nach einem manifesten Schlaganfall primär operiert. Die Zeit zwischen der Lyse und der CEA lag in der Gruppe I zwischen zwei und 14 Tagen und in der Gruppe II vom Tag des Indexereignisses bis max. 14 Tage danach. Präoperativ und postoperativ erfolgte bei allen Patienten eine fachneurologische Untersuchung.
Ergebnisse: Die perioperative Todesrate betrug in der Gruppe I 7,1 % (1/14) sowie in der Gruppe II 1,3 % (1/76). Die kombinierte perioperative Schlaganfalltodesrate lag in der Gruppe I bei 7,1 % (1/14) vs. 10,5 % (8/76) in der Gruppe II. Im Gesamtkollektiv (Gruppe I und II) traten keine neurologisch bedingten Todesfälle auf.
In der Gruppe I kam es bei einem Patienten am 1. po. Tag zu einer limitierten intrakraniellen Blutung bei stationärer Neurologie, verursacht durch eine hypertensive Krise. CT-morphologisch konnte ein Infarkt ausgeschlossen werden.Das Kontroll-CT am Folgetag zeigte keine Zunahme des Blutungsareals. In der Gruppe II wurden je eine ipsilaterale intrakranielle Blutung am 14. po. Tag und im Verlauf nach acht Monaten festgestellt.
In der Gruppe I entwickelte sich zusätzlich bei einem Patienten eine nicht revisionspflichtige postoperative Nachblutung im Bereich der Wunde (7,1 %) und bei drei Patienten (21 %) eine passagere Hirnnervenirritation. In der Gruppe II wurden drei (3,9 %) relevante Nachblutungen im postoperativen Gebiet dokumentiert, die einer Revision bedurften.
Schlussfolgerungen: Die Untersuchungen am eigenen Krankengut bestätigten auch bei geringer Fallzahl die Aussage, dass eine CEA der ACI innerhalb von 14 Tagen nach einer vorausgegangenen systemischen IVT im Vergleich zu einer alleinigen Endarteriektomie bei symptomatischer Stenose nach Schlaganfall mit keiner erhöhten kombinierten perioperativen Schlaganfalltodesrate assoziiert ist. Der zeitliche Abstand zwischen der Lysetherapie und Operation hatte im eigenen Kollektiv keinen Einfluss auf die Komplikationsrate. Eine statistische Absicherung der Aussage war bei der geringen Fallzahl jedoch nicht möglich. In der Gruppe I kam es innerhalb der ersten Tage lediglich bei einem Patienten (1/14) zu einer nicht tödlichen intrakraniellen Blutungskomplikation. Spätkomplikationen im „Follow-up“ wurden im Wesentlichen auf das Fortschreiten der Arteriosklerose der hirnversorgenden Gefäße zurückgeführt. Aufgrund der begrenzten Patientenzahl wird der Aufbau eines Registers in Deutschland empfohlen. Außerdem könnte durch eine Erweiterung der Erhebungen zur gesetzlichen externen Qualitätssicherung ein aussagefähiger Datenpool auf nationaler Ebene generiert werden und dabei die Häufigkeit der schwerwiegenden Komplikationen in einem größeren Kollektiv überprüft und der optimale Zeitpunkt für die Operation statistisch abgesichert werden.
Der Fokus der vorliegenden retrospektiven Studie lag auf der Charakterisierung von Veränderungen der Parameter des integrierten Liquorgesamtbefundes nach epileptischen Anfällen. Mit Hilfe der Ergebnisse dieser Studie ist es möglich, eine sichere und wissenschaftlich fundierte Beurteilung von Liquorparametern nach einem epileptischen Anfall vornehmen zu können.
Unsere Studie umfasst 247 Patienten, die nach einem klinisch gesicherten epileptischen Anfall eine diagnostische Abklärung inklusive Lumbalpunktion in der Klinik und Poliklinik für Neurologie der Universitätsmedizin Greifswald bekamen. In der Zusammenschau klinischer, liquorchemischer sowie bildmorphologischer Daten erfolgte der vorherige Ausschluss aller Patienten mit dem Verdacht auf eine entzündliche oder autoimmune Ätiologie ihres epileptischen Anfalls. Unsere Ergebnisse zeigten vielfältige Veränderungen von Parametern des postiktalen integrierten Liquorgesamtbefundes. So beobachteten wir in unserer Kohorte bei lediglich 4 % eine Pleozytose, in 28 % der Fälle pathologische Laktaterhöhungen, bei 51 % eine Gesamtproteinerhöhung und in 29 % der Patienten konnte eine Blut-Liquor Schrankenfunktionsstörung nachgewiesen werden. Außerdem fanden wir lediglich bei 5 % unserer Patienten eine intrathekale IgG-Synthese. Dies ist von besonderem Interesse, da in jüngerer Vergangenheit eine entzündliche Beteiligung auch in den heutzutage als unbekannt klassifizierten Anfällen diskutiert wurde (Kowski et al., 2014). Außer einem Zusammenhang zwischen erhöhten postiktalen Laktatwerten und einem vorausgegangenen motorischen onset konnten wir keine Assoziationen zwischen Veränderungen von Parametern des postiktalen integrierten Liquorgesamtbefundes und der Semiologie herstellen. Vereinbar mit vorherigen Studien beobachteten wir signifikant höhere Laktatwerte und Albuminquotienten bei Patienten mit generalisierten Verlangsamungen im EEG.
Zusammenfassend kann man feststellen, dass es vielfältige Veränderungen von Parametern des integrierten Liquorgesamtbefundes nach epileptischen Anfällen geben kann. Das Wissen über solche möglichen Veränderungen kann klinisch tätige Ärzte vor einer Fehlinterpretation der Befunde in ihrer täglichen Routine bewahren. Aufgrund der geringen Häufigkeit postiktaler entzündlicher Befunde (Pleozytose, intrathekale IgG-Synthese) sollte bei Auftreten dieser Befunde auf eine gezielte Diagnostik hinsichtlich einer möglichen Infektion des ZNS oder einer Autoimmunenzephalitis nicht verzichtet werden.
Die Pankreatitis ist eine relativ häufige gastrointestinale Erkrankung deren Pathomechanismus bisher nicht vollständig geklärt wurde. Besonders die Rolle des Immunsystems scheint einen wichtigen Einfluss auf den Verlauf dieser Erkrankung zu haben. Gut charakterisiert ist bereits die initiale lokale Immunantwort. Zerstörte Azinuszellen setzten DAMPs (engl. damage-associated molecular pattern) frei, die wiederum eine Infiltration von Zellen des angeborenen Immunsystems in das Pankreasgewebe induzieren und aktivieren. Zu diesen Zellen gehören Makrophagen und Neutrophile. T-Zellen, welche zum adaptiven Immunsystem gehören, wandern nicht in das Pankreas ein, sie werden jedoch systemisch aktiviert. Vor allem Th2-Zellen (T-Helferzellen Typ2) und Tregs (regulatorische T-Zellen) werden im Verlauf einer Pankreatitis induziert. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass Tregs während einer Pankreatitis nicht nur aktiviert werden, sondern ebenfalls eine höhere suppressive Kapazität besitzen.
Die genaue Rolle dieser antiinflammatorischen Immunantwort und im speziellen der Einfluss von Tregs sollte in dieser Arbeit mit Hilfe von DEREG Mäusen (engl. depletion of regulatory T cells) genauer charakterisiert werden. Durch gezielte Depletion von Tregs mittels DT (Diphtheria Toxin) kann die Auswirkung der Abwesenheit von Tregs im Pankreatitis-Mausmodell untersucht werden. Im akuten Modell kommt es zu einem systemischen Anstieg der T-Effektor-Immunantwort. Die Depletion von Tregs hat zudem eine Auswirkung auf den Schweregrad der Erkrankung. Unter Abwesenheit von Tregs sinkt im akuten Pankreatitis-Modell der pankreatische Schaden. Als eine mögliche Ursache konnte die Dysbalance der Treg/Th17 regulierten intestinalen Immunantwort identifiziert werden, welche zu einer Zerstörung der Darmbarriere führt und eine Translokation kommensaler Mikroorganismen ins nekrotische Pankreasgewebe initiiert.
Im chronischen Pankreatitis-Modell konnte gezeigt werden, dass die T-Zelldifferenzierung einen wichtigen Einfluss auf die Makrophagenpolarisation hat und dadurch den Verlauf der Chronifizierung der Pankreatitis mitbestimmt. Eine Depletion von Tregs in der chronischen Pankreatitis führt zu einer ungebremsten Th2-Antwort. Über die freigesetzten Zytokine, wie z.B. IL4, wird die Makrophagenpolarisation in Richtung der antiinflammatorischen Makrophagen verschoben. Diese Makrophagen induzieren über IL10 und TGFβ die Aktivierung ruhender PSCs (pankreatische Sternzelle) und regulieren somit Regenerationsprozesse. Kommt es zu einer Dysregulation dieser Makrophagenpolarisation, kann dieser Regenerationsprozess unkontrolliert erfolgen. Als Folge dessen kommt es nicht nur zu einer gesteigerten Aktivierung von PSCs, sondern auch zu einer exzessiven Kollagenproduktion, welche zu einer pathologische Fibrose führt. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen deutlich, dass Tregs einen entscheidenden Einfluss auf die Gewebeumstrukturierung des Pankreas haben. Eine Depletion von Tregs im chronischen Pankreatitis-Modell induziert über die Aktivierung antiinflammatorischer Makrophagen eine Expression von PSCs. Diese unkontrollierte Induktion führt zu einer gesteigerten Kollagenproduktion und Bildung von fibrotischem Pankreasgewebe unter gleichzeitigem Verlust von Azinuszellen. Diese exzessive Gewebeumstrukturierung resultiert in einem Funktionsverlust des exokrinen Gewebes. Mäuse deren Tregs depletiert wurden verloren im chronischen Pankreatitis-Modell bereits nach 14 Tagen signifikant an Gewicht.
Weitere wichtige Faktoren, die im Regenerationsprozess eine Rolle spielen, sind Wachstumsfaktoren. Genexpressionsanalysen und histologische Färbungen verdeutlichen, dass Tregs die Induktion von Wachstumsfaktoren mitbestimmen.
Zusammengefasst bedeutet dies, dass Tregs im akuten Pankreatitis-Modell die T-Effektor-Immunantwort supprimieren und dadurch den Verlauf der Pankreatitis verschlechtern. Im chronischen Pankreatitis-Modell sorgen Tregs dahingegen für eine Balance der Makrophagenpolarisation, und regulieren den Remodeling-Prozess, indem sie z.B. die Bildung fibrotischem Gewebes limitieren.
Parodontitis als eine Volkskrankheit ist die Entzündung des Zahnhalteapparates. Sie wird durch parodontalpathogene Mikroorganismen im Biofilm der Mundhöhle verursacht und kann unbehandelt über zunehmenden Attachmentverlust und Knochenabbau bis hin zum Zahnverlust führen. In der Ätiologie ist die bakterielle Plaque der entscheidende Auslöser, während Verlauf und Schwere durch die Wirtsreaktivität und modulierende Faktoren (Genetik, systemische Vorerkrankungen, Verhaltensfaktoren) determiniert werden. Durch Bestandteile und Stoffwechselprodukte der in der Plaque enthaltenden Bakterien wird die Immunantwort des Wirtes initiiert. Infolgedessen zerstören freigesetzte proinflammatorische Mediatoren das umgebende Stützgewebe und den Knochen.
Auch das proinflammatorische Lipidmolekül Sphingosin-1-phosphat (S1P) scheint bei der Pathogenese der Parodontitis eine Rolle zu spielen. S1P ist an zahlreichen physiologischen Prozessen wie Zellproliferation, vaskulärer Barrierefunktion und Lymphozyten-Zirkulation beteiligt und beeinflusst pathologische Zustände wie beispielsweise das Entzündungsgeschehen und Osteoporose. Die zellulären Signalwege werden durch eine Familie von G-Protein-gekoppelten Rezeptoren (S1PR1 bis 5) gesteuert, wobei die S1P Ausgangskonzentrationen und die unterschiedliche Rezeptoren-Expression in den Geweben entscheidend sind. Verschiedene Studien deuten auf einen Zusammenhang zwischen Parodontitis und S1P hin: Durch Eingriff in den Knochenmetabolismus fördert S1P insgesamt die Knochen-Resorption und steigert die Expression von Zytokinen in humanen gingivalen Epithelzellen.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde basierend auf der randomisierten Bevölkerungsstudie Study of Health in Pomerania (SHIP) untersucht, ob die individuellen S1P-Serumkonzentrationen mit der Parodontitis-Prävalenz in der SHIP-Trend-Kohorte assoziiert sind. Darüber hinaus wurden die individuellen S1P Konzentrationen mit verschiedenen Parodontitis-Variablen (Taschentiefe, klinischer Attachmentverlust, Anzahl der Zähne) und mit klassischen systemischen Entzündungsparametern (hoch-sensitives C-reaktives Protein, Leukozytenzahl, Fibrinogen) korreliert. Außerdem wurde anhand von Gewebeschnitten untersucht, inwiefern Enzyme des S1P-Stoffwechsels im Parodontalgewebe exprimiert sind und ob sich deren Expression im entzündeten Gewebe verändert.
Sowohl höhere Werte der untersuchten Parodontitis-Variablen als auch höhere Werte der untersuchten Entzündungsmarker waren konsistent mit höheren S1P-Konzentrationen assoziiert. S1P stellt somit einen potentiellen Biomarker für Parodontitis dar und ist möglicherweise in der Lage, das lokale parodontale Entzündungsgeschehen als systemische Konzentrationserhöhung im Serum zu reflektieren.
Kein Zusammenhang konnte zwischen Karies-Variablen und S1P gefunden werden, wodurch die Spezifität der Assoziation zwischen den Parodontitis-Variablen und S1P hervorgehoben wird.
Die Enzyme des S1P-Stoffwechsels waren sowohl in gesunden Gewebeproben als auch im Gewebe von parodontal erkrankten Probanden nachweisbar. Allerdings waren die Enzyme Sphingosin-Kinase 1 und S1P-Lyase im Gewebe von Probanden mit Parodontitis hochreguliert und zunehmend auch in anderen Zelltypen exprimiert, sodass womöglich ebenso die lokalen S1P-Gewebekonzentrationen bei Parodontitis erhöht sind.
Basierend auf den in dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnissen und den bereits existierenden Studien zum Thema ist ein Zusammenhang zwischen Parodontitis und S1P anzunehmen. Bei einer Parodontitis liegen sowohl ein lokal verstärkter S1P-Metabolismus im Gewebe als auch systemisch erhöhte S1P-Konzentrationen im Serum vor.
In dieser Arbeit wurden drei Fragestellungen bearbeitet:
1. Welche Rolle spielt TNF-α bei der durch Gangligatur-induzierten Pankreatitis und der resultierenden Fibrose des Pankreasgewebes?
2. Welche Rolle spielt TNF-α für die Einwanderung von Zellen der angeborenen Immunantwort in das Pankreasgewebe und die Freisetzung von Zytokinen (außer TNF-α) bei der im Gangligatur-induzierten Pankreatitis?
3. Ist TNF-α ein therapeutisches Target der Pankreatitis?
Um diese Fragen beantworten zu können, wurden Experimente mit zwei Tiermodellen durchgeführt. Im ersten Teil wurden Wildtyp Mäuse mit TNF-α knock out Mäusen verglichen. Da knock-out Tiere immer ein Modell darstellen, welches physiologischer Weise nicht vorkommt, sind Ergebnissen mit knock-out Tieren mit Vorsicht zu betrachten. Zusätzlich sollte eine therapeutische Hemmung des TNF α Signalswegs mittels Gabe eines blockierenden Antikörpers untersucht werden. Daher wurden im zweiten Teil die gleichen Experimente wiederholt mit Wildtyp Mäusen bei denen TNF-α durch einen monoklonalen Antikörper blockiert wurde. Auch hier wurden die Ergebnisse mit Wildtyp Mäusen verglichen.
Es lässt sich mit den Ergebnissen dieser Arbeit klar beantworten, dass TNF-α, im Modell der Gangligaturpankreatitis, im Hinblick auf die resultierende Fibrose eine eher untergeordnete Rolle spielt. Dies konnten wir in beiden Versuchsreihen feststellen. Die gemessene Fibrose, anhand der Masson-Goldner-Färbung und der prozentual gemessenen gefärbten Fläche, zeigte in beiden Versuchsgruppen einen vergleichbaren, sehr regelhaften Beginn, signifikante Unterschiede ergaben sich auch zu späteren Zeitpunkten nicht (siehe Ergebnisse Fibrose).
Auch können wir sagen, dass das Fehlen von TNF-α zu einer verstärkten pro-inflammatorischen Immunantwort in der Initialphase der Pankreatitis führt. Diese betrifft das angeborene Immunsystem, vor allem neutrophile Granulozyten. Dies konnten wir sowohl systemisch (siehe Ergebnisse MPO) als auch lokal im Pankreas nachweisen (Ergebnisse CD45, Ly6g und Il-6). MCP1 und IFNγ, weitere Zytokine, die eine Rolle in der pro- und anti- inflammatorischen Immunreaktion spielen wurden gemessen, zeigten jedoch keine signifkanten Unterschiede. IL-12 (pro- inflammatorisch) und IL-10 (anti- inflammatorisch) zeigten höhere Serumspiegel in der Gruppe der TNF-α Knock-out Tiere, da IL-12 bereits an Tag 0 erhöht war gehen wir hier von keiner durch die Pankreatitis ausgelösten Reaktion aus. Da die Erhöhung von IL-10 in den TNF-α -/- Tieren für eine erhöhte anti- inflammatorische Reaktion sprechen, stehen diese Ergebnisse jedoch mit den vorherigen Ergebnissen, dass TNF-α -/- Tiere eine erhöhte pro- inflammatorischen Antwort zeigen im Widerspruch (siehe Ergebnisse Il-12 und Il-10).
Bemerkenswert ist die mögliche Rolle von CD4 positiven T-Lymphozyten, welche bei der Pankreatitis nur eine sehr untergeordnete Rolle spielen. In unseren Experimenten zeigte sich jedoch ein klarer Unterschied zwischen Wildtyp Mäusen und TNF-α Knock-out Tieren. Während bei den Wildtyp Tieren wie in der Literatur beschrieben keine CD4 positiven Lymphozyten im Pankreasgewebe nachgewiesen werden konnten, haben wir zu allen Zeitpunkten in der Gruppe der TNF-α Knock-out Tiere CD4 positive Lymphozyten im entzündeten Pankreasgewebe nachweisen können. Dieses Ergebnis ist ein möglicher Hinweis darauf, dass TNF-α die Einwanderung der CD4 positiven Lymphozyten bei der Pankreatitis inhibiert (siehe Ergebnisse CD4).
Die Ergebnisse dieser Arbeit stehen teilweise im Gegensatz mit publizierten Studien, die gezeigt haben, dass das Fehlen von TNF-α zu einem geringeren Gewebeschaden und somit zu einer weniger schweren Pankreatitis und in Folge Fibrose des Pankreasgewebes führt. Eine mögliche Erklärung hierfür könnte sein, dass das Gangligatur-Modell eine zu schwer ausgeprägte Pankreatitis auslöst, sodass durch die massiven Effekte der Gewebezerstörung mögliche zusätzliche Effekte von TNF-α bzw. das nicht Vorhandensein von TNF-α nicht mehr ausreichend sensitiv gemessen werden konnten. Dies sollte in weiteren Experimenten überprüft werden.
Die vorgelegte Arbeit beantwortet die drei gestellten Fragen:
1. TNF-α spielt bei der im Gangligatur-induzierten Pankreatitis und der resultierenden Fibrose des Pankreasgewebes nur eine untergeordnete Rolle.
2. TNF-α spielt für die Einwanderung von Zellen der angeborenen Immunantwort in das Pankreasgewebe und die Freisetzung von Zytokinen (außer TNF-α) bei der durch Gangligatur-induzierten Pankreatitis keine entscheidende Rolle hinsichtlich der maximalen Einwanderung/Freisetzung, beeinflusst aber die Dynamik der Entzündungsantwort. TNF-α scheint die Einwanderung von T-Lymphozyten in das Pankreasgewebe bei Pankreatitis zu hemmen.
3. TNF-α ist wahrscheinlich kein geeignetes therapeutisches Target zur Behandlung der schweren akuten Pankreatitis.
Das Glioblastoma multiforme zählt bis heute trotz multimodaler Therapieansätze zu den prognostisch ungünstigsten malignen Neoplasien des Menschen. Ein mittleres Überleben von etwa 15 Monaten unter der derzeitigen Standardtherapie konnte trotz intensiver Forschung bislang nicht wesentlich gesteigert werden. Die hohe Proliferationsrate und das ausgeprägte infiltrative Wachstum sowie die fehlende Radio- und Chemosensitivität dieser Tumorentität limitieren bis dato die therapeutischen Optionen. Vor diesem Hintergrund ist die Etablierung alternativer Therapieansätze eine vordringliche Forschungsaufgabe. In Glioblastomen konnte eine erhöhte Expression von Komponenten der Endothelin-Achse sowie der Cystein-Protease Cathepsin B nachgewiesen werden. In anderen malignen Neoplasien wie dem Kolon-, Mamma- oder Prostatakarzinom vermochte die Hemmung dieser Hormone/Enzyme die proliferative und migratorische Aktivität der Tumorzellen zu vermindern, wobei gewebespezifische Differenzen sowie Ambivalenzen der Inhibitionsresultate zu beobachten waren. In dieser Dissertation sollte unter in vitro-Bedingungen das Expressionsverhalten der Glioblastomzelllinien LN 18 und U 87 MG hinsichtlich obig genannter Systeme sowie der Einfluss einer dualen Blockade der Endothelin-Rezeptoren A und B durch Bosentan bzw. der selektiven Inhibition von Cathepsin B durch CA-074 Me auf die zelluläre Proliferation und Migration untersucht werden. Mittels quantitativer RT-PCR konnte in beiden Zelllinien – verglichen mit gesundem Hirngewebe – eine erhöhte mRNA-Expression sowohl der Endothelin-Achse als auch von Cathepsin B nachgewiesen werden. Die Western-Blot- und ELISA-Untersuchungen bestätigten eine erhöhte Expression von Endothelin-1, dem ETAR und dem ETBR sowie von Cathepsin B in beiden Zelltypen. Im Weiteren wurde der Einfluss der Inhibitoren Bosentan und CA-074 Me auf die Proliferation der beiden Zelllinien im Resazurin- und Kristallviolett-Assay sowie auf die Migration im xCelligenceTM-System und im Wundheilungs-Assay untersucht. Ein signifikanter Einfluss von Bosentan konnte in den durchgeführten Experimenten in beiden Zelllinien weder für die Proliferation noch die Migration nachgewiesen werden. Für CA-074 Me zeigte sich jedoch in einer Konzentration von 10 µM ein hemmender Einfluss auf die Zellviabilität sowie die Migration der Zelllinien LN 18 und U 87 MG. Längere Inkubationszeiten und höhere Konzentrationen der verwendeten Inhibitoren, wie in der Fachliteratur beschrieben, sollten in weiterführenden Analysen in die Experimente eingeschlossen werden. Die ebenfalls in die Untersuchungen eingeschlossenen Zytostatika Doxorubicin, Teniposid und Vincristin bewirkten eine signifikante Reduktion der Zellviabilität beider Glioblastomzelllinien, während Carmustin, Lomustin und Temozolomid kaum Einfluss auf diese Zellen nahmen. Weder Bosentan noch CA 074 Me führten dabei zu einer signifikanten Modulation der Zytostatika-Wirkungen. Alle untersuchten Zytostatika verursachten zudem eine verminderte Migration der Glioblastomzellen in vitro, jedoch war das Ausmaß dieser Migrationshemmung sehr unterschiedlich. Auch hier konnte kein Einfluss von Bosentan oder CA 074 Me auf die durch die Zytostatika verursachte Hemmung der Zellmigration beobachtet werden. Die Komplexität und Multifunktionalität beider Hormon-/Enzymsysteme innerhalb verschiedener Zellkompartimente und Gewebetypen machen weitere Untersuchungen in vitro und in vivo notwendig, um das Potenzial beider Systeme für einen gezielten Einsatz in der Tumortherapie bzw. der Behandlung des Glioblastoms vollends zu klären. Zudem muss berücksichtigt werden, dass bei Verwendung pharmakologischer Hemmstoffe unspezifische bzw. pleiotrope Effekte nicht gänzlich ausgeschlossen werden können, weshalb weiterführende Analysen mit gezielter, genetischer Ausschaltung der Zielgene, beispielsweise mittels siRNA oder CRISPR/Cas9-Technologie, sinnvoll erscheinen.
Hintergrund: Wie in vielen anderen Bereichen der Medizin kann ein Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus (MRSA) auch zahnmedizinisches Personal sowie ihre Patient*innen besiedeln. Studien zur Prävalenz von MRSA und Methicillin-sensiblem S. aureus (MSSA) bei dieser Berufsgruppe sowie zum Trageverhalten bei persönlicher Schutzausrüstung (PSA) sind jedoch rar.
Ziel: Es wurde eine Beobachtungsstudie (StaphDent Studie) durchgeführt, um die Prävalenz von MRSA und MSSA bei Zahnärzt*innen und zahnärztlichem Personal in der Region Mecklenburg-Vorpommern zu bestimmen. Des Weiteren sollte die Compliance zum Einhalten der Hygienemaßnahmen anhand des Trageverhaltens von PSA ausgewertet werden, um daraus mögliche Rückschlüsse in Bezug auf die Prävalenz von MRSA und MSSA ableiten zu können.
Methoden: Von Zahnärzt*innen (n= 149), zahnärztlichem Personal (n= 297) sowie von weiteren Praxisangestellten wurden zum größten Teil im Selbsttestverfahren Nasenabstriche entnommen. Es erfolgte die Auswertung im Fachbereich Mikrobiologie. Die klonale Verwandtschaft der MSSA-Isolate wurde durch spa-Typisierung und in einigen Fällen durch Ganzgenomsequenzierung charakterisiert. Die Verwendung von PSA wurde anhand eines Fragebogens ermittelt.
Ergebnisse: Während 23,7% (115/485) der Teilnehmenden mit MSSA kolonisiert waren, konnte MRSA in keiner der Proben nachgewiesen werden. Die MSSA-Prävalenz steht in keinem statistischen Zusammenhang mit der Praxisgröße, dem Geschlecht, dem Alter oder der Dauer der Beschäftigung. Die identifizierten 61 spa-Typen ließen sich 17 klonalen Komplexen und vier Sequenztypen zuordnen. Die meisten spa-Typen (n= 51) wurden nur einmal nachgewiesen. In 10 Zahnarztpraxen trat ein spa-Typ zweimal auf. Die Ganzgenomsequenzierung bestätigt eine enge klonale Beziehung für 4/10 dieser Isolatpaare. PSA wurde von den meisten Zahnärzt*innen und ihren Mitarbeitern und Mitarbeiterinnen regelmäßig verwendet.
Schlussfolgerung: Der fehlende Nachweis von MRSA spiegelt die geringere MRSA-Prävalenz in dieser Berufsgruppe wider. Das zum größten Teil konsequente Tragen der PSA und die damit verbundene hohe Compliance bei der Einhaltung der Hygienemaßnahmen scheinen für dieses Ergebnis ursächlich zu sein.
Zusammenfassung
Die Forschungsfragen sind:
(a) Wer sind die relevanten Akteure auf dem Gebiet der Umweltbildung im Waterberg Distrikt?
(b) Wie sind die Akteure vernetzt und welche Kooperationen existieren?
(c) Welche Bevoelkerungsgruppen partizipieren an den bestehenden Umweltbildungsangeboten?
Die Hypothese ist, dass insbesondere einkommensschwache Schichten der schwarzen Bevölkerung nicht an den Angeboten teilnehmen.
Das Untersuchungsgebiet Waterberg Distrikt in der Limpopo Provinz wird wie viele andere laendlich gepraegte Distrikte in Suedafrika von ungleichen Machtverhaeltnissen, hoher Arbeitslosigkeit und Spaetfolgen der Apartheid bestimmt. Es gibt nur wenige Studien, die die aktuelle Situation der Umweltbildung im Waterberg Distrikt ausreichend
analysieren (Baber, de Klerk und Walker 2003).
Die Arbeit basiert auf der Nutzung mehrerer sozialempirischer Methoden, wie schriftliche und muendliche Befragungen (Interviews) waehrend der Forschungsaufenthalte
zwischen 2009 und 2018/19 sowie Feldbeobachtungen zwischen 1995 und 2018/19 im Untersuchungsgebiet Waterberg Distrikt. Alle in der Forschungsarbeit befragten Akteure (Schulen, Wildtierfarmen, Naturreservate) vermitteln Umweltbildung. Ein einheitliches Konzept der Akteure in der Umweltbildung für den Waterberg Distrikt gab es bisher nicht, hier setzt die Untersuchung an.
Die Diskrepanz zwischen wohlhabenden weißen Landbesitzern und Investoren auf der einen Seite, und den kleineren, armen Gemeinden mit vorwiegend schwarzen Bevoelkerungsgruppen auf der anderen Seite ist für die Region praegend. Weitere Hindernisse für eine Teilnahme an den Umweltbildungsangeboten sind Chancenungleichheit in der
Bildung. Das Potenzial der Umweltbildung für eine nachhaltige Entwicklung des Waterberg Distrikts ist vorhanden und die Arbeit zeigt auf, wie die Arbeit der Akteure gestärkt und Synergien besser genutzt werden können.
Der im Waterberg Distrikt gut etablierte Oekotourismus kann durch bessere Vernetzung mit der Umweltbildung profitieren und somit zum wirtschaftlichen Aufschwung in der Region beitragen. Der Ökotourismus kann sich zukuenftig mit verschiedenen Varianten, wie Natur-, Agro-, Geo-, Biopark- und Wissenschaftstourismus weiter profilieren.
Das Waterberg Biosphaerenreservat spielt nicht nur eine herausragende Rolle in den Raumentwicklungsplaenen der Limpopo Provinz und vor allem im Waterberg Distrikt,
sondern auch im Oekotourismus und in der Umweltbildung. Umwelterbe, Artenvielfalt und oekologisch sensible Gebiete muessen aktiv geschuetzt und verwaltet werden und es
gilt sicherzustellen, dass sie nicht durch andere Aktivitaeten (z.B. Minenprospektionen) beeintraechtigt werden.
Das Waterberg Biosphaerenreservat sollte in seinen originaeren Aufgaben gestaerkt werden, damit die gesamte Bevoelkerung des Distrikts besser integriert wird und vom Biosphaerenreservat profitieren kann. Es liegt vor allem in der Verantwortung der Waterberg Distriktverwaltung, das Biosphaerenreservat zu unterstuetzen und weiterzuentwickeln (vgl. Blaauw 2018). Somit kann es zukuenftig die langfristige Lebensfaehigkeit der einzigartigen Landschaft foerdern, lokale Identitaet und Stolz schaffen und die Abwanderung aus laendlichen Gebieten in die Metropolen verringern. Mithilfe der Nutzung von Synergieeffekten und weitreichenderen Kooperationen werden langfristig auch die Lebensgrundlagen, Einkommen sowie Beschaeftigung der benachteiligten schwarzen Bevölkerungsgruppen in der Region verbessert. Eine Partizipation aller Interessensgruppen und kollektive Entscheidungsfindung, basierend auf wissenschaftlichen Erkenntnissen, wird die Gemeinschaft staerken, um die Bevölkerung auf die globalen Herausforderungen der Zukunft vorzubereiten (vgl. UNESCO 2015)
Tumorbiologische Charakterisierung der Tumorprogressionsfaktoren miR-1 und HSP27 im CAM-Modell
(2021)
Der HET-CAM-Assay kombiniert die Vorteile von Zellkultursystemen und Tiermodellen, indem er leicht und rasch durchzuführende, vergleichsweise kostengünstige Untersuchungen in einem physiologischen Umfeld gestattet, ohne zu den Tierversuchen zu zählen. Das schwach ausgebildete Immunsystem des Hühnerembryos und die starke Vaskularisierung der CAM ermöglichen es, onkologische Prozesse wie das Tumorwachstum und die Angiogenese zu analysieren. In dieser Arbeit wurden verschiedene Durchführungen des Assays getestet und schließlich eine Methode entwickelt, mit der sowohl maternale als auch gentechnisch veränderte Varianten der PC-Zelllinien LNCaP und PC-3 auf der CAM inokuliert und das Tumorwachstum induziert werden konnten. Nach der Etablierung dieses Modell-Systems wurden die tumorprogressiven Effekte der Mikro-RNA miR-1 und des Hitzeschockproteins HSP27 in ovo evaluiert. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass beide Faktoren Einfluss auf die Progression der PC-Tumoren auf der CAM hatten. Für miR-1 konnte erstmals die in der Literatur beschriebene tumorsuppressive Wirkung durch die Inhibition der Angiogenese in einem in vivo-Modell für das PC nachgewiesen werden. Zudem schien ihre Überexpression einen anti-proliferativen Effekt zu haben. Hinsichtlich der Funktionen von HSP27 deuteten sich Tendenzen an. Auch hier wurden erstmals angiogene Prozesse in einem in vivo Modell für das PC analysiert. Diese Untersuchungen bestätigten die postulierten tumorbiologischen Eigenschaften von HSP27 als Onkogen durch die Förderung der Angiogenese, aber auch der Proliferation.
Körpersignale sind elementar für die Aufrechterhaltung der Homöostase, um eine angemessene Regulation der Körperfunktionen zu ermöglichen und dadurch das Überleben des Individuums sicherzustellen. Die bisherige Forschung hat die dysfunktionale Wahrnehmung dieser interozeptiven Signale als wichtigen Bestandteil vieler Angst- und Gesundheitsprobleme identifiziert, da selbst leichte und harmlose Körperempfindungen eine übermäßig starke Mobilisierung von Abwehrreaktionen hervorrufen können. Obwohl das wissenschaftliche Interesse im Bereich Interozeption in den letzten Jahren stark gewachsen ist, wurde die Dynamik von Abwehrreaktionen als Reaktion auf Körpersignale bisher selten untersucht. Daher hatte die vorliegende Arbeit zum Ziel, die verhaltensbezogene und psychophysiologische Dynamik der defensiven Mobilisierung auf bedrohliche interozeptive Signale sowie den moderierenden Effekt von Dispositionsfaktoren und biologisch determinierten Verhaltensmarkern zu untersuchen.
In der ersten Studie wurden die Dynamik defensiver Mobilisierung auf eine näher-kommende externe Bedrohung mit einer sich annähernden interozeptiven respiratorischen Bedrohung, in Abhängigkeit von der Bedrohungsnähe und der Möglichkeit zur Vermeidung, bezüglich subjektiver, autonomer und respiratorische Reaktionen sowie Gehirnreaktionen und defensiver Reflexe verglichen.
In der zweiten Studie wurde die Mobilisierung defensiver Reaktionen während der wiederholten Vermeidung von kulminierender Atemnot analysiert, um eine detaillierte Analyse der Initiierung und Aufrechterhaltung von aktiven Vermeidungsverhalten zu erhalten.
Die dritte Studie unterweiterte die diese Befunde, indem die Rolle der maximalen freiwilligen Luftanhaltezeit als möglicher Prädiktor für eine übermäßig starke Mobilisierung defensiver Reaktionen bei der Konfrontation mit einer näherkommenden respiratorischen Bedrohung, in Abhängigkeit der Möglichkeit zur Vermeidung, untersucht wurde.
In der vierten Studie wurden die Prädiktoren für aktives Abwehrverhalten (d.h., Flucht oder aktive Vermeidung bei Konfrontation) während ansteigender Atemnot, induziert durch in der Intensität ansteigende inspiratorische Atemwiderstände gefolgt von einer kurzen Blockade der Einatmung, untersucht.
Die erste Studie zeigte, dass das defensive Aktivierungsmuster bei der Mobilisierung defensiver Reaktionen auf eine sich annähernde externe Bedrohung annähernd vergleichbar ist wie bei einer interozeptiven respiratorischen Bedrohung, unabhängig von der Möglichkeit zur Vermeidung. Zusätzlich wurde eine bedrohungsspezifische Mobilisierung des respiratorischen Systems bei der Konfrontation mit der unvermeidbaren interozeptiven Bedrohung beobachtet.
Die Daten der zweiten Studie demonstrierten, dass die Initiierung von erstmaligen Vermeidungsverhalten als Reaktion auf ansteigende Atemnot begleitet wird von physiologischen Erregungen als Indikatoren für eine Reaktionsvorbereitung. Diese verschwanden zunehmend mit wiederholter Vermeidung, was auf die Entwicklung von gewohnheitsmäßiger Vermeidung hindeutet.
Darüber hinaus wurde in der dritten Studie gezeigt, dass eine übermäßig starke Mobilisierung von Abwehrreaktionen auf eine sich annähernde unvermeidbare respiratorische Bedrohung durch eine reduzierte maximale freiwillige Luftanhaltezeit vorhergesagt wird, jedoch nicht, wenn die Möglichkeit zur Vermeidung vorhanden war.
Die vierte Studie demonstrierte, dass eine höhere Angstempfindlichkeit und eine kürzere freiwillige maximale Luftanhaltezeit mit aktivem Vermeidungsverhalten während ansteigender Atemnot assoziiert sind.
Zusammenfassend zeigen die vorliegenden Daten, dass die defensive Mobilisierung für eine exterozeptive Bedrohung vergleichbar ist wie für eine interozeptive Bedrohung und sich in Abhängigkeit der Bedrohungsnähe und dem verfügbarem Abwehrrepertoire ändert. Darüber hinaus ist die Neigung, Erregungsgefühle zu befürchten und eine verminderte Belastungstoleranz während freiwilligem Luftanhaltens mit einer erhöhten Angst- und Furchtreaktion auf Atemnotsymptome verbunden. Daher könnten diese dispositionellen und biologischen Verhaltensmarker bei der Konfrontation mit ansteigender Atemnot aktives Vermeidungsverhalten begünstigen und, wenn sie gewohnheitsmäßig ausgeführt werden, kann sich persistentes Vermeidungsverhalten entwickeln, welches das Risiko für die Entstehung einer ernsthaften psychischen Erkrankung erhöht.
The target specificity of thioredoxin family proteins is determined by electrostatic compatibility
(2021)
The thioredoxin (Trx) family of proteins comprises many key enzymes in redox signaling, that catalyzes specific reversible redox reactions, e.g. dithiol-disulfide exchange reactions, (de-)glutathionylation, trans-nitrosylation, or peroxide reduction. With the analysis of a large number of proteins, as well as a certain redox couple in [article 1] and [article 4], we demonstrated that electrostatic complementarity is the major distinguishing feature that controls the specific interactions of Trxs with their target proteins. The primary aim of this work was to determine the importance of this specific interaction and the prediction, modulation, and engineering of functional redox interactions of Trx family proteins. To understand the role of electrostatic complementarity for the mammalian Trx1-TrxR complex, we generated more than 20 hTrx1 mutants and systematically engineered the electrostatic potential within and outside the contact area with TrxR [article 1]. The effects of these specific alterations distributed all over the protein surface were analyzed by enzyme kinetics, differential scanning fluorimetry (DSF), circular dichroism (CD) spectroscopy, and MD simulations. Trx family proteins have a broad and very distinct substrate specificity, which is a prerequisite for redox switching. In [article 4], we comprehensively compared the classification of various redoxins from all kingdoms of life based on their similarity in amino acid sequence, tertiary structure, and electrostatic properties. These similarities were then correlated to the existence of common interaction partners. Our analyses confirmed that the primary and tertiary structure similarities do not correlate to the target specificity of the proteins as thiol-disulfide oxidoreductases. However, we demonstrated that the electrostatic properties of the protein from both Trx or Grx subfamilies is the major determinant for their target specificity.
Although structurally very similar, CxxC/S-type or class I Grxs act as oxidoreductases and CGFS-type or class II Grxs act as FeS cluster transferases. In [article 3], we re-investigated the structural differences between the two main classes of Grxs to solve the mystery of the missing FeS transferase activity of the CxxC/S-type and the lack of oxidoreductase activity of the CGFS-type Grxs. The presence of a distinct loop structure adjacent to the active site is the major determinant of the Grx function. We confirmed that the function of Grxs can be switched from oxidoreductase to FeS cluster transferase by construction of a CxxC/S-type Grx with a CGFS-type Grx loop and vice versa. Results of several in vitro and in vivo assays together with the detailed structural analyses indicate that not a radically different substrate specificity accounts for the lack of activity, but rather slightly different modes of GSH binding, which is an essential nucleophile required in redox and iron homeostasis.
Various processes within the cell depend on GSH, including redox reactions, reversible posttranslational modifications, and iron metabolim. GSH is not only important in the export of FeS precursors from mitochondria, but it is also an essential cofactor for cluster binding in iron sulfur Grxs. In [article 2], we discussed the role of GSH and iron sulfur Grxs in iron metabolism, the physiological role of CGFS-type Grx interactions with BolA- like proteins, and the cluster transfer between Grxs and recipient proteins. The first well characterized physiological function of a Grx-BolA hetero complex is presented with the Grx3/4-Fra2-mediated regulation of iron homeostasis in yeast.
In synopsis, the results presented and discussed in these articles and the manuscript support the concept of electrostatic properties as the main determinant in substrate specificity towards functional predictions in Trx family proteins. The mathematical model presented here showed significantly accuracy and precision in function prediction. We are aware that our findings are focused on Trx family proteins as a particular family of proteins, but by using a machine learning strategy this mathematical model is being trained with numerous different protein models for better efficacy and accuracy, that may lead to new insights also in the specific interactions of other protein families. The new concept for the substrate specificity determinant doesn’t eliminate previously described aspects for molecular recognition, instead it reveals a deeper understanding of the protein-protein interaction. The 3D structural elements of a protein play a significant role in the specificity and function. We have been able to activate an inactive protein by replacing defined structural elements. Elimination of the loop structure from CGFS-type Grx5 transformed it from an FeS transferase into an oxidoreductase and the activity was further increased by modification of the active site. We believe that the present findings may be useful to investigate proteins in great detail regarding their function based on structure and electrostatic properties. Understanding the nature of the specific interactions may enable us to specifically modify the signal transduction pathways.
Anhand der vorliegenden Dissertation werden die besonderen Funktionen der linken
anterioren Inselregion des Menschen bei emotionaler Erregung anhand einer Fall-Kontroll-
Studie veranschaulicht. Es wurde dabei die Reaktion auf akustische Chill-induzierende Stimuli bei einer Patientin mit linkshemisphärischer Inselläsion nach Schlaganfall der A. cerebri media untersucht. Eine Läsion dieser Art lies eine Beeinträchtigung der körperlichen, also objektiven Reaktion des Chill-Erlebnisses erwarten, die kognitiven Aspekte der Chill-Verarbeitung sollten jedoch nicht beeinflusst werden. Mithilfe von funktionalen Bildgebungsdaten mittels fMRT konnte die assoziierte kortikale Aktivierung beim Hören von angenehmen und unangenehmen auditiven Stimuli untersucht werden.
Als physiologische Reaktion auf diese Stimuli wurde die Änderung der elektrodermalen Aktivität (SCR) erfasst. Eine subjektive Komponente konnte durch verbale Angaben ergänzt werden. Diese Daten wurden mit jenen einer geeigneten gesunden Kontrollprobandin verglichen.
Die Ergebnisse der Patientin zeigten eine deutliche Diskrepanz zwischen der objektiven und
subjektiven Komponente mit ausbleibendem Anstieg der SCR bei gleichzeitiger subjektiver
Angabe einer Chill-Reaktion. Es zeigte sich somit eine vergleichbare Schätzung des subjektiv
wahrnehmbaren Gänsehautempfindens, jedoch eine Verringerung objektiver Parameter bei
sowohl angenehmen, als auch unangenehmen akustischen Reizen auf Seiten der Patientin und deuten auf die Kompensation im Rahmen eines neuronales Netzwerks der Emotionsverarbeitung hin.
Dementsprechend fand sich bei unserer Patientin im Gegensatz zur gesunden Probandin
eine positive Korrelation zwischen SCR und der Intensitätseinschätzung des eigenen Chills. Aversive Stimuli lösten dabei deutlich häufiger eine Reaktion aus.
Psychophysiologische Unterschiede zwischen den Probandinnen gingen mit Veränderungen
funktioneller Repräsentation bei Hören von Musik einher. Der AIC und BA 44/45 zeigten bei
MC nur innerhalb der rechten Hemisphäre relevante Aktivierungen, anteriore Teile von BA 8/9und 46/47 waren dagegen bihemisphärisch gleichermaßen aktiv. Diese Ergebnisse ließen auf eine erhaltene auditive Erkennung und ein intaktes Arbeitsgedächtnis hindeuten, die eine adäquate Evaluation der Stimuli ermöglichen, während der betroffene AIC die physiologischen Reaktionen vermindert.
Somit konnten die Chill-Parameter bei der Vergleichsprobandin sowohl auf subjektiver als
auch auf objektiver Ebene hochpositive Assoziationen zeigen, während sie bei der Patientin
stark dissoziierten. Die vorliegende Einzelfallstudie demonstriert eindrücklich die
unabdingbare Rolle des linken AIC für Chill-Erlebnisse.
Mit dieser Fallstudie konnten aufgezeigt werden, wie körperliche Reaktion und kognitive
Bewertung differenziert am internen Monitor der Chill-Reaktion teilnehmen.
Dieser Dissertation liegt eine Publikation zugrunde, die in einem renommierten
neurowissenschaftlichen Journal veröffentlicht wurde.
Psychophysiologische Unterschiede zwischen den Probandinnen gingen mit Veränderungen funktioneller Repräsentation bei Hören von Musik einher. Der AIC und BA 44/45 zeigten bei der Patientin nur innerhalb der rechten Hemisphäre relevante Aktivierungen, anteriore Teile von BA 8/9 und 46/47 waren dagegen bihemisphärisch gleichermaßen aktiv. Diese Ergebnisse ließen auf eine erhaltene auditive Erkennung und ein intaktes Arbeitsgedächtnis hindeuten, die eine adäquate Evaluation der Stimuli ermöglichen, während der betroffene AIC die physiologischen Reaktionen vermindert.
Somit konnten die Chill-Parameter bei der Vergleichsprobandin sowohl auf subjektiver als auch auf objektiver Ebene hochpositive Assoziationen zeigen, während sie bei der Patientin stark dissoziierten. Die vorliegende Einzelfallstudie demonstriert eindrücklich die unabdingbare Rolle des linken AIC für Chill-Erlebnisse.
Durch die Nutzung der funktionellen Bildgebung konnten auch erstmals Aussagen darüber gemacht werden, welche Hirnregionen möglicherweise kompensatorische Leistungen übernehmen. Hierbei wurden die neuronalen Grundlagen der Enkodierung und Kategorisierung emotionaler Reize, sowie die Rolle der Interozeption von Körpersignalen beim Erleben emotionaler Zustände anhand einer Fall-Kontroll-Studie einer Patientin mit Schlaganfall der A. cerebri media untersucht. Akustische Reize wurden hierbei genutzt, um Emotionen auszulösen und das so genannte Chill-Erleben, um diese Emotionen messbar zu machen.
The human innate response plays a pivotal role in detection of pathogen- or damage-associated molecular patterns (PAMPs and DAMPs) and contributes to a crucial inflammatory response. PAMPs or DAMPs are recognized by the host immune system via pattern recognition receptors (PRRs). NLR family pyrin domain-containing 3 (NLRP3) inflammasome is one of these PRRs. NLRP3 is a cytoplasmic immune sensor that upon activation produce pro-inflammatory cytokines such as IL-1β and IL-18. These cytokines induce a diverse range of protective host pathways aiming to eradicate the pathogen. However, excessive or chronic inflammasome activation are implicated in the pathogenesis of several autoimmune and auto-inflammatory disorders. Pharmacologic inhibitors of IL-1 are commonly used to combat these disorders. In paper I, we explore the currently available IL-1β inhibiting therapies and how patients undergoing these treatments are at a disproportionate risk to experience invasive bacterial infections. We also summarize the limited knowledge on the role of NLRP3 inflammasome in pneumococcal pathogenesis.
Hydrogen peroxide (H2O2) is a physiological metabolite and an important virulence determinant produced by pneumococci. It is highly cytotoxic to host cells. However, not much is known about its impact on host cell death pathways such as NLRP3 inflammasome mediated pyroptosis. In Paper II, we examined the effect of pneumococci-derived H2O2 on epithelial cells by analyzing the interplay between two key cell death pathways, namely apoptosis and pyroptosis. We show that H2O2 can prime as well as activate the NLRP3 inflammasome. Furthermore, we demonstrate that pneumococcal H2O2 initiates cell death via the activation of both apoptotic as well as pyroptotic pathways, mediated by the activation of caspase-3/7 and caspase-1, respectively. H2O2 mediated inflammasome activation results in caspase-1 dependent IL 1β production. However, we show that the final IL-1β release is independent of gasdermin-D (GSDMD) and mainly dependent on the apoptotic cell lysis.
In paper III, we focused on understanding the host metabolic responses to infections with pathogens which cause respiratory diseases. We performed metabolome profiling of in vitro single bacterial and viral as well as co-infections of bronchial epithelial cells with Influenza A virus (IAV), Streptococcus pneumoniae, and Staphylococcus aureus. We show that IAV and S. aureus use the host resources for survival and multiplication and have minimal effects on the host metabolome. In contrast, pneumococci significantly alter various host metabolome pathways, including glycolysis, tricarboxylic acid (TCA) cycle and amino-acid metabolism. A hallmark of pneumococcal infections was the intracellular citrate accumulation, which was directly attributed to the action of pneumococci-derived H2O2.
Host cell death during an infection results in the release of pro-inflammatory cytokines and danger signals such as ATP. Released ATP can induce neutrophil chemotaxis mediated via purinergic signaling. Neutrophils are typically the first leukocytes to be recruited to the site of infection and are key players in bacterial clearance. However, excessive neutrophil activation is associated with further tissue injury. In paper IV, we investigated the role of ATP in neutrophil response to pneumococcal infections. We show that pneumolysin (Ply), a highly effective pore-forming toxin produced by pneumococci, is a potent activator of neutrophils. Microscale Thermophoresis analysis revealed that Ply and ATP bind to each other. Subsequently, ATP binding neutralizes Ply-mediated neutrophil degranulation, suggesting that Ply-ATP interactions are potentially beneficial during the course of the infection as this could limit the lung injury resulting from excessive Ply-mediated neutrophil activation.
Drainage has commonly been a pre-requisite for the productive use of peatlands. The biased focus on agriculture, forestry and peat extraction has long ignored the destructive effects of drainage and the successive degradation of ecosystem functions of wet peatlands. Accelerated by the climate crisis, the finite nature of drainage-based peatland use is increasingly recognised. Consequently, productive land use options for wet or rewetted peatlands (paludiculture) are required as sustainable alternatives. A wide range of paludiculture plants and options of biomass utilisation are identified as suitable and promising. Despite the growing interest, experiences with and research on the economic viability of paludiculture are still rare.
This thesis addresses the lack of knowledge on paludiculture in terms of practical feasibility, costs and benefits at the farm level, market prospects and framework conditions. I selected the two currently most advanced paludicultural practices in Europe: a) Harvesting natural reed beds as a traditional ‘low-input’ paludiculture, i. e. the utilisation of existing ‘wild’ vegetation stands; b) ‘Sphagnum farming’ as a novel ‘high-input’ paludiculture including stand establishment and water management required for the active transformation from drainage-based peatland use to paludiculture. In both cases, I investigate three different biomass utilisation avenues. This thesis adds to the fields of problem-driven sustainability and land-use science. Procedures and costs of paludiculture were studied in transdisciplinary research projects in close cooperation with practitioners. Due to the novelty of the topic, I put special emphasis on the triangulation of methods and data sources: pilot trials, field measurements, semi-structured expert interviews, structured questionnaires, secondary data from trade statistics and literature. To account for uncertainty related to costs and revenues, I conduct stochastic scenario analysis (Monte Carlo simulation) for the extended contribution margin accounting of harvesting reeds and sensitivity analysis for the investment appraisal of Sphagnum farming.
Paludiculture on fens: harvesting reeds
Paper I investigates harvesting procedures for reed-dominated (Phragmites australis) vegetation stands. In many European countries special-purpose tracked machinery is applied for large-scale conservation management and the commercial harvest of thatching reed. Stochastic scenario analysis reveals a wide range of possible economic outcomes (ca. € -1000 to € 1500 ha-1 a-1) and identifies material use of reed superior to its use as a source of energy. Winter harvest of high-quality thatching reed in bundles is the most profitable option. Winter harvest of bales for direct combustion is suitable for low-quality stands and has a limited risk of loss. In the case of summer harvest, revenues for green chaff for biogas production cannot cover harvesting costs but non-market income via subsidies and agri-environmental payments may ensure profitability. While biomass for energy generation is limited to a local market, thatching reed is traded as an international commodity. The market situation for thatching reed is investigated for Europe (Paper II) and Germany (Paper III). The major reed consuming countries in Western Europe (Netherlands, Germany, UK, Denmark) rely on imports of up to 85 % of the national consumption, with reed being imported from Eastern and Southern Europe and since 2005 also from China. The total market volume for reed for thatching in Northern Germany is estimated with 3 ± 0.8 million bundles of reed with a monetary value at sales prices of € 11.6 ± 2.8 million. Most of the thatchers (70 %) did not promote reed of regional origin to their customers due to insufficient availability in the first place and a lack in quality as second reason. The cultivation of reed in paludiculture may improve quantity and quality of domestic thatching reed. An area of 6000 ± 1600 ha with an average yield of 500 bundles per hectare would allow covering the current total demand of 3 million bundles of the German thatching reed market (Paper III).
Paludiculture on bogs: Sphagnum farming
Sphagnum farming provides an alternative to peatland degradation in two ways: Firstly, Sphagnum mosses can be cultivated as new agricultural crops on rewetted peatlands. Secondly, the produced Sphagnum biomass is a high-quality raw material suitable to replace peat in horticultural growing media (Paper V). Pilot trials have demonstrated the practical feasibility of establishing Sphagnum cultures on former bog grassland, cut-over bogs and mats floating on acidic waters bodies; Paper IV compares for the three types of production sites the specific procedures, costs and area potential in Germany. Water-based Sphagnum farming is not recommended for large-scale implementation due to highest establishment costs, major cultivation risks and limited area potential. For soil-based Sphagnum farming, the most important cost positions were Sphagnum shoots to set up pilots, investment for water management and regular weed management. Bog grassland has the highest area potential, i. e. 90,000 ha in NW Germany. Paper V assesses the profitability of Sphagnum farming on former bog grassland based on extrapolating five years of field experience data (establishment ņ management ņ harvest) to a total cultivation time of twenty years. Cultivating Sphagnum biomass as founder material for Sphagnum farming or restoration was profitable even in pessimistic scenarios with high costs, high bulk density and low yields. Selling Sphagnum for orchid production was economically viable in the case of medium to high yields with a low bulk density. Cost-covering prices for Sphagnum biomass substituting peat seem achievable if end consumers pay a surcharge of 10 % on the peat-free cultivated horticultural end-product. An area of 35,000 ha of Sphagnum farming suffices to meet the annual demand of the German growing media industry for slightly decomposed Sphagnum peat.
Framework conditions affecting feasibility of paludiculture
The relation of revenues from selling biomass to its production costs is an important piece of the paludiculture feasibility puzzle. Further aspects effecting the economic viability and competitiveness of paludiculture encompass the market demand, the availability of mature technology, legal restrictions, the eligibility for agricultural subsidies, a remuneration of external benefits and the opportunity costs of present farming activities (Paper I, V). Legal and policy regulations are of major importance for land use decisions on peatlands – both for keeping up drainage and for shifting to paludiculture.
Conclusion and Outlook
This thesis provides a first assessment of the costs and profitability of large-scale harvesting of reeds and Sphagnum farming based on real-life data. The paludicultural practices investigated may be a solution for a minor share of the more than 1 million ha of peatlands drained for agriculture in Germany. Future research should also address other biomass utilisation options and other crops. Large-scale pilots are required to improve technical maturity of procedures and machinery, gather reliable data to replace assumptions on costs and revenues and study long-term effects on economics and ecosystem services. The micro-economic perspective needs to be complemented by the societal perspective quantifying and monetising external effects of peatland restoration, paludiculture and drainage-based peatland use. There is a high need for intensified research, large-scale implementation and accelerated adaption of the policy and legal framework to develop paludiculture as an economically viable option for degraded peatlands.
In this study we investigated the synergistic antimicrobial effect of a dual protocol combining cold atmospheric pressure plasma (CAP) and antimicrobial photodynamic therapy (aPDT) against different planktonic bacterial and yeast species including methicillin-sensitive and methicillin-resistant Staphylococcus aureus, Escherichia coli, extended-spectrum β-lactamase-positive Escherichia coli and Candida albicans. A DBD plasma device was used for CAP treatment while for aPDT, toluidine blue O (TBO) was the photosensitizer (PS) of choice and a radiator emitting visible and water-filtered-Infrared A light (VIS-wIRA) was used as irradiation source.
Microbial suspensions were either exposed to CAP treatment alone, aPDT treatment alone or aPDT followed by CAP exposure in a dual treatment protocol. Aliquots from each suspension were plated on agar plates and the number of colonies surviving after each treatment was counted. Under the experimental conditions conducted in this study, combining sub-lethal exposure doses of CAP and aPDT treatment showed significantly higher antimicrobial efficacy (P<0.0001) compared to single treatments against all tested microorganisms suggesting a synergistic effect which yielded at least 3.3 log microbial reduction corresponding to 99.6 % microbial death. In the dual CAP-aPDT approach, aPDT did not interfere with CAP-induced acidification of solution, a crucial feature for CAP antimicrobial efficiency, which further confirms the promising clinical potential of this combination regime.
We believe that the CAP-aPDT dual approach described in this study holds great potential as a successful novel antimicrobial and healing-supporting strategy especially when directed for the management of acute and chronic wounds and possibly other skin and soft tissue infections. The use of a VIS-wIRA light source in treating skin infections is preferential, due to the additional therapeutic effects of wIRA in wound healing. Furthermore, the enhanced antimicrobial effects of aPDT when combined with CAP as shown in this study may grant for a reduction in treatment times and costs as well as improving patient compliance.
Eine Vielzahl von Faktoren kann die Entwicklung des Kindes vor und nach der Geburt
beeinflussen. Um diese Faktoren zu detektieren, wurde die Studie Survey of
Neonates in Pomerania, im Nordosten von Deutschland, initiiert.
Von 2002 bis 2008 fand die Basisuntersuchung (SNiP-I) statt. Auf die gute Teilnehmerrate
von 75% konnte mit der Nachuntersuchung (SNiP-II-Follow-up) aufgebaut
und die Querschnittsstudie zu einer Längsschnittstudie umgewandelt werden. Die
nun 9- bis 16-jährigen Kinder und Jugendlichen und deren Eltern wurden erneut zu
Themen der körperlichen und seelischen Gesundheit, zu sozioökonomischen- und
Umweltfaktoren in Form eines selbstauszufüllenden Fragebogens befragt. Es wurden
im Gegensatz zur SNiP-I Untersuchung keine Bioproben genommen.
Die Nachuntersuchung fand von Dezember 2016 bis Juli 2017 statt. Es wurde eine
Wiederteilnahmerate von 28.8% (1665 von 5725) und eine Deckungsrate von 20%
erreicht. Wie in anderen Nachuntersuchungen im Rahmen von Geburtskohorten ist
eine Verschiebung zu höherem sozioökonomischen Status festgestellt worden: die
Frauen waren älter, gebildeter und hatten ein höheres Einkommen.
Universal products provide an axiomatic framework to study noncommutative independences general enough to include, besides the well known "single-faced" case (i.e., tensor, free, Boolean, monotone and antimonotone independence), also more recent "multi-faced" examples like bifree independence. Questions concerning classification have been fully answered in the single-faced case, but are in general still open in the multi-faced case. In this thesis we discuss how one can use insights in the relation between universal products and their associated moment-cumulant formula as a starting point towards a combinatorial approach to (multi-faced) universal products. We define certain classes of partitions and discuss why the defining axioms are sufficient to associate to each of them a multi-faced universal product. For the two-faced case we present our result that every positive and symmetric universal product can be produced in this fashion and we outline how these results might contribute to a classification of positive and symmetric universal products.
Diese zweistufige Studie kombiniert (i) eine systematische Suche zur Identifikation von Wiederbelebungs-Apps, eine Beurteilung auf Leitlinienadhärenz und Evaluation der Nutzerfreundlichkeit, mit (ii) einer Kohortenstudie zur Messung des Einflusses einer App auf Qualitätsparameter der Laienreanimation. Es wurde von der Hypothese ausgegangen, dass eine leitlinienadhärente, benutzerfreundliche App, die medizinische Laien in Echtzeit zu Wiederbelebungsmaßnahmen anleitet, die Reanimationsqualität verbessert.
In der ersten Stufe konnte die systematische App-Suche von 16 Stichworten zum Thema Wiederbelebung 3.890 Treffer erzielen und so die Nebenhypothese belegen, dass sich in den gängigen Stores eine Vielzahl von Apps zum Thema Reanimation befindet. Nach Anwendung definierter Ausschlusskriterien konnten 34 Apps identifiziert werden, von denen sich nur 5 als leitlinienadhärent herausstellten. Dies bestätigt die Vermutung, dass wenige, der auf dem Markt verfügbaren Apps zur Echtzeit-Anleitung einer Herzdruckmassage, konform mit den Europäischen Leitlinien zur Wiederbelebung sind. Es wurden 2 Apps wegen technischer Probleme ausgeschlossen. Weiterführend ergab die Testung auf Nutzerfreundlichkeit mittels der System Usability Scale, dass nur 1 von 3 Apps eine überdurchschnittliche Nutzerfreundlichkeit aufwies. Die geringe Rate an Benutzerfreundlichkeit wurde vorher vermutet. Die App mit der größten Benutzerfreundlichkeit wurde in der zweiten Stufe durch ein Reanimationsszenario mit 2-minütiger Kompressionszeit auf ihren Einfluss auf Qualitätsparameter in der Laienreanimation getestet. Dabei wurden 3 Studienarme gebildet: 1. Kontrollgruppe (n=74), 2. fakultative App-Nutzer (n=65) und 3. obligate App-Nutzer (n=61). Die Ergebnisse der Szenarien zeigen, dass sich entgegen der Erwartung die Hands-Off-Zeit durch das Nutzen der App signifikant verlängerte. Gleichzeitig war, wie vermutet, die Anzahl der Kompressionen mit korrekter Kompressionstiefe und korrekter Kompressionsfrequenz in der obligaten App-Gruppe signifikant höher. Die Hypothese, dass die App von den Nutzern als hilfreich empfunden wurde, konnte bestätigt werden.
Eine Priorisierung zwischen der Hands-Off-Zeit und wichtigen anderen Qualitätsparametern, wie Kompressionstiefe und Kompressionsrate ist nicht möglich, weshalb die primäre Hypothese nicht uneingeschränkt bestätigt werden kann. Aus dieser Studie ergibt sich der Bedarf zur Einführung einer systematischen Qualitätskontrolle von gesundheitsbezogenen Apps und weiterer Studien über den Einfluss solcher untersuchten Apps auf die Qualitätsparameter der Laienreanimation.
Die schwere Sepsis und der septische Schock sind aufgrund ihrer Häufigkeit, ihrer hohen Sterblichkeit, der hohen direkten und indirekten Kosten und insbesondere ihrer einschneidenden Folgen für die Lebensqualität Betroffener und ihrer Angehörigen ein relevantes Thema auf Intensivstationen weltweit. Die große Heterogenität des Krankheitsbildes erschwert eine rasche Diagnosestellung und eine schnelle Therapieeinleitung. Als ursächlich für die Verzögerung sehen viele Autoren ein mangelndes Wissen und eine daraus resultierende Verkennung der Dringlichkeit einer zeitkritischen Behandlung. Zum jetzigen Zeitpunkt existieren zu wenig belastbare Studien, die verlässliche Aussagen über den optimalen Zeitpunkt und die notwendige Zeitspanne bis zur Diagnostik und Therapie treffen können. Ebenso fehlen insbesondere in dieser frühen Phase der Sepsis wichtige Strukturen und Algorithmen, wie sie bereits bei anderen Notfällen seit Jahren etabliert sind. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, zunächst zu untersuchen, inwieweit eine mangelnde Priorisierung besteht und wie sich diese auf die viel diskutierte Forderung nach umgehender Diagnostik und Therapie überträgt. Dazu sollen die in Greifswald erhobenen Zeiten im Vergleich zu den Leitlinienempfehlungen und der aktuellen Studienlage diskutiert werden. Zur besseren Verdeutlichung wurden Daten von Polytraumapatienten aus Greifswald herangezogen. Darüber hinaus fand ein literaturbasierter Vergleich mit bereits etablierten Strukturen anerkannter Notfälle statt. Im Rahmen der vorliegen-den Arbeit wurden dazu retrospektiv 297 volljährige Patienten ausgewählt, die sich im Zeit-raum vom 4. Januar 2010 bis 24. Dezember 2015 mit schwerer Sepsis und septischem Schock auf den Intensivstationen ITS 1 und ITS 2 der Universitätsmedizin Greifswald befanden und die im Anschluss an eine radiologische Fokussuche eine operativ/interventionelle Herdsanierung erhalten haben. Zunächst bestätigen unsere Daten, im Einklang mit der bestehenden Studienlage, einen positiven Einfluss einer schnellen Herdsanierung auf die Letalität. Ebenso zeigen sie die Bedeutung einer frühestmöglichen Diagnosestellung der Sepsis. Vor allem zeigen unsere Ergebnisse eine deutliche mangelnde Priorisierung von Sepsispatienten im klinischen Alltag. Es zeigte sich, dass vor allem fehlende Strukturen zu Beginn der Behandlung und Defizite im Bereich der Kommunikation zu den wichtigsten Problemen im Umgang mit Sepsispatienten gehören. Aus diesen Erkenntnissen wurde ein Algorithmus abgeleitet, der in Zukunft die Früherkennung sowie die initiale Behandlung erleichtern soll. Er soll eine Antwort auf die Frage geben, ob ein Patient mit unspezifischen Symptomen an einer Sepsis erkrankt sein könnte. Auf diese Weise soll dem Notfall Sepsis im klinischen Alltag eine priorisiertere Stellung eingeräumt werden.
Summary
Raised bogs are raised above the regional ground water level and only fed by rain. To be able to be ‘high yet wet’, they have developed intricate self-regulation mechanisms. The most important of these mechanisms in Sphagnum raised bogs is the acrotelm. This upper layer of peat and vegetation shows a distinct gradient from large pores at the top to small ones at the bottom. When the water table drops, water can only flow through small pores and run-off is effectively reduced. Still, the acrotelm has high storativity, which restricts water table fluctuations to this layer. The acrotelm presents a compromise between small pore space to minimise run-off and large pore space to maximise storativity.
These two ‘tasks’ of the acrotelm can also be split in horizontal space. The dry hummocks on the surface of a raised bog have much lower transmissivity and storativity than the wet hollows. These two surface elements can be organised in strikingly regular patterns of elongated strings of hummocks and so-called flarks of hollows arranged perpendicular to the slope. The origin of regular string-flark patterns was studied in chapter 2.
In a simple, heuristic, spatially explicit simulation model, each cell in a square grid is randomly declared either a hummock or a hollow. The grid is on a slope and water is allowed to flow from each cell to its four neighbouring cells until water tables stabilise. Then, every cells changes state based on its water table: if the water table is low, the cell will more likely be a hummock, if it is high a hollow. If the parameter settings are right, this procedure will result in regular striping patters. Chapter 2 was the first study to search the parameter space for settings that result in patterning. Systematic analysis showed that the parameter space in which patterns develop is sharply delineated, indicating positive feedback mechanisms. Once a pattern develops, water tables in the model diverge: the flarks become wetter and the strings become drier. The hummock and hollow cells have combined into higher order units, the strings and flarks, that emerge as more effective in regulating water flow.
Applying the same model for the first time to the dome shape of a raised bog (capther 3), pattern formation appeared to occur on three organisational levels. On the lowest nanotope level, we find strings and flarks, again combined in a string-flark complex, but this complex occurs alongside an all hummock rand and a wet, featureless central plateau. These three mire sites constitute the second, microtope level. On the third, mesotope level we can distinguish different types of bog domes that are defined by different combinations of mire sites. Classical literature on peatland classification used the same approach to classify bog domes, but also other and larger peatland areas. Our modelling shows that the mire sites actually exist as functional units in a self-organising bog and that they are not mere human classification constructs.
To test our ideas on self-regulation and -organisation as well as the modelling results, we studied a patterned raised bog in Tierra del Fuego in terms of its plant cover, its water and its peat (chapter 4). The studied bog is almost completely covered by Sphagnum magellanicum. In northern peatlands the different niches from high and dry hummock to low and wet hollow are filled by different species of Sphagnum, each with their specific growth form. In the studied bog, all niches from dry to wet are occupied by Spagnum magellanicum, showing a wide range in growth form. Yet, we found it has only limited genetic diversity that is not linked to these niches and growth forms.
Detailed measurements were made along a 498 m long transect crossing the bog, including water table measurements (every metre), vegetation relevés (2 × 2 m), hydraulic conductivity just below the water table (n = 246) and hydraulic conductivity in 11 depth profiles to a depth of 2 m (n = 291); the degree of humification of the corresponding peat was assessed in conjunction with the hydraulic conductivity measurements (n = 537). Sphagnum magellanicum moss samples were collected every 2 m along this transect and genotyped (n = 242). In addition, along short, 26 m long transects crossing strings and flarks water table and hydraulic conductivity just below the water table were measured every metre. Sphagnum growth forms were assessed and the vegetation of the entire bog was mapped in 10 × 10 m relevés (n = 3322). The simulation model was applied to a generalised form of the bog.
There was an almost perfect match between plant cover and water tables. As expected, hydraulic conductivity just below the water table was about 7 times lower in the dry than in the wet measurement spots. These observations are valid on the low level of the nanotope: hummocks and hollows or dry and wet spots in general. Other observations only made sense on higher organisational levels like the microtope. For example, the hydraulic conductivity profiles of the string-flark complex show a gentler gradient than those of the plateau and the rand. The peat in the string-flark complex originates on this level of organisation and combines characteristic of both its dry and wet constituents. On the mesotope level, the simulation model produced a good match with the patterns on the actual dome. We analysed the abundant data on different organisational levels ranging from small single plants to the large mire system of fens and domes of which the studied dome is part. We looked for commonalities and discrepancies to help us better understand how the close link between plants, water and peat functions in reality.
The results of all measurements were integrated with information from literature and discussed in the framework of a self-regulating and -organising raised bog. The field measurements considerably sharpened existing theoretical considerations. We identified nineteen hydrological feedback mechanisms. We found that the various mechanisms overlap both in space and time, which means there is redundancy in the self-regulation capacity of the system. Raised bogs, when in a natural state, are among the most resilient ecosystems known; resilience that is provided by feedbacks and back-up systems to these feedbacks.
We used our ideas and insights on self-regulation in Sphagnum raised bogs to look for similar patterns and responses in tropical domed peat swamps (chapter 5). We know that in Sphagnum raised bogs the tasks of the acrotelm can be split in horizontal space. When we looked at undisturbed tropical peat swamps with this new search image, we recognised how hummocks of root material and litter and particularly buttress roots regulate run-off and storage of water. We could identify several additional hydrological feedback loops that mirror the mechanisms found in Sphagnum raised bogs.
This thesis considerably advances our understanding of raised bogs as self-organising systems. The patterns and processes they display on multiple levels can be seen as a form of ecosystem diversity that exists independent of species and genetic diversity.
Background: To reduce the burden of disease attributable to alcohol, screening for at-risk alcohol use in the general population is recommended. Screening is usually carried out at only one point in time although individual alcohol use may change over time and self-reported consumption may be biased by underreporting. However, there are gaps in research on temporal variability of alcohol use. Therefore, this cumulative dissertation investigated (1) changes in drinking patterns within 4 weeks; (2) changes in screening results within 12 months and factors predicting a transition from low-risk to at-risk alcohol use; (3) whether underreporting can be reduced by prompting respondents to recall their alcohol use in the past week prior to screening.
Methods: Participants were adults from the general population recruited in a municipal registry office. For the first paper, 288 alcohol users were assessed four times using Timeline Follow-Back, each one week apart. Changes in drinking patterns were analyzed using latent transition modeling. For the second paper, 831 control group participants of a randomized controlled trial were screened for at-risk alcohol use at baseline, 3, 6, and 12 months later using the Alcohol Use Disorders Identification Test - Consumption (AUDIT-C). The transition from low-risk to at-risk alcohol use was predicted using logistic regression. For the third paper, 2,379 alcohol users were screened for at-risk alcohol use using the AUDIT-C, either before or after receiving the prompt to recall their past week alcohol use. Data were analyzed using logistic regression.
Results: Within 4 weeks, 35 percent of alcohol users changed their drinking pattern. Changes were more likely for individuals with moderate or heavy compared to light drinking. Within 12 months, 30 percent of alcohol users changed their screening result. Changes were more likely for at-risk compared to low-risk alcohol users. Transitioning from low-risk to at-risk alcohol use was more likely for women (vs. men; Odds Ratio, OR = 1.66), 18- to 29-year-old adults (vs. 30- to 45-year-old adults; OR = 2.30), and individuals reporting two or more drinking days in the past week (vs. less than two; OR = 3.11). When respondents were prompted to recall their alcohol use in the past week prior to screening, they were less likely to report at-risk alcohol use compared to when the screening was conducted without prior prompt (OR = 0.83).
Conclusions: One in three alcohol users changed their consumption, some of them even within a period as short as 4 weeks. These changes might compromise the validity of screening that is commonly based on a single assessment of typical alcohol use. Furthermore, underreporting cannot be reduced by prompting individuals to recall their alcohol use in the past week prior to the screening for at-risk alcohol use. Rather, consecutive questionnaires addressing different aspects of alcohol use within a single survey might be a potential source of bias.
Schilddrüsenhormone haben einen vielfältigen Einfluss auf den Stoffwechselmetabolismus. Die genauen molekularen Mechanismen, die mit Veränderungen der Schilddrüsenhormon-spiegel einhergehen, sind jedoch in vielen Bereichen noch unbekannt. Das Ziel der Arbeit bestand deshalb darin, auf Basis von Daten einer repräsentativen Stichprobe der Allgemein-bevölkerung die Zusammenhänge zwischen den Schilddrüsenhormonen und einem umfang-reichen Metabolitenpanel zu untersuchen, um so weitere Einblicke in die zugrunde-liegenden Ätiologien und Signal-wege zu erhalten.
Von 952 Teilnehmenden der SHIP-Trend-Studie wurden aus Plasma- und Urinproben in einem kombinierten Messverfahren (LC-MS sowie 1H-NMR) sowohl mit ungerichtetem als auch mit gerichtetem Ansatz das Metabolom quantifiziert. Um den Zusammenhang zwischen Thyroxin (fT4), Triiodthyronin (fT3) und Thyreotropin (TSH) mit den identifizierten Metaboliten zu untersuchen, wurden lineare Regressionsmodelle herangezogen. Bei Vorliegen eines signi-fikanten Interaktionseffekts zwischen fT4, fT3 bzw. TSH und dem Geschlecht wurden diese Analysen für Männer und Frauen getrennt durchgeführt. Eine Random-Forest-Analyse wurde angewendet, um die Relevanz phänotypischer Charakteristiken für die individuelle fT4-Konzentration vorherzusagen und die beobachteten Geschlechterunterschiede in den Asso-ziationen zu erklären.
Zwischen TSH und den Metaboliten im Plasma und Urin ließen sich keine signifikanten Assoziationen identifizieren. 106 von 613 Plasmametaboliten waren signifikant mit fT4 assoziiert. Assoziationen zwischen fT4 und den Urinmetaboliten ließen sich hingegen deutlich seltener beobachten (12 von 587). Die Mehrheit der mit fT4 assoziierten Plasmametabolite (n = 84) konnte den Klassen der Lipide und Lipidabkömmlingen zugeordnet werden. Die Analyse unterschiedlicher, mittels 1H-NMR-Spektroskopie quantifizierter Lipoproteinsub-fraktionen zeigte zudem in-verse Assoziationen zwischen der fT4-Konzentration und einer Reihe von großen sowie kleinen LDL- und HDL-Unterklassen auf. Dabei ließen sich auch einige geschlechtsspezifische Assoziationen beobachten. So konnten beispielsweise die Assoziationen zwischen fT4 und den HDL3-Subfraktionen nur bei Männern beobachtet werden. Assoziationen zwischen fT4 und verschiedenen mehrfach ungesättigten sowie gesättigten Fettsäuren waren hingegen nur bei Frauen sichtbar. Die identifizierten Geschlechterunterschiede in den Assoziationen lassen sich vermutlich bei Männern auf einen höheren Alkoholkonsum und bei Frauen auf Vorerkrankungen der Schilddrüse sowie den menopausalen Status zurückführen, denn die genannten phänotypischen Charakteristiken zeigten sich in den Random-Forest-Analysen als wichtige geschlechtsspezifische Faktoren für den individuellen fT4-Spiegel. Assoziationen zwischen fT3 und den Metaboliten im Plasma ließen sich im Vergleich zu fT4 deutlich seltener beobachten (55 von 613). Zudem waren 13 Urinmetabolite signifikant mit fT3 assoziiert. Die mittels 1H-NMR-Spektroskopie durch-geführte Analyse der Lipoproteinsubfraktionen zeigte positive Assoziationen zwischen fT3 und kleinen LDL-Unterklassen auf.
Die vorliegende Studie zeigte eine umfangreiche Signatur von Metaboliten auf, deren Konzentrationen im Plasma mit Serumspiegeln von fT4 und fT3, aber nicht mit TSH assoziiert waren. Somit deutet sie auf die besondere Relevanz von fT4 Spiegeln in der Therapie von Schilddrüsenerkrankungen hin, um eine ausreichende Versorgung peripherer Gewebe mit Schilddrüsen-hormonen zu gewährleisten.
Modern space missions depend more and more on electric propulsion devices for in-space
flights. The superior efficiency by ionizing the feedgas and propelling them using electric
fields with regard to conventional chemical thrusters makes them a great alternative. To
find optimized thruster designs is of high importance for industrial applications. Building
new prototypes is very expensive and takes a lot of time. A cheaper alternative is to rely
on computer simulations to get a deeper understanding of the underlying physics. In order
to gain a realistic simulation the whole system has to be taken into account including the
channel and the plume region. Because numerical models have to resolve the smallest time
and spatial scales, simulations take up an unfeasible amount of time. Usually a self-similarity
scaling scheme is used to greatly speed up these simulations. Until now the limits of this
method have not been thoroughly discussed. Therefore, this thesis investigates the limits
and the influence of the self-similarity scheme on simulations of ion thrusters. The aim
is to validate the self-similarity scaling and to look for application oriented tools to use
for thruster design optimization. As a test system the High-Efficiency-Multistage-Plasma
thruster (HEMP-T) is considered.
To simulate the HEMP-T a fully kinetic method is necessary. For low-temperature plasmas,
as found in the HEMP-T, the Particle-in-Cell (PIC) method has proven to be the best
choice. Unfortunately, PIC requires high spatial and temporal resolution and is hence
computationally costly. This limits the size of the devices PIC is able to simulate as well
as limiting the exploration of a wider design space of different thrusters. The whole system
is physically described using the Boltzmann and Maxwell equations. Using these system
of equations invariants can be derived. In the past, these invariants were used to derive a
self-similarity scaling law, maintaining the exact solution for the plasma volume, which is
applicable to ion thrusters and other plasmas. With the aid of the self-similarity scaling
scheme the computation cost can be reduced drastically. The drawback of the geometrical
scaling of the system is, that the plasma density and therefore the Debye length does not
scale. This expands the length at which charge separation occurs in respect to the system
size. In this thesis the limits of this scaling are investigated and the influence of the scaling
at higher scaling factors is studied. The specific HEMP-T design chosen for these studies is
the DP1.
Because the application of scaling laws is limited by the increasing influence of charge separation with increased scaling, PIC simulations still are computationally costly. Another approach to explore a wider design space is given using Multi-Objective-Design-Optimization
(MDO). MDO uses different tools to generate optimized thruster designs in a comparatively
short amount of time. This new approach is validated using the PIC method. During this
validation the drawback of the MDO surfaces. The MDO calculations are not self-consistent
and are based on empirical values of old thruster designs as input parameters, which not
necessarily match the new optimized thruster design. By simulating the optimized thruster
design with PIC and recalculate the former input parameters, a more realistic thruster design is achieved. This process can be repeated iteratively. The combination of self-consistent
PIC simulations with the performance of MDO is a great way to generate optimized thruster
designs in a comparatively short amount of time. The proof of concept of such a combination
is the pinnacle of this thesis.
Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC), due to its genomic heterogeneity and lack of development of effective therapies, will become the second leading cause of cancer-related death within 10 years. Therefore, identifying novel targets that can predict response to specific treatments is a key goal to personalize pancreatic cancer therapy and improve survival. Given that the occurrence of oncogenic KRAS mutations is a characteristic event in PDAC leading to genome instability, a better understanding of the role of DNA repair mechanisms in this process is desirable. The aim of our study was to investigate the role of the error-prone DNA double strand breaks (DSBs) repair pathway, alt-EJ in the presence of KRAS G12D mutation in pancreatic cancer formation. Our findings showed that oncogenic KRAS contributes to the activation of the alt-EJ mechanism by increasing the expression of Polθ, Lig3 and Mre11, key components of alt-EJ in both mouse and human PDAC models. In addition, we demonstrated that alt-EJ has increased activity in DNA DSBs repair pathway in a mouse and human model of PDAC bearing KRAS G12D mutation. We further focused on estimating the impact of alt-EJ inactivation by polymerase theta (Polθ) deletion on pancreatic cancer development and survival in genetically engineered mouse models (GEMMs). Here, we described that although deficiency of Polθ resulted in delayed cancer progression and prolonged survival of experimental mice, it can lead to full-blown PDAC. Our study showed that disabling one component of the alt-EJ may be insufficient to fully suppress pancreatic cancer progression and a complete understanding of all alt-EJ factors and their involvement in DSB repair and oncogenesis is required.
More than half of the infectious diseases in humans are caused by zoonotic pathogens or pathogens of animal origin that were transmitted to humans a long time ago. Two important rodent-associated zoonotic pathogens are hantaviruses and human-pathogenic Leptospira spp. Both pathogens induce lifelong infection in the rodent hosts that shed the pathogen. Infection with these zoonotic pathogens in humans can cause clinical symptoms. Since some rodents, like the common vole (Microtus arvalis) and the bank vole (Clethrionomys glareolus syn. Myodes glareolus), have cyclic mass reproduction, this can result in years of population outbreaks in an increased number of disease cases in humans. This was found to be the case with the leptospirosis outbreaks in Germany and tularemia outbreaks in Spain, which were traced back to increased common vole density, as well as with the hantavirus disease outbreaks in several European countries, which were associated with bank vole population outbreaks.
The aim of this work was to define the distribution and prevalence of different hantaviruses and leptospires as well as their coinfection in different European rodents, with a focus on voles from the genus Microtus and the identification of factors that affect the pathogen prevalence in rodent hosts. Therefore, common voles, bank voles, striped field mice (Apodemus agrarius) and other rodents were screened by molecular methods for the presence and prevalence of Leptospira spp. and different hantaviruses. Additionally, in selected studies, the presence of anti-hantavirus antibodies was screened by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) using recombinant hantavirus-nucleocapsid proteins. The prevalence of hantavirus, Leptospira spp. and double-infections with both pathogens was analyzed using individual and population-based factors. Small mammals from four different European countries, Spain in the West, Germany and Austria in Central and Lithuania in Northeastern Europe, were included in the studies.
With the molecular screenings, two new hantavirus strains were detected in continental Europe and were named Traemmersee hantavirus (TRAV) and Rusne hantavirus (RUSV) after the trapping locations in Germany and Lithuania, respectively. TRAV was detected in a field vole (Microtus agrestis) from the federal state of Brandenburg, Germany, while RUSV was detected in root voles (Microtus oeconomus) from Lithuania. Phylogenetic analysis of both hantaviruses indicates their close relation to Tatenale hantavirus and Kielder hantavirus, which were discovered in field voles in Great Britain. A pairwise evolutionary distance (PED) analysis showed that all four hantaviruses belong to the same hantavirus species, for which the putative name “Tatenale orthohantavirus” was proposed. Additionally, a recombinant RUSV antigen was generated and used successfully in ELISA for the detection of RUSV-specific antibodies and for the analysis of the cross-reactivity of monoclonal and polyclonal antibodies.
In Germany, Tula orthohantavirus (TULV) was foremost detected in common voles in Thuringia and Brandenburg but was also detected in field voles in Brandenburg. Puumala orthohantavirus (PUUV) was detected in Thuringia at the virus distribution border, but sequences differed strongly from known sequences from another neighboring trapping location. While in Austria Dobrava-Belgrade orthohantavirus (DOBV), genotype Kurkino, was detected for the first time in striped field mice, no hantavirus RNA was detected in common voles from Spain. The cause of this absence in the Iberian common vole population might be its long-term isolation from the common vole populations more to the east. The TULV prevalence in Germany in this study was dependent on the season and on the prior growth of the reservoir population. An individual factor that affected the hantavirus prevalence, was the increasing age of the common vole.
Leptospira spp.-DNA was detected in common voles from Spain and Germany, as well as in one striped field mouse from Austria. Except for the two detections of L. borgpetersenii in Spain, which were probably the result of spillover infections, only the genomospecies L. kirschneri was detected in common voles from Spain and Germany. The high prevalence of Leptospira spp., as well as the detection of only one genomospecies, confirm that L. kirschneri is the genomospecies for which the common vole is the main reservoir. Important factors for the Leptospira spp. prevalence were found to be, in addition to temperature and rainfall, the season and the preceding common vole density. Like the case with hantavirus, the age of the vole was found to be an influencing factor.
In Germany, coinfections of TULV and Leptospira spp. were detected. These were associated with high common vole density and increased with the age of the common vole. Furthermore, the incidence of coinfections seems to be impacted more by the Leptospira spp. than by the hantavirus prevalence.
As part of this thesis, TULV and PUUV were detected in previously untested regions in Germany, DOBV was detected for the first time in Austria and the distribution range of the putative species “Tatenale orthohantavirus” was extended to continental Europe for the first time with detection in two countries. Screenings in Spain indicate that certain common vole populations can be free from TULV infection. Furthermore, leptospires were detected in rodents from Spain, Germany and Austria. It was verified that certain Leptospira genomospecies are host-specific. Factors that influence the prevalence of infection or coinfection by hantaviruses and leptospires were determined.
The origin and hosts associated with the Tatenale orthohantavirus should be clarified in further studies including the field vole and the root vole as well as other members of the genus Microtus in Europe and Asia. The development of a RUSV-antigen-based ELISA will enable future screening in humans and therefore might provide information about the human pathogenicity of this pathogen. For final confirmation of the zoonotic potential, isolation of the virus and development of a focus reduction neutralization test are necessary. The expansion of the striped field mouse to Austria and the detectable carryover of DOBV associated with this implies that further screening studies to more precisely characterize the distribution of DOBV (and other pathogens) are needed. The studies of DOBV spread in Austria as well as PUUV spread in Germany could help to better understand the emergence of zoonotic pathogens in new regions. The here described hantavirus-Leptospira spp. and Neoehrlichia mikurensis-Bartonella spp. coinfections should be further analyzed to characterize the interactions of the pathogens in the context of a microbiome and their influence on epidemiological aspects of the involved pathogens. The here identified individual and population-based impact factors for the TULV and Leptospira spp. prevalence should support the development and optimization of prediction models.
Die Akute Myeloische Leukämie (AML) ist eine klonale Neoplasie der hämatopoetischen Stammzellen, die das Knochenmark, das Blut und andere Organe infiltriert (Döhner and Bloomfield, 2015; Herold, 2015). Patienten mit malignen hämatologischen Erkrankungen haben ein erhöhtes Risiko an einer invasiven Pilzinfektion zu erkranken, dies gilt insbesondere für Patienten mit prolongierter und starker Neutropenie, die bei Patienten nach intensiver Chemotherapie regelhaft auftritt (Rodríguez-Veiga et al., 2019). Von einer schweren Neutropenie spricht man, wenn der Wert der Neutrophilen Granulozyten im Blut 500 Zellen/ μL unterschreitet (Herold, 2015, p.66). Aus diesem Grund gibt es eine starke Empfehlung zur Anwendung einer antimykotischen Prophylaxe bei diesen Patienten (Mellinghoff et al., 2018). Hierfür kommen verschiedene Azol- Antimykotika zum Einsatz. Nach Umstellen des Standards der antimykotischen Prophylaxe bei AML- Patienten nach intensiver Chemotherapie auf Posaconazol, welches auf Grund mehrerer Studien zur Erstlinienanwendung empfohlen wurde, schien die Rate an prolongierter Neutropenie und Thrombozytopenie zuzunehmen (Mellinghoff et al., 2018). Ziel dieser retrospektiven Studie war es Hinweise zu ermitteln, ob dieser Zusammenhang zufällig ist oder ob die Gabe von Posaconazol tatsächlich durch Arzneimittelwechselwirkungen mit den eingesetzten Zytostatika zu einer verlängerten Aplasiedauer führen könnte. Hier untersuchten wir den Einfluss der antimykotischen Medikation und anderer Faktoren auf die Dauer der Aplasie an Patienten mit AML in der Klinik für Hämatologie und Onkologie der Universitätsmedizin Greifswald. Es konnten 83 erwachsene Patienten mit einem medianen Alter von 54 Jahren in die Studie eingeschlossen und 218 Therapiezyklen ausgewertet werden. Es zeigten sich signifikante Assoziationen zwischen der Dauer der Aplasie der Neutrophilen und der Medikation mit Voriconazol oder Posaconazol im Vergleich zu Fluconazol oder keiner antimykotischen Prophylaxe. Insbesondere in den zweiten und dritten Chemotherapie- Zyklen zeigte sich ein erhöhtes Risiko einer prolongierten Aplasie für Neutrophile bei der Anwendung mit Posaconazol oder Voriconazol. Für die Thrombozyten- Regeneration zeigten sich Assoziationen, die zwar nicht signifikant waren, allerdings den gleichen Trend anzeigen. Es erscheint uns möglich, dass hier auf Grund des Interaktionspotenzials von Posaconazol und Voriconazol ein erhöhtes Risiko einer prolongierten Aplasie besteht.
To induce an appropriate immune response, pathogen- or damage-associated molecular
patterns (PAMPs and DAMPs) are sensed by innate immune cells. One of the first
mechanisms after recognition is the assembly of an inflammasome leading to the cleavage of
pro-IL-1β and pro-IL-18 into the active cytokines IL-1β and IL-18, respectively. Hyperinflammatory
conditions and excessive activation of the inflammasome, however, are drivers
of inflammatory and autoimmune diseases. The NLR family pyrin domain-containing 3
(NLRP3) inflammasome is suggested to be involved in the development of gout,
artherosclerosis, type II diabetes, cryopyrin-associated periodic syndrome (CAPS), various
types of cancer, and inflammatory bowel disease (IBD). To tackle these diseases, drugs
interfering with IL-1 signaling are of great value. Anakinra, an IL-1 receptor antagonist,
inhibits binding of both IL-1α and IL-1β. Rilonacept consists of the Fc portion of human IgG1
with two IL-1 receptors grafted onto it. This allows neutralization of IL-1α and IL-1β. The
monoclonal IgG1 antibody Canakinumab specifically blocks IL-1β. Although well tolerated,
patients undergoing a therapy with these drugs are at a higher risk of developing bacterial
respiratory tract infections.
The human upper respiratory tract (URT) is commonly colonized asymptomatically by
bacteria like Staphylococcus aureus and Streptococcus pneumoniae. Only a limited number of
studies have so far addressed the role of the NLRP3 inflammasome during pneumococcal
infections. Imbalances in the immune system enhance the dissemination of these bacteria into
the lungs thereby causing life-threatening infections. Asides from immune-compromising
therapies such as IL-1 inhibition, viral infections are common factors leading to the
development of a secondary, bacterial infection. Influenza A virus infection of C57BL/6J
mice was characterized by a bi-phasic disease progression with a complete remission around
day 16 irrespectively of a previous Streptococcus pneumoniae 19F colonization. At this time
point, low amounts of bacteria were recovered from the lungs of 50% of co-infected mice.
This co-infection model was used for in-depth analyses of the innate immune responses.
Bioactive lipids, such as eicosanoids, are host-derived metabolites, which can heavily impact
the cellular immune response and skew it towards a pro- or anti-inflammatory phenotype.
Eicosanoid analyses revealed increased levels of different hydroxydocosahexaenoic acids
(HDHAs) and hydroxyeicosatetraenoic acids (HETEs) in the lung after single viral infection.
Staphylococcal pneumonia mainly resulted in high expression of 20-HETE. During a coinfection
with S. pneumoniae and influenza A virus (IAV), reduction of HETEs and HDHAs
was measured. Furthermore, ceramide-1-phosphate (C1P) was elevated in the lung, whereas
sphingosine-1-phosphate (S1P) was reduced. The tight control of an inflammatory response
by bioactive lipid mediators might be protective during later stages of an infection.
Cytokine analyses revealed high expression of inflammatory cytokines in lungs and plasma of
single bacteria- and virus infected as well as co-infected mice at early stages of an infection.
In all three infections monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1) dependent monocyte
recruitment was noted. The elevated expression of CC chemokine receptor 2 (CCR2) and
major histocompatibility complex II (MHCII) in the majority of analysed myeloid cells
indicated an activation of these cells. In single virus and co-infections, we further observed a
mainly neutrophil-independent immune response. During pneumococcal pneumonia, an influx
of neutrophils was observed.
Neutrophils, as first recruited responders during an inflammation, can release their granule
contents after activation in order to eliminate extracellular pathogens. However, excessive
neutrophil activation correlates with tissue damage and detrimental outcome of an infection.
As a result of excessive cell death, large amounts of ATP are released into the extracellular
space. Pneumolysin (Ply), a pore-forming toxin and major virulence factor of S. pneumoniae,
is a potent activator of human neutrophils. Stimulation of neutrophils with sublytic
concentrations of Ply readily resulted in the release of resistin and other granule proteins into
the supernatant. Microscale Thermophoresis (MST) analyses revealed that ATP neutralizes
Ply by binding it in the extracellular space. Co-stimulation of neutrophils with both lytic and
sublytic amounts of Ply and physiologically relevant concentrations of ATP resulted in
diminished neutrophil activation. We speculate that during hyper-inflammation (caused by
excessive neutrophil recruitment and activation), tissue injury results in the release of large
amounts of extracellular ATP which, in turn, will bind to Ply. Ultimately, binding of ATP to
Ply inhibits further neutrophil activation and might mitigate immunopathology.
Innerhalb der Proteinfamilien der Antistasine und der Hirudine konnte ein breites Spektrum von Faktoren identifiziert werden. Obwohl die Funktionen dieser Hirudin-ähnlichen Faktoren (HLF) aus Hirudo sp. und Hirudinaria manillensis, sowie des Antistasin-ähnlichen Faktors (ALF) aus Hirudo verbana, bis zu diesem Zeitpunkt unbekannt waren, könnte der hohe Grad an Übereinstimmung zu den Antistasinen bzw. Hirudinen bezüglich ihrer Genstruktur und Aminosäuresequenzen auf eine Anpassung der Blutegel auf ihr Wirtsspektrum hindeuten. So ist es mit der funktionellen Charakterisierung von rekombinanten Formen dieser Speicheldrüsenproteine möglich, die Frage zu beantworten, weshalb der Blutegel nicht nur einen potenten Inhibitor für die jeweiligen Faktoren der Blutgerinnung in seinen Speicheldrüsen sekretiert, sondern wohl möglich eine Vielzahl variierender Faktoren vorliegen.
Survival, development, and function of cells depend on numerous signaling pathways or-
chestrating the response to external and internal stimuli. Besides the well-established signaling through reversible phosphorylation, the concept of specific, spatio-temporal redox modifi-
cations of protein cysteinyl and methionyl side chains that regulate the biological function of these proteins is supported by an overwhelming amount of data. Although the specific reduction of protein redox modifications has been studied intensively, the oxidation of protein side chains was thought to be a result of so-called ‘oxidative stress’. However, this term has been increasingly challenged, since signaling pathways depend on specific, spatio-temporal oxidation of target proteins, most likely catalyzed by specific enzymes. The discovery of MICAL (molecule interacting with CasL) proteins evinced
the first examples of specific oxidases in signal transduction in the redox regulation of cellular functions.As part of the semaphorin signaling pathway, MICAL proteins were characterized to stereospecifically oxidize methionyl residues in actin, thereby regulating actin deolymerization, a process important in neurogenesis and cell migration. This oxidation can be reversed by the specific methionine-R-sulfoxide eductase B1. Besides the regulation of actin dynamics, MICALs are involved in the regulation of cell proliferation and
apoptosis, and the production of hydrogen peroxide may qualify them as specific oxidases also for cysteinyl residues.
Objective: To compare the effectiveness and complications of intraligamentary anesthesia
(ILA) with conventional inferior alveolar nerve block (IANB) during injection and dental
treatment of mandibular posterior teeth.
Materials and Methods: In this randomized, prospective clinical trial, 72 patients (39 males, 33
females) patients scheduled for dental treatment of mandibular posterior teeth, were randomly
allocated to ILA group (n=35) received ILA injection or IANB group (n=37) received the
conventional IANB. Our primary outcome was to assess pain and stress (discomfort) during the
injection and dental treatment, using the Numeric Rating Scale (NRS) from 0 to 10 (0 = no
pain, 10= the worst pain imaginable). Whereas; recording 24 hours postoperative complications
were our Secondary outcomes.
Results: Patients in ILA group reported significantly less pain during injection when compared
with IANB group (p=0.03). While pain during dental treatment was similar in both groups
(p=0.2). Patients in both groups also reported similar low values of discomfort during treatment
(p= 0.7). Although no signs of nerve contact or any other postoperative complications were
observed, five patients in IANB group (none in ILA group) reported temporary irritations
Conclusion: This study showed equivalent effectiveness of both intraligamentary anesthesia
and conventional inferior alveolar nerve block, for pain control during routine dental treatment
of mandibular posterior teeth. Nevertheless, ILA showed significantly less pain during
injection. No major postoperative complications in both groups were observed.
Clinical Relevance: ILA could be considered as an effective alternative for routine dental
treatment.
Ziel:
Teleradiologische Befundung hat in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Befundqualität bei teleradiologischer Befundung und deren Abhängigkeit von der Berufserfahrung der befundenden Ärzt*innen zu evaluieren.
Material und Methoden:
Als Indikator für Befundqualität wurde die Anzahl von Befundunterschieden definiert. Über einen Zeitraum von 21 Monaten wurden prospektiv alle Befundunterschiede ermittelt, die nachts, an Wochenenden und Feiertagen in der teleradiologischen Befundung und in der Befundung vor Ort auftraten. Unterschiede wurden nach Schweregrad klassifiziert. Die Berufserfahrung des Befundenden wurde erhoben. Zur Berechnung der Stärke des Zusammenhangs zwischen Berufserfahrung und Befundunterschied, Anforderungsart und Befundunterschied sowie bei Kombination der Faktoren wurde das relative Risiko für einen Unterschied bei Befundung durch Ärzt*innengruppen mit unterschiedlicher Berufserfahrung berechnet. Für die Kombination der Einflussfaktoren wurde die absolute und relative Risikoreduktion bezogen auf das Risiko für das Auftreten eines Befundunterschiedes berechnet.
Ergebnisse:
Im Studienzeitraum wurden 7.761 Untersuchungen registriert. 7.209 Untersuchungen konnten in die Analyse einbezogen werden. 17 % (1.215) der Befunde enthielten Befundunterschiede. Teleradiologische Befundung hatte keinen signifikanten Einfluss auf das Risiko für Befundunterschiede. Bei Befundung durch Weiterbildungsassistent*innen mit weniger als vier Jahren Berufserfahrung bestand in der Gesamtstichprobe ein signifikant höheres Risiko für Befundunterschiede. Bei Teleradiologischer Befundung lag gegenüber der In-House-Befundung bei Befundung durch Weiterbildungsassistent*innen mit mindestens 4-jähriger Erfahrung ein signifikant geringeres Risiko für Minor-, nicht aber für Major- Befundunterschiede vor.
Schlussfolgerungen:
Unterschiedsraten bei teleradiologischer Befundung sind vergleichbar mit den Raten bei regulärer Notfallversorgung. Das Risiko für Befundunterschiede bei assistenzärztlicher Versorgung sinkt bei beiden Anforderungsarten mit steigender Berufserfahrung. Teleradiologische Befundung kann auch bei Ärzt*innen in Weiterbildung einen hohen Grad an Befundsicherheit in der Befundung außerhalb der regulären Dienstzeiten liefern.
Hintergrund
Die stetig steigende Anzahl von akademischen Veröffentlichungen macht es zunehmend schwierig, Publikationen zu identifizieren, welche die neuesten wissenschaftlichen Erkenntnisse repräsentieren und es ermöglichen, auf dem neuesten Stand der Forschung und evidenzbasierter Behandlungsempfehlungen zu bleiben.
Ziel
Ziel dieser Studie war es, die Suchstrategien und Auswahlpräferenzen zu untersuchen, die verschiedene akademisch tätigen Zahnärzte bei der Auswahl der fünf bedeutendsten Publikationen aus dem Jahres 2016 im Fachgebiet der Kinderzahnheilkunde verwendeten.
Design
Die fünf an der Studie teilnehmenden Zahnärzte wurden gebeten, ohne untereinander darüber zu kommunizieren, die Datenbanken PubMed, Google Scholar und Livivo zu durchsuchen. Zudem sollten sie dabei ihre individuelle Suchstrategie dokumentieren. Die Aus-wahlkriterien wurden anschließend gemäß einer 10-Punkte-Checkliste evaluiert. Der Evidenzlevel der identifizierten Publikationen wurde anschließend gemäß ihrer Publikationsart bewertet.
Ergebnisse
Alle Studienteilnehmer wählten unterschiedliche Publikationen ohne Überschneidungen aus. Alle von ihnen ausgewählten Publikationen waren Zeitschriftenartikel. Neunzehn Artikel wurden in der Datenbank PubMed identifiziert, jeweils drei Artikel wurden in Google Scholar und Livivo gefunden. Die Relevanz des Artikels für die klinische Entscheidungsfindung war das wichtigste Kriterium bei der Auswahl durch die Teilnehmer.
Fazit
Die persönlichen Interessen und Fachgebiete der Kliniker beeinflussten die Auswahl der Zeitschriftenartikel in erheblichem Maße. Dies könnte die interindividuelle Variabilität der diagnostischen und therapeutischen Ansätze erklären, die bei Zahnärzten beobachtet wer-den kann, und trägt wahrscheinlich zu einer Verbreiterung des Wissenspools bei. Dies wird jedoch richtigerweise durch evidenzbasierte Behandlungsempfehlungen komplementiert, was die Qualität der Behandlung überregional sicherstellt.
In der DDR wurde im Leistungssport staatlicherseits ein System entwickelt, welches sich unter anderem durch den Einsatz von leistungssteigernden Substanzen auszeichnete. Diese Substanzen zogen häufig schwere somatische Schäden nach sich. Die Sportler*innen wussten in den meisten Fällen nicht, dass sie diese Mittel erhielten und waren häufig minderjährig. Der Alltag der Sportler*innen war meist durch prekäre physische sowie psychische Trainingsbedingungen geprägt. Auf Grund von Schilderungen der Betroffenen, Berichten von Sporthistoriker*innen und Unterlagen des Ministeriums für Staatssicherheit lässt sich vermuten, dass ein erheblicher Teil der Sportler*innen unter psychischen Erkrankungen leidet. Daher sollte die psychische Verfassung überblickshaft dargestellt werden.
Vor diesem Hintergrund wurden Fragebogenpakete an 1200 Proband*innen verschickt, die sich bis zum Erhebungszeitpunkt ratsuchend an die Doping-Opfer-Hilfe e.V. gewendet hatten. Diese Pakete enthielten jeweils 13 Selbstbeurteilungsskalen zur psychischen Symptomatik bzw. Persönlichkeitsmerkmalen. Die Ergebnisse wurden mit einer nach Alter und Geschlecht parallelisierten Stichprobe (N=255) aus der Allgemeinbevölkerung verglichen.
Auf allen untersuchten Skalen konnten signifikante Unterschiede festgestellt werden. Der Großteil der betroffenen Sportlerinnen und Sportler wies eine klinisch-relevante psychische Belastung auf. Exemplarisch hierfür sind eine hohe Punktprävalenz für Posttraumatische Belastungsstörungen (21,1%) und eine klinisch relevante depressive Symptomatik (65,19%).
Vermutlich konnten die negativen Erlebnisse im Kindes- und Jugendalter auf zwei Arten pathogen wirken. Zum einen konnten sie direkt psychische Erkrankungen auslösen und zum anderen fand eine negative Beeinflussung der Entwicklung statt, welche bei den Betroffenen zu einer erhöhten Vulnerabilität gegenüber späteren Stressereignissen führen konnte. Aufgrund des Querschnittsdesigns der Studie müssen potenziell kausale Zusammenhänge jedoch mit Zurückhaltung diskutiert werden. Eine Berücksichtigung der Sportarten bei weiteren Untersuchungen könnte besondere Risikogruppen darstellen.
Zu viele Unfälle, oft im Zusammenhang mit Sach- und/oder Personenschaden, geschehen in Deutschland im öffentlichen Straßenverkehr aufgrund von alkoholisierten Kraftfahrzeugführern. [5] Um diese zumindest etwas zu minimieren, wurde 2007 der §24c StVG eingeführt, welcher den Fahranfängern das alkoholisierte Führen eines Kraftfahrzeuges im öffentlichen Straßenverkehr verbietet. Gerade in dieser Gruppe von Fahrzeugführern kommt es laut Statistischem Bundesamt häufiger zu Verkehrsunfällen, da Fahranfänger meist noch nicht routiniert im Führen eines Kraftfahrzeuges sind [13]. Unter Alkoholeinfluss wird die Fahrweise noch zusätzlich negativ beeinträchtigt.
Aufgabe dieser Arbeit war es zu prüfen, ob die Einführung des §24c StVG zu einer Änderung im Trinkverhalten der Fahranfänger im Untersuchungsmaterial des Instituts für Rechtsmedizin der Universitätsmedizin Greifswald geführt hat.
Dazu wurden insgesamt 24.814 Protokolle zur Feststellung der Alkoholkonzentration im Blut (von denen 12.706 mit in die Statistik eingingen) in einem Untersuchungszeitraum von zehn Jahren (2004 bis 2013) bearbeitet und mit Hilfe eines Access-Programmes ausgewertet.
Mittels Chi-Quadrat-Homogenitätstestes konnte als Ergebnis eine signifikante Minimierung der alkoholisierten Fahranfänger, die ein Kraftfahrzeug im öffentlichen Straßenverkehr führten, nachgewiesen werden, so dass sich einschätzen lässt, dass § 24c StVG, zumindest in der untersuchten Region, einen positiven Einfluss auf die Fahranfänger gehabt haben durfte. Es wurden, verglichen mit den Nicht-Fahranfängern, weniger Fahranfänger nach der Einführung des neuen Gesetzes durch Alkohol am Steuer auffällig. Während 2004 noch 13,2% der protokollierten Delinquenten Fahranfänger waren, wurden es nach 2007 stetig weniger und 2013 waren es nur noch 3,9%.
Sowohl bei den Fahranfängern als auch bei den Nicht-Fahranfängern gibt es wesentlich mehr männliche als weibliche Delinquenten. Unfälle mit Sach- und/oder Personenschäden werden anteilsmäßig häufiger durch alkoholisierte Fahranfänger verursacht. Die BAK-Werte liegen bei den Nicht-Fahranfängern im Durchschnitt ca. 0,3 bis 0,4‰ höher als bei den Fahranfängern.
Da sich das neue Fahranfängergesetz offensichtlich bewährt hat, liegt es nahe über ein generelles Alkoholverbot am Steuer für alle Fahrzeugführer nachzudenken. Allerdings ist die Einführung eines solchen Gesetzes rechtlich schwierig, aufwendig und teilweise umstritten.
Prozess- und Kostenanalyse der Verpackungsoptionen von Sterilgütern in deutschen Krankenhäusern
(2021)
Die Sterilgutversorgung durch die Wiederaufbereitung von Medizinprodukten liegt als ein patientenferner Prozess häufig außerhalb des Fokus von Krankenhausmanagern, obwohl dieser Bereich sowohl medizinisch als auch ökonomisch von wesentlicher Bedeutung für die Qualität des Behandlungsprozesses ist. Der Einsatz verschiedener Erhebungstechniken, wie die Dokumentenanalyse und Zeitmessung, kann zu einem umfassenden Gesamtüberblick beitragen und damit eine Entscheidung unterstützen.
Die vorliegende Arbeit untersucht die unterschiedlichen Verpackungsoptionen von Sterilgütern in sechs Krankenhäusern in Deutschland. Mit Hilfe einer umfangreichen Zeitmessstudie werden zunächst die zeitlichen Unterschiede sowohl bei den verpackungsbezogenen Prozessen als auch bei den infrastrukturellen Prozessen verdeutlicht. Weiterhin werden alle relevanten Kostenpositionen ermittelt, sodass im Ergebnis Kosten für jede Verpackungsoptionen resultieren. Sowohl für die erhobenen Zeiten als auch für die Kosten wird eine Verteilungsanpassung und anschließend auf dieser Grundlage eine Monte-Carlo-Simulation durchgeführt. Um die gewonnen Ergebnisse auf ihre Stabilität zu prüfen, erfolgt eine ausführliche Szenarioanalyse, in der verschiedenste Inputparameter, wie die Personal- und Materialkosten, aber auch die Umschlagshäufigkeiten verändert werden und somit aufzeigen, unter welchen Umständen die Vorteilhaftigkeit einer einzelnen Verpackungsoption gegeben ist. Ergeben sich beispielsweise durch einen Wechsel der Verpackungsoptionen freie personelle Kapazitäten, können diese für eine Ausweitung des Leistungsspektrums sowohl im eigenen Haus als auch für Dritte genutzt werden.
Die Arbeit zeigt, dass nicht allein die Wahl der Verpackungsoption entscheidend ist, sondern ebenso ein optimaler Prozessablauf maßgeblichen Einfluss auf den Zeitaufwand und die Kosten haben kann. Darüber hinaus liefert die Arbeit Handlungs- und Optimierungsansätze und kann damit bei Entscheidungsprozessen unterstützen.
Streptococcus pneumoniae is a commensal of the human upper respiratory tract and moreover, the
causative agent of several life-threatening diseases including pneumonia, sepsis, otitis media, and
meningitis. Due to the worldwide rise of resistance to antibiotics in pneumococci the understanding
of its physiology is of increasing importance. In this context, the analysis of the pneumococcal
proteome is helpful as comprehensive data on protein abundances in S. pneumoniae may provide
an extensive source of information to facilitate the development of new vaccines and drug
treatments.
It is known that protein phosphorylation on serine, threonine and tyrosine residues is a major
regulatory post-translational modification in pathogenic bacteria. This reversible post-translational
modification enables the translation of extracellular signals into cellular responses and therewith
adaptation to a steadily changing environment. Consequently, it is of particular interest to gather
precise information about the phosphoproteome of pneumococci. S. pneumoniae encodes a single
Serine/Threonine kinase-phosphatase couple known as StkP-PhpP.
To address the global impact and physiological importance of StkP and PhpP which are closely
linked to the regulation of cell morphology, growth and cell division in S. pneumoniae, proteomics
with an emphasis on phosphorylation and dephosphorylation events on Ser and Thr residues was
applied. Thus, the non-encapsulated pneumococcal D39Δcps strain (WT), a kinase (ΔstkP) and
phosphatase mutant (ΔphpP) were analyzed in in a mass spectrometry based label-free
quantification experiment. The global proteome analysis of the mutants deficient for stkP or phpP
already proved the essential role of StkP-PhpP in the protein regulation of the pneumococcus.
Proteins with significantly altered abundances were detected in diverse functional groups in both
mutants. Noticeable changes in the proteome of the stkP deletion mutant were observed in
metabolic processes such as “Amino acid metabolism” and also in pathways regulating genetic
and environmental information processing like “Transcription” and “Signal transduction”.
Prominent changes in the metabolism of DNA, nucleotides, carbohydrates, cofactors and vitamins
as well as in the categories “Transport and binding proteins” and “Glycan biosynthesis and
metabolism” have been additionally detected in the proteome of the phosphatase mutant. Still, the
quantitative comparison of WT and mutants revealed more significantly altered proteins in ΔphpP
than in ΔstkP. Moreover, the results indicated that the loss of function of PhpP causes an increased
abundance of proteins in the pneumococcal phosphate uptake system Pst. Furthermore, the
obtained quantitative proteomic data revealed an influence of StkP and PhpP on the twocomponent
systems ComDE, LiaRS, CiaRH, and VicRK.
Recent studies of the pneumococcal StkP/PhpP couple demonstrated that both proteins play an
essential role in cell growth, cell division and separation. Growth analyses and the phenotypic
characterization of the mutants by electron-microscopy performed within this work pointed out
that ΔphpP and ΔstkP had different growth characteristics and abnormal cell division and cell
separation. Nevertheless, the morphological effects could not be explained by changes in protein
abundances on a global scale. So, the in-depth analysis of the phosphoproteome was mandatory
to deliver further information of PhpP and StkP and their influence in cell division and
peptidoglycan synthesis by modulating proteins involved in this mechanisms.
For more detailed insights into the activity, targets and target sites of PhpP and StkP the advantages
of phosphopeptide enrichment using titanium dioxide and spectral library based data evaluation
were combined. Indeed, the application of an adapted workflow for phosphoproteome analyses
and the use of a recently constructed broad spectral library, including a large number of
phosphopeptides (504) highly enhanced the reliable and reproducible identification of
phosphorylated proteins in this work.
Finally, already known targets and target sites of StkP and PhpP, detected and described in other
studies using different experimental procedures, have been identified as a proof of principle
applying the mass spectrometry based phosphoproteome approach presented in this work.
Referring to the role of StkP in cell division and cell separation a number of proteins participating
in cell wall synthesis and cell division that are apparently phosphorylated by StkP was identified.
In comparison to StkP, the physiological function and role of the co-expressed phosphatase PhpP
is poorly understood. But, especially the list of previously unknown putative target substrates of
PhpP has been extended remarkably in this work. Among others, five proteins with direct
involvement in cell division (DivIVA, GpsB) and peptidoglycan biosynthesis (MltG, MreC, MacP)
can be found under the new putative targets of PhpP.
All in all, this work provides a complex and comprehensive protein repository of high proteome
coverage of S. pneumoniae D39 including identification of yet unknown serine/threonine/tyrosine
phosphorylation, which might contribute to support various research interests within the scientific
community and will facilitate further investigations of this important human pathogen.