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Institute
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- Institut für Biochemie (10)
- Institut für Physik (10)
- Abteilung für Mikrobiologie und Molekularbiologie (9)
- Institut für Pharmakologie (9)
- Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie (9)
- Institut für Hygiene und Umweltmedizin (7)
- Institut für Mathematik und Informatik (7)
- Klinik und Poliklinik für Augenheilkunde (7)
- Klinik und Poliklinik für Neurologie (7)
Publisher
- S. Karger AG (15)
- Frontiers Media S.A. (8)
- De Gruyter (7)
- IOP Publishing (1)
Die Bedeutung der Visite in der Medizin bezieht sich auf eine gute Kommunikation zwischen Arzt und Patient. In dieser Studie wurden der Visitenablauf und -gestaltung quantitativ und qualitativ betrachtet. Der Arzt war direktiv steuernd und zeigte adressatenorientierendes Kommukationsverhalten. Inhaltlich war die unfallchirurgische Visite somatisch orientiert, aber es zeigte sich auch ein hohes Maß an Small talk/Konversation. Zudem wurde die Zufriedenheit von Arzt und Patient als Auswertungskriterien herangezogen. Beide, Arzt und Patient, waren meist zufrieden mit der Visite.
Cyanobakterien sind eine vielversprechende Quelle an strukturell diversen und biologisch hochaktiven Naturstoffen für die Entwicklung neuer Wirkstoffe. Bislang konnte die Strukturklasse der [7.7]Paracyclophane nur in fädigen Cyanobakterien der Gattungen Nostoc und Cylindrospermum nachgewiesen werden. Vorangegangene Arbeiten zeigten, dass gerade die Carbamidocyclophane chemisch und biologisch interessante Verbindungen darstellen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden vor allem die Carbamidocyclophane produzierenden Cyanobakterien Nostoc sp. CAVN2 und Nostoc sp. CAVN10 unter besonderer Berücksichtigung der strukturellen Vielfalt an biosynthetisierten Metaboliten sowie deren antimikrobieller Aktivität umfassend charakterisiert. Um das biosynthetische Potenzial auf der metabolischen Ebene zu untersuchen, wurde im Vorfeld eine spezifische [7.7]Paracyclophan-Analytik etabliert, die skalierbare Methoden für alle Aufarbeitungsschritte beinhaltet. Die Optimierung endete in einem validierten sowie arbeits- und zeitsparenden einstufigen Extraktions- und Aufreinigungsverfahren mittels eines Zweiphasensystems und anschließender LC-UV-Analyse, um biologische Proben reproduzierbar zu analysieren und enthaltene Carbamidocyclophane zu quantifizieren. Kultivierungsstudien zum Einfluss der Temperatur an metabolisch aktiven und defizienten Nostoc-sp.-CAVN10-Kulturen ergaben einen direkten Zusammenhang zwischen der Biomassezunahme und der Temperaturerhöhung. Im Gegensatz dazu zeigten die einzelnen Carbamidocyclophan-Gehalte ein eher differenzierteres Bild über die verschiedenen Wachstumsphasen und Temperaturen hinweg. Da nur eine geringe Korrelation zwischen der spezifischen Wachstumsrate und der spezifischen Carbamidocyclophan-Produktionsrate ermittelt werden konnte, ist eine Relevanz dieser Verbindungen für den primären Zellstoffwechsel nicht ersichtlich. Bei Kultivierungsexperimenten an Nostoc sp. CAVN2 hatte der Zusatz von Chlorid- oder Bromid-Ionen eine drastische Erhöhung der Basalrate und Strukturdiversität der [7.7]Paracyclophane zur Folge. Das gleichzeitige Vorhandensein beider Halogenide im Medium zeigte kompetitive Effekte, wobei Chlorid als Substrat für den Halogenierungsprozess favorisiert wurde. Mit Hilfe eigens entwickelter Kultivierungsprozedere und Separierungsstrategien konnten insgesamt 25 Verbindungen aus Stamm CAVN2 isoliert und strukturell aufgeklärt werden. Dabei bilden die Carbamidocyclophane H–U neue chlorierte, bromierte und nicht halogenierte Naturstoffe. Zusätzlich konnten aus Stamm Cylindrospermum stagnale PCC 7417 neben den bekannten Cylindrocyclophanen A, B und D die drei neuen Cylindrofridine A–C erhalten werden. Diese stellen den Cylindrocyclophanen strukturell eng verwandte lineare Mono- und Dialkylresorcinole dar. Die vergleichende Evaluierung der Bioaktivität von 30 Reinsubstanzen ergab, dass viele Verbindungen sehr starke antimikrobielle Aktivität gegen grampositive Bakterien zeigen – besonders gegen Antibiotika-resistente Kokken mit minimalen Hemmkonzentrationen von oftmals deutlich unter 1 µM. Dabei bedingten die verschiedenen Substituenten (Carbamoyl- und Acetoxy-Reste sowie Hydroxygruppen oder Halogene) z.T. signifikante Aktivitätsunterschiede. Die Zytotoxizität der [7.7]Paracyclophane ist vor allem an das Vorhandensein des Makrozyklus gebunden, da lineare Derivate (Cylindrofridine B/C) kaum biologisch aktiv waren. Eine Ausnahme stellt dabei das nicht zytotoxische, aber antimikrobiell aktive Cylindrocyclophan-D-Monomer Cylindrofridin A dar. Die phylogenetische Analyse der 16S-rDNA-Daten bestätigte die morphologisch-taxonomische Identifizierung der Stämme CAVN2 und CAVN10 als Cyanobakterien der Gattung Nostoc und ergab weiterhin, dass alle Carbamido- und Cylindrocyclophane produzierenden Nostoc-Stämme Bestandteil einer monophyletischen Gruppe sind, die phylogenetisch distinkt zu anderen [7.7]Paracyclophan-Produzenten ist. Des Weiteren konnten keine Nukleotidunterschiede zwischen Stamm CAVN2 und CAVN10 auf den untersuchten Markergen-Sequenzen festgestellt werden, was beide auf der phylogenetischen Ebene als identisch erscheinen lässt und sie somit nur metabolisch aufgrund der strukturellen Diversität und Quantität an [7.7]Paracyclophanen differenzierbar sind. Mit Hilfe von molekulargenetischen Analyseverfahren und bioinformatorischer Auswertung konnte in Stamm CAVN2 das Carbamidocyclophan-Biosynthesegencluster mit einer Gesamtgröße von ca. 26,9 kbp identifiziert werden. Dieses beinhaltet 13 offene Leserahmen (cabA-cabM), wobei das Gen cabL für eine putative Carbamoyltransferase codiert. Ein neuer Halogenase-Typ in Verbindung mit einer Tandem-ACP-Domänen-Struktur in der Typ I Polyketidsynthase CabD könnte für die Ausbildung halogenierter Derivate verantwortlich sein. Der Nachweis eines codierenden Bereichs mit Rieske-Domäne (cabM) lässt eine direkte oxidative intermolekulare Makrozyklisierung bei der Assemblierung vermuten.
We consider Iterated Function Systems (IFS) on the real line and on the complex plane. Every IFS defines a self-similar measure supported on a self-similar set. We study the transfer operator (which acts on the space of continuous functions on the self-similar set) and the Hutchinson operator (which acts on the space of Borel regular measures on the self-similar set). We show that the transfer operator has an infinitely countable set of polynomial eigenfunctions. These eigenfunctions can be regarded as generalized Bernoulli polynomials. The polynomial eigenfuctions define a polynomial approximation of the self-similar measure. We also study the moments of the self-similar measure and give recursions for computing them. Further, we develop a numerical method based on Markov chains to study the spectrum of the Hutchinson and transfer operators. This method provides numerical approximations of the invariant measure for which we give error bounds in terms of the Wasserstein-distance. The standard example in this thesis is the parametric family of Bernoulli convolutions.
Alcohol dehydrogenases as biocatalysts for the production of enantiomerically pure chiral alcohols
(2016)
Summary Enantiomerically pure chiral alcohols are key compounds in the production of certain chemicals including pharmaceuticals. Chemical synthesis allows to obtain maximal yield of 50% for one enantiomer ( >50% yield is achievable with chiral catalysts used in chemical synthesis), whereas biosynthesis leads to nearly 100% yield. Hence, expensive and time consuming resolution of racemic mixture can be avoided. Alcohol dehydrogenases are the most popular enzymes used in the chiral alcohols synthesis due to high activity with appropriate aldehydes or ketones. ADHs require a cofactor which has to be regenerated after the conversion of aldehyde/ketone to the respective alcohol. Thereby, different regeneration methods were used in the practical work to compare and choose the better one. R. erythropolis and C. hydrogenoformans alcohol dehydrogenases were chosen based on the literature screening. Each gene was cloned into Xplor2 vector and pFPMT vector. Xplor2 vector was used for the transformation of A. adeninivorans and pFPMT vector was used for the transformation of H. polymorpha. Chemically synthesized alcohol dehydrogenase sequences from R. erythropolis (ReADH) and C. hydrogenoformans (ChADH) were cloned between TEF1 promoter and PHO5 terminator which are components of Xplor2 vector or between FMD promoter and MOX terminator which are genetic elements of pFPMT vector. Moreover, ChADH and ReADH sequences with His-tag encoding sequence at the 5’ or 3’ end were constructed and the most active form of the protein was selected for further studies. ReADH-6H was used for the synthesis of 1-(S)-phenylethanol and ethyl (R)-4-chloro-3-hydroxybutanoate whereas ChADH-6H was used for the production of ethyl (R)-mandelate. ReADH-6H synthesized in A. adeninivorans and H. polymorpha was fully biochemically characterized. The enzymes from the two yeast species showed some differences in their pH and temperature optima, thermostability and activity levels. A-ReADH (A. adeninivorans) and H-ReADH (H. polymorpha) were highly active with the same substrates which were: acetophenone, 4-hydroxy-3-butanone and ethyl 4-chloroacetoacetate for reduction reaction along with 1-phenylethanol and 1,6-hexanediol for oxidation reaction. Recombinant A-ReADH-6H and H-ReADH-6H were synthesized in A. adeninivorans and H. polymorpha, respectively. Both enzymes were used for the synthesis of 1-(S)-phenylethanol and ethyl (R)-4-chloro-3-hydroxybutanoate with the use of substrate-coupled cofactor regeneration system. The enantiopurity of the products was >99%. Moreover, A. adeninivorans whole cell catalyst was also used for the synthesis of both chiral alcohols. BmGDH (Bacillus megaterium glucose dehydrogenase) was co-expressed with ReADH-6H for NADH cofactor regeneration. Comparison between isolated enzymes and permeabilized whole cell catalysts indicate that cell biocatalysts are more suitable for the production of 1-(S)-phenylethanol with 92% of acetophenone being converted in 60 min. However, cells did not show any significant advantage over isolated enzymes in the synthesis of ethyl (R)-4-chloro-3-hydroxybutanoate although the velocity of the synthesis of ethyl (R)-4-chloro-3-hydroxybutanoate was slightly improved using whole-cell catalysts, giving an 80% substrate conversion in 120 min. Recombinant C. hydrogenoformans alcohol dehydrogenase was synthesized in A. adeninivorans and biochemically characterized. Enzyme showed high activity only with one substrate, ethyl benzoylformate. The A. adeninivorans and H. polymorpha cell catalysts synthesizing ChADH and BmGDH (Bacillus megaterium glucose dehydrogenase) were constructed and used in the synthesis of ethyl (R)-mandelate (reduction product of ethyl benzoylformate) with the enantiopurity of the reaction product being >98%. H. polymorpha catalysts were more effective in the synthesis than A. adeninivorans cells. The first were able to convert 93% of ethyl benzoylformate within 180 min and the latter were converting 94% of the substrate within 360 min. Re-use of non-immobilized cells and catalysts entrapped in Lentikat® was performed and the improvement of the stability of immobilized catalysts was reported. Space time yield of 3.07 mmol l-1 h-1 and 6.07 mmol l-1 h-1 was achieved with A. adeninivorans and H. polymorpha cell catalysts, respectively. Alcohol dehydrogenase 1 from A. adeninivorans was analyzed concerning the synthesis of enantiomerically pure chiral alcohols. The enzyme did not synthesize industrially attractive products. However, based on biochemical characterization enzyme plays a role in the synthesis of 1-butanol or ethanol and thereby it is of biotechnological interest.
Hintergrund: Das in Händedesinfektionsmitteln enthaltende Ethanol wird während der Anwendung dermal und pulmonal resorbiert. Obwohl sich hieraus keine Gesundheitsgefährdung ableiten lässt, kann eine sich durch die Resorption ergebende grenzwertüberschreitende Konzentration von Ethylglucuronid (EtG) (>100 ng/ml) im Rahmen der gutachterlichen Beurteilung der Einhaltung der Abstinenz rechtlich schwerwiegende Folgen haben. Methode: 33 freiwillige Teilnehmer aus Klinik und Labor führten in einer Arbeitsschicht wiederholt praxisübliche Händedesinfektionen (HD) bei zusätzlicher Alkoholabstinenz (Studienphase 1) und bei erlaubtem Alkoholkonsum (Studienphase 2) durch. Der bei jedem natürlichen Toilettengang gewonnene Urin wurde auf EtG mittels Immunoassay und Flüssigchromatographie mit Massenspektrometrie-Kopplung (LC-MS/MS) sowie auf Ethanol und Acetaldehyd mittels Gaschromatographie (GC-FID) untersucht. Ergebnisse: Während der ersten Studienphase lag die Maximalkonzentration für EtG bei 958 ng/ml (MW 281,4 ng/ml), für Ethanol bei 9,2 mg/l (MW 1,7 mg/l) und für Acetaldehyd bei 0,81 mg/l (MW 0,16 mg/l). Drei Teilnehmer überschritten noch am folgenden Morgen den EtG-Grenzwert mit 149 ng/ml, 131 ng/ml und 120 ng/ml. In Studienphase 2 erreichte die Maximalkonzentration für EtG einen Wert von 5043,0 ng/ml (MW 2.328,8 ng/ml), für Ethanol von 1.020,1 mg/l (MW 110,4 mg/l) und für Acetaldehyd von 1,83 mg/l (MW 0,33 mg/l). Schlussfolgerung: In der Praxis durchgeführte ethanolische HD können grenzwertüberschreitende EtG-Konzentrationen im Urin verursachen, die u. U. noch nach 24 h nachweisbar sind. Daher müssen die Ergebnisse einer positiven EtG-Testung bei Teilnahme an einem Abstinenzprogramm stets im individuellen Kontext betrachtet und die HD ggf. auf ein Propanol basiertes Händedesinfektionsmittel umgestellt werden. Verglichen mit der als gesundheitlich verträglich geltenden oralen Aufnahme von 20 bzw. 10 g Ethanol/d für das männliche bzw. weibliche Geschlecht ist die Aufnahme von Ethanol durch wiederholte HD als unbedenklich zu bewerten.
Hintergrund: In dieser Arbeit wurde die Altersabhängigkeit der Gefäßreaktion bei der dynamischen Gefäßuntersuchung (DVA) retinaler Arterien und Venen in einem gesunden Probandenkollektiv untersucht. Die bereits erprobte statische Gefäßuntersuchung (SVA) diente dabei als Vergleichsmethode. Zukünftig sollen die in dieser Studie gewonnenen Daten als Referenz-Normal-Werte für die Bewertung hinsichtlich pathologischer Veränderungen der DVA-Reaktionsmuster gelten. Methode: Die dynamischen und statischen Gefäßanalysen wurden mit dem "Retinal vessel analyzer" (RVA) der Firma IMEDOS (Jena/ Germany) an insgesamt 52 gesunden Probanden zwischen 20-78 Jahren (44,28 ± 16,42) durchgeführt. Die Stimulation bei der DVA-Messung erfolgte durch dreimaliges Flickerlicht (12,5 Hz) über je 20 Sekunden. Ergebnis: Für die statische Gefäßuntersuchung ergab sich für alle drei Messgrößen eine signifikante Altersabhängigkeit mit "Central retinal arterial equivalent" (CRAE) (227,98 ±16,77) (p=0,017), "Central retinal venous equivalent" (CRVE) (265,41 ±16,034) (p=0,049) und einem unkorrigierten AV-Quotient (AVR) (0,90 ±0,05) (p=0,005). Für die DVA Untersuchung zeigte sich eine statistisch signifikante Altersabhängigkeit für die arterielle Konstriktion (-2,63 ±1,66) (p<0,001), die arterielle Gesamtreaktionsstrecke (6,17 ±2,49) (p=0,002), die arterielle Konstriktionsgeschwindigkeit (0,17 ±0,12) (p<0,001) und die venöse Dilatationsgeschwindigkeit (0,24 ±0,09) (p=0,046). Bei der arteriellen Dilatationsgeschwindigkeit (p=0,104) und der venösen Dilatationsstrecke (p=0,199) war nur eine tendenzielle Einflussnahme des Alters zu erkennen. Bedingt durch die repetitiv durchgeführten Blutdruckmessungen konnte als Nebeneffekt ein signifikanter Blutdruckabfall im Sinne einer Normalisierung hin zum Ruhewert über die ca. zweistündige Voruntersuchung von Ankunft (94,23 ±10,46) bis zum Beginn der DVA Messungen (89,03 ±7,40) (p<0,001) gezeigt werden. Schlussfolgerung: Sowohl bei der statischen als auch bei der dynamischen Gefäßanalyse muß die Altersabhängigkeit der gewonnenen Ergebnisse berücksichtigt werden. Die Einflussnahme aktueller kardiovaskulärer Stellgrößen wie z.B. dem Blutdruck auf die Ergebnisse der Messung ist anerkannte Tatsache. Die signifikante Veränderung der gemessenen Blutdruckwerte während der Probandenuntersuchung belegt somit die Notwendigkeit einer Miterfassung dieser Werte. Die in dieser Arbeit gewonnen Daten können nun für weitere Studien bezüglich pathologischer Veränderung als Referenzwerte dienen.
In dieser Studie sind die in-vitro-Befunde Gesamt-IgE, ANA-Titer und Plasmablastenaktivität als mögliche potentielle prognostische (Früh-) Marker für das Ansprechen (kein bzw. reduziertes Ansprechen) der Biological-Therapie im Verlauf bei Patienten mit Psoriasis vulgaris untersucht worden. Zwar konnte man keinen statistisch signifikanten Zusammenhang zwischen den Laborparameter und dem Ansprechen auf die biologische Therapie beobachten, jedoch sollte man die Schwächen der Analyse berücksichtigen. Schlussfolgernd konnte man in dieser retrospektiven Analyse keinen Zusammenhang zwischen den in-vitro erhobenen Werten von Gesamt-IgE und/oder ANA-Titer und/oder Plasmablastenaktivität und dem Ansprechen auf Biologika bei Psoriatikern feststellen. Prospektive Studien mit klar definierten Kontrollpunkten der Laborparameter, mit einer großen Anzahl der Patienten sind für die Zukunft wünschenswert, um die möglichen Prognosefaktoren für eine Therapie mit Biologicals zu definieren.
Die hygienische Aufbereitung von Medizinprodukten (MP) zur Wiederverwendung ist unerlässlich, um nosokomiale Infektionen zu vermeiden und somit die Sicherheit von Patienten, Anwendern und Dritten zu gewährleisten. Bisher gab es keine Studie, die die Aufbereitung von MP in ZSVA‘s deutschlandweit analysiert. In einer Online-Befragung von 160 Kliniken wurden anhand von 278 Fragen u.a. die räumlichen und personellen Rahmenbedingungen, Prozesse der Aufbereitung von MP einschließlich Endoskopen und Betten sowie die Qualitätssicherung untersucht. Nach der Auswertung erfolgte eine Begehung von 10% der befragten Kliniken. Dabei konnte gezeigt werden, dass die Ist Situation bei der Begehung weitgehend mit der Online-Befragung übereinstimmte. Unterschiede in der Aufbereitungsqualität konnten in Abhängigkeit von der Klinikgröße detektiert werden. Großkliniken und größere Kliniken schnitten in einigen Punkten besser ab, wie Arbeitssicherheit, Risikomanagement, Reklamationsmanagement und bei formalen und organisatorischen Themen. Unabhängig von der Klinikgröße zeigt die Studie Verbesserungsbedarf u.a. bei folgenden Punkten: Qualifikation des Personals an zentralen und vor allem dezentralen Aufbereitungsplätzen, Impfrate der Mitarbeiter/innen und jährliche Überprüfung reiner Schutzkleidung. Speziell bei der Endoskopaufbereitung haben einige Kliniken dringenden Verbesserungsbedarf u.a. bei der Durchführung mikrobiologischer Kontrollen, dem Vorhandensein eines Ultraschallbads für Zusatzinstrumente und der Sterilisation von Biopsiezangen und Polypektomieschlingen. Einige Kliniken gehen durch das Nichtbeachten von Richtlinien hohe Risiken ein. Zur künftigen Sicherstellung einer hohen Aufbereitungsqualität können weitere deutschlandweite Studien zur Aufbereitung von MP beitragen, sowie externe Kontrollen, durch das Gesundheitsamt und/oder Zertifizierer, sowie regelmäßige interne Audits. Nur mit ausreichender Personalstärke, gewährleisteter Qualifizierung und den entsprechenden Rahmenbedingungen kann eine sichere Aufbereitung im Sinne des Multibarrierensystems der Infektionsprophylaxe gelingen.
Mit dieser Arbeit sollte die Auswirkung eines P-gp knockouts auf das Genom des Gehirns von Mäusen (P-gp „knockout“ Mäuse) im Alter von 3, 6, 9 sowie 12 Monaten im Vergleich zu Wildtyptieren untersucht werden. Die vorgelegte Arbeit konnte Hinweise auf einen unmittelbaren Zusammenhang zwischen P-gp knockout und neuronaler Dysfunktion geben. Dabei fanden sich insbesondere bei den jungen Tieren signifikante Unterschiede in der Expression von Genen, die für entzündliche Prozesse oder auch strukturelle und funktionelle Eigenschaften der verschiedenen Zellen des Gehirns eine wichtige Rolle spielen.