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Der phylogenetische Ursprung der Hexapoda (Insekten sensu lato) ist kontrovers diskutiert. Einige morphologische Merkmale suggerieren ein Schwestergruppenverhältnis zu den Myriapoda (Tausenfüßer; Tracheatahypothese), während molekulare Sequenzdaten und andere morphologische Merkmale eine nähere Verwandtschaft zu den Crustacea (Krebstiere; Tetraconatahypothese) suggerieren. Ein Organsystem hat in dieser Diskussion eine besonderen Stellenwert, das Nervensystem. Die Neurophylogenie befasst sich mit der Rekonstruktion von Verwandtschaftsbeziehungen basierend auf neuroanatomischen Daten. In der vorliegenden Dissertation wird der phylogenetische Ursprung der Hexapoda, unter besonderer Berücksichtigung basaler Taxa, nähre beleuchtet. Das Sensilleninventar zweier basaler Hexapoda [Eosentomon pinetorum (Protura: Eosentomidae) und Lepisma saccharina (Zygentoma: Lepismatidae)] wird basierend auf rasterelektronen-mikroskopischen Daten dargestellt. Neuroanatomische Daten wurden mit verschiedenen histologischen Techniken (Immunhistochemie, Seriendünnschnitte, Computertomografie, dreidimensionale Rekonstruktionen) gewonnen. In der vorliegenden Dissertation werden Befunde zur Neuroanatomie zweier basaler Hexapoda [E. pinetorum und Thermobia domestica (Zygentoma: Lepismatidae)] und eines Vertreters der Myriapoda [Scutigerella causeyae (Symphyla: Scutigerellidae)] beschrieben. Eigene Befunde werden mit Literaturangaben verglichen und Implikationen für die sensorische Ökologie primär flügelloser Hexapoda und die Neurophylogenie der Mandibulata werden diskutiert. Für die Hexapoda wird das Grundmuster sensorischer Strukturen und assoziierter Nervensystemkompartimente (Neuropile) rekonstruiert. Basierend auf den Befunden zum Grundmuster der Hexapoda werden Konsequenzen für die sensorische Ökologie in frühe Evolution der Hexapoda und eine nähere Verwandtschaft zu den Myriapoda oder Crustacea diskutiert. Abschließend wird eine computergestützte Analyse zur Merkmalsevolution verschiedener Neuropile in 83 rezenten Arthropoden dargestellt. Bis auf die Ultrastruktur der Ommatidien (einzelne Einheiten der Komplexaugen) legt die Morphologie sensorischer Strukturen eine nähere Verwandtschaft zu den Myriapoda vor. Bestimmte Sensillentypen (Sensillum basiconicum, S. trichobothrium) kommen nur bei den Hexapoda und Myriapoda, aber auch den Chelicerata (Chelicerenträger) vor. Neuroanatomische Befunde legen eine nahe Verwandtschaft zwischen Hexapoda und Crustacea nahe. Eine belastbare Hypothese zur Neurophylogenie in den Arthropoda ist aufgrund mangelnder Vergleichbarkeit von Literaturangaben und unsicherer Homologisierungen neuronaler Strukturen nicht möglich. Aus neurophylogenetischer Sicht ist ein Schwestergruppenverhältnis der Hexapoda zu den Crustacea oder einem subspezischem Crustaceataxon am besten begründet.
Nach Schlaganfall werden infolge einer einsetzenden Immunsuppression häufig Sekundärinfektionen beobachtet. Diese beeinflussen das Outcome und die Mortalität der Patienten bedeutend. In der vorliegenden Arbeit wurden als Mechanismen der angeborenen Immunantwort die Migration, Phagozytose und NETose neutrophiler Granulozyten und Monozyten untersucht, um mögliche Einschränkungen infolge der Immunsuppression zu erkennen. Dafür wurden Leukozyten von Schlaganfallpatienten mit denen gesunder Probanden verglichen. Während Migration und Phagozytose nach Schlaganfall unbeeinträchtigt waren, zeigten sich für die mittlere NET-Fläche am Tag 1 nach Schlaganfall deutlich reduzierte Werte nach Stimulation mit fMLP und PMA im Vergleich zu gesunden Kontrollen. Dieser Effekt verlor sich in der ersten Woche nach Schlaganfall. In der reduzierten NET-Fläche kann eine mögliche Ursache für das Auftreten von Sekundärinfektionen gesehen werden.
In this thesis, rates and extend as well as the ecological implications of electron exchange reactions that involve redox-active moieties in organic matter (OM) were explored. The research builds on earlier findings that confirmed that OM may act as terminal electron acceptor (TEA) for electrons released in microbial respiration. This property was associated with quinone moieties that are ubiquitously found in OM from terrestrial and aquatic environments and that may undergo reversible reduction to the respective hydroquinone. Earlier methodological advances allowed for a rapid, direct and precise quantification of the electron accepting and donating properties of quinones in dissolved OM (DOM) by mediated electrochemical analysis. In this work, the previously established mediated electrochemical analysis was adapted and used in the characterization of redox properties of particulate natural samples that contain redox active iron and organic matter ("geochemical phases"). For the first time, direct measurements confirmed that microorganisms transferred electrons (e) from microbial respiration to the organic and inorganic electron acceptors in the particulate phase. Particulate OM in the sediments was found to provide a capacity to accept or donate e of 650 µmol e/gC. An incubation experiment resolved the spatiotemporal dynamics of organic and inorganic TEA species (i.e., nitrate, sulfate, Fe- and Mn oxyhydroxides) in sediments upon changes in oxygen availability and hence redox conditions. Oxygen is consumed when the reduced species are oxidized and, by this means, re-generate their electron-accepting capacity. The use of mediated electrochemical analysis allowed for the quantification of the redox state of the geochemical phases during their reduction and re-oxidation. The electron fluxes initiated by the oxic re generation of the TEAs nitrate, sulfate, Fe(III), Mn(IV) and quinoid moieties in OM were therefore directly monitored instead of modeled from the species’ distribution profiles in interstitial waters. The cyclic reduction and re-oxidation of redox species exposed to oxygen fluctuations was suspected to be a critical component of many aquatic ecosystems. In stratified lakes, extended sediment volumes are exposed to oxygen only upon lake overturn. Lake oxygen budgets are therefore influenced by benthic redox processes. The combined field and laboratory study showed that lake overturn seasonally introduces a finite amount of oxygen to the hypolimnion and that about 50% of the subsequent sediment oxygen consumption is exclusively associated with the re-generation of TEA species. These species previously formed in the sediment when organic matter was microbially decomposed during anaerobia. While lake overturn can completely mix epi- and hypolimnetic waters, small-scaled dynamics in temperature and oxygen availability may confine discrete parts of the water column with oscillations in physicochemical conditions. In the studied lake, a transient thermocline cyclically introduces oxygen to hypoxic hyplimnetic waters close to the pelagic redox interface. In the lake, organic TEAs may represent an important component of the total pelagic electron acceptor capacity. Due to the rapid and reversible redox reactions of DOM, reduced organic TEAs are re-generated upon dislocation to oxic parts of the water column. Results show that diurnal fluctuations of oxycline depth shape a micro-environment selecting for microbial species that are released from TEA limitations by OM in oxidized state. Pelagic microbial communities subjected to the same amount of OM in different oxidation states differed by more than 50% after one day. This work substantiates earlier findings that suggested that OM may be an important TEA species in many aquatic and terrestrial ecosystems. OM reduction in microbial respiration was shown to directly affect critical system parameters as bacterial activity, oxygen budgets and aquatic biodiversity. Both the microbial reduction and subsequent abiotic oxidation of OM are sufficiently fast for relevant interaction with oxycline fluctuation on different timescales. Given that organic TEAs are cyclically regenerated, a significant share of ecosystem respiration could be linked to OM reduction. This thesis demonstrated the new and important role electron exchange reactions in OM-rich environments play and explored the mechanism of this previously neglected part of lake functioning. As of today, linking the chemistry of aquatic turnover processes with the microbiological and physical conditions at redox interfaces remains challenging. In conclusions, by providing several cases from aquatic environments, this thesis contributes to the mechanistic understanding of OM reduction in microbial respiration. The results prompt for further research regarding the competitive inhibition of other respiration pathways, including the reductive production of the potent greenhouse gas methane.
Background: Microvascular Decompression represents an effective treatment for hemifacial spasm. The use of lateral spread responses (LSRs) monitoring remains a useful intraoperative tool to ensure adequate decompression of the facial nerve. Objective: To assess the value of LSRs intraoperative monitoring as a prognostic indicator for the outcome of microvascular decompression in hemifacial spasm. Methods: Our study included 100 patients prospectively. The patients were classified into 4 groups whether LSRs were totally, partially, not relieved or not detected from the start. According to clinical outcome, the patients were classified into 4 groups depending on the clinical course after surgery and the residual symptoms if any. Then, correlations were made between LSRs events and treatment outcome to detect its reliability as a prognostic indicator. Results: LSRs were relieved totally in 56% of the patients, partially relieved in 14%, not relieved in 10% and were not detected in 20% of the patients from the start. HFS was relieved directly after operation in 62% with clinical improvement of 90-100%. 31% described 50-90% improvement over the next 3 months after surgery. Almost all of these 31% (28 out of 31 patients) reported further clinical improvement of 90-100% within one year after surgery. 3% suffered from a relapse after a HFS-free period and 4% reported minimal or no improvement describing 0-50% of the preoperative state. The percentage of the satisfied patients with the clinical outcome who reported after one year a clinical improvement of 90-100% was 90%. Statistical analysis did not find a significant correlation between the relief of LSRs and clinical outcome. Conclusion: LSRs may only represent an intraoperative tool to guide for an adequate decompression but failed to represent a reliable prognostic indicator for treatment outcome.
Psychische Belastung bei Hinterbliebenen von vermissten deutschen Soldaten des Zweiten Weltkriegs
(2016)
Fragestellung: Obwohl der Ausbruch des Zweiten Weltkriegs in diesem Jahr bereits 75 Jahre zurückliegt, haben noch heute viele Personengruppen in Deutschland unter den psychischen Nachwirkungen dieses einschneidenden Ereignisses zu leiden. Mit der vorliegenden Arbeit sollte untersucht werden, inwiefern sich das Schicksal eines vermissten deutschen Soldaten des Zweiten Weltkriegs auf die seelische Befindlichkeit der Hinterbliebenen, vor allem der Kinder und Enkel, auswirken könnte. Methode: Hierzu wurden im Namen der Forschungsgruppe 250 aktuelle Suchantragsteller von der Deutschen Dienststelle (WASt) angeschrieben und zur Teilnahme an der Befragung aufgefordert, von denen 89 Personen den Fragebogen zumindest teilweise ausreichend beantworteten. Die einzelnen Fragbogenteile bestanden aus dem PTSS-10, dem BSI-18, einem Fragenkatalog zum Umgang mit uneindeutigen Verlustereignissen (Boundary-Ambiguity-Scale) und einem abschließenden Fragebogenteil zur Komplizierten Trauer. Ergebnisse: Die Stichprobe liegt bei einer Verdachtsdiagnose auf PTBS mit 3.6 Prozent leicht über dem bundesdeutschen Durchschnitt und ist beim BSI-18 mit einer Vergleichsstichprobe Nicht-klinischer Probanden vergleichbar. Sowohl beim PTSS-10 als auch beim BSI-18 konnten Wechselwirkungen zwischen geschlechts- und verwandtschaftsspezifischem Antwortverhalten festgestellt werden. Die interne Konsistenz der deutschen Version des Fragebogens nach uneindeutigen Verlustereignissen (Boundary-Ambiguity-Scale) konnte nachgewiesen werden. Die Werte fielen hier erwartungsgemäß bei Kindern von Vermissten höher aus als bei den anderen Verwandtschaftsgraden. Die Kriterien zur Komplizierten Trauer erfüllte kein Teilnehmer der Befragung, allerdings erwies sich der Verwandtschaftsgrad als Prädiktor für den Trennungsschmerz. Diskussion: Die Untersuchung zeigte, dass sich ein noch heute vermisster Soldat negativ auf die psychischen Befindlichkeiten von hinterbliebenen Familienmitgliedern auswirken kann. Der bald 70 Jahre nach Kriegsende noch messbare Effekt ist allerdings moderat ausgeprägt.
Die Glykoproteine gB und gH-gL sind bei allen Herpesviren konserviert und wichtig für den Viruseintritt und die direkte Zell-Zell-Ausbreitung. Allerdings kann sich PrV in Abwesenheit von gL noch in einem sehr geringen Ausmaß von Zelle zu Zelle ausbreiten, was Reversionsanalysen durch serielle Zellkultur-Passagen einer gL-negativen PrV-Mutante erlaubt. So konnte in einem Passageexperiment die Revertante PrV-ΔgLPassB4.1 isoliert werden. In der vorliegenden Arbeit wurden die molekularen Grundlagen der gL-unabhängigen Infektiosität von PrV-ΔgLPassB4.1 untersucht. Dabei wurden Mutationen in den Glykoproteinen gB, gH und gD nachgewiesen und deren Auswirkung auf die Proteinfunktion mit Hilfe von transienten Transfektions-Fusionsassays untersucht. Die Aufklärung der Kristallstrukturen eröffnete die Möglichkeit, über zielgerichtete Mutagenese die Funktion von gH-gL besser zu analysieren. Erstaunlich war, dass im gH des Impfstammes PrV-Bartha ein ansonsten hochkonserviertes Prolin durch Serin ersetzt ist. Für dieses Prolin wurde postuliert, dass es für die Ausbildung einer ebenfalls bei allen Herpesviren konservierten Disulfidbrücke notwendig ist. Um den Effekt der Substitution und die Funktion der Disulfidbrücke zu testen, wurden gH Mutanten hergestellt, die entweder Prolin oder Serin an Position 438 oder Serin statt Cystein an Position 404 exprimierten. Diese wurden in transienten Transfektions-Fusionsassays sowie während einer Virusinfektion getestet. Obwohl die Aminosäuresequenzen der gH-Proteine der Herpesviren nur eine geringe Homologie aufweisen, sind die Kristallstrukturen erstaunlich ähnlich. Daher sind konservierte Strukturmotive wie die Disulfidbrücke in der Domäne III, für die eine Bedeutung für die Faltung und Stabilität der Domäne III postuliert wurde, von besonderem Interesse. Um weitere funktionsrelevante konservierte Regionen in Domäne III aufzudecken, welche für die Lokalisierung und Funktion des gH wichtig sein könnten, wurden zunächst Sequenzvergleiche zwischen EBV und PrV gH unter Berücksichtigung der vorhandenen gH-Kristallstrukturen durchgeführt. Hierbei wurden komplexe Interaktionsnetzwerke über Wasserstoffbrückenbindungen zwischen konservierten und benachbarten nicht-konservierten Aminosäuren vorhergesagt. Diese wurden im EBV und PrV gH mutiert und die gH-Proteine anschließend auf ihre Oberflächenexpression und Fusionsfunktion untersucht. Zusätzlich wurden PrV Rekombinanten mit entsprechenden gH-Mutationen hergestellt und charakterisiert.
Die vorliegende Studie untersucht retrospektiv die radiologischen und klinischen Ergebnisse der von 2005 bis 2010 in der Abteilung für Orthopädie und orthopädischer Chirurgie der Universität Greifswald durchgeführten MACT. Damit soll diese Arbeit einen weiteren Beitrag zur Evaluation und Einordnung der MACT als knorpelrekonstruierendes Verfahren zur Verzögerung bzw. Vermeidung der Arthrose leisten. In unserer Auswertung bedienten wir uns des knorpel-knochen-spezifischen McDermott Scores sowie des patientenzentrierten WOMAC Scores. Die Ergebnisse der Röntgenaufnahmen wurden mit Hilfe des Scores nach Jäger und Wirt sowie bei retropatellarem Knorpelschaden nach Sperner et. al. ausgewertet. Weiterhin wurden die operierten Kniegelenke klinisch standardisiert nachuntersucht. Insgesamt erfüllten 39 Patienten unsere Kriterien zur Aufnahme in die Studie, die im durchschnittlichen 3-Jahres Follow-up untersucht wurden. Hier zeigte sich in der klinischen, radiologischen und Score-gestützten Auswertung ein gutes Ergebnis und eine Verbesserung der präoperativen Ausgangswerte. Dementsprechend erreichten 66,67 % des Patientenkollektives im WOMAC Score ein sehr gutes bis ausreichendes Ergebnis. Im McDermott Score wurde bei 61,54 % der Patienten ein Punktewert von 75 oder höher erzielt. Eine Konstanz des präoperativen Wertes im Score nach Jäger und Wirt zeigte sich bei 61,54 % der behandelten Patienten. Im Score nach Sperner et. al. wurde dieses radiologische Ergebnis von 64,10 % der Patienten erreicht. Eine Signifikanz der Ergebnisse konnte nur zwischen dem Score nach Sperner et. al. in Abhängigkeit der Defektlokalisation sowie zwischen dem Score nach Jäger und Wirth bezüglich der Altersgrenze von 45 Jahren nachgewiesen werden. Um die genauen Zusammenhänge dieser Ergebnisse zu erfassen, bedarf es allerdings weiterführender intensiver Studien.
Theoretischer Hintergrund: Studien, die eine kultursensible Notfallversorgung thematisieren, beziehen sich vorwiegend auf den Bereich der Notaufnahme und berichten eine höhere Inanspruchnahme durch Migranten sowie eine geringere Versorgungszufriedenheit von Migranten, jeweils im Vergleich zur Mehrheitsbevölkerung. Für den Bereich der präklinischen Notfallversorgung existieren vereinzelte Studien, deren Ergebnisse im Kontext des anglo-amerikanischen Modells zu interpretieren sind. Die vorliegenden Studien dieser Dissertation beziehen sich auf die präklinische Notfallversorgung in Deutschland und werden damit einhergehend im Kontext des hier praktizierten franko-germanischen Modells interpretiert. Studie 1: Als ursächlich für eine überproportional häufige Inanspruchnahme von Notaufnahmen durch Migranten werden u.a. Wissensdefizite über das Gesundheitssystem und Sprachbarrieren angeführt. Für den Bereich der präklinischen Notfallversorgung wurde vereinzelt berichtet, dass Sprachbarrieren hemmend auf die Inanspruchnahme des Notrufes wirken. Migrationsspezifische Einflussfaktoren auf die Inanspruchnahme präklinischer Notfallversorgung wurden bisher nicht untersucht. Studie 2: Erfahrungen des Personals im präklinischen Bereich deuten auf Herausforderungen infolge kulturbedingt unterschiedlicher Verhaltensweisen hin. Um diesen Herausforderungen angemessen zu begegnen, wird eine Vermittlung interkultureller Kompetenzen befürwortet. Inwiefern konzeptionelle Grundlagen der in der medizinischen Versorgung/Pflege vorhandenen Ansätze für den Bereich der präklinischen Notfallversorgung relevant sind, wurde bisher nicht eruiert. Studie 3: Studien mit Bezug zur Zufriedenheit mit der Notaufnahme implizieren u.a. migrationsspezifische und servicebezogene Einflussfaktoren. Vergleiche zwischen Migranten und der Mehrheitsbevölkerung ergaben, dass Erstere das Personal in Notaufnahmen als weniger freundlich/fürsorglich beurteilten. Für den präklinischen Bereich sind vereinzelte Daten, ohne Berücksichtigung migrationsspezifischer Faktoren vorhanden. Methode: Studie 1 und Studie 3 basieren auf einem querschnittlichen Design. Die verwendeten Fragebögen wurden jeweils in einem konsekutiven Prozess entwickelt. Studie 2 basiert auf einem qualitativen Design. Ergebnisse: Die Untersuchung der Inanspruchnahme präklinischer Notfallversorgung ergab, dass ein niedriger/mittlerer Bildungsabschluss signifikant positiv mit dieser assoziiert war. Weiterhin wurde festgestellt, dass Migranten, die nicht in Deutschland geboren sind, präklinische Notfallversorgung weniger häufig in Anspruch nehmen als Migranten, deren Geburtsland Deutschland ist. Bezogen auf die Vermittlung Interkultureller Kompetenzen wurde übergreifend häufig von Migranten und von Experten die Aneignung kulturellen Wissens befürwortet. Darüber hinaus thematisierten v.a. Migranten soziale/emotionale und kommunikative Kompetenzen des Rettungsdienstpersonals. Vorrangig von Experten wurde auf die Achtsamkeit gegenüber der eigenen Kultur hingewiesen, die gleichsam als Voraussetzung für die Entwicklung einer Achtsamkeit gegenüber kulturellen Unterschieden angesehen wurde. Ferner zeigen die Ergebnisse, dass personenbezogene Faktoren 7.1% der Varianz von Zufriedenheit mit der präklinischen Notfallversorgung aufklären. Ungeachtet dessen sind keine/geringe Kenntnisse der deutschen Sprache signifikant negativ mit der Versorgungszufriedenheit assoziiert. Die servicebezogenen Faktoren hingegen klären 47.3% der Varianz von Zufriedenheit mit der präklinischen Notfallversorgung auf. Diskussion: Bzgl. des Einflusses der Variable Immigration auf die Inanspruchnahme liegt die Vermutung einer Orientierung an Versorgungsstrukturen aus dem Herkunftsland nahe. Die Ergebnisse der Studie 2 weisen darauf hin, dass die im Zusammenhang mit sozialen/emotionalen Kompetenzen genannten Umgangsformen im Einklang mit den Ergebnissen der Studie 3 stehen, die den maßgeblichen Einfluss genannter Kompetenzen auf die präklinische Versorgungszufriedenheit unterstreichen. Vergleichbar mit Ergebnissen aus dem Bereich Notaufnahme wurde in Studie 3 eine signifikant negative Assoziation zwischen keinen/geringen Sprachkenntnissen und der präklinischen Versorgungszufriedenheit festgestellt. Limitationen: Trotz mehrsprachig eingesetzter Befragungsinstrumente sind Migranten mit begrenzten Sprachkenntnissen in den vorliegenden Studien unterrepräsentiert. Des Weiteren wurden Daten über Notfallereignisse in Form von Selbstberichten erfasst, so dass Erinne-rungsverzerrungen bei der Beantwortung der Fragen nicht auszuschließen sind. Fazit/Ausblick: Mit Hilfe der vorliegenden Studien konnten grundlegende Aspekte der präklinischen Notfallversorgungsforschung unter Berücksichtigung migrationsspezifischer Faktoren identifiziert werden. Weiterführende Studien sollten v.a. Migranten einbeziehen, die aufgrund begrenzter Sprachkenntnisse größeren Herausforderungen gegenüberstehen, insbesondere die Inanspruchnahme präklinischer Notfallversorgung betreffend.
Dilated cardiomyopathy (DCM) is a myocardial disorder characterised by ventricular dilation with reduced left ventricular ejection fraction (LVEF). Immunoadsorption (IA) followed by immunoglobulin (IgG) substitution (IA/IgG) has been shown to be a promising therapeutic intervention to recover myocardial functions in DCM patients. The beneficial effects of IA/IgG therapy are associated with increased LVEF, decreased left ventricular inner diameter at diastole (LVIDd) and reduced myocardial inflammation. Despite knowing the cardiac benefits of IA/IgG, the precise molecular mechanism induced by therapy is still elusive. Additionally, only ≈60 % DCM patients treated with IA/IgG demonstrated improved heart function. Moreover, the reasons for this differential outcome among DCM patients after treatment have not been clearly understood. In this study, efforts were made to uncover the therapy induced proteomic changes in the heart of responders (relative change in LVEF ≤ 20%, LVEF < 5% absolute value) and non-responders using a global proteomic approach. Apart from it, proteomic profiling of endomyocardial biopsies and plasma was performed to find protein biomarker candidates which might be useful to distinguish responder and non-responder DCM patients before immunoadsorption therapy and support a selective and individualized treatment. To reveal therapy induced myocardial proteomic changes, endomyocardial biopsies of DCM patients before and after therapy were compared. LVEF increased (32 ± 8 to 45±7, p<0.002) and LVIDd decreased (66 ± 6 to 60±6, p<0.040) after therapy in responders, whereas non-responders did not show any significant changes in these clinical parameters. To address the changes in the myocardial proteome induced by therapy, a label-free proteomic approach was applied. The most prominent proteomic differences between both subgroups were observed in cytoskeletal, fibrosis, and extracellular matrix proteins. Therapy linked benefit in responders seems to be highly associated with the lower abundance of fibrotic and extracellular matrix proteins which seems to reflect a lower activity of transforming growth factor-β signaling. To elucidate proteomic differences between responders and non-responders at baseline, endomyocardial biopsies and plasma proteome profiling were performed. Responder and non-responder DCM patients did not show any significant differences in the clinical parameters (LVEF, LVIDd, age, inflammation, etc.) before IA/IgG therapy except for disease duration that was in tendency higher among non-responders. Proteomics profiling of endomyocardial biopsies revealed 54 differentially abundant proteins between responders and non-responders. Among those proteins, Protein S100-A8 and kininogen-1 was found higher whereas perilipin-4 was found lower abundant in responders. Plasma profiling of these subgroups revealed five proteins (S100-A8, S100-A9, C-Reactive protein, lipopolysaccharide-binding protein, and cysteine-rich secretory protein) displaying strong discriminative power between responders and non-responders. Higher abundance of Protein S100-A8 was observed in myocardium as well as in plasma among responders. Protein S100-A8 might be a potential candidate to distinguish responders and non-responders at baseline, and its potential utility at clinical levels must be evaluated. The last objective of the thesis was to establish a workflow for the relative quantitation of phosphopeptides for samples generally obtained in small amounts like myocardial biopsies. To address this question, optimization was performed with HL-1 cardiomyocytes using a PolyMAC phosphopeptide enrichment kit and the effect of TGF-β1 on the phosphoproteome was evaluated as a proof-of-principle study. Using only 200µg protein of each sample up to 2000 phosphopeptides with an efficiency of >90 percent could be covered. In total, upon TGF-β1 incubation alterations of 214, 92, and 53 phosphopeptides were observed after 1, 6 and 24 hours, respectively. Differentially altered phosphopeptides belonged to many signaling pathways including the ubiquitin-proteasome pathway, cytoskeletal regulation by Rho GTPase, calcium signaling, and TGF-β signaling. Thus, in this study a workflow for relative quantitation of phosphopeptides was established that may be later applied to precious biopsy samples. Along with this, TGF- β1 induced phosphoproteome was analysed in HL-1 cardiomyocytes.
Die meisten malignen Erkrankungen treten mit zunehmendem Alter jenseits des 50. Lebensjahres auf. Die Genese für jede einzelne maligne Erkrankung ist in der Regel nicht zu klären. Man kennt mittlerweile viele ursächliche Faktoren, die eine maligne Erkrankung selbst bedingen oder zumindest mit beeinflussen. Im Rahmen der Study of Health in Pomerania war es uns möglich, Blutproben vor inzidenter maligner Erkrankung auf die TREC-Konzentration hin zu untersuchen. Diese Daten erlaubten einen Rückschluss auf die naive T-Zell-Homöostase der Probanden mit im Beobachtungszeitraum inzidenter maligner Erkrankung. Für diese Untersuchung konnten von 212 potentiellen Probanden 208 auf ihren naiven T-Zell-Gehalt hin untersucht werden. Das mediane Alter der Probanden lag bei 66 Jahren. Von den ursprünglichen 212 Probanden waren bereits 50% (106 Probanden) im Beobachtungszeitraum verstorben. Bei den malignen Erkrankungen zeigte sich eine heterogene Verteilung. Zur weiteren Analyse war es zweckmäßig die gesammelten Entitäten der malignen Erkrankung in Subgruppen zusammen zu fassen, um eine sinnvolle statistische Analyse durchzuführen. Im Rahmen der statistischen Auswertung erfolgte zuerst die Analyse des gesamten Probandenkollektivs. Hierbei zeigte sich kein signifikanter Unterschied zur TREC-Konzentration beim Kontrollkollektiv. In einem nächsten Schritt wurde aus einer begrenzten Anzahl des Kollektivs 8 Subgruppen gebildet. Bei diesen Subgruppen wurden entsprechende maligne Erkrankungen hinsichtlich des Ortes ihres Auftretens zusammengefasst. Ein weiteres Kriterium bei Bildung der Subgruppen war eine Fallzahl von mindestens 10 Probanden. Bei der Analyse der Subgruppen zeigt sich, wie bereits bei der Untersuchung des gesamten Kollektivs, kein signifikanter Unterschied bei den TREC-Konzentrationen zwischen den Fällen und dem Kontrollkollektiv. Die Daten stellen somit keinen Zusammenhang zwischen einer erniedrigten TREC-Konzentration im peripheren Blut und der Entwicklung einer malignen Erkrankung her. Abzuwarten bleibt ob andere Untersuchungen, die als Grundlage eine histo-pathologische Sicherung der malignen Grunderkrankung erbringen, andere Ergebnisse zeigen würden. Dies dürfte jedoch dahingehend schwierig erscheinen, da eine kontrollierte Blutentnahme vor gesicherter maligner Erkrankung mit einem überschaubaren Zeitraum nur im Rahmen von Längsschnittstudien zu etablieren ist.
TRPC3 und TRPC6 sind Mitglieder der nicht selektiven Kationenkanäle aus der Superfamilie der „Transient Receptor Potential“-Kanäle (TRP-Kanäle). In der Erforschung der patho-physiologischen Abläufe der Duchenne Muskeldystrophie und des damit einhergehenden gestörten intrazellulären Kalziumhaushalts rückten besagte Kanäle als mögliche verursachende Kandidaten in den Fokus der Aufmerksamkeit. TRP-Kanäle weisen eine große Zahl unterschiedlichster Aktivierungsmechanismen auf, einer davon ist die Translokation. Diesen Mechanismus hat man für TRPC3 und TRPC6 bereits an verschiedenen Zellkulturen und Zelllinien feststellen können. Den Nachweis einer Translokation in ausdifferenzierten Skelettmuskelzellen gab es bisher nicht und war Gegenstand dieser Arbeit. An Skelettmuskelzellen von mdx-Mäusen sowie an solchen von Kontroll-Mäusen wurden geeignete Experimente zur Translokation der Kanäle durchgeführt. Dazu wurden die Zellen mit schon bekannten Stimulantien wie Gadolinium, EGF und Thapsigargin inkubiert. Immunfluoreszenzfärbungen der Kanalproteine ergaben interessante Neuigkeiten zur zellulären Lokalisation und Translokation von TRPC3 und TRPC6 in normalen und Dystrophin-defizienten (mdx) Muskelfasern.
Mentale Rotationsfähigkeit ist ein wichtiger Bestandteil des räumlichen Denkens und ihre kognitive und neuronale Grundlage sind Gegenstand langjährigen Forschungsinteresses. Funktionelle Bildgebungsstudien zur mentalen Rotation haben einheitlich die Bedeutung des posterioren parietalen Kortex bei der räumlichen Verarbeitung beschrieben. Jedoch gibt es auch Hinweise darauf, dass das Putamen bei egozentrischen visuell-räumlichen Verarbeitungsprozessen eine maßgebliche Rolle spielen könnte. Zudem wurde bei der mentalen Rotation von Händen die Anwendung impliziter Bewegungsvorstellung beschrieben, welche die neuronale Beteiligung motorischer Areale nahelegt. Mentale Rotation kann durch Training verbessert werden. Therapeutische Ansätze machen sich die Tatsache zunutze, dass bei der mentalen Rotation von Händen implizit auf die neuronale Repräsentation des eigenen Körpers zurückgegriffen wird. Bislang mangelt es jedoch an Studien, die trainingsinduzierte Veränderungen auf neuronaler Ebene untersuchen. Wir untersuchten daher mittels funktioneller Magnetresonanztomographie den Einfluss von Langzeittraining auf die neuro-funktionellen Korrelate der mentalen Rotation von Händen in einer Stichprobe von gesunden Teilnehmern und verglichen die Ergebnisse mit denen einer Kontrollgruppe ohne Training. In Abhängigkeit des Trainings fanden wir eine Modulation der Aktivierung des Putamens: Während in der untrainierten Ausgangsituation verstärkt das anteriore Putamen aktiviert wurde, zeigte sich nach erfolgtem Training eine vermehrte Aktivierung des posterioren Putamens. Außerdem fanden wir nach dem Training einen Anstieg der Aktivierung in motorischen Regionen und inferior parietal im supramarginalen Gyrus. Im Gegensatz dazu zeigten die Probanden der Kontrollgruppe weder Leistungs- noch neuronale Aktivierungsunterschiede zwischen beiden Messungen. Insgesamt deuten diese Befunde darauf hin, dass sich erhöhte neuronale Effizienz nach mentalem Rotationstraining als eine Verminderung von visuell-räumlichen Vorstellungen in Verbindung mit verstärkter Rekrutierung motorisch assoziierter Areale manifestiert.
Niedermoore beherbergen eine einzigartige Flora und Fauna. Aber Niedermoore sie sind auch stark bedroht. So ist von der ursprünglichen Moorfläche Deutschlands nur noch ein Prozent erhalten. Es stellt sich also die Frage, wie sich diese Restflächen möglichst effektiv managen lassen, um diese einzigartige Biodiversität zu schützen. Zudem werden die verbliebenen Niedermoorflächen wahrscheinlich nicht ausreichen, um besonders stark gefährdete Arten auch langfristig zu erhalten. Es wird also nötig sein, degradierte Niedermoorstandorte zu renaturieren, um ausreichend Lebensraum für besonders stark gefährdete Niedermoorarten zu reetablieren. Aus diesem Grunde wurde in dieser Arbeit sowohl der Einfluss unterschiedlicher Nutzungsformen wie auch von Renaturierungsmaßnahmen auf die Biodiversität der Niedermoore untersucht. Die Untersuchungen wurden zwischen 2011 und 2012 im Unteren Peenetal in Mecklenburg-Vorpommern durchgeführt. Als Indikatorgruppen wurden die Vögel (Aves), Tagfalter (Lepidoptera), Heuschrecken (Ensifera und Caelifera) und Laufkäfer (Coleoptera: Carabidae) ausgewählt, um den Einfluss von fünf unterschiedlichen Nutzungstypen (Intensivgrünland, Feuchtgrünland, Sommermahd, Wintermahd, Brache) auf die Fauna der Niedermoore zu ermitteln. Die Effektivität von Renaturierungsmaßnahmen wurde anhand der Laufkäfer und Gefäßpflanzen untersucht, auf entwässerten (Intensivgrünland), wiedervernässten (einst stark entwässertes Intensivgrünland) und naturnahen (relativ naturbelassen) Niedermoorstandorten. Zusätzlich wurden bei allen Untersuchungen verschiedene Umweltparameter erfasst, wie z.B. Wasserstand, Vegetationsstruktur und Torfdegradation. Noch vor der eigentlichen Datenaufnahme, wurde ein naturschutzfachliches Bewertungssystem entwickelt, welches auf der Häufigkeit, der Gefährdung und der Verantwortlichkeit Deutschlands für den Schutz einer Art basiert. Durch dieses Bewertungssystem lassen sich jedem Standort, je nach Artengruppe, spezifische Naturschutzwerte zuweisen. Die untersuchten Nutzungstypen unterschieden sich signifikant in Wasserstand und Vegetationsstruktur, was entscheidenden Einfluss auf die Ausprägung der Artgemeinschaftsstrukturen hatte. Die untersuchten Taxa reagierten sehr unterschiedlich auf die verschiedenen Nutzungstypen. Die Sommermahdflächen, welche durch relativ hohe Wasserstände gekennzeichnet waren, hatten einen besonders hohen naturschutzfachlichen Wert für die Vögel, während sich das Intensivgrünland aufgrund der Frühjahrsmahd und niedriger Wasserstände als ungeeignet für die niedermoortypische Avifauna erwies. Hingegen wurden für die Tagfalter und Heuschrecken die höchsten Artzahlen und Naturschutzwerte im Feuchtgrünland nachgewiesen, welches durch mittlere Mahdfrequenzen und Wasserstände charakterisiert war. Die Wintermahdflächen zeigten zum einen die niedrigsten Artzahlen und Naturschutzwerte für die Tagfalter und Heuschrecken, zum anderen aber auch den höchsten Naturschutzwert für die Laufkäfer. Auf den Brachflächen konnten besonders viele Individuen der vom Aussterben bedrohten Laufkäferarten Carabus menetriesi und Limodromus krynickii nachgewiesen werden. Diese Ergebnisse zeigen deutlich, dass nur ein Mosaik unterschiedlicher Nutzungstypen mit ausreichend hohen Wasserständen, die gesamte Niedermoorfauna erhalten kann. Auch entwässerte, wiedervernässte und naturnahe Niedermoore zeigten deutliche Unterschiede bezüglich der Umweltparameter. In der Folge waren diese drei Niedermoortypen auch durch eigenständige Gefäßpflanzen- und Laufkäfergemeinschaften gekennzeichnet. Besonders der Wasserstand und der Zustand des Torfkörpers hatten einen Einfluss auf die Formierung der niedermoortypspezifischen Artgemeinschaftsstrukturen. Artzahl und Naturschutzwert der Gefäßpflanzen waren auf naturnahen Niedermooren am höchsten, während auf entwässerten sowie wiedervernässten Niedermooren nur sehr geringe Artzahlen und Naturschutzwerte für die Gefäßpflanzen ermittelt werden konnten. Hingegen waren für die Laufkäfer, die Artzahl und die Anzahl stenotoper Niedermoorarten auf den wiedervernässten Flächen am höchsten. Auch der Naturschutzwert der Laufkäfer war auf den wiedervernässten Niedermooren deutlich höher als auf entwässerten Standorten, erreichte aber nicht den besonders hohen Naturschutzwert naturnaher Niedermoore. Folglich können Wiedervernässungen zwar zu einer deutlichen naturschutzfachlichen Aufwertung entwässerter Niedermoore führen. Jedoch sind Wiedervernässungsmaßnahmen alleine nicht geeignet, um Artgemeinschaften naturnaher Niedermoore zu reetablieren. Entsprechend hoch ist die Bedeutung des Schutzes noch bestehender naturnaher Niedermoore. Zudem zeigen die sehr unterschiedlichen Reaktionen der einzelnen Taxa auf die jeweiligen Management- und Renaturierungsmaßnahmen, wie wichtig die Berücksichtigung mehrerer Artengruppen bei naturschutzfachlichen Bewertungen von Management- und Renaturierungsmaßnahmen ist.
Die Transfusionsassoziierte Akute Lungeninsuffizienz (TRALI) ist die häufigste tödliche Nebenwirkung der Transfusion von Blutprodukten und wird oft durch mittransfundierte leukozytenreaktive Antikörper (AK) induziert. AK gegen das Humane Neutrophilenantigen (HNA)-3a verursachen häufig schwere Fälle der TRALI. HNA-3a ist auf dem Großteil der Blutzelltypen exprimiert und entsteht durch einen Einzelnukleotidpolymorphismus im Gen des „choline transporter-like protein 2“ (CTL2), welcher zur Substitution der Aminosäureposition 154 in der Sequenz des Proteins führt. Klinische Beobachtungen und zahlreiche Studien legen nahe, dass TRALI-induzierende AK die Akkumulation und Aktivierung von Granulozyten im Lungenkapillarbett verursachen. Durch den Zusammenbruch der Kapillarbarriere kommt es in der Folge zu einem Lungenödem. Die Entwicklung eines Hochdurchsatzverfahrens zur Detektion von HNA-3a-AK in Blutprodukten und die Identifizierung therapierelevanter Schaltstellen, im Pathomechanismus der HNA-3a-AK-induzierten TRALI, waren daher Hauptschwerpunkte dieser Studie. In diesem Zusammenhang wurde ein Nachweissystem für HNA-3a-AK auf der Grundlage von CTL2-Fragmenten etabliert. Ein Screening zahlreicher Anti-HNA-3a-Plasmen ergab, dass mit CTL2-Peptiden in Festphasentests jedoch nur etwa 50% aller HNA-3a-AK nachgewiesen werden können. Weitere Untersuchungen ergaben, dass die Detektion aller HNA-3a-AK nur mit zellbasierten Methoden möglich ist, bei denen CTL2 in seiner natürlichen Konformation vorliegt. Diese Studie leistet damit einen wichtigen Beitrag zur Charakterisierung des konformationssensitiven Epitops der HNA-3a-AK und identifiziert wichtige Grundvoraussetzungen für Methoden zum Nachweis dieser AK. Ein weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit war die Untersuchung der Interaktion zwischen HNA-3a-AK und Granulozyten. Dieser experimentelle Ansatz gründet auf histopathologischen Lungenuntersuchungen verstorbener TRALI-Patienten, die eine massive Akkumulation und Aggregation von Granulozyten in den Kapillaren aufzeigen. Aus diesem Grund erfolgte die Untersuchung dieser Interaktion zunächst hinsichtlich verschiedener Parameter, die zu einer gesteigerten Sequestrierung von Granulozyten in der Lunge führen können. Hierzu gehören die Granulozytenaggregation (GA), die Versteifung von Zellen und die Zelladhäsion. Die Modifikation des Standard-Granulozytenaggregationstests ergab, dass die HNA-2- und HNA-3a-AK-induzierte GA aktive Prozesse sind, welche unabhängig von Plasmafaktoren stattfinden, jedoch von der Aktivität einer bislang noch nicht identifizierten Serinprotease abhängig sind. Hierbei wurden potente Aggregationsinhibitoren identifiziert welche auch als potenzielle Therapeutika zur Behandlung von TRALI in Frage kommen. Mit Hilfe desselben Testsystems konnte ermittelt werden, dass voraktivierte Granulozyten eine erhöhte Aggregationsneigung aufweisen. Im Zusammenhang mit dem Schwellenwertmodell der TRALI liefert dieses Ergebnis eine mögliche Erklärung, warum Patienten mit schweren Vorerkrankungen häufiger an TRALI erkranken. Neben der GA wurden in dieser Studie zwei weitere Eigenschaften identifiziert, die eine Akkumulation der Zellen in den engen Lungenkapillaren erklären: deren Elastizität und Adhäsivität. Mithilfe der Rasterkraftmikroskopie wurde nachgewiesen, dass HNA-3a-AK eine Versteifung von Granulozyten induzieren. Ebenso wurde gezeigt, dass HNA-3a-AK das Integrin Mac-1 (CD11b/CD18) auf der Granulozytenoberfläche aktivieren, was zu einer verstärkten Adhäsion der Zellen an Fibrinogen führt. Steifere und adhäsivere Granulozyten akkumulieren möglicherweise vermehrt in den Lungenkapillaren. Eine weitere wichtige Fragestellung dieser Studie war, ob HNA-3a-AK eine direkte Aktivierung von Granulozyten auslösen. Die Untersuchungen ergaben, dass die Aktivierung von CD11b, weder mit der Erhöhung der CD11b-Expression, bzw. mit der proteolytischen Abspaltung von L-Selektin, noch mit einer Sauerstoffradikalproduktion einhergeht. Dieses ungewöhnliche Muster an Veränderungen deutet nicht auf eine Aktivierung zytotoxischer Antworten hin. Seit kurzem ist bekannt, dass HNA-3a-AK Kapillarendothelzellen auch auf direktem Wege aktivieren und dass selbst in Granulozyten-depletierten Mäusen schwache TRALI-Symptome auftreten. Demzufolge ergibt sich ein neues Modell der HNA-3a-AK-induzierten TRALI: Nach Transfusion von HNA-3a-AK bleiben aggregierte, steifere und adhäsivere Granulozyten in den engen Lungenkapillaren stecken und interagieren dort mit dem aktivierten Gefäßendothel. Durch diese Interaktion kommt es vermutlich zur Aktivierung der Granulozyten und zu einer starken Inflammationsreaktion, welche eine weitere Zerstörung der Lungenkapillaren und schließlich ein schweres Lungenödem zur Folge hat. Die besondere Schwere der HNA-3a-AK-induzierter TRALI entsteht also vermutlich nicht aufgrund einer direkten und starken Granulozytenaktivierung, sondern vielmehr durch die gleichzeitige Beeinflussung verschiedener epitoptragender Zelltypen.
Die zahnärztliche Praxis kann eine wichtige Rolle im Rahmen einer Motivationskampagne zum Thema Darmkrebsvorsorge übernehmen, denn „die regelmäßige Inanspruchnahme von Terminen zur Erhaltung der Zahngesundheit in der Bevölkerung stellt ein ideal geeignetes Portal zur Gesundheitsförderung und Prävention anderer populationsbezogener Erkrankungen dar.“ Patientinnen und Patienten im Wartezimmer einer ländlichen Zahnarztpraxis sind bereit, sich selbstständig mit dem Thema zu beschäftigen. Im ersten Moment empfindet zwar nur eine knappe Mehrheit, dass eine Beratung zur Darmkrebsvorsorge in die zahnärztliche Versorgung passt. Gegen Ende der Befragung wäre der Großteil jedoch dankbar für eine solche. Patientinnen und Patienten im Sprechzimmer der selbigen Praxis, reagieren im direkten Gespräch mit dem Zahnarzt aufgeschlossen, interessiert und positiv. Der Prozentsatz derer, die für Darmkrebsvorsorge keinen Platz in der zahnärztlichen Praxis sehen, nimmt immer mehr ab. 80 % der Patienten wäre dankbar für eine Beratung. Die vorliegende Studie mit je 50 ambulanten Patientinnen und Patienten einer Hauszahnarztpraxis zeigte, dass Zahnärzte als Gesundheitsexperten gesehen werden, die generell auch Erkrankungen außerhalb des Mundraumes betrachten sollten. Für den Großteil der 100 Patienten sind Beratungen zur Inanspruchnahme von Vorsorgedarmspiegelung nicht nur in den zahnärztlichen Alltag integrierbar, sie sollten dort auch zu den festen Aufgaben gehören. Wenngleich nach allgemeiner Ansicht der Befragten eine umfassende Beratung in fachärztliche Hände gehört, wurde durch die Befragung jedoch eindrucksvoll verdeutlicht, dass das Thema Darmkrebs kein Tabuthema ist und Frauen wie auch Männer es nicht als unangenehm empfinden, dies beim Zahnarzt zu thematisieren. Wie kann folglich eine Motivationskampagne in der Zahnarztpraxis umgesetzt werden? Oberste Priorität hat das direkte Gespräch mit dem Zahnarzt. Von einer Broschüre sind die Patienten ebenfalls nicht abgeneigt, möchten sie aber vom behandelnden Arzt erhalten. Zudem sollte diese eher einer kurzen Faktensammlung entsprechen. Die Besprechung der Krebsvorsorge mit dem Praxispersonal ist hingegen eher umstritten, wird aber nicht komplett abgelehnt. Die Illustration des Themas mit Filmen im Wartezimmer-TV oder auf Tablet-PCs finden die Patienten wünschenswert. Eine Beratung sollte ihrer Ansicht nach mindestens fünf Minuten in Anspruch nehmen. Die Integration der KRK-Screeningmotivation in den zahnärztlichen Alltag bedeutet dabei eine vom Wissenschaftsrat seit langen geforderten Verknüpfung innerhalb der Medizin. Jedoch wären hier auch Fragen der Aufwandsvergütung zu thematisieren. Dieses Konzept befördert die Krebsfrüherkennung und die Risikominimierung, die laut WHO und nach Auffassung der Onkologen wichtigsten Maßnahmen im Kampf gegen Krebs.
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.
Im Rahmen des Verbund-Forschungsprojektes KOKON wurde nach systematischer Literaturrecherche eine Datenbank entwickelt; in der KOKONbase sind sowohl die Interaktionsprofile als auch die Interaktionsmatrix die wesentlichen Elemente der Vorhaltung von primärem und bewertetem Wissen. In der Interaktionsmatrix wird mit Hilfe eines Ampelschemas die Möglichkeit der Beeinflussung der Pharmakokinetik von Arzneistoffen durch ausgewählte Drogen dargestellt. Die Droge und die Arzneistoffe werden paarweise abgebildet. Die Interaktionsmatrix wird durch praktisch tätige Onkologen als sehr wertvolles Instrument in der onkologischen Beratungspraxis angesehen, um schnell einen Überblick über das von einer Droge ausgehende Gefahrenpotential bzgl. der Beeinflussung der Wirksamkeit eines in der Onkologie genutzten Arzneistoffs zu bekommen.
Staphylococcus (S.) aureus ist vor allem bekannt als einer der Haupterreger nosokomialer Infektionen weltweit. Die Mechanismen, mit denen S. aureus und das Immunsystem des Wirtes miteinander interagieren sind komplex und bis heute nicht vollständig verstanden. Ziel der vorliegenden Dissertation war es daher, bekannte Virulenzfaktoren von S. aureus und Proteine, deren Funktion für das Bakterium bisher unbekannt ist, hinsichtlich ihrer Immunogenität und ihrer Fähigkeit, Interaktionen mit Zellen und Plasmafaktoren des humanen Blutes einzugehen, zu charakterisieren. Die Entwicklung und Anwendung eines für den Organismus S. aureus spezifischen Proteinmikroarray war eines der Hauptziele dieser Arbeit, welches unter der Bezeichnung Staph-Toxin-Ag verwirklicht wurde. Der Array trug bis zu 62 S. aureus-Antigene und zeigte sich als geeignet zur Charakterisierung und Quantifizierung von Antikörperantworten in verschiedenen humanen und murinen Wirtsproben, wie Blutplasma und -serum sowie anderen extrazellulären Flüssigkeiten wie Nasensekret und Bauchwasser von gesunden und infizierten Probanden. Im ‚Protein-Interaktionsassay‘ wurde der Staph-Toxin-Ag dazu verwendet, Interaktionen von S. aureus-Proteinen zu humanen Blutplasmaproteinen zu identifizieren – Faktor H, Fibronektin, Fibrinogen, Plasminogen und Vitronektin. Der Staph-Toxin-Ag wurde in zwei unabhängigen globalen Studien angewendet, welche die S. aureus spezifischen Antikörperantworten von gesunden humanen Probanden untersuchten, darunter Träger und Nicht-Träger von S. aureus. In der ersten Studie wurden die IgG-Antworten in den Blutplasmen, in der zweiten Studie die Antikörperantworten der Klassen IgG und IgA, hier in den Nasensekreten der Probenaden charakterisiert. In beiden Studien wurde wie erwartet eine enorme Heterogenität der detektierten Antikörperantworten innerhalb der Kohorten beobachtet, die unabhängig vom Trägerstatus bestand. Vergleichende Analysen der IgA- mit den IgG-Antworten in den Nasensekreten konnten den Grad der Heterogenität noch einmal deutlich erhöhen. Für keinen der untersuchten Probanden stimmten die S. aureus-Antigen-Muster beider Antikörperklassen vollständig überein. Für die untersuchten S. aureus-Träger wurden im Durchschnitt höhere Antikörperlevel nachgewiesen als für die Nicht-Träger. Statistische Analysen (Mann-Whitney U-Test) der gemessenen IgG- bzw. IgA-Level identifizierten insgesamt zehn Antigene, gegen die die Testgruppe der Träger im Vergleich signifikant höhere Antworten zeigte. Für das virulenzassoziierte Protein IsaA (Immunodominant staphylococcal Antigen A) wurden die beschriebenen Unterschiede in beiden globalen Studien und für beide untersuchten Antikörperklassen identifiziert. Die stärksten und häufigsten Antikörperantworten konnten gegen Proteine aus zwei funktionellen Gruppen – die nicht-egc-Superantigene (SEB, SEC, TSST-1) und die Komplement- und Koagulationsinhibitoren (SCIN, Efb, Sbi, SSL-7, SACOL1169) – detektiert werden. Mindestens 60 % der untersuchten Probanden zeigten spezifische IgG- und/oder IgA-Antworten gegen Komplementinhibitoren. Hingegen konnten für Superantigene vor allem Antikörperspezifitäten der Klasse IgG detektiert werden. Für den Komplementinhibitor Sbi (S. aureus Binder of IgG) wurde eine Lücke in den IgG-Antworten beobachtet. Beide funktionelle Gruppen werden folglich bei der Invasion des Wirtes von S. aureus in vivo exprimiert. Komplementinhibitoren sind darüber hinaus offensichtlich für S. aureus von besonderer Relevanz bei der Kolonisierung der Naseschleimhaut. Zahlreiche neue Erkenntnisse konnten gewonnen werden zu Proteinen, die von S. aureus sekretiert werden, deren Funktion für das Bakterium jedoch bisher unbekannt ist. Gegen zehn dieser Proteine wurden mithilfe des Staph-Toxin-Ag spezifische IgG- und/oder IgA-Antworten nachgewiesen, besonders häufig gegen die Antigene SACOL0479, SACOL0480, SACOL0985 und SaurJH1_2034. Dies zeigte, dass diese Proteine durch S. aureus in vivo synthetisiert werden und dass sie immunogen wirken. Im ‚Protein-Interaktionsassay‘ konnten für 20 der sekretierten Proteine mit unbekannter Funktion Interaktionen mit humanen Blutplasmafaktoren nachgewiesen werden. In durchflusszytometrischen Analysen mit humanem Vollblut wurden für sieben Proteine – SACOL0021, SACOL0742, SACOL0908, SACOL0985, SACOL1788, SACOL1802 und SACOL2197 – spezifische Bindungen an PMNs (Polymorphonuclear Leukocytes) und/oder Monozyten gezeigt. In der vorliegenden Dissertation wurden mithilfe immunologischer und durchflusszytometrischer Methoden potentielle neue Virulenzfaktoren, Vakzinkandiaten sowie diagnostische Biomarker identifiziert. Neben der wissenschaftlichen Anwendung ist der Proteinarray Staph-Toxin-Ag durch seine Eigenschaften prädestiniert für einen Einsatz als Screening-Methode in der diagnostischen Medizin.
The present work examines the decision-making process of clinicians and managers in terms of pricing. This dissertation attempts to make often unconscious processes in both the clinical and economic areas more transparent. Due to this increase in transparency and an illustration of the overall decision-making process, a prioritization of the decision-drivers is enabled. Similarily, overall decision-making on stakeholder level is improved. The findings of this work are based on a dual sample: The paper primarily combines qualitative expert discussions in the clinical field with a quantitative manager survey. Therefore, the advancement of knowledge is specifically furthered in terms of pricing decision-making, as well as specific economic and thematic aspects. These form the basis for clinical/managerial decision-making. Since such specific understanding enables better acting and reacting during the negotiation processs, clients of medical device companies (eg clinics) could additionally benefit from improved understanding. Although the focus of this work rests on the clinical area, this paper also examines how companies of the medical technology industry could offer more economic medical products by means of using the instrument of pricing. Based on an interdisciplinary approach and a collection of primary data, this work also discusses a solution approach for corporate/entrepreneurial inefficiencies discovered in this paper. A final conceptual model illustrates different value allocations from both stakeholder groups (clinicians vs. managers). With regard to the research focus, the conceptual model is understood as a holistic solution for recognizing and correcting business gaps in the areas of knowledge transfer, innovation, knowledge of markets and standardization of processes.
Tricholoma populinum, der Pappel-Ritterling, ist ein einheimischer, eine Mykorrhiza mit Populus sp. ausbildender Speisepilz. Als in-vitro-Testmodell diente die Quantifizierung der Degranulation von RBL-2H3-Zellen nach Sensibilisierung mit einem IgE-Antikörper und Stimulierung mittels DNP-HSA. Anschließend wurde die Aktivität eines membranständigen Enzyms, der β-Hexosaminidase, im Überstand bestimmt. Es konnte beobachtet werden, dass der DCM-Extrakt aus Fruchtkörpern des Pappel-Ritterlings eine signifikante Inhibition der Degranulation aufwies. Nach Säulenchromatographie an offener Säule konnten aktive und nicht-aktive Fraktionen ausgemacht werden. Eine Aufreinigung des DCM-Extraktes geschah durch SPE, präparative TLC und Säulenchromatographie. Der letzte Aufreinigungsschritt geschah bei allen Substanzen durch semipräparative HPLC. Reinsubstanzen wurden mit MS- und NMR-Techniken charakterisiert. Die aus dem Pappel-Ritterling isolierten Reinsubstanzen aus den Klassen der aliphatischen Säuren und C28-Sterole wiesen einzeln keine Degranulationshemmung im in-vitro-Modell auf. Ein weiterer untersuchter Organismus war Armillaria ostoyae, der Dunkle Hallimasch. Auch der DCM-Extrakt aus Fruchtkörper und Myzel von A. ostoyae zeigte eine signifikante Reduktion der Degranulation. Dieser Effekt konnte erstmals für A. ostoyae festgestellt werden. Fruchtkörper wurden in Wildsammlung erhalten, das Myzel kultiviert und durch molekularbiologische Untersuchung identifiziert. Aus dem Myzel des Dunklen Hallimaschs konnten Sesquiterpen-Arylester isoliert werden. Hierbei handelte es sich um die Melleolide C, H und J, Melledonal C, 10‑Hydroxymelleolide, Armillarin und Armillaridin sowie einen bisher unbekannten Naturstoff, dessen Struktur durch weitere IR- und CD-spektroskopische Untersuchungen bestätigt werden sollte. Des Weiteren wurde auch das Fettsäure-Derivat Linolsäure-Methylester isoliert und mittels NMR identifiziert. Die Substanzen Melleolide H und J verminderten die Degranulation von RBL-2H3-Zellen, Linolsäure-Methylester wies diesen Effekt nicht auf. Eine Zytotoxizitäts-Untersuchung von Extrakten und Reinsubstanzen wurde mittels des Neutral-Red-Uptake-Assay durchgeführt. Die Extrakte von T. populinum und A. ostoyae zeigten zytotoxische Wirkungen. Nach 24 h Inkubationszeit war diese deutlich stärker als nach 1 h. Auch die isolierten Reinsubstanzen wiesen eine Zytotoxizität auf. Der zytotoxische Effekt kann nicht für die Verminderung der Degranulation verantwortlich gemacht werden. Schädigende Effekte wären bereits im Degranulationsassay sichtbar, konnten jedoch bei Konzentrationen um den IC50-Wert nicht beobachtet werden. Der DCM-Extrakt aus dem Fruchtkörper des Pappel-Ritterlings zeigte einen inhibierenden Einfluss auf die Interleukin-2-Freisetzung stimulierter Jurkat-T-Zellen. Die in der mykologischen Literatur als essbar deklarierten Arten T. populinum und A. ostoyae könnten mittel- bis langfristig zumindest unterstützend bei allergischen Reaktionen Anwendung finden. Bei den Untersuchungen zur Qualitätssicherung standen Methoden zur Gehaltsbestimmung von Polysacchariden, β-Glucanen und Agaritin im Mittelpunkt. Diese wurden etabliert, optimiert und validiert. Einen guten Überblick über allgemeine Kohlenhydratgehalte gibt die Anthron-Methode. Bei dieser werden Polysaccharide hydrolysiert und zu Furfuralen umgewandelt, welche mit Anthron zu einem photometrisch bestimmbaren Produkt reagieren. Validierung erwies die Methode als geeignet für die Bestimmung des Gehaltes von Polysacchariden in Pilzextrakten. Weitergehende Informationen über die dreidimensionale Struktur der in Extrakten enthaltenen β-Glucane können durch die Anilinblau-Fluoreszenz-Methode erhalten werden. Die Methode erwies sich als selektiv für β-1,3-d-Glucane und bewies auch bei Untersuchung anderer Validierungsparameter ihre Eignung für eine β-Glucan-Gehaltsbestimmung. Mit der Kongorot-Methode sollen verzweigte β-1,3;1,6-d-Glucane erfasst werden. Diesen Glucanen wird häufig eine immunologische Aktivität zugerechnet. Allerdings erwies sich die Kongorot-Methode für die Informationsgewinnung über eine 3D-Struktur als weniger geeignet, da ihre Sensitivität zu gering und ihre Selektivität zu schwach ausgeprägt ist. Agaritin als Substanz mit interessanten und widersprüchlichen biologischen Effekten. Es wurde eine Methode etabliert, bei der Agaritin aus pulverisierten Fruchtkörpern extrahiert, durch SPE aufgereinigt und mittels LC-MS/MS und MRM im positiven Ionisationsmodus bestimmt wurde. Die Quantifizierung geschah mithilfe der Extern-Standard-Kalibration mit Agaritin als Referenzsubstanz. Die untersuchte Methode ist dazu geeignet, Agaritin zu quantifizieren, was durch die durchgeführte Validierung belegt wurde.
The aim of this retrospective observational study is to describe and discuss various complications that can arise after insertion of alloplastic materials in the field of urogynecology that require further surgical interventions in order to manage them or to at least improve the quality of life in those women. We were able to collect data on 77 patients who fulfilled the criteria. Medical history, data of clinical findings, and outcomes were collected and analyzed. The most common complication seen as an indication for resecting slings or meshes was de novo overactive bladder syndrome (40%). Other indications seen were lower urinary tract obstruction or obstructive voiding symptoms (21%), chronic pain (21%), and de novo dyspareunia (13%). 36% of the patients had recurrent symptoms (failure) after insertion of alloplastic materials in the form of urinary incontinence or prolapse, 32% presented with vaginal erosions, 2 women had severe signs of infection with abscess formation, another 3 women had urogenital fistulae. Other rare complications after mesh or sling insertion are perforations of the urinary bladder or urethra. Proper case selection is the key factor. The use of meshes and slings seems justified only in patients with known connective tissue weakness and recurrences after native tissue repair. Otherwise, patients will be exposed to unnecessary risk without any expectable improvement to their quality of life. Most of the complications are mainly caused by wrong and inadequate surgical techniques, wrong indications, or missed diagnosis of the underlying problem. In addition, lack of long-term follow-up is usually the cause behind the negligence towards many complications. Therefore, only experienced physicians should be allowed to perform such procedures, and long-term postoperative follow-up is strongly recommended. As slings and meshes are used for procedures of choice as means to improve quality of life, and not for life threatening situations, there is a need for intensive informed consent. All possible alternatives have to be discussed, as do the pros and cons of selected procedures, even the rare complications. Mesh or sling resection is considered to be an effective solution for the management of such complications. It has shown a high success rate in comparison to conservative treatment, and the majority of patients were satisfied and experienced a big improvement in their quality of life. The most common complication after resection is the recurrence of primary symptoms, either urinary incontinence or prolapse. Major or serious intra- or postoperative complications are very rare. All complications were classified and given a code according to the classification system of the international urogynecological association and the international continence society (IUGA/ICS) on 2011. The applicability and practicability of this code were evaluated, looking for ways to possibly improve it or to identify missing parameters. Many patients had more than one code, a problem that entirely torpedoed the idea of “simple” classification. Some complications are not covered individually in the classification, such as failure and recurrence or overactive bladder syndrome. These complications should be included. Many cases began with the same code, despite having different complications. Further sub-classifications should be considered to enable the reader to easily recognize the complication at hand. Patients who came with complications more than one year after mesh or sling insertion were categorized as (T4), regardless of whether the complication arose after 1 year of after 10. Therefore, sub-classifications in the (T4) category are recommended. The “site” category was not applicable in many cases. Furthermore, it is necessary that the severity of a complication is discernible, and should be mentioned in the code. We did not find any correlation between the code given and patient satisfaction. After re-modification and completion, the IUGA/ICS code could be more practical for clinical use, which would allow for the comparison of complications and make the assessment of adverse effects easier for research purposes.
Background: Referral to specialized pediatric treatment seems to rise in Germany, especially for children under 5 years of age and mostly due to behaviour management problems, rampant caries and the need for comprehensive dental treatments. There are indications that more dental treatments under general anesthesia were needed in last decade, but there are very few studies on this topic in Germany. Aim: The objectives of this research were to investigate the characteristics and dental features of referred children to Greifswald university dental clinic in 2008 and 2011 as well as to assess dental treatment and characteristics of the children who underwent general anesthesia in 2011 at Greifswald University Clinic in comparison with three specialized pediatric private practices in Germany. Materials and methods: This retrospective analytical comparative study examined the records of all children younger than 18 years of age, whose were referred to the university dental clinic in Greifswald between 2008 and 2011. In addition, all cases that underwent general anesthesia at the university dental clinic and three other private practices in 2011 were analyzed anonymously. All data including age, gender, dental status and caries levels (dmft/DMFT), as well as diagnosis, referral/GA reasons and the dental treatments were collected and then analyzed using the Statistical Package for the Social Sciences program (SPSS, Ver. 16 for Windows). Descriptive analysis was performed, along with univariate analysis of variance (ANOVA) and Chi square tests. Differences between groups were tested through Mann-Whitney U test and Student’s t-test as appropriate. Results: The final study sample for children and adolescents referred to the university consisted of 389 under 18 years old (205 males and 184 females) with a mean age of 8.75 years in 2008 and 7.38 years in 2011. In addition, 297 children (160 males and 137 females) with a mean age of 4.77 years had been treated under general anesthesia in the three specialized private practices (n= 219, age: 4.81±2.06 years) and in the university (n=78, age: 4.65±2.59 years). More patients of age group 1 (5 yrs or younger), as well as, patients residing within a distance of 31-40 km away from the clinic were referred in 2011 (47.2% and 35.9% resp.) in comparison with 2008 (37.1% and 22.7% resp.) Panoramic and intraoral dental x-rays (46.7%, 11.8% resp.) have been widely carried out in 2011 compared to 2008 (29.9%, 6.5% resp. P = 0.002). Statistical analyses have shown that, younger children with higher values of dental caries indices (dmft, DMFT) were referred in 2011 (5.4 and 2.15 resp.) than in 2008 (5.16 and 1.57 resp.) with increasing demand for comprehensive dental treatment under GA. Whereas, more patients were diagnosed to have rampant caries (42.1%) in 2011 followed by orthodontic/oral surgery problems (16.9%) in comparison with 2008 (29.3%, 10.1% resp. P < 0.001). Non-invasive treatment was much more delivered (63%) in first dental visit for referred patients in 2011 followed by dental consultation (23.6%) compared to 2008 (53.6% and 21.3% resp.). While, on the other hand, considerably more fillings were supplied in 2008 (11.5%) compared to 2011 (2.6%). Further dental treatment pattern revealed more treatment under GA (27%) and a slightly more extractions (16.1%) were done in 2011 compared to 2008 (20.9%, 15.5% resp.). On the contrary, less fillings and preventive procedures were performed in 2011 (26.3% and 4.4% resp.) in comparison with 2008. Sixty-one percent of children were referred back to their family dentists in 2011 which was more than it in 2008. Indeed, about a half of children aged 5 years or younger preferred to stay at the University Clinics in 2011, while, the vast majority of children older than 12 years continued their dental care outside the University Clinics. About eighty percent and seventy percent of children underwent GA at both the university clinics and private practices respectively were under five years old. In total 7.1% mental disabilities and 2.4% preterm birth were detected in children treated under GA, as well as, dental caries were mostly diagnosed (37%) among them followed by irreversible pulpitis (21.5%) and Early Childhood Caries (ECC) (18.5%), where only 4.38% of all examined children had no carious lesions. More panoramic radiographs (41%) and less dental films (26.9%) were conducted at the university clinics as in the private practices (15.1% and 52.1% respectively) with a significant reduction in using x-rays at the university (69.2%) compared to private practices (94.1%). Dental extractions were often performed at university clinic (40.2%, 3.14±2.4) followed by fillings (33.9%, 2.65±2.7), while, more restorations and less extractions were supplied at private practices (47.8%, 5.47±3.1 and 16.3%, 1.86±2 resp.). Both of long (106-120 Min) and short (0-15 Min) treatment’s durations were needed in the university clinics to carried out the adequate dental therapy under GA, while, most of the GAs at private practices have lasted between 45 and 90 minutes. Conclusion: There is a growing definite need for specialized pediatric dentistry in Germany, especially for children under 5 years of age being referred with rampant caries and behaviour management problems to specialized pediatric dentistry. This results in a high number of extensive treatment performed under GA. In contrast to other countries, this seems to be a singular event for most children in Germany indicating a solid treatment under GA and possibly also improvements in the caries activity of the affected children afterwards. The range of dental treatment and its outcome at Greifswald University and in the examined three specialized private practices is very similar reflecting in both the profile of the children a valid indication for GA and the subsequent treatment up to date approaches in pediatric dentistry. Thus, the very professional treatment and effective secondary preventive strategies achieve better oral health and reestablished quality of life for these children, but a primary preventive approach would be preferable decreasing the number of children in need of dental treatment under general anaesthesia.
Der epitheliale Natriumkanal ist an einer Vielzahl von physiologischen Prozessen beteiligt. In den Sammelrohrepithelzellen der Niere trägt er im Wesentlichen zur Na+- und Wasserreabsorption bei. In den glatten Gefäßmuskelzellen kann er als Mechanosensor die mechanischen Gefäßwandeigenschaften beeinflussen. Die Expression und Aktivität des ENaC werden durch das Mineralokortikoid Aldosteron moduliert. Eine Blockade der ENaC-Funktionalität ist über das Diuretikum Amilorid möglich. Inwieweit der ENaC zur Entwicklung renovaskulärer Veränderungen als Bestandteil der Pa-thogenese einer vom Renin-Angiotensin-Aldosteron-System (RAAS)-abhängigen Hypertonieform beiträgt, ist Gegenstand dieser Arbeit. Mit Hilfe von in vitro- und in vivo-Experimenten an proximalen Widerstandsgefäßen haben wir die Funktion proximaler Widerstandsgefäße nach der Induktion einer experimentellen arteriellen Hypertonie untersucht. Dazu verwendeten wir ein transgeninduziertes Rattenmo-dell (Cyp1a1ren-2), das sich durch ein überaktives RAAS auszeichnet. Die Untersuchungen ergaben, dass sich die Compliance der Widerstandsarterien von trans-geninduzierten Ratten zu denen der normotensiven Kontrollen bzw. von Amilorid-behandelten transgenen Tieren nicht signifikant unterscheidet. Auch im Hinblick auf die α1-adrenerge Vasokonstriktion mit dem Rezeptoragonisten Phenylephrin ergaben sich in vitro und in vivo ähnliche Gefäßantworten zwischen den vergleichenden Gruppen. Im Rahmen der Acetylcholin-induzierten, endothelabhängigen Vasodilatation sahen wir bei Cyp1a1ren-2-Ratten nach Transgeninduktion und auch unter Amilorid-Einfluss keine signifikanten Veränderungen der Gefäßeigenschaften. Im Gegensatz dazu ließ sich eine Desensibilisierung auf Angiotensin II und ein reduzierter Gefäßwiderstand nach Transgeninduktion im Vergleich zur Kontrolle bzw. zu transgeninduzierten Cyp1a1ren-2-Tieren nach Amilorid-Gabe abbilden. Durch die Behandlung mit dem ENaC-Inhibitor Amilorid konnte bei transgeninduzierten Ratten der Blutdruck effizient gesenkt werden. Hierbei scheint die gesteigerte Elektrolytausscheidung über das renale Sammelrohr der entscheidene Faktor zu sein. Zusammengefasst zeigen unsere Ergebnisse, dass nicht ENaC-abhängige Veränderungen der Funktion von Widerstandsgefäßen, sondern ENaC-abhängige Prozesse der renalen Natrium-Reabsorption an der Entwicklung einer arteriellen Hypertonie bei hypertensiven Cyp1a1ren-2-transgenen Ratten beteiligt sind.
Die Hefe Saccharomyces cerevisiae reagiert auf die sich ständig ändernden Umweltbedingungen durch eine präzise Regulation der Genexpression. Möglich wird dies durch ein komplexes Netzwerk aus spezifischen Regulatoren und pleiotropen Faktoren. Aktivatorproteine binden an Aktivierungssequenzen (UAS-Elemente) in ihren Zielpromotoren und rekrutieren basale Transkriptionsfaktoren sowie Coaktiva¬toren. Dadurch erhöhen sich Wahrscheinlichkeit und Häufigkeit der Transkriptions¬initiation und die DNA im Promotorbereich wird durch die Aktivität von Komplexen der Chromatinremodellierung und -modifizierung für die Transkriptionsmaschinerie zugänglich gemacht. Dagegen binden spezifische Repressor¬proteine an ihre Regula¬tionssequenzen (URS-Elemente) oder an Aktivatorproteine, inhibieren deren Wirkung oder rekrutieren Histondeacetylase-Komplexe wie den Sin3-Corepressor, die eine Verdichtung des Chromatins bewirken. Der Sin3-Corepressorkomplex ist an einer Vielzahl von Regulationsprozessen beteiligt. In Hefe existieren zwei Sin3-Varianten, die als Rpd3L bzw. Rpd3S bezeichnet werden und sich in ihrer Zusammensetzung unterscheiden. Neben Sin3 als zentralem Gerüst¬protein in beiden Komplexen sind im Rpd3L strukturelle Untereinheiten wie Sds3, Sap30 und Pho23 sowie die Histondeacetylase (HDAC) Rpd3 als enzymatische Komponenten enthal¬ten. Durch Funktionsanalysen von Mutanten einzelner Unterein¬heiten wurde festge¬stellt, dass zusätzlich zu Rpd3 weitere HDACs an der Repression ICRE-abhängiger Gene der Phospholipid-biosynthese Gene beteiligt sind. Interaktionsstudien zeigten, dass auch die HDACs Hda1 und Hos1 an Sin3 binden. Die Bindung erfolgt über drei sogenannte HDAC-Interaktionsdomänen (HID1-3), wobei Hda1 und Hos1 an HID2 und HID3 binden, Rpd3 dagegen an HID1 und HID3. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die HDACs direkt an ihre jeweiligen HIDs binden. Außerdem inter¬agieren Hda1 und Hos1 auch in vivo mit Sin3. Die HID1 wurde auf die Aminosäuren 801-950 verkürzt und es wurde nachge¬wiesen, dass eine funktionsfähige katalyti¬sche Domäne von Rpd3 nicht für die Wechselwirkung mit Sin3 notwendig ist. Außerdem wurden die Interaktionsdomänen von Sds3 und Sin3 kartiert. Die erhaltenen Befunde ergänzen die Daten zu Protein-Protein-Inter¬aktionen im Sin3-Corepressorkomplex und komplettieren funktionelle Aspekte der HDAC-Rekrutierung. Eine weitere Zielstellung dieser Arbeit war die Erstellung eines Interaktionsnetzwerks zwischen spezifischen Aktivatoren und allgemeinen Faktoren der Transkription. Eukaryotische Aktivatorproteine sind modular aufgebaut und besitzen voneinander separierbare Funktionsdomänen. Die Erkennung und Bindung von UAS-Elementen in den Zielpromotoren erfolgt über die DNA-Bindedomäne (DBD), während Tran¬skriptions¬¬aktivierungs¬domänen (TADs) basale Transkriptionsfaktoren und Co¬aktiva¬toren rekrutieren und somit die aktivierende Wirkung vermitteln. Im Gegensatz zu den DBDs folgen TADs meist keinen durch Sequenzanalysen vorhersagbaren Strukturmotiven und müssen manuell eingegrenzt werden. Für die Kartierung funktioneller TADs wurden Längenvarianten von über 30 Aktiva-toren aus verschiedenen Familien DNA-bindender Proteine an die Gal4DBD fusioniert und auf ihre Fähigkeit überprüft, ein UASGAL-abhängiges Reportergen zu aktivieren. Dabei konnten 15 neue TADs eingegrenzt werden. Weiterhin wurden die bisher nicht charakterisierten Zinkcluster¬proteine Yjl206c, Yer184c, Yll054c und Ylr278c als Aktivatoren bestätigt. Dadurch stand eine Samm¬lung aus 20 bekannten und neukartierten TADs zur Verfügung, die nach Konstruktion von GST-Fusionen für in vitro-Interaktionsexperimente mit Unter¬einheiten des Mediators, des TFIID- und des SWI/SNF-Komplexes eingesetzt wurden. Es konnten direkte Wechselwirkungen von Aktivatoren (u. a. Aft2, Aro80, Mac1 und Zap1) mit den TFIID-Komponenten TBP, Taf1, Taf4 und Taf5 detektiert werden. Die Bindung an Taf1 erfolgte im Bereich von aa 1-250, der zwei Aktivator¬interaktions-domänen (AID) enthält und in vorangegangenen Experimenten auch mit Ino2 und Adr1 interagierte. Die Rap1-Bindedomäne (RBD) von Taf4 (aa 253-344) interagierte auch mit Mac1, Aft2 und Ino2. Daher wurde dieser Bereich als allgemeine AID klassifiziert. Für die Aktivatorinteraktion essentielle Aminosäuren konnten allerdings nicht identi¬fiziert werden. 17 von 20 TADs interagierten direkt mit der Mediator-Untereinheit Med15, während für Med17 10 Kontakte zu Aktivatoren detektiert wurden, was die Relevanz des Mediators für die Aktivatorfunktion unterstreicht. Die katalytische Untereinheit des SWI/SNF-Komplexes Swi2 zeigte ähnlich viele TAD-Interaktionen wie Med15. Der N-terminale Bereich von Swi2 (aa 1-450) stellte sich als ausreichend für die Bindung der Aktivatoren heraus und enthält demnach eine oder mehrere AIDs. Damit konnte das Interaktionsnetzwerk zwischen Aktivatoren und allgemeinen transkriptionalen Cofaktoren substantiell erweitert werden.
Mit der demographischen Entwicklung gehen enorme Herausforderungen für die Gesellschaft einher. Eine dieser Herausforderungen liegt im wirtschaftlichen Bereich. Viele Unternehmen befinden sich im globalen Wettbewerb und, um dort bestehen zu können, sind sie gezwungen, ihre Produkte oder Dienstleistungen fortwährend zu verbessern. Gerade kleinere Unternehmen stehen vor dem Problem, dass sie bereits heute und in Zukunft noch verstärkt, für bestimmte Aufgaben nicht immer die passenden Mitarbeiter mit den benötigten Qualifikationen zur Verfügung haben. Vor dem Hintergrund der demographischen Entwicklung wird die Besetzung von Innovationsteams in Zukunft eine entscheidende Aufgabe für viele Unternehmen werden. Die vorliegende Dissertation untersucht in zwei Experimenten unter Laborbedingungen, ob sich homogene und heterogenen Teams in ihrer Innovationsleistung unterscheiden.
In Europa veröffentlicht die ESMO (European Society for Medical Oncology) in regelmäßigen Abständen, zuletzt 2014, Leitlinien zur Diagnose, Behandlung und Nachbeobachtung von Patienten mit GIST. Bislang gibt es nur wenige Untersuchungen darüber, wie und in welchem Umfang diese Empfehlungen in der alltäglichen Versorgungssituation von Patienten umgesetzt werden. Aufgrund des ländlichen Charakters und der dezentralen Versorgungsstruktur in Vorpommern ist zu vermuten, dass die Leitlinien, vor allem die dezentral stattfindende Nachsorge betreffend, nur partiell umgesetzt werden. Ziel der Arbeit war daher einerseits eine Charakterisierung des Patientenkollektives mit GIST in einem Krankenhaus der Maximalversorgung in Vorpommern, andererseits der Erwerb eingehenderer Erkenntnisse in der leitliniengerechten Umsetzung zu Diagnostik und Therapie der Patienten. Hierzu wurde ein Kollektiv von 104 Patienten (51,9% Männer, Durchschnittsalter: 66,7±11,9 Jahre) mit histopathologisch gesichertem GIST retrospektiv untersucht. Der Zeitraum erstreckte sich von 1993 bis Januar 2011. Im Vergleich mit der aktuellen Literatur zeigte sich unser Patientenkollektiv vergleichbar sowohl bzgl. Inzidenz, Geschlechtsverteilung, Erkrankungsalter, Symptomen und Lokalisation, histopathologischen Merkmalen des Tumors und Verteilung der Risikogruppen sowie dem Auftreten von weiteren malignen Tumoren. Die GIST-Inzidenz in Vorpommern betrug 1,1/100 000 Einwohner. 32% der Patienten hatten keine Beschwerden aufgrund des GIST. Bei den symptomatischen Patienten dominierte die gastrointestinale Blutung mit 55,8% betroffener Patienten. Die häufigsten Tumorlokalisationen waren mit 68,9% der Magen, mit 16,5% der Dünndarm und mit 4,9% der Ösophagus. Extragastrale GIST traten in 6,8% der Fälle auf. Die durchschnittliche Tumorgröße betrug 5,0±3,9 cm. 91,9% der GIST zeigten sich CD117 positiv. DOG-1 als neuerer Diagnosemarker wurde bei nur 3 Patienten bestimmt. Eine Mutationsanalyse wurde bei 5,8% der Patienten durchgeführt; 66,7% zeigten eine Mutation im PDGFRα-Gen, 33,3% im KIT-Gen Exon 11. Die GIST wurden den Risikogruppen nach Fletcher zugeteilt. Die Häufigkeit betrug 12,9% in der Niedrigst-, 32,3% in der Niedrig-, 29,0% in der Intermediär- und 25,8% in der Hochrisikogruppe. 85 Patienten wurden am Primärtumor operiert (85,4% R0-Resektion, 6,7% R1-Resektion, 2,2% R2-Resektion, 3,4% Tumorruptur). Bei 3 Patienten lagen bei Erstdiagnose bereits Metastasen in der Leber und bei 2 Patienten multiple Metastasen vor. Allen dieser Patienten wurde eine adjuvante Therapie empfohlen. Von Metastasen oder Rezidiven im Verlauf waren 11 Patienten betroffen. Diese traten nach durchschnittlich 3,6 Jahren vor allem in der Leber (36,4%) oder lokal mit Lebermetastasen (27,3%) auf. 63,6% dieser Patienten wurden adjuvant behandelt. Eine adjuvante Therapie mit Imatinib wurde bei 11 von 18 Patienten (61,1%) aus der Hoch- und bei 2 von 23 Patienten (8,7%) aus der Intermediärrisikogruppe durchgeführt. 36,4% der Patienten der Hochrisikogruppen erhielten eine Nachsorge. Der erste Nachsorgetermin fand im Durchschnitt nach 30,9 Monaten, der letzte nach 47,1 Monaten statt. 30,8% der Patienten hatten mindestens einen malignen weiteren Tumor (26,3% kolorektales Karzinom, 18,4% Mammakarzinom, 15,8% Magenkarzinom, 15,8% Prostatakarzinom). Die 5-Jahres-Gesamt-Überlebensrate lag bei 38,5%. Es lässt sich feststellen, dass für eine leitliniengerechte Diagnostik mehr Bestimmungen von DOG-1 und PDGFRα bei CD117-Negativität nötig sowie die häufigere Durchführung von Mutationsanalysen empfehlenswert sind. Bei Patienten mit GIST höherer Risikogruppen besteht der Datenlage nach Verbesserungsbedarf bzgl. der Einleitung einer adjuvanten Therapie und v.a. der Nachsorge in Bezug auf die Dauer und zeitlichen Abstände.
BTM-Konzentrationen erlauben die Abschätzung der Aktivität des Knochenstoffwechsels und können daher zur Erfolgskontrolle der Osteoporosetherapie genutzt werden. Um wiederum die Serumkonzentrationen der BTM einordnen zu können, sind alters-, geschlechts-, populations- und methodenspezifische Referenzwerte nötig. In dieser Arbeit wurden Referenzwerte für PINP-, BAP- und CTX-Serumkonzentrationen vorgestellt. Die Daten stammen aus einer gesunden Referenzpopulation von 1107 Männern, 382 prämenopausalen und 450 postmenopausalen Frauen, die an SHIP-1 teilnahmen. Gemessen wurden die BTM-Spiegel mit dem automatisierten IDS-iSYS Multi-Discipline Analyser (Immunodiagnostic Systems Limited, Frankfurt am Main). Der Referenzbereich wurde als mittleres 95%-Intervall festgelegt. Die resultierenden Referenzwerte der PINP- und CTXSerumkonzentrationen für Männer wurden mittels quantiler Regression bestimmt, sie sind altersabhängig und sinken mit steigendem Alter. So fallen sie bei PINP von 29,2–93,0 ng/ml auf 15,2–68,2 ng/ml und bei CTX von 0,12–0,82 ng/ml auf 0,05–0,61 ng/ml im Altersbereich zwischen 25 und 79 Jahren. Die BAP-Referenzwertbereiche für Männer verengen sich dezent mit steigendem Alter von 7,4–27,5 ng/ml auf 7,6–24,8 ng/ml im Altersbereich zwischen 25 und 79 Jahren. Die Referenzwerte für die Frauen sind altersunabhängig. Der Referenzwertbereich für die 30- bis 54-jährigen prämenopausalen Frauen beträgt für PINP 19,3–76,3 ng/ml, für BAP 6,0–22,7 ng/ml und für CTX 0,05–0,67 ng/ml. Für die 50- bis 79-jährigen postmenopausalen Frauen erstrecken sich die Referenzwertgrenzen für PINP von 18,2–102,3 ng/ml, für BAP von 8,1–31,6 ng/ml und für CTX von 0,09–1,05 ng/ml. Die enorm große und überdies sehr detailliert charakterisierte Referenzpopulation ermöglichte die Etablierung von robusten und aussagekräftigen Referenzwerten für BTM-Serumkonzentrationen. Diese können künftig bei der Einschätzung der aktuellen Knochenstoffwechselaktivität bei Männern und prä- sowie postmenopausalen Frauen zu Rate gezogen werden.
This thesis is about the establishment and the application of novel methods and tools that are re-lated to the most widely used enzyme class: hydrolases. It covers all fields from the identification to the application of these valuable enzymes with particular focus on lactonases, acylases and proteases. The activity assay introduced in Article I substantially extends the method toolbox for studies on lactonases and acylases that interfere with the bacterial cell-cell communication system. Article II describes a fully automatized robotic platform that represents the next-level tool for the high-throughput enzyme screening in the microtiter plate format. It was used, for instance, for the screening for improved porcine aminoacylase I variants. Diverse aspects of the protease-mediated hydrolysis of non-resistant proteins for the purification of resistant target proteins are highlighted in Article III.
Viele Arzneistoffe haben eine sehr geringe orale Bioverfügbarkeit. Ein Lösungsansatz ist die Formulierung dieser Arzneistoffe mukoadhäsiven Darreichungsformen wie zum Beispiel Wafern. Diese können unter anderem auf vaginalen als auch auf intestinalen Schleimhäuten appliziert werden. Allerdings ist eine Herausforderung die Gewährleistung des vollständigen Schleimhautkontaktes nach der Applikation. Eine mögliche Lösung ist die Kombination von Wafern mit expandierbaren Systemen. Dafür müssen die Wafer jedoch bestimmte Anforderungen erfüllen. Sie müssen dünn und flexibel sein und außerdem durch einen unidirektionalen Wirkstofftransport gekennzeichnet sein. Im Rahmen dieser Arbeit wurden ein- und zweischichtige Wafer hergestellt mittels Casting Solvent Technik. Die hergestellten Wafer wurden charakterisiert bezüglich ihrer äußeren Erscheinung, mechanischen Eigenschaften, Zerfallszeit und Wirkstofffreisetzung. Außerdem wurde bestimmt welche Faktoren einen Einfluss auf die Wirkstoffübertragung vom Wafer auf eine simulierte Schleimhaut haben und ob die ausgewählten Wafer die Fähigkeit zum unidirektionalen Wirkstofftransport aufweisen. Weiterhin wurde die Wirkstoffpermeation durch Schweinedünndarm nach Appplikation eines zweischichtigen Wafers und einer Referenzdarreichungsform untersucht sowie eine Stabilitätsstudie und eine Proof of Principle Studie durchgeführt. Die finale Waferformulierung war ein zweischichtiger Wafer bestehend aus einem wasserunlöslichen Backing Layer und einer wirkstoffhaltigen, mukoadhäsiven Schicht. Der Backing Layer bestand aus Ethylcellulose (500 µg/cm²) und die mukoadhäsive Schicht wurde hergestellt aus einer Mischung aus Hydroxypropylmethylcellulose, Polyvinylalkohol und Polyethylenglykol 400 im Verhältnis 1:2:4.
Uterine Leiomyosarkome, Epidemiologie, Klinik, pathologisch anatomische Befunde und Primärtherapie
(2016)
Das LMS ist das häufigste uterine Sarkom. Nach unseren Daten liegt der Alter bei Erstdiagnose zwischen 31 und 90 Jahren (median 52, im Mittel 53,5 Jahre). Das LMS tritt im Vergleich zum LM damit etwa 10-15 Jahre später auf. Wenn man das Menopausealter etwa bei 52-53 Jahren annimmt, befinden sich etwa 50 % der LMS-Patientinnen bereits in der Postmenopause. Es gibt mehrere Gründe, warum sich eine präoperative LMS-Diagnose schwierig gestaltet. Erstens sind die LMS-Symptome sehr unspezifisch. Mit Blutungsstörungen (33,1 %), Myom-ähnlichen Beschwerden (14,9 %) und Schmerzen (14,3 %) im Vordergrund passt der Bild zu anderen, nicht zwingend malignen, Krankheiten. Zweitens liefert die bei Blutungsstörungen indizierte HSK mit fraktionierter Abrasio im Fall des regelhaft innerhalb des Myometriums entstehenden LMS in 54,5 % falsch negative und nur etwa 25 % richtig positive Ergebnisse. Bei der regulären gynäkologischen Untersuchung werden die o.g. Symptome meist nur bestätigt und in 23,6 % ein vergrößerter Uterus bzw. ein Uterustumor getastet. Erst eine ausführliche sonographische Abklärung unter Berücksichtigung sonographischer Charakteristika von uterinen LMS kann behilflich sein. In der von uns untersuchten Gruppe wurde im Ultraschall in 77,2 % ein auffälliger Tumor bzw. suspektes Myom beschrieben. Mittels einer CT kann keine spezifische Diagnose gestellt werden. Sie eignet sich am besten einer Ausbreitungsdiagnostik. Die Aussage über den Nutzen von MRT ist bei einer Fallzahl von 6 Befunden sehr eingeschränkt. Das LM ist die wichtigste Differentialdiagnose beim Verdacht auf ein LMS. In insgesamt 72,3 % aller analysierten Fälle war das LMS ein Tumor mit einer mittleren Größe von 9,1 cm. In 41 von 148 Fällen (27,7 %) wurden neben einem LMS ein oder mehrere LM diagnostiziert. Obwohl die LM keine Vorstufen des LMS darstellen und die Inzidenz der LMS in keinem Zusammenhang mit der der LM steht, fanden sich in unserer Kohorte in 6 Fällen Hinweise auf einen pathogenetischen Zusammenhang zwischen diesen zwei Entitäten. Nur in 14,6 % wird präoperativ die Verdachtsdiagnose LMS richtig gestellt. Vorrangig aus diesem Grund werden die LMS in 50,6 % der Fälle unter der Diagnose eines Myoms bzw. Uterus myomatosus operiert. Die Folge ist zwangsläufig eine für LMS inadäquate operative Therapie. Diese Ergebnisse zeigen, dass bei jedem neu aufgetretenen LM und bei jedem LM mit auffälligem Wachstum nach Risikofaktoren für ein LMS gesucht werden bzw. eine exakte Anamnese erhoben werden muss. Die LMS-Prognose ist insgesamt schlecht und hängt von mehreren Faktoren ab. Laut unseren Daten wird die Erstdiagnose vor allem im Stadium I (68,9 %) und im Stadium IV (14,2 %) gestellt (FIGO Stadieneinteilung ab 2009). Eine primäre Metastasierung liegt bei ca. 18 % der Patientinnen vor. Sonst beträgt Zeit bis zum Auftreten der ersten Metastasen weniger als 1 Monat bis maximal 10 Jahre, die meisten Tumoren metastasieren jedoch in den ersten 18. Monaten nach der primären Operation. Die Prognose hängt von der Korrektheit der primären Operation, der Tumorgröße und dem Alter der Patientinnen ab. Bei 27,7 % der adäquat operierten und bei 28,3 % der inadäquat operierten Patientinnen kam zu einem Progress. Dabei fiel auf, dass in der Gruppe mit adäquater Operation die Tumoren primär größer und die Frauen älter waren. Aufgrund dieser Befunde errechnete sich nach dem Prognosescore nach Zivanovic eine primär schlechtere Prognose für diese Tumorentität. Tatsächlich war diese, wenn auch nur im Trend besser als nach einer inadäquaten Operation. Diese Daten lassen einen ungünstigen prognostischen Einfluss inadäquater Operationen auf die Prognose vermuten. Nach adäquater Therapie wurden mit zunehmenden Abstand zur Operation die Metastasen bzw. Rezidive zudem deutlich seltener (über 5 Jahre 0,00 %). Anhand unserer Daten fanden sich die LMS-Metastasen mehrheitlich in der Lunge (41,2 %), in dem Darm (13,7 %) und in der Leber (11,8 %). Alle uterinen Tumoren, die in irgendeiner Weise auf ein LMS im Besonderen bzw. auf ein uterines Sarkom im Allgemeinen verdächtig sind, sollen ohne Tumor- bzw. Uterusverletzung mittels totaler HE operiert werden. In dem von uns untersuchten Material wurden insgesamt 101 von 147 Patientinnen (68,7 %) vom Umfang (!) her mittels totaler abdominaler bzw. laparoskopische HE adäquat operiert. Trotzdem erfolgte auch in diesen Fällen in etwa 15 % ein Morcellement. Zusätzliche operative Maßnahmen wie eine Adnexektomie, eine LNE und eine Omentektomie sind bei auf den Uterus begrenzten LMS nicht indiziert. In unserer Gruppe wurden sie trotzdem in 63,9 %, 29,1 % und 20,9 % aller operierten Patientinnen durchgeführt. Bei der Ovarektomie muss aber bedacht werden, dass sich ein großer Teil der Frauen in der Postmenopause befunden hat. Zusammenfassend besteht das größte Problem für die exakte operative Therapie eines LMS darin, diesen Tumor präoperativ zu erkennen. Laut der vorliegenden Analyse ist in 72,7 % die primäre Operationsindikation nicht korrekt. Die meisten LMS sind somit intraoperative Zufallsbefunde. Um diese unbefriedigende Situation zu ändern, wurde von Seiten des DKSM ein entsprechendes diagnostisches Fließschema vorgeschlagen. Diese Arbeit ist in Rahmen der „Promotions- und Forschungsgruppe genitale Sarkome“ des DKSM entstanden (http://www.medizin.uni-greifswald.de/gyn/dksm/).
Hantaviruses are enveloped viruses with a single-stranded RNA genome of negative polarity. The genome consists of three segments: small (S), medium (M) and large (L). As zoonotic pathogen, hantaviruses are worldwide responsible for 150,000 to 200,000 human disease cases per year. Two forms of human disease are currently distinguished: In the Americas the hantavirus cardiopulmonary syndrome (HCPS) and in Europe and Asia the hemorrhagic fever with renal syndrome (HFRS). Since the introduction of the German Protection against Infection Act in 2001 until now a total of 10,082 disease cases have been reported. As a result, hantavirus infections currently rank as the fifth frequent notifiable disease in Germany. More than 80% of these infections were caused by the hantavirus species Puumala virus (PUUV), transmitted by the bank vole Myodes glareolus. Besides temporal oscillations, an unequal geographical distribution of human PUUV cases was noticed in Germany and in other countries of Central Europe. This is reflected in the presence of endemic and non-endemic regions as well as of so-called outbreak years. Therefore, the overall objective of this study was to find out possible reasons for the inhomogeneous distribution of PUUV in Central Europe, in particular in Poland, Germany and certain districts of Baden-Wuerttemberg. The basic working hypothesis was that PUUV spread in Central Europe after the last glaciation with different evolutionary lineages of the bank vole and that the current emergence of PUUV in bank vole populations is determined by local geographical and ecological factors. Very little was known about the presence of PUUV in Poland. Earlier studies were based exclusively on serological detection of PUUV, but a molecular detection with subsequent phylogenetic investigation was missing so far. Therefore, 45 bank voles from the northeastern part of Poland were investigated by serological and molecular assays. In three animals from a forest region close to the city of Miko³ajki PUUV-reactive antibodies and/or PUUV RNA were detected. Phylogenetic analysis indicated the presence of a Latvian (LAT) PUUV strain. Viral RNA was detected in one bank vole of the Eastern evolutionary lineage and two animals of the Carpathian lineage. Thereby it could be demonstrated for the first time that the distribution of the LAT PUUV lineage ranges from Latvia south-west to the northeastern part of Poland. An inhomogeneous spatial distribution of human disease cases has been observed even for Baden-Wuerttemberg, a long time known endemic federal state of Germany. Therefore 660 bank voles were trapped during the outbreak and non-outbreak years 2012 and 2013 in four districts with high incidences (H) and in four districts with low incidences or lacking PUUV cases (L). During the outbreak year 2012 PUUV-positive bank voles were detected by serological and molecular investigations in seven of eight districts. In contrast, in the following year only in one district PUUV infected bank voles were detected. Furthermore, it was demonstrated that after a beech mast, i.e., a massive fructification of beech trees, in H districts with a higher percentage of beech forest coverage a higher number of human cases was notified, but not in L districts with a lower percentage of beech forest coverage. For the future development of early warning modules it is therefore necessary to have a long-term bank vole monitoring established that incorporates beech mast data and information on beech forest coverage. High endemic regions for PUUV are mainly located in the southern and western parts of Germany, whereas in the eastern and northern parts only low numbers or even no human cases are recorded. To find out possible reasons for this inhomogeneous distribution, 1,774 bank voles from different regions of Germany were investigated for PUUV infections and in parallel for the corresponding bank vole evolutionary lineage (Western, Eastern, Carpathian). The PUUV investigations indicated positive voles in the known endemic regions with an easternmost and northernmost occurrence in western Saxony-Anhalt, western Thuringia and in Osnabrück. In the northern and eastern part of Germany none of the 1,210 investigated bank voles showed a PUUV infection. In the southern and western parts of Germany only the Western bank vole lineage was identified, whereas the Eastern lineage was exclusively found in the eastern and northern part and the Carpathian lineage in the South-East and North-East of Germany. PUUV infections were found almost exclusively in bank voles of the Western lineage. Individuals of the other two vole lineages were found to be PUUV infected only in regions with sympatric occurrence of the Western lineage. The previously described contact zone of the different bank vole phylogroups ranges from Poland to the entire northern part of Germany. In conclusion, the results of this investigation indicate two potential major reasons for the inhomogeneous distribution of PUUV in Germany: First, PUUV of the CE lineage seems to be associated with the Western bank vole lineage. The current geographical distribution of virus and host might be explained by a post-glacial northern expansion of the bank vole starting at the western refuge. Second, the missing detection of PUUV in bank voles of the Western lineage in areas close to high endemic regions might be explained by the extinction of the virus due to a limited winter survival of infected animals during long and harsh winters. The virus stability outside the host or ecological barriers, such as isolated forest areas or broad rivers, might also influence the distribution of PUUV in bank vole populations.
Zielstellung: Die Ziele unserer Studie waren die Bestimmung der Sicherheit der SS-MRCP, die Beurteilung der Verbesserung der Gangvisualisierung und die Bewertung der exokrinen Pankreasfunktion mit Hilfe der sekretinvermittelten MRCP. Material und Methoden: Achthundertsechzehn Probanden (370 Frauen und 446 Männer, mittleres Alter 49,7 ± 13,1 Jahre) bekamen eine 3D-MRCP-Untersuchung vor und nach Sekretinapplikation (1 U/kg KG) an einem 1.5 Tesla MRT-Gerät. Für zwei Stunden nach Sekretininjektion wurden die Probanden bezüglich auftretender Nebenwirkungen überwacht. Die verbesserte Visualisierung des Pankreasganges nach Sekretinstimulation wurde von zwei Begutachtern subjektiv ausgewertet. Ebenfalls wurde der Gangdurchmesser von einem Begutachter vermessen. Die exokrine Pankreasfunktion wurde von zwei Begutachtern subjektiv anhand der duodenalen Füllung kategorisiert. Des Weiteren wurde das duodenale Flüssigkeitsvolumen nach Sekretinstimulation erfasst und mit einer kalibrierten volumetrischen Messung von den Parametern TEV und PFO auf die exokrine Pankreasfunktion geschlossen. Ergebnisse: 2 Probanden (0,2%) zeigten Übelkeit als Nebenwirkung auf das Sekretin. Die Gangvisualisierung nach Sekretininjektion war für Begutachter 1 in 468 (57,4%) und für Begutachter 2 in 478 (58,6%) Fällen verbessert. Nach Sekretinstimulation sahen Begutachter 1 in 324 (39,7%) und Begutachter 2 in 315 (38,6%) Fällen eine gleichbleibende Gangsichtbarkeit. Begutachter 1 sah in 24 (2,9%) und Begutachter 2 in 23 (2,8%) der Fälle eine Verschlechterung der Gangsichtbarkeit. (Interrater Übereinstimmung κ=0,925). Der Gangdurchmesser des Ductus Wirsungianus vergrößerte sich signifikant nach Sekretinstimulation: Pankreascaput 10,5% (im Mittel), Pankreascorpus (12,5%) und Pankreascauda (7,7%). Die exokrine Pankreasfunktion wurde wie folgend anhand der duodenalen Füllung nach Sekretinstimulation kategorisiert: Grad 0 (schlechte Funktion) in 0,7% der Fälle bei beiden Begutachtern, Grad 1 (reduzierte Funktion) in 4,8% der Fälle von Begutachter 1 und von Begutachter 2 in 4,5% aller Probanden, Grad 2 (leicht reduzierte Funktion) in 31,1% der Fälle von Begutachter 1 und in 26,5% der Fälle von Begutachter 2, und Grad 3 (physiologische Pankreasfunktion) in 63,4% der Fälle von Begutachter 1 und in 68,3% der Fälle von Begutachter 2 (Interrater Übereinstimmung κ=0,838). Das mittlere Total Excreted Volume (TEV) war 111,8 ± 49,8 (SD) ml, und die mittlere Pancreatic Flow Output (PFO) war 9,6 ± 4,2 ml/min. Schlussfolgerung: Die sekretinstimulierte MRCP verbessert die Gangsichtbarkeit moderat und erlaubt eine nichtinvasive Quantifizierung der exokrinen Pankreasfunktion mit vernachlässigbarem Risiko an Nebenwirkungen.
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.
In der vorliegenden Studie wurde der Processus styloideus morphologisch und topographisch beschrieben und Zusammenhänge zwischen definierten Parametern dieses Schädelfortsatzes und ausgewählten Schädel- und Weichteilparametern geprüft. Für die Untersuchungen standen 122 DVT-Datensätze von erwachsenen männlichen und weiblichen Probanden zur Verfügung, welche mit Hilfe der NewTom 3G Software vermessen wurden. Mögliche alters- und geschlechtsspezifische Unterschiede wurden berücksichtigt. Die Morphologie des Processus styloideus stellte sich mit Längenmaßen von 8 mm bis 88 mm und anterioren Neigungswinkeln von 17 bis 103 Grad als sehr variationsreich dar. Männliche Probanden wiesen mit einem Mittelwert von 36 mm signifikant längere Processus styloidei auf als weibliche mit 30 mm. Eine Zunahme der Länge des Processus styloideus mit steigendem Alter der Probanden konnte nicht festgestellt werden. Die Ausrichtung des Processus styloideus erwies sich als unabhängig von Alter und Geschlecht. Beide Processus styloidei waren weitgehend bilateral symmetrisch angeordnet. Der Abstand des Proc. styloideus zu den meisten Messpunkten am Kopf stellte sich bei weiblichen Probanden als signifikant kürzer heraus als bei männlichen. Die Beziehungen zwischen den Längenmaßen, Winkelwerten und Abstandswerten des Processus styloideus wurden geprüft und konnten nicht bestätigt werden. Daraus ergibt sich eine von Schädel- und Weichteilparametern unabhängige Variation des Proc. styloideus.
Kindesmisshandlungen als Risikofaktor für depressive Erkrankungen im Lebensverlauf ist einer der stabilsten Befunde in der Fachliteratur. Neuere Studien postulieren einen distinkten Depressionssubtyp durch lebensgeschichtlich frühen Stress mit spezifischen neurobiologischen und endokriniologischen Auffälligkeiten, der sich möglicherweise auch in einem distinkten Symptomprofil der Depression niederschlägt. Dennoch entwickeln nicht alle von Misshandlungserfahrungen in der Kindheit Betroffenen eine depressive Störung im Lebensverlauf, so dass angenommen werden muss, dass protektive Faktoren wie Resilienz (psychische Widerstandfähigkeit) auf das bestehende Risiko für depressive Erkrankungen gegenläufig einwirken. Weiterhin gehen depressive Erkrankungen mit einem erhöhten kardiovaskulären Risiko einher, das vermutlich über das Metabolische Syndrom (MetS) (teil-)vermittelt wird. Ziel dieser Arbeit sollte es daher sein, auf Grundlage der populationsbasierten Stichproben der Study of Health in Pomerania (SHIP) die postulierten Assoziationen zwischen retrospektiv erfassten Kindesmisshandlungen und depressive Erkrankungen und das protektive Wirken von Resilienz auf diese Assoziation zu prüfen. Außerdem sollte geprüft werden, ob sich Kindesmisshandlungen distinkt in der späteren Depressionssymptomatik niederschlagen und symptomatische Überschneidung mit dem atypischen oder melancholischen Subtyp der depressiven Erkrankung aufweisen. Weiterhin sollten Alters- und Geschlechtseinflüsse auf die Assoziation von depressiven Erkrankungen und dem MetS untersucht werden und geklärt werden, ob erlebte Kindesmisshandlungen ursächlich mit dem MetS in Zusammenhang stehen. Aus den Ergebnissen der Analysen verschiedener populationsbasierten Stichproben (SHIP-0, SHIP-LEGENDE, SHIP-TREND-0) in dieser Dissertation lassen sich folgende Schlussfolgerungen ziehen: 1. Retrospektiv erfasste Erfahrungen von Kindesmisshandlungen unterliegen Alters- und Geschlechtseffekten und sind mit einem erhöhten Risiko für depressive Erkrankungen im Lebensverlauf assoziiert. 2. Resilienz wirkt als unspezifischer protektiver Faktor auf die Assoziation von Kindesmisshandlungserfahrungen und depressiven Erkrankungen im Lebensverlauf. 3. Personen mit depressiven Erkrankungen im Lebensverlauf und Kindesmisshandlungserfahrungen in der Vorgeschichte unterscheiden sich auf Symptomebene von Personen mit depressiven Erkrankungen ohne Erfahrungen von Kindesmisshandlungen. Allerdings konnte nicht belegt werden, dass dieses distinkte Symptomprofil bei Personen mit depressiven Erkrankungen und Kindesmisshandlungen in der Vorgeschichte eine umfassende symptomatische Überschneidung mit dem atypischen oder melancholischen Subtyp der depressiven Erkrankung aufweist. 4. Alter und Geschlecht haben einen differentiellen Einfluss auf die Assoziation von depressiven Erkrankungen und dem MetS. Misshandlungserfahrungen im Kindesalter sind nicht mit einem erhöhten Risiko für das MetS assoziiert, wenn depressive Erkrankungen als Einflussgröße berücksichtigt werden. Die Ergebnisse werden im Rahmen des neurobiologischen Ätiologiemodells der depressiven Erkrankung diskutiert und somit unter der Theorie, dass depressive Erkrankungen Stresserkrankungen sind und Kindesmisshandlungen (im Sinne von lebensgeschichtlich frühem Stress) einen besonders nachteiligen Einfluss auf neurobiologische und endokrinologische Systeme haben und mit einer erhöhten Vulnerabilität für depressive Erkrankungen einhergehen. Zukünftige Studien sollten sich an einem integrativen Ätiologiemodell der depressiven Erkrankung orientieren und die artifizielle Trennung zwischen biologischen Risikofaktoren und psychosozialen Einflüssen bzw. Lebensereignissen überwinden, um der Heterogenität der depressiven Erkrankung gerecht zu werden. Besonders im Hinblick auf die anhaltende Diskussion über Subtypen der depressive Erkrankung und der Wirkung von protektiven Faktoren besteht Forschungsbedarf.
The history of Mathematics has been lead in part by the desire for generalization: once an object was given and had been understood, there was the desire to find a more general version of it, to fit it into a broader framework. Noncommutative Mathematics fits into this description, as its interests are objects analoguous to vector spaces, or probability spaces, etc., but without the commonsense interpretation that those latter objects possess. Indeed, a space can be described by its points, but also and equivalently, by the set of functions on this space. This set is actually a commutative algebra, sometimes equipped with some more structure: *-algebra, C*-algebra, von Neumann algebras, Hopf algebras, etc. The idea that lies at the basis of noncommutative Mathematics is to replace such algebras by algebras that are not necessarily commutative any more and to interpret them as "algebras of functions on noncommutative spaces". Of course, these spaces do not exist independently from their defining algebras, but facts show that a lot of the results holding in (classical) probability or (classical) group theory can be extended to their noncommutative counterparts, or find therein powerful analogues. The extensions of group theory into the realm of noncommutative Mathematics has long been studied and has yielded the various quantum groups. The easiest version of them, the compact quantum groups, consist of C*-algebras equipped with a *-homomorphism &Delta with values in the tensor product of the algebra with itself and verifying some coassociativity condition. It is also required that the compact quantum group verifies what is known as quantum cancellation property. It can be shown that (classical) compact groups are indeed a particular case of compact quantum groups. The area of compact quantum groups, and of quantum groups at large, is a fruitful area of research. Nevertheless, another generalization of group theory could be envisioned, namely by taking a comultiplication &Delta taking values not in the tensor product but rather in the free product (in the category of unital *-algebras). This leads to the theory of dual groups in the sense of Voiculescu, also called H-algebras by Zhang. These objects have not been so thoroughly studied as their quantum counterparts. It is true that they are not so flexible and that we therefore do not know many examples of them and showing that some relations cannot exist in the dual group case because they do not pass the coproduct. Nevertheless, I have been interested during a great part of my PhD work by these objects and I have made some progress towards their understanding, especially regarding quantum Lévy processes defined on them and Haar states.
Der insulinähnliche Wachstumsfaktor (IGF-I) spielt eine wichtige Rolle im Knochenstoffwechsel, indem er sowohl den Knochenauf- als auch den Knochenabbau fördert. Die Bindung an das IGF-Bindeprotein-3 (IGFBP-3) beeinflusst seine Bioverfügbarkeit und Fähigkeit, an den IGF-Zellrezeptor zu binden. Die beim Knochenstoffwechsel freigesetzten Knochenumbaumarker (BTM) können im Serum gemessen werden. Verschiedene, meist kleinere Studien brachten widersprüchliche Ergebnisse zum Zusammenhang zwischen IGF-I und verschiedenen BTM hervor. Ziel dieser Arbeit war es daher, die Assoziation zwischen IGF-I bzw. dem IGF-I/IGFBP-3 Verhältnis und drei BTM (PINP, CTX und BAP) in der erwachsenen Bevölkerung zu untersuchen. Datengrundlage bildete die Study of Health in Pomerania-1 (SHIP-1), das Follow-Up einer von 1997-2001 in Westvorpommern durchgeführten bevölkerungsbasierten Studie. Für die vorliegende Studie wurden die Daten von 2943 Teilnehmern (1463 Männer, 1481 Frauen) im Alter von 20-79 Jahren untersucht. Zur statistischen Analyse wurden Varianzanalysen und multivariabel-adjustierte Regressionsmodelle durchgeführt. Aufgrund der altersabhängigen Serumwerte für IGF-I und die BTM erfolgten die Berechnungen geschlechtsgetrennt für Männer über und unter 55 Jahren sowie für prä- und postmenopausale Frauen. Bei jüngeren Männern und prämenopausalen Frauen zeigte sich eine starke positive Assoziation zwischen IGF-I und dem Knochenaufbaumarker PINP sowie dem Knochenabbaumarker CTX. Dieser Zusammenhang stellte sich bei Berücksichtigung des IGFBP-3 umso signifikanter dar. Der Knochenaufbaumarker BAP war in beiden Gruppen nicht mit IGF-I korreliert. Bei Männern >55 Jahren und postmenopausalen Frauen ergaben sich z.T. positive, z.T. inverse oder U-förmige Zusammenhänge zwischen IGF- und den verschieden BTM. Diese Ergebnisse sind – ebenso wie die uneinheitlichen Ergebnisse ähnlicher vorheriger Studien – nicht eindeutig zu erklären. Möglicherweise spielen Sexualhormone, welche in dieser Studie nicht berücksichtigt wurden, in der älteren Bevölkerung eine entscheidendere Rolle für den Knochenstoffwechsel als das IGF-I. Es sind weitere, insbesondere auch longitudinale Studien nötig, um diese Zusammenhänge weiter zu erforschen. ¬¬
In dieser retrospektiven Studie wurden die Parameter der Radiojodkinetik: Jod-Uptake (JU), effektive Halbwertzeit (HWZ) und Zeitpunkt der maximalen Jod-Aufnahme (tmax) sowie deren mögliche Beeinflussung durch Erkrankungsart, Schilddrüsenvolumen, Funktionslage, Vortherapien, Patientenalter und Zeitverlauf untersucht. Methodik: Die Studie umfasst Daten von 6156 Radiojodtherapien (RJTH) von Morbus Basedow (MB), unifokalen Autonomien (UFA), multifokalen Autonomien (MFA), disseminierten Autonomien (DISA) und Strumen (STRU), die im Zeitraum von 1996 bis 2008 an der Universitätsklinik für Nuklearmedizin in Greifswald durchgeführt wurden. Die ausgewerteten intratherapeutischen JU-Kurven beruhen auf frequenten Aktivitätsmessungen (automatisierte Patienten-Selbstmessungen, ca. 13/d). Ergebnisse: Für den JU relevant waren Erkrankungsentität und Zielvolumen. In Bereichen äquivalenter Volumen war der JU bei MB etwa 3-mal höher als bei den Strumen. Bei fokalen Autonomien stieg der JU nichtlinear mit dem Zielvolumen; eine Verdoppelung des Zielvolumens im therapierelevanten Bereich (von 10 auf 20 ml) resultierte in einer Zunahme des JU um 30%. Die HWZ war bei Strumen und DISA etwa 20% länger als bei MB und UFA und variierte in den Gruppen um ca. 25%. Mit zunehmender Funktion verkürzte sich die HWZ. Eine Verdopplung des T3-Wertes ergab eine um etwa 20% reduzierte HWZ. Tmax lag im Gesamtkollektiv bei 18h; im Vergleich dazu war tmax bei MB um 20% kürzer und bei STRU um 20% länger. Es bestand eine schwache bis mäßige Korrelation von tmax und Patientenalter sowie eine inverse Korrelation von tmax mit der Funktionslage. Im Zeitverlauf fiel der JU bei abnehmenden Zielvolumina leicht ab (in 12 Jahren ca.1-2%/Jahr). Ein höherer JU bei MB ab 2003 ist annehmbar Folge des veränderten Therapieschemas (Thyreostasepause vor RJTH). Eine frühzeitig bei drohender Unterdosierung durchgeführte Nachapplikation von Radiojod (nötig bei 6% des Kollektivs) führte zu ähnlichen Erfolgsraten (92%) wie in der Normgruppe (91%). Schlussfolgerungen: Die Radiojodkinetik weist relevante Unterschiede zwischen den Erkrankungsgruppen auf. Haupteinflussfaktor auf den JU sind Erkrankungsentität und Zielvolumen. In der Praxis sind für die HWZ die Erkrankungsentität und etwas geringer die Funktionslage von Bedeutung. Bei der Therapieplanung (Radiojodtest) erscheint angesichts der vergleichsweise geringen Streuung der HWZ in den Gruppen die Nutzung von krankheitsspezifischen HWZ (MB, UFA: 5d; MFA: 5,5d, Andere: 6d) vertretbar. Variationen von tmax werden bei großen Messintervallen nicht erfasst, können aber zu fehlerhaften JU- und HWZ-Werten und damit zu falschen Dosisschätzungen führen. Bei Patienten mit drohender Unterdosierung kann durch eine frühzeitige Dosiskorrektur eine Zweittherapie vermieden werden. Dafür ist jedoch eine frequente JU-Messung erforderlich. Ein Teil der divergierenden Literaturangaben zur Radiojodkinetik ist durch Bias (insbesondere Zielvolumenvariation) erklärbar. Orientierende Aktivitätsmessungen per Smartphone sind derzeit nicht geeignet zur Schätzung von Kinetikparametern.
Aktuelle Daten beweisen, dass ein Schlaganfall Immunalterationen induziert. Auf der einen Seite beinhaltet dies eine lokale Inflammation, die zu einem sekundären Wachstum der zerebralen Läsion führt und auf der anderen Seite eine systemische Immunsuppression, die das Risiko einer postischämischen Infektion steigert. Granulozyten und Monozyten als erste Barriere des Immunsystems sind von diesen Immunalterationen betroffen. Wie in der vorliegenden Arbeit gezeigt, sind antimikrobielle Funktionen, wie der oxidative Burst und die NETs-Bildung, signifikant supprimiert. Das diese defekten Abwehrmechnismen mit einer gesteigerten Empfindlichkeit gegenüber Schlaganfall assoziierten Infektionen (SAI) verbunden sind, ist wahrscheinlich. Aufgrund des geringen Einflusses einer präventiven Antibiotikatherapie auf das neurologische Outcome von Schlaganfallpatienten, scheint es notwendig zu sein, nicht nur SAI, sondern insbesondere die Immunalterationen zu therapieren. Stresshormone sind in der Induktion der Immunalterationen vielfach diskutiert. Eine inhibitorische Wirkung auf die Phagozytenfunktion konnte in den hier dargestellten in vitro Experimenten dargestellt werden. Eine eindeutige protektive Wirkung durch Betablocker konnte bisher nicht gezeigt werden. Auch unklar bleibt die Rolle des parasympathischen Nervensystems im Rahmen einer SAI bei Schlaganfallpatienten. Regulatorische T-Zellen hemmen über verschiedene Mechanismen proinflammatorische Immunantworten. Hintergrund der hier dargelegten Daten war es, den Einfluss der Treg auf die systemische Immunsuppression nach Schlaganfall zu begreifen. Aufgrund der reduzierten Treg mit verminderter Suppressionsaktivität ist es unwahrscheinlich, dass diese eine tragende Funktion in der Immunsuppression spielen. Unklar ist jedoch, ob Treg eine protektive oder eine, durch nicht-immunologische Phänomene vermittelte, schädigende Rolle in der Infarktregion spielen. Grundlage für immunmodulatorische Therapien sollte die Abwägung von pro- und antiinflammatorischen Reaktionen nach Schlaganfall sein.
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 erhobenen Daten der retrospektiven matched-pair-Analyse sprechen dafür, dass die Verwendung von niedrig dosiertem Alemtuzumab (10/20 mg) eine mögliche Alternative zum Einsatz von ATG vor unverwandter Transplantation bzw. zur antikörperfreien Konditionierung vor familiärer Transplantation ist. Es zeigte sich keine Unterlegenheit bei der Manifestation einer chronischen GvHD, Alemtuzumab hatte weniger akute Toxizität als ATG, die Gruppe der mit Alemtuzumab behandelten Patienten im Vergleich zur ATG-Gruppe hatten einen verminderten Bedarf an Blutprodukten (sowohl für Erythrozyten- als auch besonders ausgeprägt für Thrombozytenkonzentrate).
This thesis deals with thickness optimization of shells. The overall task is to find an optimal thickness distribution in order to minimize the deformation of a loaded shell with prescribed volume. In addition, lower and upper bounds for the thickness are given. The shell is made of elastic, isotropic, homogeneous material. The deformation is modeled using equations from Linear Elasticity. Here, a basic shell model based on the Reissner-Mindlin assumption is used. Both the stationary and the dynamic case are considered. The continuity and the Gâteaux-differentiability of the control-to-state operator is investigated. These results are applied to the reduced objective with help of adjoint theory. In addition, techniques from shape optimization are compared to the optimal control approach. In the following, the theoretical results are applied to cylindrical shells and an efficient numerical implementation is presented. Finally, numerical results are shown and analyzed for different examples.
Achieving commercial production of electricity by magnetic confinement fusion requires improvements in energy and particle confinement. In order to better understand and optimise confinement, numerical simulations of plasma phenomena are useful. One particularly challenging regime is that in which long wavelength MHD phenomena interact with kinetic phenomena. In such a regime, global electromagnetic gyrokinetic simulations are necessary. In this regime, computational requirements have been excessive for Eulerian methods, while Particle-in-Cell (PIC) methods have been particularly badly affected by the "cancellation problem", a numerical problem resulting from the structure of the electromagnetic gyrokinetic equations. A number of researchers have been working on mitigating this problem with some significant successes. Another alternative to mitigating the problem is to move to a hybrid system of fluid and gyrokinetic equations. At the expense of reducing the physical content of the numerical model, particularly electron kinetic physics, it is possible in this way to perform global electromagnetic PIC simulations retaining ion gyrokinetic effects but eliminating the cancellation problem. The focus of this work has been the implementation of two such hybrid models into the gyrokinetic code EUTERPE. The two models treat electrons and the entire bulk plasma respectively as a fluid. Both models are additionally capable of considering the self-consistent interaction of an energetic ion species, described gyrokinetically, with the perturbed fields. These two models have been successfully benchmarked in linear growth rate and frequency against other codes for a Toroidal Alfvén Eigenmode (TAE) case. The m=1 internal kink mode, which is particularly challenging in terms of the fully gyrokinetic cancellation problem, has also been successfully benchmarked using the hybrid models with the MHD eigenvalue code CKA. Non-linear simulations in this TAE case have been performed confirming the analytical prediction of a quadratic relationship between the linear growth rate of the TAE and the saturated amplitude of the TAE for a range of moderate values of the linear growth rate. At higher linear growth rate, a slower scaling of saturated amplitude with linear growth rate is observed. This analysis has been extended to include the non-linear wave-wave coupling between multiple TAE modes. It has been shown that wave-wave coupling results in a significant reduction in the saturated amplitude. It has been demonstrated that both plasma elongation and ion kinetic effects can exert a stabilising influence on the internal kink mode. A population of energetic particles can also exert a stabilising influence at low normalised pressure. At high normalised fast particle pressure the stabilised kink mode has been shown to give way to the m=1 EPM, which has been simulated both linearly and non-linearly (the "fishbone" mode). The first self-consistent simulations of global modes in the magnetic geometry of the optimised stellarator Wendelstein 7-X have been performed both linearly and non-linearly. Limitations have been encountered in performing simulations in 3D geometry. A hypothesis for the cause of these problems is outlined and ideas for mitigation are briefly described. In addition to the hybrid model simulations, some of the first utilisations of a new scheme for mitigating the cancellation problem in the fully gyrokinetic regime have been carried out in the framework of this thesis. This scheme, which was developed separately, is concisely described in this work. The new scheme has been benchmarked with existing gyrokinetic and hybrid results. The linear Wendelstein 7-X simulations and linear and single mode non-linear TAE simulations have been repeated with the new model. It is shown that bulk plasma kinetics can suppress the growth rate of global modes in Wendelstein 7-X. The results of fully gyrokinetic TAE simulations, the first to have been performed to our knowledge, are shown to be in close agreement with those results obtained using hybrid models. In the TAE case, the hybrid models are an order of magnitude less computationally demanding than the new gyrokinetic scheme, which is in turn at least an order of magnitude less computationally demanding than the previous gyrokinetic scheme.
The synthesis of valuable chemicals via traditional chemical methods can be often outperformed by the use of enzymes because of their excellent chemo-, regio- and stereoselectivity in aqueous solvents at ambient temperatures. On the other hand, enzymes often suffer from several limitations that hamper their industrial application. Protein engineering is commonly applied to overcome these limitations although the generation and the validation of mutants is often a laborious process that may not lead to the desired results within reasonable time frames. This thesis focuses on engineering the enantioselectivity and the substrate scope of industrially relevant enzymes, such as esterases and transaminases. Semi-rational protein engineering was employed to identify improved variants for the synthesis of valuable chemicals ensuring a reduced screening effort. Compared to previous works, 3DM’s applicability was extended to the study of correlated mutations and proved effective in the acceleration of the comprehension and in the mutation of these enzymatic scaffolds. Semi-rational approaches require an extensive amount of information such as protein structures, reaction mechanisms, previous mutational experiments reported in literature and a considerable amount of amino acid sequences from similar proteins to analyze amino acid distributions and correlated mutations. Here, we have exploited 3DM as a tool that can combine all this wealth of information: 3DM is a convenient solution to retrieve and integrate information simplifying decision making in the planning of a semi-rational mutant library since in 3DM’s multiple sequence alignments (MSA) is summarized Nature’s screening process for alternative variants. Furthermore, naturally evolving enzymes often require mutations at more than one position for the acquisition of a new property. Such mutations generate patterns that are recognized by the 3DM algorithm, which creates networks that can be investigated to design strategies that aim to improve the property of interest. Finally, these correlated mutations are connected to the mutations described in publications covered in the PubMed database, thus helping to investigate the role certain positions might play in the network. Article I shows that it is possible to improve the enantioselectivity of an esterase towards a highly symmetrical substrate while drastically reducing the screening effort. This was achieved through the creation of libraries that limit the variants to those identified in the 3DM alignment. Article II shows that networks of correlated mutations are composed of positions that may cluster around a function. These functions can be investigated because 3DM connects the positions in the network to their related publications. In this article, a mutant of the esterase PFE-I from Pseudomonas fluorescens was generated having increased enantioselectivity in the hydrolysis of important target compounds. Article III suggests that the in silico modelling software YASARA, combined with the use of the 3DM database, can further reduce the screening effort: it was possible to identify a hot-spot because both the 3DM database and YASARA docking studies, indicated its importance. This led to a further improved enantioselectivity of the enzyme variant identified in Article II. Article IV shows how MSA may be used to get structural insights into the catalytic properties of enzymes with documented activity. The study of the patterns observed in a large subfamily alignment allowed the definition of the structural determinants important for the substrate recognition in amine transaminases. Article V and VI apply the knowledge acquired for the improvement of the substrate scope in the amine transaminase from Vibrio fluvialis.
Polyelektrolyt-Multischichten werden durch die sequentielle Adsorption von entgegengesetzt geladenen Polyelektrolyten auf einem festen Substrat hergestellt. Die Präparation layer-by-layer ermöglicht die Beschichtungen von Flächen im cm-Bereich mit Schichtdicken im µm-Bereich sowie einer Kontrolle der Molekülanordnung senkrecht zur Substratoberfläche im nm-Bereich. Aus diesen Eigenschaften ergeben sich zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten. Ein Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Analyse der Polyelektrolyt-Adsorption bei der Präparation von Multischichten bestehend aus dem Polykation Polyallylaminhydrochlorid (PAH) und dem Polyanion Polystyrolsulfonat (PSS) bzw. Polydiallyldimethylammonium (PDADMA) und PSS. Die Untersuchung der Multischichten unter in-situ Bedingungen erfolgt mittels Ellipsometrie. Zu diesem Zweck wird ein Formalismus der ellipsometrischen Datenauswertung entwickelt, um die Messgenauigkeit bei der Untersuchung dünner, transparenter Schichten zu optimieren. Im Fall von PDADMA/PSS-Multischichten verläuft das Schichtwachstum nicht-linear mit der Anzahl an adsorbierten Doppelschichten. Der nicht-lineare Verlauf wird mit der unterschiedlichen Linienladungsdichte zwischen einer PDADMA- und einer PSS-Kette in Verbindung gebracht. Die quantitative Analyse der ellipsometrischen in-situ-Messungen ergibt, dass alle untersuchten PDADMA/PSS-Multischichten (präpariert aus 0,1 mol/L NaCl-Lösung bei Raumtemperatur) mindestens zwei verschiedene Wachstumsregimes aufweisen: Erst wächst die Schichtdicke parabolisch mit der Anzahl an deponierten Polyanion/Polykation-Schichtpaaren, nach Nlin Schichtpaaren erfolgt ein Übergang in lineares Schichtwachstum, charakterisiert durch eine konstante Dicke pro Schichtpaar dBL. Das parabolische Wachstumsregime lässt sich mit einer Asymmetrie im Adsorptionsverhalten von PDADMA und PSS erklären: Während die adsorbierenden PSS-Moleküle die Oberflächenladung lediglich neutralisieren, führt ein PDADMA-Beschichtungsschritt zu einer Ladungsüberkompensation und hinterlässt eine effektiv positiv geladene Oberfläche. Die deponierte Stoffmenge nimmt mit jeder PDADMA/PSS-Doppelschicht zu, bis nach Nlin Doppelschichten die adsorbierenden PSS-Ketten nicht mehr imstande sind alle positiven Oberflächenladungen zu neutralisieren. Die beiden Wachstumsparameter Nlin und dBL hängen in einem linearen Zusammenhang voneinander ab, da beide einem gemeinsamen Mechanismus folgen: Je mehr Doppelschichten ein parabolisches Wachstumsverhalten zeigen (Nlin), desto höher ist die Oberflächenbelegungsdichte am Ende des parabolischen Wachstumsregimes und desto größer die Doppelschichtdicke dBL. Das Adsorptionsverhalten von PDADMA- und PSS-Ketten wird analysiert, indem das Molekulargewicht Mw beider Polyelektrolyte systematisch variiert wird (zwischen Mw(PDADMA) = 24 kDa ... 322 kDa sowie Mw(PSS) = 8,6 kDa ... 168 kDa). Die Flächenbelegungsdichte pro Doppelschicht wächst proportional zu Mw(PDADMA) an, bis ab dem Schwellwert Mw(PDADMA) = 80 kDa eine Sättigung eintritt und das Schichtwachstum unabhängig vom Wert des PDADMA-Molekulargewichts wird (Nlin = 15 Doppelschichten und dBL = (12,3 ± 1,3) nm). Die Daten legen nahe, dass unterhalb des PDADMA-Schwellwerts lediglich ein Teil einer PDADMA-Kette auf der PSS-terminierten Multischicht adsorbiert und der restliche Teil der adsorbierten Kette in Lösung ragt. Oberhalb des PDADMA-Schwellwertes adsorbiert mindestens noch ein zweiter Abschnitt der Kette und es ragt mindestens ein loop in Lösung. Dies führt zu einer konstanten Gleichgewichtsdicke der Monoschicht unabhängig vom Molekulargewicht. Unterschreitet das PSS-Molekulargewicht den Schwellwert Mw(PSS) = 25 kDa, so beobachtet man den gegenteiligen Effekt: beide Wachstumsparameter Nlin und dBL nehmen deutlich zu. Die größten gemessene Werte (unter Verwendung von 8,6 kDa PSS) lauten Nlin = 33 und dBL = 28,7 nm. Neutronenreflektionsmessungen zeigen, dass dieser Effekt mit der Diffusion der kurzen PSS-Ketten innerhalb der Multischicht einhergeht. Die Ausdehnung der Diffusionszone von 8,6 kDa PSS beträgt 80 nm und nimmt bis zum Erreichen des PSS-Schwellwertes monoton mit Mw(PSS) ab. Im Gegensatz dazu bilden PSS-Ketten mit einem Molekulargewicht oberhalb des Schwellwertes klar lokalisierte, lateral homogene Schichten (mit einer Grenzflächenunschärfe von 2 ... 4,6 nm). Entgegen der intuitiven Erwartung hat eine höhere Adsorptionszeit keinen Einfluss auf die Diffusionszone. Der limitierende Faktor ist die Diffusionszone selbst. In Übereinstimmung mit der theoretischen Erwartung führt die Diffusion von kurzen PSS-Ketten während der Multischicht-Präparation zu einem exponentiellen Wachstum der PDADMA/PSS-Multischichten, sobald Mw(PSS) < 25 kDa. In diesem Fall durchläuft das Schichtwachstum nacheinander erst ein exponentielles, dann ein parabolisches und schließlich ein lineares Regime.
In der vorliegenden Arbeit wurde der Balkwill-Winkel mit einem Ultraschallmesssystem bestimmt und auf eventuelle Größenunterschiede bzw. Veränderungen untersucht. Die Registrierung der dafür benötigten Punkte wurde mit dem Jaw-Motion-Analyser nach einem standardisierten Messprotokoll vorgenommen. Alle Studienteilnehmer waren ohne Stützzonenverlust und zum Zeitpunkt der Untersuchung zwischen 20 und 60 Jahre alt. Ausgewertet wurden die Daten von 158 weiblichen und 104 männlichen Probanden. Die Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen. Aufgrund einer studienbedingten Abweichung von der definierten Okklusionsebene kam es zu vergrößerten Balkwill-Winkeln. Nach rechnerischer Korrektur dieser Abwandlung ergab sich ein mittlerer Winkel-Wert von rund 23 Grad. Aus der Untersuchung der Balkwill-Winkel-Mittelwerte getrennt nach Geschlechtern resultierte ein um 0,2 Grad kleinerer Winkel in der Gruppe der Frauen. Dieser Unterschied war nicht signifikant. Eine Assoziation zwischen dem Lebensalter und der Größe des Balkwill-Winkels konnte im untersuchten Patientenkollektiv nicht festgestellt werden.
SHIP-Trend ist eine eigenständige populationsbasierte, epidemiologische Kohortenstudie im Rahmen der „Study of Health in Pomerania“ (SHIP). 4.420 Probanden aus dem Raum Vorpommern wurden hierfür einer umfangreichen körperlichen Untersuchung inklusive einer Fundusfotografie unterzogen. Von 3.218 Probanden lagen im Ergebnis digital auswertbare Fundusfotografien in der erforderlichen hohen Abbildungsqualität vor. Mit den darauf spezialisierten Computerprogrammen „Visualis 2.62“ und „VesselMap 3“ von IMEDOS Systems UG, Jena konnte eine Auswertung dieser Fundusfotografien erfolgen. Anhand der ermittelten Ergebnisse zur statischen Analyse der Netzhautgefäße des Sehorgans sollte der Einfluss des Diabetes mellitus auf die retinale Mikrostrombahn analysiert werden. Mittels der speziellen Software konnte für jede digitale Fundusfotografie bei der statischen Gefäßanalyse (SVA) das Arterienäquivalent (CRAE), das Venenäquivalent (CRVE) sowie die arterio-venöse Ratio (AVR) bestimmt werden. Diese Parameter wurden an Hand der auf der Fundusfotografie markierten Arterien und Venen - nach den von Parr und Hubbard erstmalig vorgestellten Formeln - berechnet. Für die untersuchte Population konnte nachgewiesen werden, dass Männer im Vergleich zu Frauen statistisch signifikant häufiger eine niedrige AVR aufweisen. Dabei steigt im höheren Alter die AVR an und das CRVE nimmt ab. Einen statistisch signifikanten Einfluss des Alters auf das CRAE konnten in der untersuchten Kohorte nicht beobachtet werden. Demgegenüber zeigte sich eine deutliche Abhängigkeit aller drei Messwerte von der vorherrschenden systolischen und diastolischen Blutdrucksituation. Die AVR, das Arterien- und das Venenäquivalent nehmen mit steigendem Blutdruck ab. Das CRAE lässt jedoch eine deutlich stärkere Reduktion als das CRVE erkennen, daraus resultiert eine geringe aber statistisch signifikante Reduktion der AVR. In der Kohorte der Probanden mit einer den Qualitätsanforderungen entsprechenden Fundusfotografie lag die Prävalenz für Diabetes mellitus bei 7,1 %. Für die Gesamtkohorte SHIP-Trend wurde ein höherer Wert mit 9,01% festgestellt. Für das Probandenkollektiv, welches in die statische Gefäßanalyse der retinalen Mikrostrombahn eingeschlossen wurde, konnte kein statistisch signifikanter Einfluss des anamnestischen Vorhandenseins eines Diabetes mellitus auf die AVR, das CRAE oder CRVE nachgewiesen werden (p= 0,54; 0,938; 0,673). Es ließ sich allerdings ein statistisch signifikanter Einfluss des HbA1c-Wertes auf das CRAE und das CRVE feststellen (p= 0,007). Mit einem höheren HbA1c-Wert konnten wir einen statistisch signifikanten Anstieg des Arterien- und Venenäquivalentes ermitteln, aber keinen Einfluss auf die AVR (p= 0,856). Für die Interpretation der Ergebnisse ist von Bedeutung, dass im Rahmen einer populationsbasierten Kohortenstudie der Anteil von Teilnehmern selbst mit häufigen Volkskrankheiten naturgemäß begrenzt ist. Von den 4.420 Probanden gaben 351 im Interview an, an Diabetes mellitus erkrankt zu sein. Davon waren von 119 Probanden keine auswertbaren Fundusfotografien zu bekommen. Es verblieben damit 232 Diabetiker für die weiteren Analysen. Pathologische HbA1c-Werte von ≥ 6,5% fand man bei 149 Probanden der 3.218 Probanden mit auswertbaren Fundusfotografien. Schwere Gefäßveränderungen an der Netzhaut konnten bei 13 Teilnehmern objektiviert werden. Außerdem reagiert der menschliche Organismus auf verschiedenste äußere und innere Einflussfaktoren mit einem begrenzten Reaktionsmuster. Das heißt auch andere Einflussfaktoren wirken sich auf die evaluierten Parameter der retinalen Mikrostrombahn aus. Im Rahmen der statistischen Datenanalyse konnte beispielsweise ein signifikanter Einfluss des aktiven Rauchens auf das Arterien- und Venenäquivalent im Sinne einer Steigerung des Äquivalents beobachtet werden. Für das Venenäquivalent war dies selbst für den anamnestisch erhobenen Faktor „früherer Raucher“ noch statistisch signifikant. Diese Ergebnisse zeigen, dass der HbA1c-Wert einen statistisch signifikanten Einfluss auf das CRAE und das CRVE hat. Entgegen unserer Vermutungen konnten wir keinen Einfluss auf die AVR nachweisen. Mit erhöhtem HbA1c-Wert zeigte sich eine Erweiterung der Arteriolen und Venolen. Jedoch setzen die Berechnungen voraus, dass die Gefäße gleichmäßig rund sind. Ovale Gefäßdurchmesser lassen sich nicht anhand der Fundusaufnahmen in allen Ausdehnungsrichtungen beurteilen. Unter diesem Vorbehalt sind die vorliegenden Resultate zu betrachten. Die Methode der statischen Gefäßanalyse macht es möglich, das Ausmaß der Gefäßveränderungen durch Diabetes mellitus, arterielle Hypertonie und Rauchen auch in größeren Kohortenstudien nichtinvasiv zu beurteilen.
In einer Welt durchsetzt mit Gerüchen, haben marine Tiere hochentwickelte chemosensorische Systeme entwickelt um den vielfältigen Anforderungen des Lebens und Überlebens gerecht zu werden. Nahrungserwerb, Kommunikation, das Erkennen von Räubern oder potentieller Partner sind in diesem Kontext nur als Rahmen zu nennen. Durch eine Vielzahl an Sensillen, sowie durch spezifische, olfaktorisch geführte Verhaltensweisen, wie dem antennal flicking oder Stimulus-gerichteter Navigation, zeigen viele Vertreter der Malacostraca ein hohes Maß an Präzision und Genauigkeit in der Differenzierung und Lokalisierung von Düften. Die Mehrzahl der detaillierten morphologischen und ethologischen Studien konzentrierte sich bislang jedoch auf decapode Crustaceen. Das außer Acht lassen kleinerer Spezies abseits der klassischen Modellorganismen führte daher zu einer gewissen Einseitigkeit unseres Verständnisses der chemosensorischen Pfade und Nahrungssuchstrategien. Während einige der terrestrischen Asseln (Oniscidea) schon gelegentlich als Vorlage für Studien dienten um die chemosensorischen Pfade in puncto Morphologie, Physiologie und Verhalten zu untersuchen, beruht unser Verständnis der chemischen Ökologie mariner Isopoden lediglich auf vereinzelten Beobachtungen und Annahmen. In der vorliegenden Arbeit sollen verschiedene Aspekte der Morphologie und Phänomenologie der Chemorezeption der baltischen Riesenassel Saduria entomon (Valvifera) LINNAEUS 1758 berücksichtigt werden. Abschließend soll anhand der vorgelegten Ergebnisse ein Rahmen entworfen werden, in welchem die Terrestrialisierung der Oniscidea neu betrachtet werden muss. Gestützt durch 3D Rekonstruktionen, konventionelle Lichtmikroskopie sowie konfokale Laser-Scanning-Mikroskopie, wurden die generelle Anatomie des Gehirns, sowie das neuronale Substrat der chemosensorischen Pfade untersucht. Während es innerhalb der terrestrischen Isopoden zu einer drastischen Größenreduktion ihrer ersten Antenne und allen mit dieser assoziierten Gehirnareale kam, besitzt S. entomon ein olfaktorisches System, das in Bezug auf die antennale und neuronale Morphologie noch sehr grundmusternah aufgebaut ist. Im Vergleich mit den Decapoda zeigen sich jedoch deutliche Unterschiede in der strukturellen Diversität und dem Umfang von Nervengewebe das in der Verarbeitung chemischer Informationen beteiligt ist. Gleich ihren terrestrischen Verwandten zeigt S. entomon zudem einige Besonderheiten, die die sensorischen Pfade der zweiten Antenne betreffen. Die mikroglomeruläre Organisation des assoziierten Neuropils deutet auf eine zunehmende Bedeutung dieses Anhangs in der Wahrnehmung und Verarbeitung chemischer Informationen hin. Verhaltensuntersuchungen lassen jedoch Zweifel an dem olfaktorischen Potential dieser Spezies aufkommen. Mittels eines Y-Labyrinthes und einer Reihe an Düften, dem das Tier in seiner natürlichen Umgebung begegnen mag, konnte gezeigt werden, dass S. entomon einen offenkundigen Mangel an Präzision aufweist, Stimuli zu differenzieren, sowie die Quelle eines Stimulus zu lokalisieren. In lediglich vier von 15 Experimenten ließ sich eine statistisch signifikante Verhaltensantwort beobachten. In diesen konnte darüber hinaus nur ein Stimulus als attraktiv identifiziert wurde. Auf Basis von Freilandbeobachtungen, die das Tier mit einer gewissen Zufälligkeit umherwandernd darstellen, wurde ein Experiment entwickelt in welchem S. entomon in einem Mikrokosmos, und nur durch chemosensorische Sinne, einen Köder lokalisieren sollte. Obwohl es zwischen Kontrolle und Stimulusexperimenten deutliche Unterschiede in den aufgenommenen Bewegungsparametern gab, war kein von anderen Malacostraca oder Hexapoda bekanntes Suchmuster zu identifizieren. Eine statistische Auswertung der durch das Tier zurückgelegten Pfade ergab jedoch, dass die Tiere sich einer chemotaktischen Orientierung bedienten. Diese scheint zudem einer positiven rheotaktischen Bewegung überlagert. Um die Bedeutung der chemosensorischen Anhänge für eine erfolgreiche Nahrungssuche zu verdeutlichen, wurden chemische Ablationen der ersten und zweiten Antennen durchgeführt. Einige wenige Tiere waren zwar noch in der Lage den Köder zu lokalisieren, die Deaktivierung der Antennen führte aber zu einer beinahe vollständigen Unfähigkeit den Stimulus ausfindig zu machen. Eine Pfadanalyse konnte daher Chemotaxie als elementaren Orientierungsmechanismus ausschließen. Statt dieser wurde Chemokinesie mit einer ausgeprägten positiven rheotaktischen Komponente identifiziert. Darüber hinaus demonstriert dieses Experiment die Abhängigkeit S. entomon‘s von der komplexen Interaktion der Distanz- und Kontaktchemorezeptoren für einen effizienten Suchlauf. Bislang wurde davon ausgegangen, dass terrestrische Isopoden es nicht geschafft haben ihr olfaktorisches System derart anzupassen, dass es in Luft anstatt von Wasser operiert. Um der Notwendigkeit eines chemosensorischen Systems gerecht zu werden, entwickelte sich daher de novo ein System, in welchem die zweite Antenne sowie ihr neuronales Substrat entsprechend transformiert wurden. Das Vorhandensein eines gleichartig organisierten Systems in einem relativ nah verwandten marinen Vertreter deutet jedoch darauf hin, dass die Tendenz zu dieser Funktionstransformation der zweiten Antenne bereits im letzten gemeinsamen Vorfahren vorhanden war und somit der Kolonisation des Landes durch die Asseln vorausging. Die zweite Antenne als der maßgebliche chemosensorische Anhang der Oniscidea kann daher als Präadaptation verstanden werden, welche im Laufe ihrer Terrestrialisierung eine antennulare Olfaktion zweitrangig, wenn nicht sogar obsolet machte.
Hintergrund: Die Körperlänge wird maßgeblich vom Wachstum der Wirbelsäule bestimmt. Bei Untersuchungen an der Wirbelsäule von BB.4Sd1- und BB.4Sd2- Ratten wurden Körperlängenunterschiede festgestellt, obwohl phänotypische Differenzen der Stämme nicht zu erwarten sind, da beide Rattenstämme kongen sind. Hypothese: Es sind Größendifferenzen der Wirbelparameter zwischen den Stämmen BB.4Sd1 und BB.4Sd2 vorhanden, die durch das Knochenwachstum beeinflusst werden. Methoden und Material: Es wurden 28 Tiere untersucht: 10 Tiere des Stammes BB.4Sd1 (D1) (5f/5m), 7 Tiere des Stammes BB.4Sd2 (D2) (3f/4m) sowie 11 Tiere des Stammes BB/OK (6f/5m) als Kontrollgruppe. Die Tiere wurden am Ende ihrer 32. Lebenswoche nach Bestimmung metabolischer Blutparameter (Insulin, Leptin, Triglyzeride, Gesamtcholesterin) getötet. Nach dem Wiegen erfolgte die Entnahme der Wirbelsäulen in toto und nach der Mazeration die Messung von je 12 Parametern an 6 Lendenwirbeln jedes Tieres. Ergebnisse: Die Lendenwirbel L1-L6 zeigten innerhalb des Stammes und des Geschlechts ähnliche Größenverhältnisse zueinander. Zwischen den Stämmen wurden signifikante Größenunterschiede (p < 0,05) ermittelt. Für die Mittelwerte aller Parameter gilt mit Ausnahme der Spinalkanalmaße (keine signifikanten Unterschiede zwischen den Stämmen) BB.4Sd2 > BB.4Sd1 > BB/OK. Diskussion: Für die festgestellten phänotypischen Unterschiede können genetische Varianten oder Mutationen in dem Genabschnitt verantwortlich sein, der beide Stämme vom Ursprungsstamm BB/OK unterscheidet. In der Arbeit wird der Einfluss der in diesem Abschnitt vorhandenen Gene Crhr2 und Ghrhr und der das Körperfett beeinflussenden Gene Npy oder Repin1 auf das Wachstum, insbesondere vermittelt durch das Wachstumshormon GH, diskutiert. Fazit: Die Hypothese eines Wirbelgrößenunterschieds zwischen den kongenen Rattenstämmen BB.4Sd1 und BB.4Sd2 wurde bestätigt. Da genetische Ursachen wahrscheinlich sind, ist eine Sequenzierung und Expressionsanalyse der Gene des übertragenen Abschnittes beider Stämme im nächsten Schritt notwendig. Die Analyse der Mechanismen hat wegen der Analogie der Wachstumssteuerung bei Mensch und Ratte klinische Bedeutung.
Interactions between bacteria and the human body are manifold and happen constantly. Most parts of the skin and gastrointestinal tract, the saliva, the oral mucosa, the conjunctiva and the vaginal mucosa are colonized with a multitude of bacterial species forming the human microbiota. Strikingly, the estimated amount of bacterial cells outnumbers the human body by 10 to 1. However, most of these bacteria colonize the human body without positive or negative effects and are regarded as commensals. Staphylococcus aureus a Gram positive bacterium is such a commensal bacterium of 25 % to 30 % of the world population. It is also an opportunistic pathogen and is able to cause infections in the lung, skin and heart and to induce sepsis. Its pathogenicity is mainly facilitated by the secretion of a broad spectrum of virulence factors which interact with the host. Some are distracting the immune system, others are targeting the host cell membrane or degrade macromolecular structures of the host in order to provide nutrients. Furthermore S. aureus is able to invade the host cell and to survive and replicate in the host cell cytosol or other compartments. The Gram negative proteobacterium Burkholderia pseudomallei is an environmental bacterium but still has the ability to enter the human body via body orifices or skin wounds. In a very efficient way it penetrates the host cell, replicates intracellular and the uses host structures to spread from cell to cell thereby causing the disease melioidosis often with fatal outcomes. Since the natural habitats of B. pseudomallei are wet soils, the change to the environment in the human body is drastic and requires a high degree of flexibility of the bacterium. Environmental stress conditions such as temperature, pH, nutrient limitation or presence of antibiotics induce a switch of colony morphology which is a special characteristic of this bacterium. Since it is assumed, that changes in colony morphology are connected to adaptive processes to the environmental changes, these morphology switches might also be important during infection. The host organism and the host cell on the other side try to kill and remove the bacterial threat by activating the immune system and cellular defence mechanisms. This includes generation of reactive oxygen and nitrogen species, production of antimicrobial peptides and cellular processes such as phagocytosis, autophagy, apoptosis and activation of the immune response. The actions and reactions on both, the pathogen side and the host side, are summarized as host-pathogen interactions. In the field of functional genomics, methods were developed to understand various levels of host-pathogen interactions. The holistic analysis of the mRNA (the transcriptome) or translated proteins (the proteome) were already very useful tools to describe important cellular processes on the host and the pathogen site. The level of metabolites with regard to host-pathogen interactions however, has been neglected so far. In this dissertation the metabolic composition in the intracellular and extracellular space of the host and the pathogen was analyzed. For this matter biochemical analytical tools were used such as 1H-nuclear magnetic resonance spectroscopy and chromatographic methods (GC and HPLC) coupled to mass spectrometry. The combination of these methods allows a broad coverage of physicochemical diverse metabolites. In accordance to the above mentioned biological levels like mRNA and proteins, the sum of all metabolites is referred as the metabolome. Consequently to transcriptomics and proteomics the analysis of the metabolome is referred as metabolomics. To gain insights into the infection relevant metabolome of the host-pathogen relationship between S. aureus and human lung cells several approaches were developed. First the distribution of the recently identified bacillithiol in different S. aureus strains was investigated with regard to its role during the infection. For that matter a HPLC-methodology was used with fluorescence based detection of labelled low molecular weight thiols (article I: Distribution and infection-related functions of bacillithiol in Staphylococcus aureus). After that the next aim was to reveal the effect of S. aureus on the host cell metabolism. To reduce the complexity of effects on the host cells an artificial model was chosen in a first approach. The lung cells were treated with the staphylococcal virulence factor alpha-hemolysin, a pore forming toxin and a holistic metabolomics approach was performed (article II: Staphylococcus aureus Alpha-Toxin Mediates General and Cell Type-Specific Changes in Metabolite Concentrations of Immortalized Human Airway Epithelial Cells). Using this approach, a protocol for cell culture metabolomics was established and first changes in the host cell metabolome that could be caused by S. aureus were described. However, this only describes specific changes caused by one single virulence factor and does not necessarily describes the reality during a S. aureus infection. Therefore in a next approach, an infection model using a human lung epithelial cell line and the S. aureus strain USA300 was established and used for metabolome analysis. Furthermore a combination of inhibitor treatment and metabolic labelling was used to clarify the metabolic activity in the host cell after exposure to S. aureus (article III: Metabolic features of a human airway epithelial cell line infected with Staphylococcus aureus revealed by a metabolomics approach). Finally this thesis deals with the host-pathogen interaction of B. pseudomallei and its host with a focus on the role of the switch in colony morphology in basic metabolism. Various morphotypes of two strains were generated by nutrient limitation and their uptake of nutrients was monitored. Furthermore the morphotypes were used in in vitro and in vivo infections and subsequently isolated out of the cell line and mice respectively. After isolation, the colony morphology was determined and again the nutrient uptake profile was monitored (article IV: Burkholderia pseudomallei morphotypes show a synchronized metabolic pattern after acute infection). The information provided by this thesis adds a new complexity to the knowledge about the host-pathogen interactions of S. aureus and B. pseudomallei and their hosts. It furthermore lays the groundwork for future studies, which will deal with these and other bacterial host-pathogen interactions in order to understand the interdependencies of infection and metabolism.
Today the process of improving technology and software allows to create, save and explore massive data sets in little time. "Big Data" are everywhere such as in social networks, meteorology, customers’ behaviour – and in biology. The Omics research field, standing for the organism-wide data exploration and analysis, is an example of biological research that has to deal with "Big Data" challenges. Possible challenges are for instance effcient storage and cataloguing of the data sets and finally the qualitative analysis and exploration of the information. In the last decade largescale genome-wide association studies and high-throughput techniques became more effcient, more profitable and less expensive. As a consequence of this rapid development, it is easier to gather massive amounts of genomic and proteomic data. However, these data need to get evaluated, analysed and explored. Typical questions that arise in this context include: which genes are active under sever al physical states, which proteins and metabolites are available, which organisms or cell types are similar or different in their enzymes’or genes’ behaviour. For this reason and because a scientist of any "Big Data" research field wants to see the data, there is an increasing need of clear, intuitively understandable and recognizable visualization to explore the data and confirm thesis. One way to get an overview of the data sets is to cluster it. Taxonomic trees and functional classification schemes are hierarchical structures used by biologists to organize the available biological knowledge in a systematic and computer readable way (such as KEGG, GO and FUNCAT). For example, proteins and genes could be clustered according to their function in an organism. These hierarchies tend to be rather complex, and many comprise thousands of biological entities. One approach for a space-filling visualization of these hierarchical structured data sets is a treemap. Existing algorithms for producing treemaps struggle with large data sets and have several other problems. This thesis addresses some of these problems and is structured as follows. After a short review of the basic concepts from graph theory some commonly used types of treemaps and a classification of treemaps according to information visualization aspects is presented in the first chapter of this thesis. The second chapter of this thesis provides several methods to improve treemap constructions. In certain applications the researcher wants to know, how the entities in a hierarchical structure are related to each other (such as enzymes in a metabolic pathway). Therefore in the 3 third chapter of this thesis, the focus is on the construction of a suitable layout overlaying an existing treemap. This gives rise to optimization problems on geometric graphs. In addition, from a practical point of view, options for enhancing the display of the computed layout are explored to help the user perform typical tasks in this context more effciently. One important aspect of the problems on geometric graphs considered in the third chapter of the thesis is that crossings of edges in a network structure are to be minimized while certain other properties such as connectedness are maintained. Motivated by this, in the fourth chapter of this thesis, related combinatorial and computational problems are explored from a more theoretical point of view. In particular some light is shed on properties of crossing-free spanning trees in geometric graphs.
Selbst hergestellte illegale Waffen sind weltweit bekannt. Häufig werden dabei Gas- oder Alarmwaffen (sog. Schreckschusswaffen) derart umgebaut, dass damit Projektile verschossen werden können. In Deutschland zählen zu den illegalen Waffen auch sogenannte „Kartoffelkanonen“, die meist nicht in krimineller Absicht, sondern von Jugendlichen aus Experimentierlust oder zum Zeitvertreib hergestellt werden. Sie weisen eine sehr einfache Bauart auf, die meist nur aus einer Explosionskammer mit einem entsprechenden Zündmechanismus sowie einem Lauf besteht, und lassen sich mit wenigen Grundkenntnissen und überall erhältlichen Materialien herstellen. Das Funktionsprinzip dieser Kartoffelkanonen beruht auf der Explosion eines Gas-Luft-Gemisches, die zu einer schlagartigen Druckexpansion führt, die das Geschoss durch den Lauf beschleunigt. Mit diesen Kanonen lassen sich beachtliche Schussleistungen erzielen. Von forensisch-traumatologischer Relevanz sind diese Schussapparate durch die schweren Verletzungen, über die in der medizinischen Literatur bisher kasuistisch berichtet wurde. Um das Wirkungspotenzial einer Schusswaffe beurteilen zu können, ist das Verständnis der physikalischen und technischen Grundlagen zwingend notwendig. Insbesondere zu den extremen physikalischen Vorgängen in der Waffe während der Schussentwicklung (Gasdruckkurvenverlauf, maximaler Gasdruck, maximaler zeitlicher Gasdruckanstieg) lagen für Kartoffelkanonen bisher keine Daten vor. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein experimentelles Modell entwickelt, um die grundlegenden innen- wie außenballistischen Vorgänge darzustellen und die diese Vorgänge beschreibenden physikalischen Parameter zu untersuchen. Zu diesem Zweck wurde eine Gaskanone konstruiert, um unter Laborbedingungen verschiedene Gas-Luft-Gemische (Acetylen, Wasserstoff, Ethylen) als Treibmittel zur Beschleunigung eines Testprojektils im Kaliber 46 mm zu untersuchen. Mittels eines piezoelektrischen Druckaufnehmers wurde der Gasdruck in der Explosionskammer erfasst. Die Geschwindigkeit des Testprojektils wurde mittels einer Lichtschrankenanlage gemessen. Aus der Gasdruckkurve über der Zeit wurden der maximale Gasdruck pmax, der maximale zeitliche Gasdruckanstieg (dp/dt)max sowie die zeitlichen Parameter der Gasexplosion ermittelt. Nach dem Bewegungsgesetz wurden die Beschleunigung a(t), die Geschwindigkeit v(t) sowie der Geschossbodenweg s(t) des Projektils im Lauf berechnet und daraus die theoretische Mündungsgeschwindigkeit ermittelt. Der maximale Gasdruck wurde zwischen 1,4 bar (Ethylen) und 4,5 bar (Acetylen) ermittelt und lag deutlich über dem maximalen Prüfdruck der Kunststoffrohre, die häufig für den Bau dieser Kartoffelkanonen verwendet werden. Somit wurde der Nachweis erbracht, dass bei diesen Kartoffelkanonen ein erhebliches Risiko einer unfallmäßigen Waffensprengung besteht. Der größte maximale Druckanstieg wurde für Wasserstoff mit (dp/dt)max = 607 bar/s berechnet. Die Mündungsenergie lag zwischen 67 J (Ethylen) und 204 J (Acetylen). Die Wertung der ermittelten ballistischen Größen mit der Hilfe von ein- und mehrparametrigen Traumamodellen belegt das Risiko schwerster Verletzungen, das von diesen ungewöhnlichen Schussapparaten ausgeht.
Late-onset Sepsis (LOS) betrifft bis zu 25% der Neugeborenen mit sehr niedrigem Geburtsgewicht (VLBWI; GG < 1500 Gramm) ab dem 4. Lebenstag. LOS ist eine häufige Ursache neonataler Morbidität und Mortalität sowie von verlängerten Krankenhausaufenthalten. Die frühe Diagnose und rechtzeitige Behandlung sind für die Vermeidung von schweren und lebensbedrohlichen Komplikationen entscheidend. Aufgrund der geringen Spezifität früher Sepsissymptome ist eine frühzeitige Diagnostik schwierig. Diese prospektive Studie untersuchte die Eignung pro- und antiinflammatorischer Zytokine ((Interleukin-(IL)-1-Rezeptorantagonist-(RA), IL-1α, IL-1β, IL-18, Makrophagen-Kolonie-stimulierender Faktor (M-CSF), IL-6, IL-8, IL-10, Interferon-gamma-induziertes Protein 10 (IP-10) und Granulozyten-Makrophagen-Kolonie-stimulierender Faktor (GM-CSF)) im Urin von VLBWI (Gestationsalter < 32 Schwangerschaftswochen und/oder GG < 1500 g) für die frühzeitige Diagnostik einer LOS. Der verwendete Multiplex-Assay erlaubt die schnelle und sensitive Messung multipler Zytokine in einem geringen Probenvolumen. In die Studie wurden 165 VLBWI, die auf der Neugeborenenintensivstation in Greifswald oder Kaunas (Litauen) zwischen Oktober 2007 und September 2009 behandelt wurden, eingeschlossen. Vom 4. bis zum 18. Lebenstag wurden täglich Urinproben gesammelt. Anhand eines Sepsis-Scores wurden die Frühgeborenen in eine Sepsis-Gruppe (n = 39), Nicht-Sepsis-Gruppe (n = 86) und nicht-klassifizierte Gruppe (n = 40) eingeteilt. In die Analyse gingen die Daten von n = 32 Frühgeborenen der Sepsis-Gruppe und n = 8 Frühgeborenen der Nicht-Sepsis-Gruppe ein. Alle untersuchten Zytokine (außer IL-1α und GM-CSF) traten in der Sepsis-Gruppe in signifikant höherer Konzentration auf. Es gab eine deutliche Korrelation zwischen der I/T (Immature to Total Neutrophil) Ratio und der IL-1β-Konzentration im Urin. Weiter korrelierten IL-1β und IL-6 mit dem CRP-(C-reaktives Protein)-Wert. Für IL-1RA (p = 0,002) und IL-18 (p = 0,019) lagen signifikante Unterschiede zwischen der Basiskonzentration und der Konzentration am Sepsistag vor. IL-6 (p = 0,03) und IL-1RA (p = 0,03) zeigten signifikant höhere Konzentrationsanstiege in der Sepsis-Gruppe verglichen mit der Nicht-Sepsis-Gruppe. Die ROC-(Receiver Operating Characteristic)-Analyse identifizierte IL-6 (AUC-(Area under the ROC-curve)-Wert 0,72) als das Zytokin, das eine LOS in den drei Tagen vor und am Tag der klinischen Diagnosestellung am sichersten detektiert. Weitere Untersuchungen müssen klären, ob eine kombinierte Bestimmung von Zytokinen im Urin Frühgeborener es ermöglicht, erstens eine LOS vor Beginn der klinischen Symptomatik zu identifizieren und zweitens somit eine frühere Antibiotikatherapie das Outcome von LOS bei VLBWI verbessern kann.
In this work the mechanisms leading to the generation of the various reactive oxygen and nitrogen species (RONS) in a cold atmospheric plasma (CAP) jet and means to control their composition were studied. The investigated CAP jet kinpen is typically operated with Ar feed gas (pure or with molecular admixtures), driven at a frequency of approximately 1 MHz and features fast ionization waves or guided streamers, traveling at velocities of several km/s. The complex reaction networks were investigated by numerical and experimental techniques. Detailed experimental, analytical and computational investigations on the mass and heat transport in the plasma plume were performed: A novel analytical approach to diffusion in jet flows, the non-dispersive path mapping approximation (NDPM) was developed. The method for the first time allows for an estimation of the ambient species density in the near-field of jets that feature a non-homogeneous flow-field. The NDPM approximation was employed for the evaluation of laser induced fluorescence measurements on OH. Through combining measurements and NDPM approximation, this approach yielded an estimation for the ambient species density at the position of the guided streamers, not only in the laminar, but also in the (standard) turbulent operating regime. Accurate measurements of the temporally averaged ambient species density and temperature in the plasma plume were obtained by quantitative Schlieren measurements. The method yields temperature values with sub-Kelvin accuracy and, through combination with computational fluid dynamics (CFD) simulations, allowed for an estimation of the calorimetric power of the jet. In order to obtain a defined environment for the jet to operate in, a shielding gas device was designed in this work, which creates a gas curtain of defined composition around the plasma plume. The plasma dynamics on the ns timescale was investigated by phase resolved optical measurements. The effect of different shielding compositions ranging from pure N2 to pure O2 on guided streamer propagation was investigated. An electrostatic focusing mechanisms was discovered, which promotes the propagation of guided streamers along the channels formed by a noble gas in the plume of plasma jets operating in electronegative gases (such as air or O2). Two zero-dimensional (volume averaged) models were developed: First, the local processes in the guided streamer were modeled using an electron impact reaction kinetic model, which is closely correlated to densities of metastable argon (Ar*) obtained by laser atom absorption measurements. This first model shows that Ar* is the species which dominantly drives the plasma chemistry in the plasma plume. This is exploited in the second plug-flow reaction kinetics model, which is employed to investigate the formation of long-living RONS and uses an Ar* source term as sole energy input. The model uses the previous experimental data on mass and heat transport and temporal dynamics as input and is in turn verified by quantitative FTIR absorption measurements on O3, NO2, N2O, HNO3 and N2O5 in the far-field of the jet, where large absorption lengths can be achieved using a multi pass cell. For the evaluation of the zero-dimensional model, the time-of-flight of RONS from their generation to reaching the multi pass cell was determined using CFD simulations. The insight gained through this combined experimental-modeling approach on the reaction networks revealed relevant control parameters and enabled adjusting the plasma chemistry towards a desired RONS output. Through choosing appropriate feed-gas admixtures and shielding gas compositions, it is possible to generate an NOx-dominated plasma chemistry, although the jet usually produces a strongly O/O3-dominated chemistry. Understanding and controlling the plasma chemistry of cold atmospheric plasma sources for medical applications is not only essential for research, but is also the key for designing future plasma sources for specific medical applications that yield an optimum efficacy and avoid potential side effects of plasma treatment.
In den Jahren der Weimarer Republik erfuhr die ostpreußische Provinzialhauptstadt Königsberg i. Pr. einen tiefgreifenden städtebaulichen Wandel. Nach Analyse der funktionalen und symbolischen Bedeutung zahlreicher Großbauprojekte kommt die Studie zu dem Ergebnis, dass die 1919 entstandene Insellage der Provinz Ostpreußen sich nicht hemmend auf die Entwicklung Königsbergs i. Pr. auswirkte, sondern als Katalysator eines umfassenden Modernisierungsprozesses fungierte. Die Stadtverwaltung und das Oberpräsidium initiierten zusammen mit der hiesigen Kaufmannschaft in nur zehn Jahren einen komplexen Modernisierungsprozess, der auf eine Modernisierung der sozialen, vor allen Dingen aber (verkehrs-)technischen Infrastruktur abzielte und somit der Förderung von Handel und Gewerbe diente. Möglich war dies nur, weil die ostpreußische Provinzialhauptstadt nach der Abtrennung Ostpreußens vom Reich (1919) die besondere Aufmerksamkeit der Berliner Reichsregierung genoss. Diese wollte durch die Gewährung von Sonderkrediten neue wirtschaftliche Perspektiven in der Region schaffen und auf diese Weise eine Abwanderung der deutschsprachigen Bevölkerung eindämmen. Die Bemühungen waren also nicht nur ökonomisch motiviert, sondern dienten insbesondere dazu, Perspektiven für eine irgendwann zu vollziehende Grenzrevision zu schaffen. Trotz enormer politischer Divergenzen bemühte man sich aber auch frühzeitig nach dem Ersten Weltkrieg um eine konstruktive Lösung wirtschaftlicher Probleme und um eine Wiederbelebung der Handelsbeziehungen. Hier, aber auch als Drehkreuz im Flugverkehr zwischen Deutschland, den baltischen Staaten und der Sowjetunion, nahm Königsberg eine Brückenfunktion nach Osteuropa ein.
Das Pankreaskarzinom ist die zehnthäufigste (Männer) bzw. neunthäufigste (Frauen) Tumorerkrankung in Deutschland. Aufgrund der häufig fatalen Prognose ist es gleichzeitig die vierthäufigste Krebstodesursache in Deutschland. 5 Jahre nach Diagnosestellung sind im Mittel nur noch weniger als 8 % der Betroffenen am Leben. Bei regelhaft fehlenden Frühsymptomen erfolgt die Diagnosestellung häufig in bereits fortgeschrittenen Tumorstadien mit stark begrenzten therapeutischen Möglichkeiten. Da vielfältige Wechselwirkungen von chronischem Stress und beschleunigter Tumorprogression bekannt sind, könnte Stress die äußerst limitierte Prognose des Pankreaskarzinoms noch zusätzlich verschlechtern. Hierzu untersuchte die vorliegende Arbeit den Einfluss von Katecholaminen auf progressionsfördernde Veränderungen der Tumorzellbiologie von Pankreaskarzinomzelllinien in vitro. Untersucht wurden die Expression von MMP-2/-9, das Migrations- und Invasionsverhalten der Tumorzellen sowie die Auswirkungen von Katecholaminen auf das Proliferationsverhalten. Um eine mögliche Relevanz dieser Befunde in vivo zu überprüfen wurde die Tumorprogression unter chronischer Stressexposition in einem syngenen, orthotopen und immunkompetenten Tumormodell an C57BL/6N Mäusen mittels Überlebensanalysen und magnetresonanztomografischer Bildgebung untersucht. Schließlich wurde mit Propranolol in vitro und in vivo eine mögliche therapeutische Option evaluiert. Es ergaben sich vielfältige Hinweise für eine durch Stress erleichterte Tumorprogression des Pankreaskarzinoms in vivo und in vitro. Katecholamine stimulieren die Gelatinase-Aktivität, Migration, Invasion und Proliferation humaner Pankreaskarzinomzellen. Chronischer Stress führt in einem immunkompetenten Mausmodell zu erhöhter Tumorlast und verschlechterter Überlebensprognose. Diese Effekte sind zumindest partiell durch eine β-Rezeptorblockade mit Propranolol reversibel. Die vorliegende Untersuchung beschreibt fatale Auswirkungen von chronischem Stress auf die Tumorprogression. Auf Hinweise zu primär- und tertiärpräventiven Effekten von Betablockern bei malignen Grunderkrankungen des Menschen könnten bald adjuvante perioperative Studien mit einer Propranololgabe nach Tumorresektion folgen.
Die Umgestaltung der Tumor-Mikroumgebung, die Modulation nicht-maligner Zellen sowie die Induktion des metastatischen Potentials sind essentielle Vorgänge im Rahmen der Tumorprogression. Exosomen sind extrazelluläre Vesikel eines Durchmessers von 50-150 nm, welche im Rahmen des interzellulären Informationsaustauschs eine möglicherweise maßgebliche Rolle in Tumorwachstum und Malignitätssteigerung innehaben. Ein genaueres Verständnis ihrer Funktion könnte zu neuen diagnostischen und therapeutischen Möglichkeiten in der Onkologie verhelfen. Im Rahmen dieser Arbeit erfolgte die Charakterisierung von Exosomen aus Prostatakarzinom (PCa)-Zellen auf molekularer und funktioneller Ebene. Exosomen aus den PCa-Zelllinien LNCaP, PC-3 und PC3-HSP27 wurden anhand Ultrazentrifugation angereichert. Es erfolgte eine Validierung der Präparationsmethode mittels dynamischer Lichtstreuung und Transmissionselektronenmikroskopie. Das exosomale Transkriptom wurde anhand DNA-Microarray, das exosomale Proteom anhand Massenspektrometrie analysiert. Der Auswirkung von PCa-Exosomen auf ihre Umgebung wurde mittels MTT-Vitalitätstest und LDH-Zytotoxizitätstest nachgegangen. Anhand der SILAC-Methodik erfolgte der Nachweis einer Aufnahme exosomaler Proteine in canine Zellen. Die Analyse der exosomalen Nukleinsäuren- und Protein-Zusammensetzung zeigte, dass Exosomen einerseits einen Fingerabdruck des Zytoplasmas der Ursprungszelle darstellen und, dass andererseits eine spezifische Anreicherung von Membranproteinen stattfindet. Dabei erschien vor allem die Inkorporation kleiner Proteine keinem bestimmten Sortierungsmechanismus zu unterliegen. Die Zellkultur-Experimente ließen auf einen Wachstums-inhibierenden Effekt der Exosomen kanzerösen Ursprungs auf nicht-maligne Zellen schließen. Des Weiteren konnte eine Aufnahme exosomaler, humaner Proteine in canine Zellen nach einer Inkubationszeit von 6 h nachgewiesen werden. In der Zusammenschau weisen die Ergebnisse auf eine bedeutende Funktion der Exosomen im Rahmen der Modulation der PCa-Mikroumgebung hin. Exosomen ist die Induktion multipler Effekte in Tumor-assoziierten Zielzellen zuzuschreiben, unter anderem die Regulation des Zellwachstums.
Zusammenfassung Die vorliegende Arbeit wurde mit dem Ziel konzipiert, Aussagen zu möglichen Subgruppenbildungen einer Stichprobe chronischer Schmerzpatienten zu treffen, die im Rahmen eines multimodalen Konzeptes behandelt wurden. Insgesamt vier Subgruppensysteme konnten bestimmt werden, welche nach unterschiedlichen Gesichtspunkten gebildet wurden. Ziel war es, diese Subgruppensysteme hinsichtlich ihrer Nachhaltigkeit und Bedeutung in der Behandlung chronischer Schmerzpatienten zu untersuchen und miteinander zu vergleichen, um Rückschlüsse auf deren Praktikabilität und Einsatzmöglichkeit in der täglichen Praxis zu ziehen und im Umkehrschluß auch zu hohe Erwartungen an den therapeutischen Verlauf und vermeintliche Behandlungsergebnisse zu relativieren. Um letztlich vier Subgruppensysteme zu erhalten, wurden zur Subgruppenbildung zu Hilfe genommen: - Hauptdiagnosen mittels der ICD. Hiervon konnten zwei Subgruppen gebildet werden, und zwar nach Lokalisation und nach Bewertung der jeweiligen Haupt- und ausgewählten Nebendiagnosen - Behandlungspfadsystem der Klinik für Manuelle Medizin Sommerfeld - Sommerfelder Diagnostiksystem Die zu prüfenden Fragestellungen wurden wie folgt formuliert: 1) Welches der 4 Subgruppensysteme ist am geeignetsten, Veränderungen im Zeitverlauf (zwei Meßzeitpunkte, zu Beginn und am Ende der Behandlung) der betrachteten Indikatoren NRS, PDI und HADS (Angst + Depression) am besten zu prädizieren und somit Aussagen über den zu erwartenden Behandlungserfolg zu treffen? 2) Welche Patientengruppen profitieren am meisten von der Behandlung im Rahmen der multimodalen Schmerztherapie in der Klinik für Manuelle Medizin und Schmerzmedizin Sommerfeld, gemessen an der Stärke der Veränderung der vier Variablen NRS, PDI und HADS (Angst + Depression)? Greift man die erste Fragestellung auf, zeigt sich, daß das Subgruppensystem Bewertung der Hauptdiagnose bei drei der vier Variablen praktisch relevante Aussagen über Behandlungsverlauf und -erfolg machen kann. Jedoch nur gemeinsam mit dem Subgruppensystem Pfadsystem gelingt es, alle vier Variablen abzudecken. Hinsichtlich der Beantwortung der zweiten Fragestellung ist die Betrachtung der errechneten Effektgrößen hilfreich. Patientengruppen mit den höchsten Effektgrößen profitieren am meisten von der Therapie. Diese finden sich in der Patientengruppe LWS-Beschwerden im Subgruppensystem Lokalisation des Hauptschmerzortes für die Variable NRS. Sobald zu den somatisch geprägten Subgruppen psychische Einflußfaktoren hinzukommen, stellen sich die Effektgrößen deutlich geringer dar. Diese Patientengruppen scheinen somit weniger von der multimodalen Schmerztherapie zu profitieren, wenn die Messung des Therapieerfolges anhand der erwähnten Variablen erfolgt. Für diese Fragestellung nicht berücksichtigt werden kann die Vielfalt an nicht meßbaren Größen wie Anbahnung einer ambulanten psychotherapeutischen Behandlung, Etablierung eines Krankheitsverständnisses oder auch Erlernen adäquater Schmerzbewältigungsstrategien.
Protamine (PRT) is a positively charged protein, which is widely used in medicine as an adjunct to certain preparations of insulin and as a rapidly-acting antidote for heparin, particularly to neutralize the effects of high heparin concentrations needed for anticoagulation during cardiac surgical procedures using cardiopulmonary bypass. It has been demonstrated that PRT and heparin form multimolecular complexes and that these complexes have high immunogenicity in a mouse model. Studies in this thesis provide new insights into the pathophysiology of anti-PRT/heparin antibodies. The results of study I showed that the administration of PRT combined with heparin is responsible for high immunoglobulin G (IgG) immunization after cardiac surgery. A subset of these antibodies was able to induce platelet activation in a way similar to that observed by heparin-induced thrombocytopenia (HIT). Using an animal model, we demonstrated that anti-PRT/heparin antibodies are capable of platelet destruction in the presence of PRT and heparin. Moreover, our data suggests that platelet-activating anti-PRT/heparin antibodies at surgery are potentially associated with postoperative thrombocytopenia and an increased risk for thromboembolic events. In study II, the immune response against PRT/heparin complexes was investigated. This study showed a relatively fast development of IgG with no general preceding IgM formation. In addition, patients undergoing liver transplantation developed anti-PRT/heparin antibodies without previous exposure to PRT. These results suggest that a previous contact with the antigen(s) itself or other antigens with molecular mimicry induced this immune response. In fact, we were able to identify Neutral Protamine Hagedorn (NPH) insulin and core histones (DNA-binding proteins) as potentially antigenic candidates for a previous immunization. Furthermore, the findings of study III demonstrate the ability of anti-PRT/heparin antibodies to activate platelets in the presence of NPH insulin in a heparin-dependent way suggesting that diabetic patients may have an enhanced risk for thromboembolic complications if treated with NPH insulin and possibly while receiving prophylactic heparin. These observations justify further clinical investigations to assess the impact of the interaction between anti-PRT/heparin antibodies and PRT-mimicking antigens, such as NPH insulin or histones.
Das Engagement von Pädagogen wie Friedrich Wilhelm Foerster und Rudolf Steiner gegen Antisemitismus und Krieg ist heute fast vergessen. Die Arbeit geht der Frage nach, wie es dazu kommen konnte und untersucht dazu geschichtliche Vorgänge und medial gepflegte Erinnerungskultur. Mittels der Politischen Antizipation werden historische Ereignisse als Trends dargestellt.
Die juvenile idiopathische Arthritis (JIA) umfasst eine Gruppe sehr heterogener Krankheitsbilder, deren Ätiologie und Pathogenese noch nicht abschließend geklärt ist. Es wird eine multifaktorielle Krankheitsentstehung angenommen, bei der genetische Faktoren ein Suszibilitätsrisiko vermitteln. Unter anderem wird der Einfluss regulativer Zytokine auf die Krankheit diskutiert. In dieser Arbeit wurden Assoziationen zweier Promotorpolymorphismen regulativer Zytokine (IL-6 -174 G/C, MIF -173 G/C) untersucht. Mittels genspezifischer PCR und Restriktionsverdau erfolgte die Genotypisierung der beiden SNPs. Die Ergebnisse der Patientenproben wurden mit Hilfe des Chi-Quadrat-Tests und des Fisher’s Exact Tests mit den Kontrollgruppen verglichen. Für die Patientengruppe standen uns Proben aus der DNA-Datenbank der GKJR („Gesellschaft für Kinder- und Jugendrheumatologie“) zur Verfügung. In unserer Arbeit untersuchten wir zwei Kontrollgruppen hinsichtlich der beiden Promotorpolymorphismen. Die eine wurde durch 500 Proben aus einer populationsbasierten Studie (SHIP) gebildet, die andere durch 162 DNA-Proben aus einer Knochenmarkspenderdatei (ALL/AML; BMDG). In dieser Arbeit konnten keine eindeutigen Assoziationen zwischen der JIA bzw. einer ihrer Subgruppen mit einem der beiden untersuchten Promotorpolymorphismen gefunden werden. Es zeigte sich jedoch, dass in unseren Kontrollgruppen, auch im Vergleich zu unseren Patientengruppen, eine sehr unterschiedliche Verteilung der beiden SNPs vorliegt. Dabei zeigte sich interessanterweise dass die Verwendung unterschiedlicher Kontrollgruppen (bezüglich ihrer regionalen Herkunft) von Kaukasiern das Signifikanzniveau erheblich veränderten. Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung der Auswahl von Patienten- und Kontrollgruppen bezüglich ihrer regionalen Zusammensetzung und genetischen Abstammung bei Krankheitsassoziationsstudien.
Ziel der vorliegenden Studie ist es, die klinische Verbesserung der Ästhetik durch nichtoperative Behandlungsverfahren aufzuzeigen. Hierfür wurden in unserer retrospektiven Analyse Daten von 70 Patientinnen der Asklepios Katharina-Schroth-Klinik Bad Sobernheim extrahiert, die in den Jahren 2008/09 aufgrund ihrer idiopathischen adoleszenten Skoliose behandelt wurden und deren Cobb-Winkel zum Beginn der konservativen Behandlung mindestens 30° betrug. Zudem lag bei allen einbezogenen Patientinnen der erste Klinikaufenthalt vor dem Ende der Wachstumsphase und es erfolgten mindestens zwei Klinikaufenthalte. Aus dem vorliegenden Patientengut wurden radiologische, oberflächenmorphologische und skoliometrische Messdaten vor und nach durchschnittlich 5,5 Jahren konservativer Behandlungsmethoden mittels Physiotherapie nach SCHROTH und Korsettversorgung nach WEIß verglichen. Die Daten wurden anhand von Prognosefaktoren wie Alter, körperlicher Reife, Krümmungsart und Krümmungsausmaß bei Behandlungsbeginn kategorisiert. Die statistische Berechnung erfolgte in Kooperation mit dem Institut für Biometrie und medizinische Informatik der Ernst- Moritz- Arndt- Universität Greifswald. Die Ergebnisse der Studie ergaben eine Diskrepanz zwischen radiologischen und klinischen Kriterien. Es fand sich eine signifikante Zunahme des Krümmungsausmaßes im radiologischen Verlauf gemessen am Winkel nach COBB nach den konservativen Behandlungsmethoden nach SCHROTH und WEIß. Hingegen zeigte sich eine deutliche Verbesserung des Krümmungsausmaßes anhand skolioserelevanter Parameter im oberflächenmorphologischen Verlauf gemessen durch das dreidimensionale Vermessungssystem Formetric sowie durch den Skoliometer nach BUNNELL. Schlussfolgernd zeigen die Ergebnisse der vorliegenden Studie, dass nach einer kombinierten Skoliosebehandlung bestehend aus Physiotherapie nach SCHROTH und Korsettversorgung nach WEIß eine kosmetische Verbesserung des Erscheinungsbildes erreicht wurde. Weiterhin wurde eine radiologische Progredienz unter der Therapie nachgewiesen. Daher sind regelmäßige klinische und radiologische Kontrollen auch bei „äußerlicher Besserung“ notwendig.
Protamine is administered as protamine sulfate to reverse the anticoagulant effect of heparin following cardiopulmonary bypass surgery. Immunogenicity of protamine has been recognized for decades in several patient groups including vasectomized men, diabetic patients on protamine-containing insulin and patients undergoing cardiopulmonary bypass surgery. Anti-protamine/heparin antibodies are a newly described class of heparin-dependent antibodies found in about 30% of patients exposed to protamine and heparin during cardiac surgery. A subset of seropositive patients especially who tested positive for platelet-activating anti-protamine/heparin immunoglobulin G (IgG) antibodies before surgery have prolonged postoperative thrombocytopenia with an increased risk for arterial occlusions. Studies presented in this thesis shed light on potential approaches that may prevent antibody-mediated platelet activation by anti-protamine/heparin antibodies. Two approaches are presented in this thesis, partially desulfated heparin (ODSH) and low molecular weight protamine (LMWP). Our studies demonstrated the ability of ODSH to inhibit anti-protamine/heparin antibody-mediated platelet destruction in the NOD/SCID mouse model by: i) reduction of antibody binding to preformed protamine/heparin complexes, as shown by enzyme immunoassay, ii) interfering with the binding of protamine/heparin complexes to platelets as shown by flow cytometry and fluorescence microscopy, and iii) inhibition of antibody-mediated platelet activation. Interestingly, ODSH was also able to block ongoing platelet destruction by displacing pre-bound complexes from the platelet surface. In addition, our data suggest the use of synthesized LMWP as a substitute for protamine in heparin reversal. The in vitro investigations showed that synthesized LMWP efficiently neutralizes heparin using the activated partial thromboplastin time. Anti-protamine/heparin antibodies have low binding properties to LMWP/heparin complexes as indicated in enzyme immunoassay. The ability of platelet-activating anti-protamine/heparin antibodies to induce platelet activation in the functional assay was significantly reduced in the presence of LMWP/heparin compared to protamine/heparin complexes. Owing to findings obtained in our studies, both approaches might be a promising future option to reduce anti-protamine/heparin antibody-mediated adverse effects.
Das Ziel dieser Arbeit ist es auf Basis einer großen populationsbasierten Kohorte im Rahmen der SHIP-Studie (Study of Health of Pommerania) die mögliche Assoziation zwischen der Serum PRL-Konzentration mit dem MetS und dem T2DM aufzuzeigen. Dieser Sachverhalt wurde bereits in früheren ausgewählten Studien mit kleineren Kohorten untersucht. In unserer Studie wurden dazu die Daten von 3,993 Individuen (2,027 Frauen) in einem Alter von 20-79 Jahren aus der populationsbasierten SHIP-Studie verwendet. Die Assoziation zwischen PRL-Konzentrationen und MetS sowie dem T2DM wurden sowohl im Queer- als auch im Längsschnitt mittels alters- und multivariabel-adjustierten Poisson-Regressionsmodellen untersucht. PRL wurde log-transformiert und als kontinuierliche (per Anstieg der Standartabweichung (SD)) oder kategoriale (geschlechtsspezifische Quartil) Einflussvariable, getrennt nach Männern und Frauen, dargestellt. Die Querschnittsanalyse zeigte eine inverse Assoziation zwischen niedrigen PRL Konzentrationen und einem prävalenten T2DM Risiko sowohl in Männern als auch in Frauen nach multivariabler Adjustierung (Männer: Q1 vs. Q4: relatives Risiko (RR), 1,55; 95% Konfidenzintervall (CI), 1.13 – 2.14; Frauen: Q1 vs. Q4: RR, 1.70; 95% CI, 1.10 – 2.62). Gleichermaßen wurde höhere PRL Konzentrationen mit signifikant niedrigerem T2DM Risiko assoziiert (RR pro SD Anstieg in log-transformierten PRL: 0,83, 95% CI, 0,72-0,95 bei Männern und 0,84, 95% CI, 0,71 bis 0,98 bei Frauen). Die inverse Assoziation zwischen PRL und dem MetS konnte nach der multivariablen Adjustierung nicht beibehalten werden. In der Längsschnittanalyse konnte die Assoziation zwischen PRL und inzidentem MetS oder T2DM nicht aufrechterhalten werden. Zusammenfassend ist dies die erste große populationsbasierte Studie, welche im Querschnitt über eine inverse Assoziation zwischen PRL und prävalentem T2DM in beiden Geschlechtern berichten kann. Jedoch deutet die fehlende longitudinale Assoziation darauf hin, dass PRL keine kausale Rolle als Risikofaktor für einen inzidenten T2DM oder MetS darstellt.
In der Querschnittsanalyse der Daten der bevölkerungsrepräsentativen Studie „Study of Health in Pomerania“ (SHIP 0) konnten allgemein anerkannte und gut erforschte Zusammenhänge zwischen Parodontalerkrankungen und deren Risikofaktoren belegt werden. Die hohe Probandenanzahl von 2208 Teilnehmern ermöglichte es, die Prävalenz von Zahnfehlstellungen als Risikofaktor bezüglich parodontaler Erkrankungen in Mecklenburg-Vorpommern zu berechnen. Ziel dieser Arbeit war es, einen Überblick über die soziodemographischen Aspekte des definierten Probandenguts zu geben. Neben den allgemeinen Faktoren sollten prävalenzbezügliche Aussagen über parodontale und kieferorthopädische Parameter getroffen werden. Dabei wurden Dysgnathiesymptome des Frontzahnbereiches und des Gesamtgebisses separat untersucht und eugnathen Gebissverhältnissen gegenüber gestellt. Darauf folgte das Auffinden möglicher signifikanter Zusammenhänge parodontaler Faktoren mit zunächst allgemeinen Faktoren und im Weiteren mit Zahn- und Kieferfehlstellungen. Es wurden Regressionsmodelle erstellt, mit deren Hilfe mögliche Risikofaktoren für parodontale Erkrankungen bestimmt werden konnten. Letztendlich wurden durch rückwärts bedingte Regression mögliche Assoziationen zwischen Parodontalerkrankungen und Malokklusionen untersucht. Durch die Analyse der Daten konnte belegt werden, dass neben gut untersuchten statistischen Zusammenhängen mit allgemeinen Risikofaktoren wie Geschlecht, Schulbildung, Alter, Rauchverhalten, Familienstand sowie Plaque- und Blutungsindizes, auch ziemlich sichere Zusammenhänge zwischen parodontalen Erkrankungen und bestimmten Zahn- und Kieferfehlstellungen bestehen. Es fanden sich deutliche Hinweise, dass insbesondere eine vergrößerte sagittale Schneidekantendistanz (SKD) als Risikofaktor für Parodontalerkrankungen gesehen werden muss (p < 0,001). Hier fiel eine Dosis-Wirkungsbeziehung auf, da mit der Größe des Abstands der Schneidekanten die statistische Signifikanz in jeder der vier Betrachtungen zunahm. Des Weiteren schienen Lücken im Frontzahnbereich sowie extreme Engstände in Verbindung mit parodontalen Erkrankungen zu stehen. Es stellte sich die Frage nach der Kausalität, also ob diese Fehlstellungen, insbesondere eine lückige Zahnstellung im Frontzahnbereich, aber auch eine vergrößerte sagittale Schneidekantendistanz sowie extremer Engstand, Auslöser oder Folge einer Parodontitis marginalis chronica sind. Klarheit über die Frage nach Ursache und Wirkung kann hier nur eine Longitudinalstudie schaffen. Zusätzlich zeigte sich, dass neben allgemeinen Faktoren wie beispielsweise guter Schulbildung, Nichtrauchen und dem weiblichen Geschlecht anzugehören, auch spezielle Zahn- und Kieferfehlstellungen einer Parodontalerkrankung entgegenwirken können. Ein tiefer Biss ohne Gingivakontakt war hoch signifikant (p < 0,001) mit deutlich weniger Attachmentverlust assoziiert. Auch ein tiefer Biss mit Gingivakontakt und ein Kopfbiss schienen signifikant protektiv auf Attachmentverluste zu wirken. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass insgesamt wenige Malokklusionen mit höheren Attachmentverlusten und Sondierungstiefen assoziiert waren. Somit ist eine kieferorthopädische Behandlung mit dem Ziel der Verbesserung der parodontalen Situation nur bei den Malokklusionen mit erhöhtem Risiko für Attachmentverluste und höheren Sondierungstiefen indiziert. Eine gute Mundhygiene und die Vermeidung von Nikotin waren und sind für die Parodontitisprophylaxe wesentlichere Faktoren.
Cascade reactions are not only of interest to chemists and biotechnologists, but also to life in general, because every metabolic reaction resembles a cascade reaction. This principle of substrate/intermediate channeling was only adapted by scientists. That way especially one-pot reactions became very attractive as for this no isolation of intermediates is necessary. Furthermore, unstable or toxic intermediates are only produced in low amounts and directly transformed in situ. In this PhD thesis two previously established cascade reactions were subject of further optimization. In the first part, a cascade reaction established in a DFG-funded project (Bo1862/6-1)in cooperation with the Vienna Technical University (Austria) for the production of chiral lactones was further optimized and extended. Therefore, on the one hand the genes encoding the needed enzymes were cloned for co-expression into a single plasmid in different arrangements to be expressed in pseudo-operon mode, with the aim to lower the metabolic burden of the cascade host cell. One out of the welve created constructs showed a reasonable activity of 15.3 ± 1.2 U · gCDW-1. On the other hand, this cascade reaction was aimed to be extended by the use of a hydroxylating enzyme to enable the use of limonene as renewable and chiral precursor for the proposed production of chiral polymers. Therefore, the feasibility of cytochrome P450-monooxygenases was studied. These turned out to be not applicable due to their bad regioselectivity for the hydroxylation of limonene or due to the difficulties of activity reconstitution. As alternative system for an initial hydroxylation step the use of a Rhodococcus equi strain, which was isolated from Cellulosimicrobium cellulans EB-8-4 and which is capable of very regioselective limonene-hydroxylation, was investigated. Therefore, the dioxygenase cluster responsible for the desired reaction was identified and especially the recombinant expression in a suitable host (Pseudomonas putida S12) was further studied. The results from these experiments revealed that the recombinant expression needs to be further optimized to enable the use of the recombinant dioxygenase in combination with the other enzymes for cascade reactions. The third part of this PhD thesis dealt with the immobilization of an established cascade reaction for the synthesis of poly-[caprolactone] precursors. Therefore, the use of a rotating bed reactor (RBR) was investigated. Preliminary studies using single enzymes involved in the desired cascade reaction demonstrated the general feasibility of this reactor concept. Especially the reusability of the catalysts was highly improved, because the catalytic particles were protected very effectively from mechanical forces within the voids of the reactor. For further work-flow optimization the immobilization was transformed into an in situ process by the application of a gas-shear device, which leads to decreased capsule size and thereby to increased mass transfer inside the particles. The developed methods were applied for encapsulation of the cells containing the enzymes needed for the reaction. After additional improvement of the reaction parameters a conversion of 93% (based on substrate depletion) was reached using catalysts produced by the established encapsulation procedure. In summary, the described cascade reactions were successfully optimized by either co-expression, extension applying a dioxygenase or immobilization. Furthermore, the general feasibility of an RBR was demonstrated.
Hintergrund: Erkrankungen am Herz-Kreislaufsystem sind die Hauptursache einer limitierten Überlebensdauer von Patienten nach erfolgreicher Nierentransplantation. Eine vaskuläre Kalzifikation der Gefäßmedia und osteogene Transformation der glatten Muskelzellen seien der Grund dafür. Das Matrix Gla Protein konnte als protektiver Faktor diesbezüglich ausfindig gemacht werden. Nach aktuellem Wissen ist wenig über die Wirkungen von Ciclosporin A, Mycophenolatmofetil und Sirolimus auf VSMC und die Gefäßkalzifikation bekannt. Methoden: Es wurde ein in vitro Modell mit CASMC verwendet. Die Kalzifikation wurde über die von Kossa-Färbung mit daran angeschlossener Kalziumlösung- und -bestimmung über den o-Cresolphthalein-Komplexon-Assay sowie Proteinkonzentrationsermittlung über den mikro BCA-Assay quantifiziert. Die MGP-Konzentration wurde per Western Blotting ermittelt, die MGP-, OCN- und OPG-Expression per real-time-RT-PCR. Ergebnisse: Die extrazelluläre Kalzifikation nahm unter Ciclosporin A in höheren Konzentrationen zu, die Expression des Kalzifikationsinhibitors MGP wie die Expression der Osteoblastenmarker OCN und OPG nahm ab bzw. veränderte sich ohne weitere Mediumzusätze nicht. Unter MMF war die Kalzifikation im Kalzifikationsmedium signifikant geringer als in der Kontrolle, die Expression des MGP sank nur leicht und die des OCN und OPG änderten sich kaum. Unter Sirolimus 1 und 10 waren die extrazellulären Kalzifikationen geringer, unter Sirolimus 100 vermehrt als in der Kontrolle, die Expression der untersuchten Parameter nahm leicht ab oder veränderte sich nicht. Unter Vitamin K1 war die Kalzifikation deutlich geringer und die MGP-Expression nahm signifikant zu, die des OCN und OPG nicht signifikant. Das MGP konnte im Western Blot nicht nachgewiesen werden. Thesen: Nach diesen Daten ist ein konzentrationsabhängiger kalzifikationsinduzierender Einfluss durch Ciclosporin anzunehmen. Dagegen zeigen Vitamin K1, Mycophenolatmofetil und Sirolimus eine kalzifikationsinhibierende Wirkung. Ein möglicher Benefit von Patienten hinsichtlich des kardiovaskulären Risikos, die mit letzteren beiden Immunsuppressiva behandelt werden, ist nicht auszuschließen. Vitamin K1 könnte als zusätzliche Medikation zum Gefäßschutz nach Nierentransplantation diskutiert werden. Weitere Studien sind jedoch erforderlich.
Because of the vital role of the liquid as interface in plasma medicine, this work is focused on the elucidation of the interaction of plasmas with biologically relevant liquids. The results of this thesis are an important step in the direction of the applications to real biological liquids such as blood and wound secretion ex vivo as well as in vivo. In this thesis the following questions are investigated and answered with the special focus on the free radicals as highly reactive and, therefore, hard to detect relevant group of chemical species: What is the impact of the atmospheric-pressure argon plasma jet on biologically relevant solutions? Which species are generated due to the plasma treatment of liquids? What is an appropriate detection procedure for the qualification and quantification of the short-lived species? Does the surrounding conditions influence the formation of liquid-phase reactive species and can this influence be used to tailor a desired liquid composition? What is the influence of the plasma surroundings? What is the influence of feed gas manipulation regarding the reactive species generation? Can these impacts be used for a selected reactive species composition generation? Does the treated liquid medium affect the plasma-generated reactive species output and in what way? Which are the underlying mechanisms and origins of the plasma-caused chemical changes in the solutions? Do reactive species exist, which origin is located in the gaseous phase? What is the impact of the plasma jet radiation?
In dieser Arbeit wurden drei neue Imin-Reduktasen (IREDs) identifiziert und biochemisch charakterisiert. Bei einem dieser Enzyme war eine Kristallstruktur bereits gelöst, jedoch keine Funktionalität beschrieben. Beim Untersuchen des Substratspektrums wurde in dieser Arbeit erstmals festgestellt, dass neben zyklischen Iminen und Aminen auch azyklische Amine Substrate der IREDs sein können. Außerdem können IREDs Ketone oder Aldehyde als Substrate verwenden indem diese mit Ammoniak oder primären Aminen reduktiv aminiert werden. Es wurde die Kristallisation von den von uns neu entdeckten IREDs, sowie von 15 weiteren neuen IREDs untersucht. Für drei Enzyme konnten gut streuende Kristalle erhalten werden, wobei es zum ersten Mal für IREDs gelang, Kristalle bei der NADP+ Co-Kristallisation zu erhalten. Zwei dieser Enzyme tragen ungewöhnliche Reste im aktiven Zentrum (Glutamat und Asparagin). Bisher wurden meist Aspartat für (R)-selektive beziehungsweise Tyrosin für (S)-selektive IREDs beschrieben. Eine Ausnahme bildet die von uns charakterisierte IRED Ppu, welche ein Histidin einen Turn upstream (in der Sequenz weiter in Richtung C-Terminus) in der IRED trägt und im phylogenetischen Stammbaum eine dritte Gruppe von IREDs bildet. Neben der erstmalig berichteten Immobilisierung von IREDs, konnten wir mit Hilfe von rationalem Design eine Variante der Sgf3587 IRED erstellen, welche eine 3-fach erhöhte Akzeptanz von NADH zeigt. Da alle bisher beschriebenen IREDs NADPH stark präferieren, bildet die K40A-Variante der Sgf3587 IRED eine Alternative die den kostengünstigeren Cofaktor NADH verwenden kann. Eine andere von uns untersuchte Methode zur Kostenreduzierung ist die Verwendung eines Substrat-gekoppelten Ansatzes zur Cofaktor-Regenerierung. Hierbei wird ein zweites achirales sekundäres Amin eingesetzt, welches durch Oxidation des Substrats den Cofaktor reduziert, welcher dann für die Imin-Reduktion zur Verfügung steht. Die bisher beschriebenen Beispiele für die reduktive Aminerung zeigten eher geringe Umsätze. Sie wurden nur für drei Enzyme dargestellt. Mit Hilfe unseres Kooperationspartners konnten wir über 30 weitere Beispiele für Enzyme zeigen, welche die reduktive Aminierung durchführen können. Weiterhin konnten wir präparative Beispiele mit 1% (m/v) Substrat-Konzentration zeigen, wobei es gelang gute Umsätze und Reinheiten zu erlangen. Mit Hilfe der reduktiven Aminierung konnte außerdem die prinzipielle analytische Darstellung von Rasagilin, ein Alzheimer Medikament, gezeigt werden. Diese ist sehr vielversprechend und nach weiterer Optimierung wäre eine industrielle Anwendung möglich.
Zerebrale kavernöse Malformationen sind Gefäßfehlbildungen des menschlichen zentralen Nervensystems, die mit einer Prävalenz von etwa 1:650 in der Bevölkerung auftreten und zu rezidivierenden Kopfschmerzen, Krampfanfällen und Gehirnblutungen führen können. Diese Läsionen treten sowohl sporadisch als auch als Konsequenz von erblichen Mutationen (familiäre Kavernomatose) mit unvollständiger Penetranz und variabler Expressivität auf. Kausale Mutationen sind für die Gene CCM1 ( KRIT1), CCM2 (Malcavernin) und CCM3 (PDCD10) beschrieben. Die vorliegende Dissertationsarbeit mit dem Titel „Identifizierung und Charakterisierung eines neuen Kandidatengens für kavernöse Gefäßmalformationen des zentralen Nervensystems“ hatte die Suche neuer CCM-assoziierter Gene und deren Beschreibung zur Aufgabe. Als Ausgangspunkt dienten fünf Indexpatienten aus der Kohorte Stahl et al. 2008, bei denen keine ursächliche Mutation in den bekannten CCM-Genen identifiziert werden konnte. Die Exomsequenzierung mittels SOLiD™ 5500XL ergab für die vier isolierten und den familiären Fall mehr als 210.000 Varianten. Nach Filterung und Priorisierung dieser Veränderungen wurden acht Kandidatengene definiert, von denen fünf mittels klassischer Sanger-Sequenzierung validiert werden konnten. Das vielversprechendste Kandidatengen, FAM222B (C17orf63), in dem 2012 keine Loss-of-function Mutationen bekannt waren und das für ein Protein unbekannter Struktur und Funktion kodiert, wurde für die weitere Charakterisierung ausgewählt. Zunächst konnten durch einen Yeast Two-Hybrid Screen Interaktionspartner identifiziert werden, die sich in die bekannten CCM-Signalwege integrieren ließen. Funktionelle Studien mittels Morpholino- und TALEN-Technik im Zebrafischmodell und mit humanen Nabelschnurvenenendothelzellen zeigten jedoch keinen signifikanten Effekt von FAM222B auf die Angiogenese. Auch eine detaillierte Bewertung der Informationen, die erst Ende 2014 in der ExAC-Datenbank veröffentlicht wurden, spricht in Zusammenschau mit den experimentellen Daten eher dagegen, FAM222B als neues Kandidatengen für die Entstehung von CCMs einzustufen. Parallel zu den funktionellen Studien wurde die Kohorte von Stahl et al. 2008 kontinuierlich erweitert. Bei den molekulargenetischen Analysen fanden sich mehr kausale Mutationen im CCM3-Gen als bisher angenommen. Ferner konnte gezeigt werden, dass rund ein Drittel der Probanden vor Erreichen des Erwachsenenalters und ein Fünftel der Mutationsträger bereits vor dem 10. Lebensjahr erkranken.
Background: Despite of the remarkable caries reduction in permanent dentition, caries levels of primary teeth has stagnated in Germany. Early Childhood Caries (ECC) or also known as baby bottle tooth decay is the most vulnerable form of caries in young children, but minimal data and information from different German states are available to determine the appropriate preventive programs. Aim: The purpose of the current study is to find the prevalence of ECC among young children in the state of Mecklenburg-Vorpommern (North-East Germany) and to optimize an intervention on ECC prevention in a community setting. In addition to education, fluoride varnish is evaluated on young children with active ECC. Design: In this cross-sectional study, a total of 4283 children living in the state of Mecklenburg-Vorpommern were examined. Four age groups - with an accuracy of one day - were formed as follows: less than one year (n=8), one year (n=293), two years (n=1618) and three years (n=1888). The examination was carried out by community dental service’s examiners whom are calibrated to ECC diagnostic criteria of Robke and Buitkamp (2002), and dmf-t values for caries diagnosis. These data are compared by those of children (n=5355) of same age group for the year 2011-2012. In addition, a structured questionnaire on the starting preventive programme on ECC was filled out by the community dentists and for the city of Greifswald, fluoride varnish (Duraphat®, 5% NaF = 2.26%F, Colgate-Palmolive, Germany) was applied for 32 children previously diagnosed with active ECC (ECC1: n=15, ECC2: n=17). Lesions are identified as active or non active according to texture and luminosity, and oral hygiene index (OHI-S) is measured and re-evaluated at three months follow up. Results: The percentage of children under three years old in 2012-2013 with ECC was comparatively low (4%) which possibly reflects the very young age of the children and a restriction for ECC on the upper incisors. The overall caries prevalence in Mecklenburg-Vorpommern varied from 9% to 15%. Most cavitated lesions are untreated. These results are comparable with the results from other German counties. The interventions of the ECC programme vary considerably among the different counties. There was no significant difference in the oral hygiene index (OHI-S) prior and post fluoride varnish application (p-value = 0.25). The use of fluoride varnish resulted in an 81%, statistically significant decrease of active ECC lesions in Greifswald (p < 0.001). Conclusion: The prevalence of caries among young children was considerable in Mecklenburg-Vorpommern. A preventive intervention in nurseries and fluoride varnish applications for active ECC lesions seems to be a feasible approach in controlling caries in early childhood. However, further quality management and standardization of the program should be reinforced.
Die positive Assoziation zwischen Testosteron, Blutdruck und arterieller Hypertonie bei Frauen
(2013)
Die aHT stellt einen der wichtigsten Risikofaktoren für kardiovaskuläre Erkrankungen dar. Der Einfluss der Androgene auf den Blutdruck bei Frauen ist durch bisherige Studien, welche die Assoziation zwischen der Testosteron Serumkonzentration und dem Blutdruck bei Frauen untersuchten, aufgrund von widersprüchlichen Ergebnissen noch unzureichend geklärt. Daher war es Ziel dieser Studie, die Assoziation von Testosteron, Androstendion, freiem Testosteron, Sexualhormon-bindendem Globulin und Blutdruck bei Frauen sowohl im Quer- als erstmals auch im Längsschnitt zu untersuchen. Grundlagen für die Analysen waren die Daten von 1428 Teilnehmerinnen der Study of Health in Pomerania (SHIP), einer bevölkerungsbasierten Studie, die seit 1996 in der Studienregion Nord-Ostvorpommern durchgeführt wird. Um Assoziationen feststellen zu können, wurden multivariate Regressionsmodelle sowohl an der Gesamtpopulation als auch an prä- und postmenopausalen Untergruppen durchgeführt. In der Gesamtpopulation war die Testosteron Serumkonzentration im Querschnitt betrachtet positiv mit Blutdruck assoziiert, allerdings bedingt durch die starke Assoziation in der postmenopausalen Subgruppe. Längsschnittanalysen konnten die im Querschnitt festgestellten Assoziationen bestätigen. Weiterhin waren im Längsschnitt niedrigere Testosteron Serumkonzentrationen mit einem erniedrigten Risiko von prävalenter aHT vergesellschaftet. Niedrige SHBG-Konzentrationen waren mit erhöhtem Risiko von prävalenter aHT in der postmenopausalen Untergruppe und einem erhöhtem Risiko von inzidenter aHT in der Gesamtpopulation assoziiert. Obwohl die genauen Wirkmechanismen der Beeinflussung des Blutdruckes durch Testosteron noch nicht abschließend geklärt sind, scheinen Androgene bei Frauen eine Steigerung des Blutdrucks zu bewirken. Die Kausalität dieser Beziehung muss noch überprüft werden und daher kann Testosteron zum jetzigen Zeitpunkt nur als Risikomarker und nicht als Risikofaktor für erhöhten Blutdruck und aHT bezeichnet werden.
Mehr als ein Drittel aller Arbeitsunfälle führen zu Handverletzungen, wovon wiederum ein Drittel auf sog. komplexe Verletzungen mit multistruktureller Zerstörung von Weichteilgewebe, Knochen, Gefäßen, Nerven und Sehnen entfallen. Im gewerblichen wie auch im privaten Bereich zählen Kreissägen zu den Arbeitsgeräten, die am häufigsten zu schweren Handverletzungen führen. Während Unfälle durch Kreissägen im gewerblichen Bereich durch Berufsgenossenschaften und Unfallkassen umfassend dokumentiert und untersucht werden, so gibt die Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung (DGUV) für das Berichtsjahr 2010 insgesamt 4.822 meldepflichtige Unfälle durch Kreissägen an, liegen keine Daten über Häufigkeit, Ursachen und Hergänge von Kreissägeunfällen im privaten Bereich vor, deren Anzahl nach klinischer Erfahrung die der gewerblichen Unfälle deutlich übersteigen dürfte. Ziel dieser Arbeit war es, die im nicht-gewerblichen Bereich bisher fehlende Datengrundlage zu diesem häufigen Unfallereignis zu schaffen, die neben dem Unfallhergang auch den klinischen Verlauf, das funktionelle Ausheilungsergebnis sowie Angaben zu ggf. erfolgten Kompensationsleistungen gesetzlicher oder privater Unfallversicherungen beinhaltet. Basierend auf dieser Datengrundlage sollten wiederkehrende Unfallumstände identifiziert werden, die Ansatzpunkte möglicher Präventionsmaßnahmen sein könnten. In die Nachuntersuchung konnten 114 Patienten (107 männliche Patienten, Durchschnittsalter zum Unfallzeitpunkt 49 Jahre) eingeschlossen werden, die im Erhebungszeitraum nach einer Handverletzung durch Tischkreissägen in der Universitätsmedizin Greifswald stationär behandelt wurden. Die mittlere Zeitspanne zwischen Unfall und Nachuntersuchung lag bei 52 Monaten (7 - 136 Monate). Erfasst wurden umfangreiche retrospektive Angaben, u.a. zum persönlichen Hintergrund des Verletzten, zu den Unfallumständen, Art und Dauer der Behandlung sowie Dauer der Arbeitsunfähigkeit. Die Klassifikation der Verletzungsschwere erfolgte in drei Kategorien. Im Rahmen der klinischen Nachuntersuchung wurden statische Kraftprüfungen der Hand- und Fingerkraft durchgeführt. Der vom Verletzten subjektiv empfundene Gesundheitszustand der oberen Extremitäten wurde mit dem DASH-Fragebogen erhoben. Die subjektive Patientenzufriedenheit wurde mit einer numerischen Analogskala erfasst. Drei Viertel der untersuchten Unfälle ereigneten sich im privaten, ein Viertel im gewerblichen Bereich. Der stationären Behandlungsdauer von durchschnittlich einer Woche stand eine Arbeitsunfähigkeitsdauer von etwa 15 Wochen gegenüber. Dominante und nicht-dominante Hand waren zu etwa gleichen Anteilen betroffen. Überwiegend lagen Einfingerverletzungen vor (50 Fälle), die meist den radialen Pfeiler der Hand (Daumen 48 %, Zeigefinger 28 %) betrafen. Zweifingerverletzungen fanden sich in 25, Dreifingerverletzungen in 18, Vierfingerverletzungen in elf und Fünffingerverletzungen in sieben Fällen. Bei 15 untersuchten Patienten lag eine vollständige traumatische Amputation eines oder mehrerer Finger vor. Der Vergleich der Kraftentwicklung bei Handkraft, Pinzetten-, Schlüssel- und Dreipunktgriff für das gesamte Probandenkollektiv zeigte eine signifikante Kraftminderung der verletzten gegenüber der unverletzten Hand. Hinsichtlich der verschiedenen Verletzungsschweregrade bestanden signifikante Unterschiede lediglich bei den Grad-II- und -III-Verletzungen. In der Regel hatten die betroffenen Verletzten langjährige Erfahrung im Umgang mit Tischkreissägen. Die Mehrzahl der Unfälle ereignete sich bei für den Sägevorgang typischen Handpositionen. Dabei war der sog. „Kickback-Mechanismus“, bei dem es durch ein plötzliches Blockieren des Sägevorganges, z.B. durch einen Nagel im Schnittholz, zu einem Zurückschlagen des Schnittmaterials kommt, der häufigste Unfallmechanismus. In 13 % der untersuchten Unfälle wurde angegeben, dass vorhandene mechanische Sicherheitsausrüstungen an der Säge entfernt wurden. In einem hohen Anteil der untersuchten Probanden wurde keine bzw. falsche Sicherheitskleidung benutzt. So wurden in etwa einem Drittel der Fälle Arbeitshandschuhe getragen, wodurch sich das Verletzungsrisiko und die Verletzungsschwere an rotierenden Arbeitsgeräten deutlich erhöhen. Erstmals konnte in dieser Untersuchung herausgearbeitet werden, dass ein hohes Verletzungspotential von selbst- bzw. durch eine dritte Person konstruierten Tischkreissägen ausgeht. Von forensisch-traumatologischer Bedeutung sind Handverletzungen durch Tischkreissägen vor allem durch die Möglichkeit einer intentionellen Selbstschädigung zur Erlangung von Versicherungsleistungen. In keinem der untersuchten Fälle wurden Kompensationsleistungen unter diesem Aspekt verweigert.
All types of muscles use Ca2+ as their main intracellular messenger. In skeletal muscle fibers abnormal levels of intracellular calcium result in altered contractile properties, altered energy metabolism, and altered gene expression. Moreover, long term failure of normal Ca2+ homeostasis can lead to cell death of muscle fibers by necrosis and apoptosis. Elevations of intracellular Ca2+ levels are more and more regarded as the reason for pathological changes and muscle fiber damage in Duchenne Muscular Dystrophy (DMD). DMD is a severe recessive x-linked muscle disease caused by mutations in the dystrophin gene. The characteristics of DMD are muscle tissue wasting and fibrosis. Both muscle wasting and intracellular Ca2+ are to be reflected in changes of muscle force. Several Ca2+ conducting channels including transient receptor potential (TRP) channels are supposed to account for the abnormal Ca2+ homeostasis in DMD. Gene expressions of TRP channels have been studied in human and mouse skeletal muscle and among others TRPC3, TRPC6 and TRPV4 channels were found to occur in skeletal muscles. The present study followed the hypothesis that TRPC3, TRPC6 and TRPV4 are functional in skeletal muscle fibers and that they contribute to muscular Ca2+ homeostasis. Further, it was assumed that dysfunction of the mentioned TRP channels contributes to abnormal contractile properties and pathology and of dystrophin-deficient muscle. To study Ca2+ changes in mouse skeletal muscle fibers the fluorescent calcium indicator Fura-2 was used. Further, the technique of Mn2+ quench of Fura-2 fluorescence was applied. Muscle force measurements of mouse soleus and diaphragm strips were performed. To elucidate abnormalities of TRP channel function in dystrophin-deficient muscle, muscles and muscle fibers of mdx mice were studied. Hyperforin, an activator of TRPC6 channels elicited increases of calcium levels in wildtype muscle fibers. These increases were partly inhibited by the TRPC6 inhibitor 1-(5-chloronaphthalenesulfonyl) homopiperazine hydrochloride (ML-9). The TRPC3/TPRC6 activator 1-oleoyl-2-acetyl-sn-glycerol (OAG) resulted in increased calcium entry, which was attenuated by ML-9. 2-aminoethoxydiphenylborane (2-APB), an unspecific TRP channel inhibitor, suppressed calcium entry in muscle fibers under basal conditions. In addition, the specific TRPC3 inhibitor Pyr3, strongly inhibited background calcium entry. The TRPV4 activator 4α-phorbol 12,13-didecanoate (4α-PDD) induced significant increased calcium entry and this increase could be inhibited by the TRPV4 inhibitor HC 067047. During muscle force recordings ML-9 significantly inhibited twitches and tetani and accelerated muscle fatigue during sustained repetitive stimulation. The results indicate that TRPC3, TRPC6 and TRPV4 are functionally expressed in mouse muscle fibers. TRPC3 stays active under the basal conditions and contributes to background calcium entry. In contrast, TRPC6 and TRPV4 did not seem to be active at resting conditions, but could be pharmacologically activated. TRPC6 may play a role to counteract the calcium loss under long-term muscle fatigue. Though TRPC3 and C6 play a role for muscular Ca2+ homeostasis, it is unclear whether and how the two channels associate and cross-talk with each other in skeletal muscle cells. In mdx fibers Pyr3 inhibited background calcium influx stronger that in WT fibers, implying a possible over-activation of TRPC3 channels in mdx muscle fibers. At later stages mdx muscle showed marked decrease in force reflecting muscle wasting. Soleus showed moderate decrease and diaphragm showed severe decrease (more than 60%) in force. Resistance to muscle fatigue was shown in mdx soleus muscle when compared with WT soleus muscle. Diaphragm segments of mdx mice showed very strong resistance to muscle fatigue. The results indicate a substantial loss of muscle mass, an increase in oxidative fiber types and a reduction of fast fatigable muscle fibers. It is concluded that the hypothesis of functional expression of TRPC3, TRPC6 and TRPV4 in mouse skeletal muscle has been confirmed. The results give improved knowledge about the relation of Ca2+ homeostasis, mdx pathology and TRP channels. Diaphragms of old mdx mice show severe muscle weakness but the remaining fibers of the diaphragm showed strong fatigue-resistance. The application of a TRPC3 inhibitor may be a promising treatment to prevent high Ca2+ mediated muscle damage in muscular dystrophy.
Enzymatic evolution and the corresponding relationship to substrate scope and catalytic promiscuity were targeted in this thesis. As enzyme examples, pig liver esterase (PLE), oleate hydratases and linoleate isomerases, as well as epoxide hydrolases (EH) and haloalkane dehalogenases (HLD) were used. The substrate scope and the enantiopreference of PLE was analyzed by molecular modeling and substrate docking, since different enantiomeric excesses were detected for the conversion of malonate diethyl esters, depending on the PLE isoenzyme. Additionally, fatty acid converting enzymes with high identity were found and analyzed to comprehend the switch of both activities. Furthermore, the evolutionary connection between EH and HLD was investigated by interconversion studies to implement an HLD acitivity in an EH. By directed evolution and rational design, both possibilities of protein engineering were realized. Finally, a new methodology for targeted, continuous in vivo evolution was established by a temperature-dependent mutagenesis frequency.
A method employing labeling of cell-surface proteins with Sulfo-NHS-SS-biotin and subsequent affinity enrichment with NeutrAvidin has been optimized in order to make cell-surface proteins from Gram-positive bacteria reliably accessible to quantitative mass spectrometric analyses. The optimized biotinylation approach was applied for analysis of the lipoproteome from S. aureus and S. pneumoniae on a global scale and the influence of mutations in the lipoprotein maturation pathway on the cell-surface and exoproteomes of both species was investigated. The biotinylation approach was integrated into a proteomic workflow that employs metabolic labeling with heavy nitrogen for relative protein quantification to investigate proteomic differences between S. aureus in a biofilm model and its free-floating, planktonic counterparts.
Die Rolle des p75 Neurotrophinrezeptors bei der neuronalen Plastizität im Hippocampus der Maus
(2015)
Der p75 Neurotrophinrezeptor (p75NTR) bindet alle Neurotrophine (NGF, BDNF, NT3, NT4). Er wird in der Entwicklung sehr stark, im adulten Gehirn nur noch punktuell exprimiert. Nichtsdestotrotz existieren zahlreiche Studien, die eine Rolle dieses Rezeptors für die Morphologie und Funktion des Hippocampus implizieren. Überraschenderweise sind diese Daten zum Teil widersprüchlich. Zudem wurde bisher fast ausschließlich die p75NTRExIII Knockout Maus verwendet, die jedoch weiterhin die verkürzte Splicevariante des p75NTR ohne Neurotrophinbindestelle exprimiert. Die vorliegende Arbeit soll nun einerseits dazu beitragen, die bestehenden Daten bezüglich des p75NTRExIII zu reevaluieren und anderseits mithilfe des p75NTRExIV Knockouts die Auswirkungen des vollständigen Fehlens des p75NTR auf die Morphologie des Hippocampus zu untersuchen. So konnten wir zeigen, dass sowohl das Fehlen der verkürzten, als auch beider Splicevarianten, die Morphologie des Hippocampus und dessen cholinerge Innervation verändert. Ferner stellte sich heraus, dass nur das Fehlen beider Splicevarianten einen Einfluss auf die adulte Neurogenese hat, jedoch in beiden Knockoutlinien erniedrigte Apoptoseraten im Hippocampus ermittelt werden konnten. Hinsichtlich der dendritischen Dornen ist nur in den p75NTRExIII Knockouts ein Anstieg ihrer Dichte feststellbar. Diese morphologischen Veränderungen waren, zumindest im Fall der p75NTRExIII Knockouts, von verändertem Verhalten begleitet. Aufgrund der schweren Ataxie der hinteren Extremitäten bei den p75NTRExIV Knockouts, konnten lediglich die p75NTRExIII Knockouts und entsprechende Kontrolltiere bezüglich des Verhaltens untersucht werden. Hier zeigte sich eine deutliche Einschränkung in der Speicherung des räumlichen Gedächtnisses. Unsere Daten belegen, dass sowohl das Fehlen der verkürzten als auch beider Varianten des p75NTR einen Einfluss auf die Morphologie und die Funktion des Hippocampus hat.
Anhand von in vivo-Experimenten wurde der Einfluss des mitogen wirkenden Schilddrüsenhormons Trijodthyronin (T3) auf die Proliferation von Hepatozyten sowie eine möglich Tumorentstehung hin untersucht. Hierzu wurden zuvor thyreoidektomierten männlichen Lewis Ratten Schilddrüsenfollikel via Portalvene in die Leber transplantiert. NAch 3 Monaten wurden die Tiere getötet und die gewonnenen Lebergewebe immunhistochemisch hinsichtlich des Proliferationsindex mittels Bromodesoxyuridin sowie der Expression von TGF alpha (TGF alpha) und des Epidermal growth factor-receptors (EGF-R) durchgeführt. Nach 3 Monaten waren die Follikel angewachsen und im Abstromgebiet der Transplanatate entstanden glykogenarme, amphophilzellige Leberherde, deren Hepatozyten eine Hyperproliferation zeigten. Die Heatozyten der Leberherde weisen eine verminderte Expression von TGF alpha auf, sodass diesem Wachstumsfaktor in der Entstehung der Leberherde bei diesem Transplantationsmodell keine entscheidenden Rolle zu spielen scheint. Dennoch konnte durch Applikation des Tyrosinkinaseinhibitors Gefitinib, welcher den EGF-R als Rezeptor von TGF alpha blockiert, eine Reduktion der Proliferationsaktivität der Hepatozyten nachgewiesen werden. Dieser Effekt ist am ehesten durch Blockade der dem EGF-R nachgeschalteten intrazellulären Signalwege zurückzuführen, die unabhängig von TGF alpha durch andere Liganden aktiviert werden könnnen. In vitro Experimente an HepG2-Zellen zeigten eine durch T3 bedingte Steigerung der Proliferationsaktivität. Unter Behandlung der Zellen mit Gefitinib verringerte sich die Proliferationsaktivität dosisabhängig. Dieser Effekt konnte bei gleichzeitiger Anwesenheit von T3 noch verstärkt werden und ist mutmaßlich auf eine durch T3 erhöhte EGF-R-Expression der Hepatozyten zurückzuführen. Im Beobachtungszeitraum von 3 Monaten sind keine hepatozellulären Adenome (HCA) oder Karzinome (HCC) entstanden. Diese Arbeit liefert einen Beitrag zur Aufklärung der molekularen Grundlagen des Proliferationsverhaltens von Hepatozyten im Kontext der komplexen Entstehunsmechanismen des hepatozellulären Karzinoms.
An interesting subclass of the SLs are Cers, the simplest SLs. Cers are assigned a special role within SLs because of their involvement in many cellular and biophysical processes.In literature Cers are describe to modulate many events in signaling including apoptosis. Besides its role as second messenger and therefore the involvement in many signal cascades, Cers are also known to be essential in physical modifications and structural alternations of membranes. Such regulatory functions on membrane formation are e.g. domain formation with other lipids (i.g. SM and Chol), phase separation with sterols (Chol), vesicular trafficking, fusion, membrane curvature fluidity and thickness and the induction of membrane leakiness. In contrast to phospholipids, Cers can move from one side of the membrane leaflet to the other, due to their strong hydrophobicity. This movement is called flip-flop or as transbilayer movement and is controversially discussed. Consequently, no exact value has been reported about the flip-flop property of Cers, which probably plays an important role during the transmission of an extra cellular signal through the membrane.In order to probe the biophysical properties of ceramides, a synthetic access to 1-thioceramides (1-SHCer) analogues with different N-acyl chain length has been developed in this study. With 1SHCer the flip-flop was investigated on pre-formed liposomes and the data indicated a very rapid flip-flop of Cers with a half time t1/2 <10s in raft- and non-raft like membrane models. Furthermore, the acyl chain length exhibited no measurable impact on the speed of the flip-flop. Utilizing the same probes the importance of hydrogen bond donor and acceptor properties of Cers upon interaction with sphingomyelin in the presence or absence of cholesterol (Chol) has been probed. Performed fluorescent quenching experiments (P.Slotte) proposed the following relative preference in interaction with pSM:pSM:DAGs > pSM:Cer > pSM:Chol > pSM: 1-pCerSH.Most strikingly, the importance of the 1-OH H-bond acceptor functionality to replace Chol around and above the melting temperature of pSM has been demonstrated. Recently, an unusual subclass of SLs, named 1-deoxysphingoids have come to the foreground, as biomarker for metabolic disorders. 1-doxSA is physiologically generated (10-40nM) due to substrate promiscuity of SPT and shown to be elevated in patients with metabolic disorders. In this study an organic synthetic access to fluorescent DSB derivatives was established, featuring a fluorescent moiety at the lipid tail, such as FITC 26. Comprehensive fluorescent studies of 26 revealed an unusual subcellular distribution. Exogenous 1-doxSA analogues, such as FB1 and 1-doxSA-FITC, enter via specific entry points. During the next few hours these lipids accumulate within the cytosol prior to N-acylation by CerS. Upon N-acylation, the newly formed 1-doxdhCer and its analogues insert into the ER membrane.The fluorescent probe and most likely FB1 analogues accumulate within the late endosomal and lysosomal system, probably via a direct connection with the ER. Analysis of the lipid metabolism of unlabeled 1-doxSA and FB1 revealed a strikingly similar behavior, pointing towards a common pharmacological effect. Complete consumption of TG within 24h in epithelia cells combined with GO analysis of 1-doxSA interacting lipids indicates significant modulation of fatty acid degradation, pointing towards regulation of the energy metabolism. This is in good agreement with the observed induction of autophagy. Together, this rapid and similar metabolic change of both 1-doxSA and FB1, points toward direct 1-doxSA head-group related lipid-protein interaction and less toward the influence of FB1 on CerS activity. This work suggests the biological significance of 1-doxSA as a primary nutrient sensor to maintain nutrient homeostasis and its role in the pathophysiology of metabolic diseases.
Es wird ein neues Konzept für die Modellierung von (zeitlichen) Realisierungen komplexer und stark verrauschter Prozessabhängigkeiten ohne spezielle Vorkenntnisse vorgestellt. Als Grundlage dient das "Errors-in-Variables Model" (EVM) als ein "Total Least Square" (TLS)- Verfahren zur asymptotisch fehlerfreien Rekonstruktion einer linearen Prozessabhängigkeit. Die hierfür notwendigen Informationen zum Fehlerrauschen in den Variablen werden indirekt in den (zeitlichen) Realisierungen mit Hilfe eines neuen Vergleichsmaßes für Strukturen (EP- Maß) auf Basis des Ähnlichkeits- Koeffizienten nach Dice / Sørensen erhalten, d.h. solange der fehlerfreie Prozess sich nicht in Strukturen eines weißen Rauschens realisiert. Dies kann vorab mit Hilfe einer schrittweisen Gauß- Tiefpass- Filterung der Ausgangsdaten im jeweiligen EP- Vergleich zu den ungefilterten Daten entschieden werden. Durch ein unabhängiges Zusatz- Fehlerrauschen wird zwischen den modellierten und den abzubildenden Daten schrittweise eine maximale strukturelle Ähnlichkeit „künstlich“ hergestellt "Sequential Iterative NOise Matching Algorithm" (SINOMA), die dann mit Hilfe des Vergleichsmaßes unabhängig zum EVM- Verfahren erkannt werden kann. Unter diesen "Reduced Major Axis" (RMA-)Bedingungen des EVM- Verfahrens sind die Parameter der linearen Prozessabhängigkeit eindeutig bestimmbar, d.h. dann ohne Kenntnisse zum Fehlerrauschen in den Ausgangsdaten. Im Gegenteil, da hierbei das notwendige Zusatzrauschen für das Erreichen von RMA- Bedingungen „bekannt ist“, können auf diese Weise auch noch das Fehlerrauschen in den Ausgangsdaten und die entsprechenden Standardabweichungen der fehlerfreien Daten abgeschätzt werden. Hiermit sollte (erstmals) eine adäquate Lösung des Rekonstruktionsproblems prähistorischer Spannweiten klimatischer Schwankungen mit Hilfe von Proxy möglich sein.
Diese prospektiv durchgeführte Arbeit beschäftigt sich mit der sonographischen Darstellung des Pennation Angles (PA) des lumbalen Musculus multifidus (LMM) bei Patienten mit chronischem unspezifischem Rückenleiden und dessen Veränderungen im Rahmen des stationären minimalinvasiven Wirbelsäulentherapie Regimes (sMIWT) wie es von 2011 bis 2013 in der Klinik für Orthopädie und orthopädischer Chirurgie der Universitätsmedizin Greifswald durchgeführt wurde. In einer vorausgehenden Arbeit der Arbeitsgruppe konnte die Machbarkeit, Inter- sowie Intraraterreliabilität der Methode gezeigt werden. Insgesamt wurden 52 Patienten und 25 Mitglieder einer Vergleichsgruppe in die Studie eingeschlossen. Der PA wurde als Mittel von drei verschiedenen -Winkeln zwischen dem oberflächlichen Blatt der Fascia thoracolumbalis und der Muskelfiederung des LMM definiert. Es erfolgten insgesamt fünf sonografische Messungen des Ansatzwinkels mit Hilfe eines paravertebralen Longitudinalschnittes auf Höhe LWK 4. Die erste vor Beginn, folgende Messungen im Anschluss an die aus täglichen epiduralen bzw. facettengelenksnahen Infiltrationen mit Lokalanästhetika mit und ohne Zusatz von Corticosteroiden, intravenöser Analgesie und Physiotherapeutischen Maßnahmen bestehende Behandlung. Ebenfalls wurde zu jedem Zeitpunkt der Number-Associated-Score (NAS) erhoben sowie an Aufnahme und Entlassungstagen der Ostwestry-Disability-Index (ODI). Durchschnittlich nach 56 Tage erfolgte eine telefonische Reevaluation des ODI und NAS. Es konnte ein signifikanter Unterschied (p= 0,009) des PA zwischen Aufnahmetag der Patienten (167,17° 1,41°) und der rückengesunden Kontrollgruppe (168,8° 2,51°) in der Sonographie gezeigt werden. Im Verlauf der Behandlung erfolgte eine signifikante Veränderung des Ansatzwinkels auf 169,77° (± 1,96°). Der NAS verbesserte sich im Verlauf der Behandlung signifikant von einem Median von 6 1,84 bzw. auf einen Median von 2 1,88 Punkten sowie der ODI sich von 40,76 16,9 auf 26,42 16,54 Punkten verbesserte. Damit haben NAS und PA einen Korrelationskoeffizienten von -0,506 bei einem p-Wert von < 0,001. Zum Zeitpunkt der Reevaluation waren die Werte für ODI und NAS auf ihr Ausgangsniveau zurückgekehrt. Es ist nach dieser Arbeit nicht möglich Rückschlüsse anhand des PAs auf Lokalisation (Seite, Ausstrahlung) und Ausprägung der Schmerzen zu schließen. Im Studienvergleich erreicht das untersuchte sMIWT im Bezug auf NAS und ODI kurz und mittelfristig vergleichbare Werte. Die sonographisch ermittelten Winkeldifferenzen zwischen Patienten mit Rückenleiden zu Probanden ohne Beschwerden entsprechen ebenfalls Daten aus vorangegangenen Publikationen. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass Rückenschmerzreduktion anhand des Pennation Angles des LMM in der Sonographie gut darstellbar ist und Schmerzveränderung mit PA-Veränderungen im Ultraschallbild korrelieren. Somit ist die sonographische Messung des PAs des LMM eine geeignete Methode die Therapieeffekte des sMIWT darzustellen.
Die vorliegende Untersuchung hatte zum Ziel, die Verwendung der plastischen Füllungsmaterialien Amalgam und Komposit zur Restauration von Seitenzahnkavitäten in Deutschland zu dokumentieren und deren Qualität zu überprüfen. Darüber hinaus erfolgte eine Evaluation der Genauigkeit der Patientenschätzung anhand der anamnestischen Variablen „Alter der zu entfernenden Restauration“. Zu diesem Zweck wurden für den ersten Teil der Studie im August und im November 2009 sowie im Februar 2010 Rekruten der Strelasundkaserne in Parow hinsichtlich der bei ihnen vorhandenen Seitenzahnrestaurationen untersucht und befragt. Dabei konnten die Befunde von 388 Teilnehmern erhoben werden. Es zeigte sich ein Trend zur Präferenz von Kompositwerkstoffen im Vergleich zu Amalgam, vor allem in den alten Bundesländern (Ausn.: Nordrhein-Westfalen). Der prozentuale Anteil der insuffizienten Amalgamflächen betrug allerdings nur 6,5%, der Anteil der insuffizienten Kompositflächen 14,4%. Die Untersuchung der klinischen Parameter der insuffizienten Restaurationen mittels USPHS-Kriterien zeigte in der Bundeswehrstichprobe mit Ausnahme der bei Kompositrestaurationen deutlich besseren Oberflächenbeschaffenheit eine ähnliche klinische Erscheinung beider Werkstoffe. Die weitere Befundaufnahme zur Verteilung der plastischen Werkstoffe und die Überprüfung der Füllungsqualität (zweiter Studienteil) wurde an 117 Patienten aus zwei niedersächsischen Praxen (in Vechta und in Osnabrück) und aus dem Studentenkurs am ZZMK der Universität Greifswald zwischen 2011 und 2012 durchgeführt. Auch hier ergab sich die quantitative Dominanz der Komposite im Vergleich zu Amalgam. Wie schon in der Bundeswehr-stichprobe zeigte sich ein höherer Anteil insuffizienter Kompositflächen (Amalgam 20,1%, Komposit 26,4%). Insgesamt wurden 212 Füllungen in die Untersuchung in der Praxis und im Studentenkurs einbezogen. Die klinische Einordnung mittels USPHS-Kriterien bestätigte die Ergebnisse der Bundeswehrstichprobe. Die Qualität des Randschlusses war sowohl bei Amalgam- als auch bei Kompositrestaurationen klinisch akzeptabel. Überraschend war die sehr fortgeschrittene Kariesausdehnung unter den entfernten Amalgamfüllungen, welche in 71,4% der Fälle eine bis zur pulpalen Wand reichende Karies der darunter liegenden Kavität aufwiesen. Bei Kompositfüllungen konnten eine Gruppe mit oberflächlicher Karies im Randbereich (39,6%) und eine Gruppe mit profunder Karies (43,2%) identifiziert werden. Statistisch signifikante Zusammenhänge zwischen Randschluss und Karieseindringtiefe, sowie der Anzahl der restaurierten Flächen und der Karieseindringtiefe konnten nicht festgestellt werden. Der Hauptteil der untersuchten Füllungen wies in beiden Stichproben (Bundeswehr und Praxis/Studentenkurs) zudem eine unzureichende Modellation auf. Ferner berichteten die Teilnehmer vor allem in der Bundeswehrkohorte über sehr kurze Behandlungszeiten. Die Verwendung von Kofferdam bei der Füllungslegung wurde von den meisten Teilnehmern beider Stichproben verneint (> 90%). Die Befragung ergab ferner eine subjektive Zufriedenheit der Studienteilnehmer mit den bei ihnen vorhandenen plastischen Restaurationen. Die Untersuchung der Füllungsgrößen zeigte für Amalgam und Komposit in beiden Kohorten ähnliche Werte (4,1 bis 4,8 mm in der maximalen Ausdehnung). Die Ergebnisse dokumentieren klar eine Reduktion des Werkstoffs Amalgam als Hauptmaterial für plastische Füllungen im Seitenzahnbereich bei jungen Erwachsenen. Die Qualität der untersuchten Kompositrestaurationen ist dabei als klinisch akzeptabel zu werten, jedoch erscheint die Haltbarkeit der Kompositfüllungen geringer zu sein als die der Amalgamfüllungen. Die Altersschätzung durch die Patienten ist mit größter Vorsicht zu werten, da nur die Hälfte der Patienten in der Lage war, das Alter der bei ihnen vorhandenen auszutauschenden Füllung(en) in die richtige Alterskategorie einzuordnen. Allerdings wird die bessere Langlebigkeit von Amalgamfüllungen auch in vielen anderen Studien bestätigt (Bernardo 2007; Mjör 1998a; Rho 2013; York 1993). Nur bei Patienten mit niedriger Kariesaktivität konnten Zahnärzte vereinzelt mit wahrscheinlich hoher Qualität für Kompositfüllungen vergleichbare oder bessere Ergebnisse erzielen (Opdam 2010). Durch die Ziele der Minamata-Konvention (UNEP 2013) zur Reduktion der Verwendung von Quecksilber wird der Anteil der Kompositfüllungen weiterhin zunehmen. Alle prakti-zierenden Zahnärzte/-innen müssen deshalb in der Lage sein, Komposit adäquat und mit hoher Sicherheit zu verarbeiten. Nichtsdestotrotz wird Amalgam von der FDI (2007), der CDA (2014), dem CED (2013) und der ADA (2009) als sicheres Füllungsmaterial angesehen, dessen Verwendung auch weiterhin gerechtfertigt ist. Als oberstes Ziel gilt jedoch die Vermeidung einer Restauration als Ergebnis einer effizienten Prävention, da restaurative Ansätze mehrheitlich einen permanenten Prozess mit Risiken und Nebenwirkungen in Gang setzen.
In dieser Arbeit beschäftigen wir uns mit symplektischen Lie-Algebren und metrischen, symplektischen Lie-Algebren. Wir erweitern ein bestehendes Klassifikationsschema mittels quadratischer Erweiterungen für metrische Lie-Algebren mit halbeinfachen, schiefsymmetrischen Derivationen so, dass damit sämtliche metrischen, symplektischen Lie-Algebren auf Isomorphie untersucht werden können. Damit bestimmen wir die Isomorphieklassen aller nichtabelschen, metrischen, symplektischen Lie-Algebren, der Dimension kleiner als zehn, sowie alle mit einem Index von kleiner oder gleich drei. Anschließend wird in Analogie zur Herangehensweise für metrische Lie-Algebren ein Klassifikationsschema für symplektische Lie-Algebren mit ausgeartetem Zentrum mittels quadratischer Erweiterungen aufgebaut, was uns zudem ein Klassifikationsschema für nilpotente, symplektische Lie-Algebren liefert. Abschließend berechnen wir konkret ein Repräsentantensystem der Isomorphieklassen aller sechsdimensionalen, nilpotenten, symplektischen Lie-Algebren.
Mehr als 20 Jahre Forschung zu Inkretinen führten zu neuen Klassen von Antidiabetika, den Inkretin Analoga und den DPP-4-Hemmern, die die biologische Halbwertzeit von GIP (Glucose dependent insulinotropic polypeptide) und GLP-1 (Glucagon-like-peptide-1) verlängert. Noch sind zahlreiche Fragen bezüglich der Effekte der beiden Inkretin Hormone GIP und GLP-1 bei gesunden Personen und diabetischen Patienten offen. Derzeit vorliegende Studien erlauben bisher nur einen sehr begrenzten direkten Vergleich zur insulinogenen Wirkung der beiden Inkretine. Die insulinogenen Wirkungen von GIP und GLP-1 wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit im direkten Vergleich in normoglykämischen und hyperglykämischen Ratten Modellen untersucht. Es wurde ein experimentelles Testmodell entwickelt, um die Dosis-abhängige Insulin-Antwort nach GIP und GLP-1 Injektion unter vergleichbaren Bedingungen messen zu können. Für GIP und GLP-1 konnte eine dosisabhängige Stimulation der Insulinsekretion unter Normoglykämie dokumentiert werden. GIP erwies sich als stärker insulinogen als das GLP-1. Bei ihrer Applikation vor dem standardisierten IVGTT (Intravasaler Glukose Toleranz Test) wirkten die Inkretine dosisabhängig insulinogen. Als äquipotente Dosen im IVGTT wurden 2 nmol/kg GIP und 4 nmol/kg GLP-1 identifiziert, belegt durch vergleichbare Glukose- und Insulinüberschreitungsflächen und einen vergleichbaren insulinogenen Index. Der durch die Inkretingabe erhöhte Glukoseabstrom war nach 2 nmol/kg GIP doppelt so hoch als nach 4 nmol/kg GLP-1 Gabe. Die kombinierte Gabe von GIP und GLP-1 induzierte eine im Vergleich zur Einzelapplikation stärkere biphasische Insulinfreisetzung. In einem nächsten Schritt wurde die insulinogene Wirkung der equipotenten Dosen GIP und GLP-1 unter systemischer DPP-4-Hemmung in Wistar Ratten untersucht. Dazu wurden 20 min vor dem Test 30 µmol/kg des DPP-4-Hemmers P32/98 oral verabreicht. Die Unterbindung der Inkretininaktivierung induzierte differente insulinogene Wirkungen von 2 nmol/kg GIP und 4 nmol/kg GLP-1. Während die DPP-4-Hemmung die durch das das GIP induzierte Insulinausschüttung, den insulinogenen Index und den Glukoseabstrom weiter verstärkte und die Glukosetoleranz verbesserte, führte sie nahezu zum Verlust der insulinogenen Potenz von GLP-1. Der Wirkungsverlust des GLP-1 unter systemischer DPP-4-Hemmung gab Anlass, den GLP-1 Metaboliten hinsichtlich eigener Wirkungen zu untersuchen. Die Gabe des GLP-1 Metaboliten vor dem IVGTT wies auf eine schwache eigene insulinogene Wirkung hin. Die durch die DPP-4-Hemmergabe induzierte Reduktion des Inkretineffektes von 4 nmol/kg intaktem GLP-1 (GLP-1 (7-36) amid) konnte durch die Kombination mit dem GLP-1 Metaboliten (GLP-1 (9-36)) nur gemindert werden. Bei hyperglykämischen ZDF Ratten induzierten 2 nmol/kg GIP und 4 nmol/kg GLP-1 einen vergleichbar großen Anstieg der Insulinkonzentrationen im Plasma. Dieser Anstieg fiel aber bei den hyperglykämischen Tieren geringer (3-fach) als bei den Wistar Ratten (5-fach) aus. Die Anstiege der Insulinkonzentrationen im Plasma hatten in den ZDF Ratten keine Blutglukose senkende Wirkung. Insgesamt wurde im Vergleich mit den Daten aus der Literatur noch einmal unterstrichen, dass die Form der Applikation von GIP und GLP-1 für deren insulinogene Wirkung von entscheidender Bedeutung ist. Bolusgaben, d.h. ein kurz anhaltender Stimulus und Infusionen von GIP und GLP-1 induzieren jeweils spezifische Wirkungen, die beim therapeutischen Einsatz von Bedeutung sein können. Die intravasalen Applikationen von GIP und GLP-1 als Boli über 10 Tage ergaben für das GLP-1 erwartete und bereits bekannte Effekte, für das GIP aber neue Erkenntnisse. Die Behandlung mit GLP-1 über 10 Tage reduzierte das Körpergewicht und senkte die Nüchternglykämie. Über diese für eine Diabetestherapie günstigen Effekte verfügt das GIP nicht. Die histologische Untersuchung des Pankreas nach der 10-tägigen Behandlung mit GIP zeigte im Vergleich zu Kontrolltieren eine höhere Zahl Insulin produzierender Zellen im Pankreas. Die GIP Injektionen übten damit einen messbaren Effekt auf die Erhaltung bzw. Neubildung Insulin produzierender Zellen aus. Die Bolus Applikation von GIP und GLP-1 vor dem IVGTT induzierte bei den hyperglykämischen Tieren einen kurzen Insulinanstieg, der aber durch die anschließende Glukosegabe nicht mehr induzierbar war, die ß-Zellen waren scheinbar erschöpft. Die systemische DPP-4-Hemmung verstärkte in den diabetischen Tieren die durch GIP induzierte Insulinausschüttung und senkte die Blutglukose. Im Gegensatz dazu wurde der insulinogene Effekt von GLP-1 durch die DPP-4-Hemmung nicht verändert. Damit wurden die bei den gesunden Ratten erhobenen Befunde in den ZDF Ratten Versuchen reproduziert. Die vorgelegten Ergebnisse zeigen, dass das GIP eine Reihe wertvoller, die ß-Zellfunktion betreffenden Wirkungen besitzt. Die Arbeiten an GIP Analoga sollten weiter geführt werden, um das Potential des GIP bei der Therapie des Diabetes besser nutzen zu können.
Zielstellung: Ziel dieser 3-Jahres Studie war die Untersuchung und Bewertung der mittelfristigen Effekte des Präventionsprogramms GeKoKidS bei Greifswalder SchülerInnen von der 5. bis zur 8. Klasse (9 bis 14 Jahre). Methode: Im Rahmen der jährlich stattfindenden, verpflichtenden Reihenuntersuchung wurden die Daten von 322 SchülerInnen mit einem Durchschnittsalter von 14,1 ±0,9 Jahren (47,5 % Mädchen) aus 5 Greifswalder Schulen erhoben. 145 SchülerInnen wurden in diesem Zusammenhang neu untersucht. 177 Probanden gehörten zur Follow-up Gruppe, wobei 70 der Interventionsgruppe und 107 der Kontrollgruppe angehörten. Deren Daten wurden mit den in Klasse 5 erhobenen Daten sowie mit der Drop-out und der Neu-Untersuchten Gruppe verglichen und Rückschlüsse über die Wirksamkeit des Programms gezogen. Zusätzlich wurden bei der Ausgangsuntersuchung die Fragen bezüglich der Gesundheitskompetenz, des Sozialstatus und des Ernährungsverhaltens sowohl von den Eltern als auch von den Kindern beantwortet und jetzt in die Auswertung einbezogen. Ergebnisse: Bei vergleichsweise niedrigen Karieswerten fand sich eine deutliche Kariespolarisation: Bei 59,9 % der Jugendlichen konnte ein naturgesundes Gebiss und bei 20,8 % sehr niedrige Karieswerte (DMFT = 1 bis 2) registriert werden. Das verbleibende knappe Fünftel (19,9 %) vereinte insgesamt 75 % des gesamten Kariesbefalls auf sich (SiC Index = 3,3 DMFT). Sowohl in der Interventions- als auch in der Kontrollgruppe waren die Werte der 107 bzw. 70 Jugendlichen, die zur Follow-up Gruppe gehörten, teilweise signifikant besser (Kontrollgruppe: pDMFT = 0,019) als bei den 248 bzw. 243 Probanden der Drop-out Gruppe. Außerdem war der in Klasse 8 gemessene mittlere DMFT der 177 GeKoKidS-TeilnehmerInnen (1,1 ±1,8) niedriger als bei den 145 SchülerInnen (1,3 ±1,9) der Gruppe der Neu-Untersuchten. Die Interventionsgruppe wies anfänglich eine sozial ungünstigere Zusammensetzung und damit auch höhere Karieswerte als die Kontrollgruppe auf, was über die Studienzeit so blieb. Trotz Adjustierung für den Sozialstatus konnte damit für die Interventionsgruppe kein niedrigerer Karieszuwachs erzielt werden als für die Kontrollgruppe (∆DMFT = 1,2 ±1,8 vs. ∆DMFT = 0,4 ±1,0; p = 0,019). Die Karieserfahrungen in Klasse 5 und 8 korrelierten signifikant (pDMFT_Kl5 = 0,032; pDMFT_Kl8 = 0,013) mit der Sozialschicht der SchülerInnen. So war der mittlere DMFT umso niedriger, je höher die soziale Schicht der Jugendlichen (Unterschicht: 1,4 ±1,7, Mittelschicht: 1,2 ±2,2, Oberschicht: 0,6 ±1,6). Sozialstatus und initialer Kariesbefall bestimmten damit am stärksten den Karieszuwachs zwischen der 5. und 8. Klasse, was durch das Interventionsprogramm nicht kompensiert werden konnte. Die Analyse hinsichtlich der Ernährung der Jugendlichen ergab einen signifikanten Zusammenhang zwischen dem Verzehr von Nussnougatcreme bzw. salzigem Gebäck und dem gemessenen DMFT (p = 0,035 bzw. p = 0,018). Auch das häufige Trinken von Limonade ging mit mehr Karies einher (p < 0,001). Weitere Untersuchungen ergaben, dass die Häufigkeit des abendlichen Zähneputzens sowie die Benutzung von elmex® gelée weniger Karies bedeutete (p < 0,001 bzw. p = 0,001). Darüber hinaus konnte ein wesentlicher Zusammenhang zwischen der Einstellung und dem Verhalten zur Zahngesundheit, sowohl in der Follow-up Gruppe als auch in der Drop-out Gruppe, festgestellt werden (p < 0,001). Schlussfolgerung: Das Wissen bezüglich oraler Prävention führt nicht zwangsläufig zu weniger Karies, sondern Einstellungen und das tatsächliche Verhalten beeinflussen die orale Gesundheit stärker. Präventionsprogramme sollten daher eher die Motivation bzw. das tatsächliche Präventionsverhalten verändern, im besten Fall durch regelmäßige, zugehende oralpräventiv wirksame Maßnahmen wie Fluorideinbürstungen. Der Sozialstatus und das damit einher gehende tatsächliche Verhalten sowie die Einstellung zur Mundhygiene spielen eine bedeutende Rolle und führen sehr früh zu deutlich erkennbaren Unterschieden im Kariesbefall von Kindern, die sich mit der Zeit eher verstärken und relativ schwer durch Präventionsprogramme nivelliert werden können.
Trotz intensivster Forschungen in den letzten Jahrzehnten konnte die unzureichende Reendothelialisierung implantierter Drug-eluting Stents (DES) bisher nicht effektiv verhindert werden. Aktuelle DES-Konzepte verfolgen das Ziel einer lokalen Inhibition der frühen Muskelzellproliferation durch den Einsatz hochwirksamer proliferationsinhibierender Wirkstoffe wie Sirolimus und Paclitaxel. Hierdurch werden jedoch auch die Endothelzellen stark in ihrer Proliferation eingeschränkt, was in Folge zu einer stark verzögerten Reendothelialisierung des Stents führt und wiederum die Gefahr von Komplikationen deutlich erhöht. Eine Möglichkeit, dem vorzubeugen, wäre es die proliferationsinhibierende Wirkung zellspezifisch auf die Muskelzellen zu vermitteln. Da die Wirksamkeit einer Substanz in der Regel abhängig von der erreichten intrazellulären Konzentration ist, bietet die differenzielle Expression von Transportproteinen eine interessante und elegante Möglichkeit, eine solche differenzielle Wirkung von Arzneistoffen zu erzielen. In der vorliegenden Arbeit konnten die Transporterexpressionsprofile von glatten Muskelzellen und Endothelzellen bestimmt werden. Bei einem Vergleich dieser Profile konnte für die Gruppe der organischen Kationentransporter (OCTs) eine signifikant erhöhte Expression von OCT1, OCT2 und OCT3 in den glatten Muskelzellen nachgewiesen werden, was zu der Hypothese führte, dass Substanzen die ein Substrat der OCTs darstellen, stärkere Effekte in glatten Muskelzellen hervorrufen sollten. Als erste Bestätigung dieser Hypothese konnte die signifikant erhöhte Akkumulation der kationischen Modelsubstrate MPP+ und TEA in Muskelzellen nachgewiesen werden. Im weiteren Verlauf der Arbeiten konnte ebenfalls für die mit den OCTs interagierenden Platinverbindungen Cisplatin und Oxaliplatin eine differenzielle Wirkung auf Endothel- und Muskelzellen nachgewiesen werden. In diesem Zusammenhang wurden OCT1 und OCT2 überexprimierende MDCKII-Zellsysteme etabliert und charakterisiert, die eine Zuordnung der beobachteten Effekte zu den einzelnen OCT-Vertretern ermöglichen sollten. An diesen Zelllinien und einer bereits vorhanden OCT3-überexprimierenden Zelllinie, konnte die spezifische Interaktion von Cisplatin mit OCT2 sowie die Interaktion von Oxaliplatin mit OCT1, OCT2 und OCT3 nachgewiesen werden. Bei Versuchen mit dem OCT1-Substrat Paclitaxel konnte ebenfalls eine differenzielle Wirkung auf Muskel- und Endothelzellen nachgewiesen werden. Für Paclitaxel konnte in diesem Zusammenhang auch zum ersten Mal eine direkte Aufnahme von [³H]-Paclitaxel über OCT1 und zusätzlich über OCT3 nachgewiesen werden, was bisher in der Literatur nicht beschrieben wurde. Einen weiteren Punkt dieser Arbeit stellt die Entwicklung und Etablierung eines adenoviralen Drug-Delivery-Systems dar, durch welches ein selektives „Drug-Loading“ ausgewählter Zielzellen bewerkstelligt werden kann. Dieses System basiert auf einer adenoviral vermittelten Expression des organischen Kationentransporters OCT1 unter der Kontrolle des muskelzellspezifischen SM22-Promotors. Durch dieses System war es in ersten Versuchen möglich, die Wirkung von Paclitaxel in infizierten Zellen muskelzellspezifisch zu erhöhen. Gleichzeitig wurden infizierte Endothelzellen jedoch nicht von einer erhöhten Paclitaxelaufnahme beeinflusst, wodurch die Funktionsfähigkeit dieses Systems belegt werden konnte.
Heart Failure is currently the most common cardiac disorder and a major public health concern worldwide. The adult mammalian heart harbors a subpopulation of cardiac progenitor cells (CPC) that are capable of improving cardiac function. The scope of this study was to delineate the molecular phenotype of a subpopulation of CPCs characterized by the expression of the stem cells antigen-1 surface marker (Sca-1+) and to further identify molecular alterations occurring under heart failure conditions. In order to understand the underlying cellular mechanisms an integrated approach of proteomics and transcriptomics-based techniques were employed. The first step towards achieving this goal was to unravel the native Sca-1+ cell characteristics of freshly isolated progenitor cells derived from healthy adult murine hearts. The proteome map of Sca-1 cells was established using a gel-based mass-spectrometry (gel LC-MS/MS) approach. For better interpretation, a comparison with the protein profiles of cardiomyocytes and Sca-1- cells obtained under similar experimental conditions was performed. All three cell-types were morphologically different in size and structure, which was also evident from their protein expression profiles. We observed that Sca-1+ cells lack endothelial-like and cardiac contractile phenotypes, unlike Sca-1- cells and cardiomyocytes, respectively. Functional assessment of both protein and gene expression profiles revealed a possible role of Sca-1+ cells in cell adhesion, migration, and proliferation. CPC remain in a dormant state under physiological condition unless challenged by myocardial injury. Previous studies revealed that resident Sca-1+ cells home to the injured myocardium but not to the healthy heart and further differentiate into functional cardiomyocytes. We investigated the molecular background of this behavior of adult Sca-1+ cells under heart failure condition which might provide a better insight into their cardiogenic potential in a pathological milieu. The double transgenic α-myosin heavy chain (MHC)-cyclin T1/Gαq overexpressing mouse was chosen as a model for heart failure. Using the comparative gene expression profiling we could detect the differential regulation of 197 genes with at least a 2-fold difference. Among these BDNF mRNA levels were 5-fold higher in the Sca-1+ cells derived from transgenic mice (Cyc+) in comparison to that of wild-type controls (Wt+). This difference was also observed at protein level. The substantially higher expression of BDNF during heart failure prompted us to investigate its regulatory effect on Sca1+ cells. In this current study we were able to show that small amounts of exogenous BDNF stimulated the migratory potential of Cyc+ cells. This effect was not seen in treated Wt+ cells. Furthermore, pulsed SILAC was employed to monitor BDNF mediated changes following treatment. After BDNF treatment, 58 proteins were differentially regulated of which proteins related to cell proliferation were reduced in level in Cyc+ cells while they displayed increased levels in Wt+ cells. Findings from bromodeoxyuridine (BrdU) assays and immunoblotting indicated that BDNF might initiate a differentiation program by repressing cell proliferation in Cyc+ cells. Taken together, it could be shown that the BDNF effect on protein synthesis of Cyc+ and Wt+ cells varied considerably, suggesting an improvement of the cardiogenic potential of Sca-1+ cells under pathological conditions. Aldosterone levels are known to be elevated during heart failure. In this part of study it was hypothesized that endocrine factors associated with heart failure might influence the migration of CPC, thereby possibly restoring the cardiac function of diseased hearts. It could be shown that high concentrations of aldosterone, similar to those found in the plasma of heart failure patients, induced the migration of Sca-1+ cells by up to 60% when compared to control, while physiological levels had no significant influence. In addition, it could be demonstrated that the aldosterone stimulus led to the activation of the mineralocorticoid receptor (MR) expressed on Sca1+ cells, which in turn facilitated migration. This was supported by application of MR antagonist eplerenone, which significantly reduced the aldosterone-induced increase in cell migration while a glucocorticoid antagonist exhibited no inhibitory effect. Hence, the results support the potential role of aldosterone in the mobilization of CPC. It is currently believed that the beneficial effects of cell-based therapies on cardiac repair are imparted to a large degree via paracrine mechanisms. We therefore focused on understanding the influence of pathophysiological levels of aldosterone on the extracellular environment of Sca-1+ cells. MS-based secretome profiling of cells treated for 24h with aldosterone treatment revealed higher levels of proteins associated with extracellular matrix remodeling and IGF signaling. Additionally, galectin-1 and gelsolin were significantly increased in level under pathological conditions indicating a possible paracrine tissue repair of Sca-1+ cells. To conclude, the global proteome and transcriptome profiles generated here revealed the molecular phenotype of Sca-1+ cells which may be used for future reference. The comparative microarray study provided deeper insight into the endogenous changes in mRNA expression during heart failure and delineated the cardiogenic characteristics of Sca-1+ cells. Moreover, the data presented here shed new light on the potential role of BDNF in regulating the mobilization and proliferation of CPCs. Our study on the influence of aldosterone on the migration and the extracellular proteome of CPCs provided new insights on the beneficial effects of this mineralocorticoid on cardiac cells.
Staphylococcus aureus is present in around a third of the human population as a constant commensal in the anterior nares, in a third as an intermittent commensal, and a third are non-carriers. However, S. aureus is also a dangerous pathogen, responsible for many types of infections. Recently, the emerging of methicillin-resistant S. aureus strains has aggravated the health problem. Treating infections caused by the invasive strains has become ineffective with conventional antibiotics. Noticeably, transmission of S. aureus has occurred not only in healthcare settings but also in the community; furthermore, transmission between humans and domestic animals has been reported. Although studies about host-pathogen interactions of S. aureus have advanced our knowledge in the last decades, we still have not fully understood mechanisms of the immune system in responses to S. aureus. The aim of this study is to unravel interactions of the human adaptive immune system to selected S. aureus virulence factors. In particular, the study focuses on two aspects: the reaction of human antibodies to the bacterial extracellular proteins in S. aureus-induced furunculosis with an emphasis on Panton-Valentine Leukocidin and responses of the adaptive immune system to membrane-bound lipoproteins of S. aureus. Furunculosis is a variety of hair follicle infection in which S. aureus is one of the chief causal pathogens involved. The corresponding bacterial strains are generally capable of producing of a pore-forming toxin, known as Panton-Valentine Leukocidin (PVL). Recently, the emerging of pvl-positive methicillin-resistant S. aureus has become a problem for treating the bacterially caused furuncles. Colonization with the bacteria is a risk factor for development of chronic or recurrent boils. It is not yet known why furunculosis patients are largely infants or young adults. In this context, we untangled the responses of antibody IgG antibodies to S. aureus extra-cellular factors, notably the PVL toxin, in families in which the patients were children. Multiplex PCR demonstrated that S. aureus clones, isolated from the patients’ wounds but also from the nares of family members, harbored genes coding for PVL toxin. Spa-typing highlighted that bacterial genotypes were very similar in each family. This suggests that transmission of pvl-positive S. aureus took place between family members. The finding also raises the question why only the young patients but not family members who were colonized by the same S. aureus clones suffered from furunculosis. 2D immune proteomics procedures showed a tendency of higher IgG titers against bacterial virulence factors in family healthy members than in patients. PVL-specific antibodies were measured using ELISA, in which patients’ PVL-specific IgG titers were low. This supports the idea that antibodies, probably in conjunction with T cells, might contribute to clinical protection in furunculosis. This research will serve as a foundation for future studies, in which our results should be validated in a larger cohort. Among S. aureus’ virulence factors are lipoproteins, which are anchored in the bacterial cell membrane. Lipoproteins perform various functions in colonization, immune evasion, and immunomodulation. These proteins are potent activators of the complex of innate immune receptors termed Toll-like receptors (TLR) 2 and 6. This study addressed the specific B-cell and T-cell responses to lipoproteins in human S. aureus carriers and non-carriers. 2D immune proteomics and ELISA approaches revealed that titers of serum antibody (IgG) binding to the S. aureus lipoproteins were very low or even unmeasurable in healthy individuals except for the lipoprotein SaeP. Only patients with cystic fibrosis or epidermolysis bullosa who were heavily exposed to the bacteria, generated an antibody response also to lipoproteins. Proliferation assays and cytokine profiling data showed only subtle responses of T cells in healthy individuals; three out of eight tested lipoproteins did not elicit proliferation. Hence, the robust activation of the innate immune system by S. aureus lipoproteins does not translate into a strong adaptive immune response. Reasons for this may be inaccessibility of lipoproteins for B cells as well as ineffective processing and presentation of the antigens to T cells. The main findings implicate that family members can serve as S. aureus reservoirs causing recurrent furunculosis in young patients and that antibodies may provide partial protection from such infections by S. aureus. We have found that, different from proteins that are secreted by S. aureus, lipoproteins which anchored in the bacterial cell membrane, do not trigger strong responses from the human adaptive immune system. This suggests that these proteins remain mostly hidden in the bacterial cell-wall.
Hintergrund und Ziel Während der vergangenen Jahrzehnte hat die Prävalenz von Übergewicht und Adipositas bei Kindern und Jugendlichen dramatisch zugenommen. Parallel konnten deutliche epidemiologische und pathophysiologische Zusammenhänge belegt werden zu Dyslipidämie, Insulinresistenz, arterieller Hypertonie und kardiovaskulären Risikofaktoren. Es war deshalb das Ziel des Projektes TeleAdi eine effektive Behandlungsstrategie zu entwickeln, durch die nicht nur eine Gewichtsreduktion erreicht wird, sondern insbesondere die langfristige Stabilisierung des Gewichtes und somit Minimierung des Risikos für metabolische und kardiovaskuläre Folgekomplikationen erzielt werden kann. Patienten und Methoden Insgesamt wurden in Phase 1 des Projektes 228, in Phase 3 140 Patienten (Kinder und Jugendliche mit Übergewicht und Adipositas) eingeschlossen, die sukzessive in die Inselklinik Heringsdorf GmbH, Fachklinik für Diabetes und Stoffwechselkrankheiten, Haus Gothensee, Seeheilbad Heringsdorf, eingewiesen worden waren. Alle Patienten nahmen an einem strukturierten Behandlungs- und Schulungsprogramm (SBSP) zur Gewichtsreduktion teil. Zu Beginn und am Ende des SBSP wurde bei allen Patienten eine umfangreiche klinische und psychologische Diagnostik durchgeführt. Diese umfasste die Messung des Gelegenheitsblutdruckes, eine 24-Stunden-Langzeitblutdruckmessung, die Bestimmung der Carotis-Intima-Media-Dicke sowie eine Laboruntersuchung (TSH, CRP, Lipidstatus, Harnsäure, 6 Nüchternblutglukose, oraler Glukosetoleranztest), Messung des Wohlbefindens und der Behandlungszufriedenheit (WHO-5), der Depressivität und Motivation. Nach Teilnahme am SBSP und Entlassung aus der stationären Behandlung nach 4 bis 6 Wochen, wurden die Patienten telemedizinisch weiterbetreut. Die telemedizinische Betreuung umfasste die Datensammlung, ihre Auswertung und Darstellung, sowie via Internet und telefonisch, Handlungsanweisungen bei Problemen und Fehlentwicklungen (z.B. Gewichtszunahme, negative Veränderungen psychischer Parameter, Abnahme der körperlichen Aktivität). Eine direkte Rückkopplung zwischen Arzt und Patient wurde somit dauerhaft gewährleistet. Ergebnisse Zu Beginn der Untersuchung ergaben sich bei mehr als einem Drittel der untersuchten Kinder und Jugendlichen mit Übergewicht und Adipositas kardiovaskuläre Risikomarker und/oder Auffälligkeiten hinsichtlich der Laborwerte. Während der Teilnahme am SBSP (Phase 1) nahmen die Kinder und Jugendlichen im Mittel um mehr als 7 kg an Gewicht ab (-7,4±3,1 kg, p<0,001). Parallel ergab sich eine Reduktion des BMI (30,6±5,2 vs 27,9±4,7 kg/m2, p<0,001) und des BMI-SDS (2,45±0,53 vs 2,14±0,61, p<0,001). Danach, in Phase 3 des Projektes, nahmen mehr als 80% an der telemedizinischen Weiterbetreuung teil. Während dieser Periode ergab sich eine Stabilisierung des Körpergewichtes, des BMI, des BMI-SDS, aber auch psychologischer Parameter (Wohlbefinden und Behandlungszufriedenheit, Depressivität, Motivation). Weiterhin zeigte sich im Hinblick auf die Ernährungsgewohnheiten und die körperliche Aktivität nach der initialen Steigerungsphase eine Stabilisierung. Eine erneute Intervention wurde telemedizinisch bei bis zu 2/3 der Patienten während der folgenden 12 Monate durchgeführt.Zusammenfassung In den westlichen Industrienationen sind derzeit 10 bis 20% der Kinder und Jugendlichen übergewichtig oder adipös. Ein hoher Prozentsatz dieser Kinder und Jugendlichen weist bereits erhebliche Risikofaktoren auf für Diabetes mellitus und kardiovaskuläre Erkrankungen. Eine frühzeitige Intervention ist dringend notwendig. Das telemedizinische Behandlungsprogramm TeleAdi erscheint hier in höchstem Maße effektiv: Es garantiert nicht nur eine effektive initiale Gewichtsreduktion, sondern auch eine langfristige Stabilisierung. Durch die regelmäßige Rückkopplung zwischen Arzt und Patient können Probleme identifiziert werden und es kann eine gezielte Intervention eingeleitet werden. TeleAdi wird von Ärzten, Patienten, Kindern und Jugendlichen, und ihren Eltern in hohem Maße akzeptiert.
Analyse der Situation der Krankenhaushygiene in Ghana während eines 3-monatigen Studienaufenthaltes
(2016)
Ziel war es, das Ausmaß nosokomialer Infektionen sowie die Hygienestrategien zur Prävention nosokomialer Infektionen und zur Eindämmung der bakteriellen Resistenzentwicklung in Entwicklungsländern am Beispiel von Ghana darzustellen. Weiterführend sollte das Problembewusstsein des medizinischen Personals in Ghana zu diesem Thema untersucht werden. Mit Hilfe eines Fragebogens wurden im Jahr 2008 in 19 zufällig ausgewählten Krankenhäusern in ganz Ghana 26 Ärzte, Studenten und Schwestern zur Krankenhaushygiene, zu nosokomialen Infektionen und zur bakteriellen Resistenzentwicklung befragt. Aufgrund der kleinen Stichprobe sind die Ergebnisse mit Vorbehalt zu bewerten. Knapp 2/3 der Befragten gaben an, die Problematik nosokomialer Infektionen zu kennen, jedoch wurden die Infektionsraten sehr niedrig eingeschätzt. Nur an Universitätskliniken tätige Ärzte und Studenten schätzten die Prävalenz nosokomialer Infektionen vergleichsweise hoch ein. Surveillance-Systeme existieren nicht. Trotzdem berichten 42 % der Teilnehmer von einem Dokumentationssystem in ihrer Einrichtung. 78 % der Befragten schätzten den Anteil der Patienten, die Antibiotika erhalten auf 40 bis 80 %. Zudem gaben 62% an, dass diese auch ohne Rezept erhältlich sind. 62 % waren davon überzeugt, dass die Resistenzentwicklung ein Problem darstellt. Jedoch waren damit häufig Malariaerreger gemeint. Nur 35 % veranlassen unter verschiedenen Umständen ein Antibiogramm. Meist wird dieses erst durchgeführt, wenn eine bereits begonnene Antibiotikatherapie keine Besserung zeigt. Häufig gibt es keine Möglichkeit für Laboruntersuchungen. Studien zeigen, dass beträchtliche Erregerresistenzen in Ghana bestehen. Diese werden auf Grund unzureichender Untersuchungen jedoch nicht erkannt und der Antibiotikaabusus wird nicht eingedämmt. 42 % der Befragten hatten keine Kenntnis über gesetzliche Grundlagen zu Krankenhaushygiene. Mit 92 % gaben jedoch fast alle Teilnehmer an, dass krankenhausinterne Hygienerichtlinien existieren. 75 % dieser Teilnehmer empfanden die bestehenden Hygienerichtlinien als adäquat und 21 % als teilweise umgesetzt. Auf genaue Nachfrage führten jedoch nur 15 % der Befragten eine korrekte Händedesinfektion durch. Dies spiegelt sich auch in eigenen Beobachtungen wider. Am Ende des Fragebogens wurde diese Frage wiederholt. Statt der 69 % aller Befragten hielten nun nur noch 42 % die Hygienerichtlinien für adäquat umgesetzt. 42% versicherten die Überwachung von Hygienemaßnahmen. 55 % dieser Befragten gaben an, dass eine Hygieneschwester für diese Kontrolle verantwortlich sei. Über die Möglichkeit einer Weiterbildung im Fach Hygiene waren nur 62 % informiert. Zu Fragen der Wasserhygiene und Finanzierung wirkten alle Befragten unsicher und es wurden divergente und damit nicht aussagekräftige Antworten gegeben. Es wurde deutlich, dass die Problematik nosokomialer Infektionen, die im Ergebnis der Literaturrecherche in Ghana besteht, von einem großen Teil der Befragten unterschätzt wird. Das Wissen über Zusammenhänge der Entstehung bis hin zu den Konsequenzen nosokomialer Infektionen und der bakteriellen Resistenzentwicklungen ist trotz adäquater Lehre mangelhaft. Daraus resultieren eine unzureichende Compliance bei der Umsetzung von Hygienemaßnahmen und ein inadäquater Umgang mit Antibiotika. Als Fazit ergibt sich großer Handlungsbedarf im Kampf gegen nosokomiale Infektionen, wobei der erste Schritt für die notwendige Etablierung und adäquate Umsetzung von Hygienemaßnahmen in der Entwicklung eines Problembewusstseins unter dem medizinischen Personal besteht.
Innerhalb der Crustacea evolvierte der Landgang mindestens zehn Mal unabhängig voneinander. Die Evolution des Landganges geht mit einer Vielzahl von morphologischen und physiologischen Anpassungen einher, die sich im Vergleich mit rezenten aquatischen Taxa und ihren nächsten terrestrischen Verwandten rekonstruieren lassen. Im Rahmen des Promotionsprojektes dienten vorangegangene neuroanatomische Untersuchungen am Landeinsiedler Coenobita clypeatus (Fabricius, 1787) und dem nah verwandten Palmendieb Birgus latro (Linnaeus, 1767) sowie auch das wenige Wissen über die Lebensweise des Palmendiebes als Ausgangspunkt, Hypothesen zur Sinnes- und Orientierungsleistung zu entwickeln und mit verschiedenen Verhaltensversuchen im Labor (C. clypeatus) bzw. im Freiland (B. latro) zu testen. Morphologische und verhaltensbiologische Befunde wurden mit Daten anderer Vertreter innerhalb der Anomala, Brachyura und Isopoda verglichen. Für die neuroanatomischen Untersuchungen wurden histologische und immunhistochemische Experimente und deren Analyse mithilfe der Lichtmikroskopie, der konfokalen Laser-Scanning-Mikroskopie durchgeführt und mittels dreidimensionaler Rekonstruktion und Morphometrie gestützt. Zur Evaluierung des Wanderungsverhaltens und der Orientierungsleistung von B. latro wurden verschiedene Freilandversuche auf der Weihnachtsinsel während vier Forschungsreisen im Zeitraum von 2008 bis 2012 vorgenommen. Für die verhaltensbiologische Untersuchung des Palmendiebes wurden Experimente mithilfe von Telemetrietransmittern für die Untersuchung des Wanderungsverhaltens und der Tagesrhythmik genutzt. Die neuroanatomischen Daten terrestrischer Vertreter dieser drei Taxa im Vergleich zu ihren nächsten marinen Verwandten, lassen den Schluss zu, dass die Strukturen des primären olfaktorischen Pfades im Zuge des Landgangs unterschiedlichen morphologischen Transformationen unterlagen. Hierbei fällt auf, dass die Strukturen des primären Riechsystems bei terrestrischen Vertretern innerhalb der Anomala stark vergrößert sind, wohingegen diese innerhalb der Brachyura deutlich geringere Dimensionen aufweisen. Innerhalb der Landasseln (Isopoda: Oniscidea) scheinen die primären Verarbeitungszentren der Olfaktion, die deutocerebralen chemosensorischen Loben im Gehirn, reduziert zu sein, da sie sich mit den hier verwendeten Methoden nicht identifizieren ließen. Die ersten Antennen der terrestrischen Isopoda sind im Vergleich zu den untersuchten marinen Asseln, aber auch im Vergleich zu den anderen beiden Taxa deutlich reduziert. Es wird in diesem Zusammenhang vermutet, dass andere sensorische wie verarbeitende Strukturen des Nervensystems es vermögen, das Fehlen bzw. die starke Reduktion des primären olfaktorischen Systems zu kompensieren. Es wurden Versuche durchgeführt, um die Reaktion des Palmendiebes auf verschiedene Duftstoffe im Freiland zu analysieren. Hierbei zeigten Acetoin, Trimethylamin und Dimethyltrisulfid die höchsten Attraktionswirkungen. Zusätzlich wurden Laborexperimente im Windkanal an Coenobita clypeatus etabliert, die das Ziel hatten, das Duftspektrum dieser dem Palmendieb nahe verwandten Tiere zu evaluieren und geruchsgesteuertes Suchverhalten zu analysieren. Dabei konnte gezeigt werden, dass die Tiere sich bei der Stimulation durch natürliche Duftstoffe entlang der Duftfahne entgegen der Strömungsrichtung zielgerichtet zum Stimulus bewegten. Durch die Telemetrieversuche konnte gezeigt werden, dass der Palmendieb auch außerhalb der Reproduktionszeit zum Teil weite Distanzen zurücklegt, aber auch über eine gewisse Ortstreue verfügt und dieses Verhalten somit als semi-nomadisch charakterisiert werden kann. Während der Wanderungen wird vermutlich die Spurverfolgung als Navigationsstrategie genutzt, wobei auch Hinweise auf Pfadintegration als eine weitere Navigationsstrategie hindeuten. Dabei wird aufgrund der bevorzugten Nachtaktivität der Tiere davon ausgegangen, dass die Orientierung bei der Spurverfolgung chemisch gesteuert sein könnte. Diese These wird auch durch einfache Attraktionsversuche gestützt, bei denen einige Versuchstiere, trotz Blendung, den Köder erfolgreich aufsuchen konnten. Die lokomotorische Aktivität im Tagesgang, welche mithilfe von Beschleunigungssensoren (Akzellerometer) aufgezeichnet werden konnte, scheint besonders unter dem Einfluss der relativen Luftfeuchtigkeit zu stehen. Dabei konnte im Beobachtungszeitraum neben stabilen diurnalen, crepuscularen bis nocturnalen Aktivitätsmustern, auch kathemerales Verhalten dokumentiert werden. Neben individuellen Abweichungen im Tagesgang der lokomotorischen Aktivität, konnte für die meisten der Versuchstiere ein Aktivitätsmaximum während der Zeit des Sonnenuntergangs festgestellt werden, wohingegen während der Mittagszeit das überwiegende Aktivitätsminimum lag. Dies stützt wiederum die Hypothese, dass es einen Zusammenhang zwischen der Dynamik der Aktivität und der Dynamik der relativen Luftfeuchtigkeit geben könnte.
Die Modulation TNFalpha-induzierter Chemokine in humanen endometrialen Stromazellen durch Heparine
(2015)
Die Gründe ungewollter Kinderlosigkeit können sehr vielschichtig sein und reichen im weiblichen Organismus von allgemeinen Risikofaktoren (z.B. Lebensalter) über anatomische Fehlbildungen, bis hin zu Autoimmunerkrankungen des Gerinnungssystems. Darüber hinaus können funktionelle Störungen im Hormonhaushalt oder im Immunsystem einen erfolgreichen Schwangerschaftsverlauf behindern. Trotz rasanter Fortschritte in der Kinderwunschbehandlung bleiben nach wie vor viele Paare kinderlos - ohne genau geklärte Ursache. Wie Forschungen belegen, liegt Schwangerschaftskomplikationen häufig ein Immunmilieu zugrunde, in welchem proinflammatorische Mediatoren überwiegen. Nachweislich bestehen erhöhte Werte von TNF -alpha, einem typischen Vermittler von Entzündungsreaktionen. An diesem Punkt stellen Heparine einen interessanten Therapieansatz dar, weil sie neben ihrer typischen, antikoagulatorischen Wirkung insbesondere auch antiinflammatorische Effekte vermitteln. In der vorliegenden Arbeit wurde in einem in vitro-Modell mit kultivierten endometrialen Stromazellen (ESC) untersucht, inwiefern Heparine die Produktion proinflam-matorischer Zytokine beeinflussen. Für die Experimente wurden folgende Zytokine gewählt, welche nachweislich im Endometrium vorkommen und durch TNF -alpha in ihrer Produktion gesteigert werden: IL-8, RANTES, GRO- alpha, ENA-78, IL-15, MCP-1, SDF-1 -alpha. Die Ergebnisse zeigten, dass unfraktioniertes Heparin (UFH) und niedermolekulare Heparine (LMWH) die TNF -alpha-vermittelten Effekte der Zytokinproduktion modulieren. Dabei bestand häufig eine Korrelation zwischen dem Ausmaß der Heparinwirkung und der Molekülgröße des jeweils verwendeten Heparins: Je größer das Molekül, desto stärker war der Effekt und umgekehrt. Ein alleiniger Effekt von Heparinen bei Fehlen von TNF -alpha zeigte sich nicht. Dies wurde zudem durch die Untersuchung verschiedener Signalwege (NF-kB, Erk, Akt) bestätigt. Im Einzelnen stellte sich der Einfluss von Heparinen, abhängig vom betrachteten Zytokin, sehr differenziert dar: In vier der sieben untersuchten Fälle wurde die durch TNF -alpha-induzierte Zytokinproduktion gesteigert (RANTES, ENA-78, IL-15, MCP-1). In einem Fall (IL-8) senkten Heparine die Expressionsraten und bei wiederum einem Zytokin (SDF-1 -alpha) hatten Heparine keinen Einfluss auf TNF- alpha-vermittelte Effekte. Insgesamt kann angenommen werden, dass Heparine das Potential haben, durch ihre antiinflammatorischen Eigenschaften die Zytokinproduktion im endometrialen Stroma moderat so zu verändern, dass günstigere immunologische Bedingungen für die Implantation sowie für Wachstum und Entwicklung des Embryos geschaffen werden. Eine derartige Immunmodulation stellt einen sinnvollen Therapieansatz in der Kinderwunschbehandlung dar.
Clostridium (C.) difficile ist beim Menschen ein bedeutender Erreger von Krankenhaus-assoziierten Durchfallerkrankungen. Die vorliegende Dissertation umfasst die Erhebung und Analyse der ersten epidemiologischen Daten zu C. difficile in deutschen Heim- und Nutztierbeständen und die Entwicklung eines neuartigen DNA-Microarrays, der eine einfache Ribotypisierung von C. difficile ermöglicht. In drei Studien wurden Kotproben von Hunden, Katzen, Ferkeln und Kälbern kulturell auf C. difficile untersucht. Das Bakterium wurde aus 5 von 135 Katzenkot- (3,7%), 9 von 165 Hundekot- (5,4%), 176 von 999 Kälberkot- (17,6%) und 147 von 201 Schweinekotproben (73,1%) isoliert. Neugeborene Ferkel und Kälber waren in den ersten 2 bzw. 3 Lebenswochen signifikant häufiger kulturpositiv für C. difficile als ältere Tiere. Die in den Studien isolierten Stämme wurden 25 Ribotypen zugeordnet; darunter befanden sich 6 bisher nicht beschriebene Varianten. Bei den Ferkelproben dominierten die einander sehr ähnlichen Ribotypen 078 (55% der Isolate) und 126 (20%). Die Ribotypen 033 (57% der Isolate) und 078 (17%) wurden bei Kälbern am häufigsten vorgefunden. Basierend auf ihren Typisierungsprofilen wurden die Ribotypen in einer UPGMA-Analyse (Unweighted Pair Group Method with Arithmetic mean) untereinander verglichen. Von den 25 bei den untersuchten Tieren gefundenen Ribotypen formten 11 einen Cluster, zu dem auch die Ribotypen 033, 078 und 126 gehörten und in dem sich 90% aller in den beiden Nutztierstudien isolierten Stämme wiederfanden. Alle Isolate dieses Clusters waren zudem PCR-positiv für ein binäres Toxin und, im Gegensatz zu allen nicht zu dem Cluster gehörenden Ribotypen, PCR-negativ für den MLVA-Lokus A6Cd. Hierdurch, aber auch durch frühere Studien, in denen gezeigt werden konnte, dass die dem Cluster zugeordneten Ribotypen 033, 045, 078 und 126 den gleichen MLST-Typ (ST-11, Multilocus Sequence Typing) und eine charakteristische Deletion (delta 39 bp) im Toxinregulatorgen tcdC aufweisen, wird die These einer genetische Verwandtschaft unterstützt. In allen untersuchten Tierpopulationen wurden Ribotypen gefunden, die mit C.-difficile-Infektionen des Menschen assoziiert werden. Da Stämme des Ribotyps 078 in deutschen und europäischen Krankenhäusern zunehmend häufiger als Ursache von Durchfallerkrankungen auftreten, wurden alle ermittelten MLVA-Daten von Ribotyp-078-Stämmen humanen und tierischen Ursprungs mit entsprechenden Daten anderer Studien aus 5 europäischen Ländern verglichen. In einer hierbei durchgeführten Minimum-Spanning-Tree-Analyse mit 294 Datensätzen wurde die genetische Abgrenzung von MLVA-Typen unterschiedlicher geographischer Herkunft verdeutlicht und belegt, dass einige aus Tieren und Menschen isolierte C.-difficile-Stämme sehr ähnlichen oder sogar identischen MLVA-Typen entsprechen. Die in den Haus- und Nutztierstudien isolierten C. difficile wurden anschließend mit dem neu entwickelten DNA-Microarray ribotypisiert. Das Sondendesign des Microarrays basiert auf der bei C. difficile modular aufgebauten Intergenic Spacer Region (ISR), welche auch Zielstruktur der herkömmlichen Ribotypisierungsmethoden ist. Die Sonden wurden von in der GenBank-Datenbank publizierten ISR-Modulsequenzen und theoretisch möglichen Modulsequenzkombinationen abgeleitet. Nachdem die Eignung des Arrays in theoretisch und praktisch durchgeführten Experimenten belegt werden konnte, wurde mit 142 repräsentativ ausgewählten C.-difficile-Stämmen eine 48 Ribotypen umfassende Datenbank aus Referenzhybridisierungsmustern erstellt. Diese Referenzmuster wurden anschließend in einer Ähnlichkeitsmatrix-Analyse untereinander verglichen, wobei 27 Referenzmuster eindeutig differenziert werden konnten. Zu den gut unterscheidbaren Ribotypen gehörten u.a. die häufig mit humanen C.-difficile-Infektionen assoziierten Ribotypen 001, 014/020, 027 und 078/126. Nicht unterscheidbar hingegen waren die 11 Ribotypen des oben beschriebenen Clusters, wodurch sich die These ihrer molekularen Verwandtschaft weiter erhärtet. Die Praxistauglichkeit des DNA-Microarrays wurde abschließend in einer Anwendungsstudie überprüft. Hierbei wurden 50 C.-difficile-Stämme, die im Rahmen eines anderen Projektes aus Kotproben von Haustieren und deren Besitzern isoliert wurden, mit herkömmlicher und DNA-Microarray-basierter Ribotypisierung vergleichend untersucht. Berücksichtig man, dass durch den Microarray einige sehr ähnliche Ribotypen derzeit noch nicht unterschieden werden können, wurden alle Isolate dem richtigen Ribotypen bzw. der richtigen Ribotypengruppe zugeordnet. Darüber hinaus wurden 6 für das Microarray unbekannte Ribotypen korrekt als „neu“ und klar voneinander unterscheidbar erkannt. Zusammenfassend trägt das Dissertationsprojekt zum Verständnis über das Vorkommen von C.-difficile-Genotypen in Heim- und Nutztierbeständen bei und präsentiert einen neuartigen DNA-Microarray zur einfachen Ribotypisierung von C. difficile.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Verbreitung und Populationsgenetik der invasiven asiatischen Buschmücke Ae. j. japonicus, die sich seit 2008 durch Menschen-vermittelten Transport in Deutschland ausbreitet. Aedes j. japonicus ist unter Laborbedingungen Vektor für verschiedene Viren, unter anderem für das Dengue-Virus und das Chikungunya-Virus, und wurde im Feld mit dem Japanische Enzephalitis-Virus, dem West Nil-Virus und dem La Crosse-Virus infiziert gefunden. 2012 wurde aufgrund mehrerer unabhängiger Mücken-Einsendungen im Rahmen des Citizen-Science-Projekts “Mückenatlas” eine Population der Asiatischen Buschmücke in Westdeutschland entdeckt. Das Verbreitungsgebiet dieser Population befand sich weit nördlich der bisher angenommenen nördlichen Verbreitungsgrenze der Art in Süddeutschland. Das Ausmaß der Population wurde nach einem zeitlich begrenzten Monitoring auf eine Fläche von ca. 2000 km2 bestimmt. Aus dieser Population wurden Individuen von fünf Orten populationsgenetischen Analysen unterzogen, um verwandtschaftliche Beziehungen innerhalb der Population und im Vergleich zu anderen europäischen Populationen aufzudecken. Hierzu wurden sieben Mikrosatelliten-Loci untersucht. Zusätzlich wurde ein Teil der mitochondrialen nad4-Genregion der Individuen auf Nukleotid-Polymorphismen untersucht. Die Ergebnisse wurden mit bereits zuvor erhobenen Daten von Populationen aus der Schweiz, aus Österreich/Slowenien und Belgien verglichen. Die Mikrosatellitensignatur der westdeutschen Population unterschied sich deutlich von der der anderen europäischen Populationen. Weiterhin wurden verschiedene nad4-Haplotypen gefunden, die zuvor nirgendwo sonst in Europa aufgetreten waren. Demnach ist zu vermuten, dass diese Population auf eine unabhängige Einschleppung von Individuen aus Übersee zurückgeht. Der genaue Ursprung – USA oder Ostasien – konnte nicht bestimmt werden. 2013 wurden zwei weitere Ae. j. japonicus-Populationen in Europa entdeckt: eine in Norddeutschland und eine weitere in den Niederlanden. Die genetischen Signaturen von Individuen dieser Populationen wurden wie beschrieben analysiert. Zusätzlich wurde das genetische Material einer größeren Menge von Individuen aus Slowenien sowie von Individuen aus Kroatien und Süddeutschland untersucht. Die Ergebnisse wurden mit denen aus der vorigen Studie verglichen und zeigten aufgrund einer ähnlichen Mikrosatellitensignatur und gleicher nad4-Haplotypen klar, dass die norddeutsche Population eine Subpopulation der westdeutschen ist. Die geringe Populationsdichte und die vergleichsweise kleine Ausdehnung der norddeutschen Population deuten außerdem darauf hin, dass die Abspaltung nicht lange zurückliegt. Die niederländische Population scheint hingegen auf einer weiteren Einschleppung von Individuen aus Übersee zu basieren. Im Spätsommer 2015 wurde die bisher letzte deutsche Ae. j. japonicus-Population in Oberbayern und dem angrenzenden Österreich entdeckt. Populationsgenetischen Analysen zufolge ist diese Population eng mit der früher beschriebenen österreichisch-slowenischen Population verwandt und unterscheidet sich von allen anderen deutschen Populationen, was darauf schließen lässt, dass es sich bei ihr um eine Abspaltung von der österreichisch-slowenischen Population handelt. Die Ver- und Ausbreitung von Ae. j. japonicus in West- und Norddeutschland wurde vom Zeitpunkt der Entdeckung in 2012/2013 bis 2015 beobachtet. In dieser Periode erweiterte die westdeutsche Population ihr Verbreitungsgebiet beträchtlich, während die norddeutsche überhaupt nicht zu expandieren schien. Dies ist möglicherweise darauf zurückzuführen, dass die norddeutsche Population jünger als die westdeutsche ist, das Verschleppungsereignis noch nicht so weit zurückliegt und die Population sich noch in der Gründerphase befindet. Die passive weltweite Verschleppung von Stechmücken wird in der Zukunft vermutlich zunehmen, und die Etablierung und Ausbreitung invasiver Spezies, inklusive der Asiatischen Buschmücke und anderer potenzieller Überträger von Krankheitserregern, werden Europa und Deutschland weiterhin vor herausfordernde Probleme stellen. Das Monitoring der Ausbreitung von Populationen und die Durchführung populationsgenetischer Analysen zur Ermittlung von geographischen Ursprüngen sowie von Wanderungs- und Transportrouten werden helfen, weitere Einschleppungs- und Ausbreitungsereignisse nachzuvollziehen und zu unterbinden und sind daher essenzielle Instrumente des Managements von Mückenvektoren.
Docetaxel ist ein halbsynthetisches Zytostatikum aus der Klasse der Taxane, welches den intrazellulären Mikrotubulusapparat stabilisiert und so den gezielten Zelltod einleitet. Dieser Mechanismus wird zur Behandlung von schnell proliferierenden Tumorzellen genutzt, weshalb Docetaxel bis dato als eine First-line Medikation des kastrationsresisten Prostatakarzinoms (CRPC) gilt. Sowohl ein negatives Ansprechen der Therapie als auch die Entstehung zahlreicher Resistenzmechanismen können zur Verzögerung einer adäquaten Behandlung der malignen Erkrankung führen. Besonders Expressionänderungen von HSP27 werden in diesem Zusammenhang als Ursache für Zytostatikaresistenzen in diversen Tumorarten angegeben. In dieser Arbeit sollten die zellulären sowie molekularen Wirkungsweisen von Docetaxel auf PCa-Zellen verschiedener Dignität charakterisiert werden. Dabei wurde gezeigt, dass Docetaxel in allen Zelllinien einen negativen Einfluss auf die Vitalität und Zellzahl ausübt. Über die Aktivierung des Tumorsuppressors p53 führt Docetaxel in LNCaP-Zellen zur Fragmentierung der Poly-(ADP-Ribose)-Polymerase, was den Eintritt in die Apoptose charakterisiert. Wir demonstrierten, dass unter Docetaxel-Behandlung die Expression von HSP27 in LNCaP-, PC-3-Zellen sowie in PC-3-Zellen mit überexprimiertem HSP27 sowohl auf mRNA- als auch auf Proteinebene steigt. Weiterhin wurde bewiesen, dass eine erhöhte HSP27-Expression mit einer intrazellulären Chemoresistenz einhergeht und dies sowohl in hormonsensitiven als auch in hormoninsensitiven PCa-Zellen den vitalitäts- und proliferationshemmenden Effekt von Docetaxel verringert. Die Blockierung von HSP27, wie es derzeit mit dem HSP27-Inhibitor OGX-427 in Phase II-Studien getestet wird, könnte somit einen geeigneten Angriffspunkt zur Verhinderung einer Resistenzentwicklung im CRPC darstellen und eine adäquate Therapie ermöglichen.
Unter Verwendung der Basiserhebung der Daten der Study of Health in Pomerania wurden mit dem Alter, dem Geschlecht, der lebenslangen Rauchexposition und der Exposition gegenüber endogenen und exogenen weiblichen Sexualhormonen wichtige Risikofaktoren der Non Hodgkin Lymphome mittels multivariabler Verfahren in Bezug auf die t(14;18) Translokation quantitativ untersucht. Wir fanden einen kurvilinearen Trend der t(14;18) Prävalenz mit steigendem Alter mit einem Maximum in der Altersgruppe 50-59 Jahre sowohl bei Männern als auch bei Frauen. Männer zeigten in allen Altersgruppen eine höhere t(14;18) Prävalenz. Für Rauchen konnte in alters- und geschlechtsadjustierten Modellen keine Risikoerhöhung ermittelt werden. Die Analysen beschränkt auf Frauen zeigten ebenso keinen Zusammenhang für die Anzahl der Schwangerschaften oder Menopausentyp mit der Prävalenz der t(14;18) Translokation. Bei der t(14;18) Frequenz hingegen konnten in den altersadjustierten Modellen signifikante Assoziationen mit lebenslanger Exposition von oralen Kontrazeptiva beobachtet werden. Im multivariablen Model waren die Risikoschätzer für induzierte Menopause und jemals Einnahme von oralen Kontrazeptiva und Menopausaler Hormontherapie signifikant erhöht. Unsere Ergebnisse lassen vermuten, dass die exogene Hormoneinnahme ein Risikofaktor für die t(14;18) Frequenz ist, nicht jedoch für die t(14;18) Prävalenz. Roulland et al. (J Clin Oncol 2014) publizierten, dass der Nachweis von t(14;18)-positiven Zellen in gesunden Individuen einen repräsentativen Biomarker für ein Follikuläres Lymphom darstellen. Zukünftige Forschung sollte darauf abzielen, die besonders gefährdeten Personen und die zusätzlich notwendigen molekularen oder immunologischen Ereignisse zu identifizieren, die letztlich zur Transformation von t(14;18)-positiven Zellen in eine maligne Lymphom-Zelle führen. Ein vielversprechender Ausgangspunkt könnte eine systematische prospektive Follow-up Untersuchung von gesunden t(14;18)-positiven Individuen sein. Weitere molekulare oder Umweltereignisse sollten verfolgt und ihr jeweiliger Einfluss hinsichtlich der Entwicklung eines klinischen Follikulären Lymphoms oder Diffuse Large B-Cell Lymphoms quantifiziert werden. Daraus könnten sich mögliche klinische Anwendungen wie z. B. eine Risikostratifikation, ein erweitertes Monitoring und die Entwicklung einer frühzeitigen Intervention ableiten lassen.
Although the Pleistocene deposits exposed in the steep coastal cliffs of Mecklenburg-Vorpommern have been studied for more than a century, the depositional conditions of many lithostratigraphic units remain unclear. There is, in particular, a question whether the individual tills (locally more than 9 successive till units) are mainly subglacial deposits or resedimented (mass flows) in origin (at least in part). The Pleistocene deposits preserve information concerning the former glacial depositional processes. Detailed micromorphological analysis of these deposits can provide key information regarding these processes and thereby aid in the reconstruction of former glacial environments. The island of Rügen is located on the southwestern Baltic Sea coast and was situated in the marginal zone of the Scandinavian Ice Sheet during the last glacial period (Weichselian). Therefore, the region is considered as an ideal area for reconstructing the complex fluctuations in the position of the margin of this ice sheet as it expanded across the Baltic Sea and into northern Germany. Successive glacial advances and retreats of the ice sheet can be reconstructed by specific glacial sedimentation processes and flow-direction criteria derived from a variety of glacial deposits. The investigation area is located near Sassnitz on Rügen, where an imbricated and folded Weichselian succession disconformably overlies Maastrichtian chalk bedrock. The individual till units were sampled for micromorphological analyses to identify the former depositional conditions. Detailed description of the sedimentology and variation in facies, the description of macroscale deformation structures provides the context for the detailed micromorphology study. The three dimensional analysis of the microfabrics is based on the microstructural mapping methodology which enables the identification and interpretation of polyphase deformation within subglacial sediments.
In dieser Arbeit wird ein einfaches Verfahren zur Herstellung ultradünner (3 nm) Galliumschichten unter Umgebungsbedingungen beschrieben. Die Schichten sind stabil bis zu einem Auflage-Druck im GPa-Bereich und replizieren die zugrundeliegende Substratrauheit sowie größere Strukturen. Weiterhin wird ihre Eignung als Permeationsbarriere gezeigt. Mithilfe von optischen und elektrischen Messungen wird schließlich anhand des Drude-Modells die Alterung (Oxidation) der Schichten unter Umgebungsbedingungen beschrieben.
Während politisch Inhaftierte der ehemaligen DDR vergleichsweise gut in der psychiatrisch-psychologischen Forschung repräsentiert sind, stehen systematische Studien zu Betroffenen nicht-strafrechtlicher Repressionen weitgehend aus. Entsprechend wurden in der vorliegenden Untersuchung 74 Betroffene dieser Art der Verfolgung umfassend untersucht. Mittels psychometrischer Selbst- und Fremdbeurteilungsverfahren, wurden das aktuelle Ausmaß psychischer Symptomatologie bzw. Störungen, die gesundheitsbezogene Lebensqualität, das Kohärenzgefühl, die wahrgenommene soziale Unterstützung, Temperaments- und Charaktereigenschaften sowie interpersonale Probleme erfasst.
Für den zukünftigen Einsatz von Niedertemperaturplasma in Bereichen der Medizin müssen potentielle genotoxische Risiken von Plasma ausgeschlossen werden. Bisherige Risikoanalysen sind durch die unterschiedlich existierenden Plasmaquellen erschwert, die in den energetischen Einstellungen und Konzentrationen der reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) variieren können. Zur Untersuchung des mutagenen Risikopotentials von Argonplasma, erzeugt mit den Plasma-Jets kINPen MED und kINPen 09, wurde auf dem Micronucleustest am angebrüteten Hühnerei (HET-MN), der eine Alternativmethode zwischen in-vitro und in-vivo Tests ist, zurückgegriffen. Die Plasmabehandlung mit Argongas erfolgte in unterschiedlichen Behandlungszeiten am 8. Bebrütungstag auf der inneren Membran des Hühnerembryos. Nach der Blutentnahme am 11. Tag, wurde das Blut im Blutausstrich auf das Vorhandensein von Micronuclei (MN) untersucht. Die gezählten MN der definitiven Erythrozyten (E II) dienten zur Bestimmung der Genotoxizität (MNE II). Die Ergebnisse der Plasmabehandlung mit dem kINPen MED ergaben in der Höchstdosis von einer Behandlungszeit von 10 min keine erhöhten MNE II Werte, obwohl die akute Toxizität bei > 40 % lag. Mit dem kINPen 09 konnten bei einer maximalen Behandlungsdauer von 2,5 min ebenfalls keine erhöhten MNE II Häufigkeiten ermittelt werden. Möglicherweise haben die im Hühnerembryo vorkommenden Abwehr- und Reparatursysteme gegenüber ROS das negative Ergebnis beeinflusst.