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Oils and fats from natural origin are sustainable sources for a broad range of economically relevant products in food, feed, fuel, oleochemical, and cosmetic industries. Thereby, a huge variety of lipids or lipid-derived products exist which distinguish themselves by their unique physical properties making them suitable for their individual applications. To obtain such functional lipids in an environmentally friendly manner, enzymes can be employed. In that context, lipases have been proven to be valuable biocatalysts in lipid modification, which are broadly applied in industry. Even though they have been implemented successfully in the dairy, baking, and detergent industries, there is an increasing demand for the expansion of their utilization. New technologies like protein engineering and the implementation of process development are employed in solving this task. Within the enzymes in lipid modification, lipases are the most applied catalysts and in this thesis their utilization was expanded successfully to the implementation of novel separation processes and the production of improved drug delivery matrices.
Multiproxy investigations of lacustrine sediments from Laguna Azul (52 °S) document multi-millennial Holocene influences of Southern Hemispheric Westerlies (SHW) on the hydroclimatic variability of south-eastern Patagonia. During the last 4000 years, this hydroclimatic variability is overprinted by centennial warm/dry periods. A cool/wet period from 11,600 to 10,100 cal. BP is succeeded by an early Holocene dry period (10,100–8300 cal. BP) with a shallow lake, strong anoxia, methanogenesis and high salinity. Between 8300 and 4000 cal. BP the influence of SHW weakened, resulting in a freshwater lake considered to be related to less arid conditions. Since 4000 cal. BP, regional temperature decreased accompanied by re-intensification of SHW reaching full strength since 3000 cal. BP. Centred around 2200, 1000 cal. BP and in the 20th century, Laguna Azul experienced century-long warm/dry spells. Between these dry periods, two pronounced moist periods are suggested to be contemporaneous to the ‘Dark Age Cold Period’ and the ‘Little Ice Age’. Different from millennial SHW variations, centennial fluctuations appear to be synchronous for South America and the Northern Hemisphere. Changes in solar activity, large volcanic eruptions and/or modulations of ocean circulation are potential triggers for this synchronicity.
Microalgae are aquatic, unicellular, eukaryotic organisms, which perform photosynthesis. They have gained interest within the last decades not only for biofuel production due to their high amount of lipids, but also for pharmaceutical and for nutraceutical purposes. Interesting compounds are proteins, carbohydrates, or pigments, such as carotenoids. However, microalgae possess strong and rigid cell walls, which hinder a sufficient and yet, gentle extraction of those valuable compounds. Although standard extraction techniques are available, several shortcomings occur, e.g. high energy demand, use of environmentally harmful solvents or alteration of compounds due to heat or chemicals. Therefore, an alternative method is needed, which is able to address these disadvantages. Physical plasmas were thus studied to answer the question whether they are able to disintegrate the cell walls of microalgae effectively and yet, without degradation of the extractives.
First step of the thesis was to find a suitable plasma source that has an effect on the cell walls because plasma effects, such as electric fields, shockwaves, UV light emission, and the generation of reactive species can be tailored with the respective setup. It was found that spark discharges are most effective for the extraction of Chlorella vulgaris, which was chosen as model organism. All extraction yields were compared to reference methods, whereat microwave radiation was found to be the most effective reference method and were hence, applied for comparative studies.
For the next step, proteins were selected as targets to answer the question, which differences can be determined between plasms-treated and microwave-radiated proteins are observable although the extraction yields were equal. Furthermore, plasma effects, especially the effects of reactive species on the extracted proteins had to be studied. Findings indicate that heat sensitive proteins, such as photosystem-related proteins, or histones are better extractable with spark discharges than with microwave exposure and the effect of reactive species is only minor.
The last step was to determine, which plasma effect is responsible for the observed cell wall disintegration. Therefore, the tensile strength of Chlorella vulgaris was determined and compared to the shockwave pressure, which is generated from the spark channel. It was proven that the shockwave pressure exceeds by far the tensile strength of the microalgae an can be thus held responsible for mechanism for cell wall rupture.
In this thesis, it was found that spark discharges are a promising alternative for the extraction of valuable compounds from microalgae. The discharges are not only effective, but also gentle enough for sensitive compounds, such as proteins or pigments.
Staphylococcus aureus has acquired resistance to antibiotics since their first use. The S. aureus protein NorA, an efflux pump belonging to the major facilitator superfamily (MFS), contributes to resistance to fluoroquinolones (e.g., ciprofloxacin), biocides, dyes, quaternary ammonium compounds, and antiseptics. Different compounds have been identified as potential efflux pump inhibitors (EPIs) of NorA that result in increased intracellular concentration of antibiotics, restoring their antibacterial activity and cell susceptibility. However, none of the currently known EPIs have been approved for clinical use, probably due to their toxicity profiles. In the present study, we screened approved drugs for possible efflux pump inhibition. By screening a compound library of approximately 1200 different drugs, we identified nilotinib, a tyrosine kinase inhibitor, as showing the best efflux pump inhibitory activity, with a fractional inhibitory concentration index of 0.1875, indicating synergism with ciprofloxacin, and a minimum effective concentration as low as 0.195 μM. Moreover, at 0.39 μM, nilotinib, in combination with 8 μg/mL of ciprofloxacin, led to a significant reduction in biofilm formation and preformed mature biofilms. This is the first description of an approved drug that can be used as an efflux pump inhibitor and to reduce biofilms formation at clinically achievable concentrations.
Bats (Chiroptera) form the second largest order of mammals and with over 1,250 species, they represent about 20% of all mammalian species worldwide. They are the only mammals with true and sustained flight and distributed all over the world except the arctic regions. Moreover, bats entered specific ecological niches and with their food spectra, they reduce different arthropod populations as well as disperse seeds and pollen of plant species in various regions and habitats.
Bats also have a crucial role in spreading high-pathogenic and zoonotic viruses, harbor in general more viruses (zoonotic and non-zoonotic), and, related to the species, number even more than rodents. However, clinical symptoms of viral diseases are rarely reported in bat communities. Also seroconversions after infection were not reported for a variety of viruses found in bats. Since the incidence of virus-positive bats estimated in passive surveillance studies is usually very low, it is a question how such viruses can use bats as reservoir hosts. There is obviously a special evolutionary relationship between the pathogens and bats as hosts, which are based on possibly physiologic adaptations also in resistance and immunity.
In this thesis, the two lyssaviruses, European Bat Lyssavirus 1 and 2 (EBLV-1 and -2) were chosen as a model to investigate the immune response of European bats against viral infection in vitro. Lyssaviruses are the causative agents of rabies, a fatal zoonotic disease with neurotropic characteristics.
One main question to investigate was in which way bats act as reservoir host and developed a high disease resistance. The present thesis is based on three hypotheses about innate immune response against lyssavirus infection:
A) In bats specific peripheral resistance mechanisms evolved which reduce the risk of systemic viral infection after a hypothesized airborne transmission and infection via nasal epithelium supported by the social structure of and communication within bat communities.
B) The co-evolution of EBLV and the innate resistance of bats resulted in a very effective type I interferon response to inhibit a systemic lyssavirus infection.
C) The specific physiology of body temperature of bats with daily torpor depresses the viral replication but favours the type I interferon response.
To analyze the interferon-based resistance mechanisms, the type I interferon (IFN) genes of two European bats species (Eptesicus serotinus and Myotis myotis) were cloned and sequenced. Using established cell lines from the respiratory nasal epithelium (MmNep), olfactory nasal epithelium (MmNol), and Bulbus olfactorius brain (MmBr), the type I IFN response along a possible airborne infection route was investigated. The anti-viral effects and induction of IFNs/interferon stimulated genes (ISGs) in each cell line were also investigated in detail after infection in vitro. Finally, the influence of different temperatures on lyssavirus replication was analyzed in cell culture experiments.
The results indicated that (a) along the hypothesized airborne infection route the susceptibility for lyssavirus infections is decreased, (b) the type I IFN activity in contrast is increased contributing to a limitation of lyssavirus replication and (c) an obvious influences of varying cultivation temperatures on the resistance against lyssavirus infections, which favor the IFN response and repressing lyssavirus replication.
The result from these in vitro studies supports the hypothesis of a special co-evolution between lyssaviruses and bats. However, in vivo studies on the relevance in infected animals are missing so far. This model could also explain the generally limited pathogenicity of bat-associated viruses.
Global climate change is occurring all over the world, but in the Arctic the climate is changing more rapidly and drastically than in many other parts of our planet. Many species that are already at their climatic limit need to adapt to recent climate conditions or migrate in order to not go extinct. The possibilities of adaption include phenotypic plasticity and adaptation to various extents. This is also the case for white spruce P. glauca, which belongs to the conifers and thus in the largest group of gymnosperms still living today. Among the approx. 600 extant conifer species white spruce is one of the most widespread trees in North American boreal forests. Its range extends from 69° N in the Canadian Northwest Territories to the Great Lakes at about 44° N, where it occurs from sea level to an altitude of about 1520 m (Burns and Honkala, 1990). Site related, climate-dependent differences in white spruce reproduction can be seen as a strategy to survive under the harsh climatic conditions at Alaska's treelines: Besides sexual reproduction, the vegetative propagation occurs in the white spruce as an additional reproductive mechanism. This can be realized by "layering" when the lower branches of the tree crown touch the ground and develop roots to later grow as a separate individual with or without a connection to the mother tree. Known as other mechanisms of vegetative propagation are also the rooting of fallen trees which were not completely uprooted, and the "root suckering", in which new shoots sprout from the roots of the tree. However, the latter was not yet observed in the genus Picea. With the help of short, repetitive, non-coding sequences in the genome, which are therefore not subject to selection and are called microsatellites, these clones can be determined by genotyping.
For this purpose, using different polymorphic microsatellites, an individual multilocus genotype is created for each tree, by means of which it can be compared with all other trees of the same species.
In the first part of this work (article I), the occurrence of clones in three study areas at Alaskan treelines are examined and the reasons for their appearance in variable numbers are discussed. For this purpose, 2571 white spruces (P. glauca) were genotyped and their position was determined via differential GPS in the field. The percentage of clonal trees is higher in areas with harsh climatic conditions and correlates with the height of the lowest branches of the tree crown. This suggests that the vegetative propagation of white spruce is a backup strategy for times when climatic conditions hamper sexual reproduction. The correlation between clone numbers and tree crown height suggests "layering" as the main mechanism for cloning whereas selection for vegetative reproduction seems to be very unlikely shown by the results for genetic differentiation between the clonal and the singleton trees in this study.
In the second part of this work (articles II and III), the influence of environmental factors and phenotypic traits on the mycobiome of the needles (including all fungi living on (epiphytic) and in (endophytic) the needles) in our study areas in Alaska was investigated. The mycobiome of the white spruce needles was chosen as a proxy for the parasite infection rate by fungi and thus serves as a fitness parameter. For this purpose, all epiphytic and endophytic fungal species were analyzed by a metabarcoding analysis.
In article II, 48 trees of one study area at Alaska’s northern treeline (Brooks Range) were examined for differences in mycobiome due to genetic differentiation, phenotypic characteristics and / or habitat characteristics. The trees used for this study were sampled from two adjacent plots on a south-facing mountain slope with an elevation gradient from 875 to 950 meters above sea level. It could be shown that, in contrast to the trees genotype, the height above sea level, the mountain slope, as well as the height and age of the trees have a significant impact on the mycobiome. The genetic differentiation between the tree individuals, however, showed no significant effect.
Based on article II we examined the mycobiome composition of a total of 96 trees in 2 plots (16 trees each) at three sites in Alaska over a distance of 500 kilometers. Additionally, we sampled needles of two different ages for each tree (current year and three years old needles) summing up to 192 samples in total. The incentive of this study (article III) was to investigate the influence of origin and age of spruce needles on their mycobiome and if there is a genetic predisposition that is related to the fungal species community. In addition, the sampling design was improved by collecting needles from all four orientations (North, South, East and West) and sampling trees at a standardized distance to each other to avoid systematic errors. Comparable to article II the influence of the trees genetics on the species community of the epiphytic and endophytic fungi of the white spruce needles seems to be very unlikely. In contrast, a significant influence of the geographic origin and the needle age on the species structure of the needle inhabiting fungal species was found. The phenotypic tree traits height and dbh (diameter at breast height) had only minor influence and did in fact explain less than 2% of the mycobiome variance. Using Illumina sequencing, 10.2 million reads from the nucleotide sequence between the internal transcribed spacer (ITS) genes could be obtained, which yielded in 1575 ribotypes (called operational taxonomic unit, OTU) for the fungi. These were compared with a reference database to compare and assign them to known fungal species. For example, 942 OTUs with >95% similarity could be identified as known species, with 1975 samples identified on genus level and 2683 when determined to family level. The most pronounced difference between the two studies (article II and III) were due to the fungal species of the class of Pucciniomycetes, more specifically the genus Chrysomyxa which belongs to the rust fungi and is plant pathogenic. In the study of article II (sampling in 2012), Pucciniomycetes accounted for only a minor portion of the assigned DNA sequences. In the second study (article III, sampling in 2015) they accounted for more than half of all basidiomycetes found, which in turn contain 20.0% of all DNA sequences, the second largest phylum found beside Ascomycetes (51.4%).
Die linksventrikuläre Herzhypertrophie ist ein zentraler Vorhersageparameter für das Auftreten kardiovaskulärer Ereignisse. Durch eine permanent gesteigerte Belastung des Herzens kommt es dabei auf zellulärer Ebene zu Umbauprozessen, die mit einer Hypertrophie der einzelnen Kardiomyozyten einhergehen. An der prohypertrophen Signaltransduktion sind zahlreiche Signalwege beteiligt, deren jeweilige Bedeutung und Interaktion untereinander noch nicht ausreichend untersucht ist. Seit einiger Zeit ist bekannt, dass auch das Wnt-Signalling im adulten Herzen bei Schädigung reaktiviert werden kann. Auch wenn die Beteiligung vieler Mediatoren des Wnt-Signallings für die Hypertrophieentstehung bereits gezeigt werden konnte, ist es aufgrund der Interaktionen der verschiedenen Signalwege notwendig, den Effekt der Wnt-Proteine auf die Kardiomyozyten direkt nachzuweisen. Da sowohl eigene Voruntersuchungen als auch viele In-vivo-Studien an Mäusen des Stammes C57/BL6 durchgeführt wurden, sollten in dieser Arbeit die Wirkungen verschiedener Wnt-Proteine hinsichtlich Hypertrophie und Zellsignalling auf isolierte murine neonatale Kardiomyozyten untersucht werden. Dazu wurden zunächst der Isolationsprozess dieser Primärzellen etabliert und optimale Kultur- und Stimulationsprotokolle bestimmt. Anschließend wurde das Ausmaß der zellulären Hypertrophie immunfluoreszenzmikroskopisch mittels myozytenspezifischer Anfärbung von α-Actinin untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass eine Isolation und Kultivierung der neonatalen Kardiomyozyten im Gewebeverband über eine längere Versuchsdauer von bis zu sieben Tagen möglich ist. Die Zellen waren reproduzierbar vital und wiesen stabil kontraktile Eigenschaften auf. Zusätzlich wurde nachgewiesen, dass diese Zellen bei Stimulation mit dem Wnt-Protein Wnt3A im Mangelmedium Panserin mit einer konzentrationsabhängigen Hypertrophie antworten, die dem bekannten prohypertrophen Stimulus Endothelin-1 sogar überlegen ist.
Ein zweiter Teil der Arbeit beschäftigte sich mit spezifischen Signalwegen, die von verschiedenen Wnt-Proteinen angesprochen werden können. Dabei wurden sowohl Veränderungen von Kinaseaktivitäten wie der AKT und der GSK-3β als auch Proteinakkumulationen wie die von β-Catenin untersucht. Auch Kerntranslokationen der Transkriptionsfaktoren β-Catenin und NFAT c1 – c4 wurden überprüft. Leider konnten an den neonatalen Mauskardiomyozyten keine Wnt-induzierten Veränderungen von Enzymaktivitäten bzw. veränderte Lokalisierungen einzelner Transkriptionsfaktoren nachgewiesen werden. Einzig ein detektierbarer Anstieg der intrazellulären Kalziumkonzentrationen, der aber gegenüber unstimulierten Zellen keine Signifikanz erreichte, könnte auf eine mögliche Beteiligung des Wnt/Ca2+-Weges hindeuten.
Menschen mit Demenz (MmD) sind oft multimorbid und haben komplexe Pharmakotherapie, die mit einer zunehmenden Anzahl von arzneimittelbezogenen Problemen (ABP) einhergeht. Dies kann zu einer Verringerung der Lebensqualität und zu erhöhten Krankenhausaufenthaltsraten für MmD sowie zu hohen Kosten für das Gesundheitssystem führen. Daher ist es wichtig, die Prävention von ABP bei der Planung von Versorgungsprogrammen für MmD zu berücksichtigen. Frühere Studien zur Arzneimitteltherapiesicherheit konzentrierten sich hauptsächlich auf institutionalisierte MmD. Über die Situation in der ambulanter Versorgung ist wenig bekannt. Das Ziel dieser Arbeit ist es, Folgendes zu bestimmen: (a) Häufigkeit und Art der Behandlung mit Antidementiva und damit assoziierte soziodemografische und klinische Prädiktoren (b) Prävalenz von potenziell inadäquater Medikation (PIM) gemäß der Priscus-Liste und damit verbundene soziodemographische und klinische Prädiktoren (c) Häufigkeit und Art der ABP und damit verbundene soziodemografische und klinische Prädiktoren bei MmD in primärärztlicher Versorgung, die positiv auf Demenz gescreent wurden. Die Analysen basieren auf den Daten der DelpHi-MV-Studie, einer clusterrandomisierten, kontrollierten Interventionsstudie zur Evaluation eines innovativen Konzepts des Dementia Care Managements (DCM) in Deutschland. Die Daten von N = 448 Studienteilnehmern (≥70 Jahre, zu Hause lebend), die positiv auf Demenz (DemTect <9) getestet wurden, wurden in die Analyse einbezogen. Für jeden Studienteilnehmer wurde eine Medikationsanalyse auf der Grundlage der häuslichen Medikationsanamnese durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass 30% der MmD Antidementiva erhielten, von denen 63% hatten bereits eine formale Demenzdiagnose. In der Untergruppe der Studienteilnehmer mit einer formalen Demenzdiagnose erhielten 46% die Antidementiva. Die Verschreibung von Antidementiva war signifikant mit dem Schweregrad der kognitiven Beeinträchtigung und einer formalen Demenzdiagnose assoziiert. 38% der Studienteilnehmer ohne Demenzdiagnose erhalten Antidementiva. 22% der Studienteilnehmer erhielten mindestens ein PIM gemäß der Priscus-Liste. Die kognitive Beeinträchtigung war nicht mit der Verwendung von PIM assoziiert. Die Verschreibung eines PIM war signifikant mit der Gesamtzahl der eingenommenen Medikamente sowie mit der Diagnose von psychischen und Verhaltenssymptomen assoziiert. Polypharmazie, definiert als die dauerhafte Anwendung von fünf oder mehr Medikamenten, wurde bei 67% der Studienteilnehmer identifiziert, 93% hatten mindestens ein ABP, das von einem Apotheker oder einer Krankenschwester während eines Hausbesuchs entdeckt wurde. Insgesamt wurden 1077 ABP registriert. Probleme im Zusammenhang mit Anwendung und Compliance waren die häufigste Gruppe von ABP, gefolgt von Problemen mit Arzneimittelwechselwirkungen, Problemen mit unangemessener Arzneimittelwahl, Problemen mit der Dosierung und Problemen mit unerwünschten Arzneimittelereignissen. Die kognitive Beeinträchtigung war nicht mit der Gesamtzahl der ABP assoziiert. Die Gesamtzahl der eingenommenen Medikamente und das Vorhandensein einer Diagnose von psychischen und Verhaltenssymptomen waren mit der Gesamtzahl der ABP assoziiert.
Die Dissertation gibt einen Überblick über die Gesamtmedikation und ABP von MmD in der Primärversorgung. Unter anderem wurden die Probleme der Behandlung mit Antidementiva und der Einnahme von PIM diskutiert. Die These legt nahe, dass das Medikationsanalyse auf der Grundlage der häuslichen Medikationsanamnese für MmD wichtig ist, da eine solche Überprüfung die Verfügbarkeit umfassender Informationen über die Gesamtmedikation, Ernährungsfaktoren und die tatsächliche Anwendung von Medikamenten gewährleistet. Die Dissertation bietet somit eine Basis für die Verbesserung der Arzneimitteltherapiesicherheit und die Entwicklung innovativer Versorgungskonzepte für MmD. Die hohe Prävalenz von ABP in dieser Population unterstreicht die Wichtigkeit der Einbeziehung eines Medikationsmanagements in die Versorgungsprogramme für MmD. Identifizierte Risikofaktoren für ABP können dazu beitragen, das Medikationsmanagement für die Patientengruppen anzubieten, die das höchste Risiko aufweisen.
Abstract
Background
Early mobilization improves physical independency of critically ill patients at hospital discharge in a general intensive care unit (ICU)‐cohort. We aimed to investigate clinical and molecular benefits or detriments of early mobilization and muscle activating measures in a high‐risk ICU‐acquired weakness cohort.
Methods
Fifty patients with a SOFA score ≥9 within 72 h after ICU admission were randomized to muscle activating measures such as neuromuscular electrical stimulation or whole‐body vibration in addition to early protocol‐based physiotherapy (intervention) or early protocol‐based physiotherapy alone (control). Muscle strength and function were assessed by Medical Research Council (MRC) score, handgrip strength and Functional Independence Measure at first awakening, ICU discharge, and 12 month follow‐up. Patients underwent open surgical muscle biopsy on day 15. We investigated the impact of muscle activating measures in addition to early protocol‐based physiotherapy on muscle strength and function as well as on muscle wasting, morphology, and homeostasis in patients with sepsis and ICU‐acquired weakness. We compared the data with patients treated with common physiotherapeutic practice (CPP) earlier.
Results
ICU‐acquired weakness occurs within the entire cohort, and muscle activating measures did not improve muscle strength or function at first awakening (MRC median [IQR]: CPP 3.3 [3.0–4.3]; control 3.0 [2.7–3.4]; intervention 3.0 [2.1–3.8]; P > 0.05 for all), ICU discharge (MRC median [IQR]: CPP 3.8 [3.4–4.4]; control 3.9 [3.3–4.0]; intervention 3.6 [2.8–4.0]; P > 0.05 for all), and 12 month follow‐up (MRC median [IQR]: control 5.0 [4.3–5.0]; intervention 4.8 [4.3–5.0]; P = 0.342 for all). No signs of necrosis or inflammatory infiltration were present in the histological analysis. Myocyte cross‐sectional area in the intervention group was significantly larger in comparison with the control group (type I +10%; type IIa +13%; type IIb +3%; P < 0.001 for all) and CPP (type I +36%; type IIa +49%; type IIb +65%; P < 0.001 for all). This increase was accompanied by an up‐regulated gene expression for myosin heavy chains (fold change median [IQR]: MYH1 2.3 [1.1–2.7]; MYH2 0.7 [0.2–1.8]; MYH4 5.1 [2.2–15.3]) and an unaffected gene expression for TRIM63, TRIM62, and FBXO32.
Conclusions
In our patients with sepsis syndrome at high risk for ICU‐acquired weakness muscle activating measures in addition to early protocol‐based physiotherapy did not improve muscle strength or function at first awakening, ICU discharge, or 12 month follow‐up. Yet it prevented muscle atrophy.
Vitamin B6 deficiency during pregnancy translates into a severe vitamin B6 deficiency (plasma levels decreased by 97%) in new-born rats. Further, hallmarks are increased (+89%) concentrations of homocysteine, gross changes in gene methylation and expression, and metabolic alterations including lipid metabolism. This study focuses on determining the effects of vitamin B6-deficiency on cardiolipin composition and oxidative phosphorylation in liver. For this purpose, hepatic cardiolipin composition was analyzed by means of LC/MS/MS, and mitochondrial oxygen consumption was determined by using a Clark-type electrode in a rat model of vitamin B6 deficiency. Liver mitochondria from new-born rats with pre-term vitamin B6 deficiency responded with substantial alterations in cardiolipin composition that include the following changes in the amounts of cardiolipin incorporated fatty acids: increase in C16, decrease in C18, decrease in saturated fatty acid, as well as increase in amount of oxidized cardiolipin species. These changes were accompanied by significantly decreased capacity of oxidative phosphorylation. In conclusion, vitamin B6 deficiency in new born rats induces massive alterations of cardiolipin composition and function of liver mitochondria. These findings support the importance of sufficient periconceptional supply of vitamin B6 to prevent vitamin B6 deficiency.
Impact statement
Vitamin B6 (VitB6) is an active co-enzyme for more than 150 enzymes and is required for a great diversity of biosynthesis and metabolic reactions. There is an increased need for VitB6 during pregnancy and sufficient supply of VitB6 is crucial for the prevention of cleft palate and neural tube defects. We show that liver mitochondria from new-born rats with pre-term VitB6 deficiency respond with substantial alterations in cardiolipin (CL) composition and in the amount of oxidized CL species. These changes are associated with a decrease in the efficiency of oxidative phosphorylation. The results of this study support the significance of sufficient supply of VitB6 during pregnancy (and periconceptional) for diminishing the number of early abortions and minimizing malformation. The established link between VitB6 deficiency, CL composition, and mitochondrial respiration/energy production provides mechanistic insight as to how the VitB6 deficiency translates into the known pathophysiological and clinically relevant conditions.
Eine Thrombose ist eine Gefäßerkrankung, bei der eine lokalisierte, intravasale Blutgerinnung zur Bildung eines Thrombus in einem Gefäß führt. Die Aktivierung der
Blutgerinnungskaskade und damit der Gerinnungsfaktoren führt zu einer Bildung sowie Quervernetzung von Fibrin und so zur Entstehung eines Thrombus. Dieser wird
physiologisch über die Fibrinolyse abgebaut. Die Serinprotease PAI-1 inhibiert diese und wirkt somit prothrombotisch. Jüngste Studien haben gezeigt, dass S1P als Schlüsselmolekül des Immunsystems und des Metabolismus auch das Gerinnungssystem beeinflusst und in einer wechselseitigen Beziehung mit dem Gerinnungsfaktor Thrombin und seinen PARs steht. Die S1P-Konzentration im Körper korreliert dabei eng mit dem BMI. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Wirkung des Signallipids S1P auf die PAI-1-Expression von Fettzellen und damit die Stellung der Adipozyten bei S1P-vermittelten thrombotischen Ereignissen in vitro. Weiterhin wurde
erstmalig die Wechselwirkung von Thrombin und S1P bei der Produktion von PAI-1 in Fettzellen untersucht. Hierfür wurden 3T3-L1-Fibroblasten in Adipozyten differenziert
und mit S1P stimuliert. Es zeigte sich eine konzentrationsabhängige Steigerung der PAI-1-mRNA. Diese Ergebnisse wurden ebenfalls von anderen Arbeitsgruppen
bestätigt. Der S1P-Effekt ließ sich auch mittels Western Blot-Analyse auf Proteinebene darstellen. Dabei zeigte sich eine starke Steigerung der PAI-1-Expression und
Sekretion von 3T3-L1-Zellen. S1PR-2- und S1PR3-Inhibitoren senkten den S1Pvermittelten Anstieg, sodass S1P über eine S1PR-2- und, bisher in der Literatur noch
nicht beschrieben, auch über eine S1PR-3-Aktivierung einen prothrombotischen Einfluss ausübt. Weiterhin konnte nach Stimulation mit S1P erstmalig eine Expressionssteigerung von PAR-1 und damit eine Wechselwirkung zwischen dem Signalweg von Thrombin und S1P in Adipozyten beobachtet werden. Es wurde die
Hypothese aufgestellt, dass Thrombin über den PAR-1 die Aktivität der Enzyme des S1P-Metabolismus steigert und so über eine endogene S1P-Produktion zu einer zusätzlichen Steigerung von PAI-1 führt. Diese konnte bisher noch nicht bestätigt werden, da lediglich eine geringe, jedoch nicht signifikante Steigerung von PAI-1 nach Thrombin-Stimulation beobachtet werden konnte. Somit ist das Fettgewebe ein wichtiges Bindeglied zwischen dem inflammatorischen Lipid S1P sowie dem Enzym PAI-1 und damit als Gewebe ein bisher stark unterschätzter Einflussfaktor bei der Entstehung und Aufrechterhaltung thrombotischer Ereignisse.
Das OSAS besitzt mit 2 – 4 % eine hohe Prävalenz in der Bevölkerung. Es führt zu einer Einschränkung der Lebensqualität (z.B. Tagesmüdigkeit) und Sekundärerkrankungen (z.B. arterieller Hypertonus). Das OSAS ist als ein bevölkerungsrelevantes Krankheitsbild zu werten. Es stehen diverse therapeutische Möglichkeiten zur Verfügung, wobei die kontinuierliche nächtliche Überdruckbeatmung bei schweren Formen der Erkrankung den Goldstandard darstellt. Die frühe Diagnose und Einleitung einer Therapie könnten das Auftreten der mit dem OSAS assoziierten Sekundärerkrankungen verhindern und die Lebensqualität der Patienten verbessern. Die sichere Diagnose wird über den AHI gestellt, welcher im Rahmen einer PSG im Schlaflabor oder ambulant durch die Polygraphie ermittelt werden kann. Einige Autoren gehen von einer hohen Dunkelziffer des Krankheitsbildes aus. Es erscheint daher sinnvoll, das Screening des OSAS zu optimieren, um Betroffene frühzeitig zu erkennen und die weitere Diagnostik / Therapie einzuleiten.
In diesem Bestreben wurden seit Anfang der 90er Jahre vermehrt Publikationen veröffentlicht, welche sich mit möglichen Prädiktoren des OSAS befassen und / oder VM vorstellen. Auch die Ergebnisse einer klinischen HNO – Untersuchung wurden bezüglich ihrer prädiktiven Wertigkeit untersucht. Während man den statischen Parametern einer klinischen HNO – Untersuchung zunächst große Bedeutung bei der Entstehung des OSAS beigemessen hat, so nahm man in den folgenden Jahren zunehmend Abstand davon. Diverse Autoren kamen zu dem Schluss, dass die Ergebnisse einer statischen HNO – Untersuchung nicht als adäquate Prädiktoren für das OSAS geeignet sind. Neben der statischen HNO – Untersuchung existieren dynamische Untersuchungsverfahren wie das SS und das MM. Die Bedeutung des SS für die Diagnostik des OSAS ist noch nicht hinreichend untersucht.
Die vorliegende Studie untersuchte an 644 Probanden, welche sich mit dem V.a. ein OSAS in der HNO Klinik Greifswald vorstellten, den Zusammenhang zwischen dem polysomnographisch ermittelten AHI mit anamnestischen (BMI, ESS), statischen und durch das SS erhaltene dynamischen Parametern einer HNO Untersuchung. Zur Dokumentation und Klassifikation der klinischen Untersuchungsergebnisse wurden bebilderte Untersuchungsbögen verwendet.
Die statischen Parameter zeigten keine oder eine nur geringe prädiktive Wertigkeit für die Diagnose des OSAS. Dahingegen ergaben sich bei dem Pharynxkollaps auf Zungengrundniveau während des SS und bei der Dorsalverlagerung des Zungengrundes während des SS höhere Korrelationen mit den polysomnographisch ermittelten AHI - Werten. Die prädiktive Wertigkeit dieser Parameter konnte im Rahmen einer multivariaten Varianzanalyse bestätigt werden. Zusätzlich wurden als abhängige Variablen – neben dem AHI – die mittlere und minimale nächtliche Blutsauerstoffsättigung verwendet.
Die Ergebnisse wurden verwendet, um ein VM zu erstellen, welches neben anamnestischen und statischen Parametern das SS als dynamische Untersuchung integriert. Aufgrund der geschlechterspezifischen Unterschiede bei den einzelnen Parametern wurde ein geschlechtsunspezifisches VM sowie ein VM für Frauen und eines für Männer erstellt. Sämtliche VM weisen eine hohe Sensitivität auf und sind daher als Screening – Methode geeignet.
Die Ergebnisse der Studie und das erstellte VM werden mit den bestehenden Daten / VM in der Literatur verglichen.
Die in dieser Arbeit verwendeten Daten, sowie deren statistische Aufarbeitung und das VMSS wurden bereits 2009 von Herzog et al. im Laryngoscope publiziert.
This thesis describes mass measurements at ISOLTRAP/ISOLDE/CERN in the region of the neutron-rich calcium isotopes. For the less exotic and more abundantly produced isotopes 51Ca and 52Ca the Penning trap based ToF-ICR technique could be used to validate the available mass data and to improve their precision. For the isotopes 53Ca and 54Ca, a Multi-Reflection Time-of-Flight Mass Spectrometer (MR-ToF MS) was used to determine the mass of these exotic isotopes for the first time experimentally. This also represents the first time an MR-ToF MS was applied to derive the masses of previously unknown radioactive ions from the high precision time-of-flight data that can be gathered with the device. The mass data was then used to benchmark the strength of the N=32 neutron subshell closure and at the same time to compare to state-of-the-art shell-model calculations.
Furthermore, the capability of the MR-ToF device to deliver isobarically pure beams to a subsequent experiment was developed further and studied in detail. The new technique is based on the in-trap lift, which is normally used to in- and eject ions into and from the device. With this new selective ejection technique after separation of the ion ensemble in the MR-ToF trap, no external components are required.
Additionally, a new stabilization system for voltages supplies, based on a PI-algorithm, was developed and thoroughly tested. The stabilized voltage supply was then used to supply the most sensitive mirror voltage of the MR-ToF MS to significantly increase the short term and long-term mass resolving power of the apparatus.
Kieferorthopädische Behandlungen mit individell gefertigten aktiven Elementen führen zu besseren Behandlungsergebnissen in kürzerer Behandlungszeit bei gleichzeitig geringeren Nebenwirkungen. Mit CAD-Programmen und FE-Simulationen werden individuelle kieferorthopädische Elemente entworfen, die schnell und kostengünstig durch die RapidPrototyping-Technologie und speziell den 3D-Druck produziert werden können. Diese Studie zeigt dabei, dass es möglich ist, Objekte z. B. in Form von Federn und Bögen mit vorberechneter Kraftentfaltung zu planen und zu drucken. Die Druckparameter und die Parameter der gewählten Simulation sind entscheidend für die Qualität und die Eigenschaften des gedruckten Objektes. In dieser Studie wurden zwei verschiedene Versuchsaufbauten entwickelt, welche die Kraftentfaltung der Elemente mit einem Gelsensor bzw. mit einer Wägezelle gemessen hat. Es wurden Versuchsobjekte im Design eines Expansionsbogens aus den Materialien PLA und PETG sowie Zugfedern/Elastikketten aus den Materialen TPU und Filaflex mit 3D-Druckern produziert.
Es wurde festgestellt, das Gelsensoren infolge fehlender Konstanz zur Messung von Kräften in der Zahnmedizin ungeeignet sind, während sich Wägezellen als geeignet erwiesen haben. Geplante/simulierte Kraftentwicklungen korrelierten mit r=0,995 bzw r=0,998 nach Pearson signifikant zu den Kraftentwicklungen von gedruckten Expansionsbögen aus den Materialien PLA und PETG. Weiterhin wurde für elastische Ketten/Federn aus TPU eine signifikante Korrelation mit r=0,980 von simulierter zu gemessener Kraft nachgewiesen. Das Material TPU war geeignet zur individuellen Produktion von elastischen Zugfedern als Ergänzung zu konventionellen elastischen Ketten, deren Kräfte nicht exakt planbar sind. Die Experimente zeigten, dass Langzeitbelastung und Aufbewahrung in Wasser zu geringen Kraftverlusten der TPU-Federn führten. Es wurde das Potential der Rapid-Prototyping-Technologie kombiniert mit FE-Simulationen veranschaulicht. Die ständige Weiterentwicklung dieser Technologie ermöglicht schnell und kostengünstig individuelle Behandlungselemente zu produzieren bei geringerer Nebenwirkungsrate, so dass diese Technik in der Kieferorthopädie zunehmend wichtig wird.
Durch zymografische Untersuchungen und Massenspektrometrie (MS) wurden neun Proteasen vom Subtilisin-Typ im Wurzelexsudat von Nicotiana tabacum identifiziert. Ein Peptid-Antikörper wurde produziert, der die affinitätschromatografische Anreicherung einer tobacco root exuded subtilase (TREXS, XP_016501597.1) und zweier Isoformen sowie eines Peroxidase-artigen und eines SERK2-artigen Proteins ermöglichte. Basierend auf dem Subtilase-EST, der in der MS identifiziert worden war, wurde die full-length cDNA von TREXS durch 5'RACE und 3'RACE sequenziert und die gDNA kloniert. Das intronfreie TREXS-Gen codiert eine 756 Aminosäuren lange Subtilase mit Signalpeptid, I9-Inhibitordomäne, PA- und Fn-III-artiger Domäne. Der Nachweis von TREXS-mRNA in Blattgewebe zeigte, dass TREXS nicht exklusiv auf Wurzeln beschränkt ist. Phylogenetische Analysen zeigten, dass SDD1 die ähnlichste Subtilase aus A. thaliana zu TREXS ist. Mit großer Wahrscheinlichkeit ist TREXS jedoch nicht das Ortholog zu SDD1, weil zum einen strukturähnlichere Subtilasen zu SDD1 in Tabak existieren und zum anderen SDD1 an der Ausprägung von Stomata in der Blattepidermis beteiligt ist, TREXS hingegen im Wurzelexsudat vorkommt. Das
MS-identifizierte SERK2-artige Protein, das bei der Peptid-Antikörper-Affinitätschromatografie zusammen mit TREXS angereichert wurde, ist Kandidat als Substrat für TREXS, weil es potenziell durch IgG–TREXS–SERK2-like-Interaktion co-angereinigt wurde, die in-silico docking-Vorhersagen zwischen den modellierten Molekülen von TREXS und SERK2-like einen proteolytisch relevanten Bindungszustand vorhersagt und es strukturelle Ähnlichkeit mit LRP, einem bekannten Substrat der Subtilase P69C, hat. Die transiente Expression rekombinanter TREXS in N. benthamiana war möglich, zeigte sich jedoch kritisch gegenüber C- und N-terminal fusionierten Anhängen: Transiente Transformation mit TREXS oder TREXS:Strep-tag führte zu proteolytisch aktivem Protein. Jedoch war der C-terminale Strep-tag nicht funktionell. Längere C-terminale Anhänge und auch TREXS-Mutanten mit inaktiviertem katalytischen Zentrum erbrachten kein Genprodukt. C-terminales GFP erbrachte – auch bei mutiertem katalytischen Zentrum – stets nur den GFP-Anteil des Fusionsproteins.
Die Schädelsonographie ist eine nicht-invasive, kosteneffektive und strahlenfreie Bildgebung zur Detektion zerebraler Pathologien des Neugeborenen. Im Rahmen der populationsbasierten Geburtenkohortenstudie „Survey of Neonates in Pomerania“ wurde die Schädelsonographie unabhängig von Empfehlungen der internationalen Literatur durchgeführt. Dadurch konnten Schweregrad, Outcome und Prävalenz der zerebralen Pathologien von asymptomatischen, reifen Neugeborenen in der angehängten Publikation von Weise et al. analysiert werden[2]. Für diese Gruppe ist keine Assoziation von
Auffälligkeiten in der Schädelsonographie mit neurologischen Entwicklungsstörungen zu finden. Daher wird keine Erweiterung der aktuellen Richtlinien oder die Einführung eines zerebralen Ultraschallscreenings für Neugeborenen nicht empfohlen. Die Schädelsonographie ist zur frühzeitigen Detektion von zerebralen Anomalien bei Neugeborenen nach der „American Institute of Ultrasound in Medicine (AIUM) Practice Guideline for the Performance of Neurosonography in Neonates and Infants 2014“, Leijser et al.,
Ment et al. und Ballardini et al. indiziert:
1. Eine Schädelsonographie ist bei Neugeborenen ≤34 SSW zu empfehlen und sollte bei <30 SSW durchgeführt werden.
2. Die Indikationsparameter der AIUM Practice Guideline sind sinnvoll und sollten in eine offizielle Leitlinie integriert werden (siehe Tabelle 2.1).
3. Aufgrund ähnlicher kumulativer Inzidenzen für Schädelsonographiebefunde bei Neugeborenen mit oder ohne Indikation aber stationärer Aufnahme ist die Untersuchung von Neugeborenen bei Aufnahme auf eine Neonatologie zu empfehlen.
4. Die Durchführung der Untersuchung sollte anhand der Richtlinien von Riccabona et al. erfolgen.
5. Dies schließt nicht die reguläre Teilnahme an den U-Untersuchungen aus, welche zur frühzeitigen Detektion neurologischer Entwicklungsstörungen beiträgt.
Bei Diagnosestellung einer malignen Tumorerkrankung beeinflusst ein möglichst exaktes Staging sowohl des Tumors und der Lymphknoten, als auch von möglichen Fernmetastasen, maßgeblich das therapeutische Vorgehen und die Prognose des Patienten. Wegweisend für diesen Entscheidungsprozess sind, neben Therapiewunsch, Alter und Allgemeinzustand des Patienten, die Befunde der radiologischen Bildgebung.
In der vorliegenden retrospektiven Studie wurde die bildgebende Diagnostik bei Patienten mit Kopf – Hals – Tumoren hinsichtlich der Sensitivität, Spezifität und der Genauigkeit überprüft. Dazu wurden die Befunde der radiologischen Bildgebung sowie der postoperativen histologischen Untersuchung des Resektats von insgesamt 286 Patienten aus einem Zeitraum vom 01.01.2006 bis zum 01.09.2010 ausgewertet und miteinander verglichen. Zum Vergleich der Befunde wurde die Stadieneinteilung nach TNM in ihrer 7.Auflage verwendet. Eine Einteilung der Patienten in Gruppen erfolgte anhand der Tumorlokalisation. Unter Berücksichtigung der eingesetzten radiologischen Diagnostik (CT vs. MRT) wurde sowohl das Tumor- (T) als auch das Lymphknoten-Stadium (N) betrachtet. Ferner wurden auch die Befunde der „Ausbreitungsdiagnostik“ erfasst (M-Stadium). Die vorliegende Studie zeigte, dass die Sensitivität und Spezifität für das Tumor- und Nodalstaging auf vergleichbarem Niveau anderer Studien lag. Auch die Genauigkeit der Bildgebung, gemessen anhand des Quotienten aus richtig positiven + richtig negativen Befunden und der Gesamtheit der Befunde, lag auf einem hohen Niveau, jedoch war die Übereinstimmung der Tumor- und Nodalstadien der Bildgebung mit denen aus der histologischen Untersuchung gering.
Eine initiale Fernmetastasierung trat häufiger bei fortgeschrittenen Tumoren und metastatischem Lymphknotenbefall auf. Ebenso verhielt es sich mit späteren Metastasierungen und Rezidiven. Von den eingesetzten bildgebenden Verfahren zur Detektion von Fernmetastasen, konnten die Standardröntgenaufnahme des Thorax und die CT des Thorax ihren Stellenwert bei der Metastasensuche unterstreichen. Die Sklettszintigraphie und Röngtenzielaufnahme des Skeletts erbrachten keinen diagnostischen Nutzen bei der Metastasensuche.
Als Schlussfolgerung der Studie lässt sich ableiten, dass die Sensitivität und Spezifität der radiologischen Bildgebung für das Tumor- und Nodalstaging auf einem hohen Niveau liegen, das exakte Staging jedoch weiterhin eine diagnostische Herausforderung bleibt. Im Hinblick auf Therapiestrategie, Prognose und möglichem Auftreten von Rezidiven und Spätmetastsierungen kommt dem exakten Tumor- und Nodalstaging jedoch eine übergeordnete Rolle bei der Diagnostik zu. Die Metastasensuche stellt ebenso eine Herausforderung an die bildgebende Diagnostik dar, wobei konventionelle Verfahren nur einen limitierten Nutzen bei der Metastasensuche zu haben scheinen.
Parodontitis wird als Risikofaktor für z.B. Diabetes mellitus Typ 2, kardiovaskuläre oder respiratorische Erkrankungen diskutiert. Auch ein Zusammenhang mit einer chronischen Nierenerkrankung (CKD) bzw. einer geringeren renalen Leistung ist beschrieben worden. Um die Evidenz letzterer, kaum mit longitudinalen Daten belegten These zu unterfüttern, untersucht diese Arbeit den Einfluss von Parodontitis auf eine erniedrigte Nierenfunktion anhand eines Untersuchungzeitraums von 11 Jahren. In einer populationsbasierten Kohortenstudie konnten dazu Daten (Baselinedaten (n=2297) und follow-up-Daten (n=1512) nach 11 Jahren der Study of Health in Pomerania (SHIP) in volladjustierten, linear und logistischen gemischten Modellen analysiert werden.
Parodontitis wurde über Sondierungstiefe (ST) und Attachmentverlust (AV) erfasst. Beide Parameter wurden jeweils als mittlerer Wert und als Prozentangabe bei Zahnflächen mit ≥3mm angegeben, um sowohl Schweregrad als auch Ausmaß der Entzündung Rechnung zu tragen. Die ST (≥4 mm) wurde zusätzlich als kumulativer Parameter angegeben.
Die Nierenfunktion wurde mit der geschätzten glomerulären Filtrationsrate (eGFR) und der Albumin/Kreatinin-Ratio des Urins (uACR) definiert. Dabei wurde die eGFR mit Hilfe des Kreatinins und des Cystatin C im Serum geschätzt (eGFR Kreatinin bzw. eGFR Kreatinin-CystatinC ) und eine Mikroalbuminurie mit uACR > 30 mg/g festgelegt. Im Ergebnis sank die eGFR Kreatinin-CystatinC in den 11 Jahren des Follow-ups durchschnittlich um 13,3 ml/min/1,73 m2 von 118,3 auf 105,0 ml/min/1,73 m2. Dies lässt auf eine insgesamt schlechtere Nierenfunktion innerhalb der Kohorte schließen. Jedoch zeigten longitudinale Analysen unter Verwendung von gemischten Modellen bei keiner der Parodontitisdefinitionen einen konsistenten signifikanten Zusammenhang mit der eGFR Kreatinin-CystatinC . Bezüglich der logtransformierten uACR traten einzelne signifikante Zusammenhänge auf. Diese konnten allerdings (multiple Imputationen) nicht bestätigt werden. Auch ein Zusammenhang mit Mikroalbuminurie konnte nicht festgestellt werden.
In dieser Studie konnte kein konsistent signifikanter Zusammenhang zwischen chronischer Parodontitis und einer verminderten Nierenfunktion festgestellt werden. Somit kann durch unsere Ergebnisse die Hypothese, dass Parodontitis ein Risikofaktor für CKD ist, nicht bestätigt werden.
Ziel der vorliegenden Studie war es, mögliche Verbesserungen in der motorischen Performanz nach einem unilateralen motorischen Training (Arm-Fähigkeits-Training, AFT, Platz, 2004) der nicht-dominanten Hand von Gesunden sowie mögliche Transfereffekte auf die nicht-trainierte rechte Hand zu detektieren und des Weiteren mit Hilfe von funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT, durchgeführt vor und nach dem Training) zu untersuchen, inwieweit sich solche Veränderungen auf zerebraler, zerebellärer sowie Basalganglien-Ebene abbilden lassen. Im Rahmen des motorischen Trainings trainierten wir über zwei Wochen hinweg die linke Hand von stark rechtshändigen gesunden Studienteilnehmern mit einem umfangreichen Training (AFT, entwickelt für Patienten mit leichter bis mittelschwerer Armlähmung, z.B. nach Schlaganfall; bestehend aus acht unterschiedlichen Aufgaben zum Training unterschiedlicher motorischer Fähigkeiten). Die motorische Performanz wurde sowohl für die trainierte linke als auch für die nichttrainierte rechte Hand vor und nach der Trainingsperiode gemessen, wobei u.a. die folgenden funktionellen Einheiten als Maß für den Trainingserfolg und mögliche Transfereffekte gebildet wurden: sequentielle Fingerbewegungen (AFT-Tippbewegung), Griffkraft (durchschnittliche maximale Griffkraft) sowie visuell geführte Bewegungen (Durchschnittswert aus drei unterschiedlichen AFT-Aufgaben: AFT-Zielbewegungen, AFT-Kreise durchstreichen und AFT-Labyrinth). Funktionelle Bildgebung wurde sowohl bei der Ausführung von Bewegungen mit der trainierten linken als auch bei der Ausführung mit der nicht-trainierten rechten Hand durchgeführt und beinhaltete eine Kraftmodulationsaufgabe (fMRT- Faustschluss; Faustschlussbewegung), sequentielle Fingerbewegungen (fMRT-Fingersequenz, Tipp-Bewegung) und eine Schreibaufgabe (fMRT-Schreiben, visuell geführte Bewegung). Nach der Trainingsperiode waren die Verbesserungen der Ausführung von sequentiellen Finger-bewegungen für beide Hände vergleichbar, wohingegen sich für die Ausführung von visuell geführten Bewegungen ein größerer Trainingseffekt für die trainierte Hand zeigte. Für die Griffkraft konnten wir keine signifikanten Veränderungen beobachten. Bei der fMRT zeigte sich während der Ausführung der fMRT-Fingersequenz über die Zeit hinweg eine Reduktion der Aktivität im supplementär-motorischen Areal, im dorsolateralen präfrontalen Kortex, in parietalen kortikalen Arealen und lateralen zerebellären Arealen. Während des fMRT-Schreibens mit der linken Hand zeigte die laterale zerebrale Hemisphäre außerdem eine reduzierte Aktivität, wohingegen die Aktivität der anterioren zerebellären Hemisphäre zugenommen hatte. Eine initial ausgeprägte anteriore zerebelläre Aktivität stellte einen Prädiktor für ein gutes Trainingsergebnis bei der Finger-Sequenz sowie bei visuell geführten Bewegungen dar. Für die fMRT-Faustschluss-Aufgabe fanden wir eine Zunahme der Aktivität im Striatum.
Alles in allem resultierte ein umfangreiches Langzeittraining der nicht-dominanten Hand von gesunden Probanden in deutlichen Verbesserungen der motorischen Performanz und es zeigte sich ein unterschiedlicher intermanueller Lerntransfer je nach getestetem Bewegungstyp (sequentielle Fingerbewegungen, Griffkraft, visuell geführte Bewegungen). Während die Aktivität kortikaler motorischer Areale über die Zeit hinweg abnahm, schienen die Aktivität der anterioren zerebellären Hemisphäre und des Striatums zunehmende Ressourcen nach einem motorischen Langzeittraining zu repräsentieren.
In acinar cells, cellular organelles like zymogene granule, mitochondria, endoplasmic reticulum and lysosome functions in coordinate way in order to synthesize and secrets large amounts of digestive enzyme. Dysfunction of this organelle, results into enzyme activation within acinar cell; ultimately, acute pancreatitis. While previous studies reported that mitochondrial function is disrupt but mechanism of clearance of these mitochondria remains unknown during pancreatitis. Here we reported that PINK1 and Parkin mediated pathway is activated during pancreatitis and clears dysfunctional mitochondria in-vivo. PINK1 or Parkin deficient acinar cell had energy crisis, decreased ATP production and altered acinar cell fate in-vitro. Inhibiting clearance of dysfunctional mitochondria aggravates experimental pancreatitis severity and delays regeneration/recovery of exocrine tissue after disease via PARIS-PGC-1α pathway. While an attempt to explore therapeutic target of PARIS-PGC-1α pathway by treatment of SRT1720 rescued experimental pancreatitis. Together, PINK1 and Parkin, restricts exocrine pancreatic damage in pancreatitis and accelerates tissue recovery after disease.
Immunogenicity and protectivity of surface-localized lipoproteins of Streptococcus pneumoniae
(2019)
Steptococcus pneumoniae (pneumococcus) represents a common colonizer of the human upper respiratory tract (URT). However, under certain conditions, for example following viral infections, or in indiciduals with a weakened immune system, including young children, elderly and immunocompromised persons, it can cause a wide range of life-threatening diseases, such as pneumonia, meningitis or sepsis. Based on the polysaccharide capsule that surrounds the bacterium, pneumococci are classified into so far 98 different serotypes. Prevention of S. pneumoniae infections was achieved by the development of pneumococcal polysaccharide-based (PPSV) vaccines. However, these vaccines have important limitations, including high manufacturing costs and restricted serotype coverage facilitating replacement by non-vaccine serotypes. Aiming for the development of a serotype-independent vaccine, the potential of surface-exposed and highly conserved pneumococcal lipoproteins was evaluated for being targeted as a future protein-based vaccine. Therefore, selected lipoproteins were examined i) for their surface abundance and accessibility, ii) for their presence in clinically relevant S. pneumoniae strains, and iii) for their immunogenicity. Finally, based on these initial screenings, the most promising candidates were selected to analyze their protective efficacy in a moude model of colonization. DacB and PnrA were identified as highly abundant lipoproteins on the pneumococcal surface. They showed to be immunogenic both during natural infection using convalescent patient sera and when given to mice as a subunit vaccine formulation. Following intranasal immunization and challenge of mice with two heterologous S. pneumoniae strains, both proteins reduced the pneumococcal load in the nasopharynx. The protection correlated with increased production of IL-17A indicative for a Th17-mediated immunity, which is strongly suggested to play a critical role in preventing pneumococcal colonization and infection. Lipoproteins are triggering innate receptors on antigen-presenting cells, thereby linking innate with adaptive immune responses. Therefore, lipidated proteins were evaluated for their potential to be used as an adjuvant for vaccination. Lipidation clearly enhanced humoral immune responses to DacB and PnrA without the need of an additional adjuvant. However, an additional adjuvant was required to confer protection against pneumococcal colonization. In conclusion, Lipoproteins are interesting candidates for future protein-based vaccine strategies because they are highly conserved, abundant and immunogenic. PnrA and DacB were identified as potential candidates, since they induced protection against pneumococcal colonization, which in turn may lead to a decline in infections and transmission.
Stigma of Mental Illness in Germans and Turkish Immigrants in Germany: The Effect of Causal Beliefs
(2019)
Background: Stigma poses an additional burden for people suffering from mental illness, one that often impairs their social participation and can prevent them from seeking adequate help. It is therefore crucial to understand how stigma develops in order to counteract it by setting up effective evidence-based anti-stigma interventions. The present study examines the effect of causal beliefs on stigmatizing behavioral intentions, namely people's desire to distance themselves from persons with mental illness. In addition, we draw cross-cultural comparisons between native Germans and Turkish immigrants to investigate the influence of culture on stigma and causal beliefs and to broaden knowledge on the biggest immigrant group in Germany and on immigrants in Western countries in general.
Methods: n = 302 native Germans and n = 173 Turkish immigrants were presented either a depression or a schizophrenia vignette. Then, causal beliefs, emotional reaction and desire for social distance were assessed with questionnaires. Path analyses were carried out to investigate the influence of causal beliefs on the desire for social distance and their mediation by emotional reactions for Germans and Turkish immigrants, respectively.
Results: We found an influence of causal beliefs on the desire for social distance. Emotional reactions partly mediated this relationship. Causal attribution patterns as well as the relationship between causal attributions and stigma varied across both subsamples and mental illnesses. In the German subsample, the ascription of unfavorable personal traits resulted in more stigma. In the Turkish immigrant subsample, supernatural causal beliefs increased stigma while attribution to current stress reduced stigma.
Conclusion: Our study has implications for future anti-stigma interventions that intend to reduce stigmatization of mentally ill people. Targeting the ascription of unfavorable personal traits and supernatural causal attributions as well as promoting current stress as the cause for mental illness appears to be of particular importance. Also, the mediating influence of emotional responses to causal beliefs needs to be addressed. Furthermore, differential interventions across cultural groups and specific mental illnesses may be appropriate.
In der vorliegenden Arbeit wurden die Interaktionen zwischen murinen Pankreaskarzinomzellen (6606PDA) und Makrophagen untersucht. Von zentralem Interesse war die Synthese von Zytokinen und Chemokinen durch die Tumorzellen und Makrophagen unter normoxischen respektive hypoxischen Bedingungen und deren wechselseitige Beeinflussung über das Mikromilieu des Tumors.
Das Ziel der Arbeit war es, in vitro mittels Tumorzellüberstand aus M0-Makrophagen Tumor-assoziierte Makrophagen (TAM) zu generieren und deren Eigenschaften mit denen von pro-inflammatorischen M1- sowie anti- inflammatorischen M2-Makrophagen zu vergleichen. Die TAM wiesen hinsichtlich ihrer iNOS- und Arginase-Aktivität sowie ihrer hohen TGF-β-Synthese Ähnlichkeit mit dem M2-Phänotyp auf. Zudem förderten TAM und M2-Makrophagen die Tumorzellproliferation. M1-Makrophagen waren durch eine hohe TNF-α-Synthese charakterisiert. Ihre Überstände zeigten allerdings keinen Einfluss auf die Proliferation der 6606PDA-Zellen.
Die Tumorzellen wiesen eine sauerstoffabhängige Synthese von Chemo- und Zytokinen auf. Unter Normoxie synthetisierten sie MCP-1, GM-CSF und TGF-β, unter Hypoxie VEGF und TGF-β. Zudem waren im Tumorzelllysat die Interleukine IL-4 und IL-10 nachweisbar, welche in der Lage sind, Makrophagen in Richtung des M2-Phänotyps zu differenzieren.
In der Histologie muriner, orthotoper Pankreaskarzinome stellten sich TAM sowohl M1- als auch M2-differenziert dar. Die M2-TAM stellten den Großteil der Makrophagen dar und waren diffus im hypoxischen Tumorstroma verteilt. Die in deutlich geringerer Anzahl vorgefundenen M1-TAM lagen konzentriert in perivaskulären Clustern sowie an der Invasionsfront der Tumoren vor, nur vereinzelt ließen sich M1-TAM im Tumorstroma darstellen. Damit befanden sich M1-TAM vorwiegend in Regionen mit vermutlich höherem Sauerstoffangebot. Die Sauerstoffabhängigkeit der Chemo- und Zytokinsynthese der Tumorzellen könnte die unterschiedliche Differenzierung und Verteilung der Makrophagensubpopulationen innerhalb der Pankreastumoren erklären.
Zu diskutieren war der Einfluss der M1- respektive M2-differenzierten TAM auf die Tumorprogression. Sowohl die M1- als auch die M2-Makrophagen scheinen in der Lage zu sein, das Tumorwachstum beziehungsweise die Metastasierung zu fördern. Dabei wurde die Wirkung der Zytokine TNF-α (M1) und TGF-β (M2) näher diskutiert:
Beide Zytokine könnten über direkte und indirekte Effekte das Tumorwachstum, die Invasivität und die Metastasierung von Pankreaskarzinomen begünstigen und sich möglicherweise gegenseitig verstärken.
Dieser Einblick in das Mikromilieu des Pankreaskarzinoms verdeutlicht die komplexen Zusammenhänge und Wechselwirkungen zwischen Makrophagen und Tumorzellen. Es zeigte sich, dass man vermutlich nicht kategorisch in „böse“, Tumorwachstum fördernde M2- und „gute“, Tumorwachstum hemmende M1-Makrophagen trennen kann. Beide Makrophagenpopulationen könnten einen wichtigen Anteil zu der Progression des Pankreaskarzinoms beitragen.
Diese Arbeit verbindet den Einfluss der 6606PDA-Zellen auf die Differenzierung von Makrophagen, über das Mikromilieu der Tumoren, mit der Verteilung verschiedener Makrophagenpopulationen innerhalb muriner Pankreastumoren. Dabei könnten unterschiedliche Sauerstoffkonzentrationen in verschiedenen Tumorarealen ursächlich für dieses Differenzierungsverhalten sein. Das Vertiefen der Erkenntnisse über Abläufe innerhalb des Tumormikromilieus und die Unterbindung dieser Prozesse könnte zukünftig neue Therapieoptionen beim Pankreaskarzinom ermöglichen.
Zusammenfassung
Zielsetzung: Ziel der vorliegenden experimentellen Studie war es, die Kontamination von Kurzinfusionssystemen an Zentralen Venenkathetern prospektiv zu untersuchen.
Methode: Die Probensammlung der Kurzinfusionssysteme erfolgte auf Intensivtherapiestationen. Es wurden ausschließlich Infusionssysteme zur Gabe von Kurzinfusionen verwendet. Infusionssysteme zur alleinigen Volumengabe wie E153 wurden von der Studie ausgeschlossen.
Beim Wechsel des Kurzinfusionssystems nach einer 72-stündigen Verwendungsdauer wurde die im System verbliebene Restlösung für 48 h bei 36 °C auf Blutagar zum Nachweis einer Kontamination kultiviert.
Ergebnisse: In einer von 616 Proben wurden 10 KbE Coagulase-negative Staphylokokken (CoNS) pro ml nachgewiesen.
Eine Kontrolltestung war bei dieser Probe zu Beginn der Studie nicht vorgesehen, sodass das getestete Kurzinfusionssystem als kontaminiert galt.
2 weitere Proben in der Anschlussuntersuchung wiesen wiederum 10 KbE CoNS pro ml auf, was bei einer Kontrolltestung mittels erneuter Kultivierung der Infusionslösung nicht bestätigt wurde, sodass der initiale Befund als Laborkontamination gewertet wurde. Damit liegt auch bei der kontaminierten Probe eine Laborkontamination (z.B. Hautflora) nahe, ohne die Durchführung einer Kontrolltestung konnte dies jedoch nicht bewiesen werden.
Schlussfolgerung: Infusionssysteme werden bei intermittierender Gabe von Kurzinfusionen mit Zwischenspülungen und einer Verwendungsdauer von 72h mikrobiell nicht kontaminiert. Obwohl das nur für aerob wachsende Bakterien nachgewiesen wurde, ist die Art der Entstehung einer Kontamination beim Umgang mit ISs für Aerobier und Anaerobier analog, so dass bei fehlendem Nachweis von Aerobiern kein Risiko einer Kontamination mit Anaerobiern anzunehmen ist. Damit können ISs bei intermittierender Gabe von Kurzinfusionen mit Zwischenspülungen bis zu 72 h verwendet werden, wodurch können Kosten eingespart werden.
We all know the experience of different demands on ourselves. As a parent, we want to be there for our children, and in pursuit of our career, we want to invest as much time as possible. If we are committed to both being a good parent and pursuing a career, it may be impossible to satisfy the demands stemming from both commitments. It is in such moments in which our, what I call, practical identities are conflicted that our will is in a state of volitional disunity. In this dissertation, I discuss how a person may best cope with volitional disunity.
I define practical identities in line with Christine M. Korsgaard as self-descriptions under which a person finds her life worth living and her actions worth undertaking; examples of such self-descriptions are being a parent, an employee, a hobbyist pianist, the friend of Charlotte, etc. Practical identities provide the person with ideals that form a decision-making framework for her deliberations about what to do. The standard analysis of volitional disunity, is that it causes a person to not know what to do as her identities, as guides, point her in conflicting, even opposite, directions. The solutions proposed in the literature always include, what I call, the Unification Ideal: a person has to prioritize her identities by deciding which is more important to her. By unifying her identities in this way, she constitutes who she is and wants to be thereby providing herself with a clear decision-making framework regarding the question of what to do.
In this dissertation however, I argue that a person does not need to overcome her volitional disunity through unification per se. In order to know what to do, a person could also explore the disunity that defines her will, which includes that she could accept the volitional disunity as hers. I base this Exploration Ideal on two assumptions about human nature: 1) we have inner responses to how we act and 2) we are opaque to ourselves. Since a person cannot always know in advance whether she will be happy with a commitment by turning her attention inwards, she can explore who she wants to be and who she can be through the bodily, psychological, and emotive responses she has to her actions. These responses, however, are not the ultimate authority. This authority stays with her practical identities in light of which she can evaluate these inner responses. Thus, a person exposed to volitional disunity should strive to explore this disunity, how she wants it to define her and whether it is constitutive of who she is (Exploration Ideal) instead of trying to overcome the disunity by striving for unification (Unification Ideal).
Background: Sedentary behavior (SB) is a modifiable behavior with increasing prevalence worldwide. There is emerging evidence that time spend in SB and the manner in which SB is accumulated over time is associated with cardiovascular and cardiometabolic health. The requirement for SB data to be accurately measured is minimization, or at least accurate quantification of human-related sources of measurement errors such as accelerometer measurement reactivity (AMR). The present thesis was to examine SB and their associations with cardiovascular and cardiometabolic health, and to focus on challenges related to the assessment of SB. The first aim of the thesis was to identify patterns of SB describing how individuals accumulate their time spend in SB day-by-day over one week, and to examine how these patterns are associated with cardiorespiratory fitness as a marker for cardiovascular health (paper 1). The second aim of the thesis was to examine the multiple types of SB, and how this is associated with a clustered cardiometabolic risk score (CMRS; paper 2). The third aim of the thesis was to examine AMR and the reproducibility in SB and physical activity (PA) in two measurement periods, and to quantify AMR as a confounder for the estimation of the reproducibility of SB and PA data (paper 3).
Methods: The three papers were based on data of two different studies. For study 1, 1165 individuals aged 40 to 75 years were recruited in three different settings. Among these, 582 participated in a cardiovascular risk factor screening program including cardiopulmonary exercise testing. For the analyses of paper 1, 170 participants were eligible, agreed to wear an accelerometer, fulfilled the wearing regime, and completed the study period by wearing the accelerometer for seven consecutive days. Patterns in accelerometer data were classified based on time spent in SB per day applying growth mixture modeling. Model‐implied class‐specific peak oxygen uptake (VO2peak) means were compared using adjusted equality test of means (paper 1). The underlying study of paper 2 and 3 were based on data of a pilot study aiming to investigate the feasibility of a brief tailored letter intervention to increase PA and to reduce SB during leisure time. Among the individuals who agreed to be contacted again in study 1, a random sample of those aged between 40 and 65 years was drawn. Of those, 175 attended in a cardiovascular examination program. Assessment included giving blood sample, standardized measurement of blood pressure, waist circumference, body weight, and height at baseline, and after twelve months. Further, they agreed to complete a paper-pencil questionnaire on SB (Last 7-d Sedentary Behavior Questionnaire, SIT-Q-7d) and PA (International Physical Activity Questionnaire, IPAQ), and to receive seven-day accelerometery at baseline, and after 12 months. In addition, self-administered assessments were conducted at months one, three, four, and six after baseline. Only individuals of a random subsample (= intervention group) received up to three letters tailored to their self-reported SB and PA at months one, three, and four. For paper 2, associations between SBs and a clustered cardiometabolic risk score (CMRS) were analyzed using linear as well as quantile regression. To account for missing values at baseline, multiple imputations using chained equations were performed resulting in a total sample of 173 participants. Paper 3 comprised data of 136 individuals who participated at the baseline and twelve months assessments, and fulfilled the wearing regime. AMR was examined using latent growth modeling in each measurement period. Intraclass correlations (ICC) were calculated to examine the reproducibility of SB and PA data using two-level mixed-effects linear regression analyses.
Results: Results of paper 1 revealed four patterns of SB: 'High, stable', 'Low, increase', 'Low, decrease', and 'High, decrease'. Persons in the class 'High, stable' had significantly lower VO2peak values (M = 25.0 mL/kg/min, SD = 0.6) compared to persons in the class 'Low, increase' (M = 30.5 mL/kg/min, SD = 3.6; p = 0.001), in the class 'Low, decrease' (M = 30.1 mL/kg/min, SD = 5.0; p = 0.009), and in the class High, decrease' (M = 29.6 mL/kg/min, SD = 5.9; p = 0.032), respectively. No differences among the other classes were found. In paper 2, results revealed that the only factor positively associated with a CMRS in all regression models was watching television. Depending on the regression analysis approach used, other leisure-time SBs showed inconsistent (using a computer), or no associations (reading and socializing) with a CMRS. In paper 3, results revealed that time spent in SB increased (baseline: b = 2.3 min/d; after 12 months: b = 3.8 min/d), and time spent in light PA decreased (b = 2.0 min/day; b = 3.3 min/d). However, moderate-to-vigorous PA remained unchanged. Accelerometer wear time was reduced (b = 4.6 min/d) only at baseline. The ICC coefficients ranged from 0.42 (95% CI = 0.29 - 0.57) for accelerometer wear time to 0.70 (95% CI = 0.61 - 0.78) for moderate-to-vigorous PA. None of the regression models identified a reactivity indicator as a confounder for the reproducibility of SB and PA data.
Conclusions: The present thesis highlights SB in the field of cardiovascular and cardiometabolic research that have implications for future research. Individuals sit for different purposes and durations in multiple life domains, and the time spent in SB is accumulated in different patterns over time. Therefore, research should consider the fact that SB is embedded in an individual's daily life routine, hence might have differential effects on cardiovascular and cardiometabolic health. Further, methodological aspects have to be considered when dealing with SB. In order to detect how SB is 'independently' associated to an individual's health, an accurate measurement of SB is fundamental. Therefore, human-related sources of bias such as AMR should be taken into account when either planning studies or when interpreting data drawn from analysis of SB data.
Chronische Nierenerkrankungen betreffen in Deutschland ca. 10 Millionen Menschen. Ihr Auftreten ist mit einem Anstieg der kardiovaskulären Mortalität und Letalität assoziiert. Das Vorliegen einer erhöhten Serumharnsäure wurde lange als Folge und nicht als möglicher Risikofaktor für die Entstehung einer chronischen Nierenerkrankung verstanden. Ziel der vorgelegten Arbeit war es, die Assoziation einer erhöhten Serumharnsäure (als kontinuierliche Variable) und Verschlechterung der Nierenfunktion (eGFR, ACR) in einer nierengesunden Population zu untersuchen. Grundlage für die Analyse waren Daten von 4042 nierengesunden Probandinnen und Probanden der „Study of Health in Pomerania“ (SHIP), einer populationsbasierten longitudinalen Beobachtungsstudie in der Allgemeinbevölkerung in Mecklenburg-Vorpommern, die seit 1996 durchgeführt wird. Zur Klärung einer Assoziation wurden multivariate Regressionsmodelle entwickelt und die Abnahme der eGFR und der Anstieg der ACR über eine Beobachtungsdauer von 15 Jahren (SHIP-0 bis SHIP-3) untersucht. Die Regressionsmodelle wurden an Nierengesunden, an Probanden mit unterschiedlich hoher Serumharnsäure und im Phänotyp Hyperurikämie für eGFR und ACR prädiziert. Der Phänotyp Hyperurikämie lag bei Angabe einer Gicht, einer erhöhten Serumharnsäure im Interview / im Studienlabor oder bei Einnahme gichtspezifischer Medikamente vor. Als erhöhte Serumharnsäure galten für Frauen Serumharnsäurewerte > 357 μmol/l und für Männer > 428 μmol/l. Die Ergebnisse im multivariablen Modell zeigten eine inverse Assoziation zwischen eGFR und Phänotyp Hyperurikämie sowie zwischen eGFR und Serumharnsäure als kontinuierlicher Variable. Im Modell Phänotyp Hyperurikämie fiel die eGFR pro Jahr um 1,4 ml/min, bei den Nichtvorliegen des Phänotyps nur um 1,07 ml/min und Jahr. Im Modell „Serumharnsäure als kontinuierliche Variable“ fiel die eGFR umso steiler ab, je höher die Serumharnsäure zum Zeitpunkt SHIP-0 war. Eine signifikante negative Assoziation konnte für das Modell ACR und Phänotyp Hyperurikämie, nicht aber für das Modell ACR und Serumharnsäure als kontinuierliche Variable prädiziert werden. Im Modell ACR und Phänotyp Hyperurikämie stieg die logarithmierte ACR jährlich um 0,030 mg/g Krea. Die klinische Relevanz dieses Anstiegs konnte durch unsere Untersuchung nicht abschließend geklärt werden. Diese Dissertation zeigt eine negative Assoziation von erhöhter Serumharnsäure und der Nierenfunktion bei Nierengesunden. Weitere Untersuchungen sind nötig, um den optimalen Zeitpunkt für einen Therapiebeginn bei erhöhter Serumharnsäure auch in asymptomatischen Individuen festzulegen.
Die Entwicklung von Methoden zur Bestimmung der Wirkstofffreisetzung aus verschiedenen Arzneiformen hat in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Einerseits werden diese Methoden im Rahmen der routinemäßigen Qualitätskontrolle genutzt, andererseits können diese Methoden auch in einer frühen Phase der Entwicklung einer neuartigen Darreichungsform hilfreich sein. Weiterhin werden heutzutage auch biorelevante Aspekte in Methoden zur Bestimmung der Wirkstofffreisetzung eingebracht, um aus den Ergebnissen der In-vitro-Wirkstofffreisetzung mögliche In-vivo-Profile vorherzusagen. Aufgrund der steigenden Anzahl an langwirksamen Arzneimitteln auf dem Markt wird die Nachfrage nach beschleunigten Methoden zur Bestimmung der Wirkstofffreisetzung auch von Seiten der Behörden steigen.
Ein Ziel der vorliegenden Arbeit war die Entwicklung von diskriminierenden und beschleunigten Methoden zur Bestimmung der Wirkstofffreisetzung aus LNGB-haltigen Injektionssuspensionen unterschiedlicher Partikelgrößen. Auf Grundlage der zu entwickelnden Methode sollte es demnach möglich sein, trotz Beschleunigung der Methode zwischen den verschiedenen Partikelgrößen, welche in einem Bereich von 8-41 μm lagen, zu unterscheiden. Zunächst wurde die Sättigungslöslichkeit von LNGB in verschiedenen Medien, welche später in den Freisetzungsuntersuchungen eingesetzt werden sollten, bestimmt. Aufgrund der schlechten Löslichkeit von LNGB in den Freisetzungsmedien wurde diesen eine variierende Menge an SDS zugesetzt, um die Löslichkeit zu steigern. Für die Bestimmung der Wirkstofffreisetzung wurden Methoden sowohl für die Blattrührer-Apparatur als auch für die Durchflusszelle entwickelt.
In einer ersten Versuchsreihe in der Blattrührer-Apparatur wurde der Einfluss der zugesetzten Tensid-Menge auf die Wirkstofffreisetzung untersucht. Um in den Versuchen mindestens dreifache Sink-Bedingungen einzuhalten, wurden alle nachfolgenden Versuche mit einem Zusatz von 0,75 % SDS zu dem entsprechenden Freisetzungsmedium durchgeführt. In einem systematischen Screening wurde der Einfluss der Umdrehungsgeschwindigkeit, des Freisetzungsmediums und der Temperatur in der Blattrührer-Apparatur untersucht. In allen durchgeführten Versuchen konnten signifikante Unterschiede in den MDTs zwischen der Gruppe der kleineren Partikel (Suspensionen mit sehr kleinen und kleinen LNGB-Partikeln) und der Gruppe der größeren Partikel (Suspensionen mit mittleren und großen LNGB-Partikeln) beobachtet werden. Den größten Einfluss auf die Wirkstofffreisetzung aus den LNGB-haltigen Injektionssuspensionen zeigte die Erhöhung der Temperatur von 37,0 °C auf 50,0 °C.
Für die Bestimmung der Wirkstofffreisetzung in der Durchflusszelle wurde sowohl eine Methode unter Verwendung eines offenen Systems als auch eine Methode für die Verwendung der Durchflusszelle im geschlossenen System entwickelt. Für beide Modi wurde der Einfluss der Flussrate (10 mL/min vs. 20 mL/min) untersucht. Die Bestimmung der Wirkstofffreisetzung aus den LNGB-haltigen Injektionssuspensionen im offenen System brachte einige Nachteile mit sich. So wurden innerhalb der ersten Minuten trotz entsprechender Filterpackung die LNGB-Partikel aus der Zelle herausgespült. Darüber hinaus wurde durch die relativ hohe Flussrate eine große Menge an Freisetzungsmedium benötigt. Aus diesem Grund wurde der Einfluss der Temperaturerhöhung auf die Wirkstofffreisetzung aus den LNGB-haltigen Injektionssuspensionen unter Verwendung der Durchflusszellen-Methoden nur im geschlossenen System untersucht. Ähnlich wie bei den Ergebnissen der Wirkstofffreisetzung in der Blattrührer-Apparatur zeigte sich ein signifikanter Unterschied zwischen den Ergebnissen der Wirkstofffreisetzung aus den Suspensionen bei 37,0 °C und 50,0 °C. Eine Unterscheidung zwischen der Gruppe der kleineren LNGB-Partikel und den größeren LNGB-Partikeln war bei den verschiedenen Flussraten und auch unter den Testbedingungen der erhöhten Temperaturen möglich.
Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung eines neuen bioprädiktiven Freisetzungsmodells für Vaginalringe. Dieses neue Modell sollte in der Lage sein, den sogenannten burst release, welcher für Vaginalringe des Reservoir-Typs beobachtet werden kann, in vitro zu erfassen. Als burst release wird eine im Vergleich mit der täglichen Freisetzungsrate initial höhere Freisetzungsrate bezeichnet, welche zu unerwünschten Nebenwirkungen führen kann. Die untersuchten Formulierungen, der NuvaRing® und der Cyclelle®-Ring, sind Vertreter der Vaginalringe vom Reservoir-Typ. Vaginalringe vom Reservoir-Typ bestehen aus einem Kernpolymer, welches die beiden Steroidhormone EE und ENG enthält. Das Kernpolymer wird wiederum von einer wirkstofffreien Membran umgeben, welche die Wirkstofffreisetzung der Steroidhormone aus dem Kernpolymer maßgeblich steuert. Während der Lagerung solcher Vaginalringe vom Reservoir-Typ diffundieren EE und ENG in die Membran, bis in dieser die beiden Wirkstoffe in einem gesättigten Zustand vorliegen. Aufgrund der Sättigung der Membran kommt es nach Einsetzen des Vaginalrings zum Auftreten des burst release. In bisherigen Versuchen zur Bestimmung der Wirkstofffreisetzung aus Vaginalringen mit einfachen Shake-flask-Methoden wurde der burst release nicht erfasst, da häufig nur alle
24 h eine Probennahme und anschließend ein kompletter Tausch des Freisetzungsmediums erfolgte.
Das neu entwickelte Freisetzungsmodell sollte biorelevanter gestaltet werden als die bisherigen Shake-flask-Methoden. Daher wurden in dem neuen Modell zwei weitere Kompartimente integriert, welche die Absorption der Steroidhormone ähnlich der In-vivo-Situation, berücksichtigen sollten. Da die Daten, welche mit dem neu entwickelten Freisetzungsmodell erhoben wurden, später mit In-vivo-Plasmaspiegeln aus klinischen Studien mit dem NuvaRing® und dem Cyclelle®-Ring korreliert werden sollten, wurden die Probennahmezeitpunkte für die In-vitro-Wirkstofffreisetzungsuntersuchungen aus den klinischen Studien adaptiert. Aufgrund der schlechten Löslichkeit von EE und ENG und der geringen Volumina, welche im neuen Freisetzungsmodell eingesetzt wurden, wurde den Freisetzungsmedien 0,5 % SDS zugesetzt, um zehnfache Sink-Bedingungen zu gewährleisten. Die Wirkstofffreisetzung aus dem NuvaRing® und dem Cyclelle®-Ring wurde sowohl mit der modifizierten Shake-flask-Methode als auch mit dem neu entwickelten Freisetzungsmodell bestimmt. Der burst release wurde mit dem neuen Freisetzungsmodell besser als mit der modifizierten Shake-flask-Methode erfasst. Auch die deklarierten täglichen Freisetzungsraten von 120 μg ENG und 15 μg EE aus den untersuchten Vaginalringformulierungen wurden in dem neu entwickelten Freisetzungsmodell erreicht. Nach dem sogenannten burst release setzten beide untersuchte Formulierungen EE und ENG nach einer Kinetik 0. Ordnung frei. Die In-vitro-Freisetzungsdaten, welche einer Kinetik 0. Ordnung folgten, wurden mit den dekonvulierten In-vivo-Plasmaspiegeln korreliert. Für beide In-vitro-Methoden konnte für EE ein linearer Zusammenhang gefunden werden.
Das neu entwickelte Freisetzungsmodell stellt einen vielversprechenden Ansatz für die Prüfung der Wirkstofffreisetzung aus Vaginalringen dar. Mit Hilfe des neuen Modells konnte der burst release aus Vaginalringen vom Reservoir-Typ besser erfasst werden als mit den bisher verwendeten Shake-flask-Methoden. Trotz der geringen Volumina, welche im neu entwickelten Freisetzungsmodell eingesetzt wurden, konnten durch den Zusatz von 0,5 % SDS zehnfache Sink-Bedingungen in beiden Kompartimenten erreicht und während der Versuche eingehalten werden. Erste Korrelationen mit den aus In-vivo-Plasmaspiegeln berechneten absorbierten EE-Fraktionen und den kumulativ freigesetzten EE-Mengen zeigten einen linearen Zusammenhang zwischen der in vivo absorbierten Fraktion und der in vitro kumulativ freigesetzten Wirkstoffmenge.
Abstract
We propose a setup enabling electron energy loss spectroscopy to determine the density of the electrons accumulated by an electropositive dielectric in contact with a plasma. It is based on a two-layer structure inserted into a recess of the wall. Consisting of a plasma-facing film made out of the dielectric of interest and a substrate layer, the structure is designed to confine the plasma-induced surplus electrons to the region of the film. The charge fluctuations they give rise to can then be read out from the backside of the substrate by near specular electron reflection. To obtain in this scattering geometry a strong charge-sensitive reflection maximum due to the surplus electrons, the film has to be most probably pre-n-doped and sufficiently thin with the mechanical stability maintained by the substrate. Taking electronegative CaO as a substrate layer we demonstrate the feasibility of the proposal by calculating the loss spectra for Al2O3, SiO2, and ZnO films. In all three cases we find a reflection maximum strongly shifting with the density of the surplus electrons and suggest to use it for charge diagnostics.
Die Alkoholabhängigkeit ist eine schwere, häufig chronisch verlaufende und im besonderen Ausmaß stigmatisierte psychische Erkrankung. Das öffentliche Stigma stellt dabei den Nährboden für die Entstehung von Selbststigmatisierung dar, die schlussendlich zu Selbstwertminderung und Verlust von Selbstwirksamkeit führt und mit einer geringeren Abstinenzzuversicht assoziiert ist. Bis heute ist nur wenig über mögliche Einflussfaktoren auf den Selbststigmatisierungsprozess sowie zu dessen Auswirkungen auf die soziale Inklusion bei Menschen mit Alkoholabhängigkeit bekannt. In der durchgeführten klinischen Querschnittstudie wurden 2011 im Zeitraum von März bis September 130 Menschen mit Alkoholerkrankung im Raum Greifswald und Stralsund befragt. N=86 Probanden konnten nachfolgend in die Datenanalyse eingeschlossen werden. Hierbei zeigte die Self-Stigma in Alcohol Dependence Scale (SSAD) konvergente Validität mit etablierten Messinstrumenten zu Selbststigma bei psychischen Erkrankungen (ISMI), Selbstwert (SES) und Scham (TOSCA-3). Die SSAD-Skala stellt damit ein geeignetes Messinstrument für den stufenweisen Selbststigmatisierungsprozesses bei Alkoholabhängigkeit dar. Weiterhin stand Selbststigma unabhängig von der aktuellen psychischen Gesamtbelastung in einem negativen Zusammenhang mit der sozialen Inklusion. Mit stärkerer Selbststigmatisierung nahm die soziale Isolation zu. Darüber hinaus stand Selbststigma in einem positiven Zusammenhang zu einer erlebten frühkindlichen Traumatisierung. Frühkindliche Traumatisierung zeigte in der Probandengruppe eine deutlich erhöhte Prävalenz und stellt einen Risikofaktor für die Entwicklung von Selbststigma dar. Wesentliche Limitationen der Studie waren Größe und Zusammensetzung der Stichprobe sowie das gewählte Querschnittdesign. Über ein besseres Verständnis von Selbststigma und dessen Zusammenhänge mit sozialer Inklusion und frühkindlicher Traumatisierung können im besten Fall sowohl die klinische Behandlung als auch die gesellschaftliche Teilhabe von Menschen mit Alkoholerkrankung verbessert und die Lebensqualität positiv beeinflusst werden.
Abstract
The efficient multifunctionalization by one‐pot or cascade catalytic systems has developed as an important research field, but is often challenging due to incompatibilities or cross‐reactivities of the catalysts leading to side product formation. Herein we report the stereoselective preparation of cis‐ and trans‐4‐aminocyclohexanol from the potentially bio‐based precursor 1,4‐cyclohexanedione. We identified regio‐ and stereoselective enzymes catalyzing reduction and transamination of the diketone, which can be performed in a one‐pot sequential or cascade mode. For this, we identified regioselective keto reductases for the selective mono reduction of the diketone to give 4‐hydroxycyclohexanone. The system is modular and by choosing stereocomplementary amine transaminases, both cis‐ and trans‐4‐aminocyclohexanol were synthesized with good to excellent diastereomeric ratios. Furthermore, we identified an amine transaminase that produces cis‐1,4‐cyclohexanediamine with diastereomeric ratios >98 : 2. These examples highlight that the high selectivity of enzymes enable short and stereoselective cascade multifunctionalizations to generate high‐value building blocks from renewable starting materials.
Introduction
Profiling the activity and hepatotoxicity of flupirtine through medicinal chemistry approaches
(2019)
Drug induced liver injury (DILI) and tissue discoloration led to the recent discontinuation of the therapeutic use of the closely related drugs flupirtine and retigabine, respectively. Experience gained with these drugs strongly suggests that heterodimer, voltage‐gated potassium channels 2 and 3 (KV2/3) are valid targets for effective treatment of pain and epilepsy. Because the adverse effects are not related to the mechanism of action, it appears promising to investigate chemical modifications of these clinically validated, drug‐like leads. In the present retro metabolic drug design study, a series of 44 compounds were
synthesized and characterized with regards to KV7.2/3 opening activity and efficacy. The most active compounds displays excellent potency (EC50 = 4 nM) and efficacy (154%) as an Kv7.2/3 opener. Limited aqeous solubility hampered toxicity testing at concentrations higher than 63 μM, but this concentration was nontoxic to two hepatocellular cell ilnes (HEP‐G2 and TAMH) in culture.
Hyperoxia is a well-known cause of cerebral white matter injury in preterm infants with male sex being an independent and critical risk factor for poor neurodevelopmental outcome. We investigated the underlying mechanisms behind such a sex dependent difference in oligodendrocyte progenitor cells (OPCs). Our findings demonstrate that oxidative stress severely affects cellular functions related to energy metabolism, stress response, and maturation in male derived oligodendrocyte progenitor cells (OPCs) whereas the female cells remain largely unaffected. This impairment of maturation is accompanied by the downregulation of nucleoporin and nuclear lamina proteins. We identify Nup133, which regulates OPC maturation as a major target protein affected by hyperoxia in male cells and that this differential response is mediated by an inverse Nup133 regulation in the male and female cells. It also regulates mitochondrial function and oxidative stress response through its downstream target Nuclear respiratory factor 1 (Nrf1). Additionally, the presence of 17-β estradiol and higher amounts of fetal zone steroids (precursors for maternal estrogen synthesis during fetal development) confer resistance to the female cells mediated by the estrogen receptor alpha (ERα) along with Nup133. Both Nup133 and ERα regulate mitochondrial function and oxidative stress response by transcriptional regulation of Nrf1. These findings establish prominent sex based differences and the molecular mechanisms involved in differential response of OPCs towards oxidative stress and the important role of Nup133 in mediating a severe negative outcome in the male cells.
Solid Phase Assembly of Fully Protected Trinucleotide Building Blocks for Codon-Based Gene Synthesis
(2019)
The goal of this thesis was to characterize the properties of tetramyristoyl cardiolipin (TMCL) and several environmental influences on it. This included investigating the pH and temperature dependency of TMCL as well as the influences of ROS on TMCL and exam-ining the lipid-protein interactions between TMCL and cytc. Furthermore, I extended the research to the analysis of binary mixtures composed of TMCL and dimyristoyl phosphati-dylcholine (DMPC). To this end, I investigated the samples with the aid of the Langmuir monolayer technique. This method allowed me to mimic interactions occurring at the membrane surface as it represents one membrane layer. The recording of π-A isotherms was also coupled with further other techniques like Brewster angle microscopy (BAM), Infrared Reflection-Absorption Spectroscopy (IRRAS), Grazing Incidence X-Ray Diffraction (GIXD) and Total Reflection X-Ray Fluorescence (TRXF) to enable a more comprehensive monolayer study. In addition, some systems were analyzed using Thin-layer Chromatography (TLC) and/or Differential Scanning Calorimetry (DSC) to be able to draw conclusions about sample composition or characteristic temperatures, respectively.
Proteostasis is critical for cells to maintain the balance between protein synthesis, quality control, and degradation. This is particularly important for myeloid cells of the central nervous system as their immunological function relies on proper intracellular protein turnover by the ubiquitin-proteasome system. Accordingly, disruption of proteasome activity due to, e.g., loss-of-function mutations within genes encoding proteasome subunits, results in systemic autoinflammation. On the molecular level, pharmacological inhibition of proteasome results in endoplasmic reticulum (ER) stress-activated unfolded protein response (UPR) as well as an induction of type I interferons (IFN). Nevertheless, our understanding as to whether and to which extent UPR signaling regulates type I IFN response is limited. To address this issue, we have tested the effects of proteasome dysfunction upon treatment with proteasome inhibitors in primary murine microglia and microglia-like cell line BV-2. Our data show that proteasome impairment by bortezomib is a stimulus that activates all three intracellular ER-stress transducers activation transcription factor 6, protein kinase R-like endoplasmic reticulum kinase and inositol-requiring protein 1 alpha (IRE1α), causing a full activation of the UPR. We further demonstrate that impaired proteasome activity in microglia cells triggers an induction of IFNβ1 in an IRE1-dependent manner. An inhibition of the IRE1 endoribonuclease activity significantly attenuates TANK-binding kinase 1-mediated activation of type I IFN. Moreover, interfering with TANK-binding kinase 1 activity also compromised the expression of C/EBP homologous protein 10, thereby emphasizing a multilayered interplay between UPR and type IFN response pathway. Interestingly, the induced protein kinase R-like endoplasmic reticulum kinase-activation transcription factor 4-C/EBP homologous protein 10 and IRE1-X-box-binding protein 1 axes caused a significant upregulation of proinflammatory cytokine interleukin 6 expression that exacerbates STAT1/STAT3 signaling in cells with dysfunctional proteasomes. Altogether, these findings indicate that proteasome impairment disrupts ER homeostasis and triggers a complex interchange between ER-stress sensors and type I IFN signaling, thus inducing in myeloid cells a state of chronic inflammation.
Changes in Interhemispheric Motor Connectivity Across the Lifespan: A Combined TMS and DTI Study
(2019)
Age-related decline in interhemispheric connectivity between motor areas has been reported with both transcranial magnetic stimulation (TMS) and diffusion tensor imaging (DTI) measurements. However, not all studies were able to confirm these findings, and previous studies did not apply structural (DTI) and functional (TMS) measurements within each individual appropriately. Here, we investigated age dependency of the ipsilateral silent period (ISP) and integrity of fibers in the corpus callosum as operationalized by fractional anisotrophy (FA), using TMS and DTI, respectively, in 20 participants between 19 and 72 years of age. We found age-dependent increase for ISP, and decrease of FA, both indicating a decrease in interhemispheric inhibition, with a negative association between FA and ISP for the dominant hemisphere (r = −0.39, p = 0.043). Our findings suggest that aging leads to decline of interhemispheric motor connectivity, as evidenced in both structural and functional parameters, which should be taken into account when interpreting disease- or medication-related changes.
Ein Großteil der Menschen mit psychischen Erkrankungen sucht keine professionelle Hilfe auf. Sowohl Ursachenvorstellungen als auch stigmatisierende Einstellungen scheinen relevante Einflussfaktoren auf den Prozess der Inanspruchnahme von Hilfe zu sein. Ziel dieser Arbeit war es zu untersuchen, inwieweit Ursachenvorstellungen und stigmatisierende Einstellungen mit dem Prozess der Inanspruchnahme bei Menschen mit unbehandelten psychischen Erkrankungen assoziiert sind. Außerdem sollte untersucht werden, inwieweit in dieser Zielgruppe Ursachenvorstellungen und Stigma miteinander assoziiert sind.
Wir interviewten dazu 207 Probanden mit einem unbehandelten psychischen Problem. Dabei erhoben wir als Teil des Prozesses der Inanspruchnahme von Hilfe die Symptomwahrnehmung und -bewertung, die Selbstidentifikation als psychisch krank, das Selbstlabeling als psychisch krank, die wahrgenommene Behandlungsbedürftigkeit, sowie die Intention professionelle Hilfe in Anspruch zu nehmen. Weiterhin wurden Ursachenvorstellungen, stigmatisierende Einstellungen, Depressivität, Depressionswissen, Behandlungserfahrungen sowie soziodemografische Variablen erfasst und ein diagnostisches Interview durchgeführt (M.I.N.I.).
Der überwiegende Teil der Probanden erfüllte die diagnostischen Kriterien (ICD-10) einer affektiven Störung (n=181, 87.4%) und/oder einer neurotischen, Belastungs- und somatoforme Störung (n=120, 58.0%). Eine explorative Faktorenanalyse von 25 verschiedenen Ursachen ergab fünf Ursachenfaktoren: biomedizinische Ursachen, personenbezogene Ursachen, Kindheitstraumata, aktueller Stress und ungesundes Verhalten. Die Attributionen eigener Beschwerden auf biomedizinische Ursachen, personenbezogene Ursachen, Kindheitstraumata und Stress waren mit stärkerer Selbstidentifikation als psychisch krank assoziiert. Jedoch waren bei Personen ohne Behandlungserfahrung nur biomedizinische Ursachen mit dem wahrgenommenen Behandlungsbedarf sowie der Intention verbunden, professionelle Hilfe aufzusuchen. Weiterhin waren biomedizinische Ursachen, Kindheitstraumata und ungesundes Verhalten mit stärkeren stigmatisierenden Einstellungen und wahrgenommenen Stigma-Stress verbunden. Stigmatisierende Einstellungen waren sowohl mit weniger Selbstidentifikation als auch mit geringerer Wahrscheinlichkeit assoziiert, eigene Beschwerden mit einer psychischen Erkrankung zu bezeichnen (Selbstlabeling).
Ableitend aus den Ergebnissen wurden Implikationen für die Zukunft hinsichtlich der Förderung der Inanspruchnahme von professioneller Hilfe bei psychischen Problemen, sowie weiterer Forschungsbedarf diskutiert.
Beim Endometriumkarzinom (EC) bieten sich gemäß aktueller Leitlinie (AWMF) wenige Möglichkeiten einer Chemotherapie. Tumormarker und targeted therapy rücken daher in den Fokus. In diesem Zuge erlangen molekulare Signalkaskaden und deren Modulatoren einen wachsenden Stellenwert. Die PI3-Kinase/AKT-Signalkaskade mit ihrem Regulator MikroRNA 21 (miR-21) ist in vielen Tumorentitäten von Mutationen betroffen und bietet dabei verschiedene Angriffspunkte. Ziel dieser Arbeit war es, die Signalkaskade im EC darzustellen und die regulatorische Rolle von miR-21 näher zu charakterisieren.
Um eine möglichst umfassende Aussage bezüglich der Tumorentität EC zu treffen, wurde je eine Zelllinie vom prognostisch günstigen Typ I und ungünstigen Typ II nach der Klassifikation von Bokhman (1983) ausgewählt. Die Zelllinien wurden hinsichtlich der Morphologie und ihrer molekularen Eigenschaften charakterisiert. Mittels Transfektion von pmiR-21 wurde in den EC-Zellen miR 21 überexprimiert und die Proteinexpressionen der PI3K/AKT-Signalkaskade nach 6 96 h mittels Gelelektrophorese und anschließendem Western Blot analysiert. In der Zelllinie MFE 296 kam es zu den erwartenden Veränderungen der Signalkaskade. Die Expression der Phosphatase PTEN wurde inhibiert und der Zellzyklus enthemmt. Die Zelllinie MFE 280 zeigte keine Veränderungen nach Transfektion. Ursachen sind vermutlich die unterschiedliche PTEN-Aktivität aufgrund von Mutationen und andere Regulationsmechanismen. miR-21 greift neben der direkten Inhibition von PTEN posttranskriptionell indirekt in die Stabilität des Proteins ein. p85α, die regulatorische Untereinheit der PI3K, ist ein weiteres Target von miR-21. Neben der Interaktion mit den katalytischen Untereinheiten kann p85α Dimere mit PTEN bilden und dessen Ubiquitinierung reduzieren. Die Wirkmechanismen von miR-21 sind vielfältig und die genauen Zusammenhänge bisher nicht komplett verstanden.
Diese Arbeit stellt die unterschiedliche Gewichtung von miR-21-Modulationen auf die PI3K/AKT-Signalkaskade in den beiden EC-Typen dar. miR-21 kann im EC-Typ-I als Marker fungieren. Außerdem wurden einige Möglichkeiten der targeted therapy in der PI3K/AKT-Signalkaskade angedeutet. Um diese Aussage und die therapeutischen Konsequenzen in den klinischen Alltag zu integrieren, bedarf es weiterführender Arbeiten.
Die Dichte von medizinischen Versorgungseinrichtungen und Leistungserbringern ist in ländlichen Räumen gering. Zu überwindende Distanzen können aufgrund dessen groß sein. Die Einwohner peripherer Räume sind jedoch oft älter, haben ein höheres Morbiditätsrisiko und einen größeren Bedarf an medizinischer Versorgung. Dazu kommen mit dem Alter zunehmenden Mobilitätseinschränkungen. Obwohl der motorisierte Individualverkehr in ländlichen Räumen dominiert, ist auch die Erreichbarkeit durch den öffentlichen Personennahverkehr (ÖPNV) wichtig, da gerade ältere Menschen seltener ein Auto besitzen.
Das Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung der Pkw- und ÖPNV-Erreichbarkeit von Hausärzten (Allgemeinmediziner und hausärztliche Internisten), Augenärzten, fachärztlichen Internisten und Urologen im Landkreis Vorpommern-Greifswald sowie die Analyse wie viele Einwohner von guter bzw. schlechter Erreichbarkeit betroffen sind und ob eine längere Fahrzeit mittels Pkw und ÖPNV einen Einfluss auf die Inanspruchnahme von Hausärzten bzw. Frauenärzten in Vorpommern hat.
Die Erreichbarkeitsanalysen für diese Vorhaben wurden in einem Geografischen Informationssystem (GIS) mittels Netzwerkanalysen auf der Basis von digitalen routingfähigen Straßendaten mit der Software ESRIArcGIS 10.0 Esri Inc., Redlands/California (USA) durchgeführt. Für die ÖPNV-Erreichbarkeit wurde zusätzlich ein Model verwendet, dass auf der Implementation des Dijkstra Algorithmus‘ die Fahrpläne der regionalen Verkehrsbetriebe einliest und Routen zu den nächstgelegenen medizinischen Leistungserbringern berechnet. Unterschiede zwischen den Arztgruppen wurden mit dem Kruskal-Wallis-Test bestimmt. Die Daten zur Inanspruchnahme stammen aus der Study of Health in Pomerania (SHIP) aus dem 5-Jahres-Follow-Up SHIP-1. Determinanten für die Inanspruchnahme wurden mit multiplen logistischen Regressionen ermittelt. Für die statistischen Berechnungen wurde die Software SAS 9.3 © 2002-2010 (SAS Institute Inc., Cary, NC, USA) verwendet.
Die Pkw-Fahrzeit zum Hausarzt beträgt maximal 23 Minuten, während die ausgewählten spezialisierten Fachärzte in maximal 43 Minuten erreicht werden. 80 % der Bevölkerung erreicht den Arzt jedoch innerhalb von 20 Minuten. Die ÖPNV-Fahrzeit (hier Hin- und Rückfahrt) beträgt durchschnittlich 100 Minuten zum Hausarzt und zwischen 130 und 160 Minuten zum ausgewählten spezialisierten Facharzt. 4 – 7 % der Bevölkerung hat keine Verbindung (Hin- und Rückfahrt) mit dem ÖPNV zum Hausarzt bzw. Facharzt. Die Unterschiede zwischen Haus- und Fachärzten sind statistisch signifikant.
Bezüglich des Einflusses der Erreichbarkeit auf die Inanspruchnahme hat sich gezeigt, dass die Erreichbarkeit keinen signifikanten Einfluss hat, wenngleich ein Trend zur geringeren Inanspruchnahme bei größeren Entfernungen erkennbar ist. Für die Inanspruchnahme der Frauenärzte sind jedoch das Alter, der Sozialschichtindex und Personen im Haushalt ≥ 18 Jahre (potentielle Mitfahrgelegenheiten) statistisch signifikante Determinanten.
Eine gute ÖPNV-Erreichbarkeit ist nicht nur eine Frage der Distanz, sondern vor allem der Anbindung. Mithilfe von Erreichbarkeitsanalysen lassen sich Räume identifizieren, die einen schlechteren räumlichen Zugang zur Versorgung haben, weshalb Erreichbarkeitsanalysen in Planungsprozessen im Gesundheitsbereich grundsätzlich Anwendung finden sollten.
Eine geringere Inanspruchnahme ist in Vorpommern nicht signifikant mit schlechterer Erreichbarkeit im Sinne von längeren Fahrzeiten assoziiert. Wichtiger ist, dass es überhaupt eine Verkehrsanbindung gibt, z.B. durch Mitfahrmöglichkeiten.
Bis heute ist die Haupterblindungsursache in den westlichen Industrienationen, die altersbedingte Makuladegeneration, nicht heilbar und aufgrund der zunehmenden Lebenserwartung der Bevölkerung wird die Anzahl an Neuerkrankungen zukünftig weiter steigen. Die intravitreale operative Medikamentengabe gilt als aktuelle Standardtherapie um das Fortschreiten eines Visusverlusts zu verzögern und kann in manchen Fällen eine deutliche Sehverbesserung bewirken. Überwiegend werden antiinflammatorische und antineovaskuläre Wirkstoffe in Form von intravitrealen Injektionen verabreicht, deren Nachteil jedoch ein verhältnismäßig kurzer Therapieeffekt in Hinblick auf die chronische Erkrankung des hinteren Augenabschnitts ist. Für längerfristig erfolgreiche Therapien sind zahlreiche Innovationen im Bereich der periokularen und intravitrealen Arzneistofffreigabesysteme in unterschiedlichen Phasen der Forschung und Entwicklung, deren Wirksamkeit und Sicherheit jedoch erst belegt werden muss. Für möglichst prädiktive Ergebnisse über das Verhalten von Arzneiformen in vivo sollten ausgewählte physiologische Parameter in Modellen und Testmethoden simuliert und nach aktuellem Wissensstand berücksichtigt werden können. Da die reale Situation des Glaskörpers älterer Patienten in Tiermodellen nur unzureichend widergespiegelt wird und die Nutzung von Simulationsmodellen zur Abschätzung des pharmakokinetischen Profils von Arzneistoffen oder Darreichungsformen aufgrund der lückenhaften Datenlage über den Glaskörper als Applikationsort oft limitiert ist, sollen zuverlässige In vitro-Testsysteme dazu beitragen, die unvollständige Datenlage mit In vitro Ergebnissen zu ergänzen.
Im Rahmen dieser Arbeit ist es gelungen, humane Glaskörper aus der postmortalen Spende zu gewinnen und zu charakterisieren. Somit konnten die lückenhaften Literaturdaten zum humanen Glaskörper durch ausgewählte physikochemische Eigenschaften (pH Wert, Brechungsindex, Osmolalität, Gesamtproteingehalt, Wassergehalt) ergänzt werden. Zudem wurden Untersuchungen zur Glaskörperverflüssigung durchgeführt und erstmals eine altersbedingt zunehmende Inhomogenität des humanen Glaskörpers im Gegensatz zum Jungtiermodell (Schwein) gezeigt.
Weiterhin wurden die von Loch et al. beschriebenen Prototypen des Glaskörper- (GK-) Modells und des Eye Movement Systems (EyeMoS) in weiterer Anlehnung an die Situation in vivo modifiziert und ausgewählte Darreichungsformen hinsichtlich ihres Freisetzungs- und Verteilungsverhaltens im simulierten Glaskörper charakterisiert. In Ergänzung zu den Modellen von Loch et. al wurde neben einem standardisierten Injektionsverfahren zudem die Körpertemperatur, vielfältige Augenbewegungsmuster und der Zustand nach einer Vitrektomie in den modifizierten In vitro Modellen berücksichtigt. Für Langzeituntersuchungen bis über Monate bietet die neuartige und kostengünstige Testapparatur die Möglichkeit, 6 GK-Modelle gleichzeitig bei simulierten Augenbewegungen zu integrieren. Am Beispiel von intravitrealen Modellimplantaten mit dem klinisch häufig eingesetzten Wirkstoff Dexamethason wurde der Einfluss ausgewählter In vitro-Testmethoden und -Parameter im Hinblick auf die Wirkstofffreisetzung aus Implantaten untersucht. Je nach verwendeter Testapparatur, Testmedium und einer Probenahme- oder Transfermethode wurden erhebliche Unterschiede in den Freisetzungsprofilen von Dexamethason oder Fluorescein-Natrium aus PCL- oder PLGA-Modellimplantaten beobachtet, wodurch die Notwendigkeit zum Verständnis der zugrundeliegenden und freisetzungsbestimmenden In vivo-Parameter sowie deren Transfer in zuverlässige In vitro-Testsysteme hervorgehoben wurde.
Weiterhin wurde gezeigt, dass die simulierte Glaskörperverflüssigung, wie sie für ältere Patienten beschrieben ist, im Vergleich zum homogen aufgebauten Glaskörper eine schnellere Verteilung der Injektionslösungen im GK-Modell zur Folge hat. Suspensionszubereitungen zeigten anstatt einer homogenen Verteilung im GK-Modell eine ausgeprägte Neigung zur Sedimentation, was am Beispiel des klinisch relevanten Triamcinolonacetonids verdeutlicht wurde. Der simulierte Zustand nach einer Vitrektomie mit anschließender Injektion der wirkstoffhaltigen Suspension resultierte ebenfalls in einer Sedimentation der Triamcinolonacetonid-Partikel, deren potentiell netzhautschädigende Effekte in klinischen Langzeitstudien untersucht werden sollte.
Zusammenfassend verdeutlichen die Ergebnisse dieser Arbeit kritische In vitro- und In vivo-Parameter, die die Wirkstofffreisetzung und -Verteilung aus intravitrealen Darreichungsformen beeinflussen und die von großer Bedeutung für die Abschätzung des pharmakokinetischen Profils einer Arzneiform sein können.
Background: Intensive speech-language therapy (SLT) can promote recovery from chronic post-stroke aphasia, a major consequence of stroke. However, effect sizes of intensive SLT are moderate, potentially reflecting a physiological limit of training-induced progress. Transcranial direct current stimulation (tDCS) is an easy-to-use, well-tolerated and low-cost approach that may enhance effectiveness of intensive SLT. In a recent phase-II randomized controlled trial, 26 individuals with chronic post-stroke aphasia received intensive SLT combined with anodal-tDCS of the left primary motor cortex (M1), resulting in improved naming and proxy-rated communication ability, with medium-to-large effect sizes.
Aims: The proposed protocol seeks to establish the incremental benefit from anodal-tDCS of M1 in a phase-III randomized controlled trial with adequate power, ecologically valid outcomes, and evidence-based SLT.
Methods: The planned study is a prospective randomized placebo-controlled (using sham-tDCS), parallel-group, double-blind, multi-center, phase-III superiority trial. A sample of 130 individuals with aphasia at least 6 months post-stroke will be recruited in more than 18 in- and outpatient rehabilitation centers.
Outcomes: The primary outcome focuses on communication ability in chronic post-stroke aphasia, as revealed by changes on the Amsterdam-Nijmegen Everyday Language Test (A-scale; primary endpoint: 6-month follow-up; secondary endpoints: immediately after treatment, and 12-month follow-up). Secondary outcomes include measures assessing linguistic-executive skills, attention, memory, emotional well-being, quality of life, health economic costs, and adverse events (endpoints: 6-month follow-up, immediately after treatment, and 12-month follow-up).
Discussion: Positive results will increase the quality of life for persons with aphasia and their families while reducing societal costs. After trial completion, a workshop with relevant stakeholders will ensure transfer into best-practice guidelines and successful integration within clinical routine.
Clinical Trial Registration: www.ClinicalTrials.gov, identifier: NCT03930121.
Synthesen modifizierter Nukleoside zur Aufklärung der Struktur und Funktion von RNA-Molekülen
(2019)
Im Fokus dieser Arbeit lagen die Synthesen verschiedener Nukleosidderivate zur Aufklärung der Struktur und Funktion von RNA-Molekülen. Es wurden erfolgreich zwei Adenosinderivate synthetisiert und die für die post-synthetische Markierung benötigte Aminofunktion entweder mit Hilfe der Sonogashira-Kupplung an der Position C2 oder der Heck-Reaktion an der Position C8 eingebaut. Um auch Zugang zu modifizierten Cytidinen zu erhalten, wurde eine Synthesestrategie für ein aktiviertes Uridinderivat entworfen, um dieses nach der chemischen Synthese mittels Phosphoramiditverfahren, während der Reinigung, in das dazugehörige Cytidinderivat umzuwandeln. Hierzu wurden die funktionellen Gruppen erfolgreich für die chemische Oligonukleotidsynthese geschützt, die Modifikation an der Position C5 mit Hilfe der Sonogashira-Kupplung eingebaut und die Position C4 mit Hilfe von TIPS-Cl (2,4,6-Triisopropylbenzolsulfonylchlorid) aktiviert. In Vorversuchen konnte die erfolgreiche Umwandlung in das Cytidinderivat experimentell bestätigt werden. Im zweiten Teil der Arbeit wurde der Einfluss ausgewählter basenmodifizierter Nukleoside auf den Charakter einer doppelsträngigen RNA untersucht. Dazu wurden die Schmelzkurven und Schmelzpunkte modifizierter und unmodifizierter Oligonukleotide gemessen und ausgewertet. Die erhaltenen Daten lassen darauf schließen, dass der Einbau von basenmodifizierten Nukleosiden zur Senkung des Schmelzpunktes führt, jedoch nicht zur Veränderung des doppelsträngigen Charakters. Eine anschließende Markierung eines modifizierten Oligonukleotids mit dem Farbstoff ATTO 680 scheint nur einen marginalen Einfluss auf den Schmelzpunkt, im Vergleich zu den Schmelzpunkten der modifizierten Oligonukleotide, zu haben. Für die Untersuchung der Funktion und Struktur von größeren RNA-Molekülen, wie zum Beispiel ROSE-Elementen, wurde eine Strategie zu deren Herstellung mit Hilfe der T4 RNA Ligase I entwickelt und ex-perimentell bestätigt. Dazu wurde das ROSE-Element in drei Segmente geteilt, diese chemisch synthetisiert, gereinigt und mit Hilfe der T4 RNA Ligase I zum vollständigen Element ligiert. Dabei konnte das ROSE-Element erfolgreich vom 5´-Terminus aufgebaut werden. Es steht nun eine Methode zur Verfügung, um auch modifizierte Oligonukleotide zu einem ROSE-Element zu ligieren und dieses auf seine Funktion und Struktur hin zu untersuchen. Eine RNA 4-way-junction wurde durch Hybridisierung generiert und für strukturelle Untersuchungen verfügbar gemacht.
40-Year Longitudinal Caries Development in German Adolescents in the Light of New Caries Measures
(2019)
This study assessed the 40-year longitudinal caries development in German adolescents in the light of the sixth National Oral Health Survey in Children (NOHSC, 2016) employing initial DMFT (IDMFT), Significant Caries Index (SiC) and Specific Affected Caries Index (SaC). On the basis of the current NOHSC (randomized cluster selection using school list or regional community school surveys, 55,956 12-year-old sixth-graders examined by 482 calibrated community/study dentists) DMFT, SiC, a novel IDMFT including initial lesions (IT) and the recently introduced SaC were calculated and also recalculated for national and international surveys from the last 4 decades. In 2016, 78.8% of children were caries-free (DMFT = 0), 65.5% including IT lesions. The mean DMFT was 0.44 (single components: DT = 0.14, MT = 0.02, FT = 0.29, IT = 0.52) showing a clear association with the school type as marker for the socio-economic status. The mean number of affected teeth in children with DMFT >0 was 2.07 (SaC) in comparison to almost 9 teeth in the 1970s. The current care index on the tooth level was 66.3%, leaving only 7.7% of children with restorative treatment needs. Longitudinally, a continuous caries decline of more than 80%, including the risk groups (SiC/SaC), to an internationally extremely low level was observed. In conclusion, the National Oral Health Surveys reveal a continuous caries decline to a very low caries level in 12-year-old 6th-graders in Germany even if IT lesions are included (IDMFT). In spite of proportional reductions in the risk groups (SiC/SaC), the polarized caries distribution according to socio-economic parameters reveals the need for targeted preventive programmes.
Climate change threatens marine ecosystems by simultaneous alterations and fluctuations in several abiotic factors like temperature, salinity and pH. Therefore, a strong ability to cope with varying environmental factors is indispensable for marine organisms. Especially, larvae of meroplanktonic species will be affected by predicted alterations in environmental conditions as planktonic larval stages are considered the most sensitive stages during life history (Anger 2001).
The European shore crab Carcinus maenas, as an ecological key species, was chosen as a model species to investigate multiple stressor effects on early life history stages of marine meroplanktonic invertebrates. The life cycle of C. maenas is biphasic consisting of five pelagic larval stages (four zoeal and one megalopal stage), followed by benthic juvenile and adult phases. The metamorphic molt from the last zoeal stage to the semi-benthic Megalopa includes dramatic changes in ecology, habitat, behavior, feeding, morphology, and physiology. During life history, zoeal stages of C. maenas are of particular interest in the course of climate change as these stages are more vulnerable than the following developmental stages to alterations in abiotic factors.
The aim of the present thesis was to develop an integrative view on effects of long-term exposure, from hatching to metamorphosis, to increased temperature and hypo-osmotic conditions on early life history stages of C. maenas. We wanted to gain insights into larval responses to climate driven environmental variables, more specifically, on how tolerance to low salinity is affected by increased temperatures.
Consequently, the present study investigated the effect of long-term exposure to twelve different sub-lethal temperature and salinity combinations in an ecological relevant range on larval development of C. maenas. In a multidisciplinary approach, larval responses in performance (survival and developmental duration) and morphology were measured. Furthermore, analysis on larval ontogeny and organogenesis created the foundation for analysis of larval response to multiple stressors in anatomy.
Results of the present thesis demonstrated that despite their different life-styles and external morphology, brachyuran larvae are smaller versions of their adults when regarding their inner organization: the adult bauplan unfolds from organ anlagen compressed into miniature organisms. In addition, they provide an overall picture of seemingly gradual organogenesis across larval development and the metamorphic molt, an insight that contrasts with the abrupt external morphological changes during metamorphosis. Gradual anatomical changes in e.g. osmoregulatory structures like gills and antennal glands allowed for ontogenetic shifts of tolerance to temperature and salinity during zoeal development and successive increase in osmo- and thermoregulatory capability. On the other hand, osmoregulatory structures as seen for adults were underdeveloped during zoeal development and therefore do not qualify for osmoregulatory function for these stages. This potentially explains the higher sensitivity of zoeae to hypo-osmotic conditions.
Early life history stages of C. maenas were affected on all response levels by the tested multiple stressors. The interaction of temperature and salinity was of antagonistic type, resulting in general reduced stress for larval stages. Nevertheless, low salinity had a strong negative impact on survival, while increased temperature caused ann acceleration of development. Furthermore, the size of zoeae of C. maenas was driven by the interaction of temperature and salinity, with extreme conditions, causing diminished growth, thus resulting in smaller larval size. On the other hand, larval shape was only slightly affected by changes of abiotic factors. Volume of the digestive gland and the heart of larvae from long-term exposure to sub-lethal temperatures and salinities showed high variability.
Larval responses were affected by the stressors intensities: moderately high temperatures lessened the negative effects of low salinities, while extreme high temperatures exceeded the ameliorating effect of temperature on stressful salinity conditions. On the other hand, the tolerance to temperature and salinity increased during larval development indicating an ontogenetic shift in response to multiple stressors with development. In addition, performance, morphology, and multiple stressor interaction showed intrapopulation variability among larvae hatched from different females, and between experimental periods.
In conclusion, this study highlighted direct effects of abiotic factors on all investigated response levels in early life history stages of the meroplanktonic larvae of the invertebrate C. maenas. High mortality rates combined with higher sensitivity confirm that planktonic early life history stages are the bottleneck during life history of this species. Nevertheless, early life history stages of C. maenas had the ability to cope with wide ranges of changing environmental factors. The antagonism between temperature and salinity on larval development offers potential for early life history stages to persist in a changing world. Furthermore, anatomical structures allow for slight eurytolerance and potentially for compensation of abiotic stress. Overall, slight increases in temperature, driven by climate change may enable larvae of C. maenas to tolerate exposure to moderately low salinities and, combinedwith intrapopulation variability, potentially allows for population persistence. Summarized, this study emphasizes the importance of testing a wide range of ecologically relevant traits in developing pelagic larvae in order to properly characterize their response to environmental change.
Changes in abundance and phenology of planktonic larvae like the zoeae of C. maenas have major potential to change a species‘ population structure significantly, and furthermore indirectly affect whole community and ecosystem structures. Therefore, this thesis may serve as a bridge to future studies in evolutionary and ecological developmental biology.
Abstract
Background
The CRISPR/Cas9 system has opened new perspectives to study the molecular basis of cerebral cavernous malformations (CCMs) in personalized disease models. However, precise genome editing in endothelial and other hard‐to‐transfect cells remains challenging.
Methods
In a proof‐of‐principle study, we first isolated blood outgrowth endothelial cells (BOECs) from a CCM1 mutation carrier with multiple CCMs. In a CRISPR/Cas9 gene correction approach, a high‐fidelity Cas9 variant was then transfected into patient‐derived BOECs using a ribonucleoprotein complex and a single‐strand DNA oligonucleotide. In addition, patient‐specific CCM1 knockout clones were expanded after CRISPR/Cas9 gene inactivation.
Results
Deep sequencing demonstrated correction of the mutant allele in nearly 33% of all cells whereas no CRISPR/Cas9‐induced mutations in predicted off‐target loci were identified. Corrected BOECs could be cultured in cell mixtures but demonstrated impaired clonal survival. In contrast, CCM1‐deficient BOECs displayed increased resistance to stress‐induced apoptotic cell death and could be clonally expanded to high passages. When cultured together, CCM1‐deficient BOECs largely replaced corrected as well as heterozygous BOECs.
Conclusion
We here demonstrate that a non‐viral CRISPR/Cas9 approach can not only be used for gene knockout but also for precise gene correction in hard‐to‐transfect endothelial cells (ECs). Comparing patient‐derived isogenic CCM1+/+, CCM1+/−, and CCM1−/− ECs, we show that the inactivation of the second allele results in clonal evolution of ECs lacking CCM1 which likely reflects the initiation phase of CCM genesis.
β-chirale Amine, wie zum Beispiel Pregabalin und Baclofen, sind Verbindungen von großem Interesse insbesondere für die pharmazeutische Industrie. Biokatalytische Herstellungsverfahren, vor allem Aminierungsreaktionen, sind bisher nur geringfügig untersucht worden und werden nach aktuellem Wissenstand bis auf die Synthese von Niraparib noch nicht in großtechnischem Maßstab eingesetzt. Wünschenswert ist die Etablierung einer Synthese, welche (S)-Pregabalin bzw. (R)-Baclofen in hohen Ausbeuten liefert, da diese beiden Enantiomere jeweils die höhere biologische Wirksamkeit aufweisen.
Ziel dieser Arbeit war die Synthese von Pregabalin und Baclofen als Modellverbindungen für β-chirale Amine mit Hilfe einer selektiven Amintransaminase oder Amindehydrogenase.
Zunächst wurde erfolgreich mit Hilfe der Gaschromatographie bzw. HPLC jeweils eine chirale Analytik für die beiden Reaktionsprodukte sowie die Baclofen-Derivate etabliert, die stabil reproduzierbar und auch zur Quantifizierung geeignet war. Auch für 3-(4-Chlorphenyl)-4-oxo-buttersäure-t-butylester konnte eine GC-Methode entwickelt werden, die Aufschluss über die Konzentration und den Enantiomerenüberschuss gab.
Die vier zur Verfügung gestellten Amindehydrogenasen konnten erfolgreich exprimiert und mittels IMAC-Methode gereinigt werden. Trotz geringer Aktivitäten in einem photometrischen NADH-Assay konnte jedoch keine Produktbildung nachgewiesen werden. Eine Kollektion von ca. 150 Amintransaminasen wurde bezüglich der Desaminierung von Pregabalin und Baclofen mittels Dünnschichtchromatographie untersucht. In Richtung der Aminierung wurde ein photometrischer Acetophenon-Assay verwendet. Dabei wurden für Pregabalin sechs und für Baclofen 17 potenzielle Kandidaten ermittelt. Besonders vielversprechend war die Variante 3FCR 59W 87L 231A 382M 429A (3FCR_5M), welche 3-(4-Chlorphenyl)-4-oxo-buttersäure-t-butylester als Substrat akzeptierte. Nach der Ermittlung eines geeigneten Aminodonors und Optimierung der Reaktionsbedingungen konnten Umsätze bis zu 90% bei 99%ee (R) mit IMAC-gereinigter 3FCR_5M erzielt werden.
Um Kosten für ein späteres großtechnisches Verfahren einzusparen, sollte die Reaktion ebenfalls für den Einsatz von Zellextrakt optimiert werden. Dabei wurde beobachtet, dass geringere Enantiomerenüberschüsse erzielt wurden als mit dem gereinigten Enzym und der Substratverbrauch höher als die Produktbildung war. Als mögliche Ursachen wurden der Umsatz des Substrats durch ein E. coli eigenes Enzym, beispielsweise eine Aldehydreduktase oder Aldehyddehydrogenase, sowie eine Beeinflussung der Enantioselektivität durch die veränderte chemische Umgebung oder den selektiven Entzug des gewünschten Substrat-Enantiomers durch eine selektive Nebenreaktion hypothetisiert. Dieses Phänomen konnte durch eine vorgeschaltete Reinigung mittels fraktionierender Ammoniumsulfat-Fällung jedoch erfolgreich umgangen werden. Mit dieser Methode konnten vergleichbar hohe Umsätze und Enantiomerenüberschüsse wie mit dem IMAC-gereinigten Enzym erreicht werden.
Bei ersten Vorversuchen zum Up-Scaling der Reaktion wurde festgestellt, dass eine höhere Substratkonzentration nicht einen proportional höheren Umsatz zur Folge hatte, jedoch konnte der Umsatz durch eine versetzte Zugabe der Enzymlösung gesteigert werden, sodass ein Prozess mit diesem Biokatalysator in seiner aktuellen Form eine kontinuierliche Zugabe erfordern würde. Praktikabel wäre einer Verminderung der Substrat-Inhibierung und Erhöhung der Enzymstabilität durch weiteres Protein-Engineering. Auch zur Produktion von 3FCR_5M im größeren Maßstab wurden Experimente vorgenommen. Dabei konnte gezeigt werden, dass eine vielversprechende Expression im Bioreaktor bei einer kontinuierlichen Temperatur von 30°C und einer Expressionsdauer von sieben Stunden. Nach einigen Optimierungsschritten konnte im Bioreaktor die zwanzigfache volumetrische Aktivität im Vergleich zur Expression im Schüttelkolben erzeugt werden.
Zusammenfassend ist zu sagen, dass in der vorliegenden Arbeit, trotz weiterem Optimierungsbedarf, eine sehr gute Grundlage für die Transaminase-vermittelte Synthese von (R)-Baclofen geschaffen wurde. In zukünftigen Arbeiten sollte die Optimierung der Reaktion in großem Maßstab im Fokus stehen.
In dieser Arbeit wurde erstmalig das zuvor an Ratten etablierte insulin-vermittelte Hepatokarzinogenesemodel mit der intraportalen Pankreasinseltransplantation auf die Maus übertragen und sowohl an einem Wildtyp -als auch einem Carbohydrate responsive-element bindung protein (ChREBP)-knockout-Stamm durchgeführt. CHREBP ist ein wichtiger Transkriptionsfaktor des Glukose- und Lipidmetabolismus, welcher auch bei der Entstehung des Diabetes mellitus Typ 2 bzw. des metabolischen Syndroms involviert ist. Bei Streptozotozin-induzierter diabetischer Stoffwechsellage erfolgte nach 5 Tagen die intraportale Transplantation von 70, zuvor isolierten, isologen Pankreasinseln. Zur Darstellung der Hepatozytenproliferation erhielten die Tiere das Basenanalogon Bromodesoxyuridin (BrdU), welches zum Teil über eine subkutan- implantierte osmotische Minipumpe bzw. über dreimalige Injektionen appliziert wurde. Mit dem BrdU-Labeling-Index konnte die Proliferationsaktivität der im Abstromgebiet der Pankreasinseln entstandenen hepatozytären Wildtyp- und ChREBP-Knockout-Herde ermittelt und mit dem jeweiligen unveränderten Lebergewebe verglichen werden. Nach einer Versuchsdauer von 1 Woche bzw. 4 Wochen erfolgte die Tötung im Rahmen der retrograden Organperfusion und gleichzeitiger Organfixation in Narkose. In direkter Transplantatumgebung entstanden in beiden diabetischen Genotypen klarzellige Hepatozytenherde, welche sich jedoch in Morphologie, im Glykogen- und Lipidgehalt, in der Proliferationsaktivität und der Frequenz und der Verteilung im Leberparenchym unterscheiden. So entsprachen die klarzelligen Herde der diabetischen Wildtyp- Maus denen des Rattenmodels und den humanen Herden, welche durch einen gesteigerten Glykogen- und Lipidgehalt, vergrößerten Zellkernen sowie einer nach 4 Wochen vierfach gesteigerten Proliferationsaktivität (Herd vs. unverändertes Lebergewebe: 11,34 ± 2,24 MW ± S.E.M vs. 2,4 ± 0,71 MW ± S.E.M.; p = 0,006) charakterisiert sind und somit auch bei der Maus als präneoplastische Läsionen einzustufen sind. Die hier erstmals beschriebenen Herde der diabetischen ChREBP-KO-Maus zeichnen sich hingegen durch große, balloniert erscheinende Hepatozyten mit einem exzessiven Glykogen- und nur minimalen Lipidgehalt, einem kleineren Zellkern, einem konfluierenden Verteilungsmuster und einer geringeren Proliferationsaktivität (Herd vs. unverändertes Lebergewebe: 6,08 ± 0,7 MW ±S.E.M. vs. 1,91 ± 0,02 MW ± S.E.M.; p = 0,0002), als die der Wildtyp-Herde, aus. Diese Resultate unterstützen die Annahme, dass ChREBP einen wesentlichen Einfluss auf den hepatischen Glukose-und Lipidmetabolismus hat und weiterhin einen protoonkogenen Faktor in der insulin-vermittelten Hepatokarzinogenese darstellt.
Peatlands are wetland ecosystems covering a relatively small area of the World (~3%), but at the same time storing excessive amounts of carbon for a very long time (equivalent to the four times global annual net primary production). As carbon sinks, peatlands work in spite of their slow growth, absorbing carbon dioxide (CO2) through the photosynthetic activity of the peatland plants and their low growth rates, and because high groundwater table removes oxygen from the soil and slows down the decomposition of the dead plant matter. Because of the relative lack of the oxygen in the peat, especially compared to the mineral soils, methanogen populations in the peatlands are abundant, and releasing methane (CH4), a potent greenhouse gas, to the atmosphere. Therefore, peatlands are generally at the same time significant carbon sinks and stores as well as the methane sources. The balance among the two peatland gass fluxes (CO2 and CH4) will dictate the impact of any given peatland on the global climate and primarily driven by hydrology, in the form of the groundwater table levels.
Because of the slow decomposition rates, and from radiocarbon dating of the peat as well as the subfossil records buried in it, carbon stored in peatlands is locked for a very long time (centuries to millennia). It is, therefore, crucial to gain insights into the development of peatlands and their gas balance through time. One way to get both is by studying peatland hydrology in the form of the groundwater table levels and their historical variations. Unfortunately, intensive monitoring of peatland groundwater table, when available, is an only a recent endeavor. Therefore, we need to employ proxies to reconstruct the past by leveraging the present. In statistics, proxy variables are often used when the observations of the variable of interest, are either missing or too difficult to obtain.
In this thesis, I tested whether we can use the radial growth of the Scots pines growing on peat as proxies to the peatland hydrology. To that end, I studied growth responses of the peatland Scots pines. Other proxies can and are used for the reconstructions of the groundwater table levels, but tree-growth is widely used as one of the proxies to reconstruct past environments which is at the same time annually resolved.
First, I examined the growth ecology of the peatland Scots pines by looking at their intra-annual development and trying to find relationships between it and environmental factors while at the same time comparing it with the Scots pines growing at the forest sites. I first tried with wood anatomy and found that, unfortunately, peatland Scots pines do not form enough wood cells, and consequently do not have high temporal resolution, necessary to investigate the intra-annual patterns of the radial growth. Initial results from wood anatomical investigations were interesting none-the-less, indicating that peatland Scots pines might have smaller cell features than the Scots pines from forests, but might at the same time maintain Early/Latewood ratios of those same features.
After I found that wood anatomical series were not resolved enough I decided to go with dendrometers, linear displacement sensors which constantly monitor the variations of stem radius, to get insights into the intra-annual growth patterns of the peatland Scots pines. Before using dendrometers for ecological investigations, I was involved in implementing routines commonly used in the analysis of the dendrometer signals and bringing them to R in the form of the dendrometeR package.
At one peatland complex, I installed dendrometers on ten trees in total at both peatland and forest sites and compared the pattern of the standardized signal. I inferred from the comparisons and classifications that the signal from two sites was indistinguishable for the dendrometer series shorter than five days. Furthermore, the most important environmental factor driving the radial variation at the peatland site was hydrological, daily relative humidity, indicating further that peatland hydrology might indeed be the driver behind peatland Scots pine growth.
Finally, I looked at the growth responses of peatland Scots pines from central Estonia using dendrochronological methods. Peatland hydrology, in the form of the groundwater table levels, was indeed the environmental factor with the strongest, and also stationary, correlations with the radial growth of the peatland Scots pine. That relationship indicated that peatland Scots pines are indeed possible proxies for reconstructing past levels of the peatland groundwater tables.
My study further indicated that the growth response of the peatland Scots pines was non-linear, further complicating the reconstructions of the past peatland hydrology. However, the strength of the growth response was proportional to the general hydrological regime, expressed as median groundwater table level. As the hydrological regime of the peatland does not vary considerably on the annual scales, but more on decadal it might be more appropriate to find another, independent, proxy to the hydrological regime first, and than use annually resolved radial growth of the peatland Scots pine to reconstruct past levels of the peatland groundwater table.
Clostridioides difficile is an intestinal human pathogen that uses the opportunity of a depleted microbiota to cause an infection. It is known, that the composition of the intestinal bile acid cocktail has a great impact on the susceptibility toward a C. difficile infection. However, the specific response of growing C. difficile cells to diverse bile acids on the molecular level has not been described yet. In this study, we recorded proteome signatures of shock and long-term (LT) stress with the four main bile acids cholic acid (CA), chenodeoxycholic acid (CDCA), deoxycholic acid (DCA), and lithocholic acid (LCA). A general overlapping response to all tested bile acids could be determined particularly in shock experiments which appears plausible in the light of their common steroid structure. However, during LT stress several proteins showed an altered abundance in the presence of only a single or a few of the bile acids indicating the existence of specific adaptation mechanisms. Our results point at a differential induction of the groEL and dnaKJgrpE chaperone systems, both belonging to the class I heat shock genes. Additionally, central metabolic pathways involving butyrate fermentation and the reductive Stickland fermentation of leucine were effected, although CA caused a proteome signature different from the other three bile acids. Furthermore, quantitative proteomics revealed a loss of flagellar proteins in LT stress with LCA. The absence of flagella could be substantiated by electron microscopy which also indicated less flagellated cells in the presence of DCA and CDCA and no influence on flagella formation by CA. Our data break down the bile acid stress response of C. difficile into a general and a specific adaptation. The latter cannot simply be divided into a response to primary and secondary bile acids, but rather reflects a complex and variable adaptation process enabling C. difficile to survive and to cause an infection in the intestinal tract.
Clostridioides difficile is an intestinal human pathogen that uses the opportunity of a depleted microbiota to cause an infection. It is known, that the composition of the intestinal bile acid cocktail has a great impact on the susceptibility toward a C. difficile infection. However, the specific response of growing C. difficile cells to diverse bile acids on the molecular level has not been described yet. In this study, we recorded proteome signatures of shock and long-term (LT) stress with the four main bile acids cholic acid
(CA), chenodeoxycholic acid (CDCA), deoxycholic acid (DCA), and lithocholic acid (LCA). A general overlapping response to all tested bile acids could be determined particularly in shock experiments which appears plausible in the light of their common steroid structure. However, during LT stress several proteins showed an altered abundance
in the presence of only a single or a few of the bile acids indicating the existence of specific adaptation mechanisms. Our results point at a differential induction of the groEL and dnaKJgrpE chaperone systems, both belonging to the class I heat shock genes. Additionally, central metabolic pathways involving butyrate fermentation and the reductive Stickland fermentation of leucine were effected, although CA caused a
proteome signature different from the other three bile acids. Furthermore, quantitative proteomics revealed a loss of flagellar proteins in LT stress with LCA. The absence of flagella could be substantiated by electron microscopy which also indicated less
flagellated cells in the presence of DCA and CDCA and no influence on flagella formation by CA. Our data break down the bile acid stress response of C. difficile into a general and a specific adaptation. The latter cannot simply be divided into a response to primary and secondary bile acids, but rather reflects a complex and variable adaptation process enabling C. difficile to survive and to cause an infection in the intestinal tract.
In this thesis, we elaborate upon Bayesian changepoint analysis, whereby our focus is on three big topics: approximate sampling via MCMC, exact inference and uncertainty quantification. Besides, modeling matters are discussed in an ongoing fashion. Our findings are underpinned through several changepoint examples with a focus on a well-log drilling data.
Prothrombotic and Proinflammatory Activities of the β-Hemolytic Group B Streptococcal Pigment
(2019)
A prominent feature of severe streptococcal infections is the profound inflammatory response that contributes to systemic toxicity. In sepsis the dysregulated host response involves both immunological and nonimmunological pathways. Here, we report a fatal case of an immunocompetent healthy female presenting with toxic shock and purpura fulminans caused by group B streptococcus (GBS; serotype III, CC19). The strain (LUMC16) was pigmented and hyperhemolytic. Stimulation of human primary cells with hyperhemolytic LUMC16 and STSS/NF-HH strains and pigment toxin resulted in a release of proinflammatory mediators, including tumor necrosis factor, interleukin (IL)-1β, and IL-6. In addition, LUMC16 induced blood clotting and showed factor XII activity on its surface, which was linked to the presence of the pigment. The expression of pigment was not linked to a mutation within the CovR/S region. In conclusion, our study shows that the hemolytic lipid toxin contributes to the ability of GBS to cause systemic hyperinflammation and interferes with the coagulation system.
Das Anliegen dieser Studie war es, die mögliche Interaktion zwischen Okulomotorik und orofacialem System zu untersuchen.Der Einfluss der dentalen Okklusion auf das muskuloskelettale System wurde durch viele Publikationen eingehend untersucht. Wir stellten uns die Frage nach Auswirkungen der Okklusion und Kaumuskelaktivität auf die äußeren Augenmuskeln.
Zunächst konnte durch die Literaturrecherche ein intensiver Austausch zwischen diesen funktionell und anatomisch eng verknüpften Kompartimenten dargestellt werden. Die durchgeführten optometrischen Tests zeigten signifikante Änderungen während der Messungen mit Bissmanipulation durch Zinnfolien im Vergleich zu denen ohne Intervention. Es wurde der Konvergenznahpunkt und die Fusionsbreite in der Horizontalen bei 100 Probanden bestimmt. Die Ergebnisse legen eine Wechselwirkung zwischen Augenbewegung und Kaumuskulatur nahe. Für weiterführende Studien wäre eine interdisziplinäre Zusammenarbeit mit Optometristen empfehlenswert.
Nach einer endothelialen Schädigung verliert die Intima sowohl ihre schützende Funktion gegenüber den biomechanischen Kräften des Blutflusses, als auch ihre regulierende Wirkung auf die angrenzenden Gefäßstrukturen. Aus einem gestörten Heilungsprozess resultieren pathologische Veränderungen mit teils schwerwiegenden Folgen für den Patienten, wie die In-Stent-Restenose nach einer perkutanen transluminalen Koronarangioplastie (PTCA) mit Stent-Implantation. Es sind vor allem die flussexponierten glatten Gefäßmuskelzellen, die durch ihre Fähigkeit des Phänotypwechsels nach Denudierung an der Pathogenese maßgeblich beteiligt sind. Dieser Phänotypwechsel wird unter anderem durch reaktive Sauerstoffspezies (ROS) vermittelt. Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung der muskulären scherstressabhängigen ROS-Produktion und deren Beeinflussung durch den G-Protein gekoppelten APJ-Rezeptor mitsamt seinem Liganden, dem Apelin.
Mit Hilfe zweier Perfusionssysteme konnten koronare arterielle glatte Muskelzellen (HCASMC) genau definierten Flussbedingungen, einem mit niedrigen physiologischen und einem mit erhöhten pathologischen Scherstress, ausgesetzt werden. In der anschließenden molekularbiologischen Aufarbeitung zeigt sich ein rascher Anstieg der muskulären ROS-Konzentration unter einem für die Muskelzellen pathologischem Scherstress. Die vermehrte ROS-Produktion ist auf die NADPH Oxidasen (NOX) zurückzuführen, insbesondere die Isoform NOX4. Darüber hinaus führt pathologisch erhöhter Scherstress zu einer temporär verstärkten muskulären Expression des APJ-Rezeptors. Im Vergleich zu Apelin-13 (ROS-Anstieg) führt die Rezeptorstimulation mittels Apelin-17 zu einer Hemmung der ROS-Produktion. Somit weist diese Arbeit erstmals einen unterschiedlichen Effekt der einzelnen Apelin-Isoformen auf glatte Muskelzellen nach, ähnlich der verschiedenen Reaktionen von Endothelzellen hinsichtlich der Produktion von Stickoxiden.
Das Apelin-/APJ-System besitzt demnach einen regulatorischen Effekt auf den oxidativen Zustand der HCASMC und folglich einen potentiell günstigen Einfluss auf die vaskuläre Heilung nach einer endothelialen Verletzung. Inwiefern Apelin-17 als vasoprotektiver Faktor in der Akutphase nach PTCA eingesetzt werden kann und welchen Einfluss das Apelin/APJ-System auf die Restenoserate besitzt, muss in weiteren Versuchen überprüft werden.
Die vorliegende qualitativ-hermeneutische Dissertation untersucht auf der Basis von 20 Interviews die Motivation von Patientinnen der Plastischen Alterschirurgie, die einen größeren Eingriff (Facelift) anvisieren oder bereits haben vornehmen lassen. Sie kommt zu dem Ergebnis, dass das bisher gängige Prozedere die psychologischen Risiken und Nebenwirkungen einer solchen Operation vernachlässigt. Nach Sichtung der bewussten Beweggründe der Patientinnen und des sozialen Kontextes ihrer Entscheidung für eine OP beleuchtet die Arbeit komplexe Fragen des persönlichen Selbst- und Weltbilds, der Emotionalität und neurotischer Fixierungen. Das häufige Vorliegen von maladaptivem Coping, narzisstischem Selbstwertmanagement, niedriger sozioemotionaler Kompetenz, fehlender Sinnressourcen, wie auch der Neigung zum Selbstbetrug wirft ein problematisches Licht auf die Indikation. Unter Abwägung der Chancen und Risiken einer OP aus psychotherapeutischer Sicht erscheint es zweifelhaft, ob ein verjüngender Eingriff die Probleme der Patientinnen beheben kann, ob er unter ungünstigen Umständen nicht sogar mehr schadet als nützt. Dieses grundsätzliche psychologische Dilemma könnte berücksichtigt und minimiert werden durch ein verbindliches psychologisches Beratungs- und Aufklärungsgespräch im Vorfeld der Operation. So schließt die Arbeit mit dem Vorschlag eines kombinierten chirurgisch-psychologischen Vorgehens zur ganzheitlich konzipierten Therapie der Altersängste der Patientinnen, eine Neuerung, die sowohl im Dienst der Patienten wie auch im Dienst des behandelnden Chirurgen stünde.
The southern Baltic Sea embodies an incomparable geological archive of the tectonic evolution of the 450 Ma old Trans‐European Suture Zone (TESZ). This WNW to NW trending suture formed during the collision of Baltica and Avalonia and has accommodated the repeatedly changing stress regimes since then, as evidenced by numerous fault zones and systems. The German offshore part in the vicinity of Rügen Island is strongly block‐faulted, with each block showing a specific geological pattern, enabling the reconstruction of the structural evolution of the area.
The work of this thesis is part of the USO working group of the University of Greifswald and the Geological Survey of Mecklenburg‐Western Pomerania, which aims to build a unified three‐dimensional tectonic model of the southern Baltic Sea area. This thesis presents the results of new structural investigations of the Arkona, Wolin and Gryfice blocks north and east of Rügen. Especially, conflicting structural analyses in the previous work are united into a consistent model.
The integrated interpretation of 144 reprocessed seismic vintage lines (original Petrobaltic data) and 23 high resolution academic seismic sections (from the Universities of Hamburg and Bremen), with additional consideration of on‐ and offshore wells, revealed 19 seismostratigraphic horizons that subdivide the succession between the Proterozoic basement and the Upper Cretaceous. Up to 100 faults of superior fault zones and systems control the tectonic situation. Besides NW trending deep faults formed during the Palaeozoic, for instance the Wiek and Nord Jasmund faults, and NNW trending Mesozoic faults and flexures that belong to the Western Pomeranian Fault System, other major faults such as the Adler‐Kamień Fault Zone document the polyphase evolution of this area.
The restoration of selected seismic sections support the evaluation of separately generated faults and their reactivation, leading to a subdivision of the tectonic evolution of the area into six stages:
(1) The Caledonian Orogeny (Ordovician/Silurian) was accompanied by a NE‐SW compression, resulting in the formation of the TESZ and an accretionary wedge within the upper crust. (2) The following S to SW trending extension of the Variscan Foreland (Devonian/Carboniferous) triggered the
evolution of the Middle Devonian Old Red Rügen Basin south of the Wiek Fault. Further WNW to NW trending faults (e.g. Nord Jasmund Fault) subdivided the basin. (3) The advancing Variscan Orogeny (Late Carboniferous) caused an increasing NE‐SW orientated compression and subsequently reactivated faults and tilted blocks (e.g. Lohme Sub‐block). (4) The North German Basin and Mid Polish Trough formed by thermic subsidence in the S to SE of the research area during the Permo‐Carboniferous. Simultaneously, the evolution of the Gryfice Graben as part of the Teisseyre‐Tornquist Zone commenced. (5) Due to the Arctic‐North Atlantic Rifting an E‐W trending extension increased. Consequently, grabens such as the Gryfice Graben continued their subsidence. As the stress system rotated counter‐clockwise, the shear strength increased along the NE trending faults. The Western Pomeranian Fault System developed due to intense transtension during the Keuper and Jurassic, and is characterised by pull‐apart structures. (6) In the Upper Cretaceous, a NE‐SW compression, forced by the Africa‐Iberia‐Europe convergence, triggered the reactivation of faults and flexures as reverse ones, the inversion of grabens (e.g. Gryfice Graben), and the formation of anticlines, for instance at the Wolin Block.
This thesis combines the calculation of gridded time structure maps and a detailed fault pattern analysis, and represents the base for a velocity‐ and subsequently depth‐based 3D modelling.
Multiple Sklerose ist eine chronisch verlaufende neurodegenerative Erkran-
kung, welche sich durch herdförmige Läsionen des ZNS manifestiert und zur
progredienten Behinderung führt. Die kraniale MR-Bildgebung und die
Bestimmung der Läsionslast in T2-gewichteten Sequenzen ist das wichtigste
paraklinische Verfahren zur Diagnostik und Verlaufskontrolle der MS. Diese
wird in der klinischen Praxis durch visuellen Vergleich zweizeitiger MR-
Untersuchungen ermittelt und ist zeitaufwendig und fehleranfällig, weshalb
eine automatisierte Erkennung erstrebenswert ist.
In dieser Arbeit wurde ein auf Subtraktionsbildern basierter Algorithmus zur
semi-automatischen Erfassung von Veränderungen der Läsionslast in T2w,
sowie von kontrastverstärkten T1w Datensätzen von Patienten mit einer
chronisch demyelinisierenden Erkrankungen des ZNS mit der üblichen
visuellen Befundung verglichen.
Die hier präsentierte Methode erreicht im T2w Bild die Zuverlässigkeit der
üblichen visuellen Befundung. Dahingegen ist sie bei kontrastverstärkten
T1w Datensätzen unterlegen. Des Weiteren findet der präsentierte
Algorithmus nicht nur neue, subtile Läsionen und geringe
Volumenänderungen, sondern auch Signalalterationen ohne
Volumenzunahme in vorbestehenden Läsionen, die bisher nicht Bestandteil
der Diagnose- und Monitoringsysteme sind und bezüglich dessen einer
Evaluation bedürften.
In Hinblick auf T2w Datensätze könnte die präsentierte Methode die radio-
logische Befundung unterstützen und eine schnellere und sicherere Befun-
dung ermöglichen und so die Verlaufsbeobachtung der Krankheit
erleichtern.
In Zukunft könnten verbesserte Algorithmen, höhere Feldstärken und selbst-
lernende Programme eine schnelle und verlässliche Alternative zur zeit-
aufwendigen und fehlerbehafteten radiologischen Befundung darstellen und
so Diagnose und Verlaufsbeobachtung bei Patienten mit Multipler Sklerose
verbessern.
Die Arbeit untersucht die Bezeichnungen für die Instrumente des klassischen Orchesters vom Beginn der finnischen Schriftsprache bis in die Mitte des 20. Jahrhunderts. Die Lexeme werden unter etymologischen, semantischen, orthographischen, lexikographiegeschichtlichen und sprachplanerischen Aspekten analysiert. Eine ausführliche korpusgestützte Verstetigungsanalyse samt Einzeldarstellungen zu signifikanten (obsoleten) Nebenformen und Zwischenstationen auf dem Weg zur heutigen Nomenklatur ergänzt die systematische Analyse. Im Ergebnis erweist sich, dass auch eine so kleine Untergruppe des Lexikons zahlreiche Charakteristika der Gesamtentwicklung des finnischen Kulturwortschatzes widerspiegelt.
Due to a variety of plasma sources in terms of type of discharge, energy yield, working gas or geometric factors, it is recommended to standardize the study protocol by choosing a plasma source and easy access to rugged tumor surfaces as demonstrated by the CAP-plasma-jet. The intention of the trial shall be to optimize the plasma jet for tumor site capability and operating room implementation.
It makes sense to start clinical trials in plasma medicine with the treatment of head and neck squamous cell carcinoma patients of infected wounds and ulcerations.
CAP is able to reduce contamination of cancer ulcerations and the typical fetid odor that often accompanies head and neck cancer patients. The intention of the trial shall be to evaluate the efficiency of decontamination in head and neck cancer ulcerations in terms of pathogenic species, amount of reduction and reliability.
Standardize study protocol:
Phase I, clinical explorative single-arm, randomized, open, multicenter
Primary objective
Reduction of microbial burden of cancer ulcerations by application of CAP
Secondary objective:
Reduction of tumor following local CAP application
Inclusion:
20 Patients suffering from locally advanced oral cavity carcinoma with open tumor surfaces, treated with palliative intention and no more curative treatment options
Exclusion:
No wish for treatment, no compliance and understanding the protocol of the clinical study
Efficacy:
reduction of microbial burden; Documentation of visible changes by photography; Pathohistological and biochemical examination of specimen, taken from the tumor area and control areas
Procedure:
Plasma is applied for 1 minute per cm², spot area of 3 mm diameter distance between nozzle and tumor surface of 14 mm. 3 times/week with a break of 1 week followed by a repeated cycle for another week.
Conclusion:
The most important intention of the trial from the clinician’s point of view shall be to make CAP-treatment an effective and well-accepted addition to standard cancer therapy based upon EBM at least in palliative medicine.
Ländliche Regionen in Deutschland weisen aktuell eine zunehmende psychotherapeutische Unterversorgung auf. Telemedizinische Konzepte könnten eine Strategie bieten dieser entgegenzuwirken. Insbesondere im Bereich der schweren psychischen Erkrankungen ist die Studienlage zu internet- und telefonbasierten Interventionen sehr heterogen und unzureichend für eine finale Einschätzung der Effektivität. In der vorliegenden Arbeit wird daher die Konzeptualisierung, Durchführung und Auswertung einer telemedizinischen Intervention basierend auf Telefon- und SMS-Nachrichten vorgestellt und diskutiert, die speziell für Menschen mit der Diagnose einer Schizophrenie oder bipolaren Störung entwickelt wurde.
Als primäres Ziel der randomisierten kontrollierten Studie sollte eine leicht zugängliche, interindividuell adaptierbare und dabei ressourcenschonende Intervention zu einer verbesserten Situation der Probanden im Vergleich zur Kontrollgruppe führen. Die Medikamentenadhärenz innerhalb der Interventions- und Kontrollgruppe wurde dafür als primärer Endpunkt definiert. Die Probanden der Interventionsgruppe erhielten nach deren stationärer Entlassung über sechs Monate regelmäßig teilstrukturierte Anrufe und SMS-Nachrichten.
120 Probanden wurden in die Studie eingeschlossen und randomisiert. Die logistische Regressionsanalyse für den primären Endpunkt ergab einen signifikanten Effekt der Intervention auf die Medikamentenadhärenz nach sechs Monaten (OR: 4.11 CI: 1.47 – 11.45, p=.007). Die Medikation, Diagnose und soziale Erwünschtheit hatten keinen Einfluss auf diese Ergebnisse. Eine Analyse der Interventionseffekte auf das generelle Funktionsniveau und die wahrgenommene soziale Unterstützung der Probanden ergab keine signifikanten Veränderungen.
Somit können wir zeigen, dass personalisierte Telekommunikation zu einer Verbesserung der Medikamentenadhärenz beiträgt und damit einen vielversprechenden Ansatz liefert, um eine entscheidende Lücke in der medizinischen Versorgung von Patienten mit schweren psychischen Erkrankungen zu überbrücken.
Die Maul- und Klauenseuche (MKS) stellt eine Tierseuche dar, die bei Ausbruch zu dramatischen wirtschaftlichen Verlusten durch Beeinträchtigung der anfälligen Tiere führt. Das verursachende Agens der Krankheit ist das Maul- und Klauenseuche Virus (MKSV), welches der Familie der Picornaviren und der Gattung der Aphthoviren angehört. Ausbrüche der MKS weltweit sind selten, jedoch sollte der Erreger weiterhin erforscht werden, um ablaufende Prozesse besser verstehen, sichere und effiziente Impfstoffe entwickeln und im Falle eines Ausbruches angemessene Gegenmaßnahmen ausüben zu können. Das aus in etwa 8500 Basenpaaren bestehende Genom des Virus codiert unter anderem für die Leader Protease, ein wichtiger Virulenzfaktor, welcher unter anderem die Expression der Wirtsproteine durch die Spaltung des eukaryotischen Initiationsfaktors 4G (eIF4G) beeinträchtigt und ebenfalls die Immunantwort des Wirtes beeinflusst. In dieser Arbeit sollten verschiedene Systeme zur Untersuchung und Differenzierung der Funktionen der Leader Protease analysiert werden. Unter Zuhilfenahme unterschiedlich komplexer Systeme (Infektionssystem, Replikonsystem und Einzelexpressionssystem) erfolgte die Untersuchung der Translationsinhibierung, vermittelt über die eIF4G-Spaltung und der damit einhergehende Einfluss auf die Analyse auf andere Funktionen der Leader Protease. Sowohl im Infektionssystem als auch im hier etablierten Replikonsystem konnte die MKSV-induzierte Spaltung des eukaryotischen Initiationsfaktors 4G verifiziert werden. Hingegen konnte im Einzelexpressionssystem die Spaltung erst nach Lyse der Zellen nachgewiesen werden. Diese bisher noch nicht beschriebene Problematik lässt die bisher veröffentlichten Resultate und Schlussfolgerungen aus Einzelexpressionssystemen in Frage stellen. Die mit Hilfe des Einzelexpressionssystems durchgeführten Studien dieser Arbeit weisen darauf hin, dass ein zusätzlicher translationsinhibierender Mechanismus der Leader Protease, unabhängig von der proteolytischen eIF4G-Spaltung, ausgeübt wird. Dementsprechend sind die Möglichkeiten der Untersuchung zur Leader Protease mittels Einzelexpressionssystem sehr eingeschränkt, da eine Analyse spezifischer Leader Protease-Effekte unabhängig von einer Translationsinhibierung, dem „host-shut-off“, experimentell kaum möglich ist. Dies betrifft insbesondere die durchgeführten InterferonReportergenversuche. Somit konnten unter Verwendung verschiedener Untersuchungssysteme experimentelle Möglichkeiten, aber auch entscheidende experimentelle Limitierungen für die proteinbiochemische Analyse der Leader Protease-vermittelten eIF4G-Spaltung aufgezeigt werden.
Herstellung sicherer und wirksamer Lebendvakzine gegen die Koi Herpesvirus Infektion von Karpfen
(2019)
Das Koi Herpesvirus (KHV, Cyprinid herpesvirus 3) verursacht eine tödliche Erkrankung bei Kois und Karpfen. Um sichere und wirksame Lebendvirusimpfstoffe zu erhalten, haben wir Einzel- und Doppeldeletionsmutanten von KHV erzeugt, aus deren Genom die für die beiden Nukleotidstoffwechselenzyme Thymidinkinase (TK, ORF55) und Desoxyuridin-Triphosphatase (DUT, ORF123) codierenden Leserahmen gezielt entfernt worden waren. Die Mutationen wurden durch homologe Rekombination in den zellkulturadaptierten aber noch virulenten Stamm KHV-T eingeführt. Umfangreiche in vitro Tests zeigten, dass die Deletion der TK- und DUT- Gene die KHV-Replikation in Zellkultur (CCB Zellen) nicht erkennbar beeinträchtigt. In vivo Tests an Jungkarpfen zeigten jedoch eine im Vergleich zum Ausgangsvirus signifikant reduzierte Virulenz der Einzelgen-Deletionsmutanten eine fast vollständige Attenuierung der Doppelmutante. Dennoch waren alle immunisierten Karpfen gegen eine letale Belastungsinfektion mit virulentem KHV geschützt. Mittels einer neu entwickelten Triplex-Real-Time-PCR und aus Kiementupferproben isolierter DNA war es möglich, mit TK-negativem KHV immunisierte und Wildtyp- infizierte Karpfen zu differenzieren. Daher könnte die Doppelmutante KHV- TΔDUT/TK als genetischer Marker-Impfstoff geeignet sein.
In einer zweiten Studie wurde die Funktion von vier immunogenen Hüllglykoproteinen der ORF25-Genfamilie (ORF25, ORF65, ORF148 und ORF149) von KHV untersucht. Hierbei wurde festgestellt, dass alle vier Gene für die Virusreplikation in Zellkultur entbehrlich sind. Während die Deletion von ORF65 keinen erkennbaren Einfluss auf die Virusvermehrung hatte, führte die Deletion von ORF148 sogar zu einer leicht erhöhten Replikationsrate. Im Gegensatz dazu bewirkten Deletionen von ORF25 oder ORF149 einen verzögerten Eintritt in die Wirtszellen und damit auch eine verlangsamte Vermehrung und Ausbreitung der Viren. Interessanterweise führte die gemeinsame Deletion der Gene ORF148 und
ORF149 zu einem wildtypähnlichen Wachstumsverhalten, das auf gegensätzlicher Funktionen der beiden Proteine hindeutete. Elektronenmikroskopische Untersuchungen von CCB-Zellen, die mit den verschiedenen Glykoproteindeletionsmutanten infiziert waren, zeigten keine Auswirkungen auf die Bildung und Reifung der Virionen im Zellkern oder im Zytoplasma, oder die Virusfreisetzung. Im Tierversuch erwiesen sich KHV-Mutanten mit Deletionen der Gene ORF148 und/oder ORF149 als geringfügig, aber für eine Verwendung als Lebendvirus-Impfstoff nicht ausreichend abgeschwächt. Überlebende Fische waren jedoch gegen Belastungsinfektionen ebenso gut geschützt wie Wildtyp-infizierte Karpfen, so dass die Deletion dieser antikörperinduzierenden Proteine zur Entwicklung von KHV-Markerimpfstoffen beitragen könnte, die eine serologische Differenzierung von Wildtyp-infizierten und geimpften Fischen erlauben (DIVA- Prinzip). In einer dritten Studie wurden durch serielle Zellkulturpassage von virulentem KHV und anschließende in vivo Infektionsversuche Hinweise darauf gefunden, dass das bislang nicht näher charakterisierte, neben dem ORF149 Gen lokalisierte ORF150 für einen weiteren Virulenzfaktor von KHV codiert. Möglicherweise könnte also durch eine kombinierte Deletion der im Rahmen dieser Arbeit untersuchten KHV-Gene ein sicherer und wirksamer, genetisch und serologisch differenzierbarer Markerimpfstoff hergestellt werden.
Background: This study aimed to prospectively investigate patients’ satisfaction with briefings before computed tomography (CT) examinations, determine feasibility, and identify factors influencing patient satisfaction independent of patient and physician characteristics.
Methods: One hundred sixty patients received information by a radiologist prior to contrast-enhanced CT examinations in an open, prospective, two-center, cross-sectional study (including the introduction of the radiologist, procedure, radiation exposure, possible side effects, and alternatives). Afterwards, patients and radiologists evaluated the briefing using a standardized questionnaire. Additionally, factors such as age, socioeconomic status, inpatient/outpatient status, length of the radiologist’s professional experience, duration of the briefing, clarity of the radiologist’s explanations as perceived by patients, and the duration of communication were obtained in this questionnaire. Subsequently, three classes of influencing factors were defined and entered stepwise into a hierarchical regression.
Results: Patient satisfaction ratings differed significantly by type of hospitalization, perceived type of communication, and patient gender. Hierarchical regression analysis revealed that perceived clarity was the strongest predictor of patients’ satisfaction when controlling for the patient and physician characteristics.
Conclusions: Patients appeared to be satisfied with the briefing prior to CT examination. The mean briefing time (2 min 35 s) seemed feasible. Patients’ demographics influenced satisfaction. To improve patients’ satisfaction with briefings before contrast-enhanced CT, radiologists should aim to clarify their communication.
Keywords: Doctor-patient communication, Informed consent, Patients’ satisfaction, Contrast-enhancement
BK polyomavirus-associated haemorrhagic cystitis (BKHC) is a complication after allogeneic stem cell transplantation, which can occur in 5–60% of the cases. BK viruria alone can also occur in up to 100%. BKHC can lead to severe morbidity in stem cell-transplanted patients, but data about this disease is limited. Consequently, we conducted a prospective unicentric non-interventional trial on BKHC as well as BK viruria after first adult allogeneic stem cell transplantation with a follow-up time of 1 year after inpatient treatment. Between November 2013 and December 2015, we were able to include 40 adult patients with a mean age of 52.8 years. Twenty-seven (67.5%) of these patients were male and 13 (32.5%) were female. Acute myeloid leukaemia was the most frequent underlying disease (n = 15; 37.5%). Only 1 patient developed BKHC during inpatient treatment (n = 1; 2.5%), but BK viruria was frequent (n = 11; 27.5%) during inpatient treatment as well as in the follow-up time (n = 14; 35%). Interestingly, BK viruria was significantly associated with mucositis (p = 0.038) and number of transfused platelet concentrates (p = 0.001). This unexpected association will be discussed and needs further investigation.
BK polyomavirus-associated haemorrhagic cystitis (BKHC) is a complication after allogeneic stem cell transplantation, which can occur in 5–60% of the cases. BK viruria alone can also occur in up to 100%. BKHC can lead to severe morbidity in stem cell-transplanted patients, but data about this disease is limited. Consequently, we conducted a prospective unicentric non-interventional trial on BKHC as well as BK viruria after first adult allogeneic stem cell transplantation with a follow-up time of 1 year after inpatient treatment. Between November 2013 and December 2015, we were able to include 40 adult patients with a mean age of 52.8 years. Twenty-seven (67.5%) of these patients were male and 13 (32.5%) were female. Acute myeloid leukaemia was the most frequent underlying disease (n = 15; 37.5%). Only 1 patient developed BKHC during inpatient treatment (n = 1; 2.5%), but BK viruria was frequent (n = 11; 27.5%) during inpatient treatment as well as in the follow-up time (n = 14; 35%). Interestingly, BK viruria was significantly associated with mucositis (p = 0.038) and number of transfused platelet concentrates (p = 0.001). This unexpected association will be discussed and needs further investigation.
Up to now, indices like the mean dmft/DMFT and the SiC (Significant Caries Index) have been used to depict caries experience in populations with high prevalence. With the caries decline, particularly for populations with low caries levels, these indices reach their statistical limits. This paper aims to introduce a specific term, the Specific affected Caries Index (SaC) for the risk groups in populations with low caries prevalence and to illustrate its use based on the consecutive German National Oral Health Survey (GNOHS) in children. In groups with a caries prevalence less than one-third of the population, many caries-free children (DMFT = 0) are included in the SiC (risk group), which calls for a new way of illustration. Mean caries experience (DMFT), caries prevalence, the SiC and SaC were portrayed for 12-year-olds in the GNOHS from 1994/95 to 2016. The SaC describes the mean caries experience (DMFT) in the group presenting caries experience (DMFT > 0). In 12-year-old 6th graders in Germany, the mean caries experience decreased from 2.4 (1994/95) to 0.4 DMFT (2016), with a recent prevalence of 21.2% (DMFT > 0, 2016). In 2016, the mean number of affected teeth in children with DMFT > 0 (SaC) was 2.1, while the SiC including 12% DMFT-free children in the risk group was 1.3. The SiC fails to reflect the caries severity in children in a population with low caries prevalence. Therefore, the newly introduced term Specific affected Caries Index (SaC) may be used to describe accurately caries experience in caries risk children in populations presenting low caries prevalence.
Up to now, indices like the mean dmft/DMFT and the SiC (Significant Caries Index) have been used to depict caries experience in populations with high prevalence. With the caries decline, particularly for populations with low caries levels, these indices reach their statistical limits. This paper aims to introduce a specific term, the Specific affected Caries Index (SaC) for the risk groups in populations with low caries prevalence and to illustrate its use based on the consecutive German National Oral Health Survey (GNOHS) in children. In groups with a caries prevalence less than one-third of the population, many caries-free children (DMFT = 0) are included in the SiC (risk group), which calls for a new way of illustration. Mean caries experience (DMFT), caries prevalence, the SiC and SaC were portrayed for 12-year-olds in the GNOHS from 1994/95 to 2016. The SaC describes the mean caries experience (DMFT) in the group presenting caries experience (DMFT > 0). In 12-year-old 6th graders in Germany, the mean caries experience decreased from 2.4 (1994/95) to 0.4 DMFT (2016), with a recent prevalence of 21.2% (DMFT > 0, 2016). In 2016, the mean number of affected teeth in children with DMFT > 0 (SaC) was 2.1, while the SiC including 12% DMFT-free children in the risk group was 1.3. The SiC fails to reflect the caries severity in children in a population with low caries prevalence. Therefore, the newly introduced term Specific affected Caries Index (SaC) may be used to describe accurately caries experience in caries risk children in populations presenting low caries prevalence.
Die Gruppe der Kinder und Jugendlichen stellt in der Radiologie die schwierigste Patientengruppe dar. Aufgrund ihrer hohen Strahlensensibilität, der alterstechnisch erschwerten Compliance und der hohen Variabilität der Anatomie muss der Strahlenschutz besonders ernst genommen werden. Röntgen-Thorax-Aufnahmen zählen zu den am höchsten frequentierten radiologischen Untersuchungen (2). Bereits 1996 wurde von der Europäischen Kommission Leitlinien (EUR 16261) zur radiologischen Untersuchung von pädiatrischen Patienten herausgegeben. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Realisierbarkeit dieser Vorgaben in der täglichen Routine einer universitären Kinderradiologie zu überprüfen.
Im Zeitraum eines Jahres (Juni 2014 bis Mai 2015) wurden 1238 routinemäßig angefertigte Röntgen-Thorax-Aufnahmen von 58 % männlichen und 42 % weiblichen Patienten mit einem mittleren Alter von 4,4 Jahren (0 bis 17 Jahren) ausgewertet. Berücksichtigt wurden anterior-posterior, sowie posterior-anterior, jedoch keine lateralen Aufnahmen. Die Auswertung erfolgte retrospektiv mittels eines semiautomatischen Qualitätskontrolltools, entwickelt von Sebastian Tschauner (45), basierend auf den Vorgaben der Europäischen Richtlinien (24).
Insgesamt konnten nur 4,4 % aller Aufnahmen alle Anforderungen der Leitlinien erfüllen. Der höchste Anteil (14,1 %) konnte dabei der Gruppe der „infant“ (1 12 Monate) zugeordnet werden. Hinsichtlich der Feldgröße konnte für 43,9 % der Aufnahmen eine zu große Feldgröße diagnostiziert werden, während bei 46,3 % zu weit eingeblendet wurde. Als optimal eingeblendet konnten 9,8 % der Aufnahmen eingestuft werden. Die diagnostische Verwertbarkeit lag insgesamt bei 99,8 %. Die mittlere Überbelichtung wurde mit 52,2 % (±29,2 %; min: 4,7 %; max: 325,6 %) über der idealen minimalen Feldgröße errechnet und konnte zusätzlich hinsichtlich des Gewebes (41,5 %) differenziert werden. Die Erfüllung der diagnostischen Qualitätskriterien der Europäischen Richtlinien konnte außer für die Punkte Aufnahme in Inspiration und ohne Rotation und Neigung sonst für über 90 % der Fälle erfüllt werden. Für beide Kriterien konnte altersabhängig eine nahezu lineare Verbesserung beobachtet werden (Aufnahme in Inspiration: „newborn“ – 21,2 %; „early adolescentes“ – 81,6 %). Weiterhin erfolgte eine differenzierte Auswertung der Aufnahmen hinsichtlich des Arbeitsplatzes. Unterschieden wurden Bilder des Instituts für diagnostische Radiologie, der pädiatrischen Intensivstation, sowie der neonatologischen Intensivstation. Die mittlere Überbelichtung im Relation zur minimalen Feldgrößen wurde für die KIN-ITSN am höchsten errechnet (69,6 %), gefolgt von KIN-ITS (56,7 %) und dem Institut für diagnostische Radiologie (44,6 %). Der Anteil an der Anzahl der korrekten Aufnahmen betrugt für die neonatologische und pädiatrische Intensivstation je 36,4 % bzw. 7,3 %, sowie für das Institut für diagnostische Radiologie 56,4 %.
Nachblutungen sind ernstzunehmende postoperative Komplikationen, die mithin lebensbedrohliche Ausmaße annehmen können.
Zur Prävention von Nachblutungen, vor allem auch zur Detektion und rationalen Diagnostik bisher unerkannter hämorrhagischer Diathesen, stehen dem Behandler die Routinelabordiagnostik, die standardisierte Gerinnungsanamnese sowie das Gerinnungskonsil zur Verfügung.
Diese Studie hat die Wertigkeit dieser diagnostischen Instrumente retrospektiv in einer unselektierten Kohorte einer HNO-Universitätsklinik untersucht.
Ziel der Studie war außerdem die Nachblutungshäufigkeit bei HNO-chirurgischen Eingriffen, die Intensität von subjektiven Nachblutungen, den Nachblutungszeitpunkt, sowie das Verhalten der Patienten im Falle einer Nachblutung zu untersuchen. Dabei sollte speziell auch das subjektive Empfinden einer Nachblutung im Kopf-Hals-Gebiet evaluiert und durch verschiedene Fragen eines standardisierten Fragebogens quantifiziert werden. Als möglichen Einflussfaktor befasste sich die Studie mit postoperativen Schmerzen im Hinblick auf deren Häufigkeit, Intensität und Dauer, sowie auch mit der postoperativen Schmerzmedikation.
Die Daten von 2000 Patienten der HNO-Universitätsklinik Greifswald wurden hierzu mit Hilfe eines standardisierten Fragebogens postalisch und bei fehlender Rückmeldung durch eine telefonische Befragung erhoben.
129 der befragten Patienten erlitten eine Nachblutung, 48 davon sogar subjektiv mehrere.
Die Nachblutungsrate betrug bei Rücksendung der Fragbögen 20,1% und bei telefonischer Befragung 12,9% (p>0,05).
Zwischen den operativen Eingriffen gab es unterschiedlich hohe Risiken einer Nachblutung. Dies war für onkologische Eingriffe (25%), Eingriffe an Nasennebenhöhlen bzw. Rhinobasis (25,7%), an Nase (23%) und Rachen (18,8%) am höchsten.
Nachblutungen traten meist in einem Zeitraum von 24 Stunden nach der Operation auf (64,9%; 85/131) oder in der ersten postoperativen Woche (13%; 17/131). Nachblutungen zu späteren Zeitpunkten waren selten (12/131; 9,1%).
Ein Großteil der Patienten erlitt Nachblutungen von geringer Intensität mit spontanem Stillstand (33,2%; 75/226), die sie nicht beunruhigten (16,8%; 38/226). Dies spiegelt sich auch im meist abwartenden Verhalten der Patienten wieder.
Im logistischen Regressionsmodell zeigte sich die standardisierte Gerinnungsanamnese zur präoperativen Diagnostik hämorrhagischer Diathesen dem Routinelaborscreening überlegen (Odds Ratio: 1,137; 95% Konfidenzintervall: 1,03-1,25; p = 0,008).
Ein präoperatives Gerinnungskonsil konnte das Nachblutungsrisiko anhand einer auffälligen Gerinnungsanamnese bei ausgewählten Patienten zusätzlich senken. Bei 5 von 14 Patienten (35,7%) führte das Gerinnungskonsil basierend auf einer auffälligen Gerinnungsanamnese präoperativ zur Detektion einer bisher unbekannten Hämostasestörung.
Mehr als die Hälfte befragten Patienten beklagten postoperative Schmerzen (451/785; 57,5%). Der durchgeführte Chi-Quadrat Test zeigt eine signifikante Korrelation von postoperativen Schmerzen und Patientenalter (X2 p< 0,001). Insbesondere Schmerzintensität und Schmerzdauer wiesen eine starke Altersabhängigkeit auf.
Des Weiteren traten postoperative Schmerzen signifikant häufiger zusammen mit einer Nachblutung auf (X2 p< 0,001). Zwischen der Dauer postoperativer Schmerzen und Nachblutungen konnte ebenfalls ein signifikanter Zusammenhang nachgewiesen werden (X2 p=0,05).
Die vorliegende Arbeit weist auf einen wichtigen Zusammenhang zwischen postoperativen Schmerzen und Nachblutungen hin, der auch im klinischen Alltag Beachtung finden sollte.
Die Befragung der Patienten im Hinblick auf Nachblutungen führte zu rein subjektiven Ergebnissen, die auch die hohe Häufigkeit von berichteten Nachblutungen teilweise erklärt. Dies mag daran liegen, dass den Patienten keine Definition einer Nachblutung vorgegeben wurde.
Die standardisierte Gerinnungsanamnese sowie das präoperative Gerinnungskonsil sind effektive Möglichkeiten zur präoperativen Detektion von Hämostasestörungen.
We report on the effect of solar variability at the 27-day and the 11-year timescales on standard phase height measurements in the ionospheric D region carried out in central Europe. Standard phase height corresponds to the reflection height of radio waves (for constant solar zenith distance) in the ionosphere near 80 km altitude, where NO is ionized by solar Lyman radiation. Using the superposed epoch analysis (SEA) method, we extract statistically highly significant solar 27-day signatures in standard phase heights.
The 27-day signatures are roughly inversely correlated to solar proxies, such as the F10.7 cm radio flux or the Lyman-flux. The sensitivity of standard phase height change to solar forcing at the 27-day timescale is found to be in good agreement with the sensitivity for the 11-year solar cycle,suggesting similar underlying mechanisms. The amplitude of the 27-day signature in standard phase height is larger duringsolar minimum than during solar maximum, indicating that the signature is not only driven by photoionization of NO.We identified statistical evidence for an influence of ultra-long planetary waves on the quasi 27-day signature of standard phase height in winters of solar minimum periods.
Die chronische Herzinsuffizienz ist aktuell eine der häufigsten Todesursachen in Deutschland und verursacht jährlich Gesamtkosten von ca. 3,2 Millionen Euro (Stand: 2008, Quelle: Statistisches Bundesamt). Eine kausale Therapie existiert bisher nicht und viele Patienten lassen sich auf Grund mangelnder Compliance oder starker Progredienz der Erkrankung nur schwer therapieren. Adulte kardiale Progenitorzellen sind erstmals vor ca. 15 Jahren beschrieben worden und stehen seitdem im Mittelpunkt vieler Untersuchungen. Progenitorzellen, die durch das Vorhandensein des Oberflächenmarkers Sca-1+ charakterisiert sind, wird zugeschrieben, dass sie in der Lage sind, unter anderem zu Kardiomyozyten zu differenzieren. Sca-1+ Zellen sind zusätzlich zur Synthese parakriner Faktoren fähig, die u.a. mit der Hemmung von Apoptose, Fibrose, kardialem Remodeling und einer Stimulation der Angiogenese in Verbindung gebracht werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde untersucht, wie sich die Gabe des Sekretoms von Sca-1+ und Sca-1- Zellen auf die Progression der HI auswirkt und welchen Einfluss das Herzinsuffizienz-milieu auf die parakrinen Effekte der Zellen hat.
Zur Untersuchung dieser Fragestellung wurde ein transgenes Herzinsuffizienzmodell der Maus, das Cyclin T1/Gαq Modell, genutzt. Das Herz der 5 Wochen alten Versuchstiere wurde an Tag 0 mit Hilfe eines Kleintier-MRTs untersucht. An Tag 1 erhielten die Mäuse das Sekretom unbehandelter oder aldosteronvorbehandelter Sca-1+ oder Sca-1- Zellen. Die abschließende MRT-Untersuchung fand am 14. Tag statt, um die Änderung der kardialen Parameter während des Untersuchungszeitraumes zu bestimmen. Zur Beurteilung wurden dabei die linksventrikuläre Ejektionsfraktion (LVEF), das endsystolische Volumen (ESV), das enddiastolische Volumen (EDV), die linksventrikuläre Masse (LVM) und das fractional shortening (FS) herangezogen. Anschließend wurden anhand der extrahierten Herzen und des gewonnenen Plasmas qRT-PCR-, ELISA- und Zytokinuntersuchungen durchgeführt.
Das Sekretom aldosteronvorbehandelter Sca-1+ Zellen wies während des untersuchten Zeitraumes eine signifikant geringere Verschlechterung der LVEF und des LVFS im Vergleich zu den unbehandelten Tieren auf. Die qRT-PCR Untersuchungen zeigten, dass sowohl die Tiere, die das Sekretom von Sca-1+ Zellen, als auch die Gruppe, die das Sekretom von Sca-1- Zellen erhalten hatte eine signifikant niedrigere Expression fibroseassoziierter Proteine im Vergleich zu unbehandelten Versuchstieren aufwiesen. Anhand der ELISA-Untersuchungen konnte nachgewiesen werden, dass die Sekretomtherapie, unabhängig von dem verwendeten Zelltyp, bei allen Therapiegruppen zu einer signifikanten Senkung des N-terminalen Propeptid BNP (NT-proBNP) und zur Steigerung der Galektin-1-Plasmakonzentration führt.
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass das Sekretom von Sca-1+ und Sca-1- Zellen einen positiven Effekt auf den Krankheitsverlauf herzinsuffizienter Mäuse hat. Die Steigerung der EF und FS, die Senkung der NT-proBNP Plasmakonzentration, die Steigerung der Galektin-1 Plasmakonzentration und die Senkung fibroseassoziierter Proteine deuten auf einen kardioprotektiven Effekt des Sekretoms beider Zellreihen hin. Somit sind möglicherweise verschiedene kardiale Zellpopulationen in der Lage, nach einer Schädigung des Herzens über parakrine Mechanismen protektiv wirksam zu sein. Welche langfristigen Effekte die Sekretomtherapie hat und ob sich dadurch eine Mortalitätsreduktion und ein verbesserter Outcome erreichen lässt, muss mittels weiterer Untersuchungen geklärt werden.
Long-term nationally representative caries data in the primary dentition are rare, but nonetheless central to assess needs in caries prevention and treatment. This study evaluated the prevalence and trends of caries levels in the primary dentition of 6- to 7-year-olds in Germany as a whole and its federal states individually. In 2016, employing a randomized cluster selection, 6- to 7-year-old first graders were included in the National German Oral Health Survey performed regularly since 1994/95. Children were examined by 482 calibrated dentists in all 17 German regions using the WHO criteria for the decayed, missing, and filled teeth (dmft) including the assessment of initial carious lesions (it). In total, 151,555 6- to 7-year-olds were examined. Caries prevalence in the primary dentition dropped from 65% in 1994 to 44% in 2016, while the mean caries experience dropped from 2.89 to 1.73 dmft (dt = 0.74, mt = 0.19, ft = 0.80). When initial lesions were included, the mean caries experience increased to idmft = 2.12 (it = 0.38). In 2016, 49.7% of the examined 6- to 7-year-olds were caries-free including initial lesions. The Care Index at the tooth level was 57.5%, and the Significant Caries Index was 4.84 dmft. Depending on the German region, the mean dmft varied considerably, ranging from 1.37 to 2.31. In conclusion, despite the overall caries decline in 6- to 7-year-olds in Germany, only minor caries reductions were observed over the last decade, with a still existing high proportion of untreated dental decay. This calls for more effective preventive and restorative efforts with focus on the primary dentition in Germany.
Das Renin-Angiotensin-System (RAS) ist ein Hormonsystem, das über die Bindung von Angiotensin-Peptiden an ihre spezifischen Rezeptoren vielfältige physiologische Prozesse beeinflussen kann. In den letzten Jahren gelangte die alternative Angiotensin-Converting-Enzym 2 (ACE2)/Angiotensin (Ang)-(1-7)/Mas-Rezeptor-Achse des RAS aufgrund ihrer protektiven Rolle bei pathophysiologischen Zuständen in den Fokus der Forschung. Wenig untersucht war bislang die Relevanz der lokalen ACE2/Ang-(1-7)/Mas-Achse für die Funktion von Langerhans-Inseln, besonders in Hinblick auf die Produktion und Sekretion von Insulin. Daher sollte im Rahmen der vorliegenden Arbeit der Einfluss des Mas-Rezeptors und seines Liganden Ang-(1-7) auf die β-Zell-Funktion bestimmt und verantwortliche molekulare Mechanismen aufgeklärt werden. Dazu wurden isolierte Langerhans-Inseln von Wildtyp (WT) und Mas-defizienten Mäusen genutzt, die zunächst umfassend hinsichtlich der Expression der Komponenten der ACE2/Ang-(1-7)/Mas-Achse charakterisiert wurden. Dann wurde der Einfluss des Ang-(1-7) sowie der Ang-(1-7)-Antagonisten D-Ala7-Ang-(1-7) (A779) und D-Pro7-Ang-(1-7) (D-Pro) auf die Insulinproduktion und Glucose-stimulierte Insulinsekretion (GSIS) bestimmt. Isolierte Inseln von Mas-defizienten Mäusen zeigten im Vergleich zu WT-Inseln eine signifikant reduzierte GSIS. Entsprechend bewirkte in WT-Inseln die Inkubation mit A779 und D-Pro eine Reduktion der GSIS, wohingegen der Mas-Ligand Ang-(1-7) diese signifikant steigern konnte. Diese Befunde unterstreichen die Bedeutung der ACE2/Ang-(1-7)/Mas-Achse für die Modulation der Insulinsekretion in Langerhans-Inseln.
Unter Verwendung pharmakologischer Hemmstoffe wurden zugrunde liegende Signal-Transduktionswege untersucht. Die erhaltenen Ergebnisse sprechen für die Beteiligung von cyklischem Adenosinmonophosphat (cAMP) an der Mas-abhängigen Regulation der Insulinsekretion. Ergebnisse weiterführender Experimente machen wahrscheinlich, dass diese Ang-(1-7)-stimulierte Insulinsekretion hauptsächlich über das exchange protein directly activated by cAMP 2 (EPAC2) verläuft. Auch nach Langzeit-Applikation von Ang-(1-7) in vivo zeigte sich ein stimulierender Effekt von Ang-(1-7) auf die GSIS von WT-Inseln. Es wurden auch Hinweise auf Mas-Rezeptor-unabhängige Ang-(1-7)-Wirkungen erhalten, die Gegenstand weiterführender Untersuchungen sind. Der Einfluss von Ang-(1-7) und A779 auf die Glucosetoleranz in vivo war dagegen marginal.
Um weitere Signalwege und Komponenten zu identifizieren, die an der Mas-abhängigen Regulation der GSIS beteiligt sind, wurde eine Massenspektrometrie-basierte Proteomanalyse von Langerhans-Inseln aus WT- und Mas-defizienten Mäusen ohne und unter Einwirkung von Ang-(1-7) und A779 durchgeführt. Die Kandidaten mit signifikanten Mengenänderungen wurden anschließend über die Ingenuity® Pathway Analyse (IPA) in molekulare Netzwerke und funktionelle Kategorien eingeordnet. Die stärkste Beeinflussung konnte bei den funktionellen Kategorien Zelltod und Zellüberleben, gastrointestinale Erkrankungen, Erkrankungen des endokrinen Systems, Stoffwechselerkrankungen und Zellzyklus festgestellt werden.
Die Sekretions-Maschinerie wurde als ein wahrscheinlicher Angriffspunkt der Ang-(1-7)/Mas-vermittelten Signale in den Langerhans-Inseln identifiziert, da einige regulierte Proteine sekretionsassoziierte Signalwege, vesikelassoziierte Faktoren, Komponenten des Endoplasmatischen Retikulums und des Golgi-Apparates sowie Regulatoren des Zytoskeletts betreffen oder als potenziell übergeordnete Regulatoren vorhergesagt werden konnten. Als eines der interessantesten Proteine wurde dabei das Golgi-reassembly stacking protein 2 (GORASP2) identifiziert, das für die akkurate Golgi-Stapelung in der Zelle verantwortlich ist und auch in die unkonventionelle Proteinsekretion involviert ist. Eine Mas-Rezeptor-abhängige Beeinflussung von GORASP2 und damit der Insulinsekretion erscheint möglich und sollte in weiterführenden Analysen verifiziert und hinsichtlich der molekularen Prozesse detailliert untersucht werden.
Die vorgelegten Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass die ACE2/Ang-(1-7)/Mas-Achse des RAS sowohl in vitro als auch in vivo einen positiven Einfluss auf die β-Zell-Funktion ausübt. Inwieweit sich daraus neue Ansatzpunkte für die Behandlung von Erkrankungen mit gestörter β-Zell-Funktion ergeben können, müssen Folgeuntersuchungen zeigen. Denkbar wäre die Steigerung der GSIS bei Typ-2-Diabetes mellitus mittels stabilen Ang-(1-7)-Agonisten. Diese Möglichkeit zeigt die Wichtigkeit zur weiteren Erforschung der ACE2/Ang-(1-7)/Mas-Achse in Langerhans-Inseln und ihrer genauen Wirkungen auf die Funktion von β-Zellen.