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Im septischen Schock wird zur Kreislaufstabilisierung neben Katecholaminen auch Vasopressin eingesetzt. Aus dem Tiermodell ist bekannt, dass die selektive AVPR1a Stimulation der unspezifischen AVPR-Stimulation durch Vasopressin bezüglich des Outcomes und der Hämodynamik überlegen ist. Die Rolle der Vasopressinrezeptoren und die molekularen Mechanismen im Zusammenhang mit dem Kapillarleck sind aber noch weitestgehend unerforscht. Bekannt ist, dass es bei Stimulation des AVPR2 durch Desmopressin zu einer Ausschüttung von vWF aus den Weibel-Palade-Bodies in vivo kommt. Die Weibel-Palade-Bodies enthalten unter anderen auch Ang-2, welches bei septischen Patienten im Blut erhöht ist und mit anderen inflammatorischen Werten, wie dem CRP und dem TNF-alpha korreliert. Auch für andere Inhaltsstoffe in den Weibel-Palade-Bodies beispielsweise P-Selektin ist dies nachgewiesen. Daraus resultiert die Frage, welchen Einfluss Vasopressin auf die Ausschüttung kapillär destabilisierender Mediatoren hat und weiterführend auch auf die Ausbildung eines Kapillarlecks. Ziel dieser Arbeit war es, ein Zellkulturmodell zur Untersuchung von AVPR1a und AVPR2- Agonisten und -Antagonisten bezüglich ihrer Ausschüttung von vWF, Ang-1, Ang-2 und P-Selektin zu entwickeln und ihre Auswirkung auf das Kapillarleck in vivo zu analysieren.
HUVEC, HDMEC und HPMEC, primäre endotheliale mikrovaskuläre Zellen, wurden mittels Immunfluoreszenz, Western-Blot, FACS und rtPCR auf die Expression von AVPR1a, AVPR2 und vWF untersucht. Primär musste verifiziert werden, dass es bei Stimulation von AVPR2 durch Desmopressin in diesem Modell zu einer Ausschüttung von vWF aus Weibel-Palade-Bodies kommt. Hierzu wurde ein Protokoll erarbeitet, mit welchem anschließend die Ausschüttung von anderen Mediatoren mittels ELISA analysiert werden konnte. Außerdem der Trans-Well- Assays etabliert und analysiert mit der Frage, ob diese Methode mittels TEER und Durchlässigkeit für FITC-Albumin zur In-vitro-Untersuchung der Wirkung von Desmopressin auf einen endothelialen Monolayer geeignet ist.
Entgegen den Beschreibungen in der Literatur konnte HUVEC nicht als Kontrollzelllinie genutzt werden, da sie, wie mittels Immunfluoreszenz, Western-Blot und rtPCR nachgewiesen wurde, genauso wie HDMEC und HPMEC sowohl AVPR1, als auch AVPR 2 exprimieren. Ebenfalls konnte gezeigt werden, dass HPMEC aufgrund seiner geringen Grundproduktion an vWF nicht als Zelllinie zur Untersuchung der Ausschüttung von vWF geeignet sind. In Etablierungsversuchen konnte herausgefunden werden, dass es nach 10-minütiger Inkubation mit 1000 nM Desmopressin in KRBP zu einem Anstieg von vWF und Ang-2 im Überstand kam, während Ang-1 und P-Selektin unverändert niedrig blieben. Vorausgehend mussten andere Inkubationszeiträume, andere Inkubationsmedien und Inkubationswells getestet werden. Im Verlauf zeigte sich das Arbeiten mit primären Zellen bezüglich der Reproduzierbarkeit unbeständig. Auch konnten keine Effekte durch Vasopressin, POV oder Tolvaptan dargestellt werden. Bei der Etablierung des Trans-Well-Assay zeigte sich die Wachstumskontrolle mittels TEER nicht geeignet. Die Versuchsdurchführung mit Desmopressininkubation des endothelialen Monolayers im Trans-Well unterlag sowohl in der TEER Messung als auch bezüglich der Durchlässigkeit für FITC-Albumin vielen Schwankungen, und es konnten keine validen Ergebnisse erzielt werden. Der Trans-Well-Assay kann als Untersuchungsmethode in diesem Set-up nicht empfohlen werden.
Da die Versuchsergebnisse sehr variierten, gilt es diese im Verlauf zu minimieren. Hierzu wäre ein Modell, welches eine kontinuierliche Messung möglich macht von Vorteil. Auch scheint die Ausbildung von AVPR1a und AVPR2, sowie die Synthese von vWF und anderer Bestandteile der Weibel-Palade-Bodies starken Schwankungen zu unterliegen, hier könnten transfizierte, immortalisierte Zellen für mehr Stabilität sorgen, allerdings würde dies auch eine Entfernung zu in vivo Bedingungen bedeuten.
In course of the recent results from Wendelstein 7-X, stellarators are on the brink for assessing their maturity as a fusion reactor. To this end, stellarator specific transport regimes need detailed exploration both with appropriate systematic experimental investigations and models. A way to enhance the efficiency of this process is seen in an systematic evaluation of existing experimental data. We propose appropriate tools developed in information theory for examining large datasets. Information entropy calculations, that have proven to assist the systematic assessment of datasets in many other scientific fields, are used for novelty detection.
Potentially, as a first use-case of this holistic process, this thesis attempts to link and to develop approaches to examine the stellarator specific core-electron-root-confinement (CERC) regime. The specific interest for CERC emerges from the behavior of the radial electric field. While ion-root conditions exhibit negative radial electric fields, CERC’s positive field in the very core of fusion grade plasmas adds an outward thermodynamic force to high-Z impurities and could add to potential actuators to control impurity influx as to be examined for full-metal wall operation in large stellarators. Recently, this feature received revived intent for reactor scale stellarators.
Also, in this work, parameter regions close to the transition from ion-root to CERC are
examined. At lower rotational transform (a characteristic feature of the magnetic field confining fusion grade plasmas), transitions were detected when the plasma current evolved. As in smaller stellarators, it is concluded that low-order rationals and magnetic islands are related to the transitions. This is widely supported by extensive MHD simulations which finally provide indications for the role of zonal flow oscillations. As one of the outcomes, gyrokinetic instabilities are seen interacting for the first time with the neoclassical mechanisms in experiments.
In order to cope with the vast number of highly sampled spatio-temporal plasma data, new
techniques for novelty detection are required. Fundamental prerequisites for the detailed
physics investigations were the feasibility study of entropy-based data analysis techniques, and their adaptation to detect previously unrevealed transition mechanisms. These tools were applied to multivariate bulk plasma emissivity data, which allowed the exploration of large parameter spaces and provided insights in the spatio-temporal dynamics of CERC transitions.
In this manner, this research highlights the feasibility of information flow measure analysis in fusion studies. Applications of different entropy-based complexity measures are explored and this work sheds light on the capabilities, added value and limitations of these techniques. This investigation presents the integration of information flow measures to gain deeper understanding of plasma transport phenomena, by providing an approach to fast systematic data mining suited for real-time analysis. This work paves the way for further development and implementation of information-theoretic methods for plasma data analysis.
In summary, this research highlights the gained insight on CERC transitions, while showcasing the feasibility, added values and limitations of information flow measure analysis for fusion studies, to induce theory based analysis revealing new insights in fundamental, stellarator-specific transport mechanisms.
Global change is one of the major challenges our society faces in recent times and is becoming increasingly noticeable in all aspects of our lives. In the last ten years, reports about droughts in Europe increased, contrary to expected natural climate variations and are attributed as indicators of climate change. Droughts resulted in a severe decrease in water levels of lakes, rivers and reservoirs, posing socio-economic and environmental challenges. Climate scenarios by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) project increasing temperatures, more frequent, longer and/or more intense heat waves and warm spells, and an increase in aridity with short-term droughts in the upcoming decades for Western and Central Europe. Some areas – such as Northeast Germany – are already affected by negative water balances and the lowering of lake and groundwater levels. Additionally to possible challenges in water availability, excess nutrients and heavy metals from industrial emissions, agricultural fertilisers and land use changes lead to declining water quality. In the past century, extensive eutrophication and environmental pollution have become major water quality issues in many freshwater bodies.
Nonetheless, water and its availability in a sufficient quantity and quality are prerequisites for life and must be prioritised in future development. The European Union aims for a good status in all surface and groundwater bodies by 2027 regarding their ecological, chemical and quantitative status. However, a profound understanding of eutrophication, pollution sources, and water bodies' reference conditions – referring to pre-anthropogenic conditions – should be available for each system to apply integrated restoration strategies. Moreover, an in-depth understanding of long-term climate variability and its dynamics is indispensable to approach these climate change challenges and reliably predict water availability.
During the past decades, numerous paleoenvironmental studies have been carried out on Northern German sediment archives, using mainly lacustrine sediments to reconstruct hydroclimatic variability, often inferring lake-level variations as key indicators. However, most studies were carried out in areas affected by more maritime or continental climate. Studies from the transition zone are rare. Only few existing studies offer high-resolution records and/or robust chronologies, which limits the understanding of past environmental changes significantly. Besides, the Northern German lowlands have been anthropogenically affected since at least the Neolithic (~5.6 ka cal BP) and, in particular, forest composition and density have recently been shown to have at least partially an impact on lake-level variations. However, a reliable distinction between climatic impacts and anthropogenic interferences is widely missing, which is a problem because many studies were conducted on rather small lacustrine systems in which expected anthropogenic signals are higher, and single events may overprint the climatic signals. These biases lead to an incoherent picture of the past hydroclimatic variability in Northern Germany during the Holocene. To overcome this situation, it is inevitable to identify a suitable sedimentary archive from the transition zone – preferably a large lacustrine system in which natural (supra-)regional paleoenvironmental signals are expected to be not overprinted by single events. Moreover, it is necessary to establish robust chronologies and apply high-resolution methods to infer past environmental changes in a high temporal resolution. Taken together, this could contribute to an enhanced understanding of past environmental and climatic changes in Northern Germany.
This thesis consolidates the evidence for Schweriner See to act as a suitable sedimentary archive in Northern Germany for (supra-)regional climate reconstructions. Schweriner See is a large lowland lake in Northern Germany located within the transition zone from maritime to continental climate. In the first step, (paleo)lacustrine landforms, i.e. beach ridges, subaerial nearshore bar, and a silting-up sequence, are investigated along the north-eastern shoreline using a combined approach of sedimentology (e.g. grain size variations) and the relatively novel method of luminescence profiling offering relative age determinations to understand depositional processes and their chronological framework. Absolute age information is mainly inferred by OSL dating. Secondly, an important prerequisite to interpreting information obtained from lacustrine sediment archives is a thorough understanding of processes controlling sedimentation. Schweriner See is characterized by a complex morphometry, which influences in-lake processes, i.e. i) in-lake productivity, ii) carbonate precipitation and iii) wind- and wave-induced processes, resulting in a distinct spatial heterogeneity. This thesis shows that it is crucial first to understand sedimentary depositional processes and controlling mechanisms to i) select suitable coring location(s) and ii) reconstruct paleoenvironmental and hydroclimatic variations reliably.
Based on bathymetric considerations and inferred in-lake processes, two main coring locations were identified to infer i) the anthropogenic impacts and ii) hydroclimatic variations. Short sediment records from the shallow water areas (< 15 m water depth) cover the most recent environmental history of Schweriner See. A well-dated sedimentary record (210Pb/137Cs and 14C dating) links distinct sedimentary and geochemical changes with historical events. Schweriner See was extensively affected by lake-wide eutrophication and contamination, closely related to sewage and population dynamics within the catchment. The water quality only improved after the German Reunification in 1990 CE when sewage was precluded from Schweriner See. Contamination trends at Schweriner See showed similar trends to different archives along the southern Baltic Sea, implying a common regional driving mechanism, e.g. environmental legalisation.
A well-dated sediment record from the profundal zone (52 m water depth) allowed the reconstruction of large-scale atmospheric conditions during the past 3 ka cal BP by inferring winter temperature variability, the moisture source region and/or evaporative lake water enrichment, which resemble variations in the North Atlantic Oscillation (NAO). The NAO greatly influences the Central European climate, affecting, for example, surface air temperature, precipitation or storm tracks. During 3-2.8 ka and 2.1-0.8 ka cal BP, predominantly positive NAO conditions are reconstructed, which are characterized by warmer winter temperatures, moisture conditions bringing isotopically enriched precipitation from the southern/central North Atlantic to Northern Central Europe and/or warmer temperatures that may result in a higher evaporative isotopic lake water enrichment as a result of northwards displaced westerlies. Conversely, during 2.8-2.1 ka and 0.8-0.1 ka cal BP, results correspond to predominantly negative NAO phases influenced by southwards displaced westerlies. Frequent atmospheric blocking allows for the intrusion of northerly or easterly winds, resulting in colder winter temperatures, isotopically depleted precipitation from the Northern Atlantic and Arctic region and/or a lower evaporative lake water enrichment. In addition to these long-term changes in atmospheric conditions, short-term hydroclimatic variations have been reconstructed, mainly reflecting lake-level variations in conjunction with precipitation variability, with the proxy signal being additionally amplified by wind speed and wave motion. Comparisons with other archives support these results.
So far, the paleoenvironmental reconstruction is limited to the Late Holocene, but initial dating results imply possible interferences until the Late Pleistocene. Therefore, future studies should focus on extending the profundal record from Schweriner See further back in time, providing a high-resolution record covering both the Holocene and possibly the Late Pleistocene.
Die immunologische Dysfunktion nach operativem Trauma und der Einfluss des N. vagus im Mausmodell
(2024)
Trotz aller medizinischen Fortschritte der letzten Jahrzehnte ist der Einfluss operativer Trauen auf die Immunhomöostase noch weitgehend unklar. Im Falle septischer Komplikationen sind postoperative Patienten meist mit einer noch höheren Mortalität assoziiert als septische Patienten ohne ein vorhergehendes operatives Trauma. Einen Grund dafür stellt die postoperative Immundysfunktion dar, welche von Länge und Ausmaß der Operation abhängt. Die pathophysiologischen Hintergründe sind noch unbekannt und erscheinen traumaspezifisch. Um diese einer näheren Betrachtung unterziehen zu können, wurde in unserer Arbeitsgruppe das Tiermodell der Surgically induced Immune Dysfunction (SID) etabliert. Dafür wird zur Simulation eines abdominalchirurgischen Eingriffs der Dünndarm nach einer medianen Laparotomie dreimal antegrad ausgestrichen. Einen möglichen Baustein zum Verständnis dieser Immundysfunktion stellt die Entdeckung des cholinergen antiinflammatorischen Signalweges (CAIP) dar. Über diesen ist das Zentralnervensystem via den Nervus vagus in der Lage, immunmodulatorisch einzuwirken. Ziel der Arbeit war es, aufgrund dessen unter anderem den systemischen Einfluss des CAIP auf die postoperative Immundysfunktion zuuntersuchen. Dafür wurden einige Versuchstiere sechs Tage vor SID einer Vagotomie unterzogen. Die Analysen erfolgten nach sechs Stunden und drei Tagen.
Zusammenfassend konnte sechs Stunden nach SID eine Akut-Phase-Reaktion beobachtet werden, die durch eine Neutrophilie, Lymphopenie, erhöhte IL-6-Konzentrationen und komplett aktivierte T-Lymphozyten gekennzeichnet war. Gleichzeitig zeigten sich aber auch eine erhöhte IDO-Aktivität und eine reduzierte LPS-Stimulierbarkeit von Blut- und Milzzellen. Diese gedämpfte Immunreaktion auf den in-vitro second hit schlug bemerkenswerterweise nach drei Tagen in eine Hyperreagibilität und damit in einen hyperinflammatorischen Phänotyp um. Gleichzeitig reduzierte sich die Anzahl von Teff- und B-Lymphozyten, während zeitgleich eine relative Treg-Expansion mit gesteigerter CTLA-4-Expression nachweisbar war. Diese Steigerung immunsuppressiver Mechanismen und dergleichzeitige Verlust an Effektorzellen könnte im Falle eines nachfolgenden second hit zu der beobachteten gesteigerten Mortalität postoperativer Patienten beitragen. Wurde vor der SID eine Vagotomie durchgeführt, fiel die Inflammation sechs Stunden später noch intensiver aus: Die Neutrophilie war stärker ausgeprägt und die Konzentration von proinflammatorischen Zytokinen im Plasma war erhöht. Die reduzierte LPS-Stimulierbarkeit von Blut- und Immunzellen wurde im Wesentlichen aufgehoben. Nach drei Tagen verstärkte eine Vagotomie die bereits nach SID beobachtete Hyperreagibilität auf den LPS-Stimulus noch weiter.
Somit lassen diese Ergebnisse auf einen wichtigen immunsuppressiv wirkenden vagalen Einfluss auf die postoperative Immundysfunktion schließen und zeigen einen vielschichtigen zeitlichen Verlauf von Anti- und Hyperinflammation nach operativem Trauma auf. Eine nähere Erforschung dieses multiphasischen Verlaufs kann Implikationen für die klinische Praxis, insbesondere im Bezug auf Re-Operationen geben. Auch eröffnet es die spannende Frage, ob das Immunsystem auf einen postoperativen septischen Fokus in Abhängigkeit vom zeitlichen Abstand zur Operation unterschiedlich reagiert. Nicht zuletzt wird durch die Ergebnisse auch ein wichtiges Schlaglicht auf die Bedeutung von traumareduzierenden Operationsverfahren wie der minimal-invasiven laparoskopischen Chirurgie für das postoperative Outcome geworfen.
Pregnancy involves adaptations of the cellular composition in utero to establish a functioning fetal-maternal interface. Different subsets of leukocytes populate the endometrium and contribute to tolerance of the fetal allograft while protecting it from potentially threatening infections or rejection. ¬¬Innate lymphoid cells are recently discovered immune cells that, besides the gut, lung and skin, possess immunoregulatory functions in the female reproductive tract, especially during gestation. Although present at the fetal-maternal interface, the dynamics of ILC migration during pregnancy remains poorly investigated. The involvement of homing receptors in ILC migration to the uterus was the main subject of the present work.
First, the expression of homing receptors on ILCs from miscellaneous organs was assessed across the course of murine pregnancy in vivo by means of flow cytometry. Then, their migratory capacity towards pregnancy-relevant chemokines was investigated in vitro. The impact of pregnancy related hormones on the migration and homing of ILCs was then analysed in vitro via migration assays.
The results confirm altered proportions of ILCs in utero and the altered expression of homing receptors in ILCs in pregnancy. Different murine lymphoid organs showed augmented expression of chemokine receptors and decreased levels of homing integrin α4β7 in the first trimester, suggesting enhanced migration patterns of ILCs during early pregnancy. Subsequently, migration assays were used to demonstrate the role of different chemokine ligands in enhancing ILC migration.
Eventually, the alterations in homing receptor expression were correlated with female pregnancy hormones. Progesterone treatment caused similar effects on homing receptor expression in ILCs as observed during early gestation. These results represent the first study evaluating the effect of sex steroid hormones on ILC chemokine receptor distribution.
Taken together, our results indicate the involvement of pregnancy-relevant chemokines, including CCL4, CCL20 and CCL28, in the recruitment of ILCs to the uterus during pregnancy. The data highlight an endocrinological-immune crosstalk in the regulation of ILC homing to the female reproductive tract. Gestation alters chemokine receptor expression in order to regulate the access of immune cell subsets to the fetal-maternal interface. An adequate regulation is highly needed, as a lack or abundance of different subgroups could result in pregnancy complications, including fetal loss, pre-eclampsia or pre-term birth. Thus, the role of ILC chemotaxis to the pregnant uterus and its regulation are of interest in the understanding, prevention and treatment of the clinically relevant obstetric diseases.
Das Neuroblastom, ist der häufigste extrakranielle, maligne, solide, kindliche Tumor und in etwa 37 % der Fälle ist das Tumorleiden bei der Erstdiagnose bereits in einem fortgeschrittenen Stadium mit eingeschränkter Resektabilität oder metastatischer Ausbreitung. Das Therapieregime umfasst je nach Stadium: Tumorresektion, zum Teil auch nach neoadjuvanter Therapie; insbesondere bei unvollständiger Resektion folgt dann meist eine weitere adjuvante Therapie; bei fehlender Resektabilität können konservative Therapieformen mit kurativem Ansatz zum Einsatz kommen.
Für Staging und Therapiemonitoring werden Kontrastmittel-MRT genutzt. Oft werden dabei auch diffusionsgewichtete Aufnahmen (DWI) durchgeführt, welche die Bestimmung mittlerer ADC-Werte (apparant diffusion coefficient) zur quantitativen Beurteilung von Diffusion in einem Tumors ermöglichen. Hieraus lassen sich unter anderem Rückschlüsse auf histologische Tumoreigenschaften ziehen. Derartige Erkenntnisse finden auch zunehmend Beachtung im Monitoring von Therapieansprechen maligner Läsionen: U.a. wurde ein Anstieg des ADC-Werts bei Ansprechen von Karzinomen auf Chemotherapie beschrieben. Die Veränderungen des ADC-Werts waren dabei zum Teil bereits messbar, bevor eine Größenreduktion des Tumors beobachtet werden konnte. Übliche Kriterien zur Bestimmung von Therapieansprechen können also durch ADC-Werte ergänzt werden, um so möglicherweise eine frühzeitigere Aussage bezüglich des Therapieansprechens zu treffen. Bisherige Erkenntnisse zur DWI bei Neuroblastomen zeigen ein vergleichbares Bild. Allerdings konnte keine Aussage über eine frühzeitige Änderung des ADC-Werts bei Therapieansprechen getroffen werden.
In der vorliegenden Arbeit sollten drei Fragestellungen beantwortet werden:
Kommt es bei Neuroblastomen unter Therapie zu einer (frühzeitigen) Veränderung des ADC-Werts als Ausdruck therapie-assoziierter Veränderungen? Falls ja, ist sie abhängig von der Therapieform und können die ADC-Veränderungen als prognostische Marker dienen?
Es wurden alle hausinternen und externen MRT-Untersuchungen von Patienten mit Neuroblastomerkrankung der Klinik für Kinder- und Jugendmedizin der Universität Greifswald aus dem Zeitraum von 06.2007 bis 08.2014 ausgewertet. Die MRT-Untersuchungen wurden eingeteilt in: Prestaging = Untersuchung vor Start der jeweiligen Therapieform; Zwischenstaging = Untersuchung während laufender Therapie; Abschlussstaging = Untersuchung nach Abschluss der jeweiligen Therapieform; Follow-Up = Folgeuntersuchung nach Abschlussstaging ohne Therapiebezug. Zur Bewertung des Krankheitsverlaufs wurde eine Einteilung in „Progress“ und „stable disease“ bzw. „Regress“ anhand der jeweiligen Abschlussstagings vorgenommen. Zur Bestimmung der jeweiligen ADC-Werte wurde eine Region of Interest (ROI) entlang der Grenzen aller Tumormanifestation eingezeichnet.
Zur Berechnung von ADC-Veränderungen (∆ADC) wurde, wenn vorhanden, als baseline und Bezugspunkt dabei immer das jeweilige MRT des Prestaging bzw. bei Therapien, welche direkt im Anschluss an vorherige Therapien erfolgten, das zugehörige, vorhergegangene Staging genutzt (n = 45). Bei follow-up Untersuchungen wurde als Bezugspunkt die jeweils vorhergegangene Untersuchung herangezogen (n=25). Die ∆ADC teilen sich auf in ∆ADC-Regress bei Regress (n = 5); ∆ADC-Stable bei stable disease (n = 50) und ∆ADC bei Progress (n = 15). Außerdem wurden solche zusätzlich ausgewählt, deren Errechnung eine Untersuchung unter Therapie nutzte und sie zwischen 60 und 120 d von der jeweiligen baseline entfernt stattfand: er∆ADC-Regress (n = 4), er∆ADC-Stable (n = 11) und er∆ADC-Progress (n = 7).
Unterschiede wurden mittels Mann-Whitney-Test auf Signifikanz getestet (Signifikanzniveau p < 0.05).
Das Neuroblastomregister der Klinik für Kinder und Jugendmedizin der Universitätsmedizin Greifswald umfasste zum Studienzeitpunkt 113 Patienten von denen 79 Patienten anhand Ausschlusskriterien ausschieden, konnten 34 Patienten mit insgesamt 40 auswertbaren Tumormanifestationen und 121 diffusionsgewichteten MRT-Untersuchungen eingeschlossen wurden. Bei 27 Patienten lag eine Neuroblastomerkrankung im Stadium IV nach INSS vor und in 7 Fällen eine Neuroblastomerkrankung im Stadium III nach INSS. Bei 11 Tumorerkrankungen lag eine positive N-MYC-Expression vor, 17 Patienten wurden auf N-MYC negativ getestet (6 Fälle keine Angaben). 26 Patienten wurden der high-risk-Gruppe nach INRG zugeordnet und 8 Patienten der intermediate-risk-Gruppe.
Es zeigte sich ein signifikanter Unterschied der ADC-Mittelwerte aus der high-risk gegenüber der intermediate-risk Gruppe nach INRG.
Bei Betrachtung des Krankheitsverlaufs kam es insgesamt bei Regress zu einem deutlichen Anstieg und beim Progress zu einem deutlichen Abfall des ADC-Werts. Die Unterschiede zwischen den mittleren ∆ADC-Werten (absolut und prozentual) nach Krankheitsverlauf waren dabei signifikant: zwischen ∆ADC-Regress und ∆ADC-Stable; zwischen ∆ADC-Progress und ∆ADC-Stable sowie zwischen ∆ADC-Regress und ∆ADC-Progress. Auch waren die Unterschiede zwischen den mittleren er∆ADC-Werten (absolut und prozentual) nach Krankheitsverlauf teils signifikant: zwischen er∆ADC-Regress und er∆ADC-Stable sowie zwischen er∆ADC-Regress und er∆ADC-Progress. In Abhängigkeit von der Therapieform, N-MYC-Status und Risiko-Gruppen konnten keine zusätzlichen signifikanten Unterschiede der ∆ADC gesehen werden.
Die hier vorliegenden Ergebnisse konnten einen klaren Zusammenhang der ADC-Veränderungen mit dem Therapieansprechen, auch bereits innerhalb der ersten 120 Tagen nach Therapiebeginn, demonstrieren. Derartige Zusammenhänge sind auf einer Linie mit den bisherigen Veröffentlichungen zu diesem Thema und passen zur theoretischen Überlegung welche sich aus Histopathologie und physikalischer Grundlage ergibt. So korrespondiert ein Anstieg des ADC-Werts mit einer hören Wahrscheinlichkeit eines Therapieansprechens bzw. ein Abfall mit einer größeren Wahrscheinlichkeit eines Progresses. Geringe Veränderungen / ein Gleichbleiben des Wertes zeigten sich dagegen besonders oft bei stabilen Krankheitsverläufen. Diese Korrelationen sind dabei auch bereits schon nach maximal 120 Tagen nach Therapiebeginn signifikant. Klassische bildmophologische Kriterien sind in diesem Zeitraum oft nicht ausreichend um eine sichere Aussage bezüglich Therapieansprechen zu tätigen. Hier kann der ADC bzw. seine Veränderung Auskunft geben und so frühzeitig eine Prognose bezüglich des Therapieerfolges liefern.
The combination of the Layer-by-Layer (LbL) method, a nano-material such as carbon nanotubes (CNTs), and charged polyelectrolytes (PEs) is a reliable approach to produce highly functionalized surface coatings. These coatings are stable, controllable, ultra-thin, and most importantly, biocompatible. The ability to tune their properties by varying the preparation conditions and the terminating layer opens up a wide range of applications in the fields of biology and medicine. Here, the goal was to create electrically conductive coatings on which cells grow and proliferate. To achieve this goal, a coating with a stable conductive film structure, a suitable film surface topography, and suitable surface potential (and 𝜁-potential) must be prepared.
At the beginning of this thesis, the focus was on the fabrication of electrically conductive multilayer films, whose electrical properties should be stable and adjustable in a controlled manner (Article 1). The combination of chemically modified CNTs as polyanions, a strong linear polycation like poly(diallyldimethylammonium chloride) (PDADMA), and the LbL-method allowed us to prepare such films. Their characterization was carried out in air at ambient conditions. Since PDADMA is non-conductive, the charge transfer within the film and thus the electrical conductivity itself depends mainly on the CNTs and their arrangement. It was found that four CNT/PDADMA bilayers (BL) were always necessary to create a lateral network structure with multiple CNT crossing points to enable and support electron transport within the film. Moreover, additional CNT/PDADMA BL resulted in decreasing sheet resistance, while the conductivity remained constant at ≈ 4 kS/m regardless of the number of bilayers. Increasing the PDADMA molecular weight (Mw) from 44.4 kDa to 322 kDa did not affect film properties such as thickness or electrical conductivity.
However, increasing the CNT concentration from 0.15 mg/ml to 0.25 mg/ml in the deposition suspension resulted in thicker and less conductive films. This is attributed to a faster adsorption process of the CNTs leading to more adsorption sites for the polycation. We found an increased PDADMA monomer/CNT ratio compared to films prepared with the lower CNT concentration in the deposition suspension. The electrical conductivity decreased by a factor of four down to 1.1 kS/m, which can be attributed to fewer contact points between the CNTs. Overall, we were able to prepare stable and electrically conductive multilayer films. Additionally, by varying the preparation conditions tuning of the electrical conductivity is possible.
To fulfill requirements regarding i.e., medical implants, film properties not only have to be stable and controllable in a dry state (described in Article 1) but also in a biological aqueous environment. Therefore, in Article 2 we immersed our coated samples in three different solutions usually employed in biological research and compared their properties with their dry state, respectively. Also, hydration/swelling effects that normally occur for polyelectrolyte multilayer films (PEMs) in solutions were investigated.
For the film preparation, PDADMA (Mw = 322 kDa) and a deposition suspension of modified CNTs with two different concentrations (0.15 mg/ml and 0.25 mg/ml), which aged for two years, were used. Independent of the CNT suspension concentration, it turned out that the film thickness of the samples, prepared from the aged suspension, decreased significantly compared to the film thickness previously measured in Article 1. As a cross-check a new and fresh CNT suspension was made, which allowed us to reproduce the film thickness described in Article 1.
These results indicated that something happened with the CNT suspension over a two-year period. An analysis via X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) showed a decrease in the percentage of functional groups in the CNTs from the aged suspension. The loss of functional groups resulted in less negatively charged CNTs and thus in fewer adsorption sites for the polycation PDADMA. Consequently, the PDADMA monomer/CNT ratio decreased, which lowered the thickness per bilayer by a factor of three, compared to films prepared with a freshly prepared CNT suspension. The lower linear charge density of the aged CNTs also enhanced their hydrophobicity, which is, in combination with the electrostatic forces, another important factor for multilayer cohesion. In contrast to PEMs made from polycations and polyanions, no swelling of the films occurred when immersed in solutions. This can be attributed to the fact that the increased hydrophobicity of the CNTs and the hydrophobic nature of the PDADMA backbone prevent the incorporation of water into the multilayer film. In solution, the films slightly shrink (by ≈ 2 nm), which makes them even more compact. Yet they remain stable. The result is an increased electrical conductivity from 9.6 kS/m, in the dry state, up to 15.3 kS/m immersed in solutions. To summarize, we showed that by tuning the interpolyelectrolyte forces the swelling and the ensuing decrease of the electrical conductivity of the films can be prevented.
Regarding the application in biology and medicine, we must consider that long-term exposure of cells to nano-materials like CNTs could lead to damage and inflammation of adjacent tissue. Therefore, it is necessary to prevent direct contact between the electrically conductive multilayer, i.e., CNT/PDADMA film, and the cells. The solution to this problem is a biocompatible top film that covers the CNT/PDADMA multilayer completely and still provides a lateral surface structure that supports cell adhesion and proliferation. Additional layers consisting solely of PEs could provide such a top film.
In Article 3 we investigated the self-patterning of PEM films as function of deposition steps. After preparation in water, the films were dried, characterized in air, and in vacuum. The films were built with high and low molecular weight PEs. PDADMA was used as polycation and poly(styrene sulfonate) sodium salt (PSS) as polyanion. The observation via Atomic Force Microscopy (AFM) showed that films prepared with high molecular weight PEs are laterally homogeneous and form no patterns, due to the chain immobility. The flat surfaces are ineligible as a substrate for cell adhesion.
In contrast, films built with a short PSS, especially at Mw, PSS = 10.7 kDa, began to self-pattern after seven deposited PDADMA/PSS bilayers. With each additionally deposited bilayer, the surface got more and more structured, from grooves over stripes to circular domains. Increasing film thickness led to an increased lateral mean distance between the surface structures. Scanning Electron Microscopy (SEM) images showed that exposure to a vacuum resulted in a decrease in the film thickness attributed to water removal, while the mean distance between the domains increased. Thus, by using this self-pattering process we are able to prepare PEMs with a highly structured surface. By adding PDADMA/PSS bilayers, not only the CNT/PDADMA film can be covered completely, but also a suitable surface morphology for cells can be created. Controlling the number of deposited bilayers allows the preparation of suitable coatings for cells.
To further improve the interaction of the cell and coated substrate not only the lateral structure but also the interacting electrostatic forces between cells and substrate are important for the nature of cell adhesion, function, and proliferation. In Article 4 we investigated PEMs, consisting of strong PEs with a low (PDADMA) and high (PSS) linear charge density. We performed asymmetric force measurements with the help of the colloidal probe technique (CP). Here, the forces between a PEM-covered surface and a colloidal probe (silica sphere) glued to a cantilever were investigated. The colloidal probe was either bare or covered with polycation poly(ethylenimine) (PEI). The surfaces were immersed in NaCl solutions with different ionic strengths (INaCl), starting with deionized water, then enriched up to 1 mol/L NaCl. The interaction force between a CP and the surface was measured. Thus, insight into the surface potential/charge was obtained.
During film preparation, two growth regimes (parabolic and linear) exist. These regimes and the terminating layer determine the surface force of the PEM. PEMs with a terminating PSS layer are predominantly flat and negatively charged when the ion concentration is low and the film is in the parabolic growth regime (between 1 and ≈ 15 BL). This indicates charge reversal on PSS adsorption. At the transition point between the parabolic and linear growth regimes, the ratio between polyanion and polycation monomers starts to switch and some cationic monomers are neutralized not by anionic monomers but by monovalent ions. Therefore, the surface charge density in diluted NaCl solutions changed from slightly positive near the transition to positive in the linear growth regime. At the lowest ionic strengths (INaCL) the range of the surface potential goes from – 40.5 mV (9 BL, parabolic) up to + 50 mV (19 BL, linear).
In contrast, polycation (PDADMA) terminated films are overall positive in diluted NaCl solutions. At the beginning of the parabolic growth regime, the layers are more compact and flat. However, with each additional layer deposited, the film becomes less compact and the chains begin to loosen. The now more loosely bound chains start to protrude into the solution and form pseudo-brushes. This could already be observed for 10.5 BL.
It intensifies in the linear growth regime (begin at ≈ 15 BL) and results in steric surface forces. Changing the surrounding INaCl affects this behavior and the pseudo-brushes scale as polyelectrolyte brushes.
By controlling the number of bilayers (thus the growth regime), the surrounding ionic strength, and the conformation of PEs at the PEM surface, it is possible to prepare a suitable range of surface properties i.e., for cell adhesion and proliferation. To prove that these multilayers can provide a suitable surface and have a positive effect on cell behavior, we coated in Article 5 titanium-covered samples with PEMs. Investigated was the cell interaction with the surface at different zeta(ζ) - potentials, a parameter for dynamic surface potential. Here the cell activity is measured by the mobilization of calcium (Ca2+) within the cell as a function of the ζ - potential of the substrate and the externally applied electrical potential. The cell activity indicates if the ζ - potential, provided by the sample surface, is suitable or not for the cells. The favorable interaction with the substrate is also reflected in the cell morphology and proliferation. The results showed that highly negative ζ - potentials between - 90 and - 3 mV led to a decreasing/reduced Ca2+ mobilization which correlates with reduced cell activity. Nearly neutral to moderate positive surfaces (ζ - potential + 1 to + 10 mV) i.e., PSS-terminated PEMs are able to promote cell adhesion and growth as demonstrated by an increased Ca2+ mobilization. The access to the intracellular Ca2+ stores, provided by the external stimulus, is now more effective and suggests a higher cell activity. Increasing the ζ - potentials up to ≈ + 50 mV (highly positive), i.e., PDADMA - terminated PEMs with pseudo-brushes, resulted in restricted cell viability and impaired Ca2+ mobilization, which led to a disturbed cell morphology and proliferation. In conclusion, only surfaces, terminated with i.e., PEI, with moderate positive charges (ζ - potential + 1 to + 10 mV) are able to improve the Ca2+ mobilization and thus the cell activity and proliferation. PEMs with a PSS termination provide negative 𝜁−potentials, onto which cells adhere, and proliferate. Therefore, they are a good alternative for surface functionalization for implant surfaces. In summary, the objective set at the beginning of the thesis is addressed within articles written as part of this thesis. It is possible to fabricate PEMs with modified CNTs to produce coatings that are electrically conductive with tunable sheet resistance, whether dry in air or immersed in an aqueous solution (Articles 1 and 2). Also, for pure PEMs, it is shown that with the right molecular weight of PEs and a certain number of bilayers, a suitable surface structure for cell adhesion can be produced (Article 3). Additional surface properties such as a suitable surface charge density can be provided by PEMs which can improve the cell activity as monitored with Ca2+ mobilization (Articles 4 and 5). The next step is to combine the knowledge gained from Articles 1 – 5 and link it to the application of external electrical fields to cells.
In their idealized forms, enzymes can facilitate complex reactions with extreme specificity and selectivity. Additionally, in this imaginative form, they only require mild reaction conditions, resulting in low energy consumption, and they are biodegradable, efficient, reusable, and sustainable. Unfortunately, this idealized form often deviates significantly from reality, where enzymes are more likely to be associated with marginal stability and low reaction rates, leaving them less than desirable for many industrial applications. As such, if we could master the process of engineering the configuration of a protein towards a given task, the implications could be staggering.
This thesis aims to contribute to the process of protein engineering, mainly how computational tools can be used to make the protein engineering process more efficient and accessible.
Article I explores the current state of the art in machine learning-guided directed evolution and serves as a foundation for Article II, which is a concrete application of these techniques to an engineering campaign. Despite successfully improving overall activity and selectivity, we also observe limitations and constraints within the methodology. Article III then delves into these drawbacks and attempts to lay the foundation for a more generalizable and, more importantly, efficient engineering workflow, balancing the strengths and weaknesses of computational techniques with advances in gene synthesis. We then validated this novel pipeline in Article IV, where we show the potential of this methodology. Article V describes a more standard protein engineering campaign on squalene-hopene cyclases for potentially interesting products in the flavor and fragrance industry. Lastly, Article VI outlines a PyMol plugin for molecular docking.
Die orale Einnahme stellt für Patienten die einfachste und unkomplizierteste Möglichkeit dar, ein Arzneimittel zu applizieren und ist das angestrebte Ziel der Arzneimittelentwicklung. Dem entgegen stehen jedoch die evolutionär entstandenen Möglichkeiten des Körpers, aufgenommene Fremdstoffe zu inaktivieren und zu eliminieren. Ein Zusammenspiel aus anatomischen Gegebenheiten und den Enzymen des Fremdstoffmetabolismus sorgt dafür, dass ein Teil der oral applizierten Dosis bereits verstoffwechselt wird, bevor er über das arterielle System an den Wirkort gelangen kann (first-pass-Effekt). Als Ort dieses Metabolismus wurde, neben der Leber, auch der Darm identifiziert. Um das Ausmaß des first- pass-Effektes abschätzen zu können, werden Daten über den Gehalt der arzneistoffmetabolisierenden Enzyme in diesen Organen benötigt. Als Methode der Wahl bietet sich dazu die LC-MS/MS an, da mit ihr verschiedene Enzyme in einem analytischen Lauf bestimmt werden können und sie sich durch eine hohe Empfindlichkeit, Reproduzierbarkeit und Spezifität auszeichnet.
Mit der vorliegenden Arbeit wurde das analytische Spektrum der bisher publizierten Methoden zur Bestimmung von CYP- und UGT-Enzymen erweitert. Mit der neuen Methode können nun zwei Carboxylesterasen, 17 CYP-Enzyme und fünf UGT-Enzyme quantifiziert werden. Weiterhin wurde die Methode anhand von Richtlinien für bioanalytische Methoden umfassend validiert. Durch die Verwendung von rekombinant hergestellten arzneistoffmetabolisierenden Enzymen konnte der gesamte analytische Prozess, von der Probe bis zum Endergebnis, erstmalig umfassend charakterisiert werden. Dabei zeigte sich eine, für einen derart komplexen Prozess bemerkenswerte Präzision von maximal 15,5% Variation nach sechsmaliger Durchführung.
Die entwickelte Methode wurde dann auf gepaarte Proben aus Leber und Jejunum von elf gesunden Organspendern angewendet. Im Jejunum wurden CES1, CES2, CYP2C9, CYP2C18, CYP2C19, CYP2D6, CYP2J2, CYPA4, CYP3A5, CYP4F2, CYP4F12, UGT1A1, UGT1A3, UGT2B7 und UGT2B17 gefunden. In der Leber konnten alle untersuchten Enzyme (CES1, CES2, CYP1A1, CYP1A2, CYP2A6, CYP2B6, CYP2C8, CYP2C9, CYP2C18, CYP2C19, CYP2D6, CYP2E1, CYP2J2, CYP3A4, CYP3A5, CYP3A7, CYP4F2, CYPF12, UGT1A1, UGT1A3, UGT2B7, UGT2B15 und UGT2B17), bis auf CYP4A11 nachgewiesen werden. Für einige Enzyme (CES2, CYP2C18, CYP2C19, CYP2J2, CYP3A4, CYP4F2, CYP4F12) wurden im Jejunum Enzymgehalte gemessen, die mit denen in der Leber vergleichbar sind, was noch einmal unterstreicht, dass der Darm auch als klinisch relevanter Ort des Arzneistoffmetabolismus betrachtet werden muss. Auffällig war hier zudem die deutlich höhere Variabilität in den Darmproben, verglichen mit den Leberproben, die ihre Ursache in Umwelteinflüssen oder dem Mikrobiom des Darms haben könnten. Außerdem wurde die Expression der zugehörigen Gene mittels quantitativer real-time PCR untersucht. Hier bestand nur in einigen Fällen eine signifikante Korrelation zwischen Genexpression und Proteingehalt, was für zwischengeschaltete regulatorische Mechanismen spricht.
Weiterhin wurden mit dieser Methode Leberproben einer Kohorte von Patienten mit Krankheitsbildern, die mit einer Einschränkung der Leberfunktion einhergehen, untersucht. Dazu wurden die Patienten nach der verbleibenden Leberfunktion (Child-Pugh-Score) und nach der zugrundeliegenden Erkrankung eingeteilt. Es zeigt sich eine generelle Abnahme des Gehaltes an arzneistoffmetabolisierenden Enzymen mit fortschreitender Verschlechterung der Leberfunktion, wobei sich CYP2E1 als besonders anfällig erwiesen hat und bereits in Child- Pugh-Klasse A signifikant erniedrigt war. Bei den verschiedenen Erkrankungen zeigt sich ein uneinheitliches Bild, die prozentuale Verteilung der Enzyme ist jedoch bei allen Erkrankungen gegenüber den gesunden Kontrollproben verändert.
Über die Regulation der Expression von arzneistoffmetabolisierenden Enzymen ist bisher noch wenig bekannt. Es gibt aber Hinweise aus der Literatur, dass bestimmte nukleäre Rezeptoren an der Regulation der Enzyme beteiligt sein können. Deshalb wurde eine LC-MS/MS-basierte targeted-proteomics-Methode zur Quantifizierung von nukleären Rezeptoren in Darm- und Lebergewebe entwickelt und validiert. Im Gewebe konnten nur AhR und HNF4α nachgewiesen werden, da die Empfindlichkeit des verwendeten experimentellen Ansatzes vermutlich nicht ausreichend ist. Dabei war HNF4α in Darmgewebe deutlich höher exprimiert als AhR. Außerdem wurde die Expression der nukleären Rezeptoren auf Genebene durch quantitative real-time PCR untersucht. Dabei wurde eine höhere Expression von CAR in der Leber gefunden, während PXR in Darm stärker exprimiert wird. Dies entspricht den Erkenntnissen aus der Literatur, nach denen CAR einen regulatorischen Effekt auf arzneistoffmetabolisierende Enzyme in der Leber hat, während dies für PXR in Darm zutrifft. Diese Arbeit kann einen Beitrag zum weitergehenden Verständnis der Regulation von arzneistoffmetabolisierenden Enzymen durch nukleäre Rezeptoren beitragen.
Bei allen diesen Arbeiten gilt es zu beachten, dass das Vorhandensein eines Proteins nicht zwangsläufig mit seiner Aktivität gleichzusetzen ist. Jedoch zeigen zahlreiche Beispiele aus der Literatur, dass sich mit den Daten aus Proteomics-Studien PBPK-Modelle aufstellen lassen, die die in klinischen Studien erhobenen Daten mit beeindruckender Genauigkeit reproduzieren können.
Die vorliegende Arbeit stellt eine bislang in der Kunstgeschichte vernachlässigte Frage: Wie verhalten sich, in der dänischen Malerei von den 1800er bis zu den 1860er Jahren, der Entwurf einer national-romantischen Landschaft im Bild, die parallele Konjunktur der Orient-Darstellungen und die visuelle Repräsentation der kolonialen Gebiete zueinander? Während das ehemals weltumspannende dänische Herrschaftsgebiet im Verlauf des 19. Jahrhunderts auf die uns heute bekannte Größe zusammenschrumpfte, sein gemalter Bildraum im gleichen Zeitraum weit in das Imaginäre expandierte. Umso kleiner das faktisch beherrschte Reich war, desto größer wurde es in seinen Bildern. Die Überlegungen dieser Arbeit berühren damit in ihrem spezifischen Fokus grundlegende Fragen der Kunstgeschichte des ‘langen’ 19. Jahrhunderts von Landschaft, Nation und Identität, sowie der Bildmedien, Darstellungstechniken und Wissensnetzwerke, die sich in den Bildern, die dieses Jahrhundert hervorgebracht hat, verdichten.
Die Arbeit ist in drei Hauptkapitel gegliedert. Das erste Kapitel leitet anhand der Geschichte der Kopenhagener Kunstakademie her, wie sich eine Form der dänischen Nationalromantik in der Malerei etablieren konnte. Es zeigt sich, dass durch einige grundlegende Änderungen der Herangehensweise an das Handwerk der Malerei eine sich verändernde Inszenierung von Natur im Bild einsetzte. In diesem Kapitel wird die malerische und ontologische Bewegung von einem beobachtbaren Bildraum hin zu einem als Landschaft erfahrbaren Bildraum nachgezeichnet und plausibel gemacht. Daran anknüpfend weist das zweite Kapitel eine klare Verbindung zwischen dänischer Nationalromantik und dänischem Orientalismus nach. Es handelt sich hierbei nicht um Einzelfälle, sondern um ein weit verbreitetes, bislang in der Kunst übersehenes, Phänomen. Anhand zahlreicher Beispiele wird nachvollziehbar, wie der dänische Sonderweg innerhalb der Orientdiskurse des 19. Jahrhunderts seinen Lauf nahm, und auf welche Weise dänische Künstler dabei nicht nur orientalistische Bilder konstruierten, sondern mithilfe des imaginierten Orients die dänische visuelle Identität über die eigene Nationallandschaft hinaus erweiterten und sie von Raum und Zeit loslösten. Im dritten Kapitel stehen schließlich die Bilder aus und von den karibischen Inseln des kolonialen Dänemarks im Zentrum der Analyse. Sowohl die Rezeptionsgeschichte der kolonialen Landschaftsmalerei als auch die sich deutlich davon absetzende Freilichtmalerei in der Karibik werden in ihren Formen und in ihrer jeweiligen Wirkmächtigkeit herausgearbeitet.
Die vorliegende Arbeit zeigt, dass die Kunst des dänischen Goldenen Zeitalters eine visuelle Raffinierung der Natur als nationalen Identifikations- und Erlebnisraum entwirft. Die Natur im Bild wird in diesem Sinn nicht nur als Landschaft betrachtbar, sondern wird gleichzeitig auch in eine quasi partizipative Nation-Natur transzendiert. Hier manifestiert sich eine besondere Qualität – oder Herausforderung – des Bildes im Gegensatz zur Literatur: Das Bild will einen Gesamtentwurf anbieten, der auf den ersten Blick innerhalb des Rahmens schlüssig ist. Die Malerei des dänischen Goldenen Zeitalters vermochte es, so kann diese vorliegende Untersuchung demonstrieren, klarer als andere parallele Strömungen, sowohl das Konstrukt ’Orient‘ als auch den national-romantischen Raum ’Dänemark‘ aus seiner Ortsgebundenheit herauszulösen und mittels eines gestochen-scharfen Realismus, in eine fiktionale Ortsungebundenheit zu überführen. Die koloniale Ortsspezifik zeichnet sich zudem durch eine weitere Ellipse aus: Hier stehen sich die naturwissenschaftlich strengen Darstellung der kolonialen Flora, Fauna und Subjekte, und die zu beobachtende Praxis der besonders freien, performativen plein air-Malerei in der Karibik gegenüber. Für die dänische Malerei des 19. Jahrhunderts wird somit erstmals deutlich, dass sich die visuelle Erfindung einer dänischen Landschaft und der imaginäre dänische Orient in überraschend deutlicher Weise im Bild überschneiden; die Bilder aus und von den kolonialen Landschaften der Karibik ergänzen, bzw. bedingen sogar augenscheinlich das sogenannte ’Dänische Goldene Zeitalter.‘
Stichwörter: Kunstgeschichte; Skandinavistik; Kunst des 19. Jahrhunderts; Dansk Gulalder; Malerei; Nation; Identität; Orientalismus; Kolonialismus; Postkolonialismus; Dänemark; Nordic Orientalism; Norwegen; US Virgin Islands; Karibik; Orient; Christoffer Wilhelm Eckersberg; Peter Christian Thamsen Skovgaard; Thomas Lundbye; Martinus Rørbye; Elisabeth Jerichau-Baumann; Hans Johan Frederik Berg; Anton Melbye; Fritz Melbye; Frederic Church; Camille Pissarro.
Bei einem Herz-Kreislauf-Stillstand können Leitstellendisponenten mit Hilfe eines Telefonreanimationsprotokolls medizinische Laien in Wiederbelebungsmaßnahmen anleiten. Durch die Anwendung von Automatisierten Externen Defibrillatoren (AED) durch hinzukommende qualifizierte Ersthelfer (Community-First-Responder) kann die Überlebenswahrscheinlichkeit weiter gesteigert werden. Im Rahmen des Pilotprojektes MVLIFEDRONE wurde die Umsetzung eines Telefonreanimationsprotokolls, sowie die Reanimationsqualität und AED-Anwendung von Laienhelfenden und Community-First-Respondern in 48 Simulationsszenarien untersucht. Die Datenanalyse basierte auf Videoaufzeichnungen der Simulationen und Daten des Reanimationssimulators.
Die Forschungshypothese, dass bei dem aktuell in der Untersuchungsregion angewendeten Telefonreanimationsprotokolls Teilschritte in der Umsetzung durch die Laienhelfende nicht korrekt erfolgen, konnte nachgewiesen werden. Nur 64% der Laienhelfenden führten eine suffiziente Atemkontrolle durch. Bei Verwendung einer konkretisierten Atemkontrollanweisung mit Handlungsbeschreibung führten signifikant mehr Laienhelfende (92%) eine leitlinienkonforme Atemkontrolle durch, p <0,05. Verglichen zu Laienhelfenden (99 bpm), führten Community-First-Responder die Reanimation mit einer leitlinienkonformen Frequenz (109 bpm) und korrekter Handposition durch, wobei das Erreichen der Kompressionstiefe für beide Gruppen keine Herausforderung darstellte. Lautes Mitzählen der Laienhelfenden kann die Frequenz der Thoraxkompressionen verbessern. Eine Aufforderung zur Nutzung dieser Methode im Protokoll wird empfohlen. Andere Aufforderungen, wie Bewusstseinskontrolle, Entkleidung oder die Aktivierung der Freisprechfunktion, wurden von fast 100% der Laienhelfenden suffizient umgesetzt. Damit zeigen sich diese Formulierungen als verständlich und gut umsetzbar. Die vollständige Entlastung des Thoraxes wurde von beiden Helfergruppen unzureichend durchgeführt und sollte in der Ausbildung der Community-First-Responder explizit behandelt werden. In der AED-Anwendung fand sich kein signifikanter qualitativer Unterschied zwischen den Helfergruppen, wenngleich die Community-First-Responder im Mittel 20 Sekunden schneller waren. Die Hypothese der höheren Reanimationsqualität und schnelleren AED-Anwendung der Community-First-Respondern konnte bestätigt werden. Abschließend lässt sich feststellen, dass jedes Telefonreanimationsprotokoll auf seine Umsetzbarkeit und Qualität evaluiert werden sollte.
During infections, innate immune cells are crucial for initiating a pro-inflammatory immune response and clearing the invading pathogen. Delay in pathogen clearance or initiation of an immune response due to impaired functionality of immune cells can result in devastating consequences. The cellular compartment of the innate immune system comprises an array of specialized cell types: Macrophages are tissue-resident professional phagocytes that clear cellular debris, pathogens, and foreign objects. Dendritic cells (DCs) are immune sentinels specialized in antigen uptake and subsequent T cell priming. They are primary sources of cytokines in response to infection. Neutrophils are efficient effector cells that respond rapidly to infection and clear bacteria by different mechanisms. If effector mechanisms of these cells are affected by either bacterial or other factors, infections might not be resolved and can spread throughout the host. Cobalt-chromium-molybdenum biomaterial is widely used in arthroplasty. Implant-derived wear particles and ions lead to macrophage-driven adverse local tissue reactions: Such reactions have been linked to an increased risk of periprosthetic joint infection after revision arthroplasty. While metal-induced cytotoxicity is well characterized in human macrophages, direct effects on their functionality remain elusive. In Paper I, we show that local peri-implant tissue is exposed to Co and Cr in situ. Influx of macrophages is also evident. Exposure of isolated human monocytes/macrophages to Cr3+ in vitro had only minor effects. However, exposure of monocytes/macrophages to pathologic concentrations of Co2+ significantly impaired both phenotype and functionality. High concentrations of Co2+ induced loss of surface markers, including CD14 and CD16. Both Co2+ and Cr3+ impaired macrophage responses to Staphylococcus aureus infection. Co2+ -exposed macrophages, in particular, showed decreased phagocytic activity. These findings demonstrate the immunosuppressive effects of locally elevated metal ions on the innate immune response. Streptococcus pyogenes (group A streptococcus, GAS) causes a variety of diseases ranging from mild to severe necrotizing soft tissue infections (NSTIs). In the host environment hypervirulent GAS variants carrying mutations within the genes encoding for control of virulence (Cov)R/S two component system are enriched. This adaptation is associated with loss of SpeB secretion. In Paper II, we show that in vitro infections with hyper-virulent GAS variants harboring dysfunctional CovR/S suppress secretion of IL-8 and IL-18 by human monocytic cells. This phenotype was mediated by a caspase-8 dependent mechanism. Knockout of streptococcal SLO in a GAS strain carrying functional CovR/S even increased secretion of IL1β and IL-18 by moDCs. Of 67 fully sequenced GAS NSTI isolates, 28 contained covS or covR mutations that rendered the TCS dysfunctional. However, no differences in systemic IL-8 and IL-18 were detected in these patients. GAS isolates recovered from patients often display a mixed phenotype, consisting of SpeB positive (SpeB+ ) and SpeB negative (SpeB- ) clones. Irreversible loss of SpeB expression is often caused by loss of function mutations in regulatory components (CovR/S, RopB). Loss of SpeB is often associated with hyper-virulence. In Paper III, we show that the host environment induces transiently abrogated secretion of SpeB by GAS. Tissue inflammation, neutrophil influx, and degranulation correlated with increased frequencies of SpeB- GAS clones. Isolates recovered from tissue expressed but did not secrete SpeB, which was reversible. Neutrophilderived ROS were identified as the main factor responsible for abrogated SpeB secretion. Hyper-virulent SpeB- clones also exhibit better survival within and induce excessive degranulation of neutrophils.
Begrenzte Knorpelschäden sind ein häufiger Befund im Rahmen von Arthroskopien des Kniegelenkes. Neben Gelenkschmerzen und Funktionsverlust sind diese mit erhöhter Inzidenz einer Gonarthrose vergesellschaftet. Es stehen eine Reihe von Therapieansätzen für Knorpelschäden des Kniegelenkes zur Verfügung. Neben oraler Medikation mit Chondroitin oder Vitamin D, sind dies Analgetika und intraartikuläre Injektionen mit Hyaluronsäure oder platelet-rich Plasma (PRP). Weiterhin stehen verschiedene operative Verfahren zur chirurgischen Therapie von begrenzten Knorpelschäden des Kniegelenkes zur Verfügung. Die Indikationsstellung und Wahl des Verfahrens wird vor dem Hintergrund der aktuellen Evidenz regelmäßig in Handlungsempfehlungen der Fachgesellschaften zusammengefasst. Zunächst wurde die Indikation zu knorpelregenerativen Verfahren auf begrenzte traumatische Knorpeldefekte bei jungen Patienten eingeschränkt, in den vergangenen Jahren zeigt sich jedoch ein Trend zur Ausweitung der Indikation. Die Handlungsempfehlungen zur Wahl des geeigneten Therapieverfahrens orientieren sich an der Größe des Defektes. Für kleinere Defekte sind in erster Linie knochenmarkstimulierende Verfahren wie Mikro- oder Nanofrakturierungen vorgesehen, die um den Einsatz einer Kollagenmembran zur temporären Fixierung der eingewanderten Zellen aus dem Knochenmark erweitert werden können. Für größere Knorpeldefekte wird die autologe Chondrozytentransplantation (ACT) empfohlen. Die ACT ist das am besten wissenschaftlich untersuchte Verfahren. Weitere chirurgische, knorpelregenerative Therapiemethoden sind das Débridement, die Thermochondroplastik (TCP) und die osteochondrale Transplantation (OCT). Im Deutschen KnorpelRegister werden seit dem Jahr 2013 chirurgische Knorpeltherapieverfahren gemonitort. Die vorliegende Arbeit ist eine Auswertung zur Indikationsstellung und Auswahl des geeigneten Therapieverfahrens in Abhängigkeit von patientenspezifischen und verletzungsspezifischen Faktoren.
Bezüglich der Indikationsstellung zeigte sich, dass das Durchschnittsalter behandelter Patienten bei 37 Jahren lag und ein Viertel der behandelten Patienten älter als 47 Jahre war. Bei 60 % der behandelten Patienten wurde Übergewicht festgestellt, bei einem Drittel der Übergewichtigen lag ein starkes Übergewicht mit einem BMI über 30 kg/m² vor. Der Großteil der behandelten Knorpelschäden war degenerativer Genese (54,7 %), im Vergleich dazu lagen seltener traumatische Knorpelschäden (21,4 %) vor. Während in 59,0 % der Behandlungen der korrespondierende Knorpel intakt war, wurde in 31,9 % der Fälle eine Schädigung Grad I oder II nach ICRS und in 6,6 % der Fälle eine höhergradige Knorpelschädigung toleriert. Intakte Menisken lagen in 53,8 % der Fälle vor, in 17,9 % der Fälle lag eine Teilresektion von weniger als einem Drittel und in 7,6 % von mehr als einem Drittel der Meniskussubstanz vor.
Die Auswertung bezüglich der Wahl des geeigneten Therapieverfahrens ergab, dass das am häufigsten registrierte Verfahren im Deutschen KnorpelRegister die ACT war (52,4 %). Weitere registrierte Verfahren waren BMS (18,4 %), ACT mit Spongiosaplastik (10,0 %), Matrix-BMS (8,3 %), Débridement (4,7 %), TCP (4,2 %) und OCT (2,0 %). Bezüglich der Wahl des geeigneten Verfahrens zeigte sich, dass prinzipiell die ACT bei größeren- (Mittelwert ± Standardabweichung: 4,4 ± 2,3 cm²) und die BMS-Verfahren bei kleineren (2,1 ± 2,0 cm²) Knorpeldefekten eingesetzt wurden, jedoch gab es eine große Varianz. Innerhalb des Mittelwertes ± der zweifachen Standardabweichung für BMS-Verfahren lagen Defekte von 0,25 bis 7,5 cm², gleichzeitig wurde bei 21,2 % der Defekte mit einer Größe von weniger als 2,0 cm² entgegen der Handlungsempfehlung eine ACT durchgeführt. Unabhängige Variablen, die zum Einsatz einer ACT bei kleinen Knorpeldefekten führten, waren Voroperationen und Defekte an Patella oder Trochlea. Unabhängige Faktoren, die bei kleinen Defekten den Einsatz eines BMS-Verfahrens begünstigten, waren höheres Patientenalter, korrespondierende Knorpelschäden und bestimmte Begleitoperationen wie Bandplastiken, Meniskustherapien und Osteotomien. Für ältere Patienten fiel eine veränderte Verteilung der häufig angewendeten Therapieverfahren auf. Während die ACT bei Patienten über 47 Jahren deutlich seltener eingesetzt wurde, wurden BMS-Verfahren, Débridement und TCP vor allem in dieser Altersgruppe eingesetzt.
Im Unterschied zu den ersten Handlungsempfehlungen zum Einsatz von chirurgischen, knorpelregenerativen Eingriffen zeigte diese aktuelle Analyse, dass die Indikation auf degenerative Defekte ausgeweitet wurde. Übergewicht stellt ebenso wie höheres Alter keine Kontraindikation für einen knorpelregenerativen Eingriff dar. Während leichtgradige korrespondierende Knorpelschäden und partieller Meniskusverlust toleriert werden, stellen auch Kissing-Lesions und subtotaler Meniskusverlust keine strikte Kontraindikation für eine operative Therapie des Knorpels dar. Es fällt jedoch auf, dass fortschreitende degenerative Veränderungen des Gelenkes den Einsatz von BMS-Verfahren wahrscheinlicher, und den Einsatz einer ACT weniger wahrscheinlich machen. Ebenso werden ältere Patienten häufiger mit, gemäß der aktuellen Literatur, im Vergleich weniger potenten, aber günstigeren Methoden wie BMS, Débridement oder TCP behandelt als jüngere Patienten, welche verhältnismäßig häufiger eine ACT erhalten. Bezüglich der Wahl des geeigneten Therapieverfahrens für einen Knorpeldefekt ist die Indikationsgrenze für eine ACT zuletzt auf 2 cm² reduziert worden. Durch die vorliegende Analyse der Daten aus dem Deutschen KnorpelRegister konnte gezeigt werden, dass die ACT regelmäßig auch bei Defekten unter 2,0 cm² angewendet wurde. Es entsteht der Eindruck, dass BMS-Verfahren häufig im Rahmen von bereits geschädigten Gelenken und bei älteren Patienten eingesetzt wurden, und eine ACT bei diesen Patienten zurückhaltend eingesetzt wurde. In Zukunft muss geprüft werden, ob die Zurückhaltung bei der Indikation zur ACT bei älteren Patienten und degenerativen Veränderungen gerechtfertigt ist, ob die Matrix-BMS auch im klinischen Alltag eine Alternative zur ACT bei mittelgroßen Knorpelschäden wird, ob das Tolerieren von Übergewicht bei der Indikationsstellung gerechtfertigt ist, ob weitere Kriterien neben der Defektgröße die Wahl des Therapieverfahrens beeinflussen sollten und welche Rolle die zuletzt vermehrt eingesetzte Minced-Cartilage Implantation in Zukunft spielen wird.
Numerous insertions of mitochondrial DNA in the genome of the northern mole vole, Ellobius talpinus
(2024)
Background
Ellobius talpinus is a subterranean rodent representing an attractive model in population ecology studies due to its highly special lifestyle and sociality. In such studies, mitochondrial DNA (mtDNA) is widely used. However, if nuclear copies of mtDNA, aka NUMTs, are present, they may co-amplify with the target mtDNA fragment, generating misleading results. The aim of this study was to determine whether NUMTs are present in E. talpinus.
Methods and results
PCR amplification of the putative mtDNA CytB-D-loop fragment using ‘universal’ primers from 56 E. talpinus samples produced multiple double peaks in 90% of the sequencing chromatograms. To reveal NUMTs, molecular cloning and sequencing of PCR products of three specimens was conducted, followed by phylogenetic analysis. The pseudogene nature of three out of the seven detected haplotypes was confirmed by their basal positions in relation to other Ellobius haplotypes in the phylogenetic tree. Additionally, ‘haplotype B’ was basal in relation to other E. talpinus haplotypes and found present in very distant sampling sites. BLASTN search revealed 195 NUMTs in the E. talpinus nuclear genome, including fragments of all four PCR amplified pseudogenes. Although the majority of the NUMTs studied were short, the entire mtDNA had copies in the nuclear genome. The most numerous NUMTs were found for rrnL, COXI, and D-loop.
Conclusions
Numerous NUMTs are present in E. talpinus and can be difficult to discriminate against mtDNA sequences. Thus, in future population or phylogenetic studies in E. talpinus, the possibility of cryptic NUMTs amplification should always be taken into account.
In der Klinik wird eine inter- und intraindividuelle Variabilität in Wirkung und Nebenwirkung von Opioiden beobachtet [5,6]. Ursächlich hierfür könnte unter anderem eine individuelle Ausstattung mit Transportproteinen sein, welche pharmakologische Substanzen wie zum Beispiel Opioide über körpereigene Barrieren zu ihren Wirkorten transportieren. Mit dieser Arbeit sollte die Affinität der Opioide Fentanyl und Sufentanil zu ausgewählten organic anion transporting polypeptides (OATP) untersucht werden. Ein weiteres Ziel war die Generierung eines neuen OATP1A2-Transportmodells. Im Vergleich zum bisherig verwendeten Modell mit pQCXIN::OATP1A2 sollte eine Zelllinie mit definiert integriertem Transportprotein-Gen für eine reproduzierbarere OATP1A2-Überexpression generiert werden.
Eine Affinität von Fentanyl zu OATP1A2 konnte in Kompetitionsversuchen
(IC50 14,17 µM) belegt werden. Für die Kombination Fentanyl/ OATP1B1 war keine Inhibition des Transporters nachweisbar. Sufentanil inhibierte OATP1A2 geringfügig, konnte aber herstellerbedingt nicht in vergleichbaren Konzentrationen untersucht werden. Es zeigte sich kein Transport von Fentanyl durch OATP1A2.
Da Funktionskontrollen mit den vorhandenen HEK-pQCXIN::OATP-Zelllinien mit zunehmender Passagennummer fluktuierende oder abnehmende Aktivitäten zeigten, sollten stabile Zelllinien mit definierter vorzugsweise singulärer Integration des Zielgens in HEK-293-Zellen generiert werden. Mittels Flp-In™-System wurden über drei verschiedene Klonierungsstrategien Klone von T-REx™-pcDNA5/FRT::OATP1A2 hergestellt. Auf RNA- und DNA-Ebene konnte die korrekte Integration der OATP1A2-Sequenz nachgewiesen werden. In der Funktionskontrolle zeigte sich aber nur eine maximal 1,7 fache erhöhte Aktivität gegenüber Kontrollzellen. Mit keiner der drei gewählten Klonierungsstrategien konnten ausreichend funktionelle OATP1A2 überexprimierende Zellen generiert werden, trotz intakt integrierter OATP1A2-Sequenz sowie korrekter Übergänge, Startcodon und Kozak-Sequenz, bestätigt durch Sequenzierung des Genoms der T-REx™-pcDNA5/FRT::OATP1A2 (Variante 3). In stabil transfizierten Zellen ließ sich durch Immunfluoreszenz keine Expression, ordnungsgemäße Lokalisation und Überexpression von OATP1A2 darstellen. Ob dies an einer Proteinfehlfaltung oder einer zu niedrigen Proteinexpression liegt, konnte nicht zweifelsfrei bestimmt werden.
Insgesamt trägt diese Arbeit zur Beantwortung der Frage bei, inwiefern Fentanyl die Aufnahmetransporter der OATP-Familie beeinflusst und somit durch pharmakologische Hemmung die Wirkungen und Nebenwirkungen anderer Arzneimittel verändern kann. Obwohl die Generierung OATP1A2-überexprimierender T-REx™-pcDNA5/FRT::OATP mit dem Flp-In™-System im Rahmen dieser Arbeit nicht erfolgreich verlief, konnten weitere Erfahrungen zum Flp-In™-System gesammelt werden.
Die Untersuchung widmet sich der Analyse von Darstellungen von Erde und Kosmos in ausgewählten Drucken der Inkunabelzeit zwischen 1450 und 1500. Das Forschungskorpus umfasst verschiedene Werke, darunter das „Buch der Natur“ von Konrad von Megenberg, den „Lucidarius“, den „Schatzbehalter“ von Stephan Fridolin und die „Weltchronik“ Hartmann Schedels. Im Fokus steht die Untersuchung des Verhältnisses von Text und Bild sowie der Funktionen der Holzschnitte bei der Vermittlung von Wissen über die Welt. Bei der Analyse werden Aspekte wie Layout, Bildformeln, Kolorierung und das Zusammenspiel von Text und Bild bei der Rezeption berücksichtigt. Die Werke repräsentieren unterschiedliche Textgattungen und ermöglichen Einblicke in die sich wandelnde Rezeption von Wissen über Erde und Kosmos im Übergang von der Handschrift zum Druckmedium.
In der vorliegenden Arbeit wurde ein Routine-TDM auf einer Intensivstation über 3 Jahre bei Patient:innen mit Sepsis während einer kontinuierlichen Meropenemtherapie durchgeführt und auf die Umsetzung und den praktischen Nutzen hin untersucht. Da Meropenem ein Antibiotikum mit zeitabhängiger Wirkung ist, war das Ziel Konzentrationen unterhalb der 4-fachen MHK und ein dadurch bedingtes mögliches Therapieversagen zu vermeiden.
Die Patient:innen erhielten zu Beginn eine Tagesdosierung von 6 g/d mit einem initialen Bolus von 0,5 g Meropenem. Die Dosierung wurde entsprechend der erhobenen Meropenemkonzentrationen durch das Routine-TDM nach Einschätzung des ärztlichen Personals angepasst. Es wurden keine Vorgaben bzgl. eines oberen Grenzwertes oder Umsetzung der Dosisanpassungen gemacht. Das TDM ergab gerade zu Beginn erhöhte Meropenemkonzentrationen, sodass Dosissteigerungen fast ausschließlich erst nach vorheriger Dosisreduktion durchgeführt werden mussten. Konzentrationen, bei denen eine Steigerung oder eine Reduktion der Dosis beschlossen wurde, wiesen eine hohe Variabilität auf. Das Anpassungsverhalten des ärztlichen Personals kann als sehr konservativ beschrieben werden. Die Dosissteigerungen wurden bereits sehr früh und Dosisreduktionen eher spät durchgeführt.
Bei knapp 46 % der Patient:innen wurde die Dosis gar nicht angepasst und bei 46 % der Patient:innen wurde insgesamt eine Dosisreduktion durchgeführt. Dies war zu 96 % eine Halbierung der Tagesdosis auf 3 g/d. Die gemessenen Wirkkonzentrationen unterschieden sich bei Patient:innen die 6 g/d und bei Patient:innen die 3 g/d Meropenem erhielten letztendlich nicht signifikant voneinander. Dies zeigt, dass die Dosisanpassungen genutzt wurden um andere Einflussfaktoren auf die Konzentration auszugleichen.
In einer multivarianten Regressionsanalyse zeigten die Nierenfunktion, die Körpergröße und das Körpergewicht einen signifikanten Einfluss auf die Antibiotikumkonzentration. Dennoch zeigte die Regressionsanalyse sich in den Extrembereichen ungenau, weshalb ein TDM sehr sinnvoll ist. Gerade bei einer veränderten Nierenfunktion oder bei Patient:innen mit RRT zeigte sich ein TDM als sehr hilfreich. Patient:innen mit ARC zeigten sich in der vorliegenden Arbeit signifikant häufiger unterdosiert und Patient:innen mit RRT wiesen eine höhere Variabilität der gemessenen Konzentrationen auf. Tools zur Anpassung der Dosierung anhand der Nierenfunktion wurden in Studien bisher überwiegend als unzureichend beschrieben. Bei Patient:innen mit RRT werden verschiedenste Dosierungsoptionen aktuell diskutiert. Insgesamt wurde bei knapp 5,8 % der Patient:innen eine Unterdosierung detektiert. Daraufhin wurde vom ärztlichen Personal inkonsequent reagiert. Einen Einfluss auf das klinische Outcome konnte durch das TDM oder durch die Unterdosierungen nicht ausgemacht werden. Lediglich die Schwere der Sepsisart zeigte einen signifikanten Einfluss auf die Mortalität.
Neurologische Auffälligkeiten, wie Krampfanfälle konnten nur selten detektiert werden. Patient:innen, bei denen diese auffielen, zeigten zwar signifikant höhere Meropenemkonzentrationen, allerdings ließen sich die Symptome nicht mit Sicherheit auf die Antibiotikatherapie zurückführen, da diese Patient:innen zusätzlich eine neurologische Grunderkrankung hatten. In gezielten Studien zu neurotoxischen Nebenwirkungen bei Betalaktamen wird der Zusammenhang mit supratherapeutischen Konzentrationen aber immer öfter beschrieben.
Zusammenfassend zeigt sich, dass das TDM einen maßgeblichen Einfluss auf die Therapieentscheidungen hatte. Unterdosierungen sind unter der gewählten Dosierungsform nur selten aufgetreten und Dosissteigerungen waren kaum nötig. Gerade bei Patient:innen mit RRT oder erhöhter Nierenfunktion zeigte sich das TDM als nützlich. Die Grenzen für Anpassungen variierten sehr stark und wurden eher konservativ gewählt. Ein genau definierter Zielbereich der angestrebten Meropenemkonzentration und festgelegte Optionen zur Dosisanpassung könnten den Nutzen des TDMs weiter erhöhen. Weitere prospektive Studien sind nötig, um eine Obergrenze zu definieren und Toxizität zu vermeiden.
Empfehlungen für die Praxis:
• Fortsetzung des TDMs bei kritisch kranken Patient:innen
• Etablierung einer SOP zur Dosisanpassung sowie Reduzierung der Startdosierung auf 3 g Meropenem/d mit Initialbolus von 0,5 g
• Hinweise bei Patientengruppen mit Gefahr für Unter- oder Überdosierungen.
In Zeiten von youtube und tiktok sind Musikvideos immer noch beliebte populäre Texte, die es gilt lesen zu können. Die Analyse von Musikvideos ist eine gute Übung in Visual Literacy, knüpft sie doch an die Lebenswelten junger Menschen an und durchdringt aufgrund der intertextuellen Zusammenhänge von Text, Musik, Bild und Celebrity Culture viele Bereiche des (pop-)kulturell geprägten sozialen Zusammenlebens.
Mit diesem Arbeitsblatt lässt sich die visuelle Ebene des Musikvideos, deren Komposition, Bedeutung und Interpretation in einfachen Schritten erarbeiten. Das Arbeitsblatt ist in englischer Sprache konzipiert und fördert so auch die Ausdrucksfähigkeit in derselben.
In der vorliegenden Arbeit wurde die Wirkung von kaltem Atmosphärendruckplasma (CAP) auf Candida albicans in Wurzelkanälen extrahierter menschlicher Zähne untersucht. CAP wurde als Monotherapie und als Kombinationstherapie mit Spüllösungen (Natriumhypochlorit, Chlorhexidin und Octenidin) appliziert. Die antimikrobielle Wirksamkeit wurde als Logarithmus der koloniebildenden Einheiten (log10 CFU/ml) aus Wurzelkanalabstrichen beurteilt. Ergänzend wurden exemplarisch rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen der behandelten Wurzelkanäle erstellt.
Die Plasmamonotherapie zeigte die höchste antimikrobielle Wirksamkeit. Ein signifikanter Unterschied im Vergleich zu den Spüllösungen wurde bereits nach 6 min erreicht. Weder eine Steigerung der Behandlungszeit auf 12 min noch eine Kombinationstherapie führten zu einer signifikanten Verbesserung des Behandlungsergebnisses.
Das wichtigste Ziel am Ende des Lebens im Rahmen der Palliativmedizin ist eine ausreichende Symptomkontrolle, um die Lebensqualität bestmöglich zu erhalten oder sogar zu steigern. Dennoch leiden weiterhin Menschen an ihren letzten Tagen an Schmerzen. Bei onkologischen Patienten spielt insbesondere der Durchbruchschmerz eine große Rolle. Es ist bekannt, dass Opioide wie unter anderem Morphin eine gute Möglichkeit bieten, die Beschwerden zu reduzieren. Bislang gibt es keine Übersichten oder Empfehlungen für mögliche Dosierungen. Weiterhin herrscht eine große Angst vor möglichen Nebenwirkungen und einer Überdosierung.
Ziel dieser Studie ist es zu helfen, die schmerzmedizinische Unterversorgung zu reduzieren. Durch eine individuelle Betrachtung der jeweiligen Tumorerkrankungen und ggf. Metastasierung ist es möglich, eine gezielte Opioidtherapie zu gewährleisten. Das Erheben der Schmerzstärken und die jeweils erhaltene Opioiddosierung helfen, Dosierungen besser an die tatsächlichen Schmerzen anzupassen. In dieser Arbeit wurde eine Übersicht zu den Opioiddosierungen entwickelt, um den Behandlern eine Unterstützung zu geben.
Für diese retrospektive Studie wurden die Daten von insgesamt 292 verstorbenen Tumorpatienten (ohne chronisches Schmerzsyndrom) auf der Palliativstation der Universität Greifswald im Zeitraum von 3 Jahren ausgewertet. Die durchschnittliche Liegedauer betrug 7,4 Tage. Patienten mit Bronchialkarzinom waren am häufigsten vertreten, Prostatakarzinom am seltensten. 11,6% litten an einem zweiten Primärtumor und fast Dreiviertel litten an einer Metastasierung. Lebermetastasen waren am häufigsten vertreten. Durchschnittlich litten die Patienten an Schmerzen in Ruhe von 2,7/10 am Aufnahmetag und von 1,1/10 am Sterbetag. Der Opioidbedarf schwankte am Aufnahmetag zwischen 0 und 1323 mg Opioid in Morphin-oral-Äquivalent mit durchschnittlich 117 mg. Am Sterbetag verdoppelte sich der Maximalwert auf 2778 mg und der Durchschnittswert stieg auf 211 mg Morphin-Oral-Äquivalent.
Patienten mit Kopf-Hals-Tumoren litten bei Aufnahme an den stärksten Schmerzen mit durchschnittlich 4 von 10 und benötigten signifikant höhere Opioiddosierungen (durchschnittlich 256 mg Morphin-Oral-Äquivalent). Das Vorhandensein von Metastasen verdoppelte im Gesamtkollektiv signifikant den Opioidbedarf am Sterbetag von durchschnittlich 113 mg auf 244 mg Morphin-Oral-Äquivalent.
Die Studie zeigt, dass teils deutlich höhere Opioiddosierungen als bisher in der Praxis üblich nötig sind, um das Ziel einer Schmerzstärke von 3/10 in Ruhe, bzw. 5/10 bei Belastung zu erreichen. Die herausgearbeitete Übersicht ermöglicht eine bessere Anpassung der nötigen Opioiddosierungen in Abhängigkeit der Tumorlokalisation und der jeweiligen Metastasierung am Ende des Lebens. Nicht zuletzt soll diese Arbeit dazu beitragen, Vorbehalte gegen eine zur Schmerzfreiheit notwendige, hoch erscheinende Opioiddosierung auszuräumen.
Gleichzeitig spielen in einem multimodalen Schmerzkonzept nicht nur Opioide eine wichtige Rolle. Vielmehr ist es ein interdisziplinäres Konzept, welches auf alle Aspekte des bio-psycho-sozialen Modelles eingehen muss, um eine optimale Behandlung für den Menschen am Ende des Lebens zu gewährleisten. Weiterhin sind insbesondere regelmäßige palliativmedizinische Fort- und Weiterbildungen aller Fachdisziplinen entscheidend, damit unter anderem im Bereich der Schmerzmedizin Aufklärung betrieben werden kann. Diese Studie und die daraus resultierenden Ergebnisse bilden einen wichtigen Schritt zum Erreichen einer adäquaten schmerzmedizinischen Versorgung am Ende des Lebens.
In Deutschland sind etwa 4 Millionen Menschen von einer der 5000 – 8000 seltenen Erkrankungen betroffen. Da etwas 80% seltenen Erkrankungen genetische Ursachen haben spielen genetische Untersuchungen eine zentrale Rolle in der Diagnostik seltener Erkrankungen. Jedoch sind genetische Tests mit vielen ethischen Herausforderungen verbunden. Insbesondere die Durchführung genetischer Testungen für seltene Erkrankungen erfordert ein umfassendes Verständnis der Komplexität und Vielfältigkeit der relevanten ethischen Aspekte.
Die hereditäre chronische Pankreatitis ist ein Beispiel für eine seltene, genetische Erkrankung. Sie hat in Deutschland eine Prävalenz von 1:800.000 und kann durch verschiedene Genmutationen hervorgerufen werden. Bisher ist wenig bekannt über das Krankheitserleben von Patient*innen die von der hereditären chronischen Pankreatitis betroffen sind. Eine weitere, wenig untersuchte Perspektive ist die der Angehörigen.
Anhand einer qualitativen Interviewstudie mit Patient*innen sowie Angehörigen von Patient*innen wurde die Lebensrealität von Betroffenen der hereditären, chronischen Pankreatitis untersucht. Dabei stellte sich genetische Testung als eines der zentralen Themen heraus und wurde in einer Fokusgruppe vertieft. Ergänzt wurden diese Ergebnisse durch ein systematisches Literatur Review ethischer Aspekte zu genetischer Testung bei seltenen Erkrankungen.
Die Ergebnisse beider Studien sind komplex und vielfältig. Einige Zentrale ethische Aspekte zu genetischer Testung bei seltenen Erkrankungen konnten sowohl in der Interviewstudie wie auch im Literatur Review gefunden werden, zum Beispiel Familienplanung, Testung in der Kindheit oder Testung bei fehlenden kausalen Therapieoptionen. Aber auch Differenzen konnten gezeigt werden, wie zum Beispiel die Beeinflussung der Test Teilnahme durch Familiendynamiken. Dies Thema spielte eine große Rolle in der Interviewstudie, im Literatur review konnten jedoch keine Aspekte zu Familiendynamiken gefunden werden.
Diese Ergebnisse dieser Arbeit Bilden eine Vielzahl komplexer ethischer Aspekte ab. Sie können damit Ausgangspunkt für weitere vertiefende Forschungen sin. Darüber hinaus beinhalten sie wichtige Informationen für die Beratung und Betreuung von Patient*innen mit seltenen genetischen Erkrankungen.
The maintenance of protein homeostasis in muscle by degradation systems, e.g. the autophagy lysosomal pathway (ALP) and the ubiquitin-proteasome system (UPS), is of great importance. It prevents the accumulation of nonfunctioning and not properly folded proteins, which can lead to protein aggregate myopathies (PAMs) and several other protein storage diseases. Degradation by the UPS depends on the transfer of ubiquitin to a target protein. This happens in a cascade of E1-E2-E3 proteins. This process is also involved in protein location and regulation of protein activity. E3 ligases are often tissue specific. Muscle RING-finger proteins (MuRFs) are a family of really interesting new gene (RING)-Finger E3 ubiquitin ligases, that are almost exclusively expressed in the striated muscle. They play a role in muscle wasting, but are also important for the maintenance of the structure of striated muscle. MuRF proteins are also involved in the regulation of the striated muscle energy metabolism. Previous work has demonstrated that MuRF1/MuRF3 DKO mice show a protein surplus myopathy characterized by an accumulation of myosin heavy chain proteins in striated muscles and a reduction in function of both heart and skeletal muscle. The aim of this study was to test the hypothesis that the myopathic phenotype of MuRF1/MuRF3 DKO mice is mediated by a disturbed energy homeostasis in the heart and skeletal muscle, with focus on mitochondrial function. Because sex-specific differences have not been investigated in these mice so far, a further aim was to investigate any differences between male and female mice.
To test these hypotheses, we measured the weight of the heart and the hindlimb muscles tibialis anterior and soleus to detect a possible hypertrophy in the DKO mice. Hematoxylin and eosin staining of histological cross sections of the tibialis anterior were performed to investigate protein accumulations. Muscle function was quantitated via grip strength and specific force measurements. Possible changes in protein amounts were detected via mass spectrometry analyses and western blot analyses. Changes in gene expression were investigated by qRT-PCR. Coimmunoprecipitation was used to determine direct interactions between proteins. Protein stability and ubiquitination were investigated by cycloheximide (CHX) and ubiquitination assays, respectively.
DKO mice showed an increase in heart and skeletal muscle weights. Grip strength assays revealed limb weakness of DKO mice. H&E staining of histological cross sections of the tibialis anterior muscle (TA) showed protein aggregates within myofibers. Mass spectrometry analyses of proteins isolated from TA and heart muscle revealed an increase of muscle stress markers and structural proteins in DKO mice, while proteins involved in the energy metabolism were reduced. Especially interesting here were the proteins of the mitochondrial electron transport chain (ETC), which play a major role in the energy production of the mitochondria by catalyzing the phosphorylation of ADP to ATP, the universal energy carrier in all living organisms. These changes were more pronounced in TA compared to heart. Western blot and qRT-PCR results of ETC subunits supported our proteome data. They also revealed a sex-specific difference, in which the reduction ETC subunits was more pronounced in females than males. In female
TA NDUFB8, SDHB, UQCRC2, MTCO1 and ATP5 were significantly reduced compared to controls, while only UQCRC2 and ATP5 were decreased in male TA compared to controls. A significant reduction in gene expression of Ndufb8, Sdhb, Mtco1 and Atp5 was detected in TA of female mice compared to controls, while only Ndufb8, Sdhb and Atp5 were decreased in male TA compared to controls. We observed the same pattern in Heart of male (protein: NDUFB8; mRNA: Mtco1) and female (protein: UQCRC2, MTCO1, ATP5; mRNA: Sdhb, Mtco1) DKO mice compared to their controls. The reduction in ETC subunits was paralleled by a reduction in complex I and complex III activity in the TA of DKO mice, but not in heart. However, this was only significant in the TA of female but not male mice. Mechanistical analyses using coimmunoprecipitation, cycloheximide chase and ubiquitination assays showed that MuRF1 physically interacted with the transcriptional repressor histone deacetylase 5 (HDAC5), mediated its ubiquitination as well as its UPS-dependent degradation. The absence of MuRF1 and MuRF3 in DKO mice let to an increase in the amounts of HDAC5 in TA. Because HDAC5 binds to PGC-1α, the master regulator of mitochondrial biogenesis (encoded by Ppargc1a), we investigated its gene expression in DKO muscle and found it to be reduced.
These data connect MuRF1 and MuRF3 directly to the striated muscle energy metabolism, by regulating mitochondrial function. The results provide insights into the development of PAMs and possibly other protein storage diseases, where a decrease of mitochondrial function has already been described.
Medieval texts reveal the normalised presence of Saami peoples in medieval Fennoscandia, suggesting close interactions involving trade, relationships, rituals, and magic. Despite growing recognition of these relations, the Saami remain overlooked in general studies of the Middle Ages, often relegated to symbolic roles or footnotes. As a result, Saami characters are typically depicted as the exotic Other within Norse society, often being stripped of agency and humanity in historical narratives. To counter these biases and distorted narratives, an essential step is analysing exclusionary structures in medieval literature and critically reviewing existing research on Saami representation. This process challenges dehumanising portrayals and confronts present-day stereotypes. The present study aims to ‘re-humanize’ (as Paulette F. C. Steeves puts it) the medieval Saami past by using decolonising frameworks and perspectives offered by the so-called ‘Indigenous turn’ of medieval studies, bridging medieval studies and Indigenous studies within a Norse context.
Changes in the microcirculation of the skin are a frequently observed accompanying phenomenon of many diseases, far beyond the spectrum of dermatological diseases. Not all of these changes are pathological, many are transient and have no serious consequences. This is true for many inflammatory diseases such as psoriasis vulgaris or atopic eczema.
However, there are also diseases in which functionally and morphologically recognizable microangiopathies lead to severe disease consequences. One of the most important diseases in this context is systemic sclerosis, an autoimmune systemic disease with multiple organ manifestations. Investigations of the cutaneous microcirculation are of great importance for the initial diagnosis as well as for prognosis and assessment of disease progression.
In peripheral hemodynamic disorders such as peripheral arterial disease (PAD) and chronic venous insufficiency (CVI), understanding microcirculatory disturbances also plays an important role in therapy and in monitoring the success of therapeutic interventions.
Hintergrund:
Kardiovaskuläre Präventionsleitlinien empfehlen unterschiedliche Instrumente zur kardiovaskulären 10-Jahres-Risikobestimmung. In der hausärztlichen Praxis wird dafür häufig das arriba-Instrument verwendet und durch die Leitlinie „Hausärztliche Risikoberatung zur kardiovaskulären Prävention“ empfohlen. Ziel der Studie ist die Validierung der arriba-Risikoprädiktion auf Basis von Morbiditäts- und Mortalitätsdaten der bevölkerungsbasierten Study of Health in Pomerania.
Methoden:
In einer retrospektiven Längsschnittanalyse wurde für Probanden ohne vorheriges kardiovaskuläres Ereignis das kardiovaskuläre 10-Jahres-Gesamtrisiko (Myokardinfarkt oder Schlaganfall) zur Basisuntersuchung mit dem arriba-, SCORE-Deutschland- und PROCAM-Algorithmus (Myokardinfarkt) berechnet. Aus Daten der Folgeuntersuchungen wurden kardiovaskuläre Ereignisraten ermittelt und Diskriminierungs- und Kalibrierungsmaße für die Risikobestimmungsinstrumente berechnet.
Ergebnisse:
In die Analyse wurden 2277 Proband:innen (Durchschnittsalter 53 ± 13 Jahre, 50% Männer) eingeschlossen. Nach durchschnittlich 10,2 Jahren betrug die kardiovaskuläre Ereignisrate 8,6% (196/2277). Das Verhältnis aus prädizierter und beobachteter Ereignisrate betrug für Proband:innen mit niedrigem, mittlerem und hohem kardiovaskulären Risiko 0,8, 1,5 und 1,3. Arriba unterschätzte bei Frauen und überschätzte in den Altersgruppen 30-44 und 45-59 Jahren die kardiovaskulären Ereignisraten.
Schlussfolgerung:
Diskriminierungswerte für das arriba-Instrument sind mit SCORE-Deutschland und PROCAM vergleichbar, eine individuelle Anpassung an die Zielpopulation ist jedoch nötig.
Our study examined whether potentially critical indications from depression questionnaires, interviews, and single items on suicidal ideation among partici-pants in a large prospective population-based study are related to short-term sui-cides within one year. For this purpose, we studied the association between (a) the severity of depressive symptoms according to the M-CIDI and the PHQ-9, BDI-II, and CID-S depression screening and (b) elevated scores on single sui-cidal ideation items and mortality according to claims databases.
In the baseline cohort, the frequency of depressive symptoms measured by CID-S was 12.90% (SHIP-START-0). The frequency for “Moderate” to “Severe de-pression” measured by the PHQ-9 (≥ 10 points) and BDI-II (≥ 20 points) ques-tionnaires ranged from 5.40% (SHIP-LEGENDE) to 8.80% (SHIP-TREND Morbid-ity follow-up). The 1-month prevalence of unipolar depression, measured by the M-CIDI in SHIP LEGENDE, was 2.31%.
Between 5.90% (SHIP-TREND Morbidity follow-up) and 6.60% (SHIP-LEGENDE) of respondents showed a certain degree of suicidal ideation in the two weeks preceding the assessment, according to BDI-II and PHQ-9.
Our results show the high frequency of depressive symptoms in the study region, with women being affected more frequently than men, especially in the higher categories. Furthermore, women were more frequently affected by suicidal idea-tion, although this difference was not evident in the highest categories.
There was one potential suicide in the year after a SHIP examination.
From our results, we cannot conclude that severe self-reported symptoms from depression questionnaires should be reported back to participants of an obser-vational population-based study to prevent suicide deaths within one year.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit erfolgte ein direkter Head-to-Head-Vergleich von ausgewählten Assessmentinstrumenten zur Ergebniserfassung von Heilverfahren bei Wirbelsäulenerkrankungen am Beispielkollektiv von Patienten mit traumatisch bedingter Fraktur eines Wirbels beziehungsweise zweier benachbarter Wirbel.
Die Studie war als prospektive, multizentrische Beobachtungsstudie über zwei Erhebungszeitpunkte konzipiert. Die Datenerhebung fand im Unfallkrankenhaus Berlin und in der BG-Unfallklinik Duisburg statt.
Die Patienten erhielten ein Fragebogenset, welches neben dem Indexinstrument EQ-5D als weitere Vertreter generischer Instrumente den SF-36 und das NHP sowie die spezifischen Instrumente FFbH-R, ODQ und RMDQ enthielt.
Um die geeignetste Methodik für Fragestellungen der rehabilitationswissenschaftlichen Forschung zu eruieren, aber auch Empfehlungen für die Auswahl von zur Routinedokumentation tauglichen Instrumenten zu generieren, wurden die genannten Instrumente hinsichtlich ihrer psychometrischen Eigenschaften analysiert. Betrachtet wurden hierbei die Verteilungseigenschaften (% Boden- und Deckeneffekte), die Praktikabilität (% fehlende Werte auf Skalenebene), die Änderungssensitivität anhand von t-Tests für gepaarte Stichproben und Effektgrößemaßen (standardisierte Mittelwertdifferenz, Effektgröße), die Reliabilität (Cronbach-Alpha) und die kriterienbezogene Validität mittels der Analyse der Pearson-Korrelationen.
Alle untersuchten spezifischen Fragebogen (FFbH-R, ODQ, RMDQ) sind zur Erfassung von patientenberichteten Outcomeparametern bei Wirbelkörperfrakturen geeignet und zeichnen ein ähnliches Bild der gesundheitsbezogenen Lebensqualität. Alle Instrumente sind in deutscher Sprache validiert, praktikabel und bilden Veränderungen im Zeitverlauf ab. Gleichwohl keines der Instrumente als allgemein überlegen erschien, kristallisierte sich der FFbH-R als besonders vorteilhaft raus. Hohe Praktikabilität sowohl für Probanden als auch für Anwender lassen ein breites Anwendungsspektrum zu.
Alle untersuchten generischen Instrumente (SF-36, NHP, EQ-5D) sind ebenfalls prinzipiell zur Erfassung des Gesundheitsstatus geeignet, wobei jedoch die analysierten Kennwerte hinter denen der spezifischen Instrumente zurückbleiben. Sie erfüllen die Standards der international geforderten Gütekriterien psychometrischer Methodik. Anhand der vorliegenden Analysen erscheint der SF-36 als günstigere Option eines Profilinstrumentes vor dem NHP. Der EQ-5D als einzig eingesetztes Indexinstrument zeigte kontinuierlich positive Eigenschaften.
Die gesundheitsbezogene Lebensqualität als ein derart komplexes Konstrukt ist nicht mittels eines einzelnen Maßes allumfassend zu beschreiben. Es gilt abhängig vom Untersuchungsziel ein Instrumentarium auszuwählen, welches sowohl den Gesundheitsstatus hinreichend operationalisiert als sich auch nach den praktischen Aspekten der geplanten Datenerhebung ausrichtet.
Eine Kombination verschiedener Instrumente ist erfolgversprechend. Für gesundheitsökonomische Analysen ist der Einsatz eines präferenzbasierten Indexinstrumentes unerlässlich. In der Bearbeitung verletzungsübergreifender Fragestellungen eignet sich ein generisches Instrument. Sobald das Patientenkollektiv hinsichtlich des Beschwerdebildes vergleichbar ist, sollte unweigerlich zusätzlich ein spezifisches Instrument eingesetzt werden.
Ziel. Das Ziel dieser Arbeit bestand darin, mit Hilfe des Survey of Neonates in Pomerania
(SNiP) einen umfassenden Überblick über die Schwangerenvorsorge in Mecklenburg-
Vorpommern zu geben.
Methode. Analysiert wurden die Daten von 4092 Schwangeren aus den Jahren 2004 bis 2008
des populationsbasierten Survey of Neonates in Pomerania.
Ergebnisse. Die Teilnahmequote an serologischen und sonographischen Screenings lag
zwischen 91 % bis 99 %. Die erste Vorsorgeuntersuchung erfolgte durchschnittlich in der
10. Schwangerschaftswoche (SD = 3.8 Schwangerschaftswochen). 3382 (86.1 %) Frauen
nahmen an mindestens zehn der nach den Mutterschaftsrichtlinien vorgesehenen
Vorsorgeuntersuchungen teil (Standardvorsorge). Bei 547 (13.9 %) Schwangeren erfolgte eine
Vorsorge unter Standard. Signifikante Prädiktoren für eine Unterversorgung waren eine
niedrige mütterliche Schulbildung (relatives Risikoratio [RRR] = 2.5, 95 % CI 1.6 – 3.8), das
mütterliche Alter und die Parität (χ2(6) = 24.923, p < .001). Die Gesundheitsprävention,
gemessen an Supplementeinnahme (Jod: χ2(3) = 125.934, p < .001; Folsäure: χ2(3) = 222.798,
p < .001) und Wahrnehmung schwangerschaftsbegleitender Angebote
(Geburtsvorbereitungskurse, Vorstellung in der Geburtsklinik, χ2(3) = 385.279, p < .001) hing
ebenfalls von der mütterlichen Bildung ab. Negative Einflüsse auf die Schwangerschaft standen
im Zusammenhang zum Einkommen. Das Risiko zu rauchen (OR 0.19, 95 % CI 0.15 – 0.24)
sank ebenso wie der BMI (Coef. = -.83, p < .000) mit der Höhe des Einkommens. Der
Alkoholkonsum dagegen stieg bei höherem Einkommen (OR 1.30, 95 % CI 1.15 – 1.48) an.
Schlussfolgerungen. Die Schwangerschaftsvorsorge ist in Mecklenburg-Vorpommern gut
etabliert. Dennoch sollten vermehrt präventive Ansätze gerade für jüngere Schwangere und für
diejenigen mit geringerer Schulbildung und niedrigerem Einkommen in den Vordergrund
gerückt werden, um auch hier optimale Bedingungen in der Schwangerschaft, bei der Geburt
und für das künftige Leben des Kindes zu schaffen.
Ziel der Arbeit war es, Mono-Dithiolen-Vanadiumkomplexe zu synthetisieren, die als Katalysatoren in Oxidationsreaktion von prochiralen Sulfiden zu chiralen Sulfoxiden getestet werden sollten.
Es konnten verschiedene Ansätze entwickelt werden, die vielversprechend waren, um durch weitere Forschung Mono-Dithiolen-Vanadiumkomplexen erhalten zu können.
Insbesondere konnte eine universell anwendbare Syntheseroute für die Verwendung von aliphatischen Dithiolenen in der Komplexsynthese erfolgreich gezeigt werden. Außerdem wurden neue Kristallstrukturen verschiedener Dithiolen-Vanadiumkomplexe erhalten.
Die Kv7-Kaliumkanalöffner Flupirtin und Retigabin waren wertvolle Alternativen bei der Pharmakotherapie von Schmerzen und Epilepsie. Beide Wirkstoffe werden aufgrund von unerwünschten Arzneimittelwirkungen derzeit jedoch nicht mehr eingesetzt. Die Flupirtin-induzierte Hepatotoxizität und die durch Retigabin hervorgerufenen Gewebeverfärbungen scheinen dabei auf den ersten Blick nicht zusammenzuhängen. Gleichwohl lassen sich wahrscheinlich beide Nebenwirkungen auf das gemeinsame oxidationsempfindliche Triaminoaryl-Grundgerüst zurückführen, welches zur Bildung von reaktiven Chinondiimin-Metaboliten neigt. Da hingegen der Wirkungsmechanismus, d. h. die Öffnung der Kv7-Kanäle, nicht an der Toxizität beteiligt zu sein scheint, hatte diese Arbeit zum Ziel, sicherere Alternativen für Flupirtin und Retigabin zu entwickeln. In einem Liganden-basierten Ansatz wurde eine Umgestaltung des Triaminoaryl-Kerns, den beide Wirkstoffe gemeinsam haben, vorgenommen, was zu Carba-Analoga führte, die durch eine erhöhte Oxidationsbeständigkeit sowie ein vernachlässigbares Risiko für die Bildung von chinoiden Metaboliten charakterisiert sind. Zusätzlich zu diesen verbesserten Sicherheitsmerkmalen offenbarten einige der neuartigen Derivate eine überlegene Kv7.2/3-Kanalöffnungsaktivität. Im Vergleich zu Flupirtin konnte die Potenz der Verbindungen um den Faktor 150 gesteigert werden, während die intrinsische Aktivität auf bis zu 176 % verbessert werden konnte, was die betreffenden Carba-Analoga zu vielversprechenden Kandidaten für eine weitergehende Entwicklung macht. Andererseits ermöglichten einige inaktive Verbindungen sowie die insgesamt deutlich abgestuften Kv7.2/3-Aktivitätsdaten die Etablierung von validen Struktur-Wirkungs-Beziehungen und Hypothesen zum Bindungsmodus, die mit Dockingergebnissen und Molekulardynamik-Simulationen korrelierten.
Das maligne Melanom ist eine der häufigsten malignen Erkrankungen in Deutschland. Vor allem in fortgeschrittenen Stadien ist es mit einer hohen Letalität verbunden. Die aktuell vorhandenen Therapiemöglichkeiten bergen ein hohes Nebenwirkungspotenzial und weisen bei dem häufig mutierenden Karzinom eine begrenzte Wirksamkeit auf. Daher sind unterstützende oder neue Therapieansätze essenziell. Kaltes nicht-thermisches Plasma hat in der Krebsforschung in den letzten Jahren zunehmend Aufmerksamkeit erhalten, da sich gute Effekte auf Tumorzellen zeigen ließen. Durch den in dieser Arbeit gewählten 3D-Aufbau der Zellkultur konnten Zell-Zell-Interaktionen, unterschiedliche Zellzyklus-Stadien, Nährstoffgradienten innerhalb des Zellverbandes und daraus resultierende Effekte auf die Wirksamkeit des Therapieansatzes simuliert werden. In der präklinischen Forschung zur Plasmamedizin könnte die Verwendung von Sphäroiden ein nützliches Modell darstellen, um die Wirkweise des Plasmas besser zu verstehen und später die Anwendung am Patienten zu ermöglichen. Zudem kann die Sensibilität unterschiedlicher maligner Zellen mit diesem Modell eingeschätzt werden. Zum Einsatz kamen Zellen eines Primärmelanoms (SK_MEL-28) und einer Lymphknotenmetastase eines Melanoms (MNT-1). Es konnte eine signifikante Reduktion des Wachstums der Sphäroide beider gewählter Melanom-Zellreihen nach indirekter und direkter Plasmabehandlung mit dem kalten Atmosphärendruck-Plasmajet kINPenMed festgestellt werden. Zudem konnte auch eine reduzierte Vitalität der Sphäroide nach Plasmabehandlung gezeigt werden. Eine Veränderung im Nachweis von proliferierenden oder apoptotischen Zellen innerhalb des Sphäroids mit immunhistologischen Färbungen konnte nicht gezeigt werden. Auch nach Plasmabehandlung zeigte sich lediglich ein Proliferationsgradient von außen nach innen an den Sphäroiden aller Behandlungsgruppen. Nach Platzierung der plasmabehandelten Sphäroide in einem Kollagen 1-Gel konnte ein vermehrtes Auswachsen von Zellen bei den indirekt behandelten Sphäroiden beobachtet werden. Die Ergebnisse der immunhistologischen Färbungen und die Migration im Gel stehen im Gegensatz zu den in der Literatur beschriebenen Effekten der Plasmabehandlung und bedürfen einer weiteren Evaluation. In der Proteomanalyse zeigten sich ebenfalls Proteine vermehrt exprimiert, die an der Reaktion auf RONS, an Migration und Adhäsion sowie am Zellzyklus beteiligt sind. Dabei unterstützen die Daten aus der Proteomanalyse viele der zuvor genannten Ergebnisse.
Responses of bovine and human neutrophils to members of the Mycobacterium tuberculosis complex
(2023)
PMN are one of the most important cells of the innate immune system and are responsible for fast clearance of invading pathogens in most circumstances. The role of human PMN during mycobacterial infection have been widely studied. Nevertheless, there are contradicting results regarding their role in protection or pathology during TB. Similar studies focusing on bovine PMN and their role in M. bovis infection remain understudied. Also, not much is known about attenuation of M. tb in cattle and responses of PMN to this MTBC member.
The major aims of this study were to i) gain insights into bovine PMN biology and the cellular processes triggered by challenge with virulent mycobacteria and to ii) find out whether interspecies differences result in different outcomes upon in vitro challenge. In the first part of the work, a new isolation method for bovine PMN from whole blood was developed. Human and bovine PMN have different buoyant properties and hence need to be isolated using different procedures. The magnetic isolation method developed within this thesis is robust and results in very good yields of highly pure, viable bovine PMN populations. This is extremely advantageous and indispensable for downstream functional assays that are required to be performed on a single day.
The second goal of this study was to compare and contrast the functional differences between bovine and human PMN upon BCG infection. The findings reveal for the first time that human PMN phagocytose more BCG in comparison to bovine counterparts. Non-opsonized bacteria were internalized via the lectin-like C-domain, require cholesterol and an active cytoskeleton in human PMN, whereas opsonized bacteria entered cells via the CR3 and, in particular, CD11b. It remains unresolved why bovine PMN reacted differently, notably phagocytosis remained unaltered, to various treatments, including blocking monoclonal antibodies to CD11b and chemical inhibitors altering the cell membrane. Nonetheless, the increased uptake of BCG by human PMN correlates to more potent response of these cells in functional assays in comparison to bovine PMN. No PMN intrinsic differences were found in the basal cholesterol content. Comparative assays with the virulent strains would be essential in order to generalize these observations.
The third aim was to investigate the responses of bovine PMN to BCG, M. tb and M. bovis. While there was no difference in uptake between BCG and M. tb, serum opsonized BCG was taken up at a higher amount. This finding suggests differential binding of bacterial epitopes to host cell receptors which modulates mycobacteria uptake. However, between the virulent strains M. tb and M. bovis, the human-adapted bacillus was phagocytosed at a higher rate which hints towards the possibility of rapid recognition and clearance of M. tb in bovine host thereby possibly preventing pathology. The release of selective cytokines by PMN post infection with the virulent strains offers baseline information relevant for processes that probably occur in vivo. This work for the first time provides insights into responses of bovine PMN to mycobacteria in a two-tier approach: by cross-species analysis of PMN responses to selected mycobacterium and by head-to-head analysis of bovine PMN to animal-adapted and human-adapted mycobacteria.
As a prospect for future research in bovine PMN biology in the context of mycobacterial infection, it would be highly advantageous to compare the subcellular localization of M. tb and M. bovis in bovine PMN using confocal and/or electron microscopy. This analysis would confer proof on attachment or internalization of mycobacteria by PMN and identify the features of the mycobacteria-containing compartments. Also, in-depth investigations of additional entry pathways for the pathogen in bovine cells would be informative for unlocking downstream cell signaling events. In addition, PMN viability studies will be meaningful particularly in bovine PMN challenged with M. bovis and M. tb, given the impact of death patterns on tissue pathology. Current results and follow up studies will contribute to the understanding of the roles of PMN in controlling elimination or growth of M. bovis and M. tb in cattle.
Objective
Alexithymia is associated with various mental and physical disorders. Some rare evidence also suggested high alexithymia to affect the HPA axis based on small and selective samples. It was aimed to investigate the impact of alexithymia on basal cortisol levels in a large population-based cohort.
Methods
In a sample of N = 3444 individuals from the Study of Health in Pomerania (SHIP-TREND-0), the effect of alexithymia on basal serum cortisol levels was investigated in a cross-sectional design.
Multiple linear regressions utilizing cortisol levels as the response variable and alexithymia as the predictor of interest were calculated, while adjusting for conven-tional confounding covariates including depression. Multiple stratified, moderation and mediation analyses were performed to validate the results.
Results
Alexithymia was not significantly associated with basal cortisol levels (b = 0.23, 95 percent confidence interval (CI) of [-0.24, 0.69]; sr2 = 0.00, CI: [-0.00, 0.00]).
Sex- and age-stratified regression analyses as well as dichotomized models of non-alexithymic and alexithymic individuals substantiated the non-significance.
Additional mediation analyses with (1) depression and (2) physical health (R2 > 1 in both cases) and moderation analysis regarding the interaction of physical health and alexithymia (b = -1.45, 95 percent confidence interval (CI) of [-6.13, 3.32]; sr2 = 0.00, CI: [-0.00, 0.00]) corroborated the results.
Conclusion
This study does not support previous findings as it shows no association between alexithymia and basal cortisol; however, a consideration of the circadian rhythm, stress exposure or specific sample compositions heeding the methodological design should be the subject of further research.
Adipositas als chronische Erkrankung ist zu einem der Hauptgesundheitsprobleme der Weltbevölkerung im 21. Jahrhundert geworden. Starkes Übergewicht und Adipositas gelten als Risikofaktoren für eine Reihe systemischer Erkrankungen. Meist bringt man die vermehrte Ansammlung von Fettdepots mit kardiovaskulären Erkrankungen oder Diabetes in Verbindung. Doch auch in der oralen Gesundheit macht sich starkes Übergewicht bemerkbar. In den letzten Jahren wurde in der Literatur zunehmend der Zusammenhang zwischen Parodontitis und Übergewicht bzw. Adipositas thematisiert und wissenschaftlich belegt. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Frage, inwieweit sich die Lokalisation der Fettdepots an unterschiedlichen Körperregionen auf die Entstehung und den Verlauf einer Parodontitis auswirkt und ob es einen bidirektionalen Zusammenhang zwischen Parodontitis und den spezifischen Fettverteilungsmustern gibt. Die statistischen Analysen wurden basierend auf Datensätzen der Follow-Up-Untersuchung SHIP-2 der Study of Health in Pomerania angefertigt.
Stigmatisierung tritt bei psychischen, körperlichen sowie chronisch neurologischen Erkrankungen auf. Stigma kann vielfältige Auswirkungen auf Betroffene haben: Es vergrößert Gesundheitsunterschiede, verringert Lebensqualität und schafft Hürden, Gesundheitsleistungen zu nutzen. Internationale Studien zu diesem Thema zeig-ten, dass Stigma bei MS-Patient*innen u.a. die Lebensqualität, das psychische Wohlbefinden, das Offenlegen der Erkrankung und die Einhaltung von Therapien beeinflusst. Hinsichtlich der Stigmatisierung bei chronisch neurologischen Erkran-kungen, wie Multipler Sklerose (MS), gibt es in Deutschland bisher keine Studien. Ziel dieser Arbeit war eine erstmalige Datenerhebung zu Stigmatisierung bei MS. Endpunkte der Erhebung sind, welche Formen von Stigma in dieser Kohorte vorlie-gen und ob es psychische Komponenten, krankheitsspezifische Eigenschaften o-der soziodemographische Daten gibt, die im Zusammenhang mit Stigma stehen. Diese Daten wurden daraufhin in Vergleich zu internationalen Daten gestellt. Auch bisher noch kaum erforschte Assoziationen zu Stigma und Fatigue wurden näher betrachtet.
Die Studie wurde als prospektive Kohortenstudie in Form validierter Fragebögen an der Universität Greifswald (Klinik für Psychiatrie und Klinik für Neurologie) durchge-führt. Zur Auswertung unserer Daten wurden zunächst Basistabellen mit Angaben aus Mittelwert, Standardabweichung, Median und Interquartilenabstand verwendet. Um einen monotonen Zusammenhang zwischen den Variablen zu untersuchen, wurde der Rangkorrelationskoeffizient nach Spearman angewandt; um Assoziatio-nen aufzuzeigen die negative binomiale Regression.
Die Zusammensetzung der Kohorte mit dem Anteil an Männern (26%) und Frauen (74%) ist repräsentativ für MS. Alter und Erkrankungsdauer sind heterogen verteilt. 88 Personen hatten den schubförmig remittierenden MS-Typ, 11 den sekundär pro-gredienten und ein Patient den primär progredienten Verlaufstyp. Der Stigmatisie-rungsgrad in dieser MS-Kohorte ist gering. Der Modalwert für beide Stigma-Skalen liegt jeweils beim Minimum. Stigmatisierung korreliert signifikant auf hohem zweisei-tigen Signifikanzniveau (p>0,05) mit Depression (Korrelationskoeffizient 0,55), Fati-gue (0,51) und Behinderung (0,34). Für Lebensqualität liegt eine negative Korrelati-on vor (-0,54). Bei hohem Signifikanzniveau (p=0,001) erhöhen Behinderung und Depression das Risiko für MS-bezogene Stigmatisierung im Vergleich zu einer ge-sunden Referenzgruppe: Behinderung erhöht es jährlich um 38% und Depression um 5%. Mit jedem weiteren Lebensjahr der Patient*innen sinkt das Stigma-Risiko um 2,7 %. Bei Menschen mit Fatigue steigt das Risiko stigmatisiert zu werden jähr-lich um 2%.
Durch die vorliegende Arbeit konnten Ergebnisse internationaler Studien hinsicht-lich der Zusammenhänge zwischen Depression und Behinderung zu Stigma bestä-tigt werden. Ebenfalls konnte bestätigt werden, dass der Stigmatisierungsgrad bei MS eher gering ist. Der Grad der Behinderung beeinflusst das Stigmatisierungser-leben am stärksten, was sich häufiger in Form von internalisiertem statt öffentlichem Stigma äußert. Dass Jüngere eher betroffen sind, kann mit dem Vorkommen von erwartetem Stigma bei Unvorhersagbarkeit der Diagnose erklärt werden. Das erwar-tete Stigma kann schließlich besonders bei jüngeren Patient*innen zur Verheimli-chung der Erkrankung führen. Dies wurde im Prozess dieser Arbeit herausgearbei-tet und sollte in weiteren Studien noch eingehender untersucht werden. Da im Alter Stigmatisierung vorliegt und Behinderung ebenso wie behinderungsbezogenes Stigma mit dem Alter zunehmen, liegt die Vermutung nahe, dass im Alter andere Formen von Stigma eine Rolle spielen.
In this work, 2-dimensional measurements in the THz frequency range with self-made spintronic THz emitters were presented. The STE were used to optimize the spatial resolution and determine the magnetization in geometric shapes. At the beginning, various combinations of FM and NM layers were produced and measured to achieve an optimal composition of the STE. The layer thickness of the ferromagnetic CoFeB layer and the nonmagnetic PT layer was also varied. The investigations have shown that a layer combination of 2 nm thick CoFeB and 2 nm thick Pt, applied to a fused silica glass substrate and covered with a 300 nm thick SiO2 layer, emits the highest THz amplitude. Based on these, a structured sample, consisting of an STE and an additional layer system of 5 nm Cr and 100 nm Au, was produced. Further, three wedge-shaped structures were removed from the gold layer by an etching process so that the THz radiation generated by the STE can pass through these areas. This enables the optimization of the resolution of the system. For this purpose, the sample was moved perpendicular to the laser beam by two stepping motors with a step size of 5 μm and imaged 2-dimensionally. By reducing the step size to 0.2 μm, the beam diameter could be measured at the edge of the structure using the knife-edge method. Based on this measurement, the resolution of the system could be determined as 5.1 ± 0.5 μm at 0.5 THz, 4.9 ± 0.4 μm at 1 THz, and 5.0 ± 0.5 μm at 1.5 THz. These results are confirmed by simulations considering the propagation of THz wave packets through the SiO2. The expansion of the FWHM of the waves, passing through the 300 nm thick layer, is about 1%. Only a SiO2 layer with a thickness in the μm range occurs an expansion of around 10%. This shows that it is possible to perform 2-dimensional THz spectroscopy with a resolution in the dimension of the exciting laser beam by using near-field optics. Afterward, the achieved spatial resolution was used to investigate the influence of external magnetic fields on the STE and the emitted THz radiation. By implementing a pair of coils above the sample, an external magnetic field could be applied parallel to the pattern. The used sample was designed in such a way that only certain geometric areas on the fused silica glass substrate were coated with an STE so that THz radiation is emitted only in those areas. The 2-dimensional images show the geometric structures for f = 1.0 THz and f = 1.5 THz clearly. By applying a permanent, positive magnetic field (+M), a positive course of the THz amplitude can be seen. A rotation of the magnetic field by 180° (-M) leads to a reversal of the orientation of the emitted THz radiation, whereby the magnetic field does not influence the corresponding frequency spectrum. By using minor loops, the sample was demagnetized by the constant reduction of the magnetic field strength with alternating magnetic field direction. The 2-dimensional representation of the pattern with a step size of 10 μm shows that the sample was demagnetized since both, positively and negatively magnetized structures, could be imaged. In addition, in the 2nd row from the top, a completely demagnetized circle and a rectangle with a division into two domains can be seen. These structures have both positive and negative magnetized areas, which are separated by a domain wall. To investigate this in more detail a 2-dimensional measurement of the divided regions was made with a step size of 2.5 μm. These images confirm the division of the structures into positive and negative domains, separated by a domain wall, which was verified by Kerr-microscope measurements. Both data show a similar course of the domains and the domain wall. However, to be able to examine the domain wall more precisely using 2-dimensional THz spectroscopy, the resolution of the system must be improved to a range of a few nm, because the expected domain wall width is between 𝑙𝑊 = 12.56 nm and 𝑙𝑊 = 125.6 nm. The improved resolution would make it possible to image foreign objects, such as microplastics in biological cells or tissue. For this purpose, different plastics, such as polypropylene, polyethylene, and polystyrene, were investigated in the THz frequency range up to 4 THz. While no specific absorption could be determined for PP, characteristic absorption peaks were found for PE and PS. The energy of the photons with a frequency of about 2.2 THz excites lattice vibrations in the PE. Therefore, this frequency is specifically absorbed, and the intensity in the transmission spectrum is lower than for other frequencies. PS absorbs especially THz radiation with a frequency of 3.2 THz. In addition, all of the investigated plastics are mostly transparent for THz radiation, which makes imaging of these materials feasible. Based on these basic properties, it will be possible to image and identify these types of plastic.
Until today, more than 17% of the population in Mecklenburg Western-Pomerania suffer from chronic kidney disease (CKD) which was revealed by the SHIP study (Study of Health in Pomerania). 20% of CKD cases can be traced back to glomerulopathies. One common characteristic of glomerulopathies is the morphologic change of the glomerular filtration barrier which consists of endothelial cells, the glomerular basement membrane and podocytes. Under healthy conditions, the foot processes of the podocytes interdigitate with the foot processes of the neighboring podocytes with a filtration slit in between. Apart from the slit membrane protein nephrin, typical adherens junction proteins like occludin or JAM-A are also expressed at this cell-cell junction. This junction is therefore considered to be a specialized type of adherens junction, necessary to maintain the size-selectivity of the filtration barrier. During podocyte injury, podocyte foot processes lose their characteristic morphology and the typical meandering filtration slit becomes linearized, a process which is described as foot process effacement.
Since morphological change is directly linked to change or loss of function, ultrastructural analysis of the foot processes is necessary for diagnostics and research. By using 3D-structured illumination microscopy (3D-SIM), we quantified these morphological changes as well as studied a possible biomarker, the tight junction protein claudin 5 (CLDN5). Our study showed a spatially restricted up-regulation of CLDN5 in effaced filtration slit areas in biopsies of patients suffering from minimal change disease (MCD), focal and segmental glomerulosclerosis (FSGS) as well as in mice after NTS injection and in the uninephrectomy DOCA-salt mouse model. CLDN5/nephrin ratios of biopsies from patients with glomerulopathies and of tissue received from NTS-treated mice were significantly higher compared to controls. We found that in patients the CLDN5/nephrin ratios were negatively correlated with the filtration slit density. Since CLDN5 up-regulation was observed in several areas of high filtration slit density, we hypothesized that CDLN5 upregulation preceded visible foot process effacement. Taken together, we suggest that CLDN5 could be a helpful biomarker to identify an early change of the foot process morphology in addition to filtration slit density measurement. Additionally, correlation analysis of foot process effacement with patient data showed a significant negative correlation of the filtration slit density with proteinuria in MCD patients.
In drei verschiedenen Teilanalysen wurden Erkenntnisse über die Wirksamkeit von Interventionsmaßnahmen gegen das Vorkommen und die Verbreitung von ESBL/AmpC-bildenden E. coli in der Hühnermast gewonnen. Literaturdaten und praktische Laborergebnisse, die teilweise selbst erhoben wurden, flossen in ein mathematisches Modell ein, um die Auswirkungen von Haltungsparametern und konkreten Interventionsmaßnahmen prädiktiv berechnen zu können. Die zusammengefassten Ergebnisse zeigen einen Einfluss der Maßnahmen „Competitive Exclusion“, „Reinigung und Desinfektion“ sowie den Haltungsparametern „Rasse“, „geringe Besatzdichte“ und „erhöhte Einstreumenge“ auf das Vorkommen von bestimmten ESBL/AmpC-bildenden E. coli. Zusätzlich zu den Einzelmaßnahmen wurden im Modell mehrere Kombinationen getestet, wobei zwei unterschiedlichen Szenarien verwendet wurden, entweder der Stall oder die Eintagsküken waren zu Beginn der Mastperiode positiv. Diese Kombinationen ergaben eine deutliche Reduktion der resistenten E. coli in den infizierten Tieren, in deren Ausscheidungen und in der Einstreu. In diesem Zusammenhang wären Daten aus tierexperimentellen Studien zu kombinierten Maßnahmen interessant. Weitere wissenschaftliche Ergebnisse könnten zu einem optimierten Modell beitragen, damit es die realen Bedingungen besser widerspiegelt. Zu einer weiteren Präzisierung könnte zum Beispiel die dezidierte mathematische Berechnung des Wachstums von resistenten E. coli in den unterschiedlichen Teilen des Gastrointestinaltrakts des Huhns und in der Einstreu führen, unter Berücksichtigung von pH-Wert und Temperatur. Ungeachtet dessen bietet die vorliegende Version des Modells eine nützliche Unterstützung bei der Vorhersage der Auswirkung unterschiedlicher Maßnahmen auf das Auftreten und die Verbreitung von ESBL/AmpC-bildenden E. coli in Masthuhnbetrieben. Diese Ergebnisse können zu einer umfassenden Quantitativen mikrobiologischen Risikobewertung (QMRA) beitragen, mittels derer die Effizienz von Risikominderungsmaßnahmen in der gesamten Broilerproduktionskette, von der Brüterei und Aufzucht über die Mast, Schlachtung, Verarbeitung und den Einzelhandel bis hin zum Verzehr - from farm to fork, bestimmt werden kann.
Tafazzin is an acyltransferase with key functions in remodeling of the mitochondrial phospholipid cardiolipin (CL) by exchanging single fatty acids species in CL. Tafazzin-mediated CL remodeling determines the actual CL compositions and has been implicated in mitochondrial morphology and function. Thus, any deficiency of tafazzin leads to altered fatty acid composition of CL which is directly associated with impaired mitochondrial respiration and ATP production. Mutations in the tafazzin encoding gene TAZ, are the cause of the severe X-linked genetic disease, BARTH syndrome (BTHS).
Previous work provided first hints on a linkage of CL composition and subsequent limitations in the cellular ATP levels which may contribute to the restriction of growth. However, in C6 cells ATP levels remained unaltered due to compensatory activation of glycolysis. Moreover, it has been demonstrated that the substantial changes in CL composition are similarly resulting from knocking down either cardiolipin synthase (CRLS) or TAZ. This has also been shown in C6 glioma cells. Most notably only the knock down of TAZ, but not that of CRLS, compromised proliferation of C6 glioma cells. Therefore, a CL- independent role of TAZ in regulating cell proliferation is postulated.
In this study, any linkage of the lack of tafazzin to cellular proliferation should be investigated in more detail to allow first insight into underlying mechanisms.
The results of the current study demonstrate that the tafazzin knockout in C6 glioma cells show changes in global gene expression by applying transcriptome analysis using the- microarray Clarion S rat Affymetrix array. Out of 22,076 total number of genes detected, 1,099 genes were differentially expressed in C6 knockout cells which were either ≥2 and ≥4 fold up or down regulated genes. Furthermore, expression of selected target genes was validated using RT-qPCR. We have hypothesised that the changes in TAZ dependent gene expression is via PPAR transcription factor. According to eukaryotic promoter database (EPD) for selected target genes, exhibited at least one putative binding site for PPARG and PPARA transcription factors. However, pioglitazone and LG100268, synthetic ligands of PPARG and RXR, could not show any effect on changes in gene expression in C6 TAZ cells. Another class of cellular lipids, oxylipins were found to occur in significantly higher amounts in C6 TAZ cells compared to C6 cells which makes them candidates for mediating cellular effects and regulating gene expression via PPARs. A computational tool CiiiDER was used to for the prediction of transcription factor binding site. The transcription factors enriched in TAZ- regulated genes were found to be HOXA5 and PAX2, binding sites of which could be detected in 100 % of TAZ- regulated genes (>2-fold). By applying IPA to the differentially expressed genes we could identify lipid metabolism, and cholesterol superpathway in particular as the most affected pathway in C6 TAZ cells. This pathway consists of 20 genes, of which all (20/20) appeared to be differentially regulated in C6 TAZ cells. Of all the 20 genes, 4 of the differentially expressed genes were selected for further validation by RT-qPCR. By IPA it was possible to identify the upstream regulators that might be responsible for the differential expression of genes in C6 deficient cells. Some of the genes ACACA, HMGCR, FASN, ACSL1, 3 and, 5 identified was decreased by predicted activation and inhibition of the regulators. Further we have analysed the levels of cellular cholesterol content in C6 and C6 TAZ (w/o Δ5 and FL) cells. In C6 cells cholesterol is present more in its free form. C6 TAZ cells have increased amount of cholesterol compared to C6 cells. However, Δ5 and FL expressed C6 TAZ cells showed less amount of cholesterol.
Previous work established that knockout of tafazzin in C6 cells showed decreased cell proliferation in the absence of any changes in ATP content. To understand this phenomenon cellular senescence associated β-galactosidase in C6 and C6 TAZ cells was performed. C6 TAZ cells showed increased percentage of β-gal positive cells compared to C6 cells. Moreover, senescent associated secretory phenotype (SASP) represented by e.g. CXCL1, IL6, and IL1α was determined using RT-qPCR. Gene expression of these SASP factors was significantly upregulated in C6 TAZ cells.
Several human tafazzin isoforms exists due to alternate splicing. However, whether these isoforms differ in function and in CL remodelling activity or specificity, in particular, is unknown. The purpose of this work was to determine if specific isoforms, such as human isoform lacking exon 5 (Δ5), rat full length tafazzin (FL) and enzymatically dead full length tafazzin (H69L), can restore the wild type phenotype in terms of CL composition, cellular proliferation, and gene expression profile. Therefore, in the second part, it was demonstrated that expression of Δ5 to some extent and rat full length tafazzin can completely restore CL composition, in C6 TAZ cells which is naturally linked to the restoration of mitochondrial respiration. As expected, a comparable restoration of CL composition could not be seen after re-expressing an enzymatically dead full-length rat TAZ, (H69L; TAZ Mut). Furthermore, re-expression of the TAZ Mut largely failed to reverse the alterations in gene expression, in contrast re-expression of the TAZ FL and the Δ5 isoforms reversed gene expression to a larger extent. Moreover, only rat full length TAZ was able to reverse proliferation rate. Surprisingly, the expression of Δ5 in C6 TAZ cells did not promote proliferation of the wild type. Different effects of Δ5 and FL on CL composition and cell proliferation points to the specific and in part non-enzymatic functions of tafazzin isoforms, but this certainly requires further analysis.
A long-standing controversy in emotion research concerns the question whether stimuli must be conceptually interpreted, or semantically categorized, to evoke emotional reactions. According to the semantic primacy hypothesis, the answer to this question is positive; whereas according to the affective primacy hypothesis, it is negative: Emotions can also be, and perhaps often are, elicited by preconceptual stimulus representations, such as particular shapes or color patterns.
In the present dissertation project, the semantic primacy hypothesis was tested in eight experiments using different latency judgment paradigms in which the perceptual latencies of object recognition and affect onset were measured and compared. The chronometric measurement methods comprised temporal judgments (temporal order judgments and simultaneity judgments: Publication A, Experiments 1–4; the rotating spot / rotating clock hand method: Publication B, Experiments 1–2) and speeded reaction time measurements (Publication C, Experiments 1–2). To elicit affective responses, pictures of pleasant (e.g., cats, children) and unpleasant objects (e.g., spiders, moldy food) from everyday life were presented.
According to the semantic primacy hypothesis, object recognition is a necessary partial cause of affect. This implies the following three predictions that were tested in the studies: (1) Because causes must precede their effects, the time of the onset of object recognition must precede the time of the onset of affect. (2) The longer it takes a person to recognize an object, the longer it should also take them, other factors constant, to experience affect; therefore, the latencies of the two mental events should be positively correlated across individuals. (3) An experimental manipulation that delays the onset of object recognition (in this case a moderate blurring of the pictures) should also delay the onset of affect, and the effect of the manipulation on affect latency should be mediated by the delay in object recognition.
In agreement with Prediction 1, regardless of the chronometric method used, the latency of object recognition consistently proved to be shorter than the latency of affect onset. According to the meta-analytically integrated latency differences estimated in the temporal judgment experiments, affect followed object recognition with a delay of 117 ms. This result was obtained for both pleasant and unpleasant stimuli and was independent of task order. Supporting Prediction 2, the latencies for object recognition and affect onset were positively correlated across participants (meta-analytic r = .50). Supporting Prediction 3, delaying object recognition by blurring the affective pictures was found to also delay the onset of affect and the effect of blurring on the latency of affect was found to be partly mediated by delayed object recognition.
Two additional predictions tested and confirmed in Experiment C2 were: (4) False-coloring the affective pictures delays the onset of affect but not object recognition, and this effect is mediated by reduced affect intensity. (5) Judgments of the valence of the stimuli (i.e., whether the imaged object is pleasant or unpleasant) take more time than reports of object recognition, but less time than affect onset reports, for which valence judgments have often been used as a substitute in previous studies.
Taken together, the results of the eight experiments provided consistent support for semantic primacy in the generation of pleasant and unpleasant feelings evoked by affective pictures: Object recognition can be considered a necessary partial cause of affect in the reported experiments. The results are compared to previous findings, possible reasons for deviant response patterns found in a small minority of the participants are considered, and several implications of the findings for emotion research are derived. Possible adaptations of the chronometric approach to investigate other questions of emotion research are suggested. Finally, limitations of the dissertation project are pointed out and possible ways to address these in future research are proposed.
Liver dysfunctions are commonly associated with diabetes and mortality in the general
population. However, previous studies lack to define these disorders with hepatic markers from
MRI, which have been shown to be more accurate and sensitive than hepatic ultrasound and
laboratory markers. Further, previous studies defining different categories of prediabetes by oral
glucose tolerance states revealed controversial findings. Hence, this dissertation contributed to
understand the associations of liver dysfunctions with glucose intolerance states and all-cause
mortality in the general population.
In the first part of the dissertation, the associations of MRI-related hepatic steatosis and hepatic
iron overload with prediabetes were investigated. Prediabetes was categorized into IFG, IGT,
(alone or in combination) or previously unknown type 2 diabetes mellitus using OGGT data, as
suggested by the ADA. For analyses, we included 1632 subjects with MRI who participated in
an OGTT and reported no type 2 diabetes mellitus. We found that hepatic steatosis was
positively associated with continuous markers of glucose metabolism. Similarly, subjects with
hepatic steatosis as defined by MRI had a higher relative risk ratio to be in the prediabetes
groups (i-IFG, i-IGT and IFG + IGT) or having undiagnosed diabetes than individuals without
this condition. The observed associations were more obvious for MRI-derived hepatic steatosis
compared to ultrasound. In comparison to hepatic steatosis, we found that MRI-assessed hepatic
iron overload was positively associated only with both 2-hour plasma glucose and the combined
IFG + IGT category. There were no significant associations between hepatic iron overload and
other glucose tolerance states or biomarkers of glucose metabolism, regardless of possible
confounding factors.
In the second part, the associations of liver volume and other markers of hepatic steatosis with
all-cause mortality in the general population were investigated. We included 2769 middle-aged
German subjects with a median follow-up of 8.9 years (23,898 person-years). Serum liver
enzymes and FIB-4 score were used as quantitative markers, while MRI measurements of liver
fat content and total liver volume included as qualitative markers of hepatic steatosis. Compared
to other markers of hepatic steatosis, larger liver volumes were significantly associated with a
nearly three-fold increase in the long-term risk of all-cause mortality. Furthermore, this
association was consistent across all subgroups considered (men vs. women; presence or absence
of metabolic syndrome or type 2 diabetes at baseline). A positive association between FIB-4
score and all-cause mortality was found both in the entire cohort and in women. Likewise,
positive associations of higher serum AST and GGT levels with all-cause mortality were found
in the entire cohort and in men.
To conclude, this dissertation acknowledges the fact that prevention and early intervention of
liver dysfunction has major impact to reduce the burden of public health problems. Thus, our
findings suggest that hepatic markers contributes to an increased risk of prediabetes and all-cause
mortality, which might be helpful to identify high risk groups who need closer attention with
respect to prevention of liver disorders and diabetes.
Ziel dieser Studie ist es, die Auswirkungen von verschiedenen Desinfektionsmittel auf die Dimensionsstabilität von dentalen Abformmaterialien zu zeigen.
Hierfür werden mit den Alginaten Blueprint Xcreme (Fa. Dentsply Sirona) und HS-Maxima (Fa. Henry Schein) unter Zuhilfenahme der Material- Prüfmaschine RetroLine Z050 TH (Fa. ZwickRoell) in einem standardisierten Verfahren Abformungen von einem in Nichtedelmetall gegossenen Meistermodell genommen. Diese unbehandelten Abformungen werden mit dem Meistermodell verglichen. In einer zweiten Versuchsreihe werden Abformungen mit den Desinfektionsmitteln ORBI-Sept (Fa. Orbis), Zeta 90+ (Fa. Zhermack), MD 520 (Fa. Dürr Dental), Dentavon (Fa. Schülke) und EuroSept Plus (Fa. Henry Schein) behandelt und mit den unbehandelten Referenzabformungen verglichen. Es wurde in einer dritten Versuchsreihe auch der Einfluss der Körpertemperatur getestet. Hierfür wurde das Meistermodell unmittelbar vor der Abformung in einem Wasserbad auf 36 Grad Celsius Mundtemperatur erwärmt. Für die Vermessung werden vier Messpunkte auf dem Meistermodell festgelegt und mit A, B, C und D bezeichnet. Mit dem Messmikroskop Measuring Microscope STM (Fa. Olympus) wurden die Strecken [AB], [BC], [CD], [AD] und [BD] in den Alginatabformungen unverzüglich nach Entformung, beziehungsweise nach der Behandlung mit Desinfektionsmittel, gemessen.
In den Ergebnissen zeigt sich, dass zwischen dem Meistermodell und den unbehandelten Referenzabformungen, den Abformungen bei Raum- und Mundtemperatur und im Vergleich der mit Desinfektionsmittel behandelten mit den nicht behandelten Abformungen signifikante Unterschiede nachzuweisen sind.
Bei Betrachtung der relativen, als auch der absoluten Werte der nachgewiesenen Unterschiede zeigt sich jedoch, dass alle Werte in einem klinisch akzeptablen Bereich liegen.
Die verwendeten Desinfektionsmittel haben einen Einfluss auf die Dimension der Alginate, diese sind jedoch so gering, dass sie im klinischen Alltag vernachlässigbar sind.
Der trianguläre fibrokartilaginäre Komplex (TFCC) ist ein wichtiger Faktor bei der Stabilität des distalen Radioulnargelenks (DRUG) und damit in der axialen Stabilität (Lastaufnahme) der gesamten oberen Extremität.
Traditionelle Handgelenkorthesen lindern die Schmerzen aber schränken die Beweglichkeit ein und erhöhen wenig die DRUG- Stabilität. Bei TFCC-Läsionen erhöht die Handgelenkorthese WristWidget® signifikant die Werte des Belastungstestes der oberen Extremität.
Die Ergebnisse des Belastungstestes waren ohne Orthese bei instabilem DRUG geringer als bei stabilem DRUG. Die Werte verbesserten sich mit Orthese in beiden Fällen. Der relative Gewinn ist bei instabilem DRUG größer als bei stabilem. In diesem Zusammenhang könnten präoperative Rückschlüsse zu der Dringlichkeit einer operativen Therapie gezogen werden.
Die Patienten mit einer traumatischen Läsion hatten niedrigere Werte im Belastungstest als Patienten mit einer degenerativen Läsion. Der relative Gewinn mit Orthese ist mit einer traumatischen Läsion größer. Patienten mit degenerativen Veränderungen erreichen hingegen ähnliche Werte wie die gesunde Gegenseite und können ggfs. operative Interventionen herauszögern oder darauf verzichten.
Zur Stützung von Banken im Kontext der Finanzkrise 2008 - Analyse von Instrumenten und Maßnahmen
(2023)
Die sich im Jahr 2008 voll entfaltende weltweite Finanzkrise machte deutlich, wie sich anfänglich auf den US-Finanzmarkt beschränkte Schwierigkeiten zu Problemen mit globaler Dimension entwickeln konnten.
Um auf den Finanzmärkten das Schlimmste zu verhindern, initiierten die betroffenen Staaten nationale sowie internationale Gegenmaßnahmen und schnürten eilig Hilfspakete zugunsten der Banken.
Mit dieser Arbeit wird das Ziel verfolgt, die von europäischen und deutschen Institutionen ins Leben gerufenen Stützungen hinsichtlich der beiden bankbetrieblichen Existenzbedingungen Zahlungsfähigkeit und Schuldendeckungsfähigkeit zu untersuchen. Es soll ein Überblick über die Stützungen gegeben werden sowie deren Nutzen für die gestützten Banken betrachtet werden. Darüber hinaus wird überprüft, ob die Auswirkungen der Finanzkrise mit dem Regulierungsansatz der Maximalbelastungstheorie von Wolfgang Stützel weniger folgenschwer gewesen wären.
Die Dissertation beschreibt die Synthese verschiedener Nukleosidanaloga mit den notwendigen Modifizierungen und Funktionalitäten für einen Einsatz in der Phosphoramidit-basierten chemischen Oligonukleotidsynthese an fester Phase. Im Rahmen der Arbeit wurde ein nicht-kanonisches Desoxyadenosinderivat ausgehend von Allopurinol hergestellt. Außerdem wurden verschiedene Azid-modifizierte Nukleoside synthetisiert und Untersuchungen zur Herstellung eines Borono-modifizierten Adenosinderivats durchgeführt. Des Weiteren wurde ein Verfahren zur Bestimmung der Stabilität der Azidogruppe unter Standardbedingungen der Phosphoramidit-basierten chemischen Oligonukleotidsynthese demonstriert.
Das Afrikanische Schweinepestvirus (ASPV) ist ein wirtschaftlich wichtiger und in Haus- und Wildschweinen Hämorrhagie mit hoher Sterblichkeitsrate verursachender viraler Erreger.
1921 erstmals in Kenia beschrieben, breitete sich die ASP seit 2007 auch über den
Kaukasus, ins Baltikum (2014), weiter in europäische und asiatische Länder und seit 2020 in Deutschland aus. Trotz der hohen genetischen Stabilität des Afrikanischen
Schweinepestvirus (ASPV) wurden Genomvarianten identifiziert, bei denen Unterschiede
in der Genexpression von Multigenfamilien (MGF) dominieren. Letztlich divergieren ASPV-Stämme in ihrer Virulenz und verursachen akut-letale bis chronische Verläufe im Schwein. Aufgrund der enormen Komplexität des Virus und seiner vielfältigen
Immunevasionsstrategien sind viele Mechanismen der Virus-Wirts-Interaktion, die zur
Immunpathogenese beitragen, nicht ausreichend verstanden und erschweren somit die
Impfstoffentwicklung. Dabei können virale Subversionsmechanismen der Wirtszelle die
antivirale Immunantwort modulieren und stehen deshalb im Fokus dieser Arbeit. Zur
Charakterisierung und mechanistischen Aufklärung dieser ASPV-spezifischen
Immunsubversionsmechanismen wurden primäre porzine Monozyten von Hausschweinen
mit hochvirulentem (Armenia) und natürlich-attenuiertem (Estonia) ASPV infiziert. Die
Resultate ergaben sowohl stammunabhängige als auch -abhängige Unterschiede in der
Regulation myeloider Oberflächenmarker infizierter Monozyten. Insbesondere
beobachteten wir eine stammunabhängige Suppression des Phagozytose-regulierenden
CD172a und eine stammabhängige Regulation von porzinem MHC I (SLA I). Weitere
Experimente zur Untersuchung der zugrundeliegenden Mechanismen ergaben, dass zwar
beide Stämme die Oberflächenexpression von CD172 unterdrücken, jedoch nur Armenia-,
im Gegensatz zu Estonia-infizierten Monozyten, eine reduzierte Recyclingrate sowie eine Abspaltung (Shedding) von CD172a von der Zelloberfläche zeigten. Dies lässt vermuten, dass die Virus-vermittelte Suppression von CD172a der beiden ASPV-Stämme auf unterschiedlichen Subversionsmechanismen beruht. Reinfektionsexperimente und
molekularbiologische Untersuchungen belegten zudem, dass das abgespaltene
Oberflächen-CD172a der Armenia-infizierten Monozyten mit einer gesteigerten
Infektionsrate einhergeht, dies ist wahrscheinlich das Ergebnis (entweder direkt oder indirekt) einer Komplexbildung zwischen dem virulenten Armenia-Virus und löslichem
CD172a. Im Gegensatz dazu resultierte die Infektion von Monozyten mit Armenia, jedoch nicht mit Estonia, in einem deutlichen Oberflächenverlust von porzinem SLA I, welches für die Antigenpräsentation gegenüber CD8+ T-Zellen essentiell ist. Weitere Versuche zeigten einen Reifungsdefekt von SLA I, der mit dem Abbau funktioneller ER-Strukturen und der Induktion von ER-Stress in Armenia-infizierten Monozyten in Zusammenhang stand. Gleichzeitig wurde eine deutlich reduzierte Überlebensfähigkeit Armenia-infizierter Monozyten beobachtet, die mit einem Verlust mitochondrialer Funktionen und der Bildung von Aggresomen aus fehlgefalteten Proteinen im Zytoplasma einherging. Vertiefende Analysen dazu zeigten einen Caspase-3 aktivierten Zelltodmechanismus und ein infektionsbedingtes, progressives Abschalten der Proteintranslation in Armenia-infizierten Zellen. Um einen möglichen Zusammenhang zwischen den beobachteten
Subversionsmechanismen und der Expression bestimmter viraler MGF-Gene zu finden,
wurden weitere ASPV-Stämme in die Untersuchungen zur CD172a- und SLA I-Oberflächenexpression einbezogen. Ähnlich wie Armenia zeigte sich auch für die Stämme
NHV und OURT88/3 eine deutliche Reduktion der SLA I-Oberflächenlevel, auch wenn diese
in vivo gering-virulent sind. Andererseits zeigte das hochvirulente Benin97/1-Isolat im Gegensatz zu Armenia keine SLA I-Subversion, sondern ähnlich wie nach Estonia-Infektion kaum veränderte SLA I-Level, was vermuten lässt, dass der SLA I Subversionsmechanismus nicht alleinig den Virulenzgrad der ASPV-Stämme bestimmt. Ein direkter Genomvergleich identifizierte verschiedene Mitglieder der MGF110- und MGF505-Gene als möglicherweise beteiligte virale Genkandidaten. Im Gegensatz hierzu ergaben sich keine detektierbaren Unterschiede bei den Analysen zur Oberflächensuppression von CD172a innerhalb der verwendeten Isolate, wie bereits bei Armenia und Estonia Infektion beobachtet. Interessanterweise beobachteten wir dabei das Vorhandensein von MGF110-14 als eine genomische Gemeinsamkeit, die für die generelle Oberflächenreduktion von CD172a, zusätzlich zu anderen Genen, die ein Shedding und die Armenia-spezifische Interaktion bestimmen könnten, verantwortlich sein könnte.
Insgesamt zeigen die Resultate dieser Arbeit erstmals, dass das virulente ASPV Armenia, anders als das attenuierte ASPV Estonia, einen ausgeprägten Funktions- und Vitalitätsverlust in seinen primären Zielzellen (z. B. Monozyten) bewirkt. Die gesteigerte Infektiosität, Induktion von zellulärem Stress und Beeinträchtigung der SLA I-vermittelten Antigenpräsentation werden in infizierten Schweinen eine entscheidende Rolle in der Virus-Verbreitung und der Immunevasion spielen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Befunde dieser Arbeit neue und vertiefte Einblicke in die zellulären Mechanismen der SLA I- und CD172a-Subversion im Zusammenhang mit der Immunevasion durch hoch-virulentes ASPV Armenia und attenuiertes ASPV Estonia gibt und zudem wichtig für das bessere Verständnis der ASP-Immunpathogenese sind.
The present study deals with the spread and population genetics of the invasive Asian bush
mosquito Ae. japonicus in Europe and Germany. Since the first detection of Ae. japonicus
in Europe in 2000, the species spread rapidly through Europe, either actively by flying or
passively by human activities. In 2017, four confirmed populations of Ae. japonicus existed
in Europe. The largest population covered western Germany, parts of France, Switzerland,
Liechtenstein, Austria and Italy. The most northern population around Hanover, Germany,
did not spread since 2013. A very small population existed in Belgium and the second largest
population covered parts of Austria, Italy, Slovenia, Croatia and Hungary. By 2019, Ae.
japonicus had established in 15 European countries.
Most of the monitoring programmes in Europe dealing with the distribution and spread of
Ae. japoncus investigate cemeteries for juvenile stages. However, activities are not
harmonised, e.g. regarding numbers of investigated collection sites and declaration of
negative sites, making data comparison between different studies difficult. Therefore,
suggestions for a standardised Ae. japonicus monitoring method have been developed and
provided.
In the present study, 445 individuals of Ae. japonicus originating from five different
European countries were investigated for population genetic analyses by sequencing parts
of the nad4 gene and genotyping seven polymorphic microsatellite loci. In total, 16 different
nad4 haplotypes were identified with haplotype H1 being the most common and widespread
one through all populations.
Within Germany, Ae. japonicus has been spreading immensely over the last decade. Even
though the present results (2017) demonstrate incipient genetic admixture of populations as
compared to previous studies (2012-2015), no complete genetic mixture has taken place yet.
The populations of Ae. japonicus still fall into two genetic clusters, but the genetic diversity
on individual level had increased considerably (from three nad4 haplotypes in 2012 to 12
according to the present thesis). Both additional introductions and mutation are possible
reasons, but determining the origin of the German populations is not possible anymore.
In the years following the invasion of Germany, Ae. japonicus spread to southeastern
Europe. In 2013, it established in Croatia, in 2017 in Bosnia and Herzegovina and in 2018
in Serbia. In the current study, immature stages of Ae. japonicus were found at 19 sites in
Croatia, two sites in Bosnia and Herzegovina and one site in Serbia. The population genetic
analyses indicate at least two independent introductions in that area. Aedes japonicus collected west of Orahovica (Croatia) seemed to be genetically similar to samples previously
investigated from Southeast Germany/Austria and Austria/Slovenia. By contrast, samples
from east of Orahovica, together with those from Serbia and Bosnia and Herzegovina, were
characterised by another genetic make-up, but their origin could not be determined.
In 2021, individuals of Ae. japonicus were detected at two collection sites in the Czech
Republic for the first time: Prachatice close to the Czech-German border and Mikulov on
the Czech-Austrian border. Population genetics and comparison of genetic data showed a
close relationship of the Prachatice samples to a German population, while for Ae. japonicus
from Mikulov close relatives could not be identified.
In the future, the global spread and establishment of invasive mosquitoes through
international trade and travel will increase. Potential vectors, like the Asian bush mosquito
Ae. japonicus, can become a problem in Europe and Germany, especially in the course of
global warming which supports pathogen transmission. Monitoring the known populations
and identifying introduction and migration routes are therefore essential for vector
managing.
Aufgrund ihres Einflusses auf das Membranpotenzial wird vaskulären Kaliumkanälen eine Rolle bei der Regulation des Gefäßtonus und damit an der Blutdruckregulation zugeschrieben. In der vorliegenden Arbeit wurde der Beitrag von Kaliumkanälen an der Gefäßtonusregulation in intrarenalen Widerstandsgefäßen der Ratte und des Menschen mittels Drahtmyographie untersucht. Zur Untersuchung der Expressionsrate der ATP abhängigen Kaliumkanäle wurden außerdem qPCR Experimente durchgeführt.
Die Myographieexperimente zeigten, dass die kombinierte Blockade der calciumabhängigen (BK , IK , SK ), spannungsabhängigen (Kv ), einwärts gleichrichtenden (Kir ) und ATP abhängigen (KATP ) Kaliumkanäle zu einem starken Anstieg des Gefäßtonus führte. Noradrenalin-induzierte Vasokonstriktionen wurden dadurch nicht verändert. L Typ Calciumkanalaktivator-induzierte Vasokonstriktionen wurden durch die Blockade der BK , IK und Kv Kanäle erleichtert, die cAMP abhängige Vasodilatation hingegen durch die Inhibition von Kv7 Kanälen vermindert. Die Öffnung der KATP Kanäle führte zu einer deutlichen Abschwächung der Noradrenalinantwort. Mittels qPCR-Analysen wurden die Untereinheiten Kir6.1 und SUR2B als die vorherrschenden Einheiten der KATP Kanäle im untersuchten Gefäßgebiet ausgemacht. Somit lässt sich schlussfolgern, dass Kaliumkanäle, vor allem KCa-, Kv- und KATP Kanäle, an der Aufrechterhaltung des Ruhetonus beziehungsweise an Tonusänderungen intrarenaler Arterien der Ratte und des Menschen beteiligt sind.
Der Phänotyp der glatten Gefäßmuskelzellen und darauf basierend die Gefäßeigenschaften hängen unter anderem von einer dauerhaften sympathischen Innervation ab. Nach Sympathektomie zeigen glatte Muskelzellen intrarenaler Rattenarterien ein depolarisiertes Membranpotenzial im Vergleich zu scheinsympathektomierten Kontrollen. In Myographieversuchen wurde sowohl für Gefäße systemisch sympathektomierter als auch lokal renal denervierter Tiere eine erhöhte Noradrenalinsensitivität im Vergleich zu Kontrollgefäßen beobachtet. Diese war unter hyperpolarisierten Bedingungen vermindert und ist folglich zum Teil auf ein verringertes Membranpotenzial zurückzuführen. Veränderungen in Bezug auf die Expressionsrate und Funktionalität der KATP Kanäle in den Gefäßen hingegen ergaben sich nicht, sodass die Auswirkungen der sympathischen Denervierung demzufolge nicht auf Veränderungen der KATP Kanäle beruhen.
Für die kieferorthopädische Therapie ist die Kenntnis über die Veränderungen der Gebissmorphologie, welche sich natürlicherweise ereignen, von grundlegender Bedeutung. Bislang sind die Veränderungen der ersten beiden Jahrzehnte des Lebens vom Milchgebiss bis hin zum jugendlichen permanenten Gebiss gut dokumentiert worden, es sind jedoch nur wenige Studien über die physiologischen Veränderungen des Gebisses im Erwachsenenalter vorhanden. Gegenstand der vorliegenden longitudinalen Studie waren Veränderungen der Zahnbogendimensionen hinsichtlich Breite, Länge, Platzverhältnisse im Frontzahnbereich, Overbite und Overjet bei Erwachsenen.
Die dreidimensionalen Datensätze von Modellen von 103 Probanden wurden untersucht, von welchen im Rahmen der Study of Health in Pomerania (SHIP) Abformungen des Ober- und des Unterkiefers in einem Abstand von 16 ± 1 Jahren gemacht worden sind. Die Probanden waren zum Zeitpunkt T0 zwischen 20 und 55 Jahren alt, und zum Zeitpunkt T1 zwischen 37 und 71 Jahren. Mit Hilfe der Software Landmark und Meshmixer wurden Messpunkte platziert, aus welchen Strecken berechnet wurden. Zur Überprüfung der Messgenauigkeit wurden an 12 Modellpaaren die Messpunkte für den Overbite und den Overjet und an 20 Modellpaaren alle weiteren Messpunkte ein zweites Mal platziert. Die Ergebnisse sind in Form von Histogrammen, Box-Whisker-Plots und Mittelwerten dargestellt. Sie wurden mit Hilfe des t-Tests für unverbundene Stichproben auf Unterschiede in Abhängigkeit vom Ge-schlecht sowie mit Hilfe des t-Tests für verbundene Stichproben auf Unterschiede mit dem Alter untersucht.
Für die meisten der untersuchten Variablen zeigte sich ein Geschlechtsdimorphismus, welcher sich vor allem durch größere Messwerte bei den männlichen im Vergleich zu den weiblichen Probanden auszeichnete.
Die intercanine Distanz verringerte sich im Unterkiefer in der Gesamtgruppe und bei den weiblichen Probanden signifikant und blieb im Oberkiefer mit einer Tendenz zur Ver-kleinerung stabil. Die anteriore Breite verringerte sich in beiden Kiefern signifikant in der Gesamtgruppe und bei den weiblichen Probanden. Die posteriore Breite vergrößerte sich in beiden Kiefern, war jedoch nur im Unterkiefer der weiblichen Probanden signifikant unterschiedlich. Insgesamt zeigten die Veränderungen der Zahnbogenbreite einen mesiodistalen Gradienten, mit nach anterior hin schmaler werdenden Zahnbögen.
Die Zahnbogenlänge verringerte sich in beiden Kiefern beiderlei Geschlechts, war jedoch nur im Oberkiefer der Gesamtgruppe signifikant unterschiedlich.
Der Engstand im Frontzahnbereich des Unterkiefers verstärkte sich im Untersuchungszeitraum bei den männlichen und weiblichen Probanden signifikant. Im Oberkiefer wurde eine Tendenz zur Vergrößerung des Platzangebotes im Frontzahnbereich festgestellt, die Veränderung war allerdings nicht signifikant unterschiedlich.
Der Overbite reduzierte sich in der Gesamtgruppe signifikant. Der Overjet blieb im Untersuchungszeitraum nahezu unverändert.
Die vorliegenden Ergebnisse deuten darauf hin, dass altersassoziierte Veränderungen im kraniofazialen Bereich auch beim Erwachsenen zu beobachten sind. Möglicherweise ist eine komplexe Interaktion von zahlreichen kraniofazialen und dentalen Matrizen bei den beobachteten Veränderungen involviert. Das Wissen um die Altersveränderungen des Gebisses, welche sich natürlicherweise ereignen, hilft dabei die Veränderungen bei Patienten nach abgeschlossener kieferorthopädischer Behandlung korrekt zu bewerten und von einem Rezidiv zu unterscheiden. Aufgrund unserer Ergebnisse empfehlen wir lebenslange Retentionsmethoden, wenn eine optimale Zahnstellung lebenslang angestrebt wird, da ein mit der Zeit verstärkter Engstand im Unterkiefer in unterschiedlichem Ausmaß als Teil des normalen Reifungsprozesses erwartet werden kann.
Die Volkskrankheiten Diabetes mellitus und Karies setzten wir unter Verwendung der Daten der großen populationsbasierten SHIP-Studie in Beziehung, um die Hypothese zu bekräftigen, dass Diabetes mellitus Auswirkungen auf Koronalkaries hat. Durch SHIP-0, -1 und -2 war es uns möglich, Daten über einen Zeitraum von insgesamt 15 Jahren (1997-2012) zu verwenden, bei der in der Baseline-Studie 3731 Personen teilnahmen. Dies ist die erste Longitudinalstudie mit einem großen Stichprobenumfang, die eine mögliche Assoziation zwischen Diabetes mellitus sowie der metabolischen Kontrolle und der Koronalkaries untersucht hat.
Die Koronalkarieserfahrung wurde mittels DMFS-Index und deren Komponenten bei den Teilnehmern im Kiefer halbseitig ermittelt. Ein Typ-2-Diabetiker wurde definiert, wenn er eine ärztliche Diagnose angegeben hatte oder blutzuckersenkende Medikamente einnahm oder einen HbA1c-Wert ≥ 6,5% hatte oder einen Gelegenheits-Blutglukosespiegel von ≥ 11,1 hatte. Die Teilnehmer wurden in drei Gruppen eingeteilt: kein Diabetes mellitus, gut eingestellter Typ‑2-Diabetes (HbA1c 6,5%-7%) und schlecht eingestellter Typ-2-Diabetes (HbA1c > 7%). Die Daten wurden mit voll adjustierten linearen gemischten Modellen ausgewertet.
Die Ergebnisse unserer populationsbasierten 11-jährigen Longitudinalstudie wiesen auf eine HbA1c-abhängige Assoziation zwischen Diabetes mellitus und der Koronalkarieserfahrung hin. Ein schlecht eingestellter Diabetiker wies eine höhere DMFS-Langzeitprogression (0,761 Flächen pro Jahr) auf als ein gut eingestellter Diabetiker (0,473 Flächen pro Jahr) oder ein Teilnehmer ohne Diabetes mellitus (0,480 Flächen pro Jahr). Ein gut eingestellter Diabetiker hatte zudem die geringste DFS-Langzeitprogression (0,259 Flächen pro Jahr) gegenüber eines schlecht eingestellten Diabetikers (0,426 Flächen pro Jahr) und auch gegenüber eines Teilnehmers ohne Diabetes mellitus (0,337 Flächen pro Jahr).
Die Ergebnisse unserer Studie zeigten, dass die Koronalkarieserfahrung bei schlecht eingestellten Diabetikern größer war als bei gut eingestellten oder bei Teilnehmern ohne Diabetes mellitus. Dieses Kernergebnis unserer Studie ist möglicherweise durch die Veränderungen des Speichels, den höheren Glukosegehalt in der Zahnfleischtasche und eine anzunehmende mangelnde Mundhygiene eines schlecht eingestellten Diabetikers, beziehungsweise durch eine gute Compliance, anzunehmende gesündere Lebensweise und damit bessere Mundhygiene eines gut eingestellten Diabetikers zu erklären.
Langfristig sind große epidemiologische Langzeitstudien anzustreben, die die Beeinflussung zwischen Diabetes mellitus und Karies abhängig von HbA1c analysieren und somit Patienten mit einem gut oder mit einem schlecht eingestellten Diabetes mellitus differenziert betrachten. Um den möglichen kausalen Zusammenhang von der Diabetes geförderten Koronalkariesentstehung zu beleuchten, ist eine Analyse der Parameter Glukosegehalt, pH-Wert und Mikroorganismen im Speichel bei der Untersuchung von Teilnehmern in zukünftigen Studien zusätzlich zielführend.
Unsere Studie stellt den Anfang für weitere umfassende epidemiologische Studien dar, um zukünftig Patienten über die beiden Volkskrankheiten Diabetes mellitus und Karies aufklären und auf eine mögliche Assoziation von Diabetes mellitus auf Koronalkaries zum Schutz vor Folgeerkrankungen hinweisen zu können.
In vitro assays play a crucial role in the biopharmaceutical assessment of drugs. During the past two decades, biorelevant media became an indispensable tool to forecast the in vivo solubility and dissolution of pharmaceutical drug candidates, and to assess absorption risks like low solubility or drug precipitation. Nevertheless, in vitro set-ups are still a simplification of the conditions in the human GI tract. This thesis aimed to shed light on some of the remaining open questions, aiming at providing a better understanding of the effects of biorelevant media on solubility, dissolution, and precipitation processes, and providing guidance for a more streamlined usage in the future. The results of this work can be outlined in brief as follows: First, a new design of experiment-based method development was introduced which increased the robustness and accuracy of derivative UV spectrophotometric methods for drug quantification in biorelevant precipitation assays. Second, based on this new approach, the impact of SIF powder aging on the supersaturation and precipitation behavior of the model drug ketoconazole was investigated. Recommendations on the use of biorelevant media for precipitation assays were developed to further improve the reproducibility of transfer experiments and to enhance data reliability. Third, it was investigated under which circumstances the physiological bicarbonate buffer should be applied to Fasted State Simulated Intestinal Fluid medium for in vitro solubility, dissolution, and precipitation testing to resemble the in vivo conditions.
Obwohl das Erkrankungsbild Sepsis auch in Deutschland immer stärker in den Fokus der Forschung gerückt ist, liegt die Mortalität noch immer zwischen 30-50%. Besonders die abdominelle Sepsis ist mit einer höheren Letalität assoziiert, da dieses Krankheitsbild häufiger mit schweren Verläufen und Organversagen einhergeht. Unter einer abdominellen Sepsis versteht man eine intraabdominelle Infektion mit einer extraperitonealen Begleitreaktion. Eine Peritonitis ist das Resultat einer intraabdominellen Infektion. Grampositive Enterococcus species sind mit 32-36% nach den gramnegativen Enterobacteriaceae die zweithäufigsten Erreger, die bei sekundären Peritonitiden isoliert werden können. Zu den am häufigsten isolierten Enterococcus species zählen Enterococcus faecalis und faecium. Ihre Rolle und Therapiebedürftigkeit bei einer abdominellen Sepsis ohne einen Nachweis in der Blutkultur ist nach wie vor sehr umstritten. Es existieren bereits zahlreiche Studien, die sich mit der Therapiebedürftigkeit von Enterokokken bei abdomineller Sepsis beschäftigen. Die Ergebnisse und die daraus resultierenden Empfehlungen bleiben aber kontrovers diskutiert. In dieser Arbeit soll die Auswirkung eines ab- dominellen bzw. intraabdominellen positiven Enterokokkenabstrichs auf die Behandlung von Patienten mit abdomineller schwerer Sepsis und septischem Schock untersucht werden. Weiterhin soll der Effekt einer Behandlung mit enterokokken- spezifischen Antibiotika auf die 28- und 90-Tage Letalität geprüft werden. Dafür wurden in einem Zeitraum von drei Jahren 179 Patienten mit abdominellem Sepsisfokus einbezogen, bei denen ein abdomineller/intraabdomineller Abstrich oder ein Abstrich aus einer abdominellen/intraabdominellen Drainage durchgeführt worden ist. Patienten mit einem Nachweis von Enterokokken in einer Blutkultur wurden ausgeschlossen. Durch die Berechnung von logistischen Regressionen zeigte sich, dass ein positiver abdomineller bzw. intraabdomineller Enterokokkenabstrich signifikant mit der Verabreichung von enterokokkenspezifischen Antibiotika assoziiert war. Die Chance, ein enterokokkenspezifisches Antibiotikum zu erhalten, stieg dabei um das Sechsfache. Beim Vergleich zweier Gruppen war die Behandlung mit
enterokokkenspezifischen Antibiotika mit einer statistisch signifikanten Reduktion der 28-Tage Letalität assoziiert. Dabei hatte die eine Gruppe enterokokkenspezifische Antibiotika erhalten, die andere nicht. Dieses Ergebnis konnte mittels logistischer Regressionen für die 28-Tage Letalität bestätigt werden. Es zeigte sich aber kein statistisch signifikanter Effekt auf die 90-Tage Letalität. Es sollten deswegen weitere, größer angelegte Studien angeregt werden, die den Effekt eines positiven Enterokokkenabstrichs und den Effekt einer Gabe von enterokokkenspezifischen Antibiotika auf die Letalität bei Patienten mit abdominellem Sepsisfokus untersuchen.
Marine algae are essential for fixation of carbon dioxide, which they transform into complex polysaccharides. These carbohydrates are degraded e.g., by marine Bacteroidetes and the understanding of their decomposition mechanism can expand our knowledge how marine biomasses can be accessed. This understanding then gains insights into the marine carbon
cycle. This thesis summarizes the current knowledge of marine enzymatic polysaccharide degradation in review Article I and extents a previously discovered ulvan degradation pathway in Article II with the description of a novel dehydratase involved in the ulvan degradation pathway. This enlarged ulvan-degradation pathway can be used to generate fermentable sugars from the algal derived polysaccharide ulvan. A potential biorefinery process is proposed in Article III, where B. licheniformis was engineered to degrade ulvan, thus establishing the initial steps for a microbial cell factory development. In addition to ulvan, also plenty of other complex carbohydrate sources are present in the ocean. The enzymatic elucidation principles previously developed were thus adapted towards a new marine carbohydrate. In Article IV a xylan utilization pathway was elucidated, using enzymes present in Flavimarina Hel_I_48 as model bacterium. The Flavimarina genome contains two separated genome clusters which potentially targets xylose containing polymers reflecting the diversity and adaptions towards different marine xylan-like substrates. Besides, marine Bacteroidetes are adapted towards decomposition of methylated polysaccharide, e.g., porphyran, via demethylation catalyzed by cytochrome P450 monooxygenases. This reaction results in the formation of toxic formaldehyde and thus the marine Bacteroidetes require formaldehyde detoxification principles. The analysis of potential formaldehyde detoxification mechanisms revealed a marine RuMP pathway (Article V) and a novel auxiliary activity of an alcohol dehydrogenase of which the encoding gene is adjacent to the demethylase cluster (Article VI).
The need for the diversification of utilised species has emerged in the present aquaculture
production environment. Shifts in consumer interest, climate change-induced temperature
increases, and major fish disease outbreaks have put a strain on this industry. In this context,
the pikeperch (Sander lucioperca) has become a new target species for aquaculture in Central
Europe. This new aquaculture focus species exhibits high numbers of offspring, fast growth,
and high consumer acceptance. It can also effectively deal with higher temperatures and turbid
water. However, the rate of successful rearing is still low, as various developmental
transformations and environmental effects commonly lead to high mortality rates during the
early ontogenetic stages. The aim of this doctoral project was thus to obtain insight into
embryonic to larval developmental changes during pikeperch ontogeny. Specifically, the times
of change that influence survival were of focus. Based on the available literature, particular
attention was paid to general growth patterns and the connected developmental changes, the
determination of myogenesis gene marker expression changes, and the support of animal
welfare efforts for pikeperch rearing procedures. To achieve the aims of the study, a methodical
setup consisting of morphometric and developmental observations was combined with
transcriptome gene marker analysis for the different ontogenetic stages.
Three developmental phases were differentiated during the embryo-larval transition. Each of
these possessed distinct growth patterns with different growth rates. The intermediate
threshold phase showed internal organ development that focused on digestive, neuronal, and
heart tissues. Three activity phases of myogenesis were determined: during early embryonic
development, before hatching, and after hatching during the larval stages. Therefore, muscle
development seemed to be regulated to balance energy expenditures. Additionally, two
coinciding skeletogenic phases were found. Furthermore, a cell line from whole embryos was
developed to support the replacement of animals in future experimental setups. A software
system for video analyses was developed to support rearing procedures in aquaculture
facilities. This prototype can be used to automate the counting of specimens and thus allows
for faster responses to increasing mortalities. Based on the results of this thesis project, further
insights into the early development of pikeperches were obtained. This will facilitate the design
and adaptation of raising and husbandry protocols, which can help to further establish
pikeperch as an aquaculture species and support its application in modern recirculatory
systems.
The dissertation looks at bioeconomy innovation at different levels through the lens of economic geography. By progressing from the meta to the micro-scale, it tries to find answers to how the interrelated concepts of bioeconomy and innovation are embedded in these respective contexts while consecutively concretising bioeconomy and de-fuzzing it. To do that, it adopts a mixed-methods approach that starts general and ends specific, going from the meta-scale of literature over the macro-scale of three distinct areas in which bioeconomy is discussed to the meso-level of central actors of a European funding network before, lastly, considering case studies at the micro-scale. Throughout, the thesis aims to spatialise the bioeconomy by shedding light on the term and its drivers across multiple geographic layers. It thereby not only offers new insights into dimensions of innovation in the bioeconomy but also contributes to the discipline of economic geography by applying some of its essential theoretical ideas to an emerging political framework.
Bei einem Hydrozephalus handelt es sich um eine mitunter folgenschwere Erkrankung, die, wird sie nicht rechtzeitig behandelt, zu schwersten neurologischen Schäden oder sogar zum Tod des Patienten führen kann. Gegenwärtig stehen zwei Behandlungsstrategien
des Hydrozephalus zur Verfügung: Die Implantation eines CSF-Shuntsystems oder
die Durchführung einer endoskopischen Drittventrikulostomie (ETV). Insbesondere bei Patienten mit einer obstruktiven Form des Hydrozephalus, beispielsweise infolge einer idiopathischen Aquäduktstenose oder eines obstruktiv-tumorösen Prozesses, erwies sich die ETV als ausgesprochen erfolgreich. Vergleichbare Ergebnisse für einen kommunizierenden Hydrozephalus wurden hingegen bisher nicht erhalten. Zusätzlich werden Patientenmerkmale wie Alter und Vorhandensein eines vorherigen Shuntsystems
als weitere Einflussfaktoren auf den Operationserfolg diskutiert. Um bestehenden
Unsicherheiten bezüglich der Indikationsstellung für eine ETV beizukommen, entwickelten
Kulkarni et al. den ETV Success Score (ETVSS), zur Anwendung in einer pädiatrischen
Studienpopulation. [3, 11, 13, 24, 34, 35, 38, 39, 49, 61, 62, 73, 75, 82, 100, 116, 123]
Ziel dieser Arbeit war neben der Validierung des ETVSS in einer gemischten
Studienpopulation die Entwicklung eines Vorhersagemodells für die 6-Monats-Erfolgsrate
der ETV bei pädiatrischen und adulten Patienten, wobei insbesondere eine mögliche
positive Prädiktion von Liquorbefunden auf den Operationserfolg untersucht wurde.
Die vorliegende Arbeit umfasst 408 ETV bei insgesamt 378 Patienten, mit einer
Erfolgsrate von 76,9 % nach sechs und 63,6 % nach durchschnittlich 50 Monaten. Als statistisch signifikante Einflussfaktoren auf den Erfolg wurden das Patientenalter, die
Ätiologie des Hydrozephalus, das Vorhandensein eines vorherigen Shuntsystems sowie die Zusammensetzung des Liquor erfasst. Basierend auf diesen Erkenntnissen wurden drei
logistische Regressionsmodelle entwickelt, welche neben grundlegenden demografischen
sowie klinischen Merkmalen auch Bildgebungs- und Liquorparameter berücksichtigen.
Für alle drei Modelle wurde eine zuverlässige Abbildung der Erfolgsunterschiede erreicht, jedoch ergab sich kein signifikanter Mehrwert für die Bildgebungs- und Liquorbefunde. Eine adäquate Prädiktionsfähigkeit des ETVSS in einer gemischten Studienpopulation konnte auch nach Ausgleich des altersbedingten Variabilitätsverlusts nicht gezeigt werden.
Interplay of reactive oxygen species with the mechanical properties of cells and mitochondria
(2023)
Cell mechanical properties are a popular label-free method for understanding basic cellular processes. In this thesis, I used Real-time deformability cytometry (RT-DC), a high-throughput microfluidic technology, to investigate the mechanical properties of cells and mitochondria under various conditions such as increased reactive oxygen species (ROS) levels and the application of different ligand coated gold nano-particles (Au-Nps) effect on cells. Initially, we showed the possibility to measure organelles, cells, and tissue-like structures (spheroids) in a single system by constructing a virtual fluidic channel. We investigated a potential application using cytochalasin D (cyto D) treatment, which revealed increased deformation and decreased stiffness in both the normal and virtual channels. Using mechanics as a marker, I investigated the effect of excessive ROS on the mechanical properties of human myeloid precursor cells (HL60). My findings suggest that the mechanical response of HL60 cells to increased ROS levels is mediated by re-localization of microtubules toward the cell center and F-actin to the cell periphery. Interestingly, I also observed intracellular acidification, which is a largely unexplored mechanism that may have contributed to our findings. I then extended our ROS and mechanics assay to investigate cell-AuNP interactions, demonstrating that cell properties vary depending on the cell culture media and ligand coating. The results showed that dextran coated gold nano-particels (Au-Nps) had low cytotoxicity, lower ROS release, and no change in cell mechanics, indicating a potential application for dextran Au NPs. Finally, I expanded our assays to include high-throughput microfluidic characterization of isolated mitochondria. Using both exogenously and endogenously induced ROS, we found an increase in mitochondrial deformation and a decrease in their size, which could have implications on mitochondrial function, i.e., fission and fusion. We believe that advanced applications of RT-DC technology will improve the comparability of results across different sample sizes while also promoting it as a disease detection technique.
Ziel von Statistikkursen an Universitäten ist es, den Studierenden statistische Kompetenz als Grundlage des
wissenschaftlichen Arbeitens zu vermitteln. Trotzdem verlassen Studierende diese Kurse teilweise mit statistischen Fehlkonzepten und können das Gelernte in Studium und Praxis nicht anwenden. Zudem bereiten den Studierenden hohe Statistikangst und ein geringes Interesse an Statistik als Teil ihres Studienfachs Probleme.
In der vorliegenden Arbeit geht es um die Frage, wie Statistikkurse zu Studienbeginn gestaltet sein sollten, um die statistische Kompetenz der Studierenden besser zu fördern. Dabei wird davon ausgegangen, dass für statistische Kompetenz neben kognitiven Voraussetzungen in Form von gut vernetztem und in Schemata gespeichertem Wissen in Statistik und anderen Bereichen, auch motivationale Voraussetzungen notwendig sind. Als zentrale motivationale Voraussetzung werden dabei Kompetenzüberzeugungen in Statistik aufgefasst. Solche Kompetenzüberzeugungen zeigen nicht nur kurz- und langfristige Zusammenhänge zur Leistung, sondern stehen auch mit anderen motivationalen Konstrukten wie Angst oder Interesse in Verbindung. In der folgenden Arbeit wurden zwei Untersuchungen durchgeführt, welche auf die Bedeutung dieser Kompetenzüberzeugungen bei der Entwicklung und Förderung der statistischen Kompetenz in Statistikkursen fokussierten.
Die erste Untersuchung befasste sich damit, ob Kompetenzüberzeugungen zu Beginn eines Statistikkurses mit Lernverhalten und Leistung zum Ende des Kurses zusammenhängen. Dabei interessierte vor allem, ob a) eine besonders hohe oder eine besonders realistische Überzeugung von der eigenen statistischen Kompetenz zu Kursbeginn von Vorteil ist und b) ob eine Überzeugung von der Veränderbarkeit der statistischen Kompetenz die Einflüsse der anfänglichen Überzeugungen moderieren kann. In der Untersuchung wurden n = 88 Psychologiestudierende in mehreren Statistikkursen zu Beginn und zum Ende eines Semesters befragt. Es zeigte sich, dass eine hohe Kompetenzüberzeugung mit besseren Leistungen einhergeht – während die Kompetenzüberzeugung für bessere Leistungen nicht unbedingt auch realistisch sein muss. Zudem ist eine Überzeugung von der Veränderbarkeit von Kompetenz von Vorteil: sie kann negative Effekte einer geringen Kompetenzüberzeugung zu Beginn des Semesters auf die Leistung kompensieren, führt aber auch bei einer unrealistisch hohen Kompetenzüberzeugung zu besseren Leistungen. In der zweiten Untersuchung wurde analysiert, ob ein nach dem Lehrformat des „Inverted Classroom“ (IC) unterrichteter Statistikeinführungskurs die Kompetenzüberzeugungen und damit verbundene Konstrukte von Statistikangst und Interesse sowie die Leistung von Studierenden fördern kann. Letzteres sollte darauf zurückzuführen sein, dass im Gegensatz zu „traditionellen Vorlesungen“ (TL) im IC Möglichkeiten zur individuellen Anpassung des Kurses an die Voraussetzungen von Studierenden zur Verfügung stehen und die Studierenden so beim Lernen weniger überfordert und motivierter sind. In der Untersuchung wurden n = 27 Studierende ein Semester lang in einem Statistikkurs im IC und n = 43 Studierende in einem Kurs als TL unterrichtet. Eine zusätzliche Kontrollgruppe (KG) von n = 24 Studierenden erhielt keinen Kurs. Die Ergebnisse zeigten, dass Studierende im IC zwar bessere und auch homogener Leistungen erreichen als im TL, dies kann jedoch nicht auf die Überforderung oder Motivation beim Lernen zurückgeführt werden. Auch die Kompetenzüberzeugungen und das Interesse waren im IC deutlich höher. Sowohl im IC als auch in der TL wurde die Statistikangst im Semesterverlauf geringer, während sich in der KG keine Veränderung zeigt.
Zu Beginn der Statistikausbildung sollten infolgedessen Kompetenzüberzeugungen – insbesondere auch die Überzeugung von der Veränderbarkeit statistische Kompetenz – gefördert werden. Dazu sind individualisierte Lehrformate wie der IC geeignet, welche die Entwicklung statistischer Kompetenz und statistischer Kompetenzüberzeugungen ermöglichen. Solche individualisierten Lehrformate können nicht nur in Statistikkursen zu Beginn, sondern auch in Statistikkursen im weiteren Studienverlauf eingesetzt werden.
Biorelevante In-vitro-Freisetzungsmodelle werden u. a. für das Screening neuartiger Formulierungen, zur Etablierung von In-vitro-/In-vivo-Korrelationen und zur Vorhersage des In-vivo-Verhaltens einer applizierten Darreichungsform angewendet. Die Entwicklung von In-vitro-Freisetzungsmodellen für peroral verabreichte Arzneiformen fokussierte bisher vorwiegend auf die Abbildung der gastrointestinalen Physiologie eines gesunden, „durchschnittlichen“ Erwachsenen. Patientenspezifische Faktoren, wie z. B. das Alter, Erkrankungen oder Geschlecht sowie individuelle Unterschiede, die die gastrointestinalen Verhältnisse und folglich auch das Freisetzungsverhalten einer peroral applizierten Arzneiform beeinflussen können, wurden bisher kaum berücksichtigt. Der Fokus dieser Arbeit lag auf der Entwicklung und Etablierung von patientenspezifischen, bioprädiktiven In-vitro-Freisetzungsmodellen für perorale Darreichungs-formen unter Berücksichtigung der gastrointestinalen Gegebenheiten zweier unterschiedlicher Patientenpopulationen: pädiatrische Patienten und Parkinson-Patienten.
Eine wichtige Voraussetzung für eine sichere und wirksame perorale Arzneimitteltherapie bei pädiatrischen Patienten sind altersgerechte Darreichungsformen sowie eine geeignete Einnahmepraxis. Peroral applizierte Arzneimittel werden pädiatrischen Patienten häufig zusammen mit Applikationsvehikeln verabreicht, um die Einnahme der Arzneimittel zu erleichtern. Es muss jedoch bei einer solchen Anwendungspraxis sichergestellt werden, dass die eingenommene Arzneiform mit dem jeweiligen Applikationsvehikel kompatibel ist. Die Beurteilung der Kompatibilität ist anhand klinischer In-vivo-Studien an gesunden Kindern jedoch aufgrund ethischer Bedenken kaum möglich. Zur Evaluierung der Kompatibilität könnten In-vitro-Freisetzungsmethoden als eine mögliche Alternative eingesetzt werden. Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit wurden pädiatrische In-vitro-Freisetzungsmodelle entwickelt, um zu evaluieren, ob die Stabilität und das In-vivo-Freisetzungsverhalten der neuartigen Alkindi®-Formulierung durch Co-Verabreichung mit alterstypischen Applikationsvehikeln beeinträchtigt werden. Zur Beantwortung dieser Fragestellung wurden im Anschluss an eine intensive Literaturrecherche Physiologie-basierte In-vitro-Modelle auf Basis der Mini-Paddle-Apparatur entwickelt. In der ersten Studie wurde die In-vitro-Wirkstofffreisetzung nach simulierter Applikation der Alkindi®-Formulierung mit typischen Applikationsvehikeln für Kinder unter 6 Jahren, d. h. Muttermilch, Formulamilch und Vollmilch, untersucht. In der zweiten In-vitro-Studie wurde der Altersbereich der adressierten Patientenpopulation auf 2 - 16 Jahre verändert und eine Reihe weiterer flüssiger sowie halbfester Applikationsvehikel, wie z. B. Orangensaft und Joghurt, verwendet. In beiden Studien konnte deutlich gezeigt werden, dass die Alkindi®-Formulierung ein robustes Freisetzungsverhalten aufwies und kompatibel mit den untersuchten Matrices war. Auf Grundlage der Ergebnisse der In-vitro-Untersuchungen wurde geschlussfolgert, dass die In-vivo-Freisetzung und die Bioverfügbarkeit der untersuchten Arzneiform nicht durch die untersuchten Applikationsvehikel beeinflusst werden und folglich diese Vehikel zur gemeinsamen Einnahme mit der Alkindi®-Formulierung geeignet sind. Diese Beobachtungen wurden darüber hinaus durch publizierte Ergebnisse einer korrespondierenden In-vivo-Studie in Erwachsenen bestätigt.
Der zweite Teil der Arbeit befasste sich mit der Entwicklung eines neuartigen, Parkinson-spezifischen und Physiologie-basierten In-vitro-Freisetzungsmodells. Für die Entwicklung von biorelevanten In-vitro-Modellen zur Simulation der luminalen Bedingungen im Gastrointestinal-trakt einer spezifischen Patientenpopulation sind umfangreiche Kenntnisse über die jeweiligen gastrointestinalen In-vivo-Bedingungen und deren Variabilität unerlässlich. Im Rahmen einer Literaturrecherche wurde der aktuelle Wissensstand zu den gastrointestinalen Gegebenheiten in Parkinson-Patienten recherchiert, ausgewertet und zusammengefasst. Die Ergebnisse der Literaturstudie machen deutlich, dass sich die gastrointestinalen Bedingungen von Parkinson-Patienten teilweise erheblich von gesunden Erwachsenen unterscheiden. Das bedeutendste gastrointestinale Merkmal von Parkinson-Patienten ist die beeinträchtigte Motilität des Gastrointestinaltrakts, was sich u. a. in einer Verlangsamung der Magenentleerung sowie der intestinalen Passage äußert. Demgegenüber steht jedoch ein großer Mangel an Daten für eine Reihe von gastrointestinalen Parametern. Dies betrifft z. B. die Zusammensetzung und physiko-chemischen Eigenschaften der luminalen Flüssigkeiten des Gastrointestinaltrakts.
Als geeignete In-vitro-Testplattform wurde die USP-3-Apparatur – auch als Eintauchender Zylinder (Europäisches Arzneibuch, Ph. Eur.) und Reciprocating cylinder (Ph. Eur. und US-amerikanisches Arzneibuch, USP) bezeichnet – ausgewählt, da sich diese Testplattform insbesondere zur Untersuchung von Darreichungsformen mit modifizierter Wirkstofffreisetzung eignet und bereits in einer Vielzahl von analytischen Laboren etabliert ist. Die Nutzung der kompendialen USP-3-Apparatur ließ aufgrund der geringen Variationsmöglichkeiten keine Simulation typischer Motilitätsmuster im humanen Gastrointestinaltrakt zu und eignete sich noch weniger für die Entwicklung und Etablierung von individuellen, patientenspezifischen Motilitätsprofilen. Um diese technischen Limitationen zu überwinden, wurde für die Weiterentwicklung des arzneibuchkonformen Modells ein Lastenheft erstellt, welches detaillierte Anforderungen für die Entwicklung der neuen Testapparatur enthielt. Auf Grundlage des beschriebenen Übersichtsartikels und unter Anwendung einer auf Basis des Lastenheftes modifizierten USP-3-Apparatur wurden unter besonderer Berücksichtigung von Motilität, Passagezeiten und Flüssigkeitsvolumina Parkinson-spezifische In-vitro-Freisetzungsmodelle entwickelt. Für ausgewählte modifiziert freisetzende Levodopa-Fertigarzneimittel wurde anschließend eine vergleichende Serie von In-vitro-Freisetzungsuntersuchungen unter Anwendung von Parkinson-spezifischen- oder „standardmäßigen“ Testmodellen durchgeführt, wobei letztere die gastrointestinalen Gegebenheiten eines „durchschnittlichen“, gesunden Erwachsenen simulierten. Für eine Beurteilung der Aussagekraft der entwickelten Parkinson-spezifischen Testmodelle wurden die generierten In-vitro-Freisetzungsdaten aus den Parkinson-spezifischen- und den „standardmäßigen“ Freisetzungsuntersuchungen in ein In-silico-PBPK-Modell implementiert und die jeweiligen simulierten Plasmakonzentrations-Zeit-Profile von Levodopa anschließend mit klinischen, durchschnittlichen In-vivo-Daten korreliert. Für PBPK-Modelle mit integrierten Parkinson-spezifischen In-vitro-Freisetzungsdaten wurde eine höhere Prädiktivität des In-vivo-Verhaltens der untersuchten Levodopa-Darreichungsformen beobachtet. Es konnte gezeigt werden, dass die entwickelten Parkinson-spezifischen In-vitro-Modelle ein vielversprechendes und prädiktives Instrument zur Vorhersage der In-vivo-Wirkstofffreisetzung von modifiziert freisetzenden Levodopa-Darreichungsformen darstellen. Der diskutierte methodische Ansatz der vorliegenden Studie könnte zukünftig das Screening neuartiger Formulierungen deutlich optimieren und somit zu einer verbesserten Arzneimitteltherapie für Parkinson-Patienten, aber auch für andere spezifische Patientengruppen beitragen
Um zukünftige Untersuchungen des im bekannten chemical space unterrepräsentierten Strukturmotivs 3,4-disubstituierter bzw. 3,4-verbrückter 1H-Indol-Derivate zu ermöglichen sollte im Zuge der praktischen Arbeiten, welche dieser Dissertation zugrunde liegen, eine Reihe bisher nicht literaturbekannter Verbindungen dieser Substanzklasse, auch unter Verwendung von Multikomponentenreaktionen, dargestellt und charakterisiert werden. Weitere Untersuchungen zur Derivatisierung und Modifikation des Strukturmotivs sollten durchgeführt werden und im Idealfall zu einem weiteren Ringschluss an den tricyclischen Substraten führen. Relevante Verbindungen sollten anschließend in einer Reihe von (internationalen) Screening-Kampagnen und bei Kooperationspartnern hinterlegt werden, um langfristig eine nähere Charakterisierung ihrer physikochemischen und pharmakologischen Eigenschaften zu erreichen, welche gegebenenfalls zur weiteren Optimierung des Strukturmotivs für spezifischere Anwendungen führen kann.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit ist es gelungen drei Substanzbibliotheken verschiedener Grundkörper darzustellen und zu charakterisieren. Dabei handelt es sich um 13 Derivate der cyclischen Bisamide vom 5-Oxo-1,3,4,5-tetrahydropyrrolo[4,3,2-gh]isochinolin-3-carboxamid-Typ, welche sich durch Ugi-MCR aus einem geeigneten bifunktionellen Reagenz, sowie verschiedenen primären Aminen und Isocyaniden in Anlehnung an die Arbeiten von Mironov et al. synthetisieren ließen. Weiterhin konnten, ausgehend von den tricyclischen Verbindungen vom 2-Methyl-5-oxo-1,3,4,5-tetrahydrobenzo[cd]indol-3-carbonsäure- und 2-Methyl-1,3,4,5-tetrahydrobenzo[cd]indol-3-carbonsäure-Typ, welche nach einer modifizierten Vorschrift nach Böshagen et al. erhalten werden konnten, zwei weitere Substanzbibliotheken mit 33 bzw. 24 individuellen Amid-Derivaten hergestellt werden. Dabei konnte durch Verwendung geeigneter Substrate nach der Amidkupplung die Freilegung eine basischen funktionellen Gruppe in einigen Verbindungen erreicht werden, welche die Bildung eines Hydrochlorid-Salzes ermöglichte und dadurch die Wasserlöslichkeit der neuen Verbindungen deutlich zu erhöhen vermag.
Auch gelang durch Einsatz des ökologisch äußerst vorteilhaften Lösungsmittels Dihydrolevoglucosenon die Entwicklung einer „grüneren“ Vorschrift zur Synthese dieser Substanzen, welche auf den Einsatz des, aus ökologischen und gesundheitlichen Gründen kritisch zu hinterfragenden, Lösungsmittels N,N-Dimethylformamid verzichtet.
Die Untersuchungen zur weiteren strukturellen Modifikation der erhaltenen 3,4-verbrückten 1HIndol- Derivate verlief nicht mit dem erhofften Erfolg, da viele Untersuchungen zu dieser Thematik unter anderem mittels Diels-Alder-Reaktion und Olefin-Metathese nicht zu isolierbaren Produkten führten. Allerdings konnte durch Diamin-vermittelte Ringschlussreaktion von 3-Formyl-1H-indol- 4-carbonsäuremethylester letztlich eine Synthesevorschrift zur Darstellung tetracyclischer Derivate erhalten werden. Die aus diesen Versuchen hervorgegangene Verbindung konnte ebenfalls im Rahmen dieser Arbeit zur Kristallisation gebracht und am Institut für Biochemie der Universität Greifswald im Arbeitskreis für Synthetische und Strukturelle Biochemie röntgendiffraktometrisch untersucht werden, was zur Bestätigung der angenommenen Konstitution führte.
Erste Evaluationen der biologischen Aktivität der dargestellten Verbindungen konnten bereits im Arbeitskreis Pharmazeutische Bioanalytik der Universität Greifswald vorgenommen werden: Dabei wurden die relevanten Verbindungen mittels MTT-Assay auf eventuelle Zytotoxizität hin untersucht. Die Ergebnisse legen nahe, dass von den meisten untersuchten Verbindungen keine Zytotoxizität ausgeht, wobei dies allerdings, aufgrund der Limitationen des MTT-Assay im Bezug auf diese Aussage, in weiteren Untersuchungen abschließend geklärt werden sollte. Weiterhin konnte für einige der synthetisierten Verbindungen eine Inhibition der Arachidonat-5-Lipoxygenase (5-LOX) mit IC50-Werten im einstelligen mikromolaren Bereich in vitro nachgewiesen werden. Der genaue Mechanismus der Inhibition, ebenso wie eine eventuell vorhandene Selektivität gegenüber anderen Arachidonat-Lipoxygenasen soll Gegenstand zukünftiger Untersuchungen, unter anderem am isolierten Enzym 5-LOX und in Homogenaten, sein. Darüber hinaus konnte ein großer Teil der synthetisierten Verbindungen im Molekülarchiv „Compound Platform“ (ComPlat) des Karlsruhe Institut für Technologie (KIT) hinterlegt werden, wo sie einer Vielzahl von potentiellen Kooperationspartnern zur Verfügung stehen. Erste Ergebnisse einer solchen Kooperation mit der Arbeitsgruppe Prof. Dr. Fahrer der Technischen Universität Kaiserslautern sollen zeitnah in einer gemeinsamen Publikation veröffentlicht werden. DesWeiteren konnten 40 Verbindungen in der „Testing4Ag“-Kampagne des Unternehmens Bayer Crop Science untergebracht werden, wo ihre Wirkung auf ein breites Spektrum von Schädlingen, Pilzen und Unkräutern evaluiert werden soll. Die Ergebnisse dieser Testungen stehen zum Zeitpunkt der Niederschrift dieser Arbeit noch aus. Eine Hinterlegung von 40 Substanzen in der EU-OPENSCREEN-Plattform, einer non-profit-Abteilung des European Research Infrastructure Consortium (ERIC) wird vorbereitet.
Background
This study aimed to analyze the impact of low-value medications (Lvm), that is, medications unlikely to benefit patients but to cause harm, on patient-centered outcomes over 24 months.
Methods
This analysis was based on longitudinal data of patients with dementia. The impact of Lvm on health-related quality of life (HRQoL), hospitalizations, and health care costs were assessed using multiple regression models.
Results
Over 24 months, Lvm was highly prevalent and significantly increased the risk of hospitalization, increased health care costs, and reduced patients' HRQoL.
Conclusion
More than every second patient received Lvm, negatively impacting patient-reported HRQoL, hospitalizations, and costs. Innovative approaches are needed to encourage prescribers to avoid and replace Lvm in dementia care.
Polyelektrolyt-Multischichtfilme (PEMs) werden durch schichtweise (eng. Layer by Layer, LbL)
sequentielle Ablagerung von entgegengesetzt geladenen Polyelektrolyten auf einer
geladenen Oberfläche hergestellt. Die LbL Methode kann auf verschiedene Weise zur
Herstellung von PEM eingesetzt werden, z.B. durch Tauchen, Rotation, Sprühen oder
Beschichten mit elektromagnetischen und fluidischen Methoden. In allen Artikeln dieser
Dissertation wurde die Tauchmethode verwendet. Durch zyklische Wiederholung der
Abscheidungsschritte kann die Dicke der PEM leicht gesteuert werden. Die Oberflächen und
Grenzflächen des Films können mit der LbL Technik auch durch die elektrostatische
Wechselwirkung zwischen positiv und negativ geladenen Polyelektrolyten modifiziert werden.
Auf diese Weise lassen sich einige Eigenschaften des Films optimieren, beispielsweise
Oberflächenadhäsion und Biokompatibilität, z. B. in der Gewebezüchtung oder es kann
eine Monoschicht als Barriere an der Grenzfläche des Films adsorbiert werden, um die
Diffusion von Molekülen im Film zu begrenzen z.B. bei Aufnahme oder Freisetzen von
Medikamenten.
Daher wurde die Rolle einiger Faktoren, wie die molare Masse der Polyelektrolyte und das
Vorhandensein von Salzionen in der Präparationslösung auf die interne Struktur sowie die
Oberfläche der PEMs untersucht.
Für alle Untersuchungen dieser Dissertation wurde das häufig verwendete Modell-System aus
dem positiv geladenen Polyelektrolyten Polydimethyldiallylammonium (PDADMA), und dem
negativ geladenen Polyelektrolyten Polystyrolsulfonat (PSS), verwendet. Die Dicke der Filme
wurde mit Röntgenreflektometrie, Ellipsometrie, UV-Vis-NIR-Spektrometrie bestimmt die
interne Struktur mit Neutronenreflektometrie und die Oberflächentopografie mit Rasterkraftmikroskopie
(eng. AFM) und Rasterelektronenmikroskopie (eng. SEM).
In Artikel 1 wurde mit Hilfe der Neutronenreflektometrie die Struktur des Filmes und die
Diffusion des Polyanions PSS (DPSS) senkrecht zur PEM Oberfläche untersucht. Variiert wurde
die molare Masse des Polykations PDADMA und die Salzkonzentration der
Präparationslösung. PEMs wurden aus drei verschiedenen NaCl-Konzentrationen in der
Abscheidelösung hergestellt: 10 mmol/L, 100 mmol/L und 200 mmol/L. Die Salzkonzentration
in der Polyelektrolytlösung bestimmt die Konformation der Polyelektrolyte während der
Adsorption. Die Ketten werden weniger flach adsorbiert, wenn mehr Salzionen in der
Adsorptionslösung vorhanden sind und die Filme werden dicker.
Die Diffusion nahm mit zunehmender molarer Masse von PDADMA in Filmen, die aus 10
mmol/L, 100 mmol/L und 200 mmol/L hergestellt wurden, um mindestens drei Größenordnungen
ab, denn die Zunahme der Kettenlänge, erhöht den Vernetzungsgrad im Film. Dabei zeigten Filme aus 10 mmol/L (NaCl) mit einer niedrigen molaren Masse von PDADMA
die größte Diffusion (DPSS = 4.9 × 10−20 m2/s). Der Diffusionskoeffizient DPSS als Funktion des
Polymerisationsgrades folgt zwei Potenzgesetzen mit einem Übergang bei einem
Polymerisationsgrad von 288. Bei kürzeren Ketten stimmt der Exponent des Potenzgesetzes
gut mit dem Modell der Sticky Reptation überein. Bei längeren Ketten war der Exponent viel
größer, was vermuten lässt, dass die PSS-Ketten in einem zunehmend komplexen
Polymernetzwerk gefangen sind. Wir verstehen den Übergang als Verschränkungsgrenze für
das untersuchte System.
Bei PEMs, die aus 100 mmol/L hergestellt wurden, konnte kein Potenzgesetz festgestellt
werden. DPSS nahm sprunghaft um drei Größenordnungen ab, wenn die molare Masse von
PDADMA von 45 kDa auf 72 kDa erhöht wurde.
In Artikel 2 wurden die Oberfläche von PEMs aus Polyelektrolyten unterschiedlicher molarer
Massen untersucht. Die Oberflächenrauhigkeit und die Dicke des Films wurden mit
Röntgenreflektometrie und Ellipsometrie bestimmt. Die Oberflächentopografie wurde mit AFM
und SEM aufgenommen. Alle PEMs wurden aus PE-Lösungen mit 0,1 mol/L NaCl hergestellt.
Die Oberfläche der PEM, präpariert aus langem PSS und kurzem PDADMA oder langem PSS
und langem PDADMA, war immer flach. Bei einer Filmzusammensetzung aus langen
Polykationen (Mw (PDADMAlang) = 322 kDa) und kurzen PSS Molekülen (Mw (PSSkurz) = 10,7
kDa) wurden drei Wachstumsregime identifiziert: exponentiell, parabolisch und linear. Im
exponentiellen Wachstumsregime bildet sich nach etwa sieben Beschichtungsschritten von
PDADMA/PSS (eng. bilayers, bl) eine granulare Oberflächenstruktur aus mit einer
Oberflächenrauigkeit von 1,6 nm und einer lateralen Periodizität von 70 nm. Mit zunehmender
Schichtzahl nimmt die Oberflächenrauhigkeit sowie die laterale Periodizität zu. Im
parabolischen Wachstumsbereich aggregieren die Strukturen zu Säulen, mit einer
Oberflächenrauigkeit bis zu 23 nm und einer lateralen Periodizität bis zu 210 nm. Im linearen
Wachstumsregime sind die säulenförmigen Domänen vollständig ausgebildet und die
Oberflächenstruktur ändert sich nicht mehr. Diese Strukturen wurden schon während der
Präparation, bereits vor dem Trocknen beobachtet. Dies zeigt, dass sich die Strukturen
während der Abscheidung von PDADMA/PSS bilden.
Bei Beobachtungen im Vakuum (SEM) war im linearen Bereich die Säulenstruktur bei der
PDADMA terminierten PEM ausgeprägter als bei der PSS terminierten.
Diese Strukturen bilden sich nur im Film mit anfänglichem exponentiellem Wachstum, d.h.
wenn kurzen Ketten durch den ganzen Film diffundieren können. Das legt nahe, dass es für
die Strukturbildung nicht ausreicht, dass der Polyelektrolyt kurz ist, sondern dass es auch
beweglich sein muss. Um dies näher zu untersuchen wurde in Manuskript 1 die molare Masse des PSS variiert. Es
wurden PEMs aus langem 322 kDa PDADMA und kurzem 6,5 kDa und 3,9 kDa PSS
hergestellt und mit den Messungen von PEMs aus 10,7 kDa PSS verglichen.
Die Verkürzung von PSS hat subtile Auswirkungen auf den Filmaufbau und die
Selbststrukturierung. Für PEM aus PSS mit einer molaren Masse von 6,5 kDa konnten nur
zwei Wachstumsregime ermittelt werden: ein exponentielles und ein lineares Wachstumsregime.
Der Übergang vom exponentiellen zum linearen Wachstum erfolgte bei 28
Doppelschichten. Bei PEMs, die aus 3,9 kDa PSS hergestellt wurden, wurde bis zu 29 bl nur
ein exponentielles Wachstum beobachtet. Dies zeigt, dass eine Verringerung der molaren
Masse von PSS das exponentielle Wachstum auf eine größere Anzahl von abgeschiedenen
Doppelschichten ausdehnt. Dies ist auf die zunehmende PSS-Diffusion zurückzuführen.
In allen Filmen wurden Selbststrukturierungen beobachtet. Der Abstand und die Höhe der
säulenartigen Domänen nehmen mit jeder abgeschiedenen PDADMA/PSS-Doppelschicht
deutlich zu. Der durchschnittliche Domänenabstand ändert sich weniger und korreliert mit den
vertikalen Wachstumsregimen. Der Domänenabstand schwankt zwischen 70 nm und 750 nm.
Die größten lateralen Abstände und ein längeres exponentielles Wachstumsregime wurden
mit dem kürzesten PSS (3,9 kDa) erreicht, was auf die hohe Mobilität des PSS zurückgeführt
wird. Die Domänenhöhe ist immer kleiner als der Domänenabstand. Wenn die PEM mit
PDADMA terminiert ist, sind die Oberflächenrauhigkeit und der durchschnittliche Abstand
größer als bei PSS terminierten Filme in Wasser und nach dem Trocknen.
Darüber hinaus wurden zwischen den Domänen Filamente beobachtet. Die Filamente
bestehen aus PDADMA/PSS-Komplexen. Eine mögliche Vermutung ist, dass diese Komplexe
zwischen den Domänen diffundieren und ihren Abstand anpassen.
Die Oberflächenstruktur des Films aus PSS 10,7 kDa zeigt eine symmetrische gaußförmige
Höhenverteilung in allen drei Wachstumsregimen von 5 bis 40 bl. Für die kurze PSS war eine
solche Verteilung nur bis 15 bl (6,5 kDa) bzw. 20 bl (3,9 kDa) zu beobachten. Danach wurde
für 6,5 kDa schiefe Verteilung mit Ausläufern zu größeren Höhen beobachtet. 3,9 kDa PSS
zeigte dann sogar eine bimodale Höhenverteilung.
Die lineare Ladungsdichte von PDADMA ist etwa halb so groß wie die von PSS. Folglich
adsorbiert PDADMA in einer bürstenartigen Konformation. Wenn die oberste Schicht
PDADMA ist, dann ist das PDADMA-Molekül nicht fest an die Oberfläche gebunden. Daher ist
die durch die Oberflächenspannung erzeugte Kraft für PDADMA groß genug, um zu einer
Veränderung der Oberflächenmorphologie und folglich zu einer kleineren Gesamtoberfläche
zu führen.Außerdem sind die Domänen in 1 M NaCl-Lösung stabil, schrumpfen aber in 2 M NaCl enorm,
während ihr Abstand leicht zunimmt.
Diese Untersuchungen zeigten, dass die Mobilität des Polyelektrolyten PSS die
Voraussetzung für den Aufbau einer strukturierten Oberfläche in einem PEM-System aus
PDADMA/PSS ist. Diese Ergebnisse zeigten auch, dass die Verkürzung der Kette der PSS Moleküle
die Herstellung von Filmen erleichtert, deren Dicke und Selbststrukturierung je nach
dem gewünschten Zweck angepasst werden kann. Solche Filme können in der Medizin und
Biologie als geeignetes Substrat zur Optimierung der Adsorption von Zellen und anderen
Molekülen oder als Nanofilter effektiv eingesetzt werden.
In dieser Dissertation konnte ich zeigen, wie die Verkürzung der Kette der PSS-Moleküle zur
Bildung einer lateralen selbststrukturierten Oberfläche führt und wie die zunehmende Mobilität
der PSS-Moleküle die Oberflächenmorphologie signifikant beeinflusst.
Die Expositionstherapie ist die Methode der Wahl zur Behandlung von Angsterkrankungen. Die Mechanismen, die einer erfolgreichen Expositionstherapie zugrunde liegen, sind allerdings noch nicht ausreichend geklärt.
Diese Arbeit beschäftigt sich zum Einen mit Optimierungsstrategien zur Verbesserung der Expositionstherapie und analysiert zum Anderen in grundlagenexperimentellen Untersuchungen sowohl Rekonsolidierungsprozesse als auch die Mechanismen von Extinktionslernen als dem derzeit angenommenen primären Wirkfaktor von Expositionstherapie.
Posttranslational modifications are involved in the regulation of virtually all cellular processes, including immune response, nevertheless, they are also targets manipulated by invading pathogens. The first investigated example is protein citrullination which is an important posttranslational modification that acts on a multitude of processes like supervision of cell pluripotency and rheumatoid arthritis. Citrullination of targeted arginine residues is performed by the Peptidylarginine deiminase. Within the first published manuscript, being part of this thesis, it was possible to show the use of this posttranslational modification by the human pathogen Porphyromonas gingivalis to facilitate innate immune evasion at three distinct level. P. gingivalis was demonstrated to citrullinate proteins by Porphyromonas peptidylarginine deiminase resulting in diminished phagocytosis and subsequent killing by neutrophils. Furthermore, it was shown that citrullination of histone H3 enables P. gingivalis to survive in neutrophil extracellular traps and incapacitate the lysozyme-derived peptide LP9.
The second investigated posttranslational modification is ubiquitination and its role in respiratory tract infections. Ubiquitination is the covalent attachment of a small protein that consisting of only 76 amino acids to the ε-amino group of lysine residues to posttranslational modify proteins. Acute infections of the lower respiratory tract such as viral and bacterial co-infections are among the most prevalent reasons of fatal casualties worldwide. Therefore, the interactions between host and pathogens resulting in the impairment of the hosts immune response and immune evasion of the pathogens, need to be elucidated. To get new insights in the infection driven changes in protein polyubiquitination and alterations in the abundance of ubiquitin E3 ligases involved in ubiquitination, cellular proteomes were monitored in detail by high resolution mass spectrometry. Therefore, the epithelial cell lines 16HBE14o- (Manuscript II) and A549 (Manuscript III) were co-infected with influenza A virus H1N1 and Streptococcus pyogenes or Staphylococcus aureus or with influenza A virus H1N1 and Streptococcus pneumoniae, respectively. Here, it could be shown in 16HBE14o- cells that co-infection of epithelial cells is not characterized by decreased cell survival and that observable effects on the proteome and ubiquitinome are mostly additive rather than synergistic. S. pyogenes infection affected the mitochondrial function, cell-cell adhesion, endocytosis and actin organization. Viral infection affected mRNA processing and Rho signaling. Viral and bacterial co-infection was detected to affect processes that were already affected by both of the corresponding single infections. No further pathways were strongly affected by the co-infection. A similar result has been observed in A549 cells co-infected IAV and S. pneumoniae. Overrepresented gene ontology terms depict the sum of those observed in the viral and bacterial single infection. Moreover, no significant change in cell survival upon co-infection compared to single bacterial infection was noticed for A549 cells either. This led to the suggestion that co-infection of investigated epithelial cells under examined conditions possesses additive rather than synergistic effect and thus, may not worsen the outcome of the infection within the studied conditions. Infections in other systems, may provide varying results and thus should be examined in future studies.
Agglomerate Sprühgetrockneter Amorpher Fester Dispersionen (Englisch: Spray-dried Amorphous Solid Dispersions – SD-ASD) im Gastrointestinaltrakt können zu Beeinträchtigungen des Wohlergehens von Nagetieren in präklinischen Studien im Rahmen der Arzneimittelentwicklung führen. Das Auftreten solcher Agglomerate, nachfolgend Pharmakobezoare genannt, war dabei auf Studien an Nagetieren beschränkt bei welchen Hydroxypropylmethylcelluloseacetatsuccinat (HPMC-AS) als Trägerpolymer der als Suspension applizierten SD-ASDs eingesetzt wurde. In diesem Promotionsprojekt evaluierten wir basierend auf Berichten präklinischer Studien Faktoren, welche die Pharmakobezoarbildung in vivo beeinflussen. Weiterhin wurde ein In vitro-Modell entwickelt, mittels welchem das Agglomerationspotential verschiedener SD-ASDs vor Applikation untersucht werden konnte. Dieses Modell wurde ebenfalls genutzt um einen Ansatz zur Reduktion des Agglomerationspotentials zu finden, welcher in der letzten Phase des Promotionsprojektes in vivo verifiziert wurde. Dabei wurde der Effekt der Viskositätserhöhung der Suspensionen zur Reduktion der Pharmakobezoarbildung nicht nur anhand der Masse der bei Sektion gefundenen Pharmakobezoare bewertet, sondern auch die Inzidenz von Pharmakobezoaren an verschiedenen Zeitpunkten der 24-tägigen Studie auf Basis kontinuierlich durchgeführter MRT-Messungen verglichen. Die Visualisierung der intragastralen Pharmakobezoarbildung in vivo ermöglichte darüber hinaus ein detailliertes Verständnis des Prozesses der Pharmakobezoarbildung in Nagetieren unter Berücksichtigung anatomischer und physiologischer Faktoren.
Seas and oceans are essential for the global ecosystem. Entire societies, economies and countless livelihoods rely on their good environmental status. Yet, pressures on marine environments are increasing. An extensive assessment and monitoring of marine habitats is a vital precondition for understanding these systems and their sustainable conservation. Remote sensing methods can temporally accelerate the mapping, improve the spatial resolution and support the interpretation of large areas. Hydroacoustic becomes the method of choice for areas deeper than the coastal zone as optical signals are limited by strong attenuation in the water column. Apart from depth measurements for the creation of bathymetric charts, the recording of backscatter strength is useful for the characterization of the seafloor surface. The direct influence of the inhabiting benthic community on the backscattered signal is rarely considered, although it can be utilized for the detection of benthic life. Information about habitat-specific backscatter responses or a hydroacoustic remote sensing catalog for benthic habitats is missing so far.
The multibeam echosounder (MBES) has the advantage of recording both, bathymetry and backscatter strength simultaneously with related incidence angle. Further, recent technological developments allow to change between frequencies. Angular range curves supported the quantification of backscatter strength of different frequencies. Acoustic data sets were complemented by ground truthing in form of sedimentological and biological samples as well as video profiles. Study areas were located offshore the island of Sylt in the North Sea as well as in vicinity to Oder Bank and close to the coast offshore Hohe Düne/Rostock, both in the Baltic Sea. Investigated habitats included sand areas inhabited by tubeworms, loose mussel clusters on top of sand areas, seagrass meadows, coarse sand and gravel areas, and a reef covered by mussels.
Multifrequency backscatter maps, combining frequencies between 200 kHz and 700 kHz, illustrate small-scale features at the seafloor not visible in monofrequent maps. Key habitats showed a specific backscatter response, which can partly be related to macrobenthic flora and fauna. Data sets recorded with a (partly calibrated) MBES in three different month (May, August, October) revealed that backscatter strength can further detect spatial as well as temporal habitat dynamics. Alterations in the sediment composition at the seafloor surface of the ecologically valuable coarse sand and gravel areas were caused by seasonal changes in local hydrodynamics.
A newly developed 3D seismic lander has the ability to support hydroacoustic remote sensing as an additional, non-destructive ground truthing method utilizing a high frequency of 130 kHz to image the shallow subsurface. Buried objects, e.g., stones, shells, fruit gummy worms, as well as sediment disturbances could be detected and visualized in a laboratory experiment. The 3D seismic lander is likely to improve the investigation of volume scatter contribution to backscatter strength and is potentially applicable for the imaging of bioturbation.
Das Ziel der vorliegenden Studie bestand darin, die Morphologie der Nasenhöhle und insbesondere der Conchae nasales zweier Primatenspezies, die unterschiedlichen Unterfamilien der geschwänzten Altweltaffen (Cercopithecoidea) angehören, morphometrisch zu untersuchen und zu vergleichen. Die Untersuchungen erfolgten an mazerierten adulten Schädeln beiderlei Geschlechts von Japanischen Makaken (10 Präparate) und Mantelaffen (13 Präparate). Während die Japanischen Makaken (Macaca fuscata) typischerweise einen Sinus maxillaris aufweisen, sind bei den Mantelaffen (Colobus guereza) keine Nasennebenhöhlen nachweisbar. Vor diesem Hintergrund sollte weiterhin geprüft werden, inwiefern das Vorhandensein eines Sinus maxillaris die Morphologie der Nasenhöhle und der Conchae nasales beeinflusst.
Die Messungen erfolgten an definierten koronaren DVT- bzw. CT-Schichtaufnahmen der Schädelpräparate. Dazu wurden die Datensätze mit der 3D MPR-Funktion des Programms RadiAnt® Dicom Viewer (Vers. 5.5.0, Medixant) so ausgerichtet, dass die Horizontalebene durch die Messpunkte Prosthion und Spina nasalis posterior verlief. Diese Ebene wurde nachfolgend als Nasenbodenebene bezeichnet. Senkrecht zur Nasenbodenebene wurden koronare Messebenen definiert, die entsprechend der palatinalen Wurzeln der Oberkieferzähne des zweiten Prämolaren bis zum dritten Molaren positioniert wurden. Die so definierten koronaren Schichtaufnahmen bildeten die Grundlage für Erhebung der Breiten- und Höhenmaße der Nasenhöhle sowie Flächenmaße des Meatus nasi inferior. Für die Erfassung der Conchae nasales wurden die vertikalen Abstände der jeweiligen Grundlamellen in Bezug zur Nasenbodenebene vermessen. Zudem wurden unter der Verwendung der Programme WinSurf (Version 4.0, Lozanoff and Moody) und ImageJ (Version 1.52n, Rasband, National Institutes of Health) 3D-Rekonstruktionen der Nasenmuscheln erstellt und deren Volumina berechnet. Darüber hinaus wurden ausgewählte externe Schädelmaße in den Vergleich mit einbezogen.
Mit Ausnahme der Schädelbasislänge sind die externen Schädelmaße sowie das berechnete Gesichtsschädelvolumen bei Macaca fuscata signifikant größer als bei Colobus guereza. Zugleich wies Macaca fuscata signifikant größere Volumina der Concha nasalis inferior und media auf. Auch die Größenverhältnisse der Conchae nasales innerhalb der jeweiligen Stichproben unterschieden sich zwischen beiden Spezies. Anders als bei Colobus guereza wurde bei Macaca fuscata eine größere Concha nasalis media im Vergleich zur Concha nasalis inferior beobachtet. Die Symmetrieverhältnisse der Nasenmuscheln und ihrer Grundlamellen konnten durch die Berechnung eines Asymmetrie-Index dargestellt werden. Hierbei konnte eine zufällige Verteilung der Asymmetrien bei beiden Spezies festgestellt werden, die als fluktuierende Asymmetrie eingeordnet wurde.
Die Grundlamelle der Concha nasalis inferior wurde bei beiden Primatenspezies in allen vier koronaren Messebenen, vom zweiten Prämolaren bis zum dritten Molaren des Oberkiefers, lokalisiert. Die Grundlamelle der Concha nasalis media lag bei Macaca fuscata auf Höhe der Messebene des dritten Oberkiefermolaren, während sie bei Colobus guereza auf Höhe des zweiten und dritten Oberkiefermolaren beobachtet wurde. Die Grundlamelle der Concha nasalis superior lag bei beiden Primatenspezies vorwiegend im Bereich des zweiten Oberkiefermolaren.
Die Ergebnisse der Breiten- und Höhenmaße der Nasenhöhle zeigten, dass Macaca fuscata in drei von vier koronaren Messebenen eine signifikant höhere Nasenhöhle aufweist. Die Nasenhöhlenbreite ließ hingegen keine Tendenzen in Bezug auf die Größenverhältnisse zugunsten einer Spezies erkennen. Mithilfe eines Breiten-Höhen-Index konnte außerdem das Verhältnis der Breite zur Höhe der Nasenhöhle beschrieben werden. Während dieses Verhältnis im mittleren Bereich der Nasenhöhle bei beiden Spezies annährend gleich ist, besitzt Colobus guereza im anterioren und posterioren Bereich eine breitere Nasenhöhle in Relation zur Gesamthöhe der Cavitas nasi. Es wurden weiterhin signifikante Unterschiede in der Größe des Meatus nasi inferior zwischen beiden Primatenspezies beobachtet.
Mögliche Merkmalszusammenhänge zwischen ausgewählten Maßen der Nasenhöhle sowie externen Schädelmaßen wurden mit der Korrelationsanalyse nach Spearman geprüft. Hierbei wurden bei Colobus guereza keine signifikanten Zusammenhänge zwischen den Volumina der Nasenmuscheln und den externen Schädelmaßen festgestellt. Für Macaca fuscata konnte nur zwischen dem Volumen der rechten Concha nasalis inferior und der Gesichtsschädellänge sowie dem Gesichtsschädelvolumen eine signifikante Korrelation beobachtet werden.
Signifikante Zusammenhänge zwischen den Höhenmaßen der Grundlamellen und den Höhenmaßen der Nasenhöhle wurden bei Macaca fuscata nur für die Concha nasalis inferior im Bereich des zweiten Oberkieferprämolaren sowie bei Colobus guereza für die Concha nasalis media im Bereich des dritten Oberkiefermolaren beobachtet. Die Ergebnisse der Korrelationsanalyse lassen ferner vermuten, dass die Grundlamelle der Concha nasalis inferior eher mit der Nasenhöhlenbreite als mit der Höhe der Nasenhöhle zusammenhängt. Die Ergebnisse der Regressionsanalyse zeigten, dass diejenigen Korrelationen, die bei beiden Primatenspezies gleichermaßen auftraten, keine signifikanten Unterschiede aufweisen.
Die vorliegende Arbeit stellt eine Methodik vor, die es erlaubt, ausgewählte Maße der Nasenhöhle mithilfe von DVT- und CT-Aufnahmen zu erfassen und zwischen verschiedenen menschlichen oder nichtmenschlichen Populationen bzw. unterschiedlichen Primatenspezies zu vergleichen. Die Primatenspezies Macaca fuscata und Colobus guereza wiesen signifikante Unterschiede in verschiedenen Aspekten der Nasenhöhle auf, welche möglicherweise mit den geografischen Lebensräumen sowie der unterschiedlichen Schädelpneumatisation zusammenhängen. Ein Einfluss des Sinus maxillaris auf die Morphologie der Conchae nasales und ihrer Grundlamellen kann nicht ausgeschlossen werden. Weitere Studien sind nötig, um zu prüfen, inwiefern die Anordnung und Größe der Grundlamellen der Conchae nasales artspezifisch sind und in welchem Zusammenhang sie mit anatomischen und physiologischen Charakteristika der Nasenhöhle sowie des Gesichtsschädels stehen. Zudem können die Ergebnisse dieser Studie als Grundlage für weiterführende biometrische Untersuchungen der Nasenhöhle sowie der Conchae nasales dienen.
In den letzten Jahren erhöhte sich die Inzidenz des humanen hepatozellulären Karzinoms in nicht-zirrhotischen Lebern bei gleichzeitigem Diabetes mellitus Typ 2 deutlich. Im Hepatokarzinogenesemodell nach intraportaler Pankreasinseltransplantation in der diabetischen Ratte konnte Prof. Dr. F. Dombrowski durch eine kombinierte Hyperinsulinämie und Hyperglykämie glykogen- und lipidreiche, klarzellige Herde induzieren, sogenannte clear cell foci (CCF), die sich in Langzeitexperimenten zu hepatozellulären Adenomen und Karzinomen entwickelten. Sowohl in den CCF als auch in humanen und rodenten hepatozellulären Karzinomen fand sich eine Heraufregulation des Transkriptionsfaktors carbohydrat-responsive element-binding proteins (ChREBP), der glukoseabhängig und insulinunabhängig Enzyme der Glykolyse und Lipogenese reguliert. Das Inseltransplantationsmodell wurde anschließend auf die Maus unter Verwendung von 70 transplantierten Inseln übertragen, wobei die Frequenz der CCF sehr niedrig und die Anzahl thrombosebedingten Leberzellnekrosen hoch war. Das primäre Ziel meiner Doktorarbeit war es, die Frequenz der CCF am Modelltier Maus zu steigern. Mit der These, eine erhöhte transplantierte Inselanzahl führt zu einer höheren Frequenz der CCF, modifizierte ich die Inselisolationsprozesse systematisch, um qualitativ hochwertige und vom exokrinen Pankreasgewebe bereinigte Inseln zu erhalten. Anschließend schloss ich anhand immunhistochemischer Reaktionen und Vitalitätstests mögliche schädliche Einflüsse der Isolation aus. Ich konnte somit die Anzahl auf 120 und 200 Inseln erhöhen, die Streptozotocin-diabetischen Wildtyp (WT) - und ChREBP-Knockout-Mäusen intraportal transplantiert wurden, ohne Leberzellnekrosen zu induzieren. Nicht-transplantierte Kontrollgruppen blieben vier Wochen lang hyperglykämisch. Nach einer und nach vier Wochen konnte ich klarzellige Leberherde in transplantierten WT-Mäusen histologisch, immunhistochemisch und elektronenmikroskopisch nachweisen, die den klassischen CCF entsprachen. Durch Erhöhung der Inselzahl konnte ich eine tendenziell jedoch nicht signifikant erhöhte Frequenz der CCF erreichen. Nach vier Wochen kam es bei diabetischen transplantierten ChREBP-Knockoutmäusen ebenfalls zur Induktion klarzelliger Herde, die sich durch eine enorme Glykogenakkumulation, fehlende Lipidspeicherung und eine erniedrigte Proliferationsaktivität von den WT-CCF unterschieden. Durch diese Ergebnisse konnte ChREBP als Vermittler zwischen proliferationsärmeren, glykogenreichen und proliferationsaktiveren, lipidreicheren hepatischen Läsionen charakterisieren. Das primäre Ziel meiner Doktorarbeit, die Frequenz der CCF signifikant zu erhöhen, konnte nicht erreicht werden, jedoch durch ein verringertes Transplantatvolumen der Weg für Folgeexperimente mit erhöhter Inselzahl sowie für Langzeitexperimente geebnet werden.
Frauenmilch ist die beste Nahrung in den ersten sechs Lebensmonaten. Bioaktive Peptide in der Muttermilch scheinen eine große Rolle bezüglich deren präventiver Wirkung zu spielen. In den letzten Jahren hat sich die Methode der Massenspektrometrie zur Erforschung des Peptidoms rasant entwickelt. Aber es fehlt noch an Grundlagenforschung und einheitlichen Protokollen zur präanalytischen Verarbeitung der Muttermilchproben. Studien sind daher nur bedingt vergleichbar. Nicht nur für die Wissenschaft, sondern auch im klinischen Kontext ist es für den Einsatz von Spenderfrauenmilch erforderlich, den Einfluss verschiedener Lagerungsbedingungen auf das Muttermilchpeptidom zu kennen.
Im Rahmen der vorliegenden Studie wurden anhand der Muttermilchproben von vier Spenderinnen vier verschiedene Lagerungsbedingungen mit anschließender Lagerung bei –80 °C, die im klinischen Alltag (Lagerung bei –20 °C für 120 h), beim Transport von Muttermilchproben (Lagerung bei 4 °C für 6 h) oder in der häuslichen Umgebung der Frauen (Lagerung bei Raumtemperatur für 24 h bzw. 4 h) vorkommen, untersucht. Die Pro-ben wurden mit direkt bei –80 °C gelagerten Proben verglichen.
Die Ergebnisse zeigen eine sinkende Anzahl an identifizierbaren Proteinen mit steigender Temperatur. Vor allem nach der Lagerung bei Raumtemperatur über 24 h nahm die Signalintensität vieler Peptide entweder ab oder die Peptide verschwanden komplett. Eine Erklärung könnte sein, dass die in der Muttermilch enthaltenen Proteasen bei Raumtemperatur weiterhin aktiv sind und zur proteolytischen Spaltung der Proteine führen.
Aufgrund der vorliegenden Ergebnisse ist zu empfehlen, Frauenmilch für Peptidomstudien direkt bei mindestens –20 °C zu lagern und im Anschluss bei –80 °C einzufrieren. Im klinischen Umgang mit Muttermilch müssen zusätzlich die negativen Einflüsse der Lagerung bei niedrigen Temperaturen berücksichtigt werden. Von einer bis zu 24-stündigen Lagerung bei Raumtemperatur, ist dringend abzuraten.
Gram-negative bacteria secrete lipopolysaccharides (LPS), leading to a host immune
response of proinflammatory cytokine secretion. Those proinflammatory cytokines are
TNF-α and IFN-γ, which induce the production of indoleamine 2,3-dioxygenase (IDO). IDO production is increased during severe sepsis, and septic shock. High IDO
levels are associated with increased mortality. This enzyme catalyzes the degradation of tryptophan (TRP) to kynurenine (KYN) along the kynurenine pathway (KP).
KYN is further degraded to kynurenic acid (KYNA). Increased IDO levels accompany
with increased levels of KYNA, which is associated with immunoparalysis.
Due to its central role, the KP is a potential target of therapeutic intervention.
The degradation of TRP to KYN by IDO was intervened by 1-Methyltryptophan (1-
MT), which is assumed to inhibit IDO. By administering 1-MT, the survival of
1-MT-treated mice suffering from sepsis increased compared to mice not treated with
1-MT. The levels of downstream metabolites such as KYN and KYNA were
expected to be decreased. Surprisingly, in healthy mice and pigs, an increase in KYNA
after 1-MT administration was reported. Those unexpected metabolite alterations after 1-MT administration, and the mode of action, were not the focus of recent
research. Hence, there is no explanation for KYNA increase, while KYN did not change.
This thesis aims to postulate a possible degradation pathway of 1-MT along the KP
with the help of ordinary differential equation (ODE) systems.
Moreover, the developed ODE models were used to determine the ability of 1-MT to
inhibit IDO in vivo. Therefore, a multiplicity of ODE models were developed, including
a model of the KP, an extension by lipopolysaccharide (LPS) administration, and 1-MT
administration.
Moreover, seven ODE models were developed, all considering possible degradation pathways of 1-MT. The most likely degradation pathway was combined with the ODE model
of LPS administration, including the inhibitory effects of 1-MT.
Those models consist of several dependent equations describing the dynamics of the KP.
For each component of the KP, one equation describes the alterations over time. Equations for TRP, KYN, KYNA, and quinolinic acid (QUIN) were developed.
Moreover, the alterations of serotonin (SER) were also included. All together belong
to the TRP metabolism. They include the degradation of TRP to SER and to KYN,
which is further degraded to KYNA and QUIN. Every degradation is catalyzed by an enzyme. Therefore, Michaelis-Menten (MM) equations were used employing the substrate
constant Km and the maximal degradation velocity Vmax. To reduce the complexity of
parameter calculation, Km values of the different enzymes were fixed to literature values.
The remaining parameters of the equations were determined so that the trajectories of
the calculated metabolite levels correspond to data. The parameters of different models were determined. To propose a degradation pathway of 1-MT leading to increased
KYNA levels, seven models were developed and compared. The most likely model was
extended to test whether the inhibitory effects of 1-MT on IDO can be determined.
Three different approaches determined the ODE model parameters of the different hypothesis of 1-MT degradation. In the first approach, ODE model parameters were fixed
to values fitted to an independent data set. In the second approach, parameters were
fitted to a subset of the data set, which was used for simulations of the different hypotheses. The third approach calculated ODE model parameters 100 times without
fixed parameters. The parameter set ending up in trajectories of the TRP metabolites,
which have the smallest distance to the data, was assumed to be the most likely. The
ODE model parameters were fitted to data measured in pigs. Two different
experimental models delivered data used in this thesis. The first experimental model
activates IDO by LPS administration in pigs. The second one combines the IDO
activation by LPS with the administration of 1-MT in pigs.
The most likely hypothesis, according to approach 1 was the degradation of 1-MT to
KYNA and TRP. For the second data set the most likely one was the direct degradation of 1-MT to KYNA. With approach 2 the most likely degradation pathways were
the combination of all degradation pathways and the degradation of 1-MT to TRP and
TRP to KYNA. With approach 3 the most likely way of KYNA increase was given by
the direct degradation of 1-MT to KYNA. In summary, the three approaches revealed
hypothesis 2, the direct degradation of 1-MT to KYNA most frequently. A cell-free
assay validated this result. This experiment combined 1-MT or TRP with or without
the enzyme kynurenine aminotransferase (KAT). KAT was already shown to degrade
TRP directly to KYNA. The levels of TRP, KYN and KYNA were measured. The
highest KYNA levels were yielded with an assay adding KAT to 1-MT, corresponding
to hypothesis 2. The models describing the inhibitory effects of 1-MT revealed that
the model without inhibitory effects of 1-MT on IDO was more likely for all three approaches.
The correctness of hypothesis 2 has to be confirmed by further in vitro experiments. It
also has to be investigated which reactions promote the degradation of 1-MT to KYNA.
The missing inhibitory properties of 1-MT on IDO, determined by the in silico ODE
models, align with previous research. It was shown that the saturation of 1-MT was too
low, e.g. in pigs, to inhibit IDO efficiently.
In this study, the first possible degradation pathway of 1-MT along the KP is proposed.
The reliability of the results depends on the quality of the experimental data, and the
season, when data were measured. Moreover, the results vary between the different
approaches of parameter fitting. Different approaches of parameter fitting have to be
included in the analysis to get more evidence for the correctness of the results.
Als Bruxismus werden wiederholte Kaumuskelaktivitäten definiert, die sich als Kieferpressen, Zähneknirschen und -pressen, Verschieben des Unterkiefers ohne Zahnkontakt oder im Anspannen der Kaumuskulatur äußern. Abhängig vom Zeitpunkt des Auftretens wird in Schlaf- und Wachbruxismus unterschieden. Die Ätiologie des Bruxismus ist bis zum jetzigen Zeitpunkt nur unzureichend bekannt. Man geht aber davon aus, dass es sich um ein multifaktorielles Geschehen mit einer Kombination aus verschiedenen zentralen sowie genetischen Faktoren handelt. In bereits vorhandenen, vornehmlich querschnittlichen, Studien kann eine Korrelation zwischen dem Auftreten von Bruxismus und Depressionen sowie Angststörungen nachgewiesen werden. Bislang ist dieser Zusammenhang aber kaum im Rahmen longitudinaler Studien untersucht worden. Das Ziel dieser Analyse war es, festzustellen, ob Zeichen von Angststörungen und/oder Depressionen in der Baselineuntersuchung der Study of Health in Pomerania (SHIP -START-0) einen Risikofaktor für die Entwicklung von Bruxismus zum Zeitpunkt der Follow-up Untersuchung nach 5 Jahren (SHIP-START-1) darstellen. In dieser Längsschnittstudie wurden Daten von 2126 Probanden ausgewertet, die im Rahmen der
longitudinalen bevölkerungsrepräsentativen Untersuchung SHIP erhoben wurden. Es wurden relative Risiken (RR) und Konvidenzintervalle (KI) mit Hilfe der modifizierten Poisson Regression ermittelt.
Das Screening auf psychische Störungen erfolgte mit dem Composite International Diagnostic - Screener (CID-S). Selbstberichteter Bruxismus wurde mittels Fragebogen u.a. zum Zähnepressen, Zähneknirschen erfasst, deren Ausübung mit nie; manchmal; häufig beantwortet werden konnte. Zudem erfolgte im Rahmen der zahnärztlichen Untersuchung in SHIP-START-0 eine Graduierung der zahnhartsubstanzverluste entsprechend des Indexes nach Hugoson. Als Ergebnis zeigte sich, dass Probanden, die Zeichen von Depressionen und/oder Zeichen von Angststörungen aufwiesen, signifikant häufiger von intensivem Bruxismus berichteten. Bei Probanden mit Zeichen von Depressionen und/oder Angststörungen besteht im Verlauf von 5 Jahren ein erhöhtes Risiko für die Entwicklung von häufigem selbstberichtetem Bruxismus.
Staufen2 ist ein mRNA-bindendes Protein (RBP), das in Säugetieren vor allem cerebral exprimiert wird und an der neuronalen Plastizität innerhalb des Hippocampus beteiligt ist. RBPs spielen dabei eine wichtige Rolle in der strengen örtlichen und zeitlichen Regulation der neuroplastischen Vorgänge.
Ziel dieser Arbeit war es, die Auswirkungen eines Knockdowns von Staufen2 auf die Morphologie von Dendriten und dendritischen Dornen im Hippocampus der Ratte erstmalig in-vivo zu untersuchen. Als Grundlage dienten transgene Ratten, in denen durch Tamoxifen-Injektion ein RNA-Interferenz-Mechanismus zum Knockdown von Staufen2 aktiviert werden konnte. Die maximale Wirkung zeigte sich in der CA1-Region des Hippocampus, die in der Folge zum Gegenstand der weiteren Untersuchungen genutzt wurde. Mithilfe der Golgi-Cox-Silberimprägnierung konnte gezeigt werden, dass die Spinelänge und die Spinedichte in der apikalen CA1-Region in den Knockout-Tieren signifikant geringer waren. In den basalen Anteilen sowie bei der Morphologie des Dendritenbaums waren keine signifikanten Unterschiede nachweisbar. Andere Arbeitsgruppen konnten zeigen, dass diese Tiere Defizite im räumlichen Arbeitsgedächtnis sowie im räumlichen und zeitlichen Assoziationsgedächtnis haben. Der Grund hierfür könnte darin liegen, dass das normalerweise ausgewogene Verhältnis zwischen LTP und LTD zugunsten der LTP verschoben erscheint.
Mit seiner Funktion als RBP und einer Assoziation der LTD scheint Staufen2 eine Rolle in der späten, proteinsynthese-abgängigen Phase der LTD zu spielen, wobei die genauen Funktionsweisen des Proteins weiterhin nicht vollständig verstanden sind. Neben Staufen2 gibt es einer Reihe weitere RBPs mit wichtigen Funktionen innerhalb der neuronalen Plastizität. Einige davon sind mit schweren neurologischen Krankheitsbildern wie dem Fragilen-X-Syndrom, AutismusSpektrum-Störungen, amyotropher Lateralsklerose und frontotemporaler Demenz assoziiert. Ein besseres Verständnis der RBPs im Allgemeinen und von Staufen2 im Besonderen kann somit zukünftig zu einem besseren Verständnis von Lernen und Gedächtnis sowie der Pathogenese schwerer neurologischer Erkrankungen beitragen und möglicherweise auch zu neuen Therapiemöglichkeiten führen.
Until today, more than 100 years after its first description in Italy, the highly pathogenic avian influenza virus (HPAIV) has not lost its fearsome character for wild birds, poultry and humans. On the contrary, the number of outbreaks with high casualty rates in wild birds and poultry has multiplied in recent years and cases of zoonotic infections are also increasingly reported from HPAI endemic areas. The epidemiology of these infections is complex and also involves surface water and possibly sediments of shallow standing waters, which could play a role as a vector medium and/or virus reservoir. The goal of this project was to expand current knowledge of the influence of water on the spread of AIV. As part of this project, we were able to ...
1. ...improve AIV detection methods using real time RT-PCR in terms of sensitivity and breadth of viruses detected. In addition, we succeeded in economizing the procedure so that fewer resources are required and results are obtained faster (publication I: [173]).
2. ...develop an ultrafiltration-based enrichment method for AIV from surface water and evaluate it with field samples from HPAI outbreak areas in wild bird habitats (Wadden Sea coast of Schleswig-Holstein) and previously unaffected regions (Antarctic Weddell Sea) (publication II: [174]). Furthermore, protocols for testing different environmental sample matrices for AIV screening were tested and compared to results of passive monitoring by dabbing diseased or dead wild birds. AIV was detected in more than half (61%) of 44 water samples. We received additional sediment samples from 36 of the 44 water samples. In 18 of 36 of the sediments tested, as well as in 4.16% of 1705 fecal samples tested AIV was detected. However, the studies of the environmental samples mostly yielded only generic AIV detections, with viral loads in the range of the detection limit. This massively hampered further investigations for sub- and pathotyping. In contrast, 79.41% of 68 samples from passive monitoring showed high to very high HPAIV viral loads which also allowed sub- and pathotyping.
3. ...demonstrate in animal experiments that even very low titers (0.1 TCID50 ml-1) of HPAI viral infectivity in water can induce productive infection in susceptible but clinically largely resistant mallard ducks (publication III: [175]). Furthermore, we were able to develop evidence that there is a difference in virus spread that depends on the type of (contaminated) water source. This means that infections on poultry farms with inverted or nipple drinkers may follow a different course than infections in the wild, which are mediated via larger surface waters.
Overall, the results of this project highlight the important role of surface and drinking water, as well as aquatic sediments, in the spread of AIV. The methods developed here for AIV detection extend the possibilities for surveillance of AIV infections; however, passive remains superior to active surveillance of HPAIV infections in several aspects. Examination of various environmental samples did not yield a significant advantage in terms of an early warning system that would indicate the presence or spread of HPAIV in wild bird habitats prior to the occurrence of lethal infections in wild birds.
Impact of proteostasis and the ubiquitin proteasome system on myeloid cell function in the CNS
(2023)
Cellular protein homeostasis (proteostasis) maintains a functional proteome and thus proper cell function. Proteostasis is facilitated by the ubiquitin-proteasome system (UPS), an intracellular protein turnover machinery ensuring clearance of damaged, misfolded, old and/or unneeded regulatory proteins. This is particularly important in the central nervous system (CNS), where it is linked to neurodegeneration. Disruptions of the proteostasis systems cause the accumulation of misfolded proteins which are commonly seen in progressive neurodegenerative diseases also linked to neuroinflammation. Proper UPS function can protect cells from the accumulation of defective proteins, neurodegeneration and neuroinflammation. Furthermore, it has been found that loss of function mutations in the genes encoding UPS components are linked to systemic inflammation including neuroinflammation and/or neurodevelopmental disorders. Proteasome defects in patients suffering from these disorders cause decreased proteasome activity, accumulation of proteins, activation of proteotoxic stress responses and systemic inflammation. However, the molecular link between proteotoxic stress and the initiation of inflammatory signalling remained unclear. In Article 2, we summarized the importance of the UPS in immune cell proteostasis and function including activation of innate and adaptive immune responses. Although UPS function is notably important in innate immune signalling, the current understanding of the role of UPS in myeloid cell function in the CNS is limited. We also indicated the involvement of impaired UPS function in sterile systemic inflammation including neuroinflammation as well as tumour diseases and pathogen manipulation of immune cells.
To investigate the molecular link behind proteasome impairment and systemic inflammation in the brain, we focused on microglia cells as the only immune residents of the CNS. In Article 1, we used a pharmacological inhibitor called bortezomib which targets β5 and β5i/LMP7 subunit activities in standard proteasome (SP) and immunoproteasome (IP), respectively. We showed for the first time on the molecular level that inhibition of proteasome activity by bortezomib triggers the accumulation of ubiquitylated proteins, proteotoxic stress responses and innate immune signalling activation depending on the induced proteotoxic stress response called unfolded protein response (UPR) in murine microglia. In particular, activation of the inositol-requiring protein 1α arm of UPR upon bortezomib treatment leads to systemic inflammation as indicated by type I interferon (IFN) response.
IP enhance the proteolytic capacity of UPS by rapid clearance of proteins upon immune signalling activation. Microglia, like other immune cells, exhibit constitutive expression of IP as well as SP to maintain their cellular proteostasis. In Manuscript 3, we studied the particular impact of IP impairment on microglial cellular function. We showed accumulation of ubiquitin-modified proteins and activation of proteotoxic stress responses in IP-impaired mouse and human microglia models. Moreover, we identified possible IP substrates in microglia using β5i/LMP7 knockout mice as an IP deficiency model and, examined how IP deficiency affects microglia function. IP deficient microglia affected the ubiquitylation levels of proteins involved in multiple pathways such as immune responses, energy metabolism, cytoskeleton organisation, cell cycle and ribosome function. Based on the molecular analysis, we confirmed sterile activation of innate immune signalling mechanisms in IP impaired microglia. This is driven by the proteotoxic stress sensor protein kinase R (PKR). In addition, we were able to show that IP impairment altered levels of the microglial activation markers, which are also involved in motility, adhesion and phagocytosis of microglia.
In this thesis, we highlight that UPS function is necessary to maintain microglial proteostasis and, that impairment of proteasome activities triggers sterile inflammation in microglia via activation of proteotoxic stress responses. The described activation of innate immune signalling mechanisms in microglia upon proteasome impairment may be considered as new therapeutic targets for patients suffering from rare protesomapathies or other disorders linked to dysregulated immune signalling.
Research has already shown that the maternal anthropometry affects birth weight. The impact on birth weight, body length and head circumference percentiles was not yet investigated. The aim of our observational studies was to develop individualized percentile charts (birth weight, body length and head circumference) for neonates based on maternal weight and height. To achieve this, we analyzed data of 2.2 million newborns stratified by maternal height and weight from the German Perinatal Survey.
The percentiles based on 18 groups stratified by maternal anthropometry for both sexes showed significant differences between identical original percentiles. The differences were up to almost 800 g between identical percentiles for petite and grande mothers. Birth length differed by several centimeters for the same percentiles between groups of short and tall stature mothers, whereas birth head circumference differed up to 1.2 cm.
Our analysis showed that maternal anthropometry has a significant effect on the classification of newborns as LGA (large for gestational age), AGA (appropriate for gestational age) and SGA (small for gestational age). Individualized charts show higher specificity than percentile charts that do not include those data and provide more individual prediction of perinatal risks.
Durch den demografischen Wandel mit einer älter werdenden Bevölkerung ist zukünftig mit einem Inzidenzanstieg von progredienten, lebenslimitierenden Erkrankungen zu rechnen, der zu einem wachsenden Bedarf an palliativmedizinischer Versorgung in Deutschland führt. Damit verbundene Kos-tenanstiege erhöhen den wirtschaftlichen Druck auf politische Entscheidungsträger bei der Ressourcenallokation. Eine besonders große Herausforderung stellt dabei die flächendeckende Versor¬gung in ländlichen Regionen dar.
Was kostet spezialisierte Palliativversorgung in einer ländlichen Region wie Vorpom¬mern-Greifswald (VG)? Wie werden sich die Kosten entwickeln, wenn sich der Bedarf und die Versorgungsstruktur verändern? Aktuell liegen nur rudimentäre Daten über die Ausgaben für palliativmedizinische Versorgung in Deutschland vor. Fundierte Kenntnisse sind für den Ausbau eines kosteneffizienten Netzwerks allerdings unerlässlich. Das Ziel dieser Arbeit ist daher die Darstellung der Kosten für spezialisierte Palliativversorgung im Raum Vorpommern-Greifswald (VG) sowie die Prognose über die Kostenentwicklung bei Variation der beteiligten Einrich¬tungen (Normalstation, Palliativstation, Hospiz sowie SAPV zu Hause bzw. im (Kurzzeit-) Pflegeheim).
Durch eine retrospektive Studie vom 01.04.2013 bis 31.03.2014 wurden die Behandlungskosten von 464 Patienten mittels Sekun¬därdatenanalyse ausgewertet. Ferner wurden die Verweildauern in den Institutionen sowie deren Übergänge bestimmt. Mithilfe dieser Parameter erfolgten Simulationen mit dem Markov-Modell, die Prognosen über durchschnittliche Jahres-, Behandlungs- und Tageskosten für verschiedene Szenarien lieferten.
In den Simulationen mit variabler Mortalität übte die Restlebenszeit (RZ) neben den Tagessätzen zusätzlich Einfluss auf die Ergebnisse aus: Die Versorgung im Hospiz und auf der Palliativstation gingen mit einer kurzen RZ und folg¬lich geringeren Kosten einher. SAPV zu Hause und Therapien auf der Normalstation ließen die simulierten Jahreskosten durch eine lange RZ oder hohe Tageskosten ansteigen, im Pflegeheim war der Trend nicht eindeutig. Änderungen der Kapazitäten im KZP hatten nur einen mar¬ginalen Einfluss auf die Ausgaben.
Die durchschnittlichen Jahreskosten für spezialisierte palliativmedizinische Versor-gung lagen im Raum VG in der Basis-Simulation (BS) bei 7.814.430,47€. Bei alleiniger Versorgung auf der Normalstation stiegen sie bei variabler Mortalität im Vergleich dazu um das 18-Fache an. Existierte daneben zusätzlich eine Palliativstation, wurde der Kostenanstieg auf 24% gedrosselt und betrug 9.688.127,25€. Eine Reduktion der Plätze in der Akut-Klinik führte zu Einsparungen zwischen 52% und 57%. Die kombinierte Versorgung im Hospiz und auf der Palliativstation ging mit minimalen simulierten Jahreskosten von 2.590.943,67€ einher. Komplett ohne SAPV ließen sich die Ausgaben um durchschnittlich 22% senken und weiter um ca. 29%, wenn SAPV nur in der Häuslichkeit entfiel.
Die Ergebnisse änderten sich bei konstanter Mortalität. In allen Simulationen mit einheitlicher RZ zeigte sich SAPV – unabhängig davon, wo sie erfolgte – den anderen Institutionen ökonomisch überlegen. Eine ausschließliche SAPV ging mit den geringsten mortalitätsadjustierten Jahreskosten von 3.1711.387,99€ einher. Umgekehrt stiegen diese ohne SAPV bis zu 116% auf 16.863.368,85€ an. Die übrigen Szenarien zeigten ähnliche Trends im Vergleich zur variablen Mortalität. Bei alleiniger Versorgung auf der Normalstation stiegen die mortalitätsadjustierten Jahreskosten ebenfalls maximal an. Sie erhöhten sich im Vergleich zur BS allerdings we¬niger stark um 315% auf 32.427.040,75€. Dieser Zuwachs wurde durch eine zusätzliche Palliativstation ebenfalls auf 198% bzw. 23.314.102,25€ gedrosselt. Unter Reduktion der statio¬nären Kapazitäten waren Einsparungen zwischen 46% und 54% zu beobachten. Die Ausgaben lagen dann zwischen 3.573.443,09€ und 4.250.803,62€. Komplett ohne Akut-Krankenhaus sanken die mortalitätsadjustierten Jahreskosten weiter um 55% auf durchschnittlich 3.506.578,56€.
Hospitalisierung, vor allem ohne Palliativstation, führte somit auch bei konstanter RZ zu Kostenanstiegen. Die Betreuung im Hospiz ging mit Einsparungen einher. SAPV senkte die Aus¬gaben in der Simulation am meisten.
Zusammenfassend war die ambulante palliativmedizinische Versorgung in der Simu¬lation mit konstanter RZ im Hinblick auf einen möglichst kosteneffizienten Ressourceneinsatz den anderen Institutionen überlegen. Die Studie deckte allerdings auch auf, dass Verlegungen in stationäre Institutionen trotz SAPV notwendig waren. Die Gründe dafür sind zukünftig zu ermitteln – insbesondere in Hin¬blick auf die Frage, ob sie durch bedarfsgerechte Optimierung der Versorgung vermeidbar sind.
Kann SAPV zu Hause nicht gewährleistet werden, sind aus ökonomi¬scher und medizinischer Sicht alternative Strukturen wie SAPV im Pflegeheim oder eine Betreuung im Hospiz einer Akut-Klinik gegenüber zu bevorzugen. Stationäre Aufenthalte sollten, sofern sie unvermeidbar sind, nach Möglichkeit auf der Palliativstation erfolgen, mit möglichst zügiger Entlassung nach Hause, um dem Wunsch der meisten Patienten zu entsprechen, in der gewohnten häuslichen Umgebung in Würde und Selbstbestimmung zu sterben.
In this thesis, new catalysts as well as unprecedented approaches for the
valorization of sustainable carbon sources were investigated. The first part deals with the design of catalysts for photocatalytic CO2 reduction (Articles I&II). The promiscuous activity of phenolic acid decarboxylase from Bacillus subtilis (BsPAD) was found to catalyze CO2 reduction (Article I). This cofactor-free enzyme could facilitate the replacement of (noble) metal catalysts regularly employed in CO2 reduction. Based on these findings, additional enzyme catalysts were identified for photocatalytic CO2 reduction. The second part (Articles III-VII) focuses on the valorization of resources obtained from biomass, such as olive mill waste water or lignin, by the promising acyltransferases/hydrolase PestE from Pyrobaculum calidifontis VA1 (Articles IV-VII). The potential of PestE for the valorization of sustainable sources has been demonstrated by enzyme engineering and use in (chemo)enzymatic cascade reactions leading to value-added products.
Die vorliegende Untersuchung betrachtet die Reflexionen von Tierversuchen durch Forschende. Hierdurch lässt sich der tierethische Diskurs um die Perspektive der Forschenden erweitern. Für die offene Forschungsfrage, zu der nur wenige Studien und Erkenntnisse gefunden werden konnten, wurde eine qualitative Methode gewählt, welche ein exploratives Forschungsvorgehen ermöglichte. Es konnten 14 Personen für die Teilnahme an einem Interview akquiriert werden, welche umfassende Informationen mit der Interviewenden teilten. Die Übertragbarkeit der Ergebnisse ist durch die Stichprobengröße nur eingeschränkt möglich. Hierzu sind weiterführende Untersuchungen mit quantitativen Methoden notwendig.
Es konnte durch die Analyse der Leitfadeninterviews festgestellt werden, dass die Forschenden bereits vor den Leitfadeninterviews ihre Arbeit mit Tieren in Versuchen reflektiert haben. Die Forschenden bilden durch die Abwägung von Risiken und Chancen unter Einbezug weiterer ethischer Aspekte in ihrer Arbeit einen Kompromiss. In den Ausführungen wird, im Vergleich zu den Chancen, ein deutlich größerer Schwerpunkt auf die Risiken von Tierversuchen gelegt, die facettenreich beschrieben werden. In der ethischen Abwägung wird darüber hinaus das 3R-Prinzip, ein verantwortungsbewusster Umgang mit den Tieren im Versuch und die Qualität der Versuchsplanung und -durchführung sowie der damit verbundenen Aussagekraft der Ergebnisse betont werden.
Eine gesellschaftliche Grundstimmung und Erwartungshaltung der Öffentlichkeit wirken als soziale und gesundheitspolitische Aspekte auf die Forschenden ein. Die Forschenden spüren die Forderung nach Transparenz der Forschung, Zeitdruck, den Bedarf an neuen Therapieoptionen und die gesellschaftliche Erwartungshaltung Tierleid zu mindern. Darüber hinaus beschreiben die Forschenden auf der einen Seite eine verurteilende öffentliche Wahrnehmung sowie Befürchtungen vor gegen sie gerichteten Anfeindungen und auf der anderen Seite Verständnis für Tierversuchsgegner*innen und deren Anliegen mit dem damit verbundenen Impuls Tierversuche zu überdenken.
Die Betrachtung der Spannungsfelder und Coping-Strategien ermöglicht für die Reflexionen von Tierversuchen durch Forschende und den Einbezug ihrer Perspektive in den tierethischen Diskurs eine ganzheitliche Betrachtung. Es kann sich ein Bild davon gemacht werden, welche umfangreichen Spannungsfelder für die Forschenden mit Tierversuchen existieren und wie sie ihnen begegnen. Somit ist zusammenfassend festzustellen, dass die Forschenden Tierversuche vielfältig und facettenreich reflektieren.
The deep geological underground represents an important georesource for the short-
term storage of renewable energy and the long-term reduction of greenhouse gas emissions. To ensure the economic viability and safety of any subsurface storage project, detailed characterisation of the quality and integrity of the reservoir and its cap rock is required. This characterisation includes the accurate determination of the petrophysical properties, such as porosity and permeability, as well as the potential mineral reactions, such as the dissolution of reactive phases, which may occur during the lifespan of such a project. Clay minerals are common components of many reservoir systems and, depending on their type and structure, can have a significant impact on storage and transport properties. These processes are, however, currently not well understood. In order to address these issues, the main focus of this thesis is on mineralogical analyses using X-ray diffraction (XRD) and microstructural studies using focused ion beam scanning electron microscopy (FIB-SEM) together with micro X-ray computed tomography (µXCT) to gain a better understanding of the influence of clay minerals on reservoir and cap rock properties.
A central part of this thesis focuses on the analysis of clay minerals and pore structures of the Bebertal Sandstone of the Parchim Formation (Early Permian, Upper Rotliegend), which is considered a natural analogue for the tight reservoir sandstones of the North German Basin. Two illite polytypes with a variety of characteristic structures have been identified in the Bebertal sandstone. Disordered 1Md illite forms the majority of the observed structures, which include omnipresent grain coatings, altered permeable feldspar grains and pore-filling meshwork structures. Trans-vacant 1M illite represents the second and youngest generation of authigenic illite and occurs as fibrous to lath-shaped particles that grew into open pore spaces and led to a significant reduction in porosity and permeability during late diagenesis. Based on these results, a model for the formation of illite polytypes in the aeolian layers of the Bebertal sandstone was developed that describes the temporal and spatial evolution of porosity and permeability during diagenesis. Information from this model was then used to improve the prediction of permeability of the Bebertal sandstone based on µXCT pore space models and direct numerical simulations. To achieve this, a micro-scale pore space model was created that allowed the simulation of permeability reduction by clay minerals by including nanoporous illite domains based on a novel morphological algorithm. By performing Navier-Stokes-Brinkman simulations, more accurate predictions of permeabilities with respect to experimentally determined values were obtained compared to conventional Navier-Stokes simulations.
The detailed characterisation of the Bebertal sandstone has shown that natural reservoir rocks are usually complex heterogeneous systems with small-scale variations in texture,
composition, porosity and permeability. Flow-through experiments on the Bebertal sandstone revealed that the coupled geochemical and hydrodynamic processes that occur during the dissolution of calcite could not be predicted by reactive transport models. Therefore, as part of this thesis, a novel approach for developing synthetic sandstones at low temperatures based on geopolymer binder was developed. It is shown that simpler and more homogeneous porous materials can be produced with porosity and permeability values in the range of natural sandstones. These can be used to better understand the dynamic and coupled processes relevant to the storage of renewable energy in reservoir rocks through improved experimental constraints.
The final part of this thesis reports on a detailed clay mineral and pore space study of
three shale formations and one mudstone that were identified as potential seals for the Mt. Simon sandstone reservoir in the Illinois Basin. During the Illinois Basin - Decatur Project, this reservoir was used for the sequestration of one megaton of supercritical carbon dioxide. In order to better assess the quality of the sealing units and to better understand the role of the intergranular clay mineral matrix as potential pathway for fluid migration, a multi-scale evaluation was conducted that included thin section analysis, quantitative evaluation of minerals by scanning electron microscopy (QEMSCAN), mercury intrusion capillary pressure (MICP) measurements, quantitative XRD and high-resolution FIB-SEM. The results allow for the classification of the studied formations into primary and secondary seals and emphasise the importance of three-dimensional clay-mineral-related pore structure characterisations in cap rock studies. XRD proved the most reliable method for the identification and quantification of clay minerals in the studied cap rocks and mudstones. In contrast, FIB-SEM and QEMSCAN provided the spacial constraints for reconstructing fluid flow pathways within the clay mineral matrix.
Overall, this thesis highlights the importance of the precise identification of clay minerals in geological reservoirs and their cap rocks. It also illustrates the need for three-dimensional characterisation and modelling of the associated small pore structures for an improved understanding of the rocks diagenetic history as well as the prediction of the transport and storage properties of these crustal reservoir systems.
Die Entstehung und Entwicklung der akuten Pankreatitis in BPI-Knockout Mäusen im Taurocholat-Modell
(2023)
Die akute Pankreatitis kann einen schweren, lebensbedrohlichen Verlauf nehmen. Dabei bestimmen vor allem die Komplikationen der Pankreatitis wie Multiorganversagen und Sepsis die Mortalität. Eine wichtige Rolle in der akute Pankreatitis nimmt das Immunsystem ein. Neben dem Ausmaß der lokalen Schädigung im Pankreas bestimmt das Immunsystem die weitere Entwicklung der Pankreatitis und die damit einhergehende systemische Reaktion. Sowohl eine überschießende pro- als auch anti- inflammatorische Reaktion können eine Schädigung anderer Organe und bakterielle Infektionen begünstigen. Das bactericidal/permeability-increasing protein (BPI) ist ein Protein, welches sich hauptsächlich in den azurophilen Granula neutrophiler Granulozyten befindet. Durch seine Struktur wirkt es anti-mikrobiell und kann zudem eine überschießende Immunantwort verhindern. In der akuten Pankreatitis könnte das BPI aufgrund der beschriebenen Funktionen neben der antimikrobiellen Wirkung auch Einfluss auf die Entwicklung der Immunreaktion nehmen. Um die Rolle des Bactericidal/permeability-increasing Protein in der Entwicklung und dem Verlauf der experimentellen akuten Pankreatitis zu untersuchen, wurden in der vorliegenden Arbeit C57BL/6-Mäuse mit einem Knock-out des BPI-Genes mit C57BL/6 Wildtyp-Mäusen verglichen. In beiden Gruppen wurde durch Taurocholat-Injektion eine Pankreatitis induziert. Die Gruppen wurden bezüglich des lokalen Schadens im Pankreas und bezüglich der systemischen Immunreaktion untersucht. In der Taurocholat-induzierten Pankreatitis in BPI -/- Mäusen konnte eine zunächst mildere Pankreatitis als in der Vergleichsgruppe nachgewiesen werden. Durch eine geringere Leukozyteninfiltration trat eine mildere Pankreatitis auf. Am ehesten scheint die Ursache im veränderten Verhalten bzw. Fehlen der neutrophilen Granulozyten zu liegen. Im weiteren Verlauf der Erkrankung trat eine deutliche Zunahme der Ausprägung der Pankreatitis auf. Neben der verstärkten Schädigung der Pankreata der BPI -/- Mäuse ist eine verstärkte bakterielle Translokation aufgetreten. Auffällig war in dieser Phase der Erkrankung der vermehrte Nachweis von Makrophagen und des Chemokins MCP-1, welches vor allem den Makrophagen und der Pro-Inflammation zuzuordnenden ist. Gemeinsam könnten sie ursächlich für die deutliche Zunahme der Pankreatitis in den BPI -/- Mäusen sein. Insgesamt lag aber kein signifikanter Unterschied in den systemischen Komplikationen oder der Mortalität vor, sodass die Rolle des BPI in der akuten Pankreatitis vor allem in der lokalen Immunantwort anzunehmen ist.
Ziel der vorliegenden Arbeit war es funktionsanalytische Untersuchungsergebnisse aus der Perimetrie mit den Daten der HRT II Papillenanalyse, also den rein morphologischen Untersuchungsergebnissen, bei Glaukompatienten vergleichend zu analysieren.
Patienten und Methodik: Dieser Untersuchung liegen Laser-Scanning-Tomografien des Sehnervenkopfes mittels HRT II und Gesichtsfeldanalysen von 184 Glaukom-Patientinnen und Patienten der Klinik und Poliklinik für Augenheilkunde der Universitätsmedizin Greifswald aus dem Zeitraum von 2004 bis 2011 zugrunde. Die Laser-Scanning-Tomografien wurden mit dem HRT II erstellt. Die Gesichtsfeldanalysen wurden mit dem Octopus 101 der Fa. Haag-Streit Interzeag durchgeführt. Die Daten von 110 Frauen und 74 Männern fanden in der statistischen Auswertung Berücksichtigung. Das durchschnittliche Patientenalter betrug 55 Lebensjahre. Es standen 1.384 Datensätze zur Verfügung, die sich auf drei statistische Analysestrategien verteilten. Die Analysestrategie 1 umfasste ausschließlich die Laser-Scanning-Tomografien mit dem HRTII, die Analysestrategie 2 ausschließlich perimetrische Untersuchungsereignisse und die Analysestrategie 3 papillenmorphologische und perimet-rische Untersuchungen.
Ergebnisse: Die statistische Betrachtung der Analysestrategie 1 erbrachte keine ausreichende Signifikanz hinsichtlich der Primärparameter Patientenalter, Augenseite und Geschlecht (allein der HRT-Parameter mittlere retinale Nervenfaserschichtdicke zeigte eine Unterscheid-barkeit zwischen den Geschlechtern) ebenso wie die isolierte statistische Betrachtung der Gesichtsfeldbefunde in der Analysestrategie 2 bezüglich der Perimetriehauptparameter MD und MS im Hinblick auf die Untersuchungsstrategien (TOP und Dynamisch). Für den Vergleich beider Untersuchungsverfahren in der Analysestrategie 3 konnte der Gesichtsfeldbefund in Bezug auf die Parameter MD und MS betrachtet werden. Diese wurden hinsichtlich der fünf Hauptparameter aus den HRT Untersuchungen, der Randsaumfläche, dem Randsaumvolumen, der Exkavationsform, der Höhenprofilkontur und der mittleren retinalen Nervenfaserschichtstärke, analysiert. Pathologische Werte der mittleren Defekttiefe (MD GF-Hauptparameter) konnten mit einer signifikanten Verringerung der Randsaumfläche und einer signifikanten Abnahme des Randsaumvolumens assoziiert werden. Ebenfalls korrelierten pathologische MD-Werte mit einer Größenzunahme der Exkavationsform.
Der HRT-Hauptparameter Höhenvariation der Kontur wies keine signifikante Verminderung in Bezug auf die im Gesichtsfeld pathologisch identifizierten MD-Werte auf. Eine signifikante Reduktion hingegen zeigte die mittlere retinale Nervenfaserschichtdicke.
Die Differenzierung des Gesichtsfeldhauptparameters MD in Bezug auf das HRT-Qualitätskriterium SD zeigte, dass die Untersuchungsergebnisse mit einer SD > 40 µm im Vergleich der pathologischen zu glaukomunauffälligen Werten eine größere Varianz aufwiesen als jene, die dem Qualitätskriterium (SD < 40 µm) entsprachen.
Die Betrachtung des Qualitätsmaßes der Gesichtsfeldprüfung mit Beantwortung „falsch-negativer“ und „falsch-positiver“ Fangfragen ergab hinsichtlich der Differenzierung des HRT-Hauptparameters mittlere Nervenfaserschichtdicke, dass die pathologischen Werte einer größeren Schwankungsbreite unterlagen als die glaukomunauffälligen und somit als unzuverlässigere Untersuchungen einzuschätzen sind, wenn krankhafte morphologische Veränderungen vorliegen. Die Untersuchung der Arbeitshypothese zum Zusammenhang zwischen Gesichtsfeldverlust (MD) und den HRT-Hauptparametern auf eine vermutete Altersabhängigkeit, konnte keine deutliche Korrelation objektivieren.
Schlußfolgerung: Nur unter Berücksichtigung der äußerst vielfältigen anatomischen Gegebenheiten, z. B. Bulbuslänge, Makropapille, Pathologien, zunehmende Katarakt und Einhaltung der Qualitätsstandards, kann die Laser-Scanning-Tomografie ein sehr wichtiges diagnostisches Mittel zur Glaukomdetektion bzw. zum Glaukommonitoring in Kombination mit funktionsanalytischen perimetrischen Untersuchungen sein.
Im Ergebnis war festzustellen, dass sich die Sensitivität der HRT Parameter als nicht besonders effektiv bewerten ließen. Die statistische Auswertung der Parameter zeigte keine signifikanten Änderungen hinsichtlich der Morphologie der Papilla nervi optici über den im Zeitraum 2004 bis 2011 an der Universitätsmedizin Greifswald untersuchten Glaukompatienten im Längsschnittverlauf.
Diese vorgelegte Arbeit stellt eine Ausarbeitung des Vergleichs der medizinischen Entwicklung
und Lehren der abendländischen sowie der morgenländischen Kulturkreise insbesondere hinsichtlich des Bereichs der Anatomie dar. Der Fokus der Darstellungen liegt hierbei auf den
möglichen Einflüssen der verschiedenen Religionen, auf die geschichtliche Entwicklung und
den aktuellen Stand der medizinischen Forschung sowie die mögliche Beeinflussung
ebendieser durch religiöse und/oder kulturelle Strukturen hinsichtlich ihrer Förderung oder/und
Beeinträchtigung.
Background: Intact socio-cognitive abilities, such as theory of mind (ToM), facial emotion recognition (FER), social decision making (SDM) and visual perspective taking (VPT), are essential for human well-being and quality of life. Impairment in social cognition can have major implications for health in affected individuals and society as a whole. Evidence for changes in social cognition in healthy and pathological aging processes, such as subjective cognitive decline (SCD) and mild cognitive impairment (MCI), is currently either sparse or inconclusive. It is important to determine how social cognition changes in healthy and pathological aging and provide grounds for targeted and early assessment and intervention. The aims of this thesis were to investigate social cognition across four domains, in particular, ToM, FER, SDM and VPT, in healthy young and older individuals, as well as in individuals with cognitive deficits, such as SCD and MCI. In the case of a decline, further goals were to investigate the degree of impairment and the domains affected.
Methods: A systematic literature search was conducted in four major academic databases, MEDLINE, Web of Science Core Collection, CENTRAL, and PsycInfo, for studies investigating social cognition in healthy young and old individuals as well as individuals affected by SCD and MCI which met the inclusion criteria. The primary outcome was ToM and secondary outcomes were FER, SDM and VPT. After a systematic review was performed, studies eligible for meta-analysis were divided according to comparison groups and outcomes. Random-effects meta-analyses were conducted using standardized mean differences (SMD). Risk of Bias was assessed using the “Tool to assess risk of bias in cohort studies” modified for the present study design.
Results: After a thorough systematic literature search, 86 studies containing 88 comparisons were included in the systematic review, of which 47 were eligible for quantitative analysis. The meta-analysis revealed a progressive decline in ToM and FER abilities from young adulthood to MCI. Varying effect sizes demonstrated different trajectories of change for specific domains. Due to a lack of research, data investigating SDM and VPT, as well as SCD were insufficient for quantitative analysis.
Conclusion: ToM and FER decline gradually from healthy to pathological aging. Therefore, assessment of social cognition is important and should be incorporated in routine neurocognitive testing, so that targeted interventions can be introduced when needed. With this information in mind, future research should focus on the development of new assessment tools, as well as preventive and treatment strategies. This review also identified research gaps in certain populations (e.g. SCD, middle age, MCI-subtypes) as well as domains (VPT and SDM) that need to be addressed in the future.
Das Pankreaskarzinom zählt zu den fünf häufigsten Krebserkrankungen in Deutschland, die durch eine spät einsetzende Symptomatik und ein schnelles Wachstum zum Zeitpunkt der Diagnose eine minimale Aussicht auf Heilungserfolg hat. Ziel dieser Arbeit war es, die onkolytische Therapie des Pankreaskarzinoms sicherer zu machen und eine bessere Implementierung in den klinischen Alltag zu erreichen.
In vorherigen Tierversuchen dieser Arbeitsgruppe wurde das Virus im aktiven oder inaktiven Zustand intravenös appliziert und so eine in vivo Stimulation von Spendermäusen vorgenommen. Nach adoptivem Zelltransfer dieser stimulierten Splenozyten in tumortragenden Mäusen konnte eine Onkolyse beobachtet werden, jedoch war die Versuchsdurchführung hinsichtlich der klinischen Anwendung noch zu fern. Aus diesen vorangegangenen Versuchen entwickelte sich das in dieser Arbeit besprochene Modell in dem die Stimulation von entnommenen Splenozyten oder Blutleukozyten in vitro erfolgt. Zusätzlich wurde überprüft, ob nach der Behandlung des Organismus eine weitere Virusübertragung stattfinden kann.
Der Transfer in tumortragende Mäuse wurde zu zwei Zeitpunkten (24h und 72h nach in vitro Stimulation) vorgenommen. Die Onkolyse war zu beiden Zeitpunkten und mit beiden Leukozytengruppen erfolgreich, sodass die Tumore makroskopisch nicht mehr zu erkennen waren oder 10% des Volumens der Kontrollgruppen maßen. Darüberhinaus wurden die reisolierten Tumorzellen der Versuchstiere hinsichtlich der Veränderung ihrer Oberflächenproteine sowie die mesenteriale Lymphknoten auf die Veränderung der Leukozytenpopulationen analysiert. Die Ergebnisse zeigten, dass die Anzahl regulatorischer T-Lymphozyten, deren Rolle die Immunsuppression sowohl im physiologischen als auch im pathologischen Milieu ist, nach dem Transfer von stimulierten Leukozyten deutlich abnimmt. Die Analyse der reisolierten Tumorzellen hat gezeigt, dass die Menge von MHC I ansteigt und die des PD-L1 sinkt, wodurch die Tumorzellen anfälliger für den zytotoxischen Angriff durch T-Lymphozyten sind. Diese Ergebnisse liefern den deutlichen Hinweis, dass der Rückgang der Tumormasse nicht auf das aktive Virus im Organismus, sondern auf die Aufhebung der Immunsuppression und die Erhöhung der Immunogenität des Tumors zurückzuführen ist.
The skull is an extremely informative part of the vertebrate body. Skulls are
involved to hunt, feed and drink, to nurse, fight, dig, and to many other activities.
Also, main sensory organs are situated on the head in order to enable a given
animal to see, smell, taste, feel, listen, equilibrate and think; hence, the head is the
main connection to the external world. It follows that a skull, with and without soft
tissue, can tell a lot about its owner. Each skull consists of many individual bones
constituting regions (e.g., snout and braincase) that represent different aspects of an
anatomical mosaic, which in turn allows deeper (palaeo)biological insights.
In the past three centuries, palaeontologists dug out countless fossils from all
over the world and from many preserved periods and groups, including dinosaurs.
Hence, public and private collections house numerous fossil skull specimens. To
further enlighten our understanding of palaeoecological, physiological and
phylogenetic affinities of dinosaurian representatives belonging to different groups,
and in order to reveal new aspects on their (neuro)anatomy, behaviour, ontogeny
and evolution, a thoroughly examination with modern techniques is the aim of this
thesis.
In order to get a phylogenetically broad understanding, fossil remains from at
least four extinct species, including Irritator challengeri (a theropod: mostly bipedal
carnivores) from the Early Cretaceous of northeastern Brazil, Europasaurus holgeri
(a sauropod: long-necked, quadrupedal herbivores) from the Late Jurassic of Lower
Saxony, Emausaurus ernsti together with an unnamed taxon from the Early Jurassic
of Mecklenburg-Western Pomerania, and Struthiosaurus austriacus, Late
Cretaceous of eastern Austria (the latter three are thyreophorans: armoured, mostly
quadrupedal herbivores), were in closer focus. To document and digitally reconstruct
cranial bones and cavities therein, the material was examined with micro computed
tomography (microCT). On this basis, the full morphology of the preserved anatomy
was revealed, described and contextualized, for example, in conjunction with
comparative anatomy and biomechanical considerations. During this process, further
methods were used to investigate and depict individual fossils: macro- and microphotography,
photogrammetry and phylogenetic analyses, each encompassing
multiple sub-tasks and being supported by 3D prints.
As part of the result, it was possible to formulate reasoned assumptions about
the lifestyle of the taxa in focus. For instance, the neuroanatomy and the osteological
characteristics of the spinosaurid Irritator challengeri implicate that this taxon was an
agile hunter with a habitually inclined snout that was specialized in catching relatively
small prey with a robust dentition and a comparably weak - but fast - bite, with a
remarkable jaw mechanism which enabled the animal to kinetically widen the
pharynx during lower jaw depression. The (neuro)anatomy of I. challengeri, S.
austriacus, E. ernsti and E. holgeri presented here, enrich our knowledge about a
plethora of (lifestyle-related) aspects of these animals, their closer relatives and the
prehistoric world they lived in.
Emerging zoonotic viruses are a constant threat to human and animal health. Therefore, knowledge about the host factors influencing viral pathogenicity is highly welcome as a basis for developing treatment or vaccine strategies. In order to identify host factors that potentially determine the
pathogenicity of three highly pathogenic (’high consequence’) zoonotic viruses, the interactomes of
selected viral proteins were analysed in parallel with the interactomes of the homologous proteins from closely related viruses which lack high pathogenicity. For this purpose, affinity purification mass spectrometry (AP-MS) was performed with the virus proteins as baits and lists of candidate proteins were generated that may determine the pathotype and warrant follow-up studies to characterise their function concerning the viral life cycles. In detail, the interactomes of virus pairs from the arenaviruses, filoviruses and henipaviruses were studied. The following protein homologues were selected: for filoviruses, the transcription factor VP30, the co-transcription factor VP35 and matrix protein VP40 of the non-pathogenic Reston virus
(RESTV, species Reston ebolavirus), the pathogenic Ebola virus (EBOV, species Zaire ebolavirus),
and, in addition, the Lloviu virus (LLOV, species Lloviu cuevavirus); in case of the arenaviruses
the nucleoprotein (NP), matrix protein (Z) and glycoprotein (GP) of the pathogenic Junín virus (JUNV, species Argentine mammarenavirus) and the non-pathogenic Tacaribe virus (TCRV, species Tacaribe mammarenavirus); and for the henipaviruses, the fusion protein F of the apathogenic Cedar virus (CedV, species Cedar henipavirus) and the pathogenic Nipah virus (NiV, species Nipah henipavirus). The experimental approach was to express the tagged bait proteins in human cells by transfection with appropriate constructs, purify the interactomes by affinity enrichment and analyse their protein content by MS. Quantitation was performed by labelling with stable isotopes or by label-free quantification (LFQ). High-confidence interactions for the LFQ approach were identified using the Mass Spectrometry interaction STatistics (MiST) scoring tool. Qualitative and quantitative data were used to identify a limited number of candidates for follow-up research. Additionally,
the interactomes were analysed with bioinformatical tools like term enrichment analysis and network analysis to identify cellular pathways which are possibly impacted by the expression of viral proteins. A novel specific interactor of EBOV VP30 was identified, ubiquitin carboxyl-terminal hydrolase7
(USP7, also known as HAUSP), and the interaction was partially characterised. The interaction was confirmed by reverse-pull-down experiments, and the Kd value (determined by Microscale Thermophoresis, MST) was found to be lower than for the interaction of USP7 with the RESTV VP30.
This work adds insight into virus protein interactomes, especially for the often neglected low pathogenic virus species. Furthermore, the pathogenicity of the viruses was refl ected to some degree
in the interactomes of their proteins. The generated interactome data for the different virus species
create a basis in the search for interactions that determine pathogenicity.
Vielfältige Gründe führen zu einem vermehrten Nachwuchsbedarf im Fachbereich Anästhesiologie. Wie kann man zukünftig mehr Medizinstudierende für die Anästhesiologie gewinnen?
In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, inwiefern eine Famulatur im Fachbereich Anästhesiologie das Interesse am Fachgebiet steigern kann. Dabei stellte sich die Frage welche Elemente eine gute Famulatur in der Anästhesiologie kennzeichnen und inwiefern sich anäshtesiologische Famuli in ihren Präferenzen und Erwartungen an den späteren Beruf zu Famuli aus anderen Fachbereichen unterscheiden. Im Rahmen einer bundesweiten Onlineumfrage der AG Lehre der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie (DGOU) beantworteten die Studienteilnehmenden (N=479) Fragen zu ihrer mindestens vierwöchigen Famulatur in der Anästhesiologie. Die Befragten wurden in vier Gruppen aufgeteilt: Diejenigen, die sich aufgrund der Famulatur ein Wahltertial im Praktischen Jahr (PJ) in der Anästhesiologie vorstellen konnten (44%), wurden mit denjenigen, die dies verneinten (12%) und denjenigen, die sich schon vor der Famulatur festgelegt hatten (Ja: 30% bzw. Nein: 14%) varianzanalytisch verglichen.
Die Ergebnisse zeigten, dass eine positive bewertete anästhesiologische Famulatur die spätere Spezialisierungspräferenz für dieses Fach fördert. Außerdem konnte die Auswertung zeigen, dass Famuli in der Anästhesiologie höhere Erwartungen an Teilzeitarbeitsmöglichkeiten und familienfreundliche Arbeitsbedingungen haben.
Die Kenntnis über die im Gastrointestinaltrakt ablaufenden Prozesse spielt in der Entwicklung neuer Arzneiformen eine entscheidende Rolle. Besonders im Dickdarm ist dabei neben den physiologischen Bedingungen die bakterielle Besiedlung zu beachten, welche sowohl inter- als auch intraindividuell hoch variabel ist. Bislang gibt es keine einheitliche Methode zur Untersuchung des Einflusses der intestinalen Mikrobiota auf die Metabolisierung von Arzneistoffen. Diese Methoden sind jedoch entscheidend für das Verständnis des Einflusses der bakteriellen Metabolisierung auf die Pharmakokinetik und -dynamik der Arzneistoffe.
Übergeordnetes Ziel dieser Arbeit war es, ein In vitro-Modell zu entwickeln und anzuwenden, welches die dynamischen Bedingungen im Colon ascendens, insbesondere im Hinblick auf die pH-Werte, Durchmischung und bakterielle Besiedlung, darstellt.
Um dieses Ziel zu erreichen, wurde im Rahmen erster Versuche untersucht, wie es sowohl mit monographierten als auch biorelevanten Modellen möglich ist, die mechanische Belastung, die auf eine Arzneiform im GIT ausgeübt wird, darzustellen. Die Verwendung der SmartPill™ eröffnete die Möglichkeit, in den Apparaturen auftretende Drücke aufzuzeichnen. Außerdem konnten die gemessenen Drücke anschließend mit Daten aus In vivo-Studien verglichen werden. Die Untersuchungen ergaben, dass in den monographierten Apparaturen keine Drücke auftreten, die den während der Magen-Darm-Passage auftretenden Drücken entsprechen. Im Gegensatz dazu können im DOFTA gezielt Drücke und so auch vollständige Druckprofile simuliert werden.
Im weiteren Verlauf der Arbeit waren die zuvor gewonnenen Erkenntnisse hilfreich für die Entwicklung des neuen Modells zur Darstellung des Colon ascendens. In das MimiCol wurden pH-Wert-Daten aus einer SmartPill™-Studie implementiert. Die Vorteile des neuartigen Bioreaktors MimiCol sind das kleinere Medienvolumen, das den In vivo-Bedingungen näherkommt, die Möglichkeit, Medienwechsel durchzuführen und dadurch Metabolite abzuführen und neue Nährstoffe hinzuzufügen sowie die genauere Simulation von In vivo-Durchmischungsmustern.
Ziel der durchgeführten Untersuchung war der Vergleich der Metabolisierung des Modellarzneistoffs Sulfasalazin in dem neuartigen dynamischen Bioreaktor MimiCol und einem statischen Standard-Batch-Fermenter. Beide wurden mit der gleichen, kryokonservierten fäkalen Standardmikrobiota beimpft. Die Experimente zeigten, dass das MimiCol in der Lage ist, die dynamischen Bedingungen im aufsteigenden Dickdarm zu simulieren. Die dynamischen Bedingungen im MimiCol führten zu einer Verdopplung der Metabolisierungskonstanten im Vergleich zum statischen Batch-Fermenter. Das MimiCol ahmt, besonders in Bezug auf pH-Fluktuationen und Bakterienwachstum, die dynamischen Bedingungen im aufsteigenden Dickdarm nach und könnte sich in allen Phasen der Arzneimittel- und Formulierungsentwicklung als nützlich erweisen.
Zur Erleichterung und Beschleunigung der Datengenerierung wurde im nächsten Schritt eine Erweiterung des Modells angestrebt. Hierbei war es die größte Herausforderung, die ursprünglichen Parameter auf ein erweitertes Modell mit einer anderen Steuerung und anderen Komponenten zu übertragen. Außerdem wurde in diesem Zuge die Charakterisierung komplexer Bakterienkulturen mittels 16S rRNA-Sequenzierung eingeführt. Bei der Erweiterung des Modells wurde besonderes Augenmerk auf die Einfachheit des Designs und die leichte Skalierbarkeit gelegt.
Um zu beweisen, dass die Übertragung der Parameter erfolgreich war, wurde erneut der Abbau von Sulfasalazin untersucht und die bakterielle Zusammensetzung während des Experiments durch 16S rRNA-Sequenzierung analysiert. Die Übertragung der Versuchsbedingungen auf das neue Modell war erfolgreich. Kommerziell erhältliche Komponenten wurden in den Aufbau implementiert. Das Modell MimiCol³ repräsentierte das Colon ascendens in seinen Eigenschaften bezüglich des Volumens, pH-Werts und Redoxpotentials zufriedenstellend. Die 16S rRNA-Sequenzierung führte zu weiteren Erkenntnissen über die bakterielle Zusammensetzung in den drei Gefäßen. Der Abbau von Sulfasalazin stand in guter Übereinstimmung mit den In vivo-Daten und den im MimiCol gewonnenen Daten. Das neue Modell des Colon ascendens MimiCol³ ermöglichte es, zuverlässigere Daten zu sammeln, da drei Experimente gleichzeitig unter denselben Bedingungen durchgeführt wurden.
Die durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass ein wichtiges Instrument zur Untersuchung des Einflusses unseres Mikrobioms im Darm auf den Abbau von Arzneistoffen und Arzneiformen entwickelt wurde.
External effects of agglomeration and human capital is a more than a century old research topic. Their theory and empirics have evolved over time to interact with more economic factors and to dig more deeply into heterogeneous effects, whose empirical evidence remains scarce, especially for developing countries. Furthermore, local human capital and agglomeration are often introduced in separate models rather than a single model in explaining productivity. These limitations motivate the implementation of this thesis. To achieve this, firm-level panel data from Vietnam is employed. This developing country provides an interesting case because its level of agglomeration and human capital is still low but its socio-economic conditions are highly dynamic with the high growth rates of urbanization and university-educated labor force (production inputs) as well as income (production output), in comparison with developed countries. The heart of this thesis lies on its chapter 2 and chapter 3, which are summarized as follows.
Chapter 2 aims at finding which agglomeration forces play the dominant role in affecting firms’ productivity and how agglomeration induces unequal influences across various firm characteristics. To achieve this, a six-year panel data set is employed, and the estimation is based on a production function that the left-hand side is firm’s total factor productivity while the righthand side is local technology which contains the agglomeration terms. In the first step of regression, consistent values of productivity are obtained following a strategy that combines the control function approach with the instrumental variables technique to tackle endogeneity caused by a possibility that firms choose their production inputs based on their productivity. In the second step, log of productivity is regressed on agglomeration proxies and controls, using multiple fixedeffects terms to control for unobserved factors and local shocks. Estimated results show that urbanization rather than specialization has a positive impact on productivity. Besides, the agglomeration effects are stronger for foreign-owned, small-sized, or young firms.
Chapter 3 shows attempts to find evidence of human capital externalities along with urbanization economies, given that the two external terms are rarely placed together in a single specification in literature. The estimation is implemented based on a production function whose context is an unique spatial equilibrium resulting from migration behaviors of entrepreneurs and workers. In this function, the externalities play the role of a region-specific productivity shifter. The model is regressed primarily with the instrumental variables technique to tackle possible identification problems. Between the two external terms, the resulting estimates confirm only the existence of urbanization economies. However, human capital externalities are found to be strong and significant in high-tech industries, implying that the effects of local human capital are very heterogeneous across different technological levels.
Renin ist einer der Hauptbestandteile sowie das geschwindigkeitsbestimmende Enzym des Renin-Angiotensin-Systems (RAS). Der Wirkmechanismus Renins außerhalb des endokrinen RAS ist nach wie vor Gegenstand aktueller Forschung. Herzen von transgenen Ratten mit Überexpression nicht-sekretorischen Renins sind ex-vivo vor einer Ischämie-Reperfusions-induzierten Schädigung geschützt und protektive Effekte bei kardialen Zellen mit Überexpression nicht-sekretorischen Renins unter Ischämie-relevanten Bedingungen konnten in-vitro belegt werden.
Durch Transkription alternativer Renin-mRNAs (u.a. 1A-9Renin) verbleibt das translatierte Renin intrazellulär im Zytosol bzw. wird in Mitochondrien aufgenommen. Das nicht-sekretorische 1A-9Renin wird (patho-)physiologischer Weise z.B. nach Myokardinfarkten in kardialen Zellen hochreguliert. Aufgrund der intrazellulären Verteilung liegt eine Beeinflussung mitochondrial regulierter Prozesse, wie der intrinsischen Apoptose/Nekrose, der zellulären Atmung und des Metabolismus nahe.
Gegenstand der vorliegenden Arbeit war (1) eine Expressionsanalyse der verschiedenen Renintranskripte in H9c2-Kardiomyoblasten, die für 24 h einer kombinierten Sauerstoff- und Glukosedepletion (OGD) ausgesetzt waren, (2) die Bedeutung nicht-sekretorischen Renins für das Zellüberleben von H9c2-Zellen unter OGD zu untersuchen und (3) anhand der Analyse mitochondrialer Parameter, wie der mitochondrialen Aktivität/Integrität, der extra-mitochondrialen und mitochondrialen Sauerstoffverbrauchsraten sowie des Metabolismus, Informationen zum Wirkmechanismus des nicht-sekretorischen Renins abzuleiten.
Die Daten bestätigen eine endogene Regulation der Reninexpression durch Ischämie-relevante Bedingungen in H9c2-Zellen. Nach OGD kam es bei H9c2-Zellen zu einer erhöhten Expression der Renintranskripte. Zellen mit Überexpression des nicht-sekretorischen Renins (1A-9Renin-Zellen) waren vor einer OGD-vermittelten Schädigung geschützt. Dies ging u.a. einher mit einer Aufrechterhaltung des mitochondrialen Membranpotenzials und höherer mitochondrialer Reservekapazität.
Die bei 1A-9Renin-Zellen gezeigten Effekte unterstützen die Hypothese, dass nicht-sekretorisches Renin im Sinne einer Anpassung an wiederholte Ischämien wirksam ist. Die gewonnenen detaillierteren Einblicke in die Wirkung des nicht-sekretorischen Renins könnten bei der Entwicklung neuer Behandlungsstrategien hilfreich sein.
Objectives:
This study investigates the effectiveness of the Cold AP on the alteration of the enamel surface
without using acid etchant by using Conventional photo-activated resin bond to bond the
orthodontic brackets.
Materials and Methods:
One hundred and twenty-five Enamel specimens are prepared from disinfected bovine
mandibular incisors are divided into five groups. Group I: brackets are attached on the enamel
surface with the standard adhesive technique (etch + primer +bond). Group II: the brackets are
attached with the Standard Orthodontic adhesive technique without etching. Group III: the
enamel surface is conditioned with pure Argon Cold atmospheric plasma before the application
of the primer without using an acid etchant. Group IV: the enamel surface is conditioned with
the admixture of Argon Cold atmospheric plasma with 0.5 % Oxygen before the application of
the primer without using acid etchant Group V: after the application of Argon Cold atmospheric
plasma with 0.5 % Oxygen the surface is rewetted by deionized water before the application
of the primer and adhesive. After that, the samples are exposed to thermal cycling. The shear
bond strength of the samples is tested by the universal testing machine which measured the
maximum force at which the brackets are deboned from the tooth surface at a speed of
1mm/minute is measured.
Results:
Significant intergroup differences were found. Group V showed the highest shear bond
strength followed by Group I, VI, III, II respectively. There isn’t a statistical difference in the
values of The Shear bond strength values between Group III and IV.
Conclusions:
this study implies that Cold Atmospheric Plasma is a safe method to change the chemical
surface characteristics of the enamel surface.in addition to the significant importance of plasma
treatment followed by water rewetting, which could enhance adhesion between the orthodontic
attachments and the enamel layer
Podocytes are highly specialized kidney cells that are attached to the outer aspect of the glomerular capillaries and are damaged in more than 75% of patients with an impaired renal function. This specific cell type is characterized by a complex 3D morphology which is essential for proper filtration of the blood. Any changes of this unique morphology are directly associated with a deterioration of the size-selectivity of the filtration barrier. Since podocytes are postmitotic, there is no regenerative potential and the loss of these cells is permanent. Therefore, identification of small molecules that are able to protect podocytes is highly important. The aim of this work was to establish an in vivo high-content drug screening in zebrafish larvae. At first, we looked for a reliable podocyte injury model which is fast, reproducible and easy to induce. Since adriamycin is commonly used in rodents to damage podocytes, we administered it to the larvae and analyzed the phenotype by in vivo microscopy, (immuno-) histology and RT-(q)PCR. However, adriamycin did not result in a podocyte-specific injury in zebrafish larvae. Subsequently, we decided to use a genetic ablation model which specifically damages podocytes in zebrafish larvae. Treatment of transgenic zebrafish larvae with 80 µM metronidazole for 48 hours generated an injury resembling focal and segmental glomerulosclerosis which is characterized by podocyte foot process effacement, cell depletion and proteinuria. Following this, we established an in vivo high-content screening system by the use of a specific screening zebrafish strain. This screening strain expresses a circulating 78 kDa eGFP-labeled Vitamin D-binding fusion protein, which passes the filtration barrier only after glomerular injury. Therefore, we had an excellent readout to follow podocyte injury in vivo. We generated a custom image analysis software that measures the fluorescence intensity of podocytes and the vasculature automatically on a large scale. Furthermore, we screened a specific drug library consisting of 138 compounds for protective effects on larval podocytes using this in vivo high-content system. The analysis identified several initial hits and the subsequent validation experiments identified belinostat as a reliable and significant protective agent for podocytes. These results led to a patent request and belinostat is a promising candidate for a clinical use and will be tested in mammalian podocyte injury models.
An Serin139 phosphoryliertes gamma Histon H2A.X (γH2A.X) hat sich über die Jahrzehnte als sensitiver Surrogat-Endpunkt Strahlen-induzierter DNA-Schäden, insbesondere von DNA-Doppelstrangbrüchen (DSBs) etabliert. Daher wurde γH2A.X in seiner biomedizinischen Anwendung als geeigneter Marker und genereller Indikator direkter DNA-Schäden anderer Agenzien, beispielsweise niedrig konzentrierter primär exogener reaktiver Sauerstoffspezies (ROS), deren intrazelluläre Effekte weniger direkt auf eine DNA-Oxidation oder das Einfügen von Strangbrüchen abzielen, angesehen. Nicht-thermisches physikalisches Plasma (NTPP), ein teilweise ionisiertes Gas, dessen biochemische Wirkung in vitro hauptsächlich über Freisetzung reaktiver Sauerstoff- und Stickstoffspezies (RONS) in der flüssigen Phase der Zellumgebung vermittelt wird, setzt lebende Systeme dosisabhängig oxidativem Stress aus und wird therapeutisch in der Wundbehandlung sowie Krebsbehandlung angewendet. Die γH2A.X Quantifizierung wurde häufig zur Beurteilung der Genotoxizität in Plasma-behandelten Zellen verwendet, wobei die NTPP-Exposition in vitro bereits häufig einen γH2A.X Anstieg zeigte, was zu der Hypothese führte, dass ein (oxidativer) DNA-Schaden die direkte Konsequenz Plasma-generierter ROS sei. Darüber hinaus tritt γH2A.X auch während der Apoptose auf, die wiederum selbst mit der NTPP- und ROS-Exposition assoziiert ist. Die vorliegende Arbeit untersuchte die γH2A.X-Induktion in einer Lymphoblasten-Zelllinie bei ROS-Exposition (NTPP, H2O2 oder HOCl) bzw. Behandlung mit UVB-Licht. Durch Verwendung von Antioxidantien wurden sowohl die Zytotoxizität als auch die γH2A.X-Induktion bei allen Arten der ROS-Quellen außer bei UVB-Strahlung aufgehoben. Inhibition der Signalwege für oxidativen Stress (p38-MAPK) und Apoptose (Pan-Caspase) hemmten signifikant die γH2A.X-Induktion bei ROS, jedoch nicht bei UVB-Licht. Letztlich und trotz H2A.X Phosphorylierung führte die UVB-Licht- und eben nicht die NTPP-Exposition zu einer signifikanten Bildung von Mikronuklei (MN), die einen funktionellen Endpunkt genotoxischer DSBs darstellen, sodass trotz der γH2A.X Präsenz kein nachhaltiges mutagenes Potential der medizinischen Plasmabehandlung identifiziert werden konnte. Im Gegensatz zu Strahlen- oder Chemotherapeutika- induziertem und somit DNA-Schaden-assoziiertem γH2A.X zeigen die Daten dieser Arbeit die H2A.X Phosphorylierung weniger als Folge eines ROS-vermittelten primären DNA-Schadens, sondern vielmehr im Licht redox-sensitiver Signalwege der Apoptose, sodass künftige γH2A.X Messungen im medizinischen Bereich, insbesondere in der Plasmamedizin und Redoxbiologie einer sorgfältigen Interpretation bedürfen.
Orale Kontrazeptiva wurden 1960 zugelassen und erfreuen sich seitdem einer großen Beliebtheit. So gelten sie als eine der sichersten Verhütungsmethoden und haben auch weitere positive Effekte wie zum Beispiel eine Zyklusregulation und Abschwächen von Menstruationsbeschwerden. Nichtsdestotrotz leiden auch viele Nutzerinnen an Nebenwirkungen. In unserer und weiteren Studien konnte gezeigt werden, dass die Einnahme von oralen Kontrazeptiva die Serumcortisolkonzentration erhöht. Cortisol ist ein Steroidhormon, welches in Stresssituationen nötig ist, um die Homöostase beizubehalten und hat somit einen Einfluss auf den Stoffwechsel. Metabolite sind messbare Bestandteile des Stoffwechsels, da sie als Substrate und Produkte von Stoffwechselwegen Auskunft über die Prozesse des Körpers geben können. Sie unterliegen den vielfältigsten Einflussgrößen. Daher behandelt diese Dissertation den Einfluss von oralen Kontrazeptiva auf die Serumcortisolkonzentration und die Veränderung des Metaboloms. In einem weiteren Schritt wurde die Beeinflussung des Effekts von oralen Kontrazeptiva auf das Metabolom durch Cortisol berechnet.
Die Teilnehmerinnen der Studie waren prämenopausale Frauen, die im Rahmen einer Datenerhebung in der Durchschnittsbevölkerung im Nordosten Deutschlands rekrutiert wurden und zwei unabhängigen Stichproben angehörten (SHIP-TREND und SHIP-2).
Auch hier zeigten sich erhöhte Serumcortisolkonzentrationen bei Frauen, die orale Kontrazeptiva einnahmen. Des Weiteren konnten Metabolitveränderungen festgestellt werden, wie zum Beispiel 12 erhöhte Phosphatidylcholine, fünf erniedrigte und ein erhöhtes Lysophosphatidylcholine, fünf erniedrigte Aminosäuren und ein Carnitin, sowie ein erhöhtes Sphingomyelin. Auf den Großteil dieser Veränderungen hatte Cortisol einen signifikanten Einfluss in der Mediationsanalyse, wogegen die Menstruation nicht als Einflussfaktor nachgewiesen werden konnte.
Diese Studie stellt einen ersten Schritt zur Charakterisierung des Metaboloms bei der Einnahme von oralen Kontrazeptiva dar. Orale Kontrazeptiva haben einen systemischen Effekt und das Profil des Metaboloms könnte bei einer immer weiter individualisierten Medizin dazu beitragen, Frauen mit einem erhöhten Risiko für starke Nebenwirkungen der oralen Kontrazeptiva zu identifizieren, was zu einer Einnahme von besser geeigneten alternativen Verhütungsmethoden führen könnte.
Zusammenfassung
Hintergrund: Diese Arbeit hatte neben der rein deskriptiven Auswertung einer Tumordatenbank das Ziel, einen statistisch haltbaren Nachweis zu führen, ob gemeinhin angelegte Maßstäbe zur Prognose von Tumorerkrankungen auch auf die direkte Stichprobe der Universitätsfrauenklinik Greifswald übertragbar wären. Hierzu erfolgte die Betrachtung der am stärksten wirkenden Abhängigkeiten der einzelnen Variablen.
Ziel: Es wurde eine Follow-Up-Studie zu bereits bestehenden 3 Datenbanken (Endometriumkarzinom TEK, Ovarialkarzinom TOC und Zervixkarzinom ZEK) durchgeführt, mit Anschrift niedergelassener Fachärzte und darauffolgender Aktualisierung der bestehenden Datensätze. Gesucht werden sollten die statistisch größten Einflussfaktoren auf das rezidivfreie Überleben und das Gesamtüberleben von Patientinnen mit oben genannten Malignomgruppen.
Methoden: Insgesamt umfasste die Datenbank der Universitätsfrauenmedizin für April 2004 bis Oktober 2018 516 Eintragungen mit ungleicher Aufteilung auf 3 Einzeldatenbanken. Zu maximal 15 Variablen wurden Daten erhoben: 1. Patientenanzahl, 2. Anzahl der einzelnen Entitäten, 3. Anzahl von Primarien, 4. Anzahl von Rezidiven, 5. Alter der Patientinnen bei Erstdiagnose, 6. histopathologischer Befund, 7. Grading, 8. Staging nach FIGO, 9. operatives Verfahren, 10. (nur bei ZEK) Unterscheidung zwischen laparoskopischem und offenem Verfahren über Zeit, 11. Lymphonodektomie, nonoperative Therapie mittels 12. Chemotherapie und/oder 13. Radiatio, 14. progressionsfreies Überleben und 15. Gesamtüberleben. Hauptvariablen der Arbeit waren die Punkte 14 und 15. Eine statistische Auswertung erfolgte mit Hilfe des Computerprogramms SPSS Statistics von IBM in der Version 22 beziehungsweise Version 25. Neben einfacher Deskription wurden kaplan-meier-geschätzte Überlebenszeitkurven und Cox-Regressionsanalysen zur statistischen Auswertung der Daten genutzt.
Ergebnisse: Zu Beginn der Arbeit erfolgte eine deskriptive Auswertung der Datenbanken mit Aufschlüsselung der Kenngrößen jeder einzelnen Datenbank. Es konnten für alle 3 Datenbanken Ergebnisse im Kaplan-Meierschätzverfahren für das 60-Monate-Overall-Survival ermittelt werden. Es waren für TEK (primäres Endometriumkarzinom) = 78%, TOC (primäres Ovarialkarzinom) = 50%, ZEK (alle Histologien) = 82% der Frauen nach 5 Jahren noch am Leben (All-Cause-Mortality). Weiterhin wurden Berechnungen zum rezidivfreien Überleben und Auswertungen zu histologischen Subtypen genannter Karzinome angefertigt. Die Auswertung der Chancenverhältnisse für das Eintreten der Ereignisse in den 2 Hauptvariablen zeigt in der Cox-Regressionsanalyse für TEK ein 13,17 fach, für TOC ein 9,81 fach und für ZEK ein 11,04 fach erhöhtes Risiko im FIGO-Stadium IV, verglichen mit dem FIGO-Stadium I (TEK/TOC) oder hohe gegen niedrige FIGO-Stadiengruppen (ZEK) ein Ereignis (All-Cause-Mortality) zu erleiden. Ähnliche Berechnungen erfolgten auch für das rezidivfreie Überleben. Es konnte statistisch signifikant für alle 3 Datenbanken gezeigt werden, dass die Ereignisse der 2 Hauptvariablen mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit unter anderem von der FIGO-Klassifikation eines Tumors abhingen. Ebenso wurden für die anderen genannten Variablen Abhängigkeiten festgestellt und diese in Beziehung zueinander gesetzt.
Schlussfolgerung: Nur auf die oben genannten 15 Variablen reduziert zeigt sich ein Überleben (rezidivfrei oder gesamt) in starkem Maße von der FIGO-Klassifikation und somit von der Ausbreitungssituation des Tumors abhängig. Viele Faktoren zeigen in der Multivariatanalyse signifikante Ergebnisse. Einzelvariabel betrachtet sind die Ergebnisse teils noch valider. Keine Krankheitssituation lässt sich treffend mit nur 15 Variablen beschreiben, da jede individuell ist, wie der der Mensch der sie durchlebt. Diese Arbeit konnte somit die Datenbanken umfassend beschreiben und einen Einblick in die Verteilung der Risikoverteilung liefern, welche für Patientinnen der Frauenklinik Greifswald statistisch zutrafen, ein definiertes Endereignis zu erleiden. Weiterführende Aufarbeitungen müssen zeigen, ob sich die Odds-Ratios durch immer neue und bessere Behandlungen noch weiter zu Gunsten eines besseren Patientinnenoutcomes verschieben lassen.
Die zunehmende Digitalisierung und Technologisierung sorgt branchenübergreifend für eine Verlagerung der subjektiv erlebten Beanspruchung von physischer hin zu mentaler Beanspruchung. Um Arbeitsabläufe hinsichtlich auftretender Schwankungen mentaler Beanspruchung optimierbar zu machen, muss diese in Echtzeit am Arbeitsplatz erfassbar sein. Die Verwendung physiologischer Messinstrumente wie Elektrokardiogramm, Eye Tracking und Hautleitfähigkeit bieten dabei eine Möglichkeit der objektiven Quantifizierung der auftretenden Schwankungen. Im Rahmen verschiedener Feld- und Laborstudien konnte gezeigt werden, dass, in Abhängigkeit der Analyseeinheit (gesamter Prozess oder einzelne beanspruchungsinduzierende Events), unterschiedliche physiologische Parameter in der Lage sind Veränderungen der mentalen Beanspruchung nachzuweisen. Insgesamt erwiesen sich dabei die Herzfrequenz sowie die Ausdehnung der Pupille als sensitivste Indikatoren. Für eine live Erfassung im Arbeitsprozess bedarf es zukünftig, neben der Weiterentwicklung von tragbarer Messmethodik (Wearables), eine Entwicklung neuer Algorithmen zur Kombination verschiedener Parameter zu einem allgemeinen Indikator für mentale Beanspruchung, sowie der Bearbeitung einiger theoretischer Probleme, wie unter anderem der Definition von Grenzwerten der mentalen Beanspruchung. Um abseits bestehender Probleme Veränderungen der Beanspruchung am konkreten Arbeitsplatz einschätzbar zu machen, wurde eine alternative Auswertungsstrategie basierend auf kurzfristigen Peaks und längerfristigen Plateaus vorgeschlagen.
Zusammenfassung
Die chronische Pankreatitis ist eine durch wiederkehrende Entzündungsschübe gekennzeichnete Erkrankung des Pankreas, die meist mit einem ausgeprägten Verlust der endokrinen und exokrinen Organfunktion verbunden ist. Der Übergang einer akut rekurrierenden in eine chronische Form ist meist fließend.
Trotz der prinzipiell unbekannten Ätiologie sind mit Mutationen in u.a. dem SPINK1- und CFTR- Gen bereits genetische Risikofaktoren für die Entstehung einer idiopathischen Pankreatitis beschrieben. Für die bisher am umfangreichsten untersuchte Leu26Val-Mutation im CTSB existieren unterschiedliche Konklusionen in indischen und europäischen Arbeitsgruppen.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei Patientenkohorten auf Sequenzvarianten im Bereich des Promotors, der 5’UTR und des Translationsstartes des CTSB als Risikofaktoren für die idiopathische Pankreatitis und deren möglicher Einfluss auf die Entstehung von Spleißvarianten und die Genexpression untersucht und mit lokalen Blutspendern sowie der europäischen Kontrollkohorte des 1000-Genome-Projektes verglichen. Hierfür wurden 278 Patienten mit einer idiopathisch chronischen und 83 Patienten mit einer idiopathisch akut rekurrierenden Pankreatitis mittels bidirektionaler Sanger-Sequenzierung und Taqman-Assays genotypisiert.
Besonders hervorzuhebende SNP sind die beiden Missense-Varianten c.76C>G (Leu26Val) und c.157A>G (Ser53Gly) sowie der zwar nur bei einem Patienten detektierte, aber direkt innerhalb der Exon-/Intron-Grenze lokalisierte c.-100+1G>A. Die Varianten c.76C>G und c.157A>G zeigten bei Pankreatitis-Patienten eine signifikant geringere Prävalenz als bei den Kontrollen. Für weitere Varianten fanden sich keine signifikanten Assoziationen mit der idiopathischen Pankreatitis.
Bei der Haplotypenanalyse kam der Haplotyp TCGCG mit den mutierten Allelen der beiden Missense-Mutationen ebenfalls bei Pankreatitis-Patienten signifikant seltener als bei den Kontrollen vor.
Im zweiten Teil der Arbeit wurde die Grundlage für die Untersuchung der Assoziation zwischen unterschiedlichen Transkriptionsstartpunkten im Promotorbereich des CTSB-Gens und der Genexpression geschaffen. Hierfür wurden Reportergenkonstrukte aus dem pEGFP1-Vektor, SV40-Promotor und den Spleißvarianten 1, 2 und 4 des CTSB in HEK293- und PatuT-Zellen stabil transfiziert und die Genexpression mittels Fluoreszenzmikroskopie gezeigt.
Anhand dieser Arbeit erscheinen Sequenzvarianten im CTSB zwar weiterhin möglich, wenn auch unwahrscheinlich als Risikofaktoren für die idiopathische Pankreatitis. Anhand der erstellten Reportergenkonstrukte kann der Hypothese zur unterschiedlichen Aktivität des CTSB in pankreatischem Gewebe, hervorgerufen durch verschiedene Spleißvarianten des Gens, weiter nachgegangen werden.
Die Diversionskolitis ist eine Entzündung der ausgeschalteten Kolonabschnitte nach Stomaanlage, tritt bei nahezu 100 % der Stomapatienten/-innen auf und wird in bis zu 30 % der Fälle symptomatisch. In Deutschland leben aktuell circa 150.000
Stomaträger/-innen, was die Diversionskolitis zu einem relevanten gesundheitlichen
Problem macht. Zwar ist die Diversionskolitis histopathologisch eingehend untersucht worden, zur Immunpathogenese dieses Krankheitsbildes gibt es hingegen bisher kaum Daten. Ziel der Arbeit war die Etablierung eines murinen Mausmodells, welches sowohl in der Pathogenese und Ausprägung dem humanen Krankheitsbild gleicht, als auch weitergehende immunologische Untersuchungen des Darms und der lymphatischen Organe zulässt.
Männlichen C57BL/6-Mäusen wurde eine distale Kolostomie angelegt und nach 14,
30 oder 60 Tagen wurden das Kolon, die MLN, das Blut und die Milz weitergehend
untersucht. Histologisch fielen eine Kryptenatrophie, die Abnahme der Becherzellen
und ein lymphozelluläres Infiltrat auf. Das wichtigste Kennzeichen der humanen
Diversionskolitis, die lymphofollikuläre Hyperplasie, konnte nach 60 Tagen beobachtet werden. In der immunologischen Analyse fiel nach 60 Tagen zum einen sowohl lokal aus auch systemisch eine erhöhte Aktivität der TH2-Antwort in der Kolostomiegruppe
auf, zum anderen konnten vermehrt Gr-1int Makrophagen im MLN nachgewiesen
werden.
In dieser Arbeit konnte ein murines Modell zur Diversionskolitis erfolgreich etabliert
werden, welches zum einen bezüglich seiner Pathogenese und Ausprägung dem humanen Krankheitsbild gleicht, zum anderen weitreichende immunologische Analysen zur Immunpathogenese der Erkrankung zulässt. Erste Daten zeigen, dass durch die Stuhldeviation eine TH2-Antwort im Darm begünstigt wird. Weiterführende
Untersuchungen, vor allem an den Immunzellen der Darmmukosa, sind notwendig, um
weitere Aussagen zur Immunpathogenese der Diversionskolitis zu tätigen. Darüber hinaus ermöglicht das in dieser Arbeit etablierte Modell aber auch weitergehende
Untersuchungen zum Zusammenspiel zwischen den Darm-Mikrobiota und dem
Immunsystem des Darms, um das komplexe Konstrukt der Immunhomöostase im Darm und deren Einfluss auf die Gesundheit des Gesamtorganismus besser zu
verstehen.
Ödeme, die durch Orthostase verursacht werden, sind im medizinischen und beruflichen Kontext ein häufiges Krankheitsbild. Die Volumenzunahme in den Unterschenkeln und die damit verbunden Beschwerden treten insbesondere in Berufen auf, die mit langem Stehen und wenig Bewegung verbunden sind. Bisher ungeklärt ist, ob es einen Zusammenhang zwischen der Zunahme des Unterschenkelvolumens und der Entstehung von Missempfindungen bei Stehbelastungen gibt. Ebenfalls fraglich ist, ob die während einer Orthostase entstehenden Missempfindungen durch die Durchführung bestimmter Bewegungen beeinflusst werden können.
Ziel dieser nicht-randomisierten, kontrollierten Studie war es, die Veränderungen und den zeitlichen Zusammenhang von einer V olumenzunahme und dem Auftreten von Beschwerden in den Unterschenkeln während einer Stehbelastung zu untersuchen. Dabei wurde durch die Probanden eine zeitlich begrenzte Stehbelastung von 15 min absolviert. Im Rahmen dessen wurde das Unterschenkelvolumen mit einem optischen dreidimensionalen Volumenmesssystem gemessen. Die aufgetretenen Missempfindungen und der Bewegungsdrang wurden anhand einer numerischen Rating- Skala (NRS) von null bis zehn Punkten abgefragt. Es wurde eine Korrelationsanalyse zwischen dem Unterschenkelvolumen und den Daten zu den Missempfindungen und dem Bewegungsdrang der einzelnen Probanden durchgeführt. Darüber hinaus wurden lineare Modelle mit gemischten Effekten berechnet, um das Vorhandensein einer kausalen Beziehung zwischen dem Unterschenkelvolumen und den Missempfindungen oder dem Bewegungsdrang im Stehen zu untersuchen. Die Stehversuche wurden ein zweites Mal durchgeführt, während die Probanden MKS trugen.
Als Resultat konnte gezeigt werden, dass das Unterschenkelvolumen während der Stehphase ohne MKS durchschnittlich um 63 ml und mit MKS um 27 ml zu nahm (p < 0,001). Die Missempfindungen stiegen während der Orthostase ohne MKS im Mittel um 3,46 Punkte auf der NRS und mit MKS um 2,6 Punkte (p < 0,001). Der Bewegungsdrang der Teilnehmer erhöhte sich während der Stehphase ohne MKS um 3,47 Punkte auf der NRS und mit MKS um 3,73 Punkte (p < 0,001). Ein signifikanter Zusammenhang zwischen der Zunahme des Unterschenkelvolumens und dem Auftreten von Missempfindungen bzw. von Bewegungsdrang wurde bei der Mehrzahl der Probanden ohne MKS (p < 0,05) und mit MKS (p < 0,1) festgestellt. In den linear gemischten Modellen zeigte sich ein kausaler Zusammenhang zwischen der Volumenzunahme der Unterschenkel und dem Auftreten der Symptome (p < 0,001). Schlussendlich lässt sich feststellen, dass längeres Stehen mit Bewegungsmangel bei venengesunden Probanden zu einer Zunahme des Unterschenkelvolumens und zu einem Gefühl von Unbehagen führt. Durch einstudierte Bewegungen und das Tragen von MKS können unter kontrollierten Bedingungen die Missempfindungen in den Beinen und teilweise auch das Unterschenkelvolumen reduziert werden. Lineare Modelle mit gemischten Effekten weisen auf kausale Zusammenhänge zwischen diesen Variablen hin. Aufgrund der Schwierigkeit, subjektive Äußerungen über Beschwerden mit objektiven Messergebnissen wie der Volumenzunahme zu korrelieren, sind jedoch weitere Studien erforderlich, die auch Stoffwechselprozesse auf molekularbiologischer Ebene miteinbeziehen.
Methane (CH4) is a potent greenhouse gas with rising atmospheric concentrations.
Microorganisms are essential players in the global methane cycle. In fact, the largest part of methane emissions derives from microbial production by methanogenic Archaea (methanogens). Microorganisms do not only produce methane: methanotrophs can also oxidize the methane produced by methanogens. In addition, soil methanotrophs are the only biological methane sink, oxidizing up to 30-40 Tg of this potent greenhouse gas per year worldwide.
However, intensified management of grasslands and forests may reduce the methane sink capacity of soils.
In general, the interaction of methanogens and methanotrophs determines whether a soil is a source or a sink for methane. It is, therefore, crucial to understand the microbial part of the methane cycle and which factors influence the abundance and activity of methane-cycling microbes. However, capturing the soil microbiome's abundances, activity, and identity is
challenging. There are numerous target molecules and myriad methods, each with certain
limitations. Linking microbial markers to methane fluxes is therefore challenging. This thesis aimed to understand how methane-cycling microbes in the soil are related to soil methane fluxes and how soil characteristics and human activity influence them.
The first publication investigated the biotic and abiotic drivers of the atmospheric methane sink of soils. It assessed the influence of grassland land-use intensity (150 sites) and forest management type (149 sites) on potential atmospheric methane oxidation rates (PMORs) and the abundance and diversity of CH4-oxidizing bacteria (MOB) with qPCR in topsoils of three temperate regions in Germany. PMORs measured in microcosms under defined conditions were approximately twice as high in forest than in grassland soils. High land-use intensity of grasslands negatively affected PMORs (−40%) in almost all regions. Among the different aspects of land-use intensity, fertilization had the most adverse effect reducing PMORs by 20%.
In contrast, forest management did not affect PMORs in forest soils. Upland soil cluster (USC)α was the dominant group of MOBs in the forests. In contrast, USCγ was absent in more than half of the forest soils but present in almost all grassland soils. USCα abundance had a direct positive effect on PMOR in forests, while in grasslands, USCα and USCγ abundance affected PMOR positively with a more pronounced contribution of USCγ than USCα.
In the second publication, we used quantitative metatranscriptomics to link methane-cycling microbiomes to net surface methane fluxes throughout a year in two grassland soils. Methane fluxes were highly dynamic: both soils were net methane sources in autumn and winter and net methane sinks in spring and summer. Correspondingly, methanogen mRNA abundances per
gram soil correlated well with methane fluxes. Methanotroph to methanogen mRNA ratios were higher in spring and summer when the soils acted as net methane sinks. Furthermore, methane uptake was associated with an increased proportion of USCα and γ pmoA and pmoA2 transcripts. High methanotroph to methanogen ratios would indicate methane sink properties.
Our study links the seasonal transcriptional dynamics of methane-cycling soil microbiomes for the first time to gas fluxes in situ. It suggests mRNA transcript abundances as promising indicators of dynamic ecosystem-level processes.
We conclude that reduction in grassland land-use intensity and afforestation can potentially increase the methane sink function of soils and that different parameters determine the microbial methane sink in forest and grassland soils. Furthermore, this thesis suggests mRNA transcript abundances as promising indicators of dynamic ecosystem-level processes. Methanogen transcript abundance may be used as a proxy for changes in net surface methane emissions from grassland soils.