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Psychische Störungen machen einen bedeutenden Anteil an der Krankheitslast in Deutschland aus. Dabei verursachen sie neben einer oft starken Einschränkung des individuellen Wohlbefindens auch hohe direkte und indirekte Kosten. Der adäquaten Behandlung psychischer Störungen kommt daher eine große Bedeutung zu. Die ambulante Psychotherapie stellt dabei einen Baustein in der Therapie dar. Vielfältige Studien für Deutschland zeigen ein Versorgungsdefizit in der ambulanten Psychotherapie, das sich vor allem an langen Wartezeiten auf einen Therapieplatz und einer hohen Rate unbehandelter Kranker widerspiegelt. Besonders deutlich zeigen sich die Probleme dabei im ländlichen Raum. Es wurden Gründe für die Ab- bzw. Weiterverweisung von Patienten/innen durch Psychologische Psychotherapeuten/innen und Kinder- und Jugendlichenpsychotherapeuten/innen in Ostdeutschland sowie Gründe für die Nichtaufnahme einer Therapie durch Patienten/innen anhand von Freitext-Fragebogendaten untersucht. Die Auswertung erfolgte mittels qualitativer Inhaltsanalyse in Anlehnung an Mayring (Mayring, 2000, 2010) unter induktiver Entwicklung zweier Kategoriensysteme. Die Antworten wurden außerdem abhängig vom Geschlecht der Befragten, ihrer institutionellen Einbindung und ihrer Therapieausrichtung analysiert. Die Ergebnisse zeigen zwei große Gruppen von Gründen, die zum Nichtzustandekommen einer ambulanten Psychotherapie führen. Dies sind zum einen Schwierigkeiten der Findung von Patient/in und adäquatem Hilfsangebot, wobei sich die Findung insbesondere bei bestimmten Störungsbildern und hier vor allem bei Suchterkrankungen, schwierig gestaltet. Zum anderen führen mangelnde Motivation oder anderweitig fehlende Therapievoraussetzungen auf Seiten der Patienten/innen zum Nicht-Zustandekommen von Psychotherapien. Die Antworten der Therapeuten/innen unterscheiden sich in Abhängigkeit ihres Geschlechts, ihrer institutionellen Einbindung und ihrer Therapieausrichtung. Dabei fallen Männer gegenüber Frauen durch eine striktere Indikations- und Eignungs-Beurteilung auf. Die Antworten der angestellten Therapeuten/innen deuten auf einen erhöhten Behandlungszwang hin, während sich bei den selbstständig Niedergelassenen diejenigen in einer gemeinschaftlichen Niederlassungsform durch ein weniger störungsspezifisches Vorgehen von denjenigen in einer Einzelniederlassung unterscheiden. Deutliche Unterschiede zeigen sich zwischen der Kinder- und Jugendlichen-Therapie, für deren Nichtzustandekommen auffällig häufig eine fehlende Behandlungsindikation der Grund ist, und der Erwachsenen-Therapie. Innerhalb der Erwachsenentherapie zeigt sich ein stärkeres Gewicht der Patienten(innen)voraussetzungen in den psychoanalytisch begründeten Verfahren gegenüber der Verhaltenstherapie. Abschließend stellt sich die Frage, in wie weit das aus der Literatur bekannte Versorgungsdefizit in der ambulanten Psychotherapie durch ein inadäquates Therapieangebot und eine schwierige Findung von Patient/in und passendem Therapieangebot mitbestimmt ist.
Mehr als 20 Jahre Forschung zu Inkretinen führten zu neuen Klassen von Antidiabetika, den Inkretin Analoga und den DPP-4-Hemmern, die die biologische Halbwertzeit von GIP (Glucose dependent insulinotropic polypeptide) und GLP-1 (Glucagon-like-peptide-1) verlängert. Noch sind zahlreiche Fragen bezüglich der Effekte der beiden Inkretin Hormone GIP und GLP-1 bei gesunden Personen und diabetischen Patienten offen. Derzeit vorliegende Studien erlauben bisher nur einen sehr begrenzten direkten Vergleich zur insulinogenen Wirkung der beiden Inkretine. Die insulinogenen Wirkungen von GIP und GLP-1 wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit im direkten Vergleich in normoglykämischen und hyperglykämischen Ratten Modellen untersucht. Es wurde ein experimentelles Testmodell entwickelt, um die Dosis-abhängige Insulin-Antwort nach GIP und GLP-1 Injektion unter vergleichbaren Bedingungen messen zu können. Für GIP und GLP-1 konnte eine dosisabhängige Stimulation der Insulinsekretion unter Normoglykämie dokumentiert werden. GIP erwies sich als stärker insulinogen als das GLP-1. Bei ihrer Applikation vor dem standardisierten IVGTT (Intravasaler Glukose Toleranz Test) wirkten die Inkretine dosisabhängig insulinogen. Als äquipotente Dosen im IVGTT wurden 2 nmol/kg GIP und 4 nmol/kg GLP-1 identifiziert, belegt durch vergleichbare Glukose- und Insulinüberschreitungsflächen und einen vergleichbaren insulinogenen Index. Der durch die Inkretingabe erhöhte Glukoseabstrom war nach 2 nmol/kg GIP doppelt so hoch als nach 4 nmol/kg GLP-1 Gabe. Die kombinierte Gabe von GIP und GLP-1 induzierte eine im Vergleich zur Einzelapplikation stärkere biphasische Insulinfreisetzung. In einem nächsten Schritt wurde die insulinogene Wirkung der equipotenten Dosen GIP und GLP-1 unter systemischer DPP-4-Hemmung in Wistar Ratten untersucht. Dazu wurden 20 min vor dem Test 30 µmol/kg des DPP-4-Hemmers P32/98 oral verabreicht. Die Unterbindung der Inkretininaktivierung induzierte differente insulinogene Wirkungen von 2 nmol/kg GIP und 4 nmol/kg GLP-1. Während die DPP-4-Hemmung die durch das das GIP induzierte Insulinausschüttung, den insulinogenen Index und den Glukoseabstrom weiter verstärkte und die Glukosetoleranz verbesserte, führte sie nahezu zum Verlust der insulinogenen Potenz von GLP-1. Der Wirkungsverlust des GLP-1 unter systemischer DPP-4-Hemmung gab Anlass, den GLP-1 Metaboliten hinsichtlich eigener Wirkungen zu untersuchen. Die Gabe des GLP-1 Metaboliten vor dem IVGTT wies auf eine schwache eigene insulinogene Wirkung hin. Die durch die DPP-4-Hemmergabe induzierte Reduktion des Inkretineffektes von 4 nmol/kg intaktem GLP-1 (GLP-1 (7-36) amid) konnte durch die Kombination mit dem GLP-1 Metaboliten (GLP-1 (9-36)) nur gemindert werden. Bei hyperglykämischen ZDF Ratten induzierten 2 nmol/kg GIP und 4 nmol/kg GLP-1 einen vergleichbar großen Anstieg der Insulinkonzentrationen im Plasma. Dieser Anstieg fiel aber bei den hyperglykämischen Tieren geringer (3-fach) als bei den Wistar Ratten (5-fach) aus. Die Anstiege der Insulinkonzentrationen im Plasma hatten in den ZDF Ratten keine Blutglukose senkende Wirkung. Insgesamt wurde im Vergleich mit den Daten aus der Literatur noch einmal unterstrichen, dass die Form der Applikation von GIP und GLP-1 für deren insulinogene Wirkung von entscheidender Bedeutung ist. Bolusgaben, d.h. ein kurz anhaltender Stimulus und Infusionen von GIP und GLP-1 induzieren jeweils spezifische Wirkungen, die beim therapeutischen Einsatz von Bedeutung sein können. Die intravasalen Applikationen von GIP und GLP-1 als Boli über 10 Tage ergaben für das GLP-1 erwartete und bereits bekannte Effekte, für das GIP aber neue Erkenntnisse. Die Behandlung mit GLP-1 über 10 Tage reduzierte das Körpergewicht und senkte die Nüchternglykämie. Über diese für eine Diabetestherapie günstigen Effekte verfügt das GIP nicht. Die histologische Untersuchung des Pankreas nach der 10-tägigen Behandlung mit GIP zeigte im Vergleich zu Kontrolltieren eine höhere Zahl Insulin produzierender Zellen im Pankreas. Die GIP Injektionen übten damit einen messbaren Effekt auf die Erhaltung bzw. Neubildung Insulin produzierender Zellen aus. Die Bolus Applikation von GIP und GLP-1 vor dem IVGTT induzierte bei den hyperglykämischen Tieren einen kurzen Insulinanstieg, der aber durch die anschließende Glukosegabe nicht mehr induzierbar war, die ß-Zellen waren scheinbar erschöpft. Die systemische DPP-4-Hemmung verstärkte in den diabetischen Tieren die durch GIP induzierte Insulinausschüttung und senkte die Blutglukose. Im Gegensatz dazu wurde der insulinogene Effekt von GLP-1 durch die DPP-4-Hemmung nicht verändert. Damit wurden die bei den gesunden Ratten erhobenen Befunde in den ZDF Ratten Versuchen reproduziert. Die vorgelegten Ergebnisse zeigen, dass das GIP eine Reihe wertvoller, die ß-Zellfunktion betreffenden Wirkungen besitzt. Die Arbeiten an GIP Analoga sollten weiter geführt werden, um das Potential des GIP bei der Therapie des Diabetes besser nutzen zu können.
In dieser Arbeit beschäftigen wir uns mit symplektischen Lie-Algebren und metrischen, symplektischen Lie-Algebren. Wir erweitern ein bestehendes Klassifikationsschema mittels quadratischer Erweiterungen für metrische Lie-Algebren mit halbeinfachen, schiefsymmetrischen Derivationen so, dass damit sämtliche metrischen, symplektischen Lie-Algebren auf Isomorphie untersucht werden können. Damit bestimmen wir die Isomorphieklassen aller nichtabelschen, metrischen, symplektischen Lie-Algebren, der Dimension kleiner als zehn, sowie alle mit einem Index von kleiner oder gleich drei. Anschließend wird in Analogie zur Herangehensweise für metrische Lie-Algebren ein Klassifikationsschema für symplektische Lie-Algebren mit ausgeartetem Zentrum mittels quadratischer Erweiterungen aufgebaut, was uns zudem ein Klassifikationsschema für nilpotente, symplektische Lie-Algebren liefert. Abschließend berechnen wir konkret ein Repräsentantensystem der Isomorphieklassen aller sechsdimensionalen, nilpotenten, symplektischen Lie-Algebren.
Die vorliegende Untersuchung hatte zum Ziel, die Verwendung der plastischen Füllungsmaterialien Amalgam und Komposit zur Restauration von Seitenzahnkavitäten in Deutschland zu dokumentieren und deren Qualität zu überprüfen. Darüber hinaus erfolgte eine Evaluation der Genauigkeit der Patientenschätzung anhand der anamnestischen Variablen „Alter der zu entfernenden Restauration“. Zu diesem Zweck wurden für den ersten Teil der Studie im August und im November 2009 sowie im Februar 2010 Rekruten der Strelasundkaserne in Parow hinsichtlich der bei ihnen vorhandenen Seitenzahnrestaurationen untersucht und befragt. Dabei konnten die Befunde von 388 Teilnehmern erhoben werden. Es zeigte sich ein Trend zur Präferenz von Kompositwerkstoffen im Vergleich zu Amalgam, vor allem in den alten Bundesländern (Ausn.: Nordrhein-Westfalen). Der prozentuale Anteil der insuffizienten Amalgamflächen betrug allerdings nur 6,5%, der Anteil der insuffizienten Kompositflächen 14,4%. Die Untersuchung der klinischen Parameter der insuffizienten Restaurationen mittels USPHS-Kriterien zeigte in der Bundeswehrstichprobe mit Ausnahme der bei Kompositrestaurationen deutlich besseren Oberflächenbeschaffenheit eine ähnliche klinische Erscheinung beider Werkstoffe. Die weitere Befundaufnahme zur Verteilung der plastischen Werkstoffe und die Überprüfung der Füllungsqualität (zweiter Studienteil) wurde an 117 Patienten aus zwei niedersächsischen Praxen (in Vechta und in Osnabrück) und aus dem Studentenkurs am ZZMK der Universität Greifswald zwischen 2011 und 2012 durchgeführt. Auch hier ergab sich die quantitative Dominanz der Komposite im Vergleich zu Amalgam. Wie schon in der Bundeswehr-stichprobe zeigte sich ein höherer Anteil insuffizienter Kompositflächen (Amalgam 20,1%, Komposit 26,4%). Insgesamt wurden 212 Füllungen in die Untersuchung in der Praxis und im Studentenkurs einbezogen. Die klinische Einordnung mittels USPHS-Kriterien bestätigte die Ergebnisse der Bundeswehrstichprobe. Die Qualität des Randschlusses war sowohl bei Amalgam- als auch bei Kompositrestaurationen klinisch akzeptabel. Überraschend war die sehr fortgeschrittene Kariesausdehnung unter den entfernten Amalgamfüllungen, welche in 71,4% der Fälle eine bis zur pulpalen Wand reichende Karies der darunter liegenden Kavität aufwiesen. Bei Kompositfüllungen konnten eine Gruppe mit oberflächlicher Karies im Randbereich (39,6%) und eine Gruppe mit profunder Karies (43,2%) identifiziert werden. Statistisch signifikante Zusammenhänge zwischen Randschluss und Karieseindringtiefe, sowie der Anzahl der restaurierten Flächen und der Karieseindringtiefe konnten nicht festgestellt werden. Der Hauptteil der untersuchten Füllungen wies in beiden Stichproben (Bundeswehr und Praxis/Studentenkurs) zudem eine unzureichende Modellation auf. Ferner berichteten die Teilnehmer vor allem in der Bundeswehrkohorte über sehr kurze Behandlungszeiten. Die Verwendung von Kofferdam bei der Füllungslegung wurde von den meisten Teilnehmern beider Stichproben verneint (> 90%). Die Befragung ergab ferner eine subjektive Zufriedenheit der Studienteilnehmer mit den bei ihnen vorhandenen plastischen Restaurationen. Die Untersuchung der Füllungsgrößen zeigte für Amalgam und Komposit in beiden Kohorten ähnliche Werte (4,1 bis 4,8 mm in der maximalen Ausdehnung). Die Ergebnisse dokumentieren klar eine Reduktion des Werkstoffs Amalgam als Hauptmaterial für plastische Füllungen im Seitenzahnbereich bei jungen Erwachsenen. Die Qualität der untersuchten Kompositrestaurationen ist dabei als klinisch akzeptabel zu werten, jedoch erscheint die Haltbarkeit der Kompositfüllungen geringer zu sein als die der Amalgamfüllungen. Die Altersschätzung durch die Patienten ist mit größter Vorsicht zu werten, da nur die Hälfte der Patienten in der Lage war, das Alter der bei ihnen vorhandenen auszutauschenden Füllung(en) in die richtige Alterskategorie einzuordnen. Allerdings wird die bessere Langlebigkeit von Amalgamfüllungen auch in vielen anderen Studien bestätigt (Bernardo 2007; Mjör 1998a; Rho 2013; York 1993). Nur bei Patienten mit niedriger Kariesaktivität konnten Zahnärzte vereinzelt mit wahrscheinlich hoher Qualität für Kompositfüllungen vergleichbare oder bessere Ergebnisse erzielen (Opdam 2010). Durch die Ziele der Minamata-Konvention (UNEP 2013) zur Reduktion der Verwendung von Quecksilber wird der Anteil der Kompositfüllungen weiterhin zunehmen. Alle prakti-zierenden Zahnärzte/-innen müssen deshalb in der Lage sein, Komposit adäquat und mit hoher Sicherheit zu verarbeiten. Nichtsdestotrotz wird Amalgam von der FDI (2007), der CDA (2014), dem CED (2013) und der ADA (2009) als sicheres Füllungsmaterial angesehen, dessen Verwendung auch weiterhin gerechtfertigt ist. Als oberstes Ziel gilt jedoch die Vermeidung einer Restauration als Ergebnis einer effizienten Prävention, da restaurative Ansätze mehrheitlich einen permanenten Prozess mit Risiken und Nebenwirkungen in Gang setzen.
Diese prospektiv durchgeführte Arbeit beschäftigt sich mit der sonographischen Darstellung des Pennation Angles (PA) des lumbalen Musculus multifidus (LMM) bei Patienten mit chronischem unspezifischem Rückenleiden und dessen Veränderungen im Rahmen des stationären minimalinvasiven Wirbelsäulentherapie Regimes (sMIWT) wie es von 2011 bis 2013 in der Klinik für Orthopädie und orthopädischer Chirurgie der Universitätsmedizin Greifswald durchgeführt wurde. In einer vorausgehenden Arbeit der Arbeitsgruppe konnte die Machbarkeit, Inter- sowie Intraraterreliabilität der Methode gezeigt werden. Insgesamt wurden 52 Patienten und 25 Mitglieder einer Vergleichsgruppe in die Studie eingeschlossen. Der PA wurde als Mittel von drei verschiedenen -Winkeln zwischen dem oberflächlichen Blatt der Fascia thoracolumbalis und der Muskelfiederung des LMM definiert. Es erfolgten insgesamt fünf sonografische Messungen des Ansatzwinkels mit Hilfe eines paravertebralen Longitudinalschnittes auf Höhe LWK 4. Die erste vor Beginn, folgende Messungen im Anschluss an die aus täglichen epiduralen bzw. facettengelenksnahen Infiltrationen mit Lokalanästhetika mit und ohne Zusatz von Corticosteroiden, intravenöser Analgesie und Physiotherapeutischen Maßnahmen bestehende Behandlung. Ebenfalls wurde zu jedem Zeitpunkt der Number-Associated-Score (NAS) erhoben sowie an Aufnahme und Entlassungstagen der Ostwestry-Disability-Index (ODI). Durchschnittlich nach 56 Tage erfolgte eine telefonische Reevaluation des ODI und NAS. Es konnte ein signifikanter Unterschied (p= 0,009) des PA zwischen Aufnahmetag der Patienten (167,17° 1,41°) und der rückengesunden Kontrollgruppe (168,8° 2,51°) in der Sonographie gezeigt werden. Im Verlauf der Behandlung erfolgte eine signifikante Veränderung des Ansatzwinkels auf 169,77° (± 1,96°). Der NAS verbesserte sich im Verlauf der Behandlung signifikant von einem Median von 6 1,84 bzw. auf einen Median von 2 1,88 Punkten sowie der ODI sich von 40,76 16,9 auf 26,42 16,54 Punkten verbesserte. Damit haben NAS und PA einen Korrelationskoeffizienten von -0,506 bei einem p-Wert von < 0,001. Zum Zeitpunkt der Reevaluation waren die Werte für ODI und NAS auf ihr Ausgangsniveau zurückgekehrt. Es ist nach dieser Arbeit nicht möglich Rückschlüsse anhand des PAs auf Lokalisation (Seite, Ausstrahlung) und Ausprägung der Schmerzen zu schließen. Im Studienvergleich erreicht das untersuchte sMIWT im Bezug auf NAS und ODI kurz und mittelfristig vergleichbare Werte. Die sonographisch ermittelten Winkeldifferenzen zwischen Patienten mit Rückenleiden zu Probanden ohne Beschwerden entsprechen ebenfalls Daten aus vorangegangenen Publikationen. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass Rückenschmerzreduktion anhand des Pennation Angles des LMM in der Sonographie gut darstellbar ist und Schmerzveränderung mit PA-Veränderungen im Ultraschallbild korrelieren. Somit ist die sonographische Messung des PAs des LMM eine geeignete Methode die Therapieeffekte des sMIWT darzustellen.
Es wird ein neues Konzept für die Modellierung von (zeitlichen) Realisierungen komplexer und stark verrauschter Prozessabhängigkeiten ohne spezielle Vorkenntnisse vorgestellt. Als Grundlage dient das "Errors-in-Variables Model" (EVM) als ein "Total Least Square" (TLS)- Verfahren zur asymptotisch fehlerfreien Rekonstruktion einer linearen Prozessabhängigkeit. Die hierfür notwendigen Informationen zum Fehlerrauschen in den Variablen werden indirekt in den (zeitlichen) Realisierungen mit Hilfe eines neuen Vergleichsmaßes für Strukturen (EP- Maß) auf Basis des Ähnlichkeits- Koeffizienten nach Dice / Sørensen erhalten, d.h. solange der fehlerfreie Prozess sich nicht in Strukturen eines weißen Rauschens realisiert. Dies kann vorab mit Hilfe einer schrittweisen Gauß- Tiefpass- Filterung der Ausgangsdaten im jeweiligen EP- Vergleich zu den ungefilterten Daten entschieden werden. Durch ein unabhängiges Zusatz- Fehlerrauschen wird zwischen den modellierten und den abzubildenden Daten schrittweise eine maximale strukturelle Ähnlichkeit „künstlich“ hergestellt "Sequential Iterative NOise Matching Algorithm" (SINOMA), die dann mit Hilfe des Vergleichsmaßes unabhängig zum EVM- Verfahren erkannt werden kann. Unter diesen "Reduced Major Axis" (RMA-)Bedingungen des EVM- Verfahrens sind die Parameter der linearen Prozessabhängigkeit eindeutig bestimmbar, d.h. dann ohne Kenntnisse zum Fehlerrauschen in den Ausgangsdaten. Im Gegenteil, da hierbei das notwendige Zusatzrauschen für das Erreichen von RMA- Bedingungen „bekannt ist“, können auf diese Weise auch noch das Fehlerrauschen in den Ausgangsdaten und die entsprechenden Standardabweichungen der fehlerfreien Daten abgeschätzt werden. Hiermit sollte (erstmals) eine adäquate Lösung des Rekonstruktionsproblems prähistorischer Spannweiten klimatischer Schwankungen mit Hilfe von Proxy möglich sein.
Infektionserkrankungen können im Wirt oxidativen Stress hervorrufen, da dieser zur gezielten Abwehr von Mikroorganismen mithilfe bestimmter Immunzellen erhebliche Mengen an reaktiven Sauerstoff- und Stickstoffspezies produziert. Dabei wird v. a. der Aktivität der NADPH-Oxidase, und weniger der induzierbaren NO-Synthase, eine wichtige Rolle bei der Eliminierung von B. pseudomallei zugeschrieben (Utaisincharoen et al. 2001; Breitbach et al. 2006), was sich wiederum toxisch auf körpereigenes Gewebe auswirken kann. Unter diesen Umständen ist ein gut funktionierendes, antioxidatives Schutzsystem der Zellen von essentieller Bedeutung. In dem Zusammenhang sollte zum einen die antioxidative Funktion des Transkriptionsfaktors Nrf2, und zum anderen die Bedeutung des Glutathion-Redoxsystems bei Infektionen mit dem Gram-negativen, fakultativ intrazellulären Erreger der Melioidose, Burkholderia pseudomallei, geklärt werden. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Infektion von Makrophagen und Hepatomzellen mit B. pseudomallei zur nukleären Translokation von Nrf2 und somit dessen Aktivierung beiträgt. Die infektionsbedingte Induktion von Nrf2 auf Genexpressionsebene wurde in Makrophagen, jedoch nicht in Hepatomzellen, festgestellt. Darüber hinaus wurde die Genexpression des Transkriptionsfaktors in den Organen von infizierten C57BL/6-Mäusen unterschiedlich reguliert. Die Anwesenheit von Nrf2 in Nrf2+/+-Makrophagen bzw. die Aktivierung von Nrf2 durch Stimulatoren verbesserten das intrazelluläre Überleben von B. pseudomallei in den Immunzellen, wohingegen in infizierten Hepatomzellen das Replikationsvermögen des Pathogens durch Nrf2 eingeschränkt wurde. In vitro-Infektionsversuche mit anderen Bakterien wiesen zudem auf einen Erreger-spezifischen Einfluss von Nrf2 hin. Des Weiteren war die proinflammatorische Antwort von Makrophagen durch Nrf2 tendenziell, aber nicht signifikant, erhöht. Im pulmonalen in vivo-Infektionsmodell hatte Nrf2 weder einen Einfluss auf das Wachstum von B. pseudomallei in Leber, Lunge und Milz infizierter Tiere, noch auf die Sekretion inflammatorischer Mediatoren im Serum. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Nrf2 weniger durch die Modulation der proinflammatorischen Immunantwort, als vielmehr durch die Regulation ARE-abhängiger, antioxidativer Proteine unterschiedlich auf die mikrobielle Abwehr in vitro und in vivo einwirkt. Im zweiten Teil der Arbeit sollte daher die Rolle von Glutathion (GSH) und den an seiner Biosynthese bzw. Regeneration beteiligten Enzymen, Glutamatcysteinligase (Gcl) sowie Glutathionreduktase (Gsr), bei der Infektion mit B. pseudomallei untersucht werden. Es konnte nachgewiesen werden, dass die Genexpression der Gcl und Gsr in Abhängigkeit von der infektionsbedingten Nrf2-Induktion durch B. pseudomallei in Makrophagen erhöht war, wohingegen die Enzyme in den Organen infizierter Mäuse unterschiedlich induziert wurden. Die Inhibition der Gcl führte sowohl in Makrophagen als auch in Hepatomzellen zu einer Reduktion des intrazellulären Gesamt-GSH-Gehaltes, was sich jedoch unterschiedlich auf das Wachstumverhalten von B. pseudomallei in den jeweiligen Zellen auswirkte. Die eingeschränkte GSH-Biosynthese verbesserte zum einen die Pathogenkontrolle in den Makrophagen und im Mausmodell, begünstigte jedoch zum anderen die Replikation des Erregers in Hepatomzellen. Die Hemmung der Regeneration von GSH aus GSSG führte ebenfalls zu zelltypabhängigen, kontroversen Ergebnissen. Einerseits wirkten sich die Inhibition der Gsr und der damit verbundene GSH-Mangel positiv auf das Überleben von B. pseudomallei in Makrophagen aus. Andererseits führte die Gsr-Inhibition in Hepatomzellen zu einem Anstieg des intrazellulären GSH-Gehaltes, was sich in reduzierten Keimzahlen äußerte. Wurde GSH direkt mithilfe eines bestimmten Konjugationspartners, der aber auch für seine Nrf2-induzierende Wirkung bekannt ist, depletiert, so wurde das bakterielle Wachstum in beiden Zelltypen und in den Organen von Mäusen begünstigt. Da der GSH-Gehalt in unseren Infektionsmodellen keinen signifikanten Einfluss auf proinflammatorische Mediatoren hatte, ist anzunehmen, dass die wirtsvermittelten Immunmechanismen eine untergeordnete Rolle bei der Pathogenkontrolle spielen. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit bestätigen die in der Literatur bereits kontrovers beschriebenen Funktionen von Nrf2 und GSH bei mikrobiellen Infektionen. Es ist anzunehmen, dass sowohl der Nrf2-Signalweg als auch die Nrf2-abhängige Regulation des GSH-Stoffwechsels vorwiegend dem Schutz der Wirtszelle dienen, indem sie das durch eine Infektion hervorgerufene, gestörte Gleichgewicht zwischen ROS und Antioxidantien wiederherstellen. Jedoch konnte auch gezeigt werden, dass beide Faktoren unter bestimmten Bedingungen zugunsten des bakteriellen Wachstums genutzt werden können, indem das Pathogen die Schutzmechanismen des Wirtes umgeht.
Members of the species Bacillus pumilus get more and more in focus of the biotechnological industry as potential new production strains. Based on secretome analysis, Bacillus pumilus strain Jo2, possessing high secretion capability, was chosen for an omics based investigation. The physiology of Bacillus pumilus cells growing either in minimal or complex medium was analyzed by a combination of proteomic and metabolomic methods. Master gels of the cytosolic and the secreted proteome covering major parts of the main metabolic pathways were created by means of 2D gel electrophoresis. Quantification of 2D gels allowed displaying the most abundant proteins in these sub-proteomes. Application of the GeLC-MS/MS technique tripled the number of identified proteins and enabled detection of many intrinsic membrane proteins. In total, 1542 proteins were identified in growing B. pumilus cells, among them 1182 cytosolic proteins, 297 membrane and lipoproteins and 63 secreted proteins. This accounts for about 43 % of the 3616 proteins encoded in the B. pumilus Jo2 genome sequence. By using GC-MS, IP-LC/MS and H-NMR methods numerous metabolites were analyzed and assigned to the reconstructed metabolic pathways. Our data indicate that applying a combination of proteomic and metabolomic techniques a comprehensive view of the physiology of growing B. pumilus cells can be gained. In addition, selected production-relevant genome features such as the restriction modification system, NRPS clusters and the secretory system of B. pumilus Jo2 are discussed. In their natural habitat, the soil, B. pumilus cells are often exposed to growth limiting conditions due to the lack of sufficient amounts of nutrients. Such limitations can also occur during fermentation conditions and will negatively influence the efficiency of the process. Glucose is the main carbon and energy source of B. pumilus. Thus, a deficiency of glucose has an enormous impact on cell growth. A 1D LC-MS/MS approach was performed to quantify the proteins using an N14/N15 labeling and to analyze the changes in the protein equipment when B. pumilus cells stop their exponential growth and become stationary due to limitation of glucose. 1033 proteins in the cytosolic fraction of B. pumilus cells were quantified and 272 of them appeared to be upregulated when the cells experience glucose starvation. 2D-PAGE was used to analyze the exoproteome of those cells. Glucose starving B. pumilus cells seemed to focus on usage of proteins and peptides as alternative carbon and energy sources instead of other carbohydrates. Especially the exoproteome of glucose starving cells is dominated by proteases and peptidases. Furthermore, cells used fatty acids as carbon source indicated by upregulation of enzymes involved in β-oxidation and the methylcitrate pathway. Bacillus pumilus is characterized by a higher oxidative stress resistance than other comparable industrially relevant Bacilli such as B. subtilis or B. licheniformis. In this study the response of B. pumilus to oxidative stress was investigated during a treatment with high concentrations of hydrogen peroxide at the proteome, transcriptome and metabolome level. Genes/proteins belonging to regulons, which are known to have important functions in the oxidative stress response of other organisms, were found to be upregulated, such as the Fur, Spx, SOS or CtsR regulon. Strikingly, parts of the fundamental PerR regulon responding to peroxide stress in B. subtilis are not encoded in the B. pumilus genome. Thus, B. pumilus misses the catalase KatA, the DNA-protection protein MrgA or the alkyl hydroperoxide reductase AhpCF. Data of this study suggests that the catalase KatX2 takes over the function of the missing KatA in the oxidative stress response of B. pumilus. The genome-wide expression analysis revealed an induction of bacillithiol (Cys-GlcN-malate, BSH) relevant genes. An analysis of the intracellular metabolites detected high intracellular levels of this protective metabolite, which indicates the importance of bacillithiol in the peroxide stress resistance of B. pumilus. Using the physiological knowledge gained during our studies, we analyzed samples taken during an industrial fermentation process. Five samples were taken during the processes using a protease overexpressing B. pumilus strain and a non-overexpressing B. pumilus reference strain. 2D-PAGE was employed to analyze the samples. 448 proteins could be identified in the samples from the protease overexpressing stain as well as 453 proteins in the reference strain. The proteins were quantified relatively comparing the different growth phases of each strain as well as comparing the strains to each other. The physiological knowledge gained from the shake flask studies enabled us to interpret the findings. Both strains showed an induction of proteins involved in acquisition of alternative carbon sources and of proteins involved in degradation and usage of fatty acids, e.g. the methylcitrate pathway, when they stop exponential growth. This is comparable to the results gained from the analysis of B. pumilus cells under glucose limitation, indicating similar conditions during the processes. Especially in the late phases of the fermentation processes the cells were obviously exposed to severe stress conditions. Our results demonstrated that overexpressing cells showed a significantly stronger oxidative stress response at the end of the fermentation process compared to non-overexpressing cells, which indicated that not only the high cell densities but also the overproduction of the target protein might be responsible for these conditions.
All types of muscles use Ca2+ as their main intracellular messenger. In skeletal muscle fibers abnormal levels of intracellular calcium result in altered contractile properties, altered energy metabolism, and altered gene expression. Moreover, long term failure of normal Ca2+ homeostasis can lead to cell death of muscle fibers by necrosis and apoptosis. Elevations of intracellular Ca2+ levels are more and more regarded as the reason for pathological changes and muscle fiber damage in Duchenne Muscular Dystrophy (DMD). DMD is a severe recessive x-linked muscle disease caused by mutations in the dystrophin gene. The characteristics of DMD are muscle tissue wasting and fibrosis. Both muscle wasting and intracellular Ca2+ are to be reflected in changes of muscle force. Several Ca2+ conducting channels including transient receptor potential (TRP) channels are supposed to account for the abnormal Ca2+ homeostasis in DMD. Gene expressions of TRP channels have been studied in human and mouse skeletal muscle and among others TRPC3, TRPC6 and TRPV4 channels were found to occur in skeletal muscles. The present study followed the hypothesis that TRPC3, TRPC6 and TRPV4 are functional in skeletal muscle fibers and that they contribute to muscular Ca2+ homeostasis. Further, it was assumed that dysfunction of the mentioned TRP channels contributes to abnormal contractile properties and pathology and of dystrophin-deficient muscle. To study Ca2+ changes in mouse skeletal muscle fibers the fluorescent calcium indicator Fura-2 was used. Further, the technique of Mn2+ quench of Fura-2 fluorescence was applied. Muscle force measurements of mouse soleus and diaphragm strips were performed. To elucidate abnormalities of TRP channel function in dystrophin-deficient muscle, muscles and muscle fibers of mdx mice were studied. Hyperforin, an activator of TRPC6 channels elicited increases of calcium levels in wildtype muscle fibers. These increases were partly inhibited by the TRPC6 inhibitor 1-(5-chloronaphthalenesulfonyl) homopiperazine hydrochloride (ML-9). The TRPC3/TPRC6 activator 1-oleoyl-2-acetyl-sn-glycerol (OAG) resulted in increased calcium entry, which was attenuated by ML-9. 2-aminoethoxydiphenylborane (2-APB), an unspecific TRP channel inhibitor, suppressed calcium entry in muscle fibers under basal conditions. In addition, the specific TRPC3 inhibitor Pyr3, strongly inhibited background calcium entry. The TRPV4 activator 4α-phorbol 12,13-didecanoate (4α-PDD) induced significant increased calcium entry and this increase could be inhibited by the TRPV4 inhibitor HC 067047. During muscle force recordings ML-9 significantly inhibited twitches and tetani and accelerated muscle fatigue during sustained repetitive stimulation. The results indicate that TRPC3, TRPC6 and TRPV4 are functionally expressed in mouse muscle fibers. TRPC3 stays active under the basal conditions and contributes to background calcium entry. In contrast, TRPC6 and TRPV4 did not seem to be active at resting conditions, but could be pharmacologically activated. TRPC6 may play a role to counteract the calcium loss under long-term muscle fatigue. Though TRPC3 and C6 play a role for muscular Ca2+ homeostasis, it is unclear whether and how the two channels associate and cross-talk with each other in skeletal muscle cells. In mdx fibers Pyr3 inhibited background calcium influx stronger that in WT fibers, implying a possible over-activation of TRPC3 channels in mdx muscle fibers. At later stages mdx muscle showed marked decrease in force reflecting muscle wasting. Soleus showed moderate decrease and diaphragm showed severe decrease (more than 60%) in force. Resistance to muscle fatigue was shown in mdx soleus muscle when compared with WT soleus muscle. Diaphragm segments of mdx mice showed very strong resistance to muscle fatigue. The results indicate a substantial loss of muscle mass, an increase in oxidative fiber types and a reduction of fast fatigable muscle fibers. It is concluded that the hypothesis of functional expression of TRPC3, TRPC6 and TRPV4 in mouse skeletal muscle has been confirmed. The results give improved knowledge about the relation of Ca2+ homeostasis, mdx pathology and TRP channels. Diaphragms of old mdx mice show severe muscle weakness but the remaining fibers of the diaphragm showed strong fatigue-resistance. The application of a TRPC3 inhibitor may be a promising treatment to prevent high Ca2+ mediated muscle damage in muscular dystrophy.
Background: Despite of the remarkable caries reduction in permanent dentition, caries levels of primary teeth has stagnated in Germany. Early Childhood Caries (ECC) or also known as baby bottle tooth decay is the most vulnerable form of caries in young children, but minimal data and information from different German states are available to determine the appropriate preventive programs. Aim: The purpose of the current study is to find the prevalence of ECC among young children in the state of Mecklenburg-Vorpommern (North-East Germany) and to optimize an intervention on ECC prevention in a community setting. In addition to education, fluoride varnish is evaluated on young children with active ECC. Design: In this cross-sectional study, a total of 4283 children living in the state of Mecklenburg-Vorpommern were examined. Four age groups - with an accuracy of one day - were formed as follows: less than one year (n=8), one year (n=293), two years (n=1618) and three years (n=1888). The examination was carried out by community dental service’s examiners whom are calibrated to ECC diagnostic criteria of Robke and Buitkamp (2002), and dmf-t values for caries diagnosis. These data are compared by those of children (n=5355) of same age group for the year 2011-2012. In addition, a structured questionnaire on the starting preventive programme on ECC was filled out by the community dentists and for the city of Greifswald, fluoride varnish (Duraphat®, 5% NaF = 2.26%F, Colgate-Palmolive, Germany) was applied for 32 children previously diagnosed with active ECC (ECC1: n=15, ECC2: n=17). Lesions are identified as active or non active according to texture and luminosity, and oral hygiene index (OHI-S) is measured and re-evaluated at three months follow up. Results: The percentage of children under three years old in 2012-2013 with ECC was comparatively low (4%) which possibly reflects the very young age of the children and a restriction for ECC on the upper incisors. The overall caries prevalence in Mecklenburg-Vorpommern varied from 9% to 15%. Most cavitated lesions are untreated. These results are comparable with the results from other German counties. The interventions of the ECC programme vary considerably among the different counties. There was no significant difference in the oral hygiene index (OHI-S) prior and post fluoride varnish application (p-value = 0.25). The use of fluoride varnish resulted in an 81%, statistically significant decrease of active ECC lesions in Greifswald (p < 0.001). Conclusion: The prevalence of caries among young children was considerable in Mecklenburg-Vorpommern. A preventive intervention in nurseries and fluoride varnish applications for active ECC lesions seems to be a feasible approach in controlling caries in early childhood. However, further quality management and standardization of the program should be reinforced.
Zerebrale kavernöse Malformationen sind Gefäßfehlbildungen des menschlichen zentralen Nervensystems, die mit einer Prävalenz von etwa 1:650 in der Bevölkerung auftreten und zu rezidivierenden Kopfschmerzen, Krampfanfällen und Gehirnblutungen führen können. Diese Läsionen treten sowohl sporadisch als auch als Konsequenz von erblichen Mutationen (familiäre Kavernomatose) mit unvollständiger Penetranz und variabler Expressivität auf. Kausale Mutationen sind für die Gene CCM1 ( KRIT1), CCM2 (Malcavernin) und CCM3 (PDCD10) beschrieben. Die vorliegende Dissertationsarbeit mit dem Titel „Identifizierung und Charakterisierung eines neuen Kandidatengens für kavernöse Gefäßmalformationen des zentralen Nervensystems“ hatte die Suche neuer CCM-assoziierter Gene und deren Beschreibung zur Aufgabe. Als Ausgangspunkt dienten fünf Indexpatienten aus der Kohorte Stahl et al. 2008, bei denen keine ursächliche Mutation in den bekannten CCM-Genen identifiziert werden konnte. Die Exomsequenzierung mittels SOLiD™ 5500XL ergab für die vier isolierten und den familiären Fall mehr als 210.000 Varianten. Nach Filterung und Priorisierung dieser Veränderungen wurden acht Kandidatengene definiert, von denen fünf mittels klassischer Sanger-Sequenzierung validiert werden konnten. Das vielversprechendste Kandidatengen, FAM222B (C17orf63), in dem 2012 keine Loss-of-function Mutationen bekannt waren und das für ein Protein unbekannter Struktur und Funktion kodiert, wurde für die weitere Charakterisierung ausgewählt. Zunächst konnten durch einen Yeast Two-Hybrid Screen Interaktionspartner identifiziert werden, die sich in die bekannten CCM-Signalwege integrieren ließen. Funktionelle Studien mittels Morpholino- und TALEN-Technik im Zebrafischmodell und mit humanen Nabelschnurvenenendothelzellen zeigten jedoch keinen signifikanten Effekt von FAM222B auf die Angiogenese. Auch eine detaillierte Bewertung der Informationen, die erst Ende 2014 in der ExAC-Datenbank veröffentlicht wurden, spricht in Zusammenschau mit den experimentellen Daten eher dagegen, FAM222B als neues Kandidatengen für die Entstehung von CCMs einzustufen. Parallel zu den funktionellen Studien wurde die Kohorte von Stahl et al. 2008 kontinuierlich erweitert. Bei den molekulargenetischen Analysen fanden sich mehr kausale Mutationen im CCM3-Gen als bisher angenommen. Ferner konnte gezeigt werden, dass rund ein Drittel der Probanden vor Erreichen des Erwachsenenalters und ein Fünftel der Mutationsträger bereits vor dem 10. Lebensjahr erkranken.
In dieser Arbeit wird ein einfaches Verfahren zur Herstellung ultradünner (3 nm) Galliumschichten unter Umgebungsbedingungen beschrieben. Die Schichten sind stabil bis zu einem Auflage-Druck im GPa-Bereich und replizieren die zugrundeliegende Substratrauheit sowie größere Strukturen. Weiterhin wird ihre Eignung als Permeationsbarriere gezeigt. Mithilfe von optischen und elektrischen Messungen wird schließlich anhand des Drude-Modells die Alterung (Oxidation) der Schichten unter Umgebungsbedingungen beschrieben.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Verbreitung und Populationsgenetik der invasiven asiatischen Buschmücke Ae. j. japonicus, die sich seit 2008 durch Menschen-vermittelten Transport in Deutschland ausbreitet. Aedes j. japonicus ist unter Laborbedingungen Vektor für verschiedene Viren, unter anderem für das Dengue-Virus und das Chikungunya-Virus, und wurde im Feld mit dem Japanische Enzephalitis-Virus, dem West Nil-Virus und dem La Crosse-Virus infiziert gefunden. 2012 wurde aufgrund mehrerer unabhängiger Mücken-Einsendungen im Rahmen des Citizen-Science-Projekts “Mückenatlas” eine Population der Asiatischen Buschmücke in Westdeutschland entdeckt. Das Verbreitungsgebiet dieser Population befand sich weit nördlich der bisher angenommenen nördlichen Verbreitungsgrenze der Art in Süddeutschland. Das Ausmaß der Population wurde nach einem zeitlich begrenzten Monitoring auf eine Fläche von ca. 2000 km2 bestimmt. Aus dieser Population wurden Individuen von fünf Orten populationsgenetischen Analysen unterzogen, um verwandtschaftliche Beziehungen innerhalb der Population und im Vergleich zu anderen europäischen Populationen aufzudecken. Hierzu wurden sieben Mikrosatelliten-Loci untersucht. Zusätzlich wurde ein Teil der mitochondrialen nad4-Genregion der Individuen auf Nukleotid-Polymorphismen untersucht. Die Ergebnisse wurden mit bereits zuvor erhobenen Daten von Populationen aus der Schweiz, aus Österreich/Slowenien und Belgien verglichen. Die Mikrosatellitensignatur der westdeutschen Population unterschied sich deutlich von der der anderen europäischen Populationen. Weiterhin wurden verschiedene nad4-Haplotypen gefunden, die zuvor nirgendwo sonst in Europa aufgetreten waren. Demnach ist zu vermuten, dass diese Population auf eine unabhängige Einschleppung von Individuen aus Übersee zurückgeht. Der genaue Ursprung – USA oder Ostasien – konnte nicht bestimmt werden. 2013 wurden zwei weitere Ae. j. japonicus-Populationen in Europa entdeckt: eine in Norddeutschland und eine weitere in den Niederlanden. Die genetischen Signaturen von Individuen dieser Populationen wurden wie beschrieben analysiert. Zusätzlich wurde das genetische Material einer größeren Menge von Individuen aus Slowenien sowie von Individuen aus Kroatien und Süddeutschland untersucht. Die Ergebnisse wurden mit denen aus der vorigen Studie verglichen und zeigten aufgrund einer ähnlichen Mikrosatellitensignatur und gleicher nad4-Haplotypen klar, dass die norddeutsche Population eine Subpopulation der westdeutschen ist. Die geringe Populationsdichte und die vergleichsweise kleine Ausdehnung der norddeutschen Population deuten außerdem darauf hin, dass die Abspaltung nicht lange zurückliegt. Die niederländische Population scheint hingegen auf einer weiteren Einschleppung von Individuen aus Übersee zu basieren. Im Spätsommer 2015 wurde die bisher letzte deutsche Ae. j. japonicus-Population in Oberbayern und dem angrenzenden Österreich entdeckt. Populationsgenetischen Analysen zufolge ist diese Population eng mit der früher beschriebenen österreichisch-slowenischen Population verwandt und unterscheidet sich von allen anderen deutschen Populationen, was darauf schließen lässt, dass es sich bei ihr um eine Abspaltung von der österreichisch-slowenischen Population handelt. Die Ver- und Ausbreitung von Ae. j. japonicus in West- und Norddeutschland wurde vom Zeitpunkt der Entdeckung in 2012/2013 bis 2015 beobachtet. In dieser Periode erweiterte die westdeutsche Population ihr Verbreitungsgebiet beträchtlich, während die norddeutsche überhaupt nicht zu expandieren schien. Dies ist möglicherweise darauf zurückzuführen, dass die norddeutsche Population jünger als die westdeutsche ist, das Verschleppungsereignis noch nicht so weit zurückliegt und die Population sich noch in der Gründerphase befindet. Die passive weltweite Verschleppung von Stechmücken wird in der Zukunft vermutlich zunehmen, und die Etablierung und Ausbreitung invasiver Spezies, inklusive der Asiatischen Buschmücke und anderer potenzieller Überträger von Krankheitserregern, werden Europa und Deutschland weiterhin vor herausfordernde Probleme stellen. Das Monitoring der Ausbreitung von Populationen und die Durchführung populationsgenetischer Analysen zur Ermittlung von geographischen Ursprüngen sowie von Wanderungs- und Transportrouten werden helfen, weitere Einschleppungs- und Ausbreitungsereignisse nachzuvollziehen und zu unterbinden und sind daher essenzielle Instrumente des Managements von Mückenvektoren.
Clostridium (C.) difficile ist beim Menschen ein bedeutender Erreger von Krankenhaus-assoziierten Durchfallerkrankungen. Die vorliegende Dissertation umfasst die Erhebung und Analyse der ersten epidemiologischen Daten zu C. difficile in deutschen Heim- und Nutztierbeständen und die Entwicklung eines neuartigen DNA-Microarrays, der eine einfache Ribotypisierung von C. difficile ermöglicht. In drei Studien wurden Kotproben von Hunden, Katzen, Ferkeln und Kälbern kulturell auf C. difficile untersucht. Das Bakterium wurde aus 5 von 135 Katzenkot- (3,7%), 9 von 165 Hundekot- (5,4%), 176 von 999 Kälberkot- (17,6%) und 147 von 201 Schweinekotproben (73,1%) isoliert. Neugeborene Ferkel und Kälber waren in den ersten 2 bzw. 3 Lebenswochen signifikant häufiger kulturpositiv für C. difficile als ältere Tiere. Die in den Studien isolierten Stämme wurden 25 Ribotypen zugeordnet; darunter befanden sich 6 bisher nicht beschriebene Varianten. Bei den Ferkelproben dominierten die einander sehr ähnlichen Ribotypen 078 (55% der Isolate) und 126 (20%). Die Ribotypen 033 (57% der Isolate) und 078 (17%) wurden bei Kälbern am häufigsten vorgefunden. Basierend auf ihren Typisierungsprofilen wurden die Ribotypen in einer UPGMA-Analyse (Unweighted Pair Group Method with Arithmetic mean) untereinander verglichen. Von den 25 bei den untersuchten Tieren gefundenen Ribotypen formten 11 einen Cluster, zu dem auch die Ribotypen 033, 078 und 126 gehörten und in dem sich 90% aller in den beiden Nutztierstudien isolierten Stämme wiederfanden. Alle Isolate dieses Clusters waren zudem PCR-positiv für ein binäres Toxin und, im Gegensatz zu allen nicht zu dem Cluster gehörenden Ribotypen, PCR-negativ für den MLVA-Lokus A6Cd. Hierdurch, aber auch durch frühere Studien, in denen gezeigt werden konnte, dass die dem Cluster zugeordneten Ribotypen 033, 045, 078 und 126 den gleichen MLST-Typ (ST-11, Multilocus Sequence Typing) und eine charakteristische Deletion (delta 39 bp) im Toxinregulatorgen tcdC aufweisen, wird die These einer genetische Verwandtschaft unterstützt. In allen untersuchten Tierpopulationen wurden Ribotypen gefunden, die mit C.-difficile-Infektionen des Menschen assoziiert werden. Da Stämme des Ribotyps 078 in deutschen und europäischen Krankenhäusern zunehmend häufiger als Ursache von Durchfallerkrankungen auftreten, wurden alle ermittelten MLVA-Daten von Ribotyp-078-Stämmen humanen und tierischen Ursprungs mit entsprechenden Daten anderer Studien aus 5 europäischen Ländern verglichen. In einer hierbei durchgeführten Minimum-Spanning-Tree-Analyse mit 294 Datensätzen wurde die genetische Abgrenzung von MLVA-Typen unterschiedlicher geographischer Herkunft verdeutlicht und belegt, dass einige aus Tieren und Menschen isolierte C.-difficile-Stämme sehr ähnlichen oder sogar identischen MLVA-Typen entsprechen. Die in den Haus- und Nutztierstudien isolierten C. difficile wurden anschließend mit dem neu entwickelten DNA-Microarray ribotypisiert. Das Sondendesign des Microarrays basiert auf der bei C. difficile modular aufgebauten Intergenic Spacer Region (ISR), welche auch Zielstruktur der herkömmlichen Ribotypisierungsmethoden ist. Die Sonden wurden von in der GenBank-Datenbank publizierten ISR-Modulsequenzen und theoretisch möglichen Modulsequenzkombinationen abgeleitet. Nachdem die Eignung des Arrays in theoretisch und praktisch durchgeführten Experimenten belegt werden konnte, wurde mit 142 repräsentativ ausgewählten C.-difficile-Stämmen eine 48 Ribotypen umfassende Datenbank aus Referenzhybridisierungsmustern erstellt. Diese Referenzmuster wurden anschließend in einer Ähnlichkeitsmatrix-Analyse untereinander verglichen, wobei 27 Referenzmuster eindeutig differenziert werden konnten. Zu den gut unterscheidbaren Ribotypen gehörten u.a. die häufig mit humanen C.-difficile-Infektionen assoziierten Ribotypen 001, 014/020, 027 und 078/126. Nicht unterscheidbar hingegen waren die 11 Ribotypen des oben beschriebenen Clusters, wodurch sich die These ihrer molekularen Verwandtschaft weiter erhärtet. Die Praxistauglichkeit des DNA-Microarrays wurde abschließend in einer Anwendungsstudie überprüft. Hierbei wurden 50 C.-difficile-Stämme, die im Rahmen eines anderen Projektes aus Kotproben von Haustieren und deren Besitzern isoliert wurden, mit herkömmlicher und DNA-Microarray-basierter Ribotypisierung vergleichend untersucht. Berücksichtig man, dass durch den Microarray einige sehr ähnliche Ribotypen derzeit noch nicht unterschieden werden können, wurden alle Isolate dem richtigen Ribotypen bzw. der richtigen Ribotypengruppe zugeordnet. Darüber hinaus wurden 6 für das Microarray unbekannte Ribotypen korrekt als „neu“ und klar voneinander unterscheidbar erkannt. Zusammenfassend trägt das Dissertationsprojekt zum Verständnis über das Vorkommen von C.-difficile-Genotypen in Heim- und Nutztierbeständen bei und präsentiert einen neuartigen DNA-Microarray zur einfachen Ribotypisierung von C. difficile.
In der hier vorliegenden Studie wurde die Nasenhöhle von Strepsirrhini (Feuchtnasenprimaten) anhand von Mikro-CT-Aufnahmen untersucht. Für die Untersuchungen lagen uns 24 überwiegend adulte Schädel der beiden strepsirrhinen Infraordnungen Loriformes und Lemuriformes zur Verfügung. Mit Hilfe der Software WinSurf® 4.0 konnten das Volumen der Nasenhöhle bestimmt und 3D-Rekonstruktionen der Cavitas nasi angefertigt werden. Die Nasenhöhle der Strepsirrhini besitzt eine langgestreckte Form. Die anterior schmale, hohe Nasenhöhle erscheint dorsal eher breit und abgeflacht. Es ragen mehrere zum Teil verzweigte und eingerollte Turbinalia in die Nasenhöhle. Einige strepsirrhine Familien, wie Galagonidae, Loridae, Cheirogaleidae, Lepilemuridae und Lemuridae unterscheiden sich in ihrer Nasenhöhlenmorphologie von den Übrigen. Bei ihnen lassen sich neben dem Hiatus maxillaris zusätzliche Verbindungen zur angrenzenden Kieferhöhle darstellen. Dorsal wird die Cavitas nasi durch die Lamina horizontalis in einen kranialen Recessus olfactorius und einen kaudalen Ductus nasopharyngeus unterteilt. Bei den Loriformes ist der Recessus olfactorius größer als bei den Lemuriformes. Das absolute Nasenhöhlenvolumen der Lemuriformes ist ebenfalls größer als das der Loriformes. Um die Nasenhöhlenvolumina beider Infraordnungen besser miteinander vergleichen zu können, wurde aus dem Nasenhöhlen- und Gesichtsschädelvolumen ein Index berechnet. Die geringen Index-Abweichungen lassen darauf schließen, dass Loriformes und Lemuriformes tendenziell gleich große Nasenhöhlen in Bezug zum Gesichtsschädelvolumen besitzen. Das Nasenhöhlenvolumen korreliert mit allen von uns gemessenen Schädelmaßen. Das unterstreicht die besondere Rolle der Nase als zentrales Bauelement des Gesichtsschädels. Der statistische Vergleich zwischen dem Nasenhöhlenvolumen der Strepsirrhini mit den aus der Literatur entnommenen Daten der Catarrhini und Platyrrhini ergibt, dass zwischen den drei Primatengruppen hinsichtlich der Schädelbasislänge ähnliche Zusammenhänge bestehen. Die hier erhobenen Datensätze ermöglichen Einblicke in die funktionelle Morphologie der Nasenhöhle relativ basaler Primaten und können für das bessere Verständnis der stammesgeschichtlichen Entwicklung des Menschen herangezogen werden. Zudem bildet diese Studie aufgrund der exakten Volumenbestimmungen der Cavitas nasi die Grundlage für weitere biometrische Studien.
In der durchgeführten Studie wurde untersucht, ob mittels Selbstwertbestätigungs-Interventionen der Konsum von Obst und Gemüse signifikant gesteigert werden kann. Des weiteren wurde die Einflussnahme von Selbstwertbestätigungs-Interventionen auf Selbstkontrolle überprüft. In der Gesamtgruppe fand sich kein Effekt von Self-affirmation auf den Konsum von Obst und Gemüse. Erst ab einer Mindestwörterzahl von 150 gaben die Teilnehmerinnen der Interventionsgruppe einen signifikant höheren Obst- und Gemüsekonsum an, als die Teilnehmerinnen der Kontrollgruppe. Selbstwertbestätigungs-Interventionen bewirkten kleine, nicht signifikante Effekte auf Selbstkontrolle.
In der französischen Spätaufklärung standen sich zwei ethische Strömungen gegenüber. Die physiokratisch-liberale Fraktion vertrat eine utilitaristische Moralauffassung im Sinne des "wohlverstandenen Eigeninteresses", eine "éthique de l’intérêt personnel bien entendu". Ihre Kritiker verfochten dagegen verschiedene Formen des Egalitarismus und traten für eine Ethik der gesellschaftlichen Solidarität und individueller Opferbereitschaft ein, die "éthique du sacrifice". Diese unterschiedlichen Positionen wurden von Zeitgenossen beschrieben, blieben jedoch in der Aufklärungsforschung unbeachtet. Reinhard Bach thematisierte diese Auseinandersetzung. Er prägte hierfür den Begriff Ethikdebatte der Spätaufklärung. Diese Arbeit betrachtet die theoretischen Schriften Mme de Staëls unter dem Blickwinkel der Ethikdebatte. Mme de Staël entwickelt hier ein eigenes Tugendkonzept, das sowohl durch ihre Auseinandersetzung mit Philosophen der französischen Aufklärung wie Montesquieu, Rousseau, Helvétius, Roederer, Sieyès und Le Mercier de la Rivière, als auch von Vertretern des deutschen Idealismus wie Kant, Fichte und Jacobi beeinflusst ist. Sie verstand ihr Ethikkonzept zugleich als Kritik und Antwort auf die utilitaristische Moral des wohlverstandenen Eigeninteresses, die nach ihren Beobachtungen im Frankreich des 18. Jahrhunderts weit verbreitet war. Wesentlich für Mme de Staëls Auffassung von Tugend sind die Selbstlosigkeit, das Gewissen, die Pflicht, die Religion, das Glück, die Freiheit, die Bildung, das Geschlecht und die Regierungsform. Mme de Staël versuchte darüber hinaus, ihr Tugendkonzept einerseits anhand von realen Personen zu exemplifizieren und es andererseits aus dem Verhalten realer Personen zu konstruieren. Dabei stilisiert sie Persönlichkeiten wie ihren Vater Jacques Necker und Mme Elisabeth, die Schwester Ludwig XVI., zu Vorbildern männlicher und weiblicher Tugend, während Napoleon ihrer Ansicht nach das Laster und somit die Moral des wohlverstandenen Eigeninteresses verkörpert. Nicht nur in Mme de Staëls theoretischen Texten spielt die Beschäftigung mit der Ethikdebatte eine zentrale Rolle, sondern dies lässt sich auch für ihre fiktionalen Texte feststellen. Die diesbezügliche Analyse beschränkt sich auf Mme de Staëls Novellen, verweist aber gegebenenfalls auf Verbindungen zu ihrem literarischen Hauptwerk, den Romanen Delphine und Corinne ou l’Italie.
Nach der Identifizierung einer Frameshift-Mutation im FAM222B-Gen im Rahmen einer Exomstudie bei einem familiären Fall sollte in der vorliegenden Arbeit die Hypothese geprüft werden, ob das Gen FAM222B im mutierten Zustand zerebrale kavernöse Malformationen verursachen kann. Mittels SANGER-Sequenzierung des kodierenden Abschnitts sollte geklärt werden, ob bei weiteren für CCM1-3 mutationsnegativen Kavernompatienten kausale Mutationen in FAM222B vorliegen. 2013 waren in FAM222B zwar Missense- und synonyme Varianten bekannt, jedoch keine Loss-of-Function-Mutationen. Als Ergebnis der hier durchgeführten Sequenzierung wurden sowohl im kodierenden als auch im nicht-kodierenden Bereich zwar seltene oder nicht beschriebene Varianten identifiziert. Der Abgleich mit Referenzdatenbanken und die bioinformatische Bewertung ließen deren Einfluss jedoch unwahrscheinlich erscheinen. Ein weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit war die quantitative Untersuchung des FAM222B-Gens zum Nachweis von größeren Deletionen. Auch hier konnten jedoch keine größeren Allelverluste nachgewiesen werden. Letztlich konnte bei keinem der 27 mutationsnegativen Indexpatienten eine sicher kausale Mutation in FAM222B identifiziert werden. Die gefundenen Genvarianten sind nicht als ursächlich für die Ausbildung von zerebralen Kavernomen zu werten. In Zusammenschau des Datenbankabgleiches mit aktuellen Vergleichskohorten, der bioinformatischen Bewertung, der quantitativen Analyse und der parallel durchgeführten in vivo Studie gibt es keine sichere molekulargenetische Evidenz für FAM222B als neues Kandidatengen für zerebrale kavernöse Malformationen.
Das MRP4 ist ein Mitglied der ABCC-Subfamilie der ATP-binding cassette transporters. Es transportiert eine große Vielfalt an endogenen und xenobiotischen Verbindungen aus der Zelle. Des Weiteren vermittelt MRP4 den Transport von Signalmolekülen wie z.B. zyklische Nukleotide. Das einzigartige Substratspektrum, die Regulation und die zelluläre Lokalisation des MRP4 stehen in Verbindung mit seiner möglichen Funktion beim Zell-Schutz und dem zellulären Signaling. MRP4 ist abhängig vom Zelltyp entweder in der basolateralen (Prostata, Leber) oder apikalen (Nieren, Kapillaren des Gehirns) Membran von polarisierten Zellen lokalisiert. Des Weiteren wird MRP4 auch in Thrombozyten und Erythrozyten exprimiert. Protein-Protein-Interaktionen können die Funktion, Lokalisation und Expression von Transportern in der Plasmamembran beeinflussen. Viele Interaktionen beinhalten die stabile Assoziation von Proteinen innerhalb von Multi-Untereinheitskomplexen sowie die vorübergehende Assoziation von regulatorischen Proteinen. MRP4 weist u.a. ein sogenanntes PDZ-Bindemotiv auf, welches durch die Aminosäuren ETAL charakterisiert wird und die Interaktion mit PDZ-Adaptorproteinen vermitteln kann. Speziell in Thrombozyten ist MRP4 neben der Plasmamembran auch in den δ-Granula lokalisiert. Hier könnten interagierende Proteine eine wichtige Rolle spielen. Änderungen in diesen Proteinen könnten eine Ursache für Störungen der Thrombozytenfunktion mit einer Fehllokalisation von MRP4 sein. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Identifizierung möglicher Interaktionspartner von MRP4, insbesondere in Thrombozyten. Dafür wurde ein Fusionsprotein aus einem c-terminalen Fragment (117 Aminosäuren) des MRP4 mit der Glutathion-S-Transferase (GST) generiert. Nach Aufreinigung des Fusionsproteins (GST-MRP4) mittels Glutathion-Sepharose wurden pull-down-Experimente mit Thrombozytenlysat durchgeführt. Mittels Western Blot und LC-MS/MS-Analyse konnten als mögliche Interaktionspartner das EBP50/NHERF1, das PSD95, SNX27, die β-Untereinheit des AP3B1 und das HSP90 identifiziert werden. Durch indirekte Immunfluoreszenz konnte außerdem eine partielle Ko-Lokalisation der genannten möglichen Interaktionspartner und MRP4 in den Thrombozyten dargestellt werden. Ein weiterer Ansatz zur Untersuchung der Protein-Interaktion war die Ko-Präzipitation des MRP4 und der daran gebundenen Proteine mittels eines anti-MRP4-Antikörpers, der an magnetische beads gebunden war. Mithilfe der Ko-Immunpräzipitation konnten SNX27, HSP90, AP3B1, EBP50 und PSD95 unterschiedlich stark ko-präzipitiert werden. Es wurde untersucht, inwiefern das PDZ-Bindemotiv des MRP4 für die Interaktion der detektierten Interaktionsproteine essentiell ist. Dafür wurde ein GST-MRP4-Konstrukt ohne das C-terminale PDZ-Motiv generiert. Damit konnte gezeigt werden, dass das PDZ-Bindemotiv nur für die Interaktion mit SNX27, EBP50 und PSD95 notwendig ist, während die Bindung von AP3B1 und HSP90 unabhängig davon erfolgte. Nachdem auf Proteinebene mit verschiedenen Versuchen dargestellt werden konnte, welche Adaptorproteine mit dem MRP4 interagieren, sollte im letzten Abschnitt auf funktioneller Ebene gezeigt werden, inwiefern sich die Lokalisation des MRP4 verändert, sofern das Bindemotiv des MRP4 nicht mehr vorhanden ist bzw. die Adaptorproteine herunterreguliert werden. In Bezug auf das Herunterregulieren der Adaptorproteine wurde die megakaryoblastische Leukämie-Zelllinie M07e als Modell für Thrombozyten-Vorläuferzellen verwendet. Des Weiteren lag das Interesse bei den Interaktionsproteinen AP3, PSD95 und SNX27. Nach Transfektion der M07e-Zellen mit der entsprechenden siRNA und der sich anschließenden Immunfluoreszenz konnte gezeigt werden, dass die Ko-Lokalisation des MRP4 mit den Adaptorproteinen nach knock-down verringert und die Plasmamembran-Lokalisation von MRP4 signifikant gesteigert war. Umgekehrt sollte die Überexpression dieser Adaptorproteine die Plasmamembran-Lokalisation verringern. Dies wurde exemplarisch für SNX27 in MDCK-Zellen untersucht. Dabei sollte auch nochmals die Rolle des PDZ-Bindungsmotivs für die MRP4-Lokalisation gezeigt werden. Dafür wurden die Fluoreszenz-markierten Fusionsproteine CFP-MRP4, SNX27-YFP und das CFP-MRP4(-PDZ) synthetisiert, in MDCK-Zellen transfiziert und ihre Lokalisation mittels konfokaler Fluoreszenzmikroskopie analysiert. Es zeigte sich, dass nach Ko-Transfektion des CFP-MRP4 mit SNX27-YFP das MRP4 hauptsächlich im Zell-Inneren lokalisiert war. Außerdem wurde verdeutlicht, dass das PDZ-Bindemotiv für die Internalisierung des MRP4 in das Innere der Zelle durch das Interaktionsprotein SNX27 essentiell ist. Zusammenfassend liefert diese Arbeit wichtige grundlegende Erkenntnisse zu möglichen Protein-Interaktionen von MRP4 und deren Einfluss auf die Lokalisation des Transporters. Deren mögliche physiologische und pathophysiologische Rolle für die MRP4-Funktion in Thrombozyten sollte in weiterführenden Studien näher untersucht werden.
Decades after international guidelines to approach Universal Health Coverage and Access for All to essential health care services have been formulated by the global community, social protection in health remains a major global challenge. This implies the devastating situation of having less than 15% of the global population benefiting of any kind of social protection in health, while more than 70% of the world population lacks any type of social protection coverage. 36 years after the famous and often-cited Alma-Ata Declaration proclaimed that „the promotion and protection of the health of the people is essential to sustained economic and social development and contributes to a better quality of life and to world peace”, people of the informal sector – which forms up to 90% of the population in many countries of sub-Saharan Africa – are still forced to take out loans or sell their assets to settle their hospital bills and in the end fall into poverty because of unbearable health care costs. While private health insurance schemes are mainly serving people living in urban areas and offer products and services that are not tailored to the needs of people of low-income from rural and/or remote areas, public social health insurance schemes are usually designed to serve the formal sector or are exclusively catering for public servants. At the same time, social protection in health is increasingly regarded to be a guarantor for development and economic growth of the national economy. In this context, some authors are convinced that community-based health financing is to be seen as a promising approach to insure parts of the population, which are normally excluded from any type of social protection in health, against catastrophic health care costs. With a focus on low-income people, Community-based Health Financing (CBHF) schemes offer products, processes and institutions that are tailored to the specific needs of their low-income target group, usually situated in the informal sector. In the aim to meet international standards and comply with the global development agenda, governments in sub-Saharan Africa are increasingly acknowledging the need to include the informal sector and people of low-income into their public health financing systems. As a result, innovative health systems evolved, which often comprise of hybrid sub-systems to cover various target groups of the society. While some governments – such as the governments of Rwanda, Ghana and Tanzania – have already implemented integrated national Social Health Insurance (SHI) systems that consider CBHF schemes to cover the informal sector, others are aiming at implementing this innovative idea in the near future, e.g. Burkina Faso and Togo. Given the above-illustrated situation, the overall research objective of this thesis is to explore the potential contribution of CBHF schemes towards Universal Health Coverage (UHC) in low- income countries of sub-Saharan Africa. Furthermore, the specific research objectives are set as follows; (1) To establish common lessons learnt from low-income countries in sub-Saharan Africa which implemented integrative SHI systems by combining efforts of national SHI schemes and CBHF schemes, or which are in an advanced stage of designing and implementing the same. (2) To comprehensively analyze the Kenyan health financing system and design adequate interventions towards the design and implementation of an integrative national SHI scheme in Kenya which is favoring UHC. (3) To develop a standard model for implementing integrative SHI systems in low-income countries of sub-Saharan Africa and the world. This thesis will at first provide a comprehensive topical background containing evidence about different relevant concepts such as Development, Universal Health Coverage, Social Protection, Health Financing and Micro Health Insurance. On this basis, the potential of combining community-based and national efforts towards tailored health care financing at national level will be explored by analyzing strengths and weaknesses of both approaches and providing brief insights from low-income countries of sub-Sahara Africa in this area. Furthermore, a comprehensive background to common development initiatives as well as the social protection and health care financing sectors in Kenya is provided to introduce the case study of chapter four. In the third chapter, common efforts of governments and other stakeholders involved in health care financing in sub-Saharan African countries to integrate CBHI schemes into public SHI schemes will be reviewed and analyzed. In the scope of this review, Tanzania, Rwanda, Burkina Faso and Ghana will serve as practical country case examples. Based on this extensive cross-country analysis, common lessons learnt regarding the complex process of designing integrative SHI systems in low-income countries of sub-Saharan Africa will be presented. In chapter four, through a comprehensive country case study, the Kenyan health and health financing sector and its stakeholders will be analyzed regarding its potential towards UHC, aiming at the development of most promising interventions towards the design and implementation of an integrated SHI scheme in Kenya, considering CBHF schemes as one building block of the system. A multi-stage model as well as a multi-level structure of a national SHI system to approach UHC in Kenya will be outlined and presented. The thesis will be concluded in chapter five by transferring the Kenyan experience to a global level and suggesting a standard model for implementing integrated SHI schemes in similar contexts as given in Kenya and the presented case examples. In the conclusion, common opportunities and limitations of community-based approaches towards UHC are highlighted and a way forward for the Kenyan context is suggested.
An der Klinik und Poliklinik für Orthopädie und orthopädische Chirurgie der Universitätsmedizin Greifswald wurde im Untersuchungszeitraum vom 01.04.2012 bis zum 01.05.2013 das Outcome durch die Infiltrationstherapie bzw. der konservativen Therapie an insgesamt 220 Rückenschmerzpatienten anhand 6 verschiedener Scores evaluiert. Ziel war es erstens festzustellen, ob die in die Studie eingeschlossenen Patienten direkt nach der Therapie und 4-6 Wochen postinterventionell von den durchgeführten Injektionen profitieren und zweitens zu klären ob akut dekompensierte Patienten von der zugeführten Therapie besseren Nutzen ziehen als chronische Schmerzpatienten. Für diese Untersuchung wurden 95 Patienten in die Studie eingeschlossen. Diese wurden in drei Gruppen eingeteilt. Gruppe A stellte die Fraktion der chronischen Schmerzpatienten dar (n=57). Diese Patienten zeigten degenerative Wirbelsäulenerkrankungen und klagten seit ≥ 3 Monaten über Kreuzschmerzen. Sie wurden mit epiduralen und/oder Facetteninfiltration therapiert. Die Gruppe B bestand aus 22 akut dekompensierten Patienten. In diese Gruppe wurden alle Patienten eingeschlossen, die entweder unter einem erstmaligen Ereignis litten oder nach einem beschwerdefreien Intervall von 6 Monaten unter akut aufgetretenem Rückenschmerz klagten. Gruppe C setzte sich aus 16 konservativ behandelten Patienten zusammen. Diese wurden durch medikamentöse und physiotherapeutische Maßnahmen stationär versorgt. Die Studienteilnehmer füllten jeweils 6 Fragebögen zum Zeitpunkt T1, vor der Therapie, zum Zeitpunkt T2, direkt postinterventionell, und zum Zeitpunkt T3, nach einer vergangenen Zeit von 4-6 Wochen, aus. Die Fragebögen ermittelten die objektive funktionelle körperliche Einschränkung mit Hilfe der Scores des FfbH-R (Funktionsfragebogen Hannover Rückenschmerz) und des ODI (Oswestry Disability Index), die Lebenszufriedenheit allgemein und mit der Gesundheit mit Hilfe des FLZ (Fragen zur Lebenszufriedenheit), die körperliche und mentale Lebenszufriedenheit wurden mit dem SF-12 Score ermittelt und depressive und Angstsymptome wurden mit den psychologischen Fragebögen CES-D (Center for Epidemiological Studies Depression Scale) und HADS-D (Hospital Anxiety and Depression Scale-deutsche Version) eruiert. Zusätzlich wurde zu allen Untersuchungszeitpunkten der subjektiv empfundene Schmerz mit Hilfe der Numerischen Analogskala (NAS) ermittelt. Die in dieser Studie ermittelten Ergebnisse konnten nachweisen, dass die jeweils zugeführte Therapie eine signifikante Schmerzreduktion sowohl direkt nach der Intervention als auch nach 4 bis 6 Wochen in allen drei Gruppen erbrachte. Weiterhin konnte bei chronischen Schmerzpatienten eine signifikante Steigerung der funktionellen Kapazität auf den Skalen des FfbH-R und ODI direkt nach der Injektion (Zeitpunkt T2) beobachtet werden. Es zeigte sich, dass zu diesem Zeitpunkt chronische Schmerzpatienten signifikant besser von der Therapie profitieren als akut Dekompensierte und konservativ Behandelte. Die funktionelle Kapazität wurde zum Zeitpunkt der Nachuntersuchung im Vergleich zur Ausgangssituation in allen drei Gruppen signifikant gesteigert. Es konnte also eine langfristige Wirkung über 4-6 Wochen der Infiltration und der konservativen Therapie in Bezug auf die körperliche Einschränkung (ODI und FfbH-R) nachgewiesen werden. Weiterhin steigerte sich die körperliche Lebenszufriedenheit (Sf-12, PCS) zum Zeitpunkt der Nachuntersuchung in allen drei Gruppen signifikant. In der „allgemeinen Lebenszufriedenheit“, ermittelt mit Hilfe des FLZ, konnten keine signifikanten Unterschiede durch die Therapie erreicht werden. Dafür wurde bei chronischen Schmerzpatienten eine signifikante Steigerung der „Zufriedenheit mit der Gesundheit“ (FLZ-G) durch die Infiltrationstherapie sowohl direkt nach der Intervention als auch zum Zeitpunkt der Nachuntersuchung erreicht. Es konnte zudem nachgewiesen werden, dass die Intervention bei chronischen Schmerzpatienten zu einem signifikanten Rückgang von depressiven Symptomen führt. Es kam zu den Zeitpunkten T2 und T3 zu einer Verringerung der in den Fragebögen CES-D und HADS ermittelten Depressivität. Die eingangs vermutete Hypothese, dass Patienten mit akuten Rückenschmerzen besser von den Infiltrationen profitieren als chronische Schmerzpatienten muss durch die hier ermittelten Ergebnisse abgelehnt werden. Zusammenfassend ist zu sagen, dass alle Patienten der drei Gruppen in Bezug auf die Schmerzreduktion und die Reduktion der körperlichen Einschränkung von der Therapie Nutzen erzielen können. Bei Patienten mit chronischen Rückenschmerzen kann sogar eine Reduktion von depressiven Symptomen und eine Steigerung der Zufriedenheit mit der Gesundheit erzielt werden. Sowohl die konservative Therapie als auch die Infiltrationen an der Wirbelsäule sind im klinischen Alltag weiterhin bei Patienten mit sowohl akuten als auch chronischen Kreuzschmerz empfehlenswert.
In der vorliegenden Arbeit wurden Zusammenhänge zwischen Sexualhormonen/SHBG und einem breiten Spektrum kardiovaskulärer Risikofaktoren, Krankheiten und Mortalität in einer gesunden weiblichen Allgemeinbevölkerung in Nordostdeutschland untersucht. Krankheiten des Herz-Kreislaufsystems sind die häufigste Todesursache bei Frauen weltweit. Risikofaktoren für kardiovaskuläre Krankheiten schließen den Typ 2 Diabetes mellitus, Übergewicht, Hypertonie und Fettstoffwechselstörungen ein. Das gemeinsame Auftreten von definierten, multiplen und metabolischen Veränderungen wird als das Metabolische Syndrom bezeichnet. Zusätzlich weisen subklinische Veränderungen des kardiovaskulären Systems auf ein erhöhtes Risiko für klinisch manifestierte, kardiovaskuläre Krankheiten hin. Es wurden Daten der populationsbasierten longitudinalen Study of Health in Pomerania herangezogen und rund 2000 Frauen im Alter zwischen 20 und 79 Jahren analysiert. Um die Assoziation zwischen Sexualhormonen und kardiovaskulären Risikofaktoren sowie Mortalität zu untersuchen, wurden verschiedene multivariable Regressionsmodelle verwendet. Die Ergebnisse zeigen, dass die untersuchten Sexualhormone/SHBG mit verschiedenen klinischen Korrelaten wie zum Beispiel BMI, Blutdruck oder Lipoproteinen in Beziehung stehen. Außerdem konnte nachgewiesen werden, dass SHBG, unabhängig von relevanten Kofaktoren, mit prävalentem und inzidentem Metabolischem Syndrom sowie prävalentem Typ 2 Diabetes mellitus assoziiert ist. Es wurde kein unabhängiger Zusammenhang zwischen Sexualhormonen/SHBG mit inzidenten subklinischen oder klinischen kardiovaskulären Krankheiten oder der Mortalität gefunden. Die meisten dargestellten Ergebnisse bestätigen frühere internationale Studien und erweitern sie um den Aspekt der großen weiblichen Studienstichprobe. Für die zukünftige Forschung wäre es von großem Interesse, das prädiktive Potential von SHBG als Biomarker des Metabolischen Syndroms in anderen populationsbasierten bzw. patientenbasierten Studien zu bestätigen, um somit neue Biomarker für kardiovaskuläre Krankheiten zu etablieren. Zusammenfassend bekräftigen die durchgeführten Analysen die Hypothese, dass zunehmende Androgenisierung der Frau mit einem erhöhten kardiovaskulären Risiko einhergeht.
Im Laufe der menschlichen Evolution sind Populationsunterschiede der Schädelmorphologie entstanden. Als eine Ursache dieser unterschiedlichen Schädelmorphologie werden neben phylogenetischen Faktoren auch Adaptionsprozesse durch geographische Bedingungen vermutet. Die genauen Auswirkungen geographischer und insbesondere klimatischer Einflüsse auf viele einzelne Schädelstrukturen sind jedoch nicht abschließend geklärt. Speziell wird der Einfluss der Umgebungstemperatur auf die Schädelpneumatisation kontrovers diskutiert. Während diesbezüglich Studien zum Volumen der Kieferhöhlen zu widersprüchlichen Ergebnissen kommen, liegen für die Volumina der Keilbeinhöhlen und der Siebbeinzellen keine Untersuchungen vor. In dieser Arbeit wurde deshalb die Beziehung der Morphologie aller Nasennebenhöhlen zum Gesichtsschädel unter Berücksichtigung klimatischer Faktoren untersucht. Die Untersuchung erfolgte an 63 mazerierten Schädeln von vier menschlichen Populationen, welche sich in der zeitlichen Einordnung und der geographischen Herkunft unterscheiden. Die Individuen der Population Jena lebten in der Jungsteinzeit und Bronzezeit in der zentralen Elbe-Saale-Region. Zwei weitere Populationen stammen aus Litauen. Die Population Plinkaigalis repräsentiert eisenzeitliche Dorfbewohner, während die Population Alytus einer mittelalterlichen Stadtbevölkerung zugeordnet ist. Die rezente Population Kyoto entstammt dem Gebiet der gleichnamigen japanischen Metropole. Anhand koronarer computertomographischer Schichtaufnahmen wurde das Volumen der einzelnen Nasennebenhöhlen mit Hilfe der Winsurf-Software errechnet. Zur Einordnung der erhobenen Volumina wurden alle Schädel extern vermessen. Ausgewählte Messwerte wurden zur Berechnung zweier Gesichtsschädelvolumina verwendet. Das erste Gesichtsschädelvolumen basiert auf den Maßen Gaumenlänge, Mittelgesichtsbreite und Obergesichtshöhe, während das zweite Gesichtsschädelvolumen aus den Werten der Gesichtslänge, Schädelbasislänge, Mittelgesichtsbreite und Obergesichtshöhe berechnet wurde. Um den Anteil der einzelnen Nasennebenhöhlen am Pneumatisationsgrad des Gesichtsschädels festzustellen, wurden die Volumina der einzelnen Sinus in Form von Indizes in Beziehung zu den Gesichtsschädelvolumina gesetzt. Die Messwerte wurden mittels H-Test (Kruskal-Wallis-Test) und Mann-Whitney-U-Test auf Populationsunterschiede untersucht. Zur Beurteilung von Merkmalszusammenhängen wurden Korrelations- und lineare Regressionsanalysen durchgeführt. Für die Korrelations- und Regressionsanalysen wurden die Populationen zusammengefasst. Die Ergebnisse zeigen enge Zusammenhänge der Nasennebenhöhlenvolumina mit vielen externen Schädelmaßen. Während für das Volumen der Siebbeinzellen enge Zusammenhänge mit externen Maßen der Schädelbasis bestehen, korrelieren die Volumina der anderen Nasennebenhöhlen stärker mit den berechneten Gesichtsschädelvolumina. Die Ergebnisse der Arbeit zeigen Populationsunterschiede der absoluten und relativen Volumina der Nasennebenhöhlen. Die Volumina aller vier Nasennebenhöhlen sind umso größer, je niedriger die mittlere Januartemperatur im Lebensraum der jeweiligen Population ist. Vergleicht man die absoluten und relativen Nasennebenhöhlenvolumina der Population mit der niedrigsten Temperatur mit den Volumina der Population mit der wärmsten Umgebungstemperatur, so sind die Unterschiede fast durchgängig signifikant. Die Ergebnisse deuten an, dass klimatische Einflüsse auf die Größe aller Nasennebenhöhlen nicht auszuschließen sind. Es sind weiterführende Untersuchungen notwendig, um den Zusammenhang zu belegen.
In dem verwendeten Pankreasinseltransplantationsmodel wirkt ein lokaler Hyperinsulinismus bei gleichzeitig bestehender diabetischer Stoffwechsellage kanzerogen. Die transplantierten Pankreasinseln gelangen über die Pfortader in die Portalvenen der Portalfelder und erzeugen hier den Hyperinsulinismus im Abstromgebiet der Transplantate von Azinuszone 1 zu Azinuszone 3. Dieser führt nach einiger Zeit zu hepatozellulären Präneoplasien und später zu hepatozellulären Adenomen und Karzinomen. Zu dieser Entwicklung führt eine Überexpression von TGF-alpha, welche wiederum den EGFR stimuliert. Dessen Folge ist eine Proliferationsaktivierung der Hepatozyten. Eine selektive Blockierung des EGFR wäre ein möglicher Therapieansatz. Um zu untersuchen, welche Effekte diese Blockade auf die Progression im hormonellen Modell der Ratte zeigt, erfolgte die orale Applikation des intrazellulären Tyrosinkinaseinhibitors Gefitinib über 2 Wochen (20 mg/kg Körpergewicht) bzw. 3 Monate (10 mg/kg Körpergewicht) vor den Tötungszeitpunkten, welche 3 Wochen bzw. 6 Monate lebten, jeweils bei transplantierten und nicht transplantierten Tieren. Gefitinib blockiert die intrazelluläre Tyrosinkinase des EGFR, führt somit zu einer Unterbrechung der Signalkaskade der über TGF-alpha vermittelten Proliferationsaktivierung und induziert Apoptose sowie Zellzyklusarrest. Es sollte untersucht werden, inwieweit sich die Proliferationsrate in veränderten Leberherden durch die Gefitinibgabe beeinflussen lässt. Die Proliferationsaktivität der Herde und des extrafokalen Lebergewebes wurden mittels des BrdU-Labeling-Index nach intravitaler BrdU-Applikation und die Expressionsmuster von EGFR und TGF-alpha immunhistochemisch ermittelt. In allen Hauptgruppen entwickelten sich präneoplastische Herde nach Transplantation. Im Kurzzeit- wie auch im Mittellangzeitexperiment ließ sich nach intraportaler Pankreasinseltransplantation durch 2-wöchige höher-dosierte Gefitinibgabe eine Reduktion der Proliferationsaktivität in den präneoplastischen Herden erreichen. Die längere niedriger-dosierte Gefitinibgabe über 3 Monate führte im Mittellangzeitexperiment nicht zu einer Reduktion der Proliferationsaktivität in den Herden. Gefitinib kann also in frühen Stadien der Hepatokarzinogenese die Initiation auf Ebene der präneoplastischen Herde hemmen. Dabei spielt der Signalweg des EGFR und seines Liganden TGF-alpha eine wichtige Rolle.
In unserer Studie konnte gezeigt werden, dass ein erheblicher Teil der Patienten von einer knieendoprothetischen Versorgung profitieren kann. Wir konnten keinen signifikanten Unterschied bezüglich der Prothesentypen fixed bearing (Journey BCS) und mobile bearing (LCS RPS) feststellen und sehen beide Prothesengruppen als annährend gleich erfolgreich an. Die Patienten die über 65- Jahre waren erzielten in vielen Testpunkten ein signifikant besseres Outcome, als die jüngere Vergleichsgruppe (< 65 Jahre).
Ohrakupunktur ist eine komplementärmedizinische Methode, welche zur Linderung situativer Angst eingesetzt werden kann. Mehrere Studien haben bereits die Wirksamkeit der Ohrakupunktur zur Behandlung präoperativer Angst belegt. Eine weitere Form der situativen Angst ist die Prüfungsangst, unter der eine Vielzahl der Studierenden leidet und welche mitunter dazu führt, dass die akademischen Leistungen negativ beeinflusst werden. Die bisherige Studienlage auf dem Gebiet der Linderung der Prüfungsangst durch Ohrakupunktur beruht auf Erhebungen ohne Vergleichs- und Kontrollgruppen oder basiert auf nichtvalidierter Methodik. In der vorliegenden Studie testeten wir auf Grundlage der Berechnungen der Ergebnisse einer vorangestellten Pilotstudie, ob Ohrakupunktur bei der Linderung von Prüfungsangst bei Medizinstudierenden gegenüber Placebo-Ohrakupunktur und keiner Intervention überlegen ist. Die 44 Medizinstudierenden, welche in die Studie eingeschlossen wurden, mussten im Zeitraum zwischen April und Juli 2012 drei vom Umfang und Inhalt vergleichbare mündliche Prüfungen in makroskopischer Anatomie absolvieren. Jeder der Probanden durchlief randomisiert jeweils eine der drei Studienbedingungen vor den jeweiligen Anatomieprüfungen. Die Probanden erhielten dabei keinen Einblick darüber, in welche der beiden Ohrakupunkturgruppen sie eingeordnet wurden. Sowohl die Ohrakupunktur- als auch die Placebo-Dauernadeln wurden am Tag vor der Prüfung appliziert und erst direkt nach der Prüfung wieder entfernt. Die Erfassung der Prüfungsangst erfolgte mit dem Spielberger State-Trait-Angst-Inventar (STAI) und einer visuellen Analogskala (VAS-100). Des Weiteren wurden die Kreislaufparameter, die Schlafdauer und -qualität sowie die Prüfungsleistung erhoben. Abschließend wurden die Probanden befragt, zu welcher Gruppe sie ihrer Meinung nach an welchem Zeitpunkt zugeordnet wurden. Sowohl Ohrakupunktur als auch Placebo-Ohrakupunktur zeigten eine signifikante Linderung der Prüfungsangst gemessen mit STAI und VAS-100 gegenüber den Ausgangswerten und der Kontrollgruppe. Dabei war der Effekt der Ohrakupunktur dem der Placebo-Ohrakupunktur direkt nach der Intervention am Abend vor der Prüfung signifikant überlegen (STAI State-Werte 47±11 vs. 52±12, P=0.021 und VAS-100 39±20 vs. 49±24, P=0.018; Mittelwerte ± Standardabweichung). Dieses Ergebnis wurde möglicherweise jedoch durch eine unzureichende Verblindung beeinflusst.
Inwieweit wird das Krankheitsbild Depression in der Allgemeinbevölkerung als Burnout bezeichnet, und hat dies Auswirkungen auf die Einstellungen zu den Betroffenen sowie auf die Behandlungsempfehlungen, Ursachenzuschreibungen und emotionalen Reaktionen? Repräsentative Bevölkerungsumfragen in Deutschland 2001 und 2011. Die Verwendung der Bezeichnung Burnout für eine Depression hat deutlich zugenommen. Ein Burnout ist im Vergleich zu einer Depression mit einer etwas geringeren Ablehnung verbunden. Menschen mit einer Depression wird in stärkerem Maße professionelle Hilfe empfohlen. Als ursächlich für einen Burnout wird berufliche Belastung, für eine Depression Vererbung angenommen. Die Bezeichnung Burnout ist mit positiveren emotionalen Reaktionen verbunden, als die Bezeichnung Depression. Leichten Vorteilen bei der sozialen Akzeptanz stehen deutliche Nachteile hinsichtlich der Behandlungsempfehlungen gegenüber, so dass die Gefahr besteht, dass Erkrankungen übersehen und nicht behandelt werden. Vererbung als Ursache ist eher mit der Bezeichnung Depression, beruflicher Stress eher mit der Bezeichnung Burnout assoziiert. Einordung der Symptome als Extremform normaler Alltagserfahrungen ist ebenfalls mit der Bezeichnung Burnout verbunden. Der Burnout-Begriff ist mit spezifischen Krankheitsvorstellungen assoziiert, weist aber auch Überschneidungen mit dem Begriff Depression auf. Insgesamt zeigt die vorliegende Arbeit, dass die emotionalen Reaktionen eher positiver sind, wenn das Problem Burnout genannt wird und eher negativer sind, wenn es Depression genannt wird. Wir diskutieren mögliche Ursachen für diese Unterschiede.
The focus of this study is on the geochronological and paleo-climatic characterization of late Pleistocene glaciations in Turgen and the Khangai Mountains located in central and western Mongolia. These two mountain ranges form a 700 km long NW-SE transect through Mongolia and allow assumptions of the temporal and causal dynamics of the regional late Quaternary glaciations and their correlation to other mountain glacier records from Central and High Asia. In order to evaluate extent and timing of the Pleistocene glaciations in Mongolia, geomorphological mapping and cosmogenic radionuclide (CRN) surface exposure dating (10Be) were carried out in four valley systems located in the Khangai and Turgen Mountains. Additionally, a coupled 2-D surface energy balance and ice flow model was used to determine steady-state conditions for glaciers under various climatic scenarios. With this model it is possible to test combinations of temperature and precipitation settings, which would produce glacier configurations that fit the field-mapped ice extent. In total, 47 glacial boulders and roche moutonnées were sampled, prepared and AMS measured to determine the absolute timing of moraine formation and ice retreat based on 10Be surface exposure dating. Of these, 27 samples were obtained from the Khangai Mountains (three separate moraine sequences) and 20 samples were taken from the Turgen Mountains (two moraine sequences). The dating results (presented as minimum ages) give evidence for a late Pleistocene maximum ice expansion during late MIS 5 (81−78 ka) and major ice advances during MIS 2 (26−20 ka) in both mountain ranges. Only in the Khangai Mountains (central Mongolia) very significant glacier advances also occurred during mid-MIS 3 (49−35 ka), which exceeded the ice limits set during the MIS 2 glaciation. A final ice position, constructed shortly before the onset of full ice retreat was formed between 19-16 ka, and is likely to represent a recessional ice stillstand, or alternatively a final ice readvance during the early part of the last-glacial-interglacial-transition (LGIT) in both mountain ranges. Energy/mass balance and ice flow modeling results suggest that climatic conditions during the MIS 5 and MIS 3 maximum advances in the Khangai Mountains were depressed between a ∆T of -6.0 to -5.2 °C with a precipitation factor of 1.25-1.75 (P = 125-175 %, compared to modern conditions), and a ∆T of -5.3 to -4.4 °C (P = 75-125 %), respectively. For the MIS 2 ice advances modeling results from the Turgen and Khangai Mountains suggest a temperature depression ∆T of -5.7 to -4.6 °C (at 22 ka; P = 25-50 %) in the East-Turgen, and a ∆T of -7.5 to -6.6 °C (at 20 ka; P = 25-50 %) in the Chulut area (Khangai Mountains). These results document a 1.8 - 2 °C difference of the modeled temperatures required to expand the studied paleo-glaciers in the Turgen and Khangai mountains to their field-mapped MIS 2 ice limits, highlighting a spatially differentiated pattern of paleo-temperature lowering across the studied 700 km NW-SE transect. Taken together, the presented record indicates that the largest ice advance in both investigated mountain ranges occurred during the MIS 5 / MIS 4 transition, despite earlier suggestions by previous studies that the local glacial maximum would be associated with the coldest periods of the last glacial cycle (i.e. MIS 4 or MIS 2). Glacier systems in the Khangai Mountains also increased substantially during MIS 3 (local LGM) in response to cool but comparable wet conditions, probably with a greater-than-today input from winter precipitation and an additional input of recycled moisture from expanded paleo-lakes in the Valley of the Great Lakes. The lack of a severe cooling during the MIS 3 ice advances, and probably also during the late MIS 5 ice expansion, suggests that variations in atmospheric circulation patterns, with its significance for controlling the regional precipitation/moisture supply, was a key driver for these late Pleistocene ice advances in Mongolia. This notwithstanding, there is also clear evidence for the development of an extensive glaciation during MIS 2, coinciding with a period of severe cooling and hyperarid conditions. This highlights that glacier systems in Mongolia responded sensitively, both, to variations in moisture supply and its seasonal distribution, and to the marked insolation minima during the last glacial cycle.
Patienten mit besonderer Krankheitsschwere auf der Intensivstation sind durch beeinträchtigte okuläre Schutzmechanismen erheblich gefährdet, Komplikationen des Sehorgans zu entwickeln. Verschiedene klinische Faktoren mit Einfluss auf die natürlichen okulären Schutzmechanismen wirken als Risikofaktor. Ziel dieser Untersuchung war es, Leitsymptome und Prädiktoren zu identifizieren, um eine Verbesserung der Risikoeinschätzung am Auge und der Anwendung von Augenpflege-Verfahrensanweisungen zu erreichen. Zwischen Februar 2007 und April 2010 wurde bei 433 Intensivpatienten der Universitätsmedizin Greifswald ein augenärztliches Konsil durchgeführt. 283 Konsile konnten in der retrospektiven Untersuchung berücksichtigt werden. Schwerpunkt der Auswertung waren die klinisch-ophthalmologischen Leitsymptome sowie Risikofaktoren für die Entwicklung von ophthalmologischen Komplikationen. Ergänzend hierzu wurde eine prospektive Befragung von Pflegekräften und die Beobachtung gängiger Augenpflegepraxis auf Intensivstationen der Universitätsmedizin Greifswald durchgeführt. Ein ophthalmologisches Risikoprofil, zusammengesetzt aus validiert belegten Risikofaktoren, wurde durch die Literaturrecherche erstellt und besteht aus folgenden Parametern: Einsatz von Muskelrelaxantien, Beatmung, konjunktivales Ödem, Lagophthalmus, kardiovaskuläre und neurologische Begleiterkrankungen. Die Altersverteilung aller Patienten wies eine Häufung im 6. und 7. Lebensjahrzehnt (39,6% aller Patienten) mit einem mittleren Alter von 59,4 Jahren und einem Überwiegen der männlichen Patienten (63,3% vs. 36,7% weibliche Patienten) auf. Als statistisch signifikante Leitsymptome für die Entwicklung von ophthalmologischen Komplikationen bei Intensivpatienten konnten ein Lagophthalmus, eine Chemosis sowie eine Rötung identifiziert werden. In multiplen Analysen zeigte sich eine statistisch signifikante Assoziation von Auffälligkeiten am Auge bei Intensivpatienten, die sediert und muskelrelaxiert wurden. Auch eine Beatmung konnte als Risikofaktor heraus gestellt werden. Patienten mit konsiliarisch angeordneten Lidschlussmaßnahmen wiesen ein erhöhtes Risikoprofil für ophthalmologische Komplikationen auf. Hervorzuheben ist, dass konsiliarisch betreute Patienten mit einem ophthalmologischen Risikoprofil eine längere Verweildauer (16,8 Tage vergleichend zu 14,7 Tage ohne Risikoprofil), eine längere Sedationsdauer (7,3 Tage vergleichend zu 6,2 Tage ohne Risikoprofil) und eine längere Beatmungsdauer (12,7 Tage vergleichend zu 10,7 Tage) aufwiesen. Die Pupillenuntersuchung als regelmäßige Begutachtung des Auges wurde bei 42,5% aller Patienten in einem 6-stündlichen Intervall durchgeführt und konnte als korrelierender Faktor zu ophthalmologischen Komplikationen heraus gestellt werden. Nebenerkrankungen des Herz- und Kreislaufsystems waren unter den Komorbiditäten der Konsilpatienten mit 50,2% am häufigsten vertreten und mit einem signifikant erhöhten Risiko für ophthalmologische Auffälligkeiten assoziiert. Komorbiditäten des Nervensystems sowie von psychischen- oder Verhaltensstörungen gingen ebenfalls mit einem signifikant erhöhten Risiko für Komplikationen der Augen einher. Die Wahrscheinlichkeit, ein ophthalmologisches Krankheitsbild zu entwickeln, war ebenfalls bei Patienten mit Nebenerkrankungen der endokrinen Erkrankungen, der Ernährungs- und Stoffwechselkrankheiten statistisch signifikant erhöht. Insgesamt waren 59,0% aller untersuchten Patienten von einer Augenpflege durch das Pflegepersonal abhängig und 10,9% intermittierend unselbständig in der Augenpflege. Auf Grund steigender Patientenzahlen und Beatmungsfälle auf deutschen Intensivstationen kommt der Augenpflege und Erkennung von Risikopatienten eine besondere Rolle zu. Die hier identifizierten Risikofaktoren und Leitsymptome wirken sich auf den klinischen Verlauf und die Entwicklung von Seheinschränkungen des einzelnen Patienten aus. In diesem Bewusstsein ist es möglich, mit geeigneten Maßnahmen eine optimale patientenorientierte Prävention während des intensivmedizinischen Aufenthaltes zu gewährleisten. Der Implementierung von Augenpflege-Verfahrensanweisungen und der Schulung von Augenpflege kommt hier eine besondere Bedeutung zu.
Im Rahmen vorliegender Dissertation wurde das intrazelluläre Überleben von S. aureus in Makrophagen charakterisiert. Dabei lag ein Schwerpunkt auf der Verwendung von primären murinen Knochenmarkmakrophagen, deren Interaktion mit S. aureus bisher wenig beschrieben ist. Die Internalisierung und Persistenz von S. aureus in primären Makrophagen könnte dabei als Pathogenitätsmechanismus für die therapieresistenten und persistierenden, sowie rekurrenten Infektionen relevant sein, die der Erreger neben den klassischen Manifestationen einer S. aureus-Infektion hervorruft. In diesem Zusammenhang sollte auch diskutiert werden, ob es sich bei S. aureus um ein typisches fakultativ intrazelluläres Bakterium handelt. Zunächst wurde anhand eines in-vitro-Infektionsmodells gezeigt, dass verschiedene S. aureus–Stämme in einer murinen Makrophagen-Zelllinie, sowie in primären murinen Knochenmark-Makrophagen mindestens 5 Tage unter langsamer Reduktion der anfänglichen Keimzahl überleben können. Der als Kontrollstamm eingesetzte KNS-Vertreter S. epidermidis ATCC 12228 konnte etwa 3 Tage intrazellulär nachgewiesen werden. Die gleichen S. aureus-Stämme wurden bezüglich ihrer Internalisierungsrate untersucht. Dabei zeigte sich, dass die S. aureus-Stämme Newman und RN 6390 im Vergleich zu den S. aureus ATCC-Stämmen 25923, 12600 und 29213 deutlich geringer internalisiert wurden. Sogar S. epidermidis ATCC 12228 wies ihnen gegenüber eine höhere Phagozytoserate auf. Dies verdeutlicht die Begrenzbarkeit von Studien, in denen unterschiedliche S. aureus-Stämme untersucht werden. Die geringen Internalisierungsraten von Newman und RN 6390 lassen sich dabei aus ihren bekannten regulatorischen bzw. funktionellen Gendefekten erklären. Im Rahmen dieser Arbeit wurde darüber hinaus ein Infektionsmodell entwickelt, in dem Makrophagen von BALB/c- und C57BL/6-Mäusen vergleichend bezüglich Phagozytose und intrazellulärem Überleben von S. aureus untersucht wurden. Anders als uns von in-vivo-Infektionsmodellen mit S. aureus bekannt ist, zeigten sich in-vitro keine Unterschiede in der Eliminationsfähigkeit von primären Knochenmarkmakrophagen von C57BL/6- und BALB/c-Mäusen gegenüber intrazellulärem S. aureus. Die genetisch bedingte unterschiedliche Empfänglichkeit der verschiedenen Mausstämme gegenüber einer S. aureus-Infektion beruht wahrscheinlich nicht auf den unterschiedlichen bakteriziden Mechanismen der Makrophagen. Es erfolgten weiterhin Experimente mit primären Knochenmarkmakrophagen von Mäusen mit Defekten im iNOS Gen bzw. der gp91 Untereinheit der NADPH-Oxidase, um die Makrophagen-spezifischen Abwehrmechanismen gegenüber einer S. aureus-Infektion genauer zu charakterisieren. Dabei konnte kein Effekt von bakteriziden oxidativen, oder nitrosativen Effektormechanismen des Makrophagen auf die Phagozytose, oder das intrazelluläre Überleben von S. aureus festgestellt werden, obwohl S. aureus die NO-Produktion in Makrophagen induzierte. Zur Untersuchung der bakteriellen Regulation in der Interaktion mit Makrophagen wurden schließlich S. aureus-Stämme mit Mutationen in den globalen regulatorischen Systemen agr bzw. sae eingesetzt. Agr und sae sind essentielle Regulatoren der S. aureus-Pathogenitätsfaktoren. In vorliegenden Ergebnissen zeigte sich deren Einfluss vor allem bezüglich der Phagozytoserate. Das intrazelluläre Überleben hingegen wurde nur unwesentlich beeinflusst. Während sae sich als entscheidend für die Internalisierung erwies, zeigte agr einen gegensätzlichen Effekt. Agr zeigte sich hingegen verantwortlich für die initiale, kurzzeitige Proliferation von S. aureus in Makrophagen. Weiterhin stellten sich das S. aureus-Oberflächenprotein FnBPA, als auch das extrazelluläre Matrixprotein Fibronektin für die Internalisierung in primäre Makrophagen als essentiell heraus. Diese Ergebnisse zeigten, dass die intrazelluläre Aufnahme von S. aureus in Makrophagen durch verschiedene bakterielle Komponenten stark beein flusst wird.
TGF-ß ist ein pleiotrophes Molekül das nicht nur im Immunsystem eine wesentliche Funktion in der Aufrechterhaltung immunologischer Toleranz besitzt, sondern auch Differenzierung und Expansion in vielen Geweben reguliert. Von TGF-ß sind drei Isoformen beschrieben, die alle an den gleichen Rezeptor binden. Dieser TGF-ß Rezeptor I kann für sich allein zwar TGF-ß binden, aber kein Signal in die Zelle übermitteln. Hierfür ist der TGF-ß Rezeptor II erforderlichlich. Die Arbeitsgruppe von Prof. Yeh beschäftigt sich intensiv mit der Entwicklung des fetalen humanen Ovars. Zum Zeitpunkt der von mir durchgeführten Untersuchungen war nicht bekannt ob und wenn ja in welchen Reifestadien TGF-ß an der Regulation der Entwicklung von fetalen Ovarien beteiligt ist. Ziel dieser Studie war es daher die Translation und Expression der TGF-ß Isoformen und der TGF-ß Rezeptoren I und II im fetalen humanen Ovar zu untersuchen. Die Transkription wurden mittels rtPCR untersucht und die Proteinexpression mittels Immunhistochemie nachgewiesen. Ich konnte zu allen untersuchten Zeitpunkten eine Expression der TGF-ß Isoformen und ihrer Rezeptoren nachweisen. Die Immunhistochemie zeigte darüber hinaus, dass die Verteilung in den Zelltypen (Oozyten und Granulosazellen) in Geweben des ersten und des zweiten Trimenons unterschiedlich reguliert ist. Im zweiten Trimenon zeigte sich, im Vergleich mit jüngeren Ovarien, eine insgesamt höhere Färbeintensität sowie eine Bevorzugung der Oozyten für alle hier untersuchten Proteine. Diese Ergebnisse stützen unsere ursprüngliche Hypothese, dass TGF-ß in der untersuchten Entwicklungsperiode auch im Ovar eine Bedeutung besitzt. In einem zweiten Teil der Untersuchungen wurde die Expression von TGF-ß und seiner Rezeptoren in der reifen humanen Placenta untersucht. Es war bekannt, dass TGF-ß exprimiert wird, ob auch die für die biologische Wirkung erforderlichen TGF-ß RI und RII vorhanden sind, war jedoch nicht bekannt. Hier konnte im Rahmen meiner Arbeit die Expression aller TGF-ß Isoformen als auch der Rezeptoren nachgewiesen werden. Spätere Arbeiten konnten die von uns gefundenen Ergebnisse im Wesentlichen bestätigen. Zusammenfassend zeigen die hier vorgelegten Daten, dass TGF-ß zu kritischen Zeitpunkten der fetalen Ovarentwicklung exprimiert wird. Ob sich hier Ansatzpunkte ergeben um Krankheitsbilder deren Ursprung in der fetalen Entwicklungsperiode vermutet werden, wie z. B. das Polycystische Ovar besser zu verstehen, müssen zukünftige Untersuchungen zeigen.
Mechanische Beatmung als lebensnotwendige intensivmedizinische Maßnahme kann die intestinale Mikrozirkulation schädigen und einen beatmungsassoziierten Lungenschaden verursachen. Der Einfluss von Pressure Support Ventilation (PSV) versus kontrolliert mechanischer Beatmung (CMV) auf die intestinale Mikrozirkulation, den alveolären Lungenschaden, den Gasaustausch und die Zytokinaktivierung in der bronchoalveolären Lavage (BAL) bei experimenteller Sepsis und experimenteller Lungenschädigung wurde untersucht. 60 männliche Sprague-Dawley Ratten wurden je einer Kontrollgruppe, einer Säuregruppe oder einer Sepsisgruppe randomisiert zugeteilt. 15 Stunden vor Beginn der Experimente wurde bei 20 Tieren zur Induktion einer experimentellen Sepsis die Colon Ascendens Stent Peritonitis (CASP) - Operation unter sterilen Bedingungen durchgeführt. 20 Tiere dienten als Kontrolltiere und bei 20 Tieren wurde ein Lungenschaden mittels intratrachealer Applikation von 2,5 ml/kg HCL pH 1,25 induziert. Pro Versuchsreihe wurde je eine Gruppe mit 10 Tieren druckunterstützt (PSV) und die andere Gruppe volumenkontrolliert (CMV) beatmet. Die Hämodynamik und der Gasaustausch wurden überwacht. Mittels intravitaler Fluoreszenzmikroskopie im Bereich des terminalen Ileums wurden die Leukozytenadhärenz (n/mm2) und die funktionelle Kapillardichte (mm/mm2) analysiert. Nach der Tötung der Versuchstiere mittels KCl erfolgte die Autopsie mit Entnahme der BAL zur Zytokinbestimmung und Gewinnung von Gewebeproben für die Bestimmung des alveolären Lungenschadens. Bei den CASP-Tieren zeigte sich eine signifikante Einschränkung der intestinalen Mikrozirkulation, jedoch ohne Entwicklung eines indirekten Lungenschadens. Tiere mit Säure-induzierter Lungenschädigung zeigten eine steigende Elastance und einen signifikanten Abfall des Oxygenierungsindex, der jedoch stets bei Werten oberhalb 300 mmHg lag. Trotz der nur milden Reduktion des Oxygenierungsindex bei den Tieren der Säuregruppe kam es zu einer ähnlich ausgeprägten Schädigung der intestinalen Mikrozirkulation wie bei den Sepsistieren. Im Vergleich zur PSV zeigte sich für die CMV ein protektiver Effekt auf das Ventilations-Perfusion-Verhältnis. Bei Tieren der Säuregruppe ließen sich unter kontrollierter Beatmung niedrigere Zytokinkonzentrationen in der bronchoalveolären Lavage nachweisen. Die erhaltene Spontanatmung (PSV) zeigte einen positiven Effekt bezogen auf die Dehnbarkeit des Lungengewebes. Zusätzlich zeigte sich ein Trend zu einer milderen Ausprägung des alveolären Lungenschadens. Verglichen mit CMV, konnte bei Tieren mit PSV eine niedrigere Leukozytenadhärenz und eine bessere funktionelle Kapillardichte in der Intravitalmikroskopie gezeigt werden. Unsere Arbeit konnte einen protektiven Effekt der erhaltenen Spontanatmung (PSV) auf die intestinale Mikrozirkulation nachweisen. Weiterhin zeigte sich, dass bereits ein mildes Aspirationstrauma die intestinale Mikrozirkulation schwerwiegend schädigen kann, was den Stellenwert der Prävention von Aspirationsgeschehen im klinischen Alltag verdeutlicht.
Die disseminierte intravasale Gerinnung (DIG) ist eine häufige Komplikation einer schweren Sepsis mit nach wie vor oftmals letalen Folgen. Sie stellt eine anfänglich hyperkoagulatorische Gerinnungsstörung im Mikrogefäßsystem dar, welche, geprägt durch den exzessiven Verbrauch von Gerinnungsfaktoren, zu einer systemischen Blutungsneigung im Organismus führt. Deren Therapie wiederum ist aufgrund der simultanen Gefahr von Thrombosierung und Blutung äußerst komplex. Es sind zahlreiche selbstverstärkende Interaktionen zwischen Inflammation und Gerinnung bekannt, weshalb Untersuchungen zur medikamentösen Intervention im Gerinnungssystem sowohl unter prophylaktischen wie auch therapeutischen Aspekten besonders interessant und notwendig erscheinen. Insbesondere der Faktor Xa-Hemmer Rivaroxaban und der Thrombozytenaggregationshemmer Clopidogrel werden in der modernen Medizin zunehmend angewandt und von einer großen Anzahl an Patienten täglich zur Verhütung thrombembolischer Ereignisse eingenommen. Vor diesem Hintergrund haben wir unter Anwendung dieser beiden Wirkstoffe untersucht, ob die jeweils selektive Blockade des plasmatischen bzw. zellulären Schenkels des Gerinnungssystems einen möglichen präventiven Effekt auf die septische Koagulopathie, respektive die Sepsis-getriggerte DIG, ausüben kann. Um die qualitative Wirksamkeit der Medikamente in vivo unter wissenschaftlichen Kautelen zu prüfen, wurde zunächst die iatrogen ausgelöste Colon Ascendens Stent Peritonitis (CASP) als bereits etabliertes Modell der schweren Sepsis angewendet und anhand der vier Kriterien der Internationalen Gesellschaft für Thrombose und Hämostase (ISTH) auf die Entwicklung einer DIG überprüft. 20 Stunden nach Sepsisinduktion trat bei den Versuchsmäusen eine signifikante Thrombozytopenie ein, verbunden mit einem D-Dimer-Anstieg sowie einem rotationsthrombelastometrisch gemessenen, systemisch-hypokoagulatorischen Zustand. Ein, entgegen den ISTH-Vorgaben, detektierbarer Fibrinogenanstieg ist mit hoher Wahrscheinlichkeit einer starken Akut-Phase-Reaktion in der murinen Sepsis geschuldet. Zum weiteren Verständnis der Gerinnungssituation in der CASP wurden Rolle und Funktionalität der Thrombozyten und deren Regeneration durch das Hormon Thrombopoietin näher beleuchtet. Mittels eines Aktivierungsassays konnten wir konstatieren, dass murine Thrombozyten in der Sepsis generell schwächer auf agonistische Reize reagierten, sich das Zellalter jedoch nicht auf deren Reagibilität auswirkte. Die prophylaktische Gabe von Rivaroxaban und Clopidogrel führte in den septischen Mäusen zu einer weniger starken Thrombozytopenie und zu geringeren Thrombozytenagglomeraten in den Lebern. Unter Clopidogrelprophylaxe zeigten sich auch weitere signifikant mildernde Effekte auf den D-Dimer-Spiegel und den Fibrinogenanstieg. Jedoch konnten der globale hypokoagulatorische Gerinnungszustand, ebenso wie die Serumaminotransferasen als Marker des Leberversagens unter beiden Medikamenten nicht auf signifikante Weise verändert werden. Allerdings manifestierte sich insbesondere unter Thrombozytenaggregationshemmung eine deutlich abgeschwächte proinflammatorische Reaktion in der CASP. Zusammenfassend ergab sich in der CASP bei Blockade des Faktors Xa ein geringer prophylaktischer Effekt durch Rivaroxaban, wohingegen sich die Thrombozytenaggregationshemmung unter Clopidogrel mit einer signifikant gedämpften septischen Inflammation und Koagulopathie und einem deutlich günstigerem Gesamtbild äußerte.
We consider Iterated Function Systems (IFS) on the real line and on the complex plane. Every IFS defines a self-similar measure supported on a self-similar set. We study the transfer operator (which acts on the space of continuous functions on the self-similar set) and the Hutchinson operator (which acts on the space of Borel regular measures on the self-similar set). We show that the transfer operator has an infinitely countable set of polynomial eigenfunctions. These eigenfunctions can be regarded as generalized Bernoulli polynomials. The polynomial eigenfuctions define a polynomial approximation of the self-similar measure. We also study the moments of the self-similar measure and give recursions for computing them. Further, we develop a numerical method based on Markov chains to study the spectrum of the Hutchinson and transfer operators. This method provides numerical approximations of the invariant measure for which we give error bounds in terms of the Wasserstein-distance. The standard example in this thesis is the parametric family of Bernoulli convolutions.
Background: Cardiovascular disease (CVD) remains the major cause of mortality and morbidity worldwide and produces large productivity loss. The majority of CVD mortality could be prevented with changes in modifiable risk factors including tobacco use, physical inactivity, unhealthy diet and harmful use of alcohol. Successful behavioral prevention of CVD requires the identification of relevant target behaviors and reach of populations at risk. Presenteeism i.e. attending work while ill is discussed as a work-related risk factor for CVD. However, little is known about the interplay of presenteeism with established health risk behaviors. The first aim of this dissertation was to examine the association of presenteeism with health behaviors (study 1). The second aim was to examine factors that can enhance the public health impact of CVD prevention efforts. Therefore, the effect of recruitment strategy used on reach (study 2) and of communication channel used on intervention usage (study 3) was examined. Methods: Study 1 comprised data from 710 Australian employees aged 18 years and older who completed an online-survey. Linear regression analysis was used to examine the association of health behaviors (physical activity, work and non-work-related sitting time, sleep duration and sleep quality) with presenteeism. For study 2 individuals aged 40-65 years were invited to a two-stage cardio-preventive program including an on-site health screening and a cardiovascular examination program (CEP) using face-to-face recruitment in general practices (n = 671) and job centers (n = 1,049), and mail invitations from a health insurance company (n = 894). Recruitment strategies were compared regarding three aspects of reach: (1) participation rate, (2) participants’ characteristics i.e. socio-demographics, self-reported health and CVD risk factors, and (3) predictors of program participation. Study 3 compromised 16,948 users (aged 18 years and older) of the feely available physical activity promotion program 10,000 Steps. Users were grouped based on which platform (website, app) they logged their physical activity: Web-only, App-only, or Web-and-app. Groups were compared on socio-demographics, engagement parameters and logged physical activity. Non-usage attrition i.e. discontinued program usage over the first three months was examined using Kaplan-Meier survival curves. A Cox regression model was used to determine predictors of non-usage attrition. Results: Analyses from study 1 revealed that presenteeism was associated with poor sleep quality and suboptimal sleep duration after controlling for socio-demographics, work and health-related variables. Engaging in three health risk behaviors was associated with higher presenteeism compared with engaging in none or one. Study 2 showed screening participation rates of 56.0%, 32.8%, 23.5% for general practices, job centers and the health insurance company, respectively. Participation rate for the CEP among eligible individuals was 80.3%, 65.5%, and 96.1%, respectively. Job center clients showed the lowest socio-economic status and the most adverse CVD risk pattern. Whereas being female predicted screening participation across all strategies, higher age predicted screening participation only within individuals recruited via the health insurance company. Within general practices and job centers CEP participants were less likely to be smokers than non-participants. Study 3 revealed that engagement with the program was highest for Web-and-app users. Cox regression showed that user group predicted non-usage attrition: Web-and-app users (hazard ratio = 0.86; P < .001) and App-only users (hazard ratio = 0.63; P < .001) showed a reduced attrition risk compared to Web-only users. Further, older age, being male, being non-Australian, higher program engagement and higher number of steps logged were associated with reduced non-usage attrition risk. Conclusion: The results of this dissertation have three implications for designing CVD behavioral interventions with a high public health impact. First, employees suffering from presenteeism may require interventions addressing health risk behaviors including suboptimal sleep behaviors. Second, implementing prevention efforts in job centers may be especially useful to reduce health inequalities induced by social gradient. Third, the population impact of web-based interventions may be increased when using mobile delivery channels.
Die Physiologie des Magens mit den unterschiedlichen Gegebenheiten im proximalen und distalen Magen stellt einen relevanten Einflussfaktor auf die Pharmakokinetik von oral applizierten Wirkstoffen dar. Innerhalb der peroralen Pharmakotherapie nimmt die Sondenapplikation von Arzneimitteln dabei eine Sonderrolle ein, da je nach Lokalisation des Sondenendes die Applikation tendenziell eher in proximale oder distale Anteile des Magens erfolgt. Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung der Pharmakokinetik bei Sondenapplikation hinsichtlich der Variablen Sondenlage‚ Nahrungsaufnahme und Nüchternmotilität. Hierzu wurde in einer kontrollierten, randomisierten, drei-armigen Cross-Over-Studie an zwölf gesunden, männlichen Probanden 540 mg einer Paracetamol-Suspension über einen Zeitraum von sechs Stunden jeweils in den distalen und proximalen Magen infundiert. Unsere Ergebnisse konnten zeigen, dass die Bedingungen „proximale Applikation“ und „Nahrungsaufnahme“ die Wahrscheinlichkeit einer Retention im proximalen Magen erhöht. Merkmale hierfür waren größere Abweichungen der Invasionskinetik von der Applikationsrate im Sinne einer verspäteten Anflutung, vermehrt Schwankungen der Invasionsrate und mehr Nachflutungen in der Eliminationsphase. Umgekehrt ging die distale Applikation mit einer größeren Kontinuität der Invasion einher. Hinsichtlich der Invasionskinetik häuften sich bei Nahrungskarenz und proximaler Sondenlage Merkmale, die für einen Einfluss der interdigestiven Motilität auf die Pharmakokinetik sprechen. Limitiert wurde die Aussagekraft zum Einfluss der Nüchternmotilität durch das Fehlen einer simultanen Aufzeichnung der Motilität, zum Beispiel mittels elektrischer Impedanzmessung. Die angewandte Methodik mit kontinuierlicher Infusion der Prüfsubstanz, regelmäßigen Messungen der Serumkonzentration und Berechnung der Invasionskinetik mittels schneller Fouriertransformation erwies sich zur Untersuchung der Fragestellung als gut geeignet und kann als Grundlage zukünftiger Forschungen dienen.
Zur Reproduzierbarkeit von Augeninnendruckmessungen am Tiermodell mittels Ocular Response Analyzer
(2016)
Hintergrund: Für die Bestimmung des intraokularen Drucks stehen verschiedene Messprinzipien zur Verfügung. Alle Messmethoden, die von außen den Augeninnendruck (IOD) ermitteln, werden durch individuell variierende biomechanische Gewebeeigenschaften der HH beeinflusst. Die berührungslose Luft-Puls-Tonometrie gilt als ein von der Hornhaut-dicke weniger abhängiges Verfahren, welches den Intraokulardruck jedoch im Vergleich zur Goldmann-Applanationstonometrie (GAT) eher überschätzen soll. Vor diesem Hintergrund wurden die Reliabilität und der Einfluss des IOD auf die korneale Hysterese (CH) und den kornealen Resistenzfaktor (CRF) des Ocular Response Analy-zer (ORA) an einem tierexperimentellen Augenmodell untersucht. Methodik: Die Kontrolleinheit eines neu entwickelten biomechanischen Augenmodells (IAM) wurde für das Experiment am ORA an 10 Bulbi junger Schweine genutzt, um die ORA- Parameter IOPg (analog GAT), IOPcc (korrigierter IOD), CH und CRF zu ermitteln. Die Steuerungseinheit regelte in 5-mmHg-Schritten den wahren IOD zwischen 10 und 40 mmHg mithilfe von 2 Schrittmotoren über ein bidirektionales System. Nach der Ult-raschallpachymetrie wurden die Bulbi anhand der zentralen Hornhautdicke (CCT) in zwei Gruppen (Gruppe 1 CCT≤1450 μm, Gruppe 2 CCT>1450 μm) unterteilt. Bei stu-fenweiser Erhöhung und Absenkung (jeweils immer 5 mmHg) des wahren Intraokulard-ruckes (Istdruck) wurden die ORA-Parameter ermittelt. Ergebnisse: Die Differenz IOPg/Istdruck verhielt sich stets negativ und nahm mit steigendem Druck zu. Besonders groß war die Differenz bei den Schweinebulbi der Gruppe 1. Der IOPcc stand im niedrigen Druckbereich bis ca. 15 mmHg in einem positiven Verhältnis zum Istdruck. Mit steigendem IOD wurde die Differenz zum Istdruck negativ. Die Verhält-nisänderung war im Vergleich zum Kurvenverlauf des IOPg konstant. Die Hornhäute der Gruppe 2 waren fehleranfälliger. Die Differenz IOPg/Istdruck betrug im Median in der Gruppe 1 -7,9 mmHg und in der Gruppe 2 -7,0 mmHg. Der IOPcc wurde in geringe-rem Maße von der zentralen Hornhautdicke beeinflusst. Die Differenz war in der Grup-pe 1 im Median bei -1,8 mmHg und in der Gruppe 2 bei -2,8 mmHg. Die CH war mit einem Mittelwert von 5,5±2,7 mmHg in der Gruppe 1 und 7,1±2,1 mmHg (Gruppe 2) bei allen Drucklagen konstant. Schlussfolgerung: Die Untersuchungen am tierexperimentellen Augenmodell (IAM) zeigen, dass der IOPcc in einem Bereich zwischen 10 und 25 mmHg den wahren intrakameralen vor-herrschenden Druck misst. In diesem „physiologischen Bereich“ kann der ORA einen wichtigen diagnostischen Nutzen für die „Zieldruckbereich“-Einstellung zahlreicher Glaukompatienten haben. Bei höheren Druckwerten sind Abweichungen zu beobachten. Die CH in der Gruppe 2 ist größer, jedoch in beiden Gruppen über den gesamten Druckverlauf ohne signifikante Abweichung. Die CH ist demnach ein IOD- und CCT-unabhängiger Faktor. Das gemessene Verhalten der CH steht im Widerspruch zu den bislang in der Literatur veröffentlichten Daten. Die in dieser Arbeit dargestellten Ergeb-nisse zeigen die Bedeutung zusätzlicher, noch nicht identifizierter Einflussfaktoren auf die CH. Umfangreichere Evaluierungen des ORA wären daher zur Analyse systemati-scher Abweichungen hilfreich, um dementsprechend die Software des ORA optimieren zu können.
Im Rahmen der Karlsburger Typ-1-Diabetes-Risikostudie wurden 11.986 Schulkinder in einem kombinierten Screening auf die diabetes-assoziierten Autoantikörper (AAk) GADA, IAA und IA-2A mittels Radioliganden-Bindungsassays untersucht, AAk-positive Probanden HLA-DQB1 genotypisiert und hinsichtlich der Entwicklung eines Typ-1-Diabetes mellitus (T1DM) über fast 20 Jahre beobachtet. Die vorliegende Untersuchung zeigt, dass ein Screening auf diese biochemisch definierten AAk das T1DM-Risiko in der Allgemeinbevölkerung ebenso gut differenzieren kann, wie dies bereits in anderen Studien bei Probanden mit einer genetischen Prädisposition beschrieben wurde. Die starke positive Assoziation der AAk mit immungenetischen diabetes-assoziierten Risikomarkern (HLA-DQB1*0302 und/oder *02) konnte in der vorliegenden Studie auch für die Allgemeinbevölkerung bestätigt werden. Positivität für multiple diabetes-assoziierte AAk hatte das größte kumulative T1DM-Risiko und ist vergleichbar mit Ergebnissen von Studien bei erstgradigen Verwandten. Die Ergebnisse konnten außerdem zeigen, dass Studien, welche Probanden aufgrund genetischer Vorselektion rekrutierten, eine substantielle Anzahl der im Rahmen der Karlsburger Typ-1-Diabetes-Risikostudie manifestierten Kinder übersehen hätten. Diabetes-assoziierte HLA-DQB1-Allele hatten zwar eine hohe Sensitivität, aber nur eine geringe Spezifität zur Identifizierung von späteren Diabetikern in dieser Kohorte. Das AAk-Screening mit Nachweis von multipler AAk-Positivität war somit mit hoher Sensitivität und Spezifität zur Identifizierung von Diabetikern der Analyse der HLA-DQB1-Risikoallele bei AAk-positiven Probanden überlegen. Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass ein kombiniertes Populationsscreening auf die diabetes-assoziierten Autoantikörper geeignet ist, um Probanden aus der Allgemeinbevölkerung mit höchstem T1DM-Risiko für Präventionsprogramme zu identifizieren. Dies könnte, sobald sichere und effektive Strategien zur Prävention des T1DM zur Verfügung stehen, zum Beispiel im Rahmen der gesetzlichen Vorsorgeuntersuchungen im Kleinkindalter flächendeckend realisiert werden.
In this Ph.D. project a method is developed to measure the magnetic field and to derive variations in the total plasma pressure due to (dia-) magnetic effects. For this purpose a plasma diagnostic has been set up at the fusion experiment ASDEX Upgrade to measure spectroscopically polarized light. The light is emitted from fast beam-particles excited by the plasma. Since the fast atoms travel through a magnetic field at high velocity, a strong Lorentz field is seen in the moving frame. This electric field gives rise to the so-called motional Stark-effect (MSE) and it is possible to conclude from the Stark-spectrum on the magnetic field.
Die vorliegende Arbeit ist im Bereich der parameterfreien Statistik anzusiedeln und beschäftigt sich mit der Anwendung von ordinalen Verfahren auf Zeitreihen und Bilddaten. Die Basis bilden dabei die sogenannten ordinalen Muster in ein bzw. zwei Dimensionen. Der erste Hauptteil der Arbeit gibt einen Überblick über die breiten Einsatzmöglichkeiten ordinaler Muster in der Zeitreihenanalyse. Mit ihrer Hilfe wird bei simulierten gebrochenen Brownschen Bewegungen der Hurst-Exponenten geschätzt und anhand von EEG-Daten eine Klassifikationsaufgabe gelöst. Des Weiteren wird die auf der Verteilung der ordinalen Muster beruhende Permutationsentropie eingesetzt, um in Magnetresonanztomographie (MRT)-Ruhedaten Kopfbewegungen der Probanden zu detektieren. Der zweite Hauptteil der Arbeit befasst sich mit der Erweiterung der ordinalen Muster auf zwei Dimensionen, um sie für Bilddaten nutzbar zu machen. Nach einigen Betrachtungen an fraktalen Oberflächen steht eine automatisierte und robuste Einschätzung der Qualität struktureller MRT-Daten im Vordergrund.
Die Glykoproteine gB und gH-gL sind bei allen Herpesviren konserviert und wichtig für den Viruseintritt und die direkte Zell-Zell-Ausbreitung. Allerdings kann sich PrV in Abwesenheit von gL noch in einem sehr geringen Ausmaß von Zelle zu Zelle ausbreiten, was Reversionsanalysen durch serielle Zellkultur-Passagen einer gL-negativen PrV-Mutante erlaubt. So konnte in einem Passageexperiment die Revertante PrV-ΔgLPassB4.1 isoliert werden. In der vorliegenden Arbeit wurden die molekularen Grundlagen der gL-unabhängigen Infektiosität von PrV-ΔgLPassB4.1 untersucht. Dabei wurden Mutationen in den Glykoproteinen gB, gH und gD nachgewiesen und deren Auswirkung auf die Proteinfunktion mit Hilfe von transienten Transfektions-Fusionsassays untersucht. Die Aufklärung der Kristallstrukturen eröffnete die Möglichkeit, über zielgerichtete Mutagenese die Funktion von gH-gL besser zu analysieren. Erstaunlich war, dass im gH des Impfstammes PrV-Bartha ein ansonsten hochkonserviertes Prolin durch Serin ersetzt ist. Für dieses Prolin wurde postuliert, dass es für die Ausbildung einer ebenfalls bei allen Herpesviren konservierten Disulfidbrücke notwendig ist. Um den Effekt der Substitution und die Funktion der Disulfidbrücke zu testen, wurden gH Mutanten hergestellt, die entweder Prolin oder Serin an Position 438 oder Serin statt Cystein an Position 404 exprimierten. Diese wurden in transienten Transfektions-Fusionsassays sowie während einer Virusinfektion getestet. Obwohl die Aminosäuresequenzen der gH-Proteine der Herpesviren nur eine geringe Homologie aufweisen, sind die Kristallstrukturen erstaunlich ähnlich. Daher sind konservierte Strukturmotive wie die Disulfidbrücke in der Domäne III, für die eine Bedeutung für die Faltung und Stabilität der Domäne III postuliert wurde, von besonderem Interesse. Um weitere funktionsrelevante konservierte Regionen in Domäne III aufzudecken, welche für die Lokalisierung und Funktion des gH wichtig sein könnten, wurden zunächst Sequenzvergleiche zwischen EBV und PrV gH unter Berücksichtigung der vorhandenen gH-Kristallstrukturen durchgeführt. Hierbei wurden komplexe Interaktionsnetzwerke über Wasserstoffbrückenbindungen zwischen konservierten und benachbarten nicht-konservierten Aminosäuren vorhergesagt. Diese wurden im EBV und PrV gH mutiert und die gH-Proteine anschließend auf ihre Oberflächenexpression und Fusionsfunktion untersucht. Zusätzlich wurden PrV Rekombinanten mit entsprechenden gH-Mutationen hergestellt und charakterisiert.
Psychische Belastung bei Hinterbliebenen von vermissten deutschen Soldaten des Zweiten Weltkriegs
(2016)
Fragestellung: Obwohl der Ausbruch des Zweiten Weltkriegs in diesem Jahr bereits 75 Jahre zurückliegt, haben noch heute viele Personengruppen in Deutschland unter den psychischen Nachwirkungen dieses einschneidenden Ereignisses zu leiden. Mit der vorliegenden Arbeit sollte untersucht werden, inwiefern sich das Schicksal eines vermissten deutschen Soldaten des Zweiten Weltkriegs auf die seelische Befindlichkeit der Hinterbliebenen, vor allem der Kinder und Enkel, auswirken könnte. Methode: Hierzu wurden im Namen der Forschungsgruppe 250 aktuelle Suchantragsteller von der Deutschen Dienststelle (WASt) angeschrieben und zur Teilnahme an der Befragung aufgefordert, von denen 89 Personen den Fragebogen zumindest teilweise ausreichend beantworteten. Die einzelnen Fragbogenteile bestanden aus dem PTSS-10, dem BSI-18, einem Fragenkatalog zum Umgang mit uneindeutigen Verlustereignissen (Boundary-Ambiguity-Scale) und einem abschließenden Fragebogenteil zur Komplizierten Trauer. Ergebnisse: Die Stichprobe liegt bei einer Verdachtsdiagnose auf PTBS mit 3.6 Prozent leicht über dem bundesdeutschen Durchschnitt und ist beim BSI-18 mit einer Vergleichsstichprobe Nicht-klinischer Probanden vergleichbar. Sowohl beim PTSS-10 als auch beim BSI-18 konnten Wechselwirkungen zwischen geschlechts- und verwandtschaftsspezifischem Antwortverhalten festgestellt werden. Die interne Konsistenz der deutschen Version des Fragebogens nach uneindeutigen Verlustereignissen (Boundary-Ambiguity-Scale) konnte nachgewiesen werden. Die Werte fielen hier erwartungsgemäß bei Kindern von Vermissten höher aus als bei den anderen Verwandtschaftsgraden. Die Kriterien zur Komplizierten Trauer erfüllte kein Teilnehmer der Befragung, allerdings erwies sich der Verwandtschaftsgrad als Prädiktor für den Trennungsschmerz. Diskussion: Die Untersuchung zeigte, dass sich ein noch heute vermisster Soldat negativ auf die psychischen Befindlichkeiten von hinterbliebenen Familienmitgliedern auswirken kann. Der bald 70 Jahre nach Kriegsende noch messbare Effekt ist allerdings moderat ausgeprägt.
Background: Microvascular Decompression represents an effective treatment for hemifacial spasm. The use of lateral spread responses (LSRs) monitoring remains a useful intraoperative tool to ensure adequate decompression of the facial nerve. Objective: To assess the value of LSRs intraoperative monitoring as a prognostic indicator for the outcome of microvascular decompression in hemifacial spasm. Methods: Our study included 100 patients prospectively. The patients were classified into 4 groups whether LSRs were totally, partially, not relieved or not detected from the start. According to clinical outcome, the patients were classified into 4 groups depending on the clinical course after surgery and the residual symptoms if any. Then, correlations were made between LSRs events and treatment outcome to detect its reliability as a prognostic indicator. Results: LSRs were relieved totally in 56% of the patients, partially relieved in 14%, not relieved in 10% and were not detected in 20% of the patients from the start. HFS was relieved directly after operation in 62% with clinical improvement of 90-100%. 31% described 50-90% improvement over the next 3 months after surgery. Almost all of these 31% (28 out of 31 patients) reported further clinical improvement of 90-100% within one year after surgery. 3% suffered from a relapse after a HFS-free period and 4% reported minimal or no improvement describing 0-50% of the preoperative state. The percentage of the satisfied patients with the clinical outcome who reported after one year a clinical improvement of 90-100% was 90%. Statistical analysis did not find a significant correlation between the relief of LSRs and clinical outcome. Conclusion: LSRs may only represent an intraoperative tool to guide for an adequate decompression but failed to represent a reliable prognostic indicator for treatment outcome.
Nach Schlaganfall werden infolge einer einsetzenden Immunsuppression häufig Sekundärinfektionen beobachtet. Diese beeinflussen das Outcome und die Mortalität der Patienten bedeutend. In der vorliegenden Arbeit wurden als Mechanismen der angeborenen Immunantwort die Migration, Phagozytose und NETose neutrophiler Granulozyten und Monozyten untersucht, um mögliche Einschränkungen infolge der Immunsuppression zu erkennen. Dafür wurden Leukozyten von Schlaganfallpatienten mit denen gesunder Probanden verglichen. Während Migration und Phagozytose nach Schlaganfall unbeeinträchtigt waren, zeigten sich für die mittlere NET-Fläche am Tag 1 nach Schlaganfall deutlich reduzierte Werte nach Stimulation mit fMLP und PMA im Vergleich zu gesunden Kontrollen. Dieser Effekt verlor sich in der ersten Woche nach Schlaganfall. In der reduzierten NET-Fläche kann eine mögliche Ursache für das Auftreten von Sekundärinfektionen gesehen werden.
Der phylogenetische Ursprung der Hexapoda (Insekten sensu lato) ist kontrovers diskutiert. Einige morphologische Merkmale suggerieren ein Schwestergruppenverhältnis zu den Myriapoda (Tausenfüßer; Tracheatahypothese), während molekulare Sequenzdaten und andere morphologische Merkmale eine nähere Verwandtschaft zu den Crustacea (Krebstiere; Tetraconatahypothese) suggerieren. Ein Organsystem hat in dieser Diskussion eine besonderen Stellenwert, das Nervensystem. Die Neurophylogenie befasst sich mit der Rekonstruktion von Verwandtschaftsbeziehungen basierend auf neuroanatomischen Daten. In der vorliegenden Dissertation wird der phylogenetische Ursprung der Hexapoda, unter besonderer Berücksichtigung basaler Taxa, nähre beleuchtet. Das Sensilleninventar zweier basaler Hexapoda [Eosentomon pinetorum (Protura: Eosentomidae) und Lepisma saccharina (Zygentoma: Lepismatidae)] wird basierend auf rasterelektronen-mikroskopischen Daten dargestellt. Neuroanatomische Daten wurden mit verschiedenen histologischen Techniken (Immunhistochemie, Seriendünnschnitte, Computertomografie, dreidimensionale Rekonstruktionen) gewonnen. In der vorliegenden Dissertation werden Befunde zur Neuroanatomie zweier basaler Hexapoda [E. pinetorum und Thermobia domestica (Zygentoma: Lepismatidae)] und eines Vertreters der Myriapoda [Scutigerella causeyae (Symphyla: Scutigerellidae)] beschrieben. Eigene Befunde werden mit Literaturangaben verglichen und Implikationen für die sensorische Ökologie primär flügelloser Hexapoda und die Neurophylogenie der Mandibulata werden diskutiert. Für die Hexapoda wird das Grundmuster sensorischer Strukturen und assoziierter Nervensystemkompartimente (Neuropile) rekonstruiert. Basierend auf den Befunden zum Grundmuster der Hexapoda werden Konsequenzen für die sensorische Ökologie in frühe Evolution der Hexapoda und eine nähere Verwandtschaft zu den Myriapoda oder Crustacea diskutiert. Abschließend wird eine computergestützte Analyse zur Merkmalsevolution verschiedener Neuropile in 83 rezenten Arthropoden dargestellt. Bis auf die Ultrastruktur der Ommatidien (einzelne Einheiten der Komplexaugen) legt die Morphologie sensorischer Strukturen eine nähere Verwandtschaft zu den Myriapoda vor. Bestimmte Sensillentypen (Sensillum basiconicum, S. trichobothrium) kommen nur bei den Hexapoda und Myriapoda, aber auch den Chelicerata (Chelicerenträger) vor. Neuroanatomische Befunde legen eine nahe Verwandtschaft zwischen Hexapoda und Crustacea nahe. Eine belastbare Hypothese zur Neurophylogenie in den Arthropoda ist aufgrund mangelnder Vergleichbarkeit von Literaturangaben und unsicherer Homologisierungen neuronaler Strukturen nicht möglich. Aus neurophylogenetischer Sicht ist ein Schwestergruppenverhältnis der Hexapoda zu den Crustacea oder einem subspezischem Crustaceataxon am besten begründet.
This thesis draws a comprehensive picture about the radiation and diversification of truncatelloidean gastropods across the south pacific. It covers three more specifc studies focussing on the Truncelloideans from Fiji, Vanuatu and New Caledonia, respectively. And a conclusive analysis that combines the results of the three more specific studies and enhances them using species from the Austral Islands, Lord Howe Island, the Indonesian island Sulawesi as well as several species from New Zealand and Australia. Molecular phylogenies were calculated using four nuclear gene fragments (ITS2; 18S rRNA; 28S rRNA and Histone 3) besides the mitochondrial COI and 16S rRNA. Further molecuular data was used to calculate dated phylogenies, perform ancestral range reconstructions and develop a modified molecular barcoding approach.
Das Pankreaskarzinom ist eine Erkrankung, welche durch ein aggressives Wachstum und Metastasierungsverhalten, eine späte klinische Manifestation und eine hohe Mortalität der Patienten gekennzeichnet ist. In den letzten Jahren rückte der Einfluss des Tumormikromilieus auf die Wachstumseigenschaften des Pankreaskarzinoms zunehmend in den Fokus der Forschung. Hierbei scheinen nicht nur die zellulären Bestandteile eine Rolle zu spielen, sondern auch Wachstumsfaktoren, die zu einer Modulation von Wachstums- und Metastasierungsbedingungen beitragen. Die lokale und systemische Bedeutung von TGF-beta 1 als Wachstumsfaktor für das Pankreaskarzinom scheint dabei ambivalent zu sein. In Abhängigkeit von der Tumorentität, seiner Konzentration und der Verteilung über einen bestimmten Zeitraum scheint er teilweise gegensätzliche Funktionen zu übernehmen. Zu evaluieren galt es, ob Stresshormone einen Einfluss auf die TGF-beta 1 Sekretion im Pankreaskarzinom ausüben. In vitro konnten wir in Versuchen mit Stresshormonen zeigen, dass die murine Pankreaszelllinie 6606-PDA sowohl unter dem α-Agonisten Norepinephrin, als auch unter dem beta-Agonisten Isoproterenol mit einer Steigerung der TGF-beta 1 Sekretion in einem zeit- und konzentrationsabhängigen Kotext reagiert. Dieser Effekt wurde nicht durch eine signifikant gesteigerte Proliferation verursacht. In vivo konnte dieser Effekt ebenfalls nachgewiesen werden, dahingehend, dass TGF-beta auch in den Tumoren der chronisch gestressten Versuchstiere, sowohl intrazellulär, als auch zytosolisch, erhöht war. Im Gegensatz hierzu waren die TGF-beta 1 Serumkonzentrationen der Versuchstiere unter Stressbedingungen tendenziell erniedrigt. In der Vergangenheit konnte bereits gezeigt werden, dass Mäuse unter Stressbedingungen größere Pankreastumore ausbilden. Ob die Größe der Tumoren unter Stressbedingungen mit der lokal gesteigerten TGF-β Sekretion direkt korreliert, sollte in zukünftigen Arbeiten untersucht werden. Desweiteren sollte in weiteren Arbeiten eine genaue Unterscheidung bezüglich der Steigerung der einzelnen Isoformen bzw. deren inaktiven Vorstufen unter Stressbedingungen getroffen werden. Insgesamt sind weitere Untersuchungen notwendig um das Interaktionspotential von Stresshormonen mit anderen Wachstumsfaktoren, Signalkaskaden und zelluläre Komponenten in Bezug auf die TGF-beta bzw- TGF-beta 1 Sekretion Pankreaskarzinoms näher zu verstehen. Bei Kenntnis der zugrundeliegenden molekularbiologioschen Vorgänge und Interaktionen innerhalb des Tumomikromilieus und deren Auswirkungen auf die Tumorbiologie des Pankreaskarzinoms ließe sich dessen Wachstumsverhalten gezielt beeinflussen. Somit wäre eine gezielte Therapie des Pankreaskarzinoms möglich, welche das Patientenüberleben verbessern könnte.
Hintergrund: In dieser Arbeit wurde die Altersabhängigkeit der Gefäßreaktion bei der dynamischen Gefäßuntersuchung (DVA) retinaler Arterien und Venen in einem gesunden Probandenkollektiv untersucht. Die bereits erprobte statische Gefäßuntersuchung (SVA) diente dabei als Vergleichsmethode. Zukünftig sollen die in dieser Studie gewonnenen Daten als Referenz-Normal-Werte für die Bewertung hinsichtlich pathologischer Veränderungen der DVA-Reaktionsmuster gelten. Methode: Die dynamischen und statischen Gefäßanalysen wurden mit dem "Retinal vessel analyzer" (RVA) der Firma IMEDOS (Jena/ Germany) an insgesamt 52 gesunden Probanden zwischen 20-78 Jahren (44,28 ± 16,42) durchgeführt. Die Stimulation bei der DVA-Messung erfolgte durch dreimaliges Flickerlicht (12,5 Hz) über je 20 Sekunden. Ergebnis: Für die statische Gefäßuntersuchung ergab sich für alle drei Messgrößen eine signifikante Altersabhängigkeit mit "Central retinal arterial equivalent" (CRAE) (227,98 ±16,77) (p=0,017), "Central retinal venous equivalent" (CRVE) (265,41 ±16,034) (p=0,049) und einem unkorrigierten AV-Quotient (AVR) (0,90 ±0,05) (p=0,005). Für die DVA Untersuchung zeigte sich eine statistisch signifikante Altersabhängigkeit für die arterielle Konstriktion (-2,63 ±1,66) (p<0,001), die arterielle Gesamtreaktionsstrecke (6,17 ±2,49) (p=0,002), die arterielle Konstriktionsgeschwindigkeit (0,17 ±0,12) (p<0,001) und die venöse Dilatationsgeschwindigkeit (0,24 ±0,09) (p=0,046). Bei der arteriellen Dilatationsgeschwindigkeit (p=0,104) und der venösen Dilatationsstrecke (p=0,199) war nur eine tendenzielle Einflussnahme des Alters zu erkennen. Bedingt durch die repetitiv durchgeführten Blutdruckmessungen konnte als Nebeneffekt ein signifikanter Blutdruckabfall im Sinne einer Normalisierung hin zum Ruhewert über die ca. zweistündige Voruntersuchung von Ankunft (94,23 ±10,46) bis zum Beginn der DVA Messungen (89,03 ±7,40) (p<0,001) gezeigt werden. Schlussfolgerung: Sowohl bei der statischen als auch bei der dynamischen Gefäßanalyse muß die Altersabhängigkeit der gewonnenen Ergebnisse berücksichtigt werden. Die Einflussnahme aktueller kardiovaskulärer Stellgrößen wie z.B. dem Blutdruck auf die Ergebnisse der Messung ist anerkannte Tatsache. Die signifikante Veränderung der gemessenen Blutdruckwerte während der Probandenuntersuchung belegt somit die Notwendigkeit einer Miterfassung dieser Werte. Die in dieser Arbeit gewonnen Daten können nun für weitere Studien bezüglich pathologischer Veränderung als Referenzwerte dienen.
Das Lungenkarzinom ist in Deutschland die dritthäufigste Krebserkrankung und bei Männern die am häufigsten zum Tode führende Tumorentität. Zur Therapieplanung und prognostischen Einschätzung sind insbesondere das Tumorstadium und der Performance-Status des Patienten entscheidend. Derzeit beruht die Beurteilung der funktionellen Kapazitäten von Patienten noch zum großen Teil auf subjektiver Einschätzung seiner Aktivität und Leistungsfähigkeit unter Anwendung des ECOG oder des Karnofsky-Index. Diese Arbeit umfasst die Deskription und Überlebenszeitanalyse einer Patientenpopulation der Universitätsmedizin Greifswald und prüft die Frage einer prognostischen Relevanz von objektiv ermittelbaren funktionellen Werten aus Lungenfunktion und Spiroergometrie für das Gesamtüberleben der Patienten mit Bronchialkarzinom. Die Arbeit erfasst und analysiert die Daten aller Patienten mit neudiagnostiziertem Bronchialkarzinom, welche vom 01.01.2005 bis zum 31.12.2009 im Universitätsklinikum Greifswald zur Diagnostik und Therapie stationär aufgenommen wurden. Die Datenbank setzt sich aus den Daten der Dokumentation des klinischen Krebsregisters Tumorzentrum Vorpommern e.V. und den funktionellen Daten aus dem Krankenhausinformationssystem des Klinikums zusammen. Die Überlebenszeitkurven in Abhängigkeit von Tumorstadium und Histologie sind nach der Kaplan-Meyer-Methode erstellt worden. Zur Ermittlung der prognostischen Wertigkeit der Funktionsparameter ist eine Cox-Regressions-Analyse univariat und multivariat unter Adjustierung für die etablierten Prognosefaktoren Alter, Geschlecht, Gewicht, Tumorstadium, Histologie und ECOG-Grad durchgeführt worden. Im Zeitraum vom 01.01.2005 bis zum 31.12.2009 wurden im Universitätsklinikum Greifswald 515 Patienten (391 Männer) zur Diagnostik und Therapie aufgenommen. Das mittlere Erkrankungsalter lag bei 65 ± 10 Jahren und die mediane Überlebenszeit bei 8,12 Monaten. Die histologische Untersuchung ergab bei 81,2% ein NSCLC. Bei der Majorität der Patienten (68,6%) wurde ein UICC-Stadium IIIB oder IV diagnostiziert, der Anteil von Patienten mit Stadium I, II und IIIA entsprach 12,2%, 6,4% und 18,5%. Die Überlebenszeitanalyse ergab eine absolute 5-Jahres- Überlebensrate der gesamten Patientenpopulation von 11% und einen signifikanten Einfluss von Tumorstadium und Histologie. Eine Lungenfunktionsprüfung lag bei 79,6% und eine zusätzliche Spiroergometrie bei 42,2% der Patienten vor, es zeigten 84 sich mehrheitlich größere Normwertabweichungen. Die univariate Analyse ergab einen prognostischen Einfluss von 10 der 13 überprüften Funktionswerte. Differenzen von einer Standardabweichung gingen mit Senkungen des Mortalitätsrisikos von 18% (VEmax) bis 41% (VE/VCO2_AT) einher. Unabhängig von den etablierten Faktoren erwiesen sich die Funktionsparameter FEV1, TLC, VEmax und VE/VCO2_AT in der multivariaten Analyse als signifikante Prognosefaktoren für das Gesamtüberleben. Eine Limitierung dieser Studie ergibt sich aus dem niedrigen Anteil an Patienten mit frühen Tumorstadien als auch aus der fehlenden Durchführung von Spiroergometrien bei allen Patienten. Wünschenswert sind die Weiterführung der Datensammlung und die Wiederholung der prognostischen Analyse für eine größere Patientengruppe. Damit wären eine Steigerung der statistischen Power, die Bestimmung soliderer Cut- Off-Werte und eventuell auch die Identifizierung weiterer signifikanter Faktoren in der multivariaten Analyse anzunehmen. Bis zum jetzigen Zeitpunkt existieren nur wenige Studien, welche die Hypothese zur prognostischen Relevanz von Parametern aus Lungenfunktion oder Spiroergometrie für alle Patienten mit Bronchialkarzinom überprüft haben. Diese Untersuchung zeichnet sich durch die Einbeziehung aller UICC-Stadien, eine verhältnismäßig große Patientengruppe und die Auswertung relativer Funktionswerte aus. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Bevölkerungs- struktur des Flächenlandes Mecklenburg-Vorpommern. Bei der im bundesweiten Vergleich geringsten Bevölkerungsdichte behandeln die Universitätskliniken als Maximalversorger Patienten eines großen Einzugsgebietes, sodass die Patientenpopulation dieser Studie eine repräsentative Grundgesamtheit darstellt. Diese Arbeit belegt bei Patienten mit Bronchialkarzinom die prognostische Bedeutung von Lungenfunktion und Spiroergometrie, welche die Leistungsfähigkeit und Funktionalität von Patienten objektiv darstellen können. Eine differenzierte Bewertung der Funktionalität von Patienten mit adäquatem ECOG-Grad oder Karnofsky-Index wird ermöglicht. Die Werte von FEV1, TLC, VEmax sowie VE/VCO2_AT haben dabei offenkundig eine besondere Relevanz. Die Ergänzung des konventionellen Patientenmanagements um die Beurteilung der funktionellen und spiroergometrischen Werte kann die Therapieplanung und die prognostische Einschätzung der Patienten optimieren.
Wichtige Signaltransduktionswege der Zelle sind bei malignen Erkrankungen häufig gestört. Ein Beispiel hierfür ist der NFkappaB-Signalweg. NFkappaB-Aktivierung kann zur Expression immunmodulatorischer Moleküle, sowie zu Entzündung und Proliferation von Zellen führen. Das Protein A20 wurde bereits als ein bedeutender Inhibitor im NFkappaB-Weg identifiziert. In Vorarbeiten der Arbeitsgruppe konnte gezeigt werden, dass bei dem kutanen T-Zell-Lymphom, Sézary-Syndrom, genetische Veränderungen von A20 häufig sind und A20 eine mögliche tumorsuppressive Wirkung bei diesem Teil der kutanen T-Zell-Lymphome hat. Um die biologische Bedeutung eines A20-Verlustes in T-Zellen zu prüfen, wurden die Effekte von A20-Herunterregulation (Knockdown) in gereinigten peripheren T-Zellen gesunder Blutspender untersucht. Zunächst wurde die A20-Expression in nicht stimulierten und stimulierten T-Zellen verglichen. Es zeigte sich im Vergleich auf mRNA-Ebene eine verminderte A20-Expression und ein Anstieg der IL2-Expression nach Stimulation über den T-Zell-Rezeptor. Weiterhin wurde untersucht, welche biologischen Veränderungen sich in T-Zellen gesunder Blutspender nach A20-Herunterregulation durch transiente Transfektion mit siRNA nachweisen lassen. In nicht stimulierten T-Zellen zeigte sich keine messbare biologische Auswirkung des A20-Knockdowns bezüglich Zellvitalität, Zellzahl und Zellzyklus-Status. Stimulierte T-Zellen hingegen zeigten eine verminderte A20-Expression auf mRNA- und Proteinebene, aber einen deutlichen Anstieg ihrer Replikationsaktivität nach A20-Knockdown. Dies manifestierte sich in einer Akkumulation von Zellen in der S-Phase des Zellzyklus. Der Verlust der A20-Expression in T-Zellen gesunder Probanden führte zu einer erhöhten NFkappaB-Aktivität und einem Ansteigen der Proliferation. Diese Daten unterstützen die Hypothese, dass der Verlust von A20 an einer malignen Transformation von T-Zellen beteiligt sein kann.
Die erhobenen Daten der retrospektiven matched-pair-Analyse sprechen dafür, dass die Verwendung von niedrig dosiertem Alemtuzumab (10/20 mg) eine mögliche Alternative zum Einsatz von ATG vor unverwandter Transplantation bzw. zur antikörperfreien Konditionierung vor familiärer Transplantation ist. Es zeigte sich keine Unterlegenheit bei der Manifestation einer chronischen GvHD, Alemtuzumab hatte weniger akute Toxizität als ATG, die Gruppe der mit Alemtuzumab behandelten Patienten im Vergleich zur ATG-Gruppe hatten einen verminderten Bedarf an Blutprodukten (sowohl für Erythrozyten- als auch besonders ausgeprägt für Thrombozytenkonzentrate).
Neben dem Langzeitparameter HbA1c steht mit der Glukosevariabilität ein Beurteilungsparameter für die kurzfristige Stoffwechseleinstellung des Patienten zur Verfügung. Mit DIABETIVA bot die ehemalige TAUNUS BKK im Rahmen eines IV-Vertrages einen Beitrag zur Diabetestherapieoptimierung an. Unter Nutzung von Selbstkontrolldaten und kontinuierlichem 72-Stunden-Glukosemonitoring (CGM) konnten mit dem Entscheidungsunterstützungssystem KADIS®Therapieoptionen in-silico entsprechend den DDG-Leitlinien personalisiert simuliert und die abgeleiteten, individuellen Empfehlungen dem behandelnden Arzt zur Verfügung gestellt werden. Ziel der Anwendungsbeobachtung war es, den Einfluss der KADIS®-Anwendung auf die Glukosevariabilität von CGM-Profilen zu prüfen. Zur Quantifizierung der Glukosevariabilität in CGM-Profilen wurden die Parameter mittlere Sensorglukose (MSG), MAGE, Standardabweichung (SD), IQR, Range der Sensorglukose und MODD (MeanOf Daily Differences) sowie die Zeit ober- und unterhalb des Zielbereiches von 3,9–8,9 mmol/l bestimmt. Die über die jeweils drei gemessenen CGM-Einzelprofiltage gemittelten Parameter wurden als Mittelwert±SD bzw. Median (Interquartilbereich) dargestellt. 869 Patienten waren im DIABETIVA-Programm eingeschrieben. Bei 250 Patienten lagen drei auswertbare CGM (Untersuchungsbeginn, nach zwölf und 24 Monaten) und jeweilige KADIS®-Therapieempfehlungen vor. Bei durchgängiger Umsetzung der KADIS®-Empfehlung verminderten sich die MSG nach zwei Jahren von 7,7±1,7 auf 7,3±1,2 mmol/l (p<0,01) und der Range von 7,5±2,9 auf 6,6±2,4 mmol/l (p<0,05), ebenfalls SD (p<0,05), MAGE (p<0,01) und MODD (p<0,05). Daneben verringerten sich die Zeiten im hyperglykämischen (p<0,001) und hypoglykämischen Bereich (p<0,001). Die Vergleichsgruppe, welche die KADIS®-Vorschläge nicht umsetzte, wies in allen Parametern Tendenzen zur Verschlechterung auf, die aber nicht signifikant waren. Bei Umsetzung der KADIS®-basierten Empfehlungen verringerten sich die Glukosevariabilität und die Zeit im hyperglykämischen Bereich bei den Teilnehmern des DIABETIVA-Programms signifikant.
Hintergrund und Ziel Während der vergangenen Jahrzehnte hat die Prävalenz von Übergewicht und Adipositas bei Kindern und Jugendlichen dramatisch zugenommen. Parallel konnten deutliche epidemiologische und pathophysiologische Zusammenhänge belegt werden zu Dyslipidämie, Insulinresistenz, arterieller Hypertonie und kardiovaskulären Risikofaktoren. Es war deshalb das Ziel des Projektes TeleAdi eine effektive Behandlungsstrategie zu entwickeln, durch die nicht nur eine Gewichtsreduktion erreicht wird, sondern insbesondere die langfristige Stabilisierung des Gewichtes und somit Minimierung des Risikos für metabolische und kardiovaskuläre Folgekomplikationen erzielt werden kann. Patienten und Methoden Insgesamt wurden in Phase 1 des Projektes 228, in Phase 3 140 Patienten (Kinder und Jugendliche mit Übergewicht und Adipositas) eingeschlossen, die sukzessive in die Inselklinik Heringsdorf GmbH, Fachklinik für Diabetes und Stoffwechselkrankheiten, Haus Gothensee, Seeheilbad Heringsdorf, eingewiesen worden waren. Alle Patienten nahmen an einem strukturierten Behandlungs- und Schulungsprogramm (SBSP) zur Gewichtsreduktion teil. Zu Beginn und am Ende des SBSP wurde bei allen Patienten eine umfangreiche klinische und psychologische Diagnostik durchgeführt. Diese umfasste die Messung des Gelegenheitsblutdruckes, eine 24-Stunden-Langzeitblutdruckmessung, die Bestimmung der Carotis-Intima-Media-Dicke sowie eine Laboruntersuchung (TSH, CRP, Lipidstatus, Harnsäure, 6 Nüchternblutglukose, oraler Glukosetoleranztest), Messung des Wohlbefindens und der Behandlungszufriedenheit (WHO-5), der Depressivität und Motivation. Nach Teilnahme am SBSP und Entlassung aus der stationären Behandlung nach 4 bis 6 Wochen, wurden die Patienten telemedizinisch weiterbetreut. Die telemedizinische Betreuung umfasste die Datensammlung, ihre Auswertung und Darstellung, sowie via Internet und telefonisch, Handlungsanweisungen bei Problemen und Fehlentwicklungen (z.B. Gewichtszunahme, negative Veränderungen psychischer Parameter, Abnahme der körperlichen Aktivität). Eine direkte Rückkopplung zwischen Arzt und Patient wurde somit dauerhaft gewährleistet. Ergebnisse Zu Beginn der Untersuchung ergaben sich bei mehr als einem Drittel der untersuchten Kinder und Jugendlichen mit Übergewicht und Adipositas kardiovaskuläre Risikomarker und/oder Auffälligkeiten hinsichtlich der Laborwerte. Während der Teilnahme am SBSP (Phase 1) nahmen die Kinder und Jugendlichen im Mittel um mehr als 7 kg an Gewicht ab (-7,4±3,1 kg, p<0,001). Parallel ergab sich eine Reduktion des BMI (30,6±5,2 vs 27,9±4,7 kg/m2, p<0,001) und des BMI-SDS (2,45±0,53 vs 2,14±0,61, p<0,001). Danach, in Phase 3 des Projektes, nahmen mehr als 80% an der telemedizinischen Weiterbetreuung teil. Während dieser Periode ergab sich eine Stabilisierung des Körpergewichtes, des BMI, des BMI-SDS, aber auch psychologischer Parameter (Wohlbefinden und Behandlungszufriedenheit, Depressivität, Motivation). Weiterhin zeigte sich im Hinblick auf die Ernährungsgewohnheiten und die körperliche Aktivität nach der initialen Steigerungsphase eine Stabilisierung. Eine erneute Intervention wurde telemedizinisch bei bis zu 2/3 der Patienten während der folgenden 12 Monate durchgeführt.Zusammenfassung In den westlichen Industrienationen sind derzeit 10 bis 20% der Kinder und Jugendlichen übergewichtig oder adipös. Ein hoher Prozentsatz dieser Kinder und Jugendlichen weist bereits erhebliche Risikofaktoren auf für Diabetes mellitus und kardiovaskuläre Erkrankungen. Eine frühzeitige Intervention ist dringend notwendig. Das telemedizinische Behandlungsprogramm TeleAdi erscheint hier in höchstem Maße effektiv: Es garantiert nicht nur eine effektive initiale Gewichtsreduktion, sondern auch eine langfristige Stabilisierung. Durch die regelmäßige Rückkopplung zwischen Arzt und Patient können Probleme identifiziert werden und es kann eine gezielte Intervention eingeleitet werden. TeleAdi wird von Ärzten, Patienten, Kindern und Jugendlichen, und ihren Eltern in hohem Maße akzeptiert.
Die meisten malignen Erkrankungen treten mit zunehmendem Alter jenseits des 50. Lebensjahres auf. Die Genese für jede einzelne maligne Erkrankung ist in der Regel nicht zu klären. Man kennt mittlerweile viele ursächliche Faktoren, die eine maligne Erkrankung selbst bedingen oder zumindest mit beeinflussen. Im Rahmen der Study of Health in Pomerania war es uns möglich, Blutproben vor inzidenter maligner Erkrankung auf die TREC-Konzentration hin zu untersuchen. Diese Daten erlaubten einen Rückschluss auf die naive T-Zell-Homöostase der Probanden mit im Beobachtungszeitraum inzidenter maligner Erkrankung. Für diese Untersuchung konnten von 212 potentiellen Probanden 208 auf ihren naiven T-Zell-Gehalt hin untersucht werden. Das mediane Alter der Probanden lag bei 66 Jahren. Von den ursprünglichen 212 Probanden waren bereits 50% (106 Probanden) im Beobachtungszeitraum verstorben. Bei den malignen Erkrankungen zeigte sich eine heterogene Verteilung. Zur weiteren Analyse war es zweckmäßig die gesammelten Entitäten der malignen Erkrankung in Subgruppen zusammen zu fassen, um eine sinnvolle statistische Analyse durchzuführen. Im Rahmen der statistischen Auswertung erfolgte zuerst die Analyse des gesamten Probandenkollektivs. Hierbei zeigte sich kein signifikanter Unterschied zur TREC-Konzentration beim Kontrollkollektiv. In einem nächsten Schritt wurde aus einer begrenzten Anzahl des Kollektivs 8 Subgruppen gebildet. Bei diesen Subgruppen wurden entsprechende maligne Erkrankungen hinsichtlich des Ortes ihres Auftretens zusammengefasst. Ein weiteres Kriterium bei Bildung der Subgruppen war eine Fallzahl von mindestens 10 Probanden. Bei der Analyse der Subgruppen zeigt sich, wie bereits bei der Untersuchung des gesamten Kollektivs, kein signifikanter Unterschied bei den TREC-Konzentrationen zwischen den Fällen und dem Kontrollkollektiv. Die Daten stellen somit keinen Zusammenhang zwischen einer erniedrigten TREC-Konzentration im peripheren Blut und der Entwicklung einer malignen Erkrankung her. Abzuwarten bleibt ob andere Untersuchungen, die als Grundlage eine histo-pathologische Sicherung der malignen Grunderkrankung erbringen, andere Ergebnisse zeigen würden. Dies dürfte jedoch dahingehend schwierig erscheinen, da eine kontrollierte Blutentnahme vor gesicherter maligner Erkrankung mit einem überschaubaren Zeitraum nur im Rahmen von Längsschnittstudien zu etablieren ist.
Die Hämophagozytose ist ein Phänomen, bei dem Makrophagen Blutzellen oder deren Bestandteile aufnehmen. Diese Hämomakrophagen sind insbesondere im Knochenmark lokalisiert, können aber auch in lymphatischem Gewebe vorkommen. Diese Beobachtung ist bereits als Teil von primären, also angeborenen, und erworbenen sekundären Hämophagozytose-Syndromen (HPS) bekannt. Jedoch kommen Hämomakrophagen auch in Knochenmarkausstrichen vor, ohne dass ein komplexes Krankheitsbild eines HPS vorliegt. Die Bedeutung dieses Phänomens ist noch unklar, findet aber in der Literatur zunehmend Erwähnung. So wird eine begleitende Hämophagozytose bei viralen, bakteriellen, parasitären, systemischen und malignen Erkrankungen beschrieben. In dieser Arbeit wurden Knochenmarkausstriche von Patienten aus der Klinik für Hämatologie und Onkologie der Universitätsklinik Greifswald auf das Vorkommen von Hämomakrophagen, mögliche Zusammenhänge mit hämatologischen und onkologischen Erkrankungen und deren Bedeutung hin untersucht.
This multi-methodological study applied functional magnetic resonance imaging to investigate neural activation in a group of adolescent students (N = 88) during a probabilistic reinforcement learning task. We related patterns of emerging brain activity and individual learning rates to socio-motivational (in-)dependence manifested in four different motivation types (MTs): (1) peer-dependent MT, (2) teacher-dependent MT, (3) peer-and-teacher-dependent MT, (4) peer-and-teacher-independent MT. A multinomial regression analysis revealed that the individual learning rate predicts students’ membership to the independent MT, or the peer-and-teacher-dependent MT. Additionally, the striatum, a brain region associated with behavioral adaptation and flexibility, showed increased learning-related activation in students with motivational independence. Moreover, the prefrontal cortex, which is involved in behavioral control, was more active in students of the peer-and-teacher-dependent MT. Overall, this study offers new insights into the interplay of motivation and learning with (1) a focus on inter-individual differences in the role of peers and teachers as source of students’ individual motivation and (2) its potential neurobiological basis.
High-Frequency Binaural Beats Increase Cognitive Flexibility: Evidence from Dual-Task Crosstalk
(2016)
Increasing evidence suggests that cognitive-control processes can be configured to optimize either persistence of information processing (by amplifying competition between decision-making alternatives and top-down biasing of this competition) or flexibility (by dampening competition and biasing). We investigated whether high-frequency binaural beats, an auditory illusion suspected to act as a cognitive enhancer, have an impact on cognitive-control configuration. We hypothesized that binaural beats in the gamma range bias the cognitive-control style toward flexibility, which in turn should increase the crosstalk between tasks in a dual-task paradigm. We replicated earlier findings that the reaction time in the first-performed task is sensitive to the compatibility between the responses in the first and the second task—an indication of crosstalk. As predicted, exposing participants to binaural beats in the gamma range increased this effect as compared to a control condition in which participants were exposed to a continuous tone of 340 Hz. These findings provide converging evidence that the cognitive-control style can be systematically biased by inducing particular internal states; that high-frequency binaural beats bias the control style toward more flexibility; and that different styles are implemented by changing the strength of local competition and top-down bias.
Observed recent and expected future increases in frequency and intensity of climatic extremes in central Europe may pose critical challenges for domestic tree species. Continuous dendrometer recordings provide a valuable source of information on tree stem radius variations, offering the possibility to study a tree's response to environmental influences at a high temporal resolution. In this study, we analyze stem radius variations (SRV) of three domestic tree species (beech, oak, and pine) from 2012 to 2014. We use the novel statistical approach of event coincidence analysis (ECA) to investigate the simultaneous occurrence of extreme daily weather conditions and extreme SRVs, where extremes are defined with respect to the common values at a given phase of the annual growth period. Besides defining extreme events based on individual meteorological variables, we additionally introduce conditional and joint ECA as new multivariate extensions of the original methodology and apply them for testing 105 different combinations of variables regarding their impact on SRV extremes. Our results reveal a strong susceptibility of all three species to the extremes of several meteorological variables. Yet, the inter-species differences regarding their response to the meteorological extremes are comparatively low. The obtained results provide a thorough extension of previous correlation-based studies by emphasizing on the timings of climatic extremes only. We suggest that the employed methodological approach should be further promoted in forest research regarding the investigation of tree responses to changing environmental conditions.
Abstract
Nanoscale multilayer thin films of W and PC (Polycarbonate) show, due to the great difference of the components’ characteristics, fascinating properties for a variety of possible applications and provide an interesting research field, but are hard to fabricate with low layer thicknesses. Because of the great acoustic mismatch between the two materials, such nanoscale structures are promising candidates for new phononic materials, where phonon propagation is strongly reduced. In this article we show for the first time that W/PC-multilayers can indeed be grown with high quality by pulsed laser deposition. We analyzed the polymer properties depending on the laser fluence used for deposition, which enabled us to find best experimental conditions for the fabrication of high-acoustic-mismatch W/PC multilayers. The multilayers were analyzed by fs pump-probe spectroscopy showing that phonon dynamics on the ps time-scale can strongly be tailored by structural design. While already periodic multilayers exhibit strong phonon localization, especially aperiodic structures present outstandingly low phonon propagation properties making such 1D-layered W/PC nano-structures interesting for new phononic applications.
Protamine is administered as protamine sulfate to reverse the anticoagulant effect of heparin following cardiopulmonary bypass surgery. Immunogenicity of protamine has been recognized for decades in several patient groups including vasectomized men, diabetic patients on protamine-containing insulin and patients undergoing cardiopulmonary bypass surgery. Anti-protamine/heparin antibodies are a newly described class of heparin-dependent antibodies found in about 30% of patients exposed to protamine and heparin during cardiac surgery. A subset of seropositive patients especially who tested positive for platelet-activating anti-protamine/heparin immunoglobulin G (IgG) antibodies before surgery have prolonged postoperative thrombocytopenia with an increased risk for arterial occlusions. Studies presented in this thesis shed light on potential approaches that may prevent antibody-mediated platelet activation by anti-protamine/heparin antibodies. Two approaches are presented in this thesis, partially desulfated heparin (ODSH) and low molecular weight protamine (LMWP). Our studies demonstrated the ability of ODSH to inhibit anti-protamine/heparin antibody-mediated platelet destruction in the NOD/SCID mouse model by: i) reduction of antibody binding to preformed protamine/heparin complexes, as shown by enzyme immunoassay, ii) interfering with the binding of protamine/heparin complexes to platelets as shown by flow cytometry and fluorescence microscopy, and iii) inhibition of antibody-mediated platelet activation. Interestingly, ODSH was also able to block ongoing platelet destruction by displacing pre-bound complexes from the platelet surface. In addition, our data suggest the use of synthesized LMWP as a substitute for protamine in heparin reversal. The in vitro investigations showed that synthesized LMWP efficiently neutralizes heparin using the activated partial thromboplastin time. Anti-protamine/heparin antibodies have low binding properties to LMWP/heparin complexes as indicated in enzyme immunoassay. The ability of platelet-activating anti-protamine/heparin antibodies to induce platelet activation in the functional assay was significantly reduced in the presence of LMWP/heparin compared to protamine/heparin complexes. Owing to findings obtained in our studies, both approaches might be a promising future option to reduce anti-protamine/heparin antibody-mediated adverse effects.
Die Rolle von Sequenzvarianten im Cathepsin L als Risikofaktoren der chronischen Pankreatitis
(2016)
Die chronische Pankreatitis ist meist eine wiederkehrende Entzündung der Bauchspeicheldrüse mit intrapankreatischer Aktivierung der Verdauungsenzyme. Mutationen im pankreatischen sekretorischen Trypsin Inhibitor (PSTI = SPINK1) finden sich häufig bei Patienten mit chronischer Pankreatitis. Die häufigste SPINK1 Mutation p.N34S ist aber auch bei 1-2 % der gesunden Normalbevölkerung nachweisbar. Experimentelle Daten belegen, dass das p.N34S mutierte Protein durch CTSL schneller degradiert wird. In dieser Arbeit wird untersucht, ob Mutationen im CTSL Gen das Risiko von p.N34S+ Individuen erhöhen, an einer Entzündung der Bauchspeicheldrüse zu erkranken. Hierfür werden mittels TaqMan-Analyse die Probanden der SHIP-Studie (SHIP-0 n=4308, im Weiteren Kontrollen) und Individuen mit chronischer ideopathischer Pankreatitis (n=2299, im Weiteren Patienten) für N34S-Mutation in SPINK1 genotypisiert. Hiernach wird bei den p.N34S+ Individuen das CTSL mittels bidirektionaler Sanger-Sequenzierung untersucht. Wir finden eine nichtsynonyme Mutation (c.5A>C, p.N2T), eine Mutation mit Verschiebung des Leserasters (c.98delA, p.K33fs) und einen SNP c.-461C>A (rs3118869), für den eine Modifikation der Expression in anderem Zusammenhang publiziert ist. Die p.N2T Mutation wird bei einem Patienten und zwei Kontrollen nachgewiesen, die Verschiebung des Leserasters nur bei einem Patienten. Der SNP kann bei 42 Patienten und 46 Kontrollen nachgewiesen werden. Für keine der gefundenen Varianten zeigt sich ein signifikanter Unterschied in der Verteilung. Auch in der Haplotypenanalyse kann kein signifikanter Verteilungsunterschied gezeigt werden. Ein Einfluss von CTSL Mutationen auf das Risiko an einer Pankreatitis zu erkranken, erscheint für Träger der p.N34S Mutation im SPINK1 Gen möglich, kann an dem untersuchten Kollektiv aber nicht bewiesen werden.
Thrombozytenkonzentrate (TKs) sind wichtige Blutprodukte für die Therapie von Blutungen unter Thrombozytopenie oder bei Thrombozytenfunktionsstörungen. Trotz moderner Sicherheitsmaßnahmen können Infektionsübertragungen und immunologische Nebenwirkungen durch die Transfusion von Thrombozyten nicht gänzlich ausgeschlossen werden. Pathogeninaktivierungsverfahren (PIV) wurden entwickelt, um Bakterien und Viren in TKs zu inaktivieren und die Sicherheit von TKs weiter zu erhöhen. Zu diesen Verfahren zählen u.a. das Intercept-Verfahren (Amotosalen und UVA-Bestrahlung) und das Theraflex-Verfahren (ausschließlich UVC-Bestrahlung). In dieser Arbeit wurde der Einfluss der PIV durch Amotosalen/UVA und durch UVC auf das Thrombozytenproteom untersucht, welches mit Massenspektrometrie (LC-ESI MS/MS) untersucht wurde.
In this thesis, rates and extend as well as the ecological implications of electron exchange reactions that involve redox-active moieties in organic matter (OM) were explored. The research builds on earlier findings that confirmed that OM may act as terminal electron acceptor (TEA) for electrons released in microbial respiration. This property was associated with quinone moieties that are ubiquitously found in OM from terrestrial and aquatic environments and that may undergo reversible reduction to the respective hydroquinone. Earlier methodological advances allowed for a rapid, direct and precise quantification of the electron accepting and donating properties of quinones in dissolved OM (DOM) by mediated electrochemical analysis. In this work, the previously established mediated electrochemical analysis was adapted and used in the characterization of redox properties of particulate natural samples that contain redox active iron and organic matter ("geochemical phases"). For the first time, direct measurements confirmed that microorganisms transferred electrons (e) from microbial respiration to the organic and inorganic electron acceptors in the particulate phase. Particulate OM in the sediments was found to provide a capacity to accept or donate e of 650 µmol e/gC. An incubation experiment resolved the spatiotemporal dynamics of organic and inorganic TEA species (i.e., nitrate, sulfate, Fe- and Mn oxyhydroxides) in sediments upon changes in oxygen availability and hence redox conditions. Oxygen is consumed when the reduced species are oxidized and, by this means, re-generate their electron-accepting capacity. The use of mediated electrochemical analysis allowed for the quantification of the redox state of the geochemical phases during their reduction and re-oxidation. The electron fluxes initiated by the oxic re generation of the TEAs nitrate, sulfate, Fe(III), Mn(IV) and quinoid moieties in OM were therefore directly monitored instead of modeled from the species’ distribution profiles in interstitial waters. The cyclic reduction and re-oxidation of redox species exposed to oxygen fluctuations was suspected to be a critical component of many aquatic ecosystems. In stratified lakes, extended sediment volumes are exposed to oxygen only upon lake overturn. Lake oxygen budgets are therefore influenced by benthic redox processes. The combined field and laboratory study showed that lake overturn seasonally introduces a finite amount of oxygen to the hypolimnion and that about 50% of the subsequent sediment oxygen consumption is exclusively associated with the re-generation of TEA species. These species previously formed in the sediment when organic matter was microbially decomposed during anaerobia. While lake overturn can completely mix epi- and hypolimnetic waters, small-scaled dynamics in temperature and oxygen availability may confine discrete parts of the water column with oscillations in physicochemical conditions. In the studied lake, a transient thermocline cyclically introduces oxygen to hypoxic hyplimnetic waters close to the pelagic redox interface. In the lake, organic TEAs may represent an important component of the total pelagic electron acceptor capacity. Due to the rapid and reversible redox reactions of DOM, reduced organic TEAs are re-generated upon dislocation to oxic parts of the water column. Results show that diurnal fluctuations of oxycline depth shape a micro-environment selecting for microbial species that are released from TEA limitations by OM in oxidized state. Pelagic microbial communities subjected to the same amount of OM in different oxidation states differed by more than 50% after one day. This work substantiates earlier findings that suggested that OM may be an important TEA species in many aquatic and terrestrial ecosystems. OM reduction in microbial respiration was shown to directly affect critical system parameters as bacterial activity, oxygen budgets and aquatic biodiversity. Both the microbial reduction and subsequent abiotic oxidation of OM are sufficiently fast for relevant interaction with oxycline fluctuation on different timescales. Given that organic TEAs are cyclically regenerated, a significant share of ecosystem respiration could be linked to OM reduction. This thesis demonstrated the new and important role electron exchange reactions in OM-rich environments play and explored the mechanism of this previously neglected part of lake functioning. As of today, linking the chemistry of aquatic turnover processes with the microbiological and physical conditions at redox interfaces remains challenging. In conclusions, by providing several cases from aquatic environments, this thesis contributes to the mechanistic understanding of OM reduction in microbial respiration. The results prompt for further research regarding the competitive inhibition of other respiration pathways, including the reductive production of the potent greenhouse gas methane.
Zielstellung: Die Ziele unserer Studie waren die Bestimmung der Sicherheit der SS-MRCP, die Beurteilung der Verbesserung der Gangvisualisierung und die Bewertung der exokrinen Pankreasfunktion mit Hilfe der sekretinvermittelten MRCP. Material und Methoden: Achthundertsechzehn Probanden (370 Frauen und 446 Männer, mittleres Alter 49,7 ± 13,1 Jahre) bekamen eine 3D-MRCP-Untersuchung vor und nach Sekretinapplikation (1 U/kg KG) an einem 1.5 Tesla MRT-Gerät. Für zwei Stunden nach Sekretininjektion wurden die Probanden bezüglich auftretender Nebenwirkungen überwacht. Die verbesserte Visualisierung des Pankreasganges nach Sekretinstimulation wurde von zwei Begutachtern subjektiv ausgewertet. Ebenfalls wurde der Gangdurchmesser von einem Begutachter vermessen. Die exokrine Pankreasfunktion wurde von zwei Begutachtern subjektiv anhand der duodenalen Füllung kategorisiert. Des Weiteren wurde das duodenale Flüssigkeitsvolumen nach Sekretinstimulation erfasst und mit einer kalibrierten volumetrischen Messung von den Parametern TEV und PFO auf die exokrine Pankreasfunktion geschlossen. Ergebnisse: 2 Probanden (0,2%) zeigten Übelkeit als Nebenwirkung auf das Sekretin. Die Gangvisualisierung nach Sekretininjektion war für Begutachter 1 in 468 (57,4%) und für Begutachter 2 in 478 (58,6%) Fällen verbessert. Nach Sekretinstimulation sahen Begutachter 1 in 324 (39,7%) und Begutachter 2 in 315 (38,6%) Fällen eine gleichbleibende Gangsichtbarkeit. Begutachter 1 sah in 24 (2,9%) und Begutachter 2 in 23 (2,8%) der Fälle eine Verschlechterung der Gangsichtbarkeit. (Interrater Übereinstimmung κ=0,925). Der Gangdurchmesser des Ductus Wirsungianus vergrößerte sich signifikant nach Sekretinstimulation: Pankreascaput 10,5% (im Mittel), Pankreascorpus (12,5%) und Pankreascauda (7,7%). Die exokrine Pankreasfunktion wurde wie folgend anhand der duodenalen Füllung nach Sekretinstimulation kategorisiert: Grad 0 (schlechte Funktion) in 0,7% der Fälle bei beiden Begutachtern, Grad 1 (reduzierte Funktion) in 4,8% der Fälle von Begutachter 1 und von Begutachter 2 in 4,5% aller Probanden, Grad 2 (leicht reduzierte Funktion) in 31,1% der Fälle von Begutachter 1 und in 26,5% der Fälle von Begutachter 2, und Grad 3 (physiologische Pankreasfunktion) in 63,4% der Fälle von Begutachter 1 und in 68,3% der Fälle von Begutachter 2 (Interrater Übereinstimmung κ=0,838). Das mittlere Total Excreted Volume (TEV) war 111,8 ± 49,8 (SD) ml, und die mittlere Pancreatic Flow Output (PFO) war 9,6 ± 4,2 ml/min. Schlussfolgerung: Die sekretinstimulierte MRCP verbessert die Gangsichtbarkeit moderat und erlaubt eine nichtinvasive Quantifizierung der exokrinen Pankreasfunktion mit vernachlässigbarem Risiko an Nebenwirkungen.
Ziel dieser Studie ist es, Informationen über das Änderungsverhalten pulmonaler arteriovenöser Shunts bei Patienten mit Morbus Osler zu gewinnen, um daraus Konsequenzen für die Diagnostik, insbesondere für die Wahl geeigneter Kontrol-lintervalle nicht okkludierter Shunts ableiten zu können. Dazu wurden Untersuchungen (CT, DSA) von 39 Patienten (180 Shunts) über individuelle Beobachtungszeiträume von bis zu 20 Jahren ausgewertet.
Background: Demographic changes are leading to a rapid increase in the number and proportion of the elderly. This goes along with an increase of prevalence of age-associated illnesses, such as dementia. The prevalence of dementia is estimated to amount to 1.5 million in Germany. Up to three-quarter of the persons with dementia (PWD) were living in their own homes. In European countries, dementia is associated with substantial and increasing healthcare costs, which makes dementia one of the most expensive diseases in old age and a serious health care priority. Whereas analyses of total healthcare costs in dementia have been the focus of various cost-of-illness (COI) studies, so far little is known about several cost categories in detail. Firstly, detailed economic analyses of medication cost are currently still missing. Secondly, it is well known that dementia is under-diagnosed, but there is a lack of knowledge about the differences in resource utilization and its costs between dementia patients with and those without a formal dementia diagnosis. Finally, analyses that take the utilization and costs of professional formal and unpaid informal care as well as caregiver’s productivity losses into a consideration are currently missing. Objectives: (1) To determine medication cost, cost per drug and number of drugs taken and analyze their associated factors; to estimate the current price reduction of anti-dementia drugs due to implementation of low-priced generics. (2) To determine health care resource utilisation and costs of patients with a formal diagnosis and those without a formal diagnosis of dementia, and to analyse the association between having received a formal dementia diagnosis and health care costs (3) To determine the utilization and costs of formal and informal care for PwD, indirect costs because of productivity losses of caregivers and the associations between cost, socio-demographic and clinical variables. Methods: The present study is a cross-sectional analysis of health care resource utilization and health care cost of community-dwelling PWD in primary care. Analyses are based on primary data from the ongoing DelpHi-MV trial (Dementia: Life- and person-centered help in Mecklenburg-Western Pomerania, Germany), a population-based, cluster-randomized, controlled intervention trial in the primary care setting (Clinical Trials gov. Identifier: NCT01401582). Eligible patients (older than 70 years, living at home) were screened in participating general practitioner practices for dementia using the DemTect. The utilization of healthcare resources was assessed within the baseline assessment at practitioner’s homes. Costs were calculated from the perspective of the statutory health insurance or the social perspective. Factors associated with healthcare cost were evaluated using multiple regression models. Results: (1) Medication cost and cost per drug were higher and the number of taken drugs lower in advanced stages of cognitive impairment. Prescription of anti-dementia generics could decrease overall medication cost by 28%. Medication cost was associated with number of diagnoses, deficits in activities of daily living and age. Dementia severity was related to cost per drug and number of drugs taken. (2) Patients formally diagnosed with dementia were treated significantly more often by a neurologist, but less often by all other outpatient specialists, and received anti-dementia drugs and day care more often. Diagnosed patients underwent shorter and less frequent planned in-hospital treatments. Dementia diagnosis was significantly associated with higher costs of anti-dementia drug treatment, but significantly associated with less total medical care costs, which valuated to be € 5,123 compared, to € 5,565 for undiagnosed patients. (3) Formal care were utilized less (26.3%) than informal care (85.1%), resulting in a cost ratio of one to ten (1,646 €; 16,473 €, respectively). In total, 29% of caregivers were employed, and every seventh (14.3%) experienced productivity losses, which corresponded to 1,258 € annually. Whereas increasing deficits in daily living activities were associated with higher formal and higher informal costs, living alone was significantly associated with higher formal care costs and the employment of a caregiver was associated with lower informal care costs. Conclusion: (1) Medication cost increases with the number of diagnoses and growing deficits in activities of daily living and decreases with age. Severely cognitively impaired persons are treated with a small number of high-priced drugs, which could suggest inadequate medication of multimorbid persons. (2) There are no significant differences in total health care cost between diagnosed and undiagnosed patients. Dementia diagnosis is beneficial for receiving cost-intensive anti-dementia drug treatments, but is currently insufficient to ensure adequate non-medication treatment for community-dwelling patients. (3) Informal care contributes the most to total care costs. Living alone is a major cost driver for formal costs because of the lower availability of potential informal care. The availability of informal care is limited and productivity losses are increased when a caregiver is employed.
Kindesmisshandlungen als Risikofaktor für depressive Erkrankungen im Lebensverlauf ist einer der stabilsten Befunde in der Fachliteratur. Neuere Studien postulieren einen distinkten Depressionssubtyp durch lebensgeschichtlich frühen Stress mit spezifischen neurobiologischen und endokriniologischen Auffälligkeiten, der sich möglicherweise auch in einem distinkten Symptomprofil der Depression niederschlägt. Dennoch entwickeln nicht alle von Misshandlungserfahrungen in der Kindheit Betroffenen eine depressive Störung im Lebensverlauf, so dass angenommen werden muss, dass protektive Faktoren wie Resilienz (psychische Widerstandfähigkeit) auf das bestehende Risiko für depressive Erkrankungen gegenläufig einwirken. Weiterhin gehen depressive Erkrankungen mit einem erhöhten kardiovaskulären Risiko einher, das vermutlich über das Metabolische Syndrom (MetS) (teil-)vermittelt wird. Ziel dieser Arbeit sollte es daher sein, auf Grundlage der populationsbasierten Stichproben der Study of Health in Pomerania (SHIP) die postulierten Assoziationen zwischen retrospektiv erfassten Kindesmisshandlungen und depressive Erkrankungen und das protektive Wirken von Resilienz auf diese Assoziation zu prüfen. Außerdem sollte geprüft werden, ob sich Kindesmisshandlungen distinkt in der späteren Depressionssymptomatik niederschlagen und symptomatische Überschneidung mit dem atypischen oder melancholischen Subtyp der depressiven Erkrankung aufweisen. Weiterhin sollten Alters- und Geschlechtseinflüsse auf die Assoziation von depressiven Erkrankungen und dem MetS untersucht werden und geklärt werden, ob erlebte Kindesmisshandlungen ursächlich mit dem MetS in Zusammenhang stehen. Aus den Ergebnissen der Analysen verschiedener populationsbasierten Stichproben (SHIP-0, SHIP-LEGENDE, SHIP-TREND-0) in dieser Dissertation lassen sich folgende Schlussfolgerungen ziehen: 1. Retrospektiv erfasste Erfahrungen von Kindesmisshandlungen unterliegen Alters- und Geschlechtseffekten und sind mit einem erhöhten Risiko für depressive Erkrankungen im Lebensverlauf assoziiert. 2. Resilienz wirkt als unspezifischer protektiver Faktor auf die Assoziation von Kindesmisshandlungserfahrungen und depressiven Erkrankungen im Lebensverlauf. 3. Personen mit depressiven Erkrankungen im Lebensverlauf und Kindesmisshandlungserfahrungen in der Vorgeschichte unterscheiden sich auf Symptomebene von Personen mit depressiven Erkrankungen ohne Erfahrungen von Kindesmisshandlungen. Allerdings konnte nicht belegt werden, dass dieses distinkte Symptomprofil bei Personen mit depressiven Erkrankungen und Kindesmisshandlungen in der Vorgeschichte eine umfassende symptomatische Überschneidung mit dem atypischen oder melancholischen Subtyp der depressiven Erkrankung aufweist. 4. Alter und Geschlecht haben einen differentiellen Einfluss auf die Assoziation von depressiven Erkrankungen und dem MetS. Misshandlungserfahrungen im Kindesalter sind nicht mit einem erhöhten Risiko für das MetS assoziiert, wenn depressive Erkrankungen als Einflussgröße berücksichtigt werden. Die Ergebnisse werden im Rahmen des neurobiologischen Ätiologiemodells der depressiven Erkrankung diskutiert und somit unter der Theorie, dass depressive Erkrankungen Stresserkrankungen sind und Kindesmisshandlungen (im Sinne von lebensgeschichtlich frühem Stress) einen besonders nachteiligen Einfluss auf neurobiologische und endokrinologische Systeme haben und mit einer erhöhten Vulnerabilität für depressive Erkrankungen einhergehen. Zukünftige Studien sollten sich an einem integrativen Ätiologiemodell der depressiven Erkrankung orientieren und die artifizielle Trennung zwischen biologischen Risikofaktoren und psychosozialen Einflüssen bzw. Lebensereignissen überwinden, um der Heterogenität der depressiven Erkrankung gerecht zu werden. Besonders im Hinblick auf die anhaltende Diskussion über Subtypen der depressive Erkrankung und der Wirkung von protektiven Faktoren besteht Forschungsbedarf.
Patienten mit einem Pankreaskarzinom oder einem Gallenwegskarzinom haben ein sehr hohes Risiko für einen Gewichtsverlust mit Folge einer Mangelernährung bzw. einer Kachexie. Mangelernährung und Kachexie führen zu einer kürzeren Lebenserwartung und vermehrten Komplikationen. Aus diesem Grund scheint es sinnvoll, so früh wie möglich eine Ernährungstherapie einzuleiten. Nüchterntage während der Diagnostikphase im Krankenhaus können die Entstehung einer Mangelernährung begünstigen. Im Rahmen einer prospektiv, randomisierten Interventionsstudie wurde, bei Patienten mit einer malignitätssuspekten Raumforderung der Einfluss einer parenteralen Ernährung auf den Ernährungsstatus im Vergleich zum klinischen Standard an Nüchterntagen bestimmt. Von 168 gescreenten Patienten wurden 100 in die Studie eingeschlossen. 82 Patienten beendeten die Studie entsprechend dem Studienprotokoll. Das Augenmerk der Studie lag primär auf der Untersuchung von der Veränderung des Körpergewichts. Sekundär wurde auch die Veränderung der Körperzusammensetzung und der Lebensqualität während des stationären Aufenthaltes untersucht. Die Ergebnisse der Studie zeigten, dass Patienten der Interventionsgruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe weniger Körpergewicht verloren haben bzw. ihr Gewicht stabilisieren konnten. Gerade Tumorpatienten profitierten von der zusätzlichen parenteralen Ernährung und nahmen eher Gewicht zu (1.2 %). Überraschenderweise zeigte sich keine Verbesserung der Körperzusammensetzung: die ECM nahm zu, die BCM, der Phasenwinkel und Zellanteil dagegen ab. Dies spricht für eine Verschlechterung des Ernährungsstatus insgesamt. Eine Verbesserung der Lebensqualität durch die Intervention konnte ebenfalls nicht gezeigt werden. Auch in diesem Punkt schnitt die Kontrollgruppe tendenziell besser ab. Es empfiehlt sich dennoch bereits zu Beginn einer Erkrankung eine Ernährungstherapie einzuleiten, um das Risiko für eine Mangelernährung bzw. Kachexie zu verringern. Eine individuelle Supplementierung mit Zusatznahrung während der Diagnostikphase könnte einen möglichen Ansatz darstellen. Ohne weitere Interventionen, die die metabolischen Veränderungen positiv beeinflussen können, wird aber auch eine alleinige Ernährungstherapie keinen Nutzen für die Patienten bringen können. Für die Zukunft gilt es interdisziplinäre Ansätze zu finden, die das Risiko für eine Mangelernährung senken und den Ernährungszustand und die Körperzusammensetzung der Patienten verbessern. Dafür sollten weitere Studien folgen.
Das Teddybärkrankenhaus ist ein weltweites Projekt, welches bei Kindern die Angst vor dem Arzt reduzieren soll und einmal im Jahr durch Medizinstudenten in Greifswald durchgeführt wird. Da es deutschlandweit zuvor noch keine systematische Studien zu diesem Projekt gab, sollte mit dieser Arbeit herausgefunden werden, wie viel Angst die Kinder vor medizinischen Situationen zeigen und ob diese durch einen Besuch im Teddybärkrankenhaus reduziert werden kann. Außerdem wurde der Einfluss verschiedener Faktoren untersucht. Als Instrument wurde ein fünfteiliger Bilderfragebogen entwickelt, bei dem typische Situationen (Abhorchen, Zahnarzt, Kind mit Gipsbein, Spritze, Rettungswagen) dargestellt waren. Die Einschätzung durch die Kinder erfolgte auf einer dreistufigen Teddygesichtsskala. Einige Kinder wurden zusätzlich mit der etablierten „Hospital Fears Rating Scale“ (HFRS) befragt. Insgesamt 569 Kinder aus 18 Kindertagesstätten und einer Schule in Greifswald wurden zwei Wochen vor dem Besuch im Teddybärkrankenhaus interviewt. Unmittelbar nach der Intervention durch das Teddybärkrankenhaus wurden 481 der zuvor befragten Kinder erneut befragt. Die Probanden waren zwischen zwei und acht Jahren alt. „Viel Angst“ gaben die meisten Kinder (40%) beim Item „Spritze“ an. Die meisten Kinder gaben „keine Angst“ beim Item „Abhorchen“ an (82%). Die HFRS und der Bilderfragebogen korrelierten mäßig miteinander. Die Angstausprägung der Kinder wurde im Wesentlichen durch die innerstädtische Lage der Kindertagesstätte beeinflusst, sowie dem Geschlecht des Kindes und der Vorbereitung durch die Erzieher. Der Vergleich der beiden Testzeitpunkte ergab, dass die Angst bei 206 von 481 Kindern reduziert und nur bei 149 vergrößert wurde. Diese Tendenz ist für alle Items zu erkennen, für das Item „Abhorchen“ war die Reduktion der Angst nach dem Besuch im Teddybärkrankenhaus statistisch signifikant. Eine multivariate Regression wurde zur Untersuchung der simultanen Auswirkung aller Einflussfaktoren auf die Angstreduktion durchgeführt. Als wichtigster Einflussfaktor stellte sich die Stärke der angegebenen Angst bei der ersten Befragung heraus. Weitere Einflussfaktoren stellten sich dagegen im multivariaten Modell als nicht signifikant heraus. Die Ergebnisse zeigen, dass das Teddybärkrankenhaus die Angst der Kinder reduziert. Zudem bekommen die Kinder im Vorschulalter die Gelegenheit, sich mit den Themen Krankheit und Gesundheit auseinanderzusetzen. Die Ergebnisse sprechen insgesamt für eine Ausweitung des Projektes.
Hintergrund: Die Phototherapie hat sich bereits in den Leitlinien zur Therapie entzündlicher und immunvermittelter dermatologischer Erkrankungen wie Psoriasis oder dem atopischen Ekzem etabliert. Eine neuere Anwendung ist die intranasale Phototherapie mit mUV/VIS (70 % sichtbares Licht, 25 % UVA, 5 % UVB) zur Behandlung der allergischen Rhinitis. Verschiedene Arbeiten zeigen eine Reduktion der Symptome der allergischen Rhinitis durch mUV/VIS. In der vorliegenden Arbeit wurden die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen und Veränderungen auf Proteomebene in humanen respiratorische S9-Epithelzellen untersucht. Methoden: Respiratorische S9-Epithelzellen wurden mit mUV/VIS für 4 min bestrahlt und nach 0, 30 und 60 min (Kurzzeitbereich) sowie nach 24, 48 und 72 h (Langzeitbereich) geerntet. Zum Vergleich unterschiedlicher Dosen wurden zusätzlich Zellen für 2 und 6 min bestrahlt und nach 24, 48 und 72 h geerntet. Die Proteine der Proben wurden extrahiert und mittels 2D-DIGE aufgetrennt. Die resultierenden Gel-Bilder wurden mittels Delta2D-Software analysiert, die detektierten Spots ausgestanzt und mit Trypsin proteolytisch verdaut. Anschließend konnten sie mittels Massenspektrometrie (MALDI-TOF-MS) und dem Datenbankvergleich mit virtuell verdauten Proteinen identifiziert werden. Ergebnisse: Von 1665 detektierten Spots wurden 897 identifiziert und weiter statistisch analysiert. Für die weiteren Analysen wurden nur die im Vergleich zur Kontrolle signifikant veränderten Proteine berücksichtigt (p ≤ 0,05 und Fold Change ≥ 1,5). Die Ergebnisse zeigen eine deutliche Induktion von oxidativem Stress nach mUV/VIS. Dies konnte dosisabhängig mit der Induktion des Nrf2-Pathways, der Hitzeschockproteine und der Induktion der Thioredoxinreduktase 1 nachgewiesen werden. Proteinschäden und Proteinreparatur konnten anhand der Induktion von Hitzeschockproteinen und der Induktion von Proteinen, die mit der Ubiquitin-vermittelten proteasomalen Degradation fehlgefalteter Proteine assoziiert sind, gezeigt werden. Dosisabhängig werden direkt und indirekt durch oxidativen Stress DNA-Schäden induziert. Dies bestätigte sich anhand der dosisabhängigen Induktion von DNA-Reparaturmechanismen (NER). Die Induktion der Apoptose bei massiven Schäden wurde mittels Ingenuity Pathway Analyse (IPA) nachgewiesen. Die Induktion der Tumorgenese ist anhand der dosisabhängig induzierten Anzahl der Tumor-assoziierten Proteine und der induzierten Protoonkogene wie CRK oder des Tumorantigens p53 nachweisbar. In IPA zeigt sich eine dosisabhängige Beeinflussung immunologischer/inflammatorischer Prozesse wie der Psoriasis oder des atopischen Ekzems. Im Zeitverlauf kommt es zum Anstieg der Proteine, die mit solchen Erkrankungen assoziiert sind. Es zeigte sich auch eine dosisabhängige Induktion von Proteinen, die mit Mechanismen der Virusfreisetzung aus der Wirtszelle assoziiert sind. Dies könnte einige klinische Berichte über eine Herpes simplex Virusreaktivierung nach einer mUV/VIS-Bestrahlung erklären. Fazit: Eine Beeinflussung immunologisch/inflammatorischer Prozesse konnte bestätigt werden. Somit ist mUV/VIS zur Therapie der allergischen Rhinitis einsetzbar. Nach aktueller Literatur scheint die Rhinophototherapie nicht für die Karzinogenese zu prädisponieren. Aber es fehlen bisher Langzeit-Studien, die dies bestätigen. Aufgrund der genannten Veränderungen sollte eine mUV/VIS-Behandlung nur nach sorgfältiger Nutzen- und Risikoanalyse erfolgen.
Häufig sind Pathologien an der Aorta mit Veränderungen des Aortendurchmessers verbunden. Kenntnisse über Referenzwerte des Aortendurchmessers und deren Einflussfaktoren sind wichtige Aspekte der Prävention und optimalen Versorgung von potenziell lebensbedrohlichen Erkrankungen in diesem Abschnitt des Gefäßsystems. Die Ziele dieser Arbeit waren die Bestätigung einer ausreichenden Validität von Messungen des Durchmessers der thorakalen und abdominalen Aorta in nativen VIBE-Sequenzen der MRT, die Beschreibung von bevölkerungsrelevanten Referenzwerten des Durchmessers der abdominalen Aorta und die Untersuchung des Einflusses von kardiovaskulären Risikofaktoren auf diesen Durchmesser. Für die Analyse der Validität standen 50 männliche Probanden zur Verfügung, bei welchen im Rahmen der SHiP-Studie sowohl eine CE-MRA, als auch eine native MRT in der VIBE-Sequenz durchgeführt wurde. Die Vermessung der Aorta erfolgte dabei in der CE-MRA in orthogonaler und in der VIBE-Sequenz in axialer Darstellung. Zur Überprüfung der Validität wurde im Anschluss der Korrelationskoeffizient r nach Bravais und Pearson berechnet, wobei sich starke Korrelationen ergaben für die Aorta Ascendens mit r = 0,95 (P<0,0001), für die Aorta Descendens mit r = 0,88 (P<0,0001), für die suprarenale Aorta mit r = 0,92 (P<0,0001) und die infrarenale Aorta mit r = 0,87 (P<0,0001). Beim Arcus Aortae zeigte sich eine moderate Korrelation mit r = 0,78 (P<0,0001). Bei einer durchgeführten Bland-Altman-Analyse lag der größte mean bias bei 5,55% für die infrarenale Aorta, was einer Abweichung von unter 0,1cm entspricht. Bei allen weiteren Abschnitten war der mean bias geringer. Die 95% LOA lagen für alle Abschnitte unter 15% mit maximal 14,29% bei der infrarenalen Aorta, was weniger als 0,5cm entspricht. Die Analyse der Intraoberservervariabilität erbrachten einen maximalen mean bias von 1,32% und die 95% LOA immer unter 13%. Bei der Interobservervariabilität ergab sich ein maximaler mean bias von 1,61% und die 95% LOA lagen stets unter 10%. Demensprechend besitzt die axiale Durchmesserbestimmung der Aorta in der nativen VIBE-Sequenz eine ausreichende Validität und Reliabilität und kann für epidemiologische Studien genutzt werden. Für die Erstellung von Referenzwerten des Durchmessers der abdominalen Aorta konnten Bilddaten von 1759 Probanden der SHiP-Studie genutzt werden. Die erstellten Referenzwerte sind nach Geschlecht aufgeteilt, an die Körperoberfläche angepasst und beinhalten den Median und die 5. und 95. Perzentile des Durchmessers der subphrenischen, suprarenalen und infrarenalen Aorta. Zur Untersuchung des Einflusses von kardiovaskulären Risikofaktoren wurden Modelle der linearen Regression genutzt. Hier zeigten sich konstante Zunahmen des angepassten Aortendurchmessers in Verbindung mit dem Alter, dem Rauchverhalten, dem diastolischen Blutdruck und dem HDL-Cholesterin. Konstant negative Korrelationen ergaben sich bei der Untersuchung des Einflusses des systolischen Blutdrucks, des HbA1c, des LDL-Cholesterins und der Triglyzeride. Das männliche Geschlecht war lediglich bei der infrarenalen Aorta mit einer Durchmesserzunahme assoziiert und der angepasste Durchmesser war bei Männern im Bereich der subphrenischen und suprarenalen Aorta kleiner als bei Frauen. Durch die in dieser Arbeit beschriebenen Referenzwerte und die Untersuchung des Einflusses von kardiovaskulären Risikofaktoren wird eine individuellere Beurteilung des Durchmessers der abdominalen Aorta ermöglicht. Zusätzlich können durch die Validierung der Durchmesserbestimmung in nativen MRT-Aufnahmen zukünftige Studien auf diesem Gebiet erleichtert werden.
The synthesis of valuable chemicals via traditional chemical methods can be often outperformed by the use of enzymes because of their excellent chemo-, regio- and stereoselectivity in aqueous solvents at ambient temperatures. On the other hand, enzymes often suffer from several limitations that hamper their industrial application. Protein engineering is commonly applied to overcome these limitations although the generation and the validation of mutants is often a laborious process that may not lead to the desired results within reasonable time frames. This thesis focuses on engineering the enantioselectivity and the substrate scope of industrially relevant enzymes, such as esterases and transaminases. Semi-rational protein engineering was employed to identify improved variants for the synthesis of valuable chemicals ensuring a reduced screening effort. Compared to previous works, 3DM’s applicability was extended to the study of correlated mutations and proved effective in the acceleration of the comprehension and in the mutation of these enzymatic scaffolds. Semi-rational approaches require an extensive amount of information such as protein structures, reaction mechanisms, previous mutational experiments reported in literature and a considerable amount of amino acid sequences from similar proteins to analyze amino acid distributions and correlated mutations. Here, we have exploited 3DM as a tool that can combine all this wealth of information: 3DM is a convenient solution to retrieve and integrate information simplifying decision making in the planning of a semi-rational mutant library since in 3DM’s multiple sequence alignments (MSA) is summarized Nature’s screening process for alternative variants. Furthermore, naturally evolving enzymes often require mutations at more than one position for the acquisition of a new property. Such mutations generate patterns that are recognized by the 3DM algorithm, which creates networks that can be investigated to design strategies that aim to improve the property of interest. Finally, these correlated mutations are connected to the mutations described in publications covered in the PubMed database, thus helping to investigate the role certain positions might play in the network. Article I shows that it is possible to improve the enantioselectivity of an esterase towards a highly symmetrical substrate while drastically reducing the screening effort. This was achieved through the creation of libraries that limit the variants to those identified in the 3DM alignment. Article II shows that networks of correlated mutations are composed of positions that may cluster around a function. These functions can be investigated because 3DM connects the positions in the network to their related publications. In this article, a mutant of the esterase PFE-I from Pseudomonas fluorescens was generated having increased enantioselectivity in the hydrolysis of important target compounds. Article III suggests that the in silico modelling software YASARA, combined with the use of the 3DM database, can further reduce the screening effort: it was possible to identify a hot-spot because both the 3DM database and YASARA docking studies, indicated its importance. This led to a further improved enantioselectivity of the enzyme variant identified in Article II. Article IV shows how MSA may be used to get structural insights into the catalytic properties of enzymes with documented activity. The study of the patterns observed in a large subfamily alignment allowed the definition of the structural determinants important for the substrate recognition in amine transaminases. Article V and VI apply the knowledge acquired for the improvement of the substrate scope in the amine transaminase from Vibrio fluvialis.
Die Transfusionsassoziierte Akute Lungeninsuffizienz (TRALI) ist die häufigste tödliche Nebenwirkung der Transfusion von Blutprodukten und wird oft durch mittransfundierte leukozytenreaktive Antikörper (AK) induziert. AK gegen das Humane Neutrophilenantigen (HNA)-3a verursachen häufig schwere Fälle der TRALI. HNA-3a ist auf dem Großteil der Blutzelltypen exprimiert und entsteht durch einen Einzelnukleotidpolymorphismus im Gen des „choline transporter-like protein 2“ (CTL2), welcher zur Substitution der Aminosäureposition 154 in der Sequenz des Proteins führt. Klinische Beobachtungen und zahlreiche Studien legen nahe, dass TRALI-induzierende AK die Akkumulation und Aktivierung von Granulozyten im Lungenkapillarbett verursachen. Durch den Zusammenbruch der Kapillarbarriere kommt es in der Folge zu einem Lungenödem. Die Entwicklung eines Hochdurchsatzverfahrens zur Detektion von HNA-3a-AK in Blutprodukten und die Identifizierung therapierelevanter Schaltstellen, im Pathomechanismus der HNA-3a-AK-induzierten TRALI, waren daher Hauptschwerpunkte dieser Studie. In diesem Zusammenhang wurde ein Nachweissystem für HNA-3a-AK auf der Grundlage von CTL2-Fragmenten etabliert. Ein Screening zahlreicher Anti-HNA-3a-Plasmen ergab, dass mit CTL2-Peptiden in Festphasentests jedoch nur etwa 50% aller HNA-3a-AK nachgewiesen werden können. Weitere Untersuchungen ergaben, dass die Detektion aller HNA-3a-AK nur mit zellbasierten Methoden möglich ist, bei denen CTL2 in seiner natürlichen Konformation vorliegt. Diese Studie leistet damit einen wichtigen Beitrag zur Charakterisierung des konformationssensitiven Epitops der HNA-3a-AK und identifiziert wichtige Grundvoraussetzungen für Methoden zum Nachweis dieser AK. Ein weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit war die Untersuchung der Interaktion zwischen HNA-3a-AK und Granulozyten. Dieser experimentelle Ansatz gründet auf histopathologischen Lungenuntersuchungen verstorbener TRALI-Patienten, die eine massive Akkumulation und Aggregation von Granulozyten in den Kapillaren aufzeigen. Aus diesem Grund erfolgte die Untersuchung dieser Interaktion zunächst hinsichtlich verschiedener Parameter, die zu einer gesteigerten Sequestrierung von Granulozyten in der Lunge führen können. Hierzu gehören die Granulozytenaggregation (GA), die Versteifung von Zellen und die Zelladhäsion. Die Modifikation des Standard-Granulozytenaggregationstests ergab, dass die HNA-2- und HNA-3a-AK-induzierte GA aktive Prozesse sind, welche unabhängig von Plasmafaktoren stattfinden, jedoch von der Aktivität einer bislang noch nicht identifizierten Serinprotease abhängig sind. Hierbei wurden potente Aggregationsinhibitoren identifiziert welche auch als potenzielle Therapeutika zur Behandlung von TRALI in Frage kommen. Mit Hilfe desselben Testsystems konnte ermittelt werden, dass voraktivierte Granulozyten eine erhöhte Aggregationsneigung aufweisen. Im Zusammenhang mit dem Schwellenwertmodell der TRALI liefert dieses Ergebnis eine mögliche Erklärung, warum Patienten mit schweren Vorerkrankungen häufiger an TRALI erkranken. Neben der GA wurden in dieser Studie zwei weitere Eigenschaften identifiziert, die eine Akkumulation der Zellen in den engen Lungenkapillaren erklären: deren Elastizität und Adhäsivität. Mithilfe der Rasterkraftmikroskopie wurde nachgewiesen, dass HNA-3a-AK eine Versteifung von Granulozyten induzieren. Ebenso wurde gezeigt, dass HNA-3a-AK das Integrin Mac-1 (CD11b/CD18) auf der Granulozytenoberfläche aktivieren, was zu einer verstärkten Adhäsion der Zellen an Fibrinogen führt. Steifere und adhäsivere Granulozyten akkumulieren möglicherweise vermehrt in den Lungenkapillaren. Eine weitere wichtige Fragestellung dieser Studie war, ob HNA-3a-AK eine direkte Aktivierung von Granulozyten auslösen. Die Untersuchungen ergaben, dass die Aktivierung von CD11b, weder mit der Erhöhung der CD11b-Expression, bzw. mit der proteolytischen Abspaltung von L-Selektin, noch mit einer Sauerstoffradikalproduktion einhergeht. Dieses ungewöhnliche Muster an Veränderungen deutet nicht auf eine Aktivierung zytotoxischer Antworten hin. Seit kurzem ist bekannt, dass HNA-3a-AK Kapillarendothelzellen auch auf direktem Wege aktivieren und dass selbst in Granulozyten-depletierten Mäusen schwache TRALI-Symptome auftreten. Demzufolge ergibt sich ein neues Modell der HNA-3a-AK-induzierten TRALI: Nach Transfusion von HNA-3a-AK bleiben aggregierte, steifere und adhäsivere Granulozyten in den engen Lungenkapillaren stecken und interagieren dort mit dem aktivierten Gefäßendothel. Durch diese Interaktion kommt es vermutlich zur Aktivierung der Granulozyten und zu einer starken Inflammationsreaktion, welche eine weitere Zerstörung der Lungenkapillaren und schließlich ein schweres Lungenödem zur Folge hat. Die besondere Schwere der HNA-3a-AK-induzierter TRALI entsteht also vermutlich nicht aufgrund einer direkten und starken Granulozytenaktivierung, sondern vielmehr durch die gleichzeitige Beeinflussung verschiedener epitoptragender Zelltypen.
Interactions between bacteria and the human body are manifold and happen constantly. Most parts of the skin and gastrointestinal tract, the saliva, the oral mucosa, the conjunctiva and the vaginal mucosa are colonized with a multitude of bacterial species forming the human microbiota. Strikingly, the estimated amount of bacterial cells outnumbers the human body by 10 to 1. However, most of these bacteria colonize the human body without positive or negative effects and are regarded as commensals. Staphylococcus aureus a Gram positive bacterium is such a commensal bacterium of 25 % to 30 % of the world population. It is also an opportunistic pathogen and is able to cause infections in the lung, skin and heart and to induce sepsis. Its pathogenicity is mainly facilitated by the secretion of a broad spectrum of virulence factors which interact with the host. Some are distracting the immune system, others are targeting the host cell membrane or degrade macromolecular structures of the host in order to provide nutrients. Furthermore S. aureus is able to invade the host cell and to survive and replicate in the host cell cytosol or other compartments. The Gram negative proteobacterium Burkholderia pseudomallei is an environmental bacterium but still has the ability to enter the human body via body orifices or skin wounds. In a very efficient way it penetrates the host cell, replicates intracellular and the uses host structures to spread from cell to cell thereby causing the disease melioidosis often with fatal outcomes. Since the natural habitats of B. pseudomallei are wet soils, the change to the environment in the human body is drastic and requires a high degree of flexibility of the bacterium. Environmental stress conditions such as temperature, pH, nutrient limitation or presence of antibiotics induce a switch of colony morphology which is a special characteristic of this bacterium. Since it is assumed, that changes in colony morphology are connected to adaptive processes to the environmental changes, these morphology switches might also be important during infection. The host organism and the host cell on the other side try to kill and remove the bacterial threat by activating the immune system and cellular defence mechanisms. This includes generation of reactive oxygen and nitrogen species, production of antimicrobial peptides and cellular processes such as phagocytosis, autophagy, apoptosis and activation of the immune response. The actions and reactions on both, the pathogen side and the host side, are summarized as host-pathogen interactions. In the field of functional genomics, methods were developed to understand various levels of host-pathogen interactions. The holistic analysis of the mRNA (the transcriptome) or translated proteins (the proteome) were already very useful tools to describe important cellular processes on the host and the pathogen site. The level of metabolites with regard to host-pathogen interactions however, has been neglected so far. In this dissertation the metabolic composition in the intracellular and extracellular space of the host and the pathogen was analyzed. For this matter biochemical analytical tools were used such as 1H-nuclear magnetic resonance spectroscopy and chromatographic methods (GC and HPLC) coupled to mass spectrometry. The combination of these methods allows a broad coverage of physicochemical diverse metabolites. In accordance to the above mentioned biological levels like mRNA and proteins, the sum of all metabolites is referred as the metabolome. Consequently to transcriptomics and proteomics the analysis of the metabolome is referred as metabolomics. To gain insights into the infection relevant metabolome of the host-pathogen relationship between S. aureus and human lung cells several approaches were developed. First the distribution of the recently identified bacillithiol in different S. aureus strains was investigated with regard to its role during the infection. For that matter a HPLC-methodology was used with fluorescence based detection of labelled low molecular weight thiols (article I: Distribution and infection-related functions of bacillithiol in Staphylococcus aureus). After that the next aim was to reveal the effect of S. aureus on the host cell metabolism. To reduce the complexity of effects on the host cells an artificial model was chosen in a first approach. The lung cells were treated with the staphylococcal virulence factor alpha-hemolysin, a pore forming toxin and a holistic metabolomics approach was performed (article II: Staphylococcus aureus Alpha-Toxin Mediates General and Cell Type-Specific Changes in Metabolite Concentrations of Immortalized Human Airway Epithelial Cells). Using this approach, a protocol for cell culture metabolomics was established and first changes in the host cell metabolome that could be caused by S. aureus were described. However, this only describes specific changes caused by one single virulence factor and does not necessarily describes the reality during a S. aureus infection. Therefore in a next approach, an infection model using a human lung epithelial cell line and the S. aureus strain USA300 was established and used for metabolome analysis. Furthermore a combination of inhibitor treatment and metabolic labelling was used to clarify the metabolic activity in the host cell after exposure to S. aureus (article III: Metabolic features of a human airway epithelial cell line infected with Staphylococcus aureus revealed by a metabolomics approach). Finally this thesis deals with the host-pathogen interaction of B. pseudomallei and its host with a focus on the role of the switch in colony morphology in basic metabolism. Various morphotypes of two strains were generated by nutrient limitation and their uptake of nutrients was monitored. Furthermore the morphotypes were used in in vitro and in vivo infections and subsequently isolated out of the cell line and mice respectively. After isolation, the colony morphology was determined and again the nutrient uptake profile was monitored (article IV: Burkholderia pseudomallei morphotypes show a synchronized metabolic pattern after acute infection). The information provided by this thesis adds a new complexity to the knowledge about the host-pathogen interactions of S. aureus and B. pseudomallei and their hosts. It furthermore lays the groundwork for future studies, which will deal with these and other bacterial host-pathogen interactions in order to understand the interdependencies of infection and metabolism.
Das Forschungsgebiet des RNA-Engineerings beschäftigt sich u.a. mit der Entwicklung von Ribozymen mit neuen oder verbesserten Eigenschaften. Es umfasst nicht nur den Entwurf neuer Ribozyme mittels in-vitro-Selektion oder rationalem Design, sondern auch die Validierung der entworfenen Systeme mit Hilfe von Aktivitätstests oder strukturellen Untersuchungen. In dieser Arbeit wurden mit Hilfe der Methoden des RNA-Engineerings verschiedene Hairpinribozymvarianten generiert werden, die eine ortsspezifische RNA-Sequenzveränderung innerhalb geeigneter RNA-Substrate erlauben. Dabei war sowohl die potenzielle Anwendung dieser Ribozyme in der molekularen Medizin als auch deren Rolle als RNA-Rekombinasen in einer möglichen RNA-Welt von Interesse. Der Schwerpunkt dieser Arbeit lag hierbei in der Entwicklung eines Reportersystems, welches den direkten Nachweis einer twinribozymvermittelten Reparaturreaktion in Zellen erlaubt. Das Reportersystem basiert auf der Reparatur einer Vierbasendeletion innerhalb der EGFP-mRNA. Durch rationales Design wurde ein Twinribozym generiert, das die Reparatur mit einer Reparaturproduktausbeute von 32 % katalysiert. Das erfolgreich entwickelte Reportersystem steht somit für Experimente unter Zellkulturbedingungen zur Verfügung und eröffnet außerdem den Weg, die Twinribozymstrategie in der Zelle zu adaptieren und zu optimieren, um sie später intrazellulär für gewünschte Ziel-RNAs anwenden zu können. Ausgehend von der den Twinribozymen eigenen Aktivität zur Katalyse eines RNA-Fragmentaustauschs wurde darüber hinaus im Kontext der RNA-Welt-Hypothese ein Hairpinribozym entwickelt, welches durch Rekombination zweier nicht-funktioneller RNA-Substrate ein funktionelles RNA-Molekül generiert. Hierbei führte die hairpinribozymvermittelte Spaltung zweier geeigneter Substrate, Rekombination der Spaltfragmente und Ligation der neuangeordneten Fragmente mit einer Rekombinationsproduktausbeute von 76% zur Generierung eines funktionsfähigen Hammerheadribozyms.
An interesting subclass of the SLs are Cers, the simplest SLs. Cers are assigned a special role within SLs because of their involvement in many cellular and biophysical processes.In literature Cers are describe to modulate many events in signaling including apoptosis. Besides its role as second messenger and therefore the involvement in many signal cascades, Cers are also known to be essential in physical modifications and structural alternations of membranes. Such regulatory functions on membrane formation are e.g. domain formation with other lipids (i.g. SM and Chol), phase separation with sterols (Chol), vesicular trafficking, fusion, membrane curvature fluidity and thickness and the induction of membrane leakiness. In contrast to phospholipids, Cers can move from one side of the membrane leaflet to the other, due to their strong hydrophobicity. This movement is called flip-flop or as transbilayer movement and is controversially discussed. Consequently, no exact value has been reported about the flip-flop property of Cers, which probably plays an important role during the transmission of an extra cellular signal through the membrane.In order to probe the biophysical properties of ceramides, a synthetic access to 1-thioceramides (1-SHCer) analogues with different N-acyl chain length has been developed in this study. With 1SHCer the flip-flop was investigated on pre-formed liposomes and the data indicated a very rapid flip-flop of Cers with a half time t1/2 <10s in raft- and non-raft like membrane models. Furthermore, the acyl chain length exhibited no measurable impact on the speed of the flip-flop. Utilizing the same probes the importance of hydrogen bond donor and acceptor properties of Cers upon interaction with sphingomyelin in the presence or absence of cholesterol (Chol) has been probed. Performed fluorescent quenching experiments (P.Slotte) proposed the following relative preference in interaction with pSM:pSM:DAGs > pSM:Cer > pSM:Chol > pSM: 1-pCerSH.Most strikingly, the importance of the 1-OH H-bond acceptor functionality to replace Chol around and above the melting temperature of pSM has been demonstrated. Recently, an unusual subclass of SLs, named 1-deoxysphingoids have come to the foreground, as biomarker for metabolic disorders. 1-doxSA is physiologically generated (10-40nM) due to substrate promiscuity of SPT and shown to be elevated in patients with metabolic disorders. In this study an organic synthetic access to fluorescent DSB derivatives was established, featuring a fluorescent moiety at the lipid tail, such as FITC 26. Comprehensive fluorescent studies of 26 revealed an unusual subcellular distribution. Exogenous 1-doxSA analogues, such as FB1 and 1-doxSA-FITC, enter via specific entry points. During the next few hours these lipids accumulate within the cytosol prior to N-acylation by CerS. Upon N-acylation, the newly formed 1-doxdhCer and its analogues insert into the ER membrane.The fluorescent probe and most likely FB1 analogues accumulate within the late endosomal and lysosomal system, probably via a direct connection with the ER. Analysis of the lipid metabolism of unlabeled 1-doxSA and FB1 revealed a strikingly similar behavior, pointing towards a common pharmacological effect. Complete consumption of TG within 24h in epithelia cells combined with GO analysis of 1-doxSA interacting lipids indicates significant modulation of fatty acid degradation, pointing towards regulation of the energy metabolism. This is in good agreement with the observed induction of autophagy. Together, this rapid and similar metabolic change of both 1-doxSA and FB1, points toward direct 1-doxSA head-group related lipid-protein interaction and less toward the influence of FB1 on CerS activity. This work suggests the biological significance of 1-doxSA as a primary nutrient sensor to maintain nutrient homeostasis and its role in the pathophysiology of metabolic diseases.
In dieser Arbeit wurden drei neue Imin-Reduktasen (IREDs) identifiziert und biochemisch charakterisiert. Bei einem dieser Enzyme war eine Kristallstruktur bereits gelöst, jedoch keine Funktionalität beschrieben. Beim Untersuchen des Substratspektrums wurde in dieser Arbeit erstmals festgestellt, dass neben zyklischen Iminen und Aminen auch azyklische Amine Substrate der IREDs sein können. Außerdem können IREDs Ketone oder Aldehyde als Substrate verwenden indem diese mit Ammoniak oder primären Aminen reduktiv aminiert werden. Es wurde die Kristallisation von den von uns neu entdeckten IREDs, sowie von 15 weiteren neuen IREDs untersucht. Für drei Enzyme konnten gut streuende Kristalle erhalten werden, wobei es zum ersten Mal für IREDs gelang, Kristalle bei der NADP+ Co-Kristallisation zu erhalten. Zwei dieser Enzyme tragen ungewöhnliche Reste im aktiven Zentrum (Glutamat und Asparagin). Bisher wurden meist Aspartat für (R)-selektive beziehungsweise Tyrosin für (S)-selektive IREDs beschrieben. Eine Ausnahme bildet die von uns charakterisierte IRED Ppu, welche ein Histidin einen Turn upstream (in der Sequenz weiter in Richtung C-Terminus) in der IRED trägt und im phylogenetischen Stammbaum eine dritte Gruppe von IREDs bildet. Neben der erstmalig berichteten Immobilisierung von IREDs, konnten wir mit Hilfe von rationalem Design eine Variante der Sgf3587 IRED erstellen, welche eine 3-fach erhöhte Akzeptanz von NADH zeigt. Da alle bisher beschriebenen IREDs NADPH stark präferieren, bildet die K40A-Variante der Sgf3587 IRED eine Alternative die den kostengünstigeren Cofaktor NADH verwenden kann. Eine andere von uns untersuchte Methode zur Kostenreduzierung ist die Verwendung eines Substrat-gekoppelten Ansatzes zur Cofaktor-Regenerierung. Hierbei wird ein zweites achirales sekundäres Amin eingesetzt, welches durch Oxidation des Substrats den Cofaktor reduziert, welcher dann für die Imin-Reduktion zur Verfügung steht. Die bisher beschriebenen Beispiele für die reduktive Aminerung zeigten eher geringe Umsätze. Sie wurden nur für drei Enzyme dargestellt. Mit Hilfe unseres Kooperationspartners konnten wir über 30 weitere Beispiele für Enzyme zeigen, welche die reduktive Aminierung durchführen können. Weiterhin konnten wir präparative Beispiele mit 1% (m/v) Substrat-Konzentration zeigen, wobei es gelang gute Umsätze und Reinheiten zu erlangen. Mit Hilfe der reduktiven Aminierung konnte außerdem die prinzipielle analytische Darstellung von Rasagilin, ein Alzheimer Medikament, gezeigt werden. Diese ist sehr vielversprechend und nach weiterer Optimierung wäre eine industrielle Anwendung möglich.
Diese Arbeit widmet sich der funktionellen und strukturellen Untersuchung von SCO3201, einem Protein aus der Klasse der TetR-Repressoren, dessen Struktur bisher unbekannt war und das eine geringe sequenzielle Ähnlichkeit zu anderen Mitgliedern seiner Familie besitzt. SCO3201 wurde als Repressorprotein identifiziert, das durch Überexpression sowohl die Antibiotikaproduktion, als auch die morphologische Differenzierung von Streptomyces coelicolor unterdrückt. In früheren Arbeiten wurde gezeigt, dass SCO3201 an mindestens 16 verschiedene Promotor-Sequenzen binden kann. Das Protein konnte in E. coli exprimiert und anschließend isoliert werden. Wegen des Fehlens geeigneter Strukturmodelle gelang eine Strukturlösung mittels Molekularem Ersatz nach erfolgreicher Kristallisation zunächst nicht. Mittels Single-Wavelength-Anomalous-Dispersion-Methode konnte die Struktur des teilweise induzierten Proteins jedoch aufgeklärt werden. Zudem wurde eine Apo-Form des Proteins kristallisiert und ebenfalls strukturell aufgeklärt. Dies erlaubte die Lokalisation der Ligandenbindungstasche und ließ Rückschlüsse auf die Domänenbewegungen zu, die durch den Prozess der Induktion ausgelöst werden. Daneben wurde mittels Röntgenkleinwinkelstreuung die Struktur von SCO3201 in Lösung untersucht, um eventuelle Kristallisationsartefakte auszuschließen. Durch den Electrophoretic Mobility Shift Assay (EMSA) wurde außerdem die Interaktion zwischen dem Regulator SCO3201 zu seinen Operatoren untersucht.
This thesis is about the establishment and the application of novel methods and tools that are re-lated to the most widely used enzyme class: hydrolases. It covers all fields from the identification to the application of these valuable enzymes with particular focus on lactonases, acylases and proteases. The activity assay introduced in Article I substantially extends the method toolbox for studies on lactonases and acylases that interfere with the bacterial cell-cell communication system. Article II describes a fully automatized robotic platform that represents the next-level tool for the high-throughput enzyme screening in the microtiter plate format. It was used, for instance, for the screening for improved porcine aminoacylase I variants. Diverse aspects of the protease-mediated hydrolysis of non-resistant proteins for the purification of resistant target proteins are highlighted in Article III.
Enzymatic evolution and the corresponding relationship to substrate scope and catalytic promiscuity were targeted in this thesis. As enzyme examples, pig liver esterase (PLE), oleate hydratases and linoleate isomerases, as well as epoxide hydrolases (EH) and haloalkane dehalogenases (HLD) were used. The substrate scope and the enantiopreference of PLE was analyzed by molecular modeling and substrate docking, since different enantiomeric excesses were detected for the conversion of malonate diethyl esters, depending on the PLE isoenzyme. Additionally, fatty acid converting enzymes with high identity were found and analyzed to comprehend the switch of both activities. Furthermore, the evolutionary connection between EH and HLD was investigated by interconversion studies to implement an HLD acitivity in an EH. By directed evolution and rational design, both possibilities of protein engineering were realized. Finally, a new methodology for targeted, continuous in vivo evolution was established by a temperature-dependent mutagenesis frequency.
Optimierung der Zentrifugationsbedingungen für Gerinnungsproben im automatisierten Laborbetrieb
(2016)
Hintergrund: Um die Gesamtbearbeitungszeit für Laboranforderungen zu senken können für die Abarbeitung von Proben mit Hilfe von vollautomatisierten Laborstraßen hohe Zentrifugationsbeschleunigungen genutzt werden. Dies trifft für die Bearbeitung von Proben aus der klinischen Chemie zu, gilt aber nicht für die Bearbeitung von Gerinnungsproben. Dies erfordert häufig einen getrennten Probenfluss. Die CLSI Guideline und die Herstellerinformationen zu Gerinnungsassays zielen auf die Reduktion der Thrombozytenkonzentration ab. Für die Messung von Quick/INR (International Normalized Ratio) und aPTT (activated partial thromboplastin time) werden Thrombozytenkonzentrationen unter 200 Gpt/L empfohlen. Für andere Gerinnungsassays soll die Thrombozytenkonzentrationen nach Zentrifugation unter 10 Gpt/L betragen. Die Vereinheitlichung von Zentrifugationsbedingungen kann die Integration der Bearbeitung von Gerinnungsproben mit Hilfe einer vollautomatisierten Laborstraße ermöglichen. Methode: Die Zentrifugationsbedingungen für Gerinnungsproben wurden evaluiert, indem Proben einmal 5 Minuten bei 3280 x g und darauf folgend ein zweites Mal bei den selben Zentrifugationsbedingungen zentrifugiert wurden. Nach jeder Zentrifugation wurden Quick/INR, aPTT, Faktor VIII, Protein S und die Thrombozytenkonzentration gemessen und die Ergebnisse miteinander verglichen. Ergebnisse: Nach der ersten Zentrifugation wurden in allen Proben Thrombozytenkonzentration unter 200 Gpt/L gemessen. Nach der zweiten Zentrifugation wurden in 73% der Proben Thrombozytenkonzentration unter 10 Gpt/L gemessen. Der Vergleich der Messergebnisse mittels Passing-Bablok Regression zeigte eine gute Übereinstimmung der Messwerte von Quick/INR, aPTT und Faktor VIII nach der ersten und zweiten Zentrifugation. Der Vergleich der Messergebnisse der Protein S Bestimmungen zeigte eine schwächere Übereinstimmung Fazit: Gerinnungsproben können mit Hilfe einer vollautomatisierten Laborstraße und Nutzung hoher Zentrifugationsbeschleunigungen bearbeitet werden. Eine einfache Zentrifugation ist ausreichend für die Bestimmung von Quick/INR, aPTT und Faktor VIII. Für die Bestimmung von Protein S ist eine zweite Zentrifugation erforderlich.
Cascade reactions are not only of interest to chemists and biotechnologists, but also to life in general, because every metabolic reaction resembles a cascade reaction. This principle of substrate/intermediate channeling was only adapted by scientists. That way especially one-pot reactions became very attractive as for this no isolation of intermediates is necessary. Furthermore, unstable or toxic intermediates are only produced in low amounts and directly transformed in situ. In this PhD thesis two previously established cascade reactions were subject of further optimization. In the first part, a cascade reaction established in a DFG-funded project (Bo1862/6-1)in cooperation with the Vienna Technical University (Austria) for the production of chiral lactones was further optimized and extended. Therefore, on the one hand the genes encoding the needed enzymes were cloned for co-expression into a single plasmid in different arrangements to be expressed in pseudo-operon mode, with the aim to lower the metabolic burden of the cascade host cell. One out of the welve created constructs showed a reasonable activity of 15.3 ± 1.2 U · gCDW-1. On the other hand, this cascade reaction was aimed to be extended by the use of a hydroxylating enzyme to enable the use of limonene as renewable and chiral precursor for the proposed production of chiral polymers. Therefore, the feasibility of cytochrome P450-monooxygenases was studied. These turned out to be not applicable due to their bad regioselectivity for the hydroxylation of limonene or due to the difficulties of activity reconstitution. As alternative system for an initial hydroxylation step the use of a Rhodococcus equi strain, which was isolated from Cellulosimicrobium cellulans EB-8-4 and which is capable of very regioselective limonene-hydroxylation, was investigated. Therefore, the dioxygenase cluster responsible for the desired reaction was identified and especially the recombinant expression in a suitable host (Pseudomonas putida S12) was further studied. The results from these experiments revealed that the recombinant expression needs to be further optimized to enable the use of the recombinant dioxygenase in combination with the other enzymes for cascade reactions. The third part of this PhD thesis dealt with the immobilization of an established cascade reaction for the synthesis of poly-[caprolactone] precursors. Therefore, the use of a rotating bed reactor (RBR) was investigated. Preliminary studies using single enzymes involved in the desired cascade reaction demonstrated the general feasibility of this reactor concept. Especially the reusability of the catalysts was highly improved, because the catalytic particles were protected very effectively from mechanical forces within the voids of the reactor. For further work-flow optimization the immobilization was transformed into an in situ process by the application of a gas-shear device, which leads to decreased capsule size and thereby to increased mass transfer inside the particles. The developed methods were applied for encapsulation of the cells containing the enzymes needed for the reaction. After additional improvement of the reaction parameters a conversion of 93% (based on substrate depletion) was reached using catalysts produced by the established encapsulation procedure. In summary, the described cascade reactions were successfully optimized by either co-expression, extension applying a dioxygenase or immobilization. Furthermore, the general feasibility of an RBR was demonstrated.
Vor allem kleinere Forschungsvorhaben können die erforderlichen Aufwände zur Realisierung eines zentralen Datenmanagements (ZDM), insbesondere aber dem Aufbau einer Treuhandstelle zur Unterstützung der informationellen Gewaltenteilung, bislang häufig nicht leisten. Aufgrund vielzähliger Herausforderungen ist ZDM in Kohortenstudien und Registern daher nur wenig verbreitet. Im Rahmen dieser Arbeit wurden, ausgehend von ausgewählten epidemiologischen Projekten und Fachpublikationen, wesentliche Anforderungen an ein ZDM zusammengefasst und zentrale funktionale Bestandteile eines ZDM identifiziert. Datenquellen, ETL-Prozesse, eine Treuhandstelle, eine Speicherlösung und ein Datenbereitstellungsverfahren sind Kernkomponenten eines ZDM. Am Beispiel der Treuhandstelle wurden erforderliche Werkzeuge identifiziert. Die ID-Management-Lösung E-PIX, das Pseudonymisierungswerkzeug gPAS und das Einwilligungsmanagement gICS bieten die notwendige Funktionalität. Alle werden kostenfrei über das MOSAIC-Projekt bereitgestellt. Unterschiedliche Kohortenstudien und Register machen Szenario-spezifische Abläufe innerhalb einer Treuhandstelle erforderlich. Es wurde gezeigt, dass sich diese individuellen Abläufe software-seitig und effektiv durch Kombination der Funktionalitäten der einzelnen Werkzeuge (E-PIX, gPAS und gICS) in Form eines Treuhandstellen-Dispatchers realisieren lassen. Ein workflow-basierter Ansatz kann helfen, erforderliche individuelle Anpassungen auf ein Mindestmaß zu reduzieren. Die Praxistauglichkeit dieses werkzeuggestützten Ansatzes wurde im Rahmen des DFG-gefördertern Projektes MOSAIC (Fördernummer HO 1937/2-1) für die ausgewählten Werkzeuge mittels einer Kennzahlenerhebung in 8 kooperierenden Anwenderprojekten untersucht. In Summe konnten mittels E-PIX bisher etwa 580.000 Personen erfasst, 2.5 Mio. Pseudonyme generiert und mittels gICS 69.000 Einwilligungen erfasst werden (Stand: 03.05.2016). Weitere Anwendungen sind bereits in Vorbereitung. Der vorgestellte Treuhandstellenansatz wird bereits in zwei der Deutschen Zentren für Gesundheitsforschung genutzt. Auch wenn nicht jeder Aspekt eines ZDM durch vorkonfigurierte Werkzeuge unterstützt werden kann, wurde gezeigt, dass ein werkzeugunterstützter Ansatz zum Aufbau einer Treuhandstelle im Rahmen eines ZDM die nötige Flexibilität, Übertragbarkeit und Nachnutzbarkeit bietet, um den individuellen Anforderungen sowohl kleinerer als auch größerer Forschungsprojekte zu entsprechen und dabei gleichzeitig unterstützt, erforderliche Aufwände zu reduzieren.
Das in der Sportwissenschaft etablierte und erfolgreich angewandte Mentale Training wurde in die zahnmedizinische Ausbildung transferiert und in einer randomisiert kontrollierten Studie anhand einer VMK-Kronenpräparation an Zahn 36 auf seine Initial- und Langzeiteffekte an Studenten mit niedrigen bzw. hohen präparatorischen Erfahrungen evaluiert. Die Wirksamkeit des Mentalen Trainings wurde dabei in einem Pre-Post-Design durch einen Vergleich der Leistungsentwicklung der mental trainierten Studenten und der konventionell ausgebildeten Studenten mittels der Präparationsparameter Wissen, Prozess und Qualität überprüft. Aufgrund der unter realen Curriculumbedingungen erzielten Ergebnisse ist es zum jetzigen Zeitpunkt empfehlenswert, das Mentale Training, entgegen der im Sport üblichen Praxis, bereits bei Novizen anzuwenden.
Induction of Central Host Signaling Kinases during Pneumococcal Infection of Human THP-1 Cells
(2016)
Streptococcus pneumoniae is a widespread colonizer of the mucosal epithelia of the upper respiratory tract of human. However, pneumococci are also responsible for numerous local as well as severe systemic infections, especially in children under the age of five and the elderly. Under certain conditions, pneumococci are able to conquer the epithelial barrier, which can lead to a dissemination of the bacteria into underlying tissues and the bloodstream. Here, specialized macrophages represent an essential part of the innate immune system against bacterial intruders. Recognition of the bacteria through different receptors on the surface of macrophages leads thereby to an uptake and elimination of bacteria. Accompanied cytokine release triggers the migration of leukocytes from peripheral blood to the site of infection, where monocytes differentiate into mature macrophages. The rearrangement of the actin cytoskeleton during phagocytosis, resulting in the engulfment of bacteria, is thereby tightly regulated by receptor-mediated phosphorylation cascades of different protein kinases. The molecular cellular processes including the modulation of central protein kinases are only partially solved. In this study, the human monocytic THP-1 cell line was used as a model system to examine the activation of Fcγ and complement receptor-independent signal cascades during infection with S. pneumoniae. Pneumococci cultured either in chemically defined or complex medium showed no significant differences in pneumococcal phagocytosis by phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) differentiated THP-1 cells. Double immuno-fluorescence microscopy and antibiotic protection assays demonstrated a time-dependent uptake and killing of S. pneumoniae 35A inside of macrophages. Infections of THP-1 cells in the presence of specific pharmacological inhibitors revealed a crucial role of actin polymerization and importance of the phosphoinositide 3-kinase (PI3K) and Protein kinase B (Akt) as well during bacterial uptake. The participation of essential host cell signaling kinases in pneumococcal phagocytosis was deciphered for the kinase Akt, ERK1/2, and p38 and phosphoimmunoblots showed an increased phosphorylation and thus activation upon infection with pneumococci. Taken together, this study deciphers host cell kinases in innate immune cells that are induced upon infection with pneumococci and interfere with bacterial clearance after phagocytosis.
Complement resistance is an important virulence trait of Yersinia enterocolitica (Ye). The predominant virulence factor expressed by Ye is Yersinia adhesin A (YadA), which enables bacterial attachment to host cells and extracellular matrix and additionally allows the acquisition of soluble serum factors. The serum glycoprotein vitronectin (Vn) acts as an inhibitory regulator of the terminal complement complex by inhibiting the lytic pore formation. Here, we show YadA-mediated direct interaction of Ye with Vn and investigated the role of this Vn binding during mouse infection in vivo. Using different Yersinia strains, we identified a short stretch in the YadA head domain of Ye O:9 E40, similar to the ‘uptake region' of Y. pseudotuberculosis YPIII YadA, as crucial for efficient Vn binding. Using recombinant fragments of Vn, we found the C-terminal part of Vn, including heparin-binding domain 3, to be responsible for binding to YadA. Moreover, we found that Vn bound to the bacterial surface is still functionally active and thus inhibits C5b-9 formation. In a mouse infection model, we demonstrate that Vn reduces complement-mediated killing of Ye O:9 E40 and, thus, improved bacterial survival. Taken together, these findings show that YadA-mediated Vn binding influences Ye pathogenesis.
Viele Arzneistoffe haben eine sehr geringe orale Bioverfügbarkeit. Ein Lösungsansatz ist die Formulierung dieser Arzneistoffe mukoadhäsiven Darreichungsformen wie zum Beispiel Wafern. Diese können unter anderem auf vaginalen als auch auf intestinalen Schleimhäuten appliziert werden. Allerdings ist eine Herausforderung die Gewährleistung des vollständigen Schleimhautkontaktes nach der Applikation. Eine mögliche Lösung ist die Kombination von Wafern mit expandierbaren Systemen. Dafür müssen die Wafer jedoch bestimmte Anforderungen erfüllen. Sie müssen dünn und flexibel sein und außerdem durch einen unidirektionalen Wirkstofftransport gekennzeichnet sein. Im Rahmen dieser Arbeit wurden ein- und zweischichtige Wafer hergestellt mittels Casting Solvent Technik. Die hergestellten Wafer wurden charakterisiert bezüglich ihrer äußeren Erscheinung, mechanischen Eigenschaften, Zerfallszeit und Wirkstofffreisetzung. Außerdem wurde bestimmt welche Faktoren einen Einfluss auf die Wirkstoffübertragung vom Wafer auf eine simulierte Schleimhaut haben und ob die ausgewählten Wafer die Fähigkeit zum unidirektionalen Wirkstofftransport aufweisen. Weiterhin wurde die Wirkstoffpermeation durch Schweinedünndarm nach Appplikation eines zweischichtigen Wafers und einer Referenzdarreichungsform untersucht sowie eine Stabilitätsstudie und eine Proof of Principle Studie durchgeführt. Die finale Waferformulierung war ein zweischichtiger Wafer bestehend aus einem wasserunlöslichen Backing Layer und einer wirkstoffhaltigen, mukoadhäsiven Schicht. Der Backing Layer bestand aus Ethylcellulose (500 µg/cm²) und die mukoadhäsive Schicht wurde hergestellt aus einer Mischung aus Hydroxypropylmethylcellulose, Polyvinylalkohol und Polyethylenglykol 400 im Verhältnis 1:2:4.
Trotz aller Erfolge in der Chemotherapie mit platinhaltigen Antitumormitteln bestehen dennoch viele Nachteile. Ein Fortschritt brachte die Entwicklung von lichtempfindlichen Pt(IV)-Verbindungen, die sich selektiv in Tumorzellen aktivieren lassen. Durch die geringe Eindringtiefe von kurzwelligem Licht wäre das Anwendungsgebiet auf oberflächige Tumore limitiert. Durch die Kopplung von Pt(IV)-Prodrugs mit upconversion-lumineszierende Nanopartikel (UCNPs) könnte die aktivierte Pt(II)-Spezies durch Bestrahlung mit NIR-Licht, welches durch UCNPs aufwärtskonvertiert wird, freigesetzt werden. Daher wurden sechs Bistetrazolatoplatin(II)-Komplexverbindungen sowie zwölf Bistetrazolato-Pt(IV) Komplexe synthetisiert und charakterisiert. Die Bistetrazolato-Pt(II) Komplexe stellen die ersten Beispiele für mononukleare Diamminbistetrazolato-Pt(II) Komplexe dar. Untersuchungen der Synthese ließen vermuten, dass es während der Synthese zur cis/trans-Isomerie kommt. Durch die Röntgenkristallstruktur konnte eine N2-Koordination des Tetrazolatliganden nachgewiesen werden. Entgegen der Erwartung, konnte keine eine lichtinduzierte Aktivierung der hergestellten Bistetrazolato-Pt(IV) Komplexe nachgewiesen werden. Trotzdem wurden die Eigenschaften der synthetisierten Verbindungen im Hinblick auf eine potenzielle Anwendung als Pt-basierte Zytostatika weiter untersucht wurde. Es zeigte sich, dass cis/trans-[Pt(OH)2(5-phenyltetrazolato)2(NH3)2] durch Ascorbinsäure in eine Spezies, die irreversibel an DNA bindet, umgewandelt werden kann. Die Bistetrazolato-Pt(II) Komplexe waren gegen adhärente Zelllinien nicht sonderlich aktiv, wohingegen nahezu alle der getesteten Bistetrazolato-Pt(IV) diammine antiproliferierende Aktivität gegen humane adhärente Krebszelllinien zeigten und dabei (IC50-Werte < 20 µM) gefunden wurden. Auch wenn einige der vorgestellten Syntheserouten eine Optimierung bedürfen und die gefundene Zytotoxizität durch die Einführung anderer Tetrazolderivate in Pt(II)-Komplexverbindung sicherlich weiter gesteigert werden kann, konnten die Befunde einen relevanten Beitrag zum Verständnis der Komplexierung von Tetrazolatanionen an ein Pt-Zentrum leisten. Aufgrund dessen, dass die Lichtempfindlichkeit von Diiodido-Pt(IV) Komplexen bekannt war, wurden fünf neuartige Diiodido-Pt(IV) diamine (25, 26, 27, 28 und 29) synthetisiert. Daraufhin wurde sich mit der Herstellung von seltenerd-dotierten NaYF4/NaGdF4-UCNPs sowie mit der Kopplung dieser mit Diiodido-Pt(IV) Komplexen beschäftigt. Zunächst wurde überprüft, ob die Bestrahlung mit einem NIR-Laser (λ = 980 nm) in Gegenwart von UCNPs tatsächlich zu einem Abbau der Diiodido-Pt(IV) Komplexe sowie zu einer erhöhten DNA-Platinierung führt. Nachdem dies bestätigt war, wurden drei verschiedene Kopplungsmethoden angewandt. Für die kovalente Kopplung (Konjugatherstellung) wurden Diiodido-Pt(IV) Komplexe mit freier Carboxygruppe über eine Amidbindung mit amino-modifizierten NaGdF4:Yb,Er/Tm-UCNPs verknüpft. Der zweite Kopplungsansatz beinhaltet den Austausch der an der Nanopartikeloberfläche koordinierten Oleatliganden mit Diiodido-Pt(IV) Komplexen (Herstellung von Konstrukten). Durch die XPS-Analyse der Kopplungsprodukte kann gefolgert werden, dass beide Strategien eine Kopplung zwischen Pt Komplex und UCNPs ermöglichen, da Platin auf der Nanopartikeloberfläche nachgewiesen werden konnte. Allerdings liegt, unabhängig von der angewandten Kopplungsmethode, Pt zu 70–80 % im Oxidationszustand II vor. Die Verbindungen wiesen ohnehin eine gewisse Instabilität in Lösung auf. Die dritte Methode umfasst den Einschub des hydrophoben Pt(IV) Komplexes 29 in die Oleathülle. Der Nachweis von Pt auf diesem Konstrukt ist noch nicht gelungen, in vitro-Testungen ließen jedoch das Vorhandensein einer aktiven Pt-Spezies auf der Oberfläche vermuten. Für die Evaluierung der Zytotoxizität der NIR-Licht-vermittelten Antitumor-Aktivierungssysteme (Konjugate/Konstrukte) wurden diverse Methoden mit Variation im Bestrahlungsablauf vorgestellt. Hierbei stellte sich heraus, dass die Viabilität bei Bestrahlung der Konjugate/Konstrukte in Anwesenheit von Zellen im Vergleich zu Dunkelkontrollen signifikant herabgesenkt werden konnte. Allerdings besaß der NIR-Laser selbst einen toxischen Effekt gegenüber HL-60-Zellen. Die zunehmende Pt-Freisetzung der Konjugate mit der Bestrahlungsdauer und die geringe Pt-Freisetzung von Konstrukten, macht die Konjugate, insbesondere NaGdF4:Yb,Er-OA-SiO2-NH-28, zu besseren Kandidaten für die PACT. Dies wird bekräftigt durch die leicht höhere gefundene Toxizität der Konjugate im Vergleich zu den entsprechenden Konstrukten. Die dargestellten Konjugate/Konstrukte sind die ersten Beispiele für eine Kopplung von Diiodido-Pt(IV) Komplexen mit NaGdF4-UCNPs. Damit sich allerdings das vorgestellte Konzept der NIR-Aktivierung von lichtempfindlichen Diiodido-Pt(IV) Komplexen durchzusetzen kann, bedarf es noch Optimierungen hinsichtlich der Kopplungsstrategien.
Das Pankreaskarzinom gehört zu den wenigen malignen Erkrankungen mit einer Fünf-Jahres-Überlebensrate im nur einstelligen Bereich, die sich seit mehr als dreißig Jahren nicht wesentlich verändert hat. Trotz intensiver Forschung sind die Therapieerfolge bei Patienten mit Pankreaskarzinom noch immer unzureichend. Die in den letzten Jahren in den Fokus gerückten Immuntherapien zeigen erste vielversprechende Ergebnisse, die immunologische Charakterisierung von Virotherapien im Pankreaskarzinom, steht noch am Anfang. Die onkolytische Wirkung des NDV Feldisolates R75/98 wurde bisher nicht untersucht. Daher wurden in dieser Arbeit zunächst das direkte onkolytische Potential sowie die NDV-induzierte Expressionsänderung immunmodulatorischer Moleküle in sechs humanen und vier murinen Tumorzelllinien pankreatischen Ursprungs evaluiert. Mit Ausnahme der murinen Panc02 Zelllinie waren alle Zelllinien zu unterschiedlichem Ausmaß durch NDV infiziert. In humanen Zellen war neben einer Proliferationsinhibition ebenfalls Apoptose zu verzeichnen. Diese Effekte waren in murinen Zelllinien weniger stark ausgeprägt, diese Zelllinien reagierten mit deutlich gesteigerter Expression von MHC I und Rae-1δ sowie verminderter TGF-β Sekretion. Die Ergebnisse der in vitro Untersuchungen stellen eine Verbindung zwischen den für die Tumorentstehung verantwortlichen Mutationen und dem dadurch bedingten Phänotyp mit der Anfälligkeit für eine NDV-Infektion dar. Zur Charakterisierung der Immunantwort nach NDV-Infektion hinsichtlich der Induktion einer sekundären anti-Tumor Immunantwort wurde ein murines, orthotopes Pankreastumormodell genutzt, in welchem zwei verschiedene syngene Zelllinien in das Pankreas implantiert wurden. Die Infektion von Mäusen mit NDV R75/98, denen spontan entstandene DT6606PDA Zellen implantiert wurden, führte bereits zwei Tage nach Infektion zu einer Verkleinerung des Tumors durch direkte Onkolyse und die zeitgleiche Induktion der NK-Zell-Antwort. Außerdem wurde das durch TGF-β vermittelte inhibitorische Milieu durch die NDV-Infektion aufgehoben. Die NK-Zellen wurden durch das Fehlen von MHC I und die Expression viraler Proteine und Rae-1δ auf den DT6606PDA Zellen zur Zell-vermittelten Lyse aktiviert. Im weiteren Verlauf kam es zur Aktivierung des adaptiven Arms des Immunsystems und die Infiltration von CD8+ und CD4+ T-Zellen in das Tumorgewebe und zur Zell-vermittelte Tumorlyse. Die Bildung von NDV-spezifischen Antikörpern ermöglichte zudem die Opsonierung der Tumorzellen durch infiltrierte Makrophagen. Unter Verwendung von UV-inaktiviertem Virus konnte diese Induktion der humoralen Immunantwort ebenfalls beobachtet werden, die Tumorabstoßung blieb allerdings aus. Der adoptive Transfer NDV-aktivierter Splenozyten zeigte, dass die Erhöhung der Immunogenität durch NDV zwar förderlich ist, jedoch keine Voraussetzung für eine erfolgreiche Tumorabstoßung darstellt. So ist in diesem Modell die Aktivierung der Immunsystems durch NDV und damit die Aufhebung der Tumor-assoziierten Immuninhibition der Schlüssel zu einer erfolgreichen Tumorabstoßungsreaktion. Die adaptive, spezifische anti-Tumor Immunantwort verhindert weiterhin das Rezidiv im murinen Modell des Pankreaskarzinoms. Diese Erkenntnisse wurden durch die Verwendung von Panc02 Zellen im Pankreastumormodell bestätigt. So führte die NDV-vermittelte Rekrutierung und Aktivierung von NK-Zellen zwar zu einer starken Reduktion der Tumormasse innerhalb der ersten Woche nach Infektion, jedoch blieb die Induktion der spezifischen adaptiven Immunantwort aus. Zurückzuführen war dies auf die Implantation dieser Zellen, die zu einer zu einer generellen Immunsuppression durch TGF-β führte. Die NK-Zell-vermittelte Tumorzelllyse begünstigte das immunoediting und führte so zur Bildung eines nicht-immunogenen, immunsuppressiv wirkenden Tumors. Dadurch wurde nicht nur die Induktion der adaptiven Immunantwort verhindert, sondern auch eine anhaltende NK-Zell-vermittelte Lyse unterbunden und führte zum Rezidiv im Panc02 Modell. Insgesamt zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit, dass NDV R75/98 in der Lage ist, sowohl direkte Onkolyse auszulösen als auch die Immunogenität der Tumorzellen zu erhöhen. Diese wiederum steigert die Zell-vermittelte Tumorzelllyse und fördert ein pro-inflammatorisches Milieu. Die NDV-vermittelte Induktion der adaptiven Immunantwort und damit die Aufhebung der Tumor-assoziierten Immunsuppression stellen jedoch die Grundvoraussetzung der erfolgreichen Ausbildung einer anti-Tumor Immunantwort dar und gewährleisten gleichzeitig die Verhinderung eines Rezidivs. In Anbetracht der unzureichenden Therapieerfolge mit klassischen Chemotherapien und der ersten Erfolge immunmodulatorischer Therapien sollte die NDV-vermittelte Tumorabstoßung weiter aufgeklärt und als mögliche Alternative in klinischen Studien zur Therapie von Bauchspeicheldrüsenkrebs in Betracht gezogen werden.
Die juvenile idiopathische Arthritis (JIA) umfasst eine Gruppe sehr heterogener Krankheitsbilder, deren Ätiologie und Pathogenese noch nicht abschließend geklärt ist. Es wird eine multifaktorielle Krankheitsentstehung angenommen, bei der genetische Faktoren ein Suszibilitätsrisiko vermitteln. Unter anderem wird der Einfluss regulativer Zytokine auf die Krankheit diskutiert. In dieser Arbeit wurden Assoziationen zweier Promotorpolymorphismen regulativer Zytokine (IL-6 -174 G/C, MIF -173 G/C) untersucht. Mittels genspezifischer PCR und Restriktionsverdau erfolgte die Genotypisierung der beiden SNPs. Die Ergebnisse der Patientenproben wurden mit Hilfe des Chi-Quadrat-Tests und des Fisher’s Exact Tests mit den Kontrollgruppen verglichen. Für die Patientengruppe standen uns Proben aus der DNA-Datenbank der GKJR („Gesellschaft für Kinder- und Jugendrheumatologie“) zur Verfügung. In unserer Arbeit untersuchten wir zwei Kontrollgruppen hinsichtlich der beiden Promotorpolymorphismen. Die eine wurde durch 500 Proben aus einer populationsbasierten Studie (SHIP) gebildet, die andere durch 162 DNA-Proben aus einer Knochenmarkspenderdatei (ALL/AML; BMDG). In dieser Arbeit konnten keine eindeutigen Assoziationen zwischen der JIA bzw. einer ihrer Subgruppen mit einem der beiden untersuchten Promotorpolymorphismen gefunden werden. Es zeigte sich jedoch, dass in unseren Kontrollgruppen, auch im Vergleich zu unseren Patientengruppen, eine sehr unterschiedliche Verteilung der beiden SNPs vorliegt. Dabei zeigte sich interessanterweise dass die Verwendung unterschiedlicher Kontrollgruppen (bezüglich ihrer regionalen Herkunft) von Kaukasiern das Signifikanzniveau erheblich veränderten. Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung der Auswahl von Patienten- und Kontrollgruppen bezüglich ihrer regionalen Zusammensetzung und genetischen Abstammung bei Krankheitsassoziationsstudien.
Psychiatric disorders are highly heritable. But the underlying molecular mechanisms are largely unknown or not understood. For many disorders, candidate genes have been proposed which are biologically driven or based on large GWAS studies. In this work different approaches were shown to investigate the impact of genetic risk factors for major psychiatric disorders in the general population. These genetic risk variants include single nucleotide polymorphisms associated with schizophrenia or major depression and were analyzed using the whole-genome information in polygenic scores or candidate marker analysis in GxE studies. Genetic data from SHIP-0 and SHIP-TREND have been used to calculate a polygenic risk score for schizophrenia. Here, the association between this genetic score and brain alterations is shown in three independent samples (SHIP-2, SHIP-TREND and BIG) which revealed no hint of a common genetic basis for schizophrenia and brain structure. These results are in line with other studies that also failed to find a genetic overlap. The same polygenic scores had been used in a PHEWAS analysis in SHIP-0 where an inverse association to migraine was found. This association could be attributed to the NMDA receptor activation via D-serine at the glutamatergic synapse. To assess the impact of environmental factors on the path from genes to phenotype, gene-environment interactions were applied. A significant interaction could be observed between rs7305115 (TPH2) and rs25531 (5-HTTLPR) and childhood abuse on current depression score in SHIP-LEGEND and SHIP-TREND. In summary, genetic variants associated with major psychiatric disorders can exhibit pleiotropic effects on common phenotypes in the general population.
Dilated cardiomyopathy (DCM) is a myocardial disorder characterised by ventricular dilation with reduced left ventricular ejection fraction (LVEF). Immunoadsorption (IA) followed by immunoglobulin (IgG) substitution (IA/IgG) has been shown to be a promising therapeutic intervention to recover myocardial functions in DCM patients. The beneficial effects of IA/IgG therapy are associated with increased LVEF, decreased left ventricular inner diameter at diastole (LVIDd) and reduced myocardial inflammation. Despite knowing the cardiac benefits of IA/IgG, the precise molecular mechanism induced by therapy is still elusive. Additionally, only ≈60 % DCM patients treated with IA/IgG demonstrated improved heart function. Moreover, the reasons for this differential outcome among DCM patients after treatment have not been clearly understood. In this study, efforts were made to uncover the therapy induced proteomic changes in the heart of responders (relative change in LVEF ≤ 20%, LVEF < 5% absolute value) and non-responders using a global proteomic approach. Apart from it, proteomic profiling of endomyocardial biopsies and plasma was performed to find protein biomarker candidates which might be useful to distinguish responder and non-responder DCM patients before immunoadsorption therapy and support a selective and individualized treatment. To reveal therapy induced myocardial proteomic changes, endomyocardial biopsies of DCM patients before and after therapy were compared. LVEF increased (32 ± 8 to 45±7, p<0.002) and LVIDd decreased (66 ± 6 to 60±6, p<0.040) after therapy in responders, whereas non-responders did not show any significant changes in these clinical parameters. To address the changes in the myocardial proteome induced by therapy, a label-free proteomic approach was applied. The most prominent proteomic differences between both subgroups were observed in cytoskeletal, fibrosis, and extracellular matrix proteins. Therapy linked benefit in responders seems to be highly associated with the lower abundance of fibrotic and extracellular matrix proteins which seems to reflect a lower activity of transforming growth factor-β signaling. To elucidate proteomic differences between responders and non-responders at baseline, endomyocardial biopsies and plasma proteome profiling were performed. Responder and non-responder DCM patients did not show any significant differences in the clinical parameters (LVEF, LVIDd, age, inflammation, etc.) before IA/IgG therapy except for disease duration that was in tendency higher among non-responders. Proteomics profiling of endomyocardial biopsies revealed 54 differentially abundant proteins between responders and non-responders. Among those proteins, Protein S100-A8 and kininogen-1 was found higher whereas perilipin-4 was found lower abundant in responders. Plasma profiling of these subgroups revealed five proteins (S100-A8, S100-A9, C-Reactive protein, lipopolysaccharide-binding protein, and cysteine-rich secretory protein) displaying strong discriminative power between responders and non-responders. Higher abundance of Protein S100-A8 was observed in myocardium as well as in plasma among responders. Protein S100-A8 might be a potential candidate to distinguish responders and non-responders at baseline, and its potential utility at clinical levels must be evaluated. The last objective of the thesis was to establish a workflow for the relative quantitation of phosphopeptides for samples generally obtained in small amounts like myocardial biopsies. To address this question, optimization was performed with HL-1 cardiomyocytes using a PolyMAC phosphopeptide enrichment kit and the effect of TGF-β1 on the phosphoproteome was evaluated as a proof-of-principle study. Using only 200µg protein of each sample up to 2000 phosphopeptides with an efficiency of >90 percent could be covered. In total, upon TGF-β1 incubation alterations of 214, 92, and 53 phosphopeptides were observed after 1, 6 and 24 hours, respectively. Differentially altered phosphopeptides belonged to many signaling pathways including the ubiquitin-proteasome pathway, cytoskeletal regulation by Rho GTPase, calcium signaling, and TGF-β signaling. Thus, in this study a workflow for relative quantitation of phosphopeptides was established that may be later applied to precious biopsy samples. Along with this, TGF- β1 induced phosphoproteome was analysed in HL-1 cardiomyocytes.
Little is known about mechanics underlying the interaction among platelets during activation and aggregation. Although the strength of a blood thrombus has likely major biological importance, no
previous study has measured directly the adhesion forces of single platelet-platelet interaction at different activation states. Here, we filled this void first, by minimizing surface mediated plateletactivation and second, by generating a strong adhesion force between a single platelet and an AFM cantilever, preventing early platelet detachment. We applied our setup to measure rupture forces between two platelets using different platelet activation states, and blockade of platelet receptors. The rupture force was found to increase proportionally to the degree of platelet activation, but reduced with blockade of specific platelet receptors. Quantification of single platelet-platelet interaction provides major perspectives for testing and improving biocompatibility of new materials; quantifying the effect of drugs on platelet function; and assessing the mechanical characteristics of acquired/inherited platelet
defects.
The antigen in heparin-induced thrombocytopenia (HIT) is expressed on platelet factor 4 (PF4) when PF4 complexes with polyanions. In recent years, biophysical tools (e.g. circular dichroism spectroscopy, atomic force microscopy, isothermal titration calorimetry, x-ray crystallography, electron microscopy) have gained an important role to complement immunological and functional assays for better understanding the interaction of heparin with PF4. This allowed identification of those features that make PF4 immunogenic (e.g. a certain conformational change induced by the polyanion, a threshold energy of the complexes, the existence of multimeric complexes, a certain number of bonds formed by PF4 with the polyanion) and to characterize the morphology and thermal stability of complexes formed by the protein with polyanions. These findings and methods can now be applied to test new drugs for their potential to induce the HIT-like adverse drug effect by preclinical in vitro testing. The methods and techniques applied to characterize the antigen in HIT may also be helpful to better understand the mechanisms underlying other antibody-mediated disorders in thrombosis and hemostasis (e.g. acquired hemophilia, thrombotic thrombocytopenic purpura). Furthermore, understanding the mechanisms making the endogenous protein PF4 immunogenic may help to understand the mechanisms underlying other autoimmune disorders.
In der Arzneimitteltherapie nehmen parenteral zu applizierende Arzneimittel einen immer größer werdenden Stellenwert ein. Diese Entwicklung beruht vor allem auf der steigenden Anzahl von Peptiden und Proteinen als Wirkstoffe, deren perorale Applikation aufgrund unzureichender Resorptionsraten aus dem Gastrointestinaltrakt unmöglich ist, aber auch auf der Möglichkeit Depotformulierungen anzuwenden, die Wirkstoffe nach subkutaner oder intramuskulärer Injektion über einen langen Zeitraum freisetzen können. Dennoch sind Arzneimitteltransportwege nach subkutaner oder intramuskulärer Applikation im Detail weitestgehend unerforscht. In der vorliegenden Arbeit wurde der Fokus auf die intramuskuläre Applikation gelegt. Im ersten Teil der Arbeit wurde eine tierexperimentelle Studie an Ratten durchgeführt, die es zum Ziel hatte, ausgewählte physiologische Einflussparameter auf die Wirkstoffresorption nach intramuskulärer Injektion zu untersuchen. Die Tiere erhielten sowohl wässrige Lösungen als auch ölige Suspensionen von Paracetamol, Prednisolon und Diclofenac-Natrium in die rechte Oberschenkelmuskulatur und das jeweilige Placebo in den Muskel des linken Oberschenkels. Anschließend wurde das intramuskuläre Arzneistoffdepot erstmals mittels Magnetresonanztomographie (MRT) als bildgebendes Verfahren zeitabhängig untersucht und parallel die Anflutungskinetik der Wirkstoffe ins Blut bestimmt. Die Volumina und Oberflächen der Depots sowie die Zeit bis zu deren Abtransport aus dem Muskelgewebe wurden mit den Blutspiegelkurven verglichen. Allen Formulierungen war gemein, dass der Wirkstoff deutlich schneller resorbiert wurde als das Depot. Daraus lässt sich schließen, dass die Wirkstoffaufnahme nicht über die Resorption des Depots erfolgte. Ein schnelleres Verschwinden der Depots führte nicht zu höheren Blutspiegelmaxima oder zu einer beschleunigten systemischen Wirkstoffresorption. Es wurde keine Korrelation zwischen dem Volumen und der Oberfläche der Depots und den Blutspiegelkurven gefunden. Ein weiterer Aspekt, der während der durchgeführten Studie näher untersucht wurde, ist die Möglichkeit, mit Hilfe der MRT lokale Reaktionen in Folge der Injektion zu detektieren. Bei Diclofenac-Natrium wurde in allen Fällen eine Ansammlung interstitieller Flüssigkeit am Ort der Injektion beobachtet. Histopathologische Untersuchungen des Muskelgewebes konnten einen Zusammenhang zwischen der Größe des visualisierten Ödems und dem Ausmaß der Entzündung belegen. Im zweiten Teil dieser Arbeit galt es, mit den gewonnenen In vivo-Daten möglichst biorelevante Methoden für Freisetzungstests intramuskulärer Arzneiformen zu entwickeln. Dabei sollte sowohl die Simulation der Durchblutung des Muskelgewebes Berücksichtigung finden als auch die Simulation des Muskelgewebes oder der Depots im Muskelgewebe. Es wurden verschiedene Versuchsaufbauten entwickelt, adaptiert und modifiziert. Darunter zählen Gel-Schaum-Blöcke in der Durchflusszelle, die Keramikmembran und der Membranadapter in der Durchflusszelle. Während die Simulation der Durchblutung und der injizierten Depots in allen Testmethoden möglich war, konnte das Muskelgewebe nicht befriedigend nachgebildet werden. Die Anwendung verschiedener Freisetzungstest-Methoden hatte auf die Verteilung der Wirkstoffe aus den wässrigen Lösungen keinen nennenswerten Einfluss. Der größte Einfluss auf die Verteilungsgeschwindigkeit wurde bei der öligen Suspension von Prednisolon beobachtet. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit konnte nicht abschließend geklärt werden, welche Parameter der Situation in vivo entscheidend für das Anflutungsverhalten der Wirkstoffe nach intramuskulärer Injektion sind. Es konnte jedoch gezeigt werden, dass die Kombination aus pharmakokinetischen Untersuchungen mit MRT-Bildgebung eine vielversprechende Möglichkeit darstellt, Einblicke in die Biopharmazie intramuskulärer Depots zu erhalten. Außerdem konnte gezeigt werden, dass die Verwendung der MRT zur Feststellung der lokalen Verträglichkeit, vor allem neu entwickelter Arzneiformen, eine sehr gut geeignete nicht-invasive Methode darstellt. Die Ergebnisse der In vitro-Untersuchungen verdeutlichen, dass die Freisetzungstestmethode vor allem bei langsam freisetzenden Arzneiformen einen erheblichen Einfluss ausüben kann. Eine universelle Testmethode, mit der zuverlässig das In vivo-Freisetzungsverhalten nach intramuskulärer Injektion vorhergesagt werden kann, ist derzeit nicht verfügbar. Die entwickelten Modelle stellen einen ersten Schritt zur Entwicklung biorelevanter Freisetzungstestmethoden für intramuskulär applizierte Darreichungsformen dar. Zur Verbesserung dieser Modelle sind ein umfassenderes Verständnis der Arzneimittelverteilungs- und -Transportmechanismen notwendig und weitere Studien, die bildgebende Verfahren mit der pharmakokinetischen Analyse kombinieren, wünschenswert.
Heart Failure is currently the most common cardiac disorder and a major public health concern worldwide. The adult mammalian heart harbors a subpopulation of cardiac progenitor cells (CPC) that are capable of improving cardiac function. The scope of this study was to delineate the molecular phenotype of a subpopulation of CPCs characterized by the expression of the stem cells antigen-1 surface marker (Sca-1+) and to further identify molecular alterations occurring under heart failure conditions. In order to understand the underlying cellular mechanisms an integrated approach of proteomics and transcriptomics-based techniques were employed. The first step towards achieving this goal was to unravel the native Sca-1+ cell characteristics of freshly isolated progenitor cells derived from healthy adult murine hearts. The proteome map of Sca-1 cells was established using a gel-based mass-spectrometry (gel LC-MS/MS) approach. For better interpretation, a comparison with the protein profiles of cardiomyocytes and Sca-1- cells obtained under similar experimental conditions was performed. All three cell-types were morphologically different in size and structure, which was also evident from their protein expression profiles. We observed that Sca-1+ cells lack endothelial-like and cardiac contractile phenotypes, unlike Sca-1- cells and cardiomyocytes, respectively. Functional assessment of both protein and gene expression profiles revealed a possible role of Sca-1+ cells in cell adhesion, migration, and proliferation. CPC remain in a dormant state under physiological condition unless challenged by myocardial injury. Previous studies revealed that resident Sca-1+ cells home to the injured myocardium but not to the healthy heart and further differentiate into functional cardiomyocytes. We investigated the molecular background of this behavior of adult Sca-1+ cells under heart failure condition which might provide a better insight into their cardiogenic potential in a pathological milieu. The double transgenic α-myosin heavy chain (MHC)-cyclin T1/Gαq overexpressing mouse was chosen as a model for heart failure. Using the comparative gene expression profiling we could detect the differential regulation of 197 genes with at least a 2-fold difference. Among these BDNF mRNA levels were 5-fold higher in the Sca-1+ cells derived from transgenic mice (Cyc+) in comparison to that of wild-type controls (Wt+). This difference was also observed at protein level. The substantially higher expression of BDNF during heart failure prompted us to investigate its regulatory effect on Sca1+ cells. In this current study we were able to show that small amounts of exogenous BDNF stimulated the migratory potential of Cyc+ cells. This effect was not seen in treated Wt+ cells. Furthermore, pulsed SILAC was employed to monitor BDNF mediated changes following treatment. After BDNF treatment, 58 proteins were differentially regulated of which proteins related to cell proliferation were reduced in level in Cyc+ cells while they displayed increased levels in Wt+ cells. Findings from bromodeoxyuridine (BrdU) assays and immunoblotting indicated that BDNF might initiate a differentiation program by repressing cell proliferation in Cyc+ cells. Taken together, it could be shown that the BDNF effect on protein synthesis of Cyc+ and Wt+ cells varied considerably, suggesting an improvement of the cardiogenic potential of Sca-1+ cells under pathological conditions. Aldosterone levels are known to be elevated during heart failure. In this part of study it was hypothesized that endocrine factors associated with heart failure might influence the migration of CPC, thereby possibly restoring the cardiac function of diseased hearts. It could be shown that high concentrations of aldosterone, similar to those found in the plasma of heart failure patients, induced the migration of Sca-1+ cells by up to 60% when compared to control, while physiological levels had no significant influence. In addition, it could be demonstrated that the aldosterone stimulus led to the activation of the mineralocorticoid receptor (MR) expressed on Sca1+ cells, which in turn facilitated migration. This was supported by application of MR antagonist eplerenone, which significantly reduced the aldosterone-induced increase in cell migration while a glucocorticoid antagonist exhibited no inhibitory effect. Hence, the results support the potential role of aldosterone in the mobilization of CPC. It is currently believed that the beneficial effects of cell-based therapies on cardiac repair are imparted to a large degree via paracrine mechanisms. We therefore focused on understanding the influence of pathophysiological levels of aldosterone on the extracellular environment of Sca-1+ cells. MS-based secretome profiling of cells treated for 24h with aldosterone treatment revealed higher levels of proteins associated with extracellular matrix remodeling and IGF signaling. Additionally, galectin-1 and gelsolin were significantly increased in level under pathological conditions indicating a possible paracrine tissue repair of Sca-1+ cells. To conclude, the global proteome and transcriptome profiles generated here revealed the molecular phenotype of Sca-1+ cells which may be used for future reference. The comparative microarray study provided deeper insight into the endogenous changes in mRNA expression during heart failure and delineated the cardiogenic characteristics of Sca-1+ cells. Moreover, the data presented here shed new light on the potential role of BDNF in regulating the mobilization and proliferation of CPCs. Our study on the influence of aldosterone on the migration and the extracellular proteome of CPCs provided new insights on the beneficial effects of this mineralocorticoid on cardiac cells.
Background: The mechanism of how childhood trauma leads to increased risk for adult dissociation is not sufficiently understood. We sought to investigate the predicting effects and the putatively mediating roles of PTSD and alexithymia on the path from childhood trauma to adult dissociation. Methods: A total of 666 day-clinic outpatients were administered the Childhood Trauma Questionnaire (CTQ), the Toronto Alexithymia Scale (TAS-20), the Posttraumatic Diagnostic Scale (PDS), and the Dissociative Experiences Scale (DES) and controlled for sex, age, and the Global Symptom Index (GSI). Linear regression analyses and mediation analyses were applied. Results: Independent predictive effects on dissociation were found for childhood trauma, alexithymia and PDS, even after adjusting for GSI. Effects of childhood neglect on dissociation were slightly stronger than of abuse. Alexithymia did not mediate the path from childhood trauma to dissociation. Mediation by PDS was specific for childhood abuse, with all PTSD symptom clusters being significantly involved. Conclusions: Childhood abuse and neglect are important predictors of dissociation. While the effects of abuse are mediated by PTSD, the mechanism of how neglect leads to dissociation remains unclear. The results further support the predictive value of alexithymia for adult dissociation above and beyond the effects of childhood trauma, PTSD, and GSI scores.