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Podocytes are highly specialized kidney cells that are attached to the outer aspect of the glomerular capillaries and are damaged in more than 75% of patients with an impaired renal function. This specific cell type is characterized by a complex 3D morphology which is essential for proper filtration of the blood. Any changes of this unique morphology are directly associated with a deterioration of the size-selectivity of the filtration barrier. Since podocytes are postmitotic, there is no regenerative potential and the loss of these cells is permanent. Therefore, identification of small molecules that are able to protect podocytes is highly important. The aim of this work was to establish an in vivo high-content drug screening in zebrafish larvae. At first, we looked for a reliable podocyte injury model which is fast, reproducible and easy to induce. Since adriamycin is commonly used in rodents to damage podocytes, we administered it to the larvae and analyzed the phenotype by in vivo microscopy, (immuno-) histology and RT-(q)PCR. However, adriamycin did not result in a podocyte-specific injury in zebrafish larvae. Subsequently, we decided to use a genetic ablation model which specifically damages podocytes in zebrafish larvae. Treatment of transgenic zebrafish larvae with 80 µM metronidazole for 48 hours generated an injury resembling focal and segmental glomerulosclerosis which is characterized by podocyte foot process effacement, cell depletion and proteinuria. Following this, we established an in vivo high-content screening system by the use of a specific screening zebrafish strain. This screening strain expresses a circulating 78 kDa eGFP-labeled Vitamin D-binding fusion protein, which passes the filtration barrier only after glomerular injury. Therefore, we had an excellent readout to follow podocyte injury in vivo. We generated a custom image analysis software that measures the fluorescence intensity of podocytes and the vasculature automatically on a large scale. Furthermore, we screened a specific drug library consisting of 138 compounds for protective effects on larval podocytes using this in vivo high-content system. The analysis identified several initial hits and the subsequent validation experiments identified belinostat as a reliable and significant protective agent for podocytes. These results led to a patent request and belinostat is a promising candidate for a clinical use and will be tested in mammalian podocyte injury models.

Niemann–Pick type C1 (NPC1) is a lysosomal storage disorder, inherited as an autosomal-recessive trait. Mutations in the Npc1 gene result in malfunction of the NPC1 protein, leading to an accumulation of unesterified cholesterol and glycosphingolipids. Beside visceral symptoms like hepatosplenomegaly, severe neurological symptoms such as ataxia occur. Here, we analyzed the sphingosine-1-phosphate (S1P)/S1P receptor (S1PR) axis in different brain regions of Npc1−/− mice and evaluated specific effects of treatment with 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HPβCD) together with the iminosugar miglustat. Using high-performance thin-layer chromatography (HPTLC), mass spectrometry, quantitative real-time PCR (qRT-PCR) and western blot analyses, we Int. J. Mol. Sci. 2020, 21, 4502; doi:10.3390/ijms21124502 www.mdpi.com/journal/ijms Int. J. Mol. Sci. 2020, 21, 4502 2 of 31 studied lipid metabolism in an NPC1 mouse model and human skin fibroblasts. Lipid analyses showed disrupted S1P metabolism in Npc1−/− mice in all brain regions, together with distinct changes in S1pr3/S1PR3 and S1pr5/S1PR5 expression. Brains of Npc1−/− mice showed only weak treatment effects. However, side effects of the treatment were observed in Npc1+/+ mice. The S1P/S1PR axis seems to be involved in NPC1 pathology, showing only weak treatment effects in mouse brain. S1pr expression appears to be affected in human fibroblasts, induced pluripotent stem cells (iPSCs)-derived neural progenitor and neuronal differentiated cells. Nevertheless, treatment-induced side effects make examination of further treatment strategies indispensable

Chronic kidney disease (CKD) is a major public health burden affecting more than 500 million people worldwide. Podocytopathies are the main cause for the majority of CKD cases due to pathogenic morphological as well as molecular biological alterations of postmitotic podocytes. Podocyte de-differentiation is associated with foot process effacement subsequently leading to proteinuria. Since currently no curative drugs are available, high throughput screening methods using a small number of animals are a promising and essential tool to identify potential drugs against CKD in the near future. Our study presents the implementation of the already established mouse GlomAssay as a semi-automated high-throughput screening method—shGlomAssay—allowing the analysis of several hundreds of FDA-verified compounds in combination with downstream pathway analysis like transcriptomic and proteomic analyses from the same samples, using a small number of animals. In an initial prescreening we have identified vitamin D3 and its analog calcipotriol to be protective on podocytes. Furthermore, by using RT-qPCR, Western blot, and RNA sequencing, we found that mRNA and protein expression of nephrin, the vitamin D receptor and specific podocyte markers were significantly up-regulated due to vitamin D3- and calcipotriol-treatment. In contrast, kidney injury markers were significantly down-regulated. Additionally, we found that vitamin D3 and calcipotriol have had neither influence on the expression of the miR-21 and miR-30a nor on miR-125a/b, a miRNA described to regulate the vitamin D receptor. In summary, we advanced the established mouse GlomAssay to a semi-automated high-throughput assay and combined it with downstream analysis techniques by using only a minimum number of animals. Hereby, we identified the vitamin D signaling pathway as podocyte protective and to be counteracting their de-differentiation.

In der vorliegenden Studie wurden die in einzelnen Kasuistiken berichteten schwerwiegenden Komplikationen, wie die Perforation des Spinalkanals und dadurch hervorgerufenen Verletzungen der intraspinalen Strukturen (Heyll und Ziegenhagen 2000; Schmittinger et al. 2011) im Rahmen der neuraltherapeutischen Injektion der Tonsilla pharyngea aus morphologischer Sicht einer näheren Betrachtung unterzogen. Zu diesem Zweck wurde der mögliche Stichkanal einer Kanüle virtuell anhand computertomographischer Datensätze von insgesamt 53 adulten Schädeln von sieben unterschiedlichen Populationen verschiedener historischer und geographischer Herkunft rekonstruiert. Dabei wurde der Einfluss einer 8 cm langen und nach 4 cm um 140° nach kranial gebogenen Kanüle entsprechend den Vorgaben von Barop (2015) mit einer 8 cm langen, geraden Kanüle in Anlehnung an Dosch (1995) verglichen. Der knöcherne Treffpunkt der Kanülenspitzen im Epipharynx wurde anschließend mittels linearer Streckenmaße metrisch erfasst. Um den Einfluss der Schädelmorphologie auf die Messergebnisse beurteilen zu können, wurden zusätzlich Zusammenhänge zwischen definierten Parametern am Epipharynx und ausgewählten Schädelparametern statistisch geprüft. Alle Untersuchungen erfolgten an CT-Datensätzen mittels des Programmes Horos v3.3.5 (© 2019 Horos Project). Dazu wurden Längenmessungen und Winkelberechnungen am Schädel vorgenommen sowie Abstände zu definierten Landmarken an Schädelbasis und Epipharynx vermessen. Die Beziehungen zwischen den erhobenen Parametern wurden bei Vorliegen einer Normalverteilung mit Hilfe parametrischer Tests (u. a. einfaktorielle Varianzanalyse (ANOVA)) untersucht. Die Untersuchungsergebnisse zeigten für alle Schädel und unabhängig der Verwendung einer geraden oder abgewinkelten Kanüle stets einen knöchernen Treffpunkt im Epipharynx. Die Treffpunkte der gebogenen Kanüle lagen stets weiter anterior als jene der gerade Kanüle. Demzufolge ist hinsichtlich des Risikos, den Spinalkanal zu verletzen, die gebogene Kanüle zu favorisieren. Mögliche statistische Beziehungen zwischen den Schädelparametern mit den Abständen des knöchernen Treffpunktes der Kanülen zum Basion wurden mittels einer Korrelationsanalyse nach Pearson, einer einfachen linearen Regressionsanalyse sowie mit einer multifaktoriellen ANOVA geprüft. Die Ergebnisse dieser Studie verdeutlichen signifikante Korrelationen zwischen Epipharynx- und Gesichtslänge. Zudem ließ sich ein tendenzieller Zusammenhang zwischen der mittleren Gesichtshöhe bzw. der Epipharynxhöhe zum Abstand des knöchernen Kanülentreffpunktes und dem höchsten Punkt im Epipharynx nachweisen. Im Ergebnis der statistischen Untersuchungen zeigte sich jedoch auch, dass mögliche Populationsunterschiede keinen Einfluss auf den knöchernen Kanülentreffpunkt im Epipharynx haben. Mit der vorliegenden Arbeit wurde eine standardisierte Methode vorgestellt, die es ermöglicht, den knöchernen Treffpunkt einer Kanüle an der Schädelbasis zu analysieren und quantitativ zu bestimmen. Damit ergeben sich neue Möglichkeiten zur Untersuchung der neuraltherapeutischen Injektion an das Rachendach auch unter Berücksichtigung phylogenetischer und populationsbiologischer Aspekte. Derartige Daten sind für die Reduktion schwerwiegender Komplikationen von unmittelbarer klinischer Bedeutung.

In der vorliegenden Arbeit wurde die Morphologie des knöchernen Gaumens verschiedener Feuchtnasenprimaten, Neuweltaffen und Altweltaffen untersucht und miteinander verglichen. Zudem wurde ein möglicher Zusammenhang zwischen der Morphologie des knöchernen Gaumens und dem Sinus maxillaris überprüft. Die Untersuchung erfolgte anhand von CT- und DVT-Datensätzen an insgesamt 138 verschiedenen Primatenschädeln. Das genaue Alter sowie das Geschlecht einiger Tiere waren nicht bekannt. Mit Hilfe der Software OsiriX Lite Version 10.0.2 (Osman Ratib, Antoine Rosset) wurde die Vermessung der verwendeten Datensätze anhand definierter Gaumenmaße durchgeführt. Zusätzlich ermöglichte die Software die Bestimmung des Gaumenvolumens sowie die Erstellung eines Gaumenmodells mittels 3-D Rekonstruktion. Zudem wurden verschiedene Schädelmaße sowie das Volumen des Sinus maxillaris bestimmt. Die biostatistische Auswertung der Ergebnisse umfasste neben der Untersuchung signifikanter Unterschiede der Gaumenmaße mittels U-Test und H-Test eine Korrelationsanalyse sowie eine einfache lineare Regressionsanalyse. Um den Einfluss möglicher Störvariablen zu eliminieren, wurden die Schädelbasislänge und die Obergesichtshöhe im Rahmen einer partiellen Korrelationsanalyse herausgerechnet. Insgesamt erfolgte die Auswertung sowohl innerhalb einer Primatengruppe als auch zwischen den jeweiligen Gruppen. Um die Gaumenmorphologie der Primatengruppen besser vergleichen zu können, wurden Gaumenindizes gebildet. Bei allen untersuchten Primatengruppen konnte eine Gaumenwölbung nachgewiesen werden. Dabei unterscheiden sich im koronaren Schnittbild vor allem das Ausmaß und die Form dieser Wölbung. Grundsätzlich liegt bei allen untersuchten Primaten im vorderen Abschnitt des Gaumens eine flache Wölbung vor. Diese nimmt im Bereich der Prämolaren und Molaren zu und flacht im dorsalen Abschnitt des Gaumens wieder ab. Während bei den Strepsirrhini eine geringe Wölbung des Gaumens vorliegt, ist diese bei den Catarrhini am stärksten ausgeprägt. Bezüglich der Grundform der Gaumenwölbung weist der Gaumen der Strepsirrhini im Bereich der Molaren eine trianguläre Form auf. Diese ist bei den Platyrrhini elliptisch bis halbkreisförmig. Die Grundform der Gaumenwölbung der Catarrhini variiert zwischen trapezoid bis rechteckig und einer hohen Bogenform. Die erhobenen Gaumenindizes ergaben für alle untersuchten Primatengruppen einen Gaumen, der als leptostaphylin (schmalgaumig) klassifiziert werden kann. Dabei weisen die Platyrrhini den verhältnismäßig breitesten Gaumen aller untersuchten Primatenspezies auf. Bezüglich der Gaumenhöhe ist der Gaumen der Strepsirrhini und Platyrrhini als chamaestaphylin (niedergaumig) zu bezeichnen. Der Gaumen der Catarrhini ist dagegen als orthostaphylin (mittelhochgaumig) einzustufen. Bei einigen Präparaten konnte ein Torus palatinus beobachtet werden, wobei die Ausprägung und Häufigkeit dieser Exostose zwischen den Primatengruppen variierte. Während ein Torus palatinus bei den Catarrhini in 49,4 % der Fälle gefunden wurde, konnte dieser bei den Strepsirrhini bei 28 % der Präparate festgestellt werden. Hervorzuheben ist, dass bei keinem der untersuchten Neuweltaffen ein Torus palatinus gefunden wurde. Die Korrelationsanalyse ergab für alle untersuchten Primatengruppen eine insgesamt hohe signifikante Korrelation zwischen den erhobenen Gaumenmaßen und verschiedenen Längen-, Breiten- und Höhenmaßen des Gesichtsschädels. Bei allen Primatenspezies, die einen Sinus maxillaris ausgebildet haben, konnten wir einen signifikanten Zusammenhang zwischen dem Gaumenvolumen und dem Volumen des Sinus maxillaris feststellen. Im Rahmen einer partiellen Korrelationsanalyse konnte jedoch gezeigt werden, dass diese Korrelation maßgeblich durch die Schädelgröße determiniert wird. Lediglich bei den Catarrhini konnten wir nach partieller Korrelationsanalyse eine signifikante Korrelation zwischen der Gaumenhöhe und dem Sinus maxillaris feststellen. Inwiefern das Vorhandensein des Sinus maxillaris einen Einfluss auf die Gaumenmorphologie hat, wurde im Sinne eines natürlichen Experiments durch einen Speziesvergleich innerhalb der Cercopithecoidea überprüft. Dazu wurde die Gaumenmorphologie von Colobus guereza, einem Primaten ohne Sinus maxillaris, und Macaca fuscata, einem Primaten mit Sinus maxillaris, verglichen. Es konnte gezeigt werden, dass die Ausbildung des Sinus maxillaris keinen signifikanten Einfluss auf die Morphologie des knöchernen Gaumens hat. Für beide Strukturen kann folglich ein eigenes Wachstumspotenzial angenommen werden. Bei Primaten, welche einen Sinus maxillaris ausgebildet haben, weisen die Ergebnisse dieser Studie auf einen Zusammenhang zwischen der Gaumenhöhe und dem Volumen des Sinus maxillaris hin. Dabei wird der Zusammenhang beider Maße vor allem durch die Schädelgröße determiniert, obgleich der Einfluss der Schädelgröße bei den Platyrrhini und Strepsirrhini größer zu sein scheint als bei den Catarrhini. Insgesamt besteht der Zusammenhang zwischen Sinus maxillaris und Palatum durum unserer Auffassung nach vor allem aufgrund der engen topografischen Beziehung beider Strukturen zueinander, sodass ein gut ausgebildeter Processus alveolaris einen großen Sinus maxillaris begünstigt. Diese Arbeit bietet eine Übersicht über die unterschiedliche Gaumenmorphologie einzelner Primatenspezies innerhalb der Ordnung der Primaten und leistet so aus vergleichend-anatomischer Sicht einen Beitrag zum Verständnis einiger Einflussfaktoren auf die Gaumenmorphologie. Die Ergebnisse dieser Studie tragen Modellcharakter und lassen aufgrund der engen stammesgeschichtlichen Verwandtschaft zwischen nichtmenschlichen Primaten und dem Menschen Rückschlüsse auf den Zusammenhang beim Menschen zu. In Bezug auf den Sinus maxillaris verdeutlicht diese Studie, dass die Pneumatisationsverhältnisse bei der Beurteilung der Maxilla und des knöchernen Gaumens künftig stärker berücksichtigt werden sollten.

80% of chronic kidney diseases are caused by the loss and the damage of a differentiated and postmitotic cell type, the podocytes. The size-selectivity of the blood filtration barrier is highly dependent on the complex interdigitation of the podocyte foot processes as well as of the slit membrane which is spanned in between. Changes of this specific morphology as well as a detachment of podocytes lead to the clinical hallmark of a nephrotic syndrome e.g. proteinuria and oedema formation. Since specific drugs or therapies are usually not available, patients are often dependent on dialysis and transplantation. Therefore, intensive studies are necessary to understand the pathogenesis of glomerulopathies as well as to identify specific drugs. In the past, it was already demonstrated that the zebrafish is an ideal model to study kidney function and to screen for drugs, since the larvae quickly develop a simple glomerulus that is comparable to the glomeruli of mice, rat and human. In the present work, a zebrafish model was established to study a specific glomerulopathy named focal segmental glomerulosclerosis (FSGS). FSGS is mainly characterized by histology of the glomeruli which shows segmental scar formation and matrix deposition due to an activation of parietal epithelial cells (PEC) lining the Bowman’s capsule. For this purpose, we used the nitroreductase/metronidazole (NTR/MTZ) system, in which a cytotoxic agent is exclusively generated in podocytes by the enzyme NTR resulting in apoptosis of cells. Firstly, the parameters for development of an FSGS-like disease were evaluated and the glomerular response to podocyte depletion was examined during three days after the induction of podocyte damage. Using classic histological techniques, immunofluorescence staining and transmission electron microscopy, it was possible to demonstrate that zebrafish larvae phenocopy human FSGS in important characteristics after partial podocyte depletion. Secondly, by intravascular injection of fluorescence-labeled high molecular weight dextran, we found that the filtration barrier became leaky. Moreover, we identified a severe podocyte foot process effacement, formation of subpodocyte space pseudocysts and loss of the slit membrane protein podocin. Morphometrical, histological and ultrastructural analysis revealed an enlargement of the glomerulus, proliferation of cuboidal PECs and intraglomerular deposition of extracellular matrix components, all typical hallmarks of FSGS. Further, we observed adhesions between the parietal and the visceral glomerular cell layer forming sclerotic lesions. However, it remains still unclear whether an inflammatory response is involved in the development of sclerotic lesions. Our microscopic analysis provided some evidence for immigration of immunocompetent cells like neutrophils, presumably due to induction of apoptosis in our model. Taken together, in the present work a zebrafish model was established with characteristics of mammals FSGS which will be useful for pathomechanism studies as well as for drug screening.

Zusammenfassung In der vorliegenden Studie wurde die Morphologie des N. opticus von Tupaia belangeri untersucht. Grundlage dieser Untersuchung waren die MRT-Datensätze von 20 adulten Köpfen von Tupaia belangeri beiderlei Geschlechts. Die MRT Schichtaufnahmen erfolgten mit einem 7 Tesla ClinScan Kernspintomographen der Firma Bruker. Ausgehend von diesen MRT-Datensätzen wurden Volumenmessungen des N. opticus, lineare Streckenmessungen des N. opticus und der A. centralis retinae sowie Flächenmessungen der Retina vorgenommen. Die Ergebnisse dieser Studie verdeutlichen, dass mit Hilfe der magnetresonanztomographischer Bilddiagnostik Messungen des N. opticus, der A. centralis retinae und der Fläche der Retina bei Tupaia belangeri vorgenommen werden können. Der Vorteil bei der Magnetresonanztomographie besteht in der detailreichen Qualität der Schichtaufnahmen mit exzellentem Weichteilkontrast. Zwischen den beiden Geschlechtern von Tupaia belangeri besteht bezüglich des Volumens des N. opticus kein signifikanter Geschlechtsdimorphismus. Mit steigendem Alter wird bei beiden Geschlechtern eine Zunahme des Volumens des N. opticus deutlich. Die Länge des N. opticus vergrößert sich mit steigendem Alter der Tiere bei beiden Geschlechtern ohne erkennbaren Geschlechtsdimorphismus. Beim Durchmesser des N. opticus zeigten sich ebenfalls keine signifikaten Unterschiede bezogen auf das Geschlecht und auf das Alter der Tiere. Die Längenmessungen des Durchmessers der A. centralis retinae von Tupaia belangeri zeigten keine signifikanten Unterschiede zwischen dem Geschlecht und dem Alter der Tiere. Bei den Flächenmessungen der Retina wurden keine signifikaten Zusammenhänge zwischen dem Geschlecht der Tiere deutlich. Eine Flächenabnahme der Retina wurde hingegen mit steigendem Alter der Tiere erkennbar. Um mögliche Merkmalszusammenhänge zwischen dem Volumen, der Länge und dem Durchmesser des N. opticus sowie dem Durchmesser der A. centralis retinae und der Fläche der Retina darzustellen, wurde eine Korrelations- und Regressionsanalyse durchgeführt. Die Korrelationsanalysen zeigten signifikante Zusammenhänge zwischen dem Volumen des N. opticus und der Fläche der Retina und dem Volumen des N. opticus und dem Alter der Tiere. Außerdem konnte ein signifikanter Zusammenhang zwischen dem Volumen des N. opticus und seiner Länge festgestellt werden. Signifikante Korrelationen zwischen der A. centralis retinae und dem Volumen des N. opticus, zwischen der A centralis retinae und dem Durchmesser des N. opticus und zwischen der A. centralis retinae und der Fläche der Retina konnten nicht festgestellt werden. Die MRT-Schichtaufnahmen von Tupaia belangeri mit dem 7-Tesla-Kleintier-MRT erlauben eine ausgezeichnete bilddiagnostische Befundung von anatomischen Strukturen innerhalb der Orbita und deren Topographie zueinander. Durch die hohe Auflösung der Bilder können die zu untersuchenden Regionen exakt analysiert und mit klinischen Daten in Bezug gesetzt werden. Mit Hilfe der Magnetresonanztomographie kann der zu vermessende anatomische Bereich abgegrenzt und in ein 3D-Rekonstruktionsmodell umgewandelt werden. Die vorliegende Studie liefert erstmalig detaillierte Größenangaben zum Volumen, der Länge und dem Durchmesser des N. opticus bei Tupaia belangeri. Die hier durchgeführten anatomischen Untersuchungen des N. opticus der Ordnung Scandentia können einen wesentlichen Beitrag zum besseren Verständnis der Morphologie der Kopfregion von Primaten darstellen.

Fehlfunktionen oder der Verlust von Podozyten führen zu Glomerulopathien, welche in ca. 90 % der Fälle die Ursache für eine Niereninsuffizienz ist. Der Verlust resultiert aus einer fehlerhaften Haftung an der glomerulären Basalmembran unter anderem durch eine erhöhten mechanischen Beanspruchung, zum Beispiel bei erhöhtem Blutdruck. Die Erforschung des Zusammenspieles aus dem Aktin-Zytoskelett und den Fokaladhäsionen verspricht hier einen Erkenntnisgewinn über die Mechanismen der Adhäsion und der Resistenz gegen äußere Kräfte. Die Fluoreszenzmikroskopie erlaubt eine detailreiche Abbildung dieser Strukturen. Die anschließende Beschreibung oder Quantifizierung ist allerdings aufgrund der ungeordneten und statistisch verteilten Formen und Anordnungen der Filamente und Fokaladhäsionen erschwert. Moderne computergestützte Bildauswertungsmethoden stellen hier eine Ausweg dar, weil sie eine große Anzahl von Zellen mit einer beliebigen Detailgenauigkeit nach festen Regeln untersuchen können. Das Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung und Testung von solchen Methoden zur quantitativen Bildauswertung für die Merkmalsextraktion von Fokaladhäsionen, des Aktin-Zytoskelettes und der Zellform bei Podozyten. Damit einzelne Zellen verglichen werden können, müssen die Zellgrenzen erkannt werden. Dies ist erschwert durch sich überlappende Zellen und die selektive Bildinformation von Fluoreszenz-Bildern. Es konnten zwei Methoden etabliert werden. Eine hat einen hohen Automatisierungsrad, basiert auf Voronoi-Diagrammen und ist geeignet zur Auswertung von vielen Zellen. Die andere ist semi-automatisiert und erreicht eine hohe Genauigkeit beim Erkennen der Zellgrenzen. Hiernach werden die Zellen durch Bestimmung gängiger Formfaktoren charakterisiert und insbesondere Filopodien in ihrer Anzahl und Größe analysiert. Der Algorithmus zur Analyse des Aktin-Zytoskelettes fußt auf einer neuen iterativen Programmstruktur. Diese ermöglicht das Beobachten von pathologischen Veränderungen des Aktin-Zytoskelettes ohne die Parameter neu zu justieren. Es wird der vollständige Datensatz aus Länge, Breite und Orientierung der beliebig gekrümmten Aktin-Fasern extrahiert. Das präsentierte Programm zur Auswertung der Fokaladhäsionen wurde für eine hohe Sensitivität und Spezifität optimiert. Es werden die wichtigen Merkmale Anzahl, Fläche und Orientierung für alle Fokaladhäsionen bestimmt. Die Orientierung der Fokaladhäsionen wird erstmals sehr robust durch die Bestimmung des Gradientenfeldes der Fluoreszenz-Intensität berechnet. Die Programme wurden mit Matlab implementiert und jeweils mit einer eigenständigen Programmoberfläche ausgestattet. Außerdem wurde auf eine intuitive Bedienbarkeit und Anwenderfreundlichkeit geachtet. Eine erste Anwendung fanden die etablierten Methoden bei der Erforschung der Bedeutung von Palladin und Fascin-1 auf das Zytoskelett. Bei Palladin-Knockdown-Podozyten konnte eine Abnahme der Aktinfilamente und eine höhere Vulnerabilität auf Toxine gefunden werden. Ein Fascin-1-Knockdown bewirkt eine Abnahme der Fokaladhäsionen in ihrer Anzahl und Fläche. Weitere Auswirkungen von intrinsischen oder extrinsischen Veränderungen auf das Zytoskelett und die Zellform können mit den hier etablierten Methoden in Zukunft untersucht werden. Tiefere Einblicke in die Funktionsweise des Zytoskelettes sind auch durch die Korrelation dieser neu zugänglichen Merkmale untereinander und ggf. durch ein Abgleich mit Modellen zur Simulation der Dynamik des Aktin-Zytoskelettes erwartbar.

Die vorliegende Studie befasst sich mit der Morphologie des Canalis infraorbitalis von Strepsirrhini und Haplorrhini, basierend auf den Untersuchungen von 65 computertomografischen Datensätzen. Dabei handelt es sich vornehmlich um die Datensätze adulter Primaten. Für die Spezies Pan troglodytes, Pongo pygmaeus und Colobus guereza konnten auch einige juvenile Tiere einbezogen werden. Im ersten Teil der Arbeit wurden Unterschiede in der Kanalmorphologie zwischen Haplorrhini und Strepsirrhini herausgearbeitet. Der zweite Teil dieser Arbeit beleuchtete den Einfluss externer Schädelmaße sowie den Einfluss von Orbita und Sinus maxillaris auf die Morphologie des Canalis infraorbitalis. Da die Orbita und der Sinus maxillaris in direkter Nachbarschaft zum Canalis infraorbitalis stehen, war der Einfluss beider Strukturen auf die Kanalmorphologie und Verlaufsrichtung in der vorliegenden Untersuchung von besonderem Interesse. Zur Beurteilung der Lage des Canalis infraorbitalis wurde der Abstand vom orbitalen Kanaleingang zur Mediansagittalebene und der Abstand vom fazialen Kanalausgang zur Mediansagittalebene und zur Margo orbitalis inferior mit Hilfe der Software RadiAnt® Dicom Viewer Vers. 4.6.9 (Medixant, 2011) vermessen. Darüber hinaus erfolgte mit dem RadiAnt® Dicom Viewer die Bestimmung der projektivischen Längen des Kanals sowohl im Sagittal-, Transversal- als auch im Frontalschnitt. Außerdem wurde die Ausrichtung des Canalis infraorbitalis durch Winkelmessungen zwischen den projektivischen Längen des Kanals und den verschiedenen Ebenen im Raum unter Verwendung der Software ImageJ Version 1.52e (Wayne Rasband, 2018) analysiert. Anhand der Ausrichtung des Canalis infraorbitalis in der Frontalebene erfolgte schließlich eine Typisierung dieses Kanals. Ausgehend von einer deskriptiven Statistik unter Berücksichtigung der Spezies und des Alters, wurden die Unterschiede in Bezug auf den Canalis infraorbitalis zwischen Haplorrhini und Strepsirrhini mittels U-Test (Mann-Whitney-U-Test) untersucht. So konnten bei Haplorrhini signifikant größere Abstände sowohl vom orbitalen Kanaleingang als auch vom fazialen Kanalausgang des Canalis infraorbitalis zur Medianebene nachgewiesen werden. Obgleich sich Haplorrhini durch signifikant größere Schädel auszeichnen, konnte kein signifikanter Unterschied zwischen den beiden Infraordnungen hinsichtlich der projektivischen Kanallängen im Sagittal- und Transversalschnitt nachgewiesen werden. Im Gegensatz dazu ergab die projektivische Länge des rechten Canalis infraorbitalis im Frontalschnitt bei Haplorrhini im Vergleich zu den Strepsirrhini signifikant größere Werte. Um die Länge des Canalis infraorbitalis zwischen Haplorrhini und Strepsirrhini besser vergleichen zu können, wurde die projektivische Kanallänge im Sagittalschnitt mit der Gesichtsschädellänge in Bezug gesetzt und als Index ausgedrückt. Die daraus ermittelte relative Kanallänge ergab für Strepsirrhini statistisch signifikant größere Werte als für Haplorrhini. Innerhalb der untersuchten Primaten konnten folgende vier verschiedene Kanaltypen beobachtet werden: Kanaltyp 1 (kraniolateral nach kaudomedial), Kanaltyp 2 (kraniomedial nach kaudolateral), Kanaltyp 3 (kaudomedial nach kraniolateral) und Kanaltyp 4 (kaudolateral nach kraniomedial). Diese Kanaltypen traten jedoch mit unterschiedlicher Häufigkeit auf. Während bei den adulten Haplorrhini der Kanaltyp 2 (kraniomedial nach kaudolateral) zu 93%, der Kanaltyp 1 (kraniolateral nach kaudomedial) zu 5% und der Kanaltyp 3 (kaudomedial nach kraniolateral) zu 2% vorkam, trat bei Strepsirrhini zu 18% ein Verlauf von kraniolateral nach kaudomedial (Kanaltyp 1), zu 35% von kaudomedial nach kraniolateral (Kanaltyp 3) und zu 47% von kaudolateral nach kraniomedial (Kanaltyp 4) auf. Mit steigendem Alter der Haplorrhini nahm die Häufigkeit von Kanaltyp 2 (kraniomedial nach kaudolateral) unter Abnahme der anderen Kanaltypen zu. Um mögliche Einflussfaktoren auf die Morphologie und Verlaufsrichtung des Canalis infraorbitalis herauszuarbeiten, wurde eine Korrelations- und Regressionsanalyse durchgeführt. Die Kanallänge korrelierte sowohl mit den externen Schädelmaßen als auch mit dem Volumen von Orbita und Sinus maxillaris. Um zu prüfen, inwieweit die Größenverhältnisse von Sinus maxillaris und Orbita den Kanalverlauf beeinflussen, wurde ein Index erstellt. Dieser Index beschreibt das Verhältnis des Volumens vom Sinus maxillaris zum Orbitavolumen. Lag im Vergleich zum Sinus maxillaris eine großes Orbitavolumen vor, ergaben sich kleine Indexwerte. Bei kleinen Indexwerten wurde vermehrt einen nach anterior ansteigender Kanalverlauf mit häufigem Auftreten von Kanaltyp 3 (kaudomedial nach kraniolateral) und Kanaltyp 4 (kaudolateral nach kraniomedial) beobachtet. Mittlere und große Index-Werte, die entsprechend mit einer Größenzunahme des Sinus maxillaris in Relation zum Orbitavolumen einhergehen, waren hingegen mit einem nach anterior absteigenden Verlauf des Canalis infraorbitalis assoziiert. So standen mittlere Index-Werte sowohl bei den Strepsirrhini als auch bei den Haplorrhini mit einem vermehrten Auftreten von Kanaltyp 1 (kraniolateral nach kaudomedial) im Zusammenhang. Vergleichsweise große Index-Werte konnten ausschließlich bei den Haplorrhini nachgewiesen werden und waren mit einem vermehrten Auftreten von Kanaltyp 2 (kraniomedial nach kaudolateral) assoziiert. Die Beobachtung dieses Kanaltyps 2, auch bei Colobus guereza, ist insofern bemerkenswert, da Mantelaffen wie alle Colobinae keinen Sinus maxillaris aufweisen. Die vorliegende Studie liefert erstmalig detaillierte qualitative und quantitative Daten über die Morphologie und die Verlaufsrichtung des Canalis infraorbitalis ausgewählter Haplorrhini und Strepsirrhini. Darüber hinaus konnte herausgearbeitet werden, dass die Morphologie des Canalis infraorbitalis innerhalb der Primaten von verschiedenen Faktoren beeinflusst wird. Von besonderem Interesse für zukünftige Untersuchungen kann die Erkenntnis sein, dass der Einfluss benachbarter Makrostrukturen, wie von Orbita und Sinus maxillaris, auf den Canalis infraorbitalis nicht ausgeschlossen werden kann. Diese Erkenntnisse können damit für verschiedene klinische Fachgebiete wie der Radiologie, forensischen Medizin, Hals-Nasen-Ohrenheilkunde und MKG-Chirurgie, aber auch für die Anthropologie und Primatologie von unmittelbarem Interesse sein. Um diesen Einfluss besser verstehen zu können, sind jedoch weitere Untersuchungen notwendig. Für derartige Studien kann die vorliegende Arbeit als Grundlage dienen.

Die äußere Öffnung der Orbita, der Aditus orbitae, stellt eine aus verschiedenen Knochenelementen zusammengesetzte Komponente des kraniofazialen Skelettes im Grenzbereich zwischen Mittel- und Obergesicht dar. Der Aditus orbitae ist dabei von großer Bedeutung für die Gesichtswahrnehmung, Gesichtserkennung und persönliche Identifikation. Trotz seiner bekannten morphologischen Variabiltät haben sich bisherige Studien überwiegend mit der Morphologie des Aditus orbitae als flache zweidimensionale Kurve befasst. Da der Aditus orbitae vielmehr eine dreidimensionale Struktur aufweist, bestand das Ziel dieser Studie darin, die dreidimensionalen Ausrichtung des menschlichen Aditus orbitae und dessen intra- und interindividuelle Symmetrie unter Berücksichtigung des Geschlechtsdimorphismus und der Schädelgröße zu analysieren. Die Studie basiert auf der Untersuchung von insgesamt 60 DVT-Datensätzen erwachsener Probanden beiderlei Geschlechts, die im Rahmen des klinischen Alltags in der Klinik für Mund-Kiefer-Gesichtschirurgie / Plastische Operationen der Universitätsmedizin Greifswald erstellt worden sind. Basierend auf Rohdatensätzen wurden mit Hilfe der NewTom 3G-Software (QR NNT Version 2.11 Professional ©) axiale Schnitte der DVT-Aufnahmen mit einer Schichtstärke von 0,5 mm erstellt. Zur Bestimmung der Größe und der Ausrichtung des Aditus orbitae wurden lineare Strecken- und Winkelmaße in mehreren definierten Sagittalebenen von temporal nach nasal sowie Horizontalebenen von kaudal nach kranial erhoben. Die statistische Auswertung der Daten hinsichtlich der Seiten- und Geschlechtsunterschiede erfolgte mittels t-Test. Darüber hinaus wurde eine Korrelations- und Regressionsanalyse unter Berücksichtigung verschiedener Schädelmaße durchgeführt und zur Beurteilung der Symmetrieverhältnisse der Asymmetrie-Index bestimmt. Weder bei weiblichen noch bei männlichen Probanden zeigten sich signifikante Seitenunterschiede in Bezug auf die verschiedenen Breiten- und Höhenparameter. Für einen Großteil der in dieser Studie erhobenen Breiten- und Höhenparameter konnte jedoch ein signifikanter Geschlechtsdimorphismus zugunsten männlicher Probanden nachgewiesen werden. Darüber hinaus konnte herausgearbeitet werden, dass sowohl die größte Breite als auch Höhe des Aditus orbitae bei Männern und Frauen im mittleren Drittel des Aditus orbitae liegt. Allerdings lag die größte Breite bei weiblichen Probanden sowohl links als auch rechts in einer Ebene 5 mm weiter kaudal als bei männlichen Probanden. Grundsätzlich zeigte sich, dass der Aditus orbitae sowohl der Männer als auch der Frauen breiter als hoch ist. Um die Ausrichtung der verschiedenen Orbitabreiten und -höhen besser verstehen zu können, wurden Winkelmessungen in Bezug auf die Frontalebene durchgeführt. Während die Winkelmessung der Orbitabreiten in den verschiedenen Horizontalebenen von kaudal nach kranial durchgeführt wurde, erfolgte die Winkelmessung in Bezug auf die Orbitahöhen in den verschiedenen Sagittalebenen von temporal nach nasal. Bei den Winkelmessungen ließen sich weder bei Männern noch bei Frauen signifikante Seitenunterschiede nachweisen. Die Messergebnisse in den verschiedenen Horizontalebenen zeigten, dass der nasale Orbitarand bei beiden Geschlechtern weiter ventral liegt als der temporale Orbitarand. Der temporale Orbitarand lag im unteren Bereich des Aditus orbitae weiter dorsal als der im oberen Bereich. Dort lag er stets weiter ventral. Im mittleren Drittel der Horizontalebenen zeigten sich deutliche Geschlechtsunterschiede. Hier befand sich der temporale Orbitarand bei Frauen stets weiter dorsal als bei Männern. In sagittaler Ausrichtung lag, mit Ausnahme der nasal gelegenen Ebene, der Orbitaoberrand bei beiden Geschlechtern in allen Ebenen weiter ventral als der Orbitaunterrand. Die Korrelationsanalyse wies auf zahlreiche Zusammenhänge zwischen den in dieser Studie ermittelten Abstandsmessungen des Aditus orbitae und verschiedenen Schädelmaßen hin. Dabei konnten signifikante Korrelationen zwischen verschiedenen Orbitabreiten mit der Biorbitalbreite sowie der Schädelbasislänge aufgezeigt werden. Weitere Zusammenhänge bestanden zwischen einigen Orbitahöhen mit der Schädelbasislänge und der Obergesichtshöhe. Die Obergesichtshöhe korrelierte mit dem horizontalen medialen Orbitawinkel in zwei verschiedenen sagittalen Messebenen. Die vorliegende Studie erlaubt eine Aussage über die dreidimensionale Ausrichtung und Symmetrie des Aditus orbitae des Menschen in Bezug auf die Raumebenen. Damit liefert sie Grundlagen für weitere vergleichende Studien an verschiedenen menschlichen Populationen, um den Einfluss epigenetischer Faktoren auf den Aditus orbitae besser zu verstehen. Dieser Untersuchungsansatz kann auch für das Studium des Aditus orbitae nicht-menschlichen Primaten von Interesse sein.