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- rationales Proteindesign (1)
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- sonographische B-Mode-Kriterien (1)
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- sparse representation of data (1)
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Institute
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- Institut für Pharmazie (8)
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- Klinik und Poliklinik für Frauenheilkunde u. Geburtshilfe (7)
- Klinik und Poliklinik für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie (7)
- Institut für Mathematik und Informatik (6)
Publisher
- IOP Publishing (7)
- S. Karger AG (1)
Verbesserung der Prozessqualität in der prähospitalen Notfallmedizin der Hansestadt Greifswald
(2010)
In dieser Arbeit erfolgte eine Untersuchung der Qualität des in der Hansestadt Greifswald verwendeten Notarzteinsatzprotokolls und der Qualitätssicherung im Rettungsdienst Greifswald durch Analyse der Übereinstimmungen der Einsatzprotokolle mit den Daten, die in die EDV-Software Uni Pro eingegeben wurden. 869 Notarzteinsatzprotokolle der Boden- und Luftrettung aus den Monaten März 2002, Oktober 2002 und Oktober 2003 wurden nach 37 Feldern ausgewertet. Die Gesamtauswertung ergab, dass nur 45,3% der Felder übereinstimmend dokumentiert und bis zu 38,69% der Felder nicht ausgefüllt wurden. Durch eine Fortbildung konnte der Anteil übereinstimmend ausgefüllter Felder von initial 41,42% auf 48,41% erhöht sowie der Anteil nicht ausgefüllter Felder von 38,69% auf 27,35% gesenkt werden. Ein diagnosespezifischer Vergleich bei Fällen mit ACS/MI bzw. TIA/Apoplex zeigte Defizite in der Dokumentation relevanter Parameter. Bei ACS/MI wurden in über 98% systolischer Blutdruck und in 96,26% Puls, aber nur in 86,92% SpO2, in 82,24% EKG und in 73% diastolischer Blutdruck übereinstimmend dokumentiert. Bei TIA/Apoplex wurden systolischer Blutdruck in 95,5%, Puls in 87,88%, SpO2 in 71,21%, EKG in 77,27% und diastolischer Blutdruck in 70% der Fälle übereinstimmend dokumentiert. Häufig erfolgte keine Dokumentation der Psyche (25,76%) oder der Bewusstseinslage (18,18%). Blutzucker und Pupillenfunktion wurden in 19,7% bzw. 18,18% nicht übereinstimmend dokumentiert.
In dieser Dissertation wurde die Biographie des Hochschulprofessors Rolf Hey zur Vervollständigung der Geschichte der Rechtsmedizin und der Medizinischen Fakultät der Universität Greifswald erarbeitet. Im Kontext der damaligen politischen und sozialen Verhältnisse erfolgt die Darstellung seiner persönlichen Entwicklung sowie seiner akademischen Laufbahn und wissenschaftlichen Bedeutung für sein Fachgebiet. Schwerpunkt ist hierbei sein Wirken als Ordinarius und Direktor des Instituts für Gerichtliche und Soziale Medizin an den Universitäten Greifswald und Frankfurt am Main, wo er jeweils die Stellung der Gerichtlichen Medizin als universitäre Einrichtung festigen konnte. Hey erreichte neben einer baulichen und personellen Erweiterung auch die Anhebung des wissenschaftlichen Spektrums in Forschung und Lehre, so dass beide Institute das damalige wissenschaftliche Niveau der Gerichtlichen Medizin repräsentieren konnten. Neben der klassischen gerichtsärztlichen Arbeit beschäftigte sich Hey besonders mit der Sozialen Medizin, der Alkoholbestimmung im Blut und der Blutgruppenforschung. Maßgeblich für Hey's zukünftiges Ansehen sollte sein opportunistisches Verhalten mit dem Beginn des Dritten Reiches werden. Rolf Hey gehörte zu den Greifswalder Professoren, die sich offen zum Nationalsozialismus bekannten. Er trat 1933 u.a. der NSDAP und SA bei und wurde Mitglied am Erbgesundheitsobergericht Stettin. In der Publikation 'Kampf gegen die Minderwertigkeit' von 1934 ließ sich sein geistiger Wandel von seinen bisher vertretenen, positiven Ansichten über die Soziale Medizin hin zur menschenverachtenden, nationalsozialistischen Rassenpolitik nachvollziehen. Insgesamt scheint seine Sympathie für den Nationalsozialismus in seinem Idealismus begründet, die Gesellschaft in ihren sozialen Strukturen verbessern zu wollen. Ausführlich diskutiert wird jedoch ein Wandel seiner politischen Einstellung nach dem Röhm-Putsch 1934, wo sich für Hey die unhaltbare Brutalität und Grausamkeit des Systems gezeigt hatte, von der er sich distanzieren wollte. Infolge dessen war er nach seiner Berufung nach Frankfurt am Main auffällig zurückhaltend mit politischer Agitation und nationalsozialistischen Äußerungen. Möglicherweise hatte sich Hey für eine Art der "inneren Emigration" entschieden, um sich und seine Familie nicht zu gefährden. Eine definitive Aussage über Hey's Einstellung verbleibt aber in einer Grauzone zwischen seiner Sympathie für den Nationalsozialismus, Enttäuschung über dessen Entwicklung in der Praxis und vielleicht auch moralischer Bedenken.
Ziel der Arbeiten war es, ein Hefe basiertes Testsystem zu entwickeln, mit dem in komplexen Proben (Urin, Milch, Ab-, Brack-, See-, Mineralwasser, Lebensmittel, Kosmetika und pharmazeutische Formulierungen) mit möglichst geringem Aufwand/Probevolumen/Kosten estrogene Aktivitäten be-stimmbar sind. Der entwickelte neue Arxula adeninivorans Estrogen-Screen (nAES-Assay) ermöglicht die Detektion estrogen-wirksamer Substanzen als Summenparameter. Der In vitro-Assay basiert auf transgenen A. adeninivorans-Zellen mit zwei Expressionsmodulen (Rezeptorgenmodul mit TEF1-Promotor – hERa-Gen – PHO5-Terminator, Reportergenmodul mit Arxula eigenen GAA-Promotor – phyK/ATAN1-Gen – PHO5-Terminator). Durch die Insertion zweier "Estrogen-Response-Elemente" (EREs) in die GAA-Promotorregion wurde diese zum Estrogen induzierbaren Promotor GAA2xERE–107 modifiziert. Als Reporter wurden zwei nicht-konventionelle Gene benutzt, die Klebsiella sp. ASR1 abgeleitete PhytaseK (phyK-Gen) und die Tannase (ATAN1-Gen) aus Arxula. Um die Genmodule in das Arxula Genom zu integrieren wurde die Transformations-/Expressionsplattform Xplor® 2 mit den Selektionsmarkermodulen ALEU2-/delALEU2-Promotor – ATRP1-Gen verwendet. Vorteil dieser Plattform ist, dass keine dominanten Resistenzmarker (HPH1(r)) in die Hefe übertragen werden und sich mitotisch stabile Hefetransformanten selektieren lassen. Xplor® 2 ermöglicht zudem die komplette Eliminierung aller E. coli-Plasmidbestandteile einschließlich Resistenzgene (Kan(r), Amp(r)). Die im Rahmen der Arbeit selektierten Transformanten wurden bezüglich ihrer Robustheit und Anwendbarkeit als biologische Komponente für den nAES-Assay geprüft. Anhand der auf PhytaseK und Tannase als Reporter basierenden zwei Varianten des nAES-Assays (nAES-P, nAES-T), wurde eine "Standard Operation Procedure – SOP" erstellt, was die Nutzbarkeit des Assays vereinfacht. Die Testplattform umfasst 96-well Arbeitsstandard, lyophilisierten Hefezellen und der validierten Testprozedur mit passender, von der quo data GmbH Dresden entwickelen Auswertesoftware Bioval®. Die Verwendung von A. adeninivorans G1212 [aleu2 atrp1::ALEU2] mit unikal integrierter Kassette in Verbindung mit dem Selektionsprotokoll ermöglichte eine ~2-fache Verbesserung der Messparameter des nAES im Vergleich zum konventionellen A-YES. Die zwei nAES Assay genutzten Reportervarianten wurden hinsichtlich Temperatur-, pH-Optimum und Anwendbarkeit in verschiedenen Proben charakterisiert. So eignet sich nAES-P besser für die Messung von Brack- und Seewasserproben, während der nAES-T die höhere Robustheit gegenüber NaCl aufweist. nAES-T und nAES-P erreichen bei der Bestimmung von estrogenwirksamen Substanzen in Urin und Abwasserproben mit 6–25 h Assaydauer, Nachweis-, Bestimmungsgrenze und EC50-Wert für 17b-Estradiol von 2,8; 5,9; 33,2 ng/l (nAES-P) bzw. 3,1; 6,7; 39,4 ng/l (nAES-T) ähnliche Charakteristika. Dem gegenüber sind die Substratspezifität und der dynamische Messbereich innerhalb der beiden Varianten annähernd gleich. Daraus ergibt sich, dass sich der nAES-Assay basierend auf der nicht-konventionellen Hefe A. adeninivorans besonders für die Analyse von komplexen Umweltproben und im regulatorischen Sektor (Abwasserkontrolle, Steroidanalytik, REACh) eignet. In ersten Versuchen mit Realproben, wie Abwasser zeigten sich durchschnittliche estrogene Belastungen des Abwassers von < 6 ng/l. In Direkteinleitern ohne jegliche Behandlung konnten 17b-Estradiol estrogenequivalente-Aktivitäten (nAES-EEQ) von 8–70 ng/l detektiert werden. Die zusätzliche Messung von 47 Rinderurinen mit dem nAES-Assay auf estrogen-wirksame Substanzen ergab eine gute Korrelation zur parallel durchgeführten chemischen Analysen (ana-EEQ) mit GC/MS. Dies unterstreicht den praktischen Nutzen der nAES-EEQ Ergebnisse. In Kälberurin wurde ein durchschnittlicher nAES-EEQ von 800 ng/l und in Rinderurinen (älter als 24 Wochen) von 13000 ng/l bestimmt. Auch Testserien mit Mineralwasser und Eluaten aus dazugehörigen Verpackungsbestandteilen dokumentierten mit nAES-EEQs von < 6 ng/l die Praxistauglichkeit des nAES Assays. Damit hat sich dieser Assay als ein relativ schneller Assay zu Messung estrogener Aktivitäten in komplexen Probenmatrices (inklusive inhibitorischer Bestandteile), wie Urin und Abwasser, ohne aufwendige Aufkonzentrierungen und Vorbehandlungsschritte erwiesen. Die Vorteile zu vergleichbaren Assays und zelllinienbasierten Testsystemen sind seine leichte Handhabung und das Vorhandensein einer bereits erprobten/validierten Testprozedur.
Parsimonious Histograms
(2010)
The dissertation is concerned with the construction of data driven histograms. Histograms are the most elementary density estimators at all. However, they require the specification of the number and width of the bins. This thesis provides two new construction methods delivering adaptive histograms where the required parameters are determined automatically. Both methods follow the principle of parsimony, i.e. the histograms are solutions of predetermined optimization problems. In both cases, but under different aspects, the number of bins is minimized. The dissertation presents the algorithms that solve the optimization problems and illustrates them by a number of numerical experiments. Important properties of the estimators are shown. Finally, the new developed methods are compared with standard methods by an extensive simulation study. By means of synthetic samples of different size and distribution the histograms are evaluated by special performance criteria. As one main result, the proposed methods yield histograms with considerably fewer bins and with an excellent ability of peak detection.
Makrophagen spielen eine essentielle Rolle bei Entzündungsprozessen sowie bei der Aktivierung von Abwehrmechanismen gegenüber bakteriellen Infektionen. Als Antwort auf inflammatorische Cytokine und bakterielle Produkte setzen Makrophagen Stickstoffmonoxid (NO) und reaktive Sauerstoffverbindungen (ROS) frei, die sowohl redox-sensitive Signaltransduktionswege vermitteln als auch Zellschäden induzieren. Ein wichtiger Bestandteil des zellulären Abwehrsystems stellen unter anderem die ubiquitär exprimierten Peroxiredoxine (Prxs) dar. Sie bilden eine Familie von sechs Thiol-abhängigen Peroxidasen, die Wasserstoffperoxid, organische Peroxide sowie reaktive Stickstoffverbindungen reduzieren können. Neben ihrer antioxidativen Funktion sind sie in die Regulation der Zellproliferation, Signaltransduktion sowie Apoptose involviert. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass Peroxiredoxine in Knochenmarkmakrophagen (bone marrow-derived macrophages; BMM) von BALB/c- und C57BL/6-Mäusen konstitutiv exprimiert werden und die Stimulation mit Lipopolysaccharid (LPS) und Interferon γ (IFNγ) zu einer Änderung der Genexpression von Prxs führt. Während in C57BL/6 BMM die Induktion der Genexpression von Prx 1, 2, 4 und 6 durch LPS und IFNγ von der induzierbaren NO-Synthase (iNOS) abhängig war, konnte in BALB/c BMM nur eine iNOS-abhängige Induktion der Prx 1- und Prx 6-Genexpression nachgewiesen werden. Des Weiteren wurde untersucht, ob die Tyrosinkinase JAK2, Tyrosinkinasen der Src-Familie, die Phosphatidylinositol-3-Kinase (PI3K), Proteinkinase C-Isoenzyme sowie p44/42 MAPK, p38 MAPK und c-Jun-N-terminalen Kinase (JNK) an der LPS- und IFNγ-induzierten Genexpression von Prx 1, 5 und 6 beteiligt sind. Außerdem konnte erstmals gezeigt werden, dass die Genexpression von Prx 6 durch Nrf2- (nuclear factor-erythroid 2p45 (NF-E2)-related factor 2-) Aktivatoren induzierbar ist und der Genknockout von Nrf2 die LPS- und IFNγ-vermittelte Induktion von Prx 6 in Makrophagen herabsetzt. Des Weiteren war die cytosolische Phospholipase A(2) (cPLA(2)) in die Regulation der LPS- und IFNγ-induzierten Transkription von Prx 5 und Prx 6 involviert. Die Hemmung der stromabwärts der cPLA(2)-gelegenen Cyclooxygenase-Enzyme (COX) führte zu einer signifikanten Abnahme der Prostaglandin (PG) E2-Sekretion sowie der Genexpression von Prx 6. Im Gegensatz dazu resultierte exogen zugeführtes PGD(2)-, PGE(1)-, PGE(2)-, PGF(2α), PGA(1), PGA(2) oder 15-deoxy-Δ12,14-PGJ(2) in einer konzentrations- und zeitabhängigen Zunahme des Prx 6-Transkriptes. Es konnte festgestellt werden, dass an der Regulation der PGD2- und PGE2-induzierten Prx 6-Genexpression die Adenylylzyklase und durch sie generiertes cAMP beteiligt sind, aber die durch cAMP-aktivierbare Proteinkinase A sowie Epac (exchange protein directly activated by cAMP) keine essentielle Bedeutung für die Prx 6-Genregulation besitzen. Die Untersuchungen der Regulation der PGE2- oder PGD2-induzierten Prx 6-Transkription zeigten weiterhin die Beteiligung der JAK2, PI3K, p38 MAPK und einiger Isoenzyme der PKC sowie die Bedeutung von Nrf2 für die Induktion der Genexpression von Prx 6 durch konventionelle und Cyclopentenon-Prostaglandine. In dieser Arbeit wurde zudem der Nachweis erbracht, dass durch die Infektion mit dem Pathogen Burkholderia pseudomallei, das als Modellorganismus Gram-negativer, intrazellulärer Erreger dient, die Genexpression von Prx 1, 5 und 6 in IFNγ-aktivierten Makrophagen von C57BL/6- und BALB/c-Mäusen induziert wird, wobei die mRNA-Induktion von Prx 1 und Prx 6 stärker in C57BL/6 als in BALB/cBMM erhöht wird. In IFNγ-aktivierten und B. pseudomallei-infizierten Makrophagen zeigte sich sowohl eine NO-abhängige Induktion der Prx 1- und Prx 6-Transkription und eine Abhängigkeit der Prx 5- und Prx 6-Genexpression von der NADPH-Oxidase-gebildeten ROS als auch eine Beteiligung von COX-1 und COX-2 an der durch B. pseudomallei-erhöhten mRNA-Expression von Prx 6. IFN&gamma-aktivierte Makrophagen, die mit Stämmen der virulenten Burkholderia-Spezies pseudomallei infiziert wurden, verfügten in den meisten Fällen über eine verstärkte Geninduktion von Prx 6, sowie iNOS- und COX-2-Proteinexpression gegenüber Makrophagen, die mit Stämmen der avirulenten Burkholderia-Spezies thailandensis infiziert wurden. Darüber hinaus zeichneten sich B. thailandensis- im Vergleich zu B. pseudomallei-infizierte BMM überwiegend durch eine geringere Genexpression und Sekretion verschiedener proinflammatorischer Cytokine wie IL-1beta, IL-6 und TNFalpha aus.
Erhöhte Plasma-Prorenin- und Plasma-Aldosteron-Konzentrationen werden mit der Entwicklung kardialer Endorganschäden in Verbindung gebracht. Beim transgenen Cyp1a1ren-2 Tiermodell sind durch Variation des auf enteralem Wege verabreichten Prorenin-Transgen-Induktors Indol-3-Carbinol (I3C) die Prorenin-Sekretion und in der Folge die Aldosteron-Sekretion sowie die Höhe des Blutdrucks titrierbar. Ziel der vorliegenden Arbeit war es zu untersuchen, ob die Hypertonie bei Cyp1a1ren-2 transgenen Ratten (TGR) mit einer kardialen Fibrose bzw. Inflammation einhergeht. TGR und transgen-freie Fischer-F344-Ratten (F344) erhielten für zwei bzw. zwölf Wochen I3C (0,167 bzw. 0,125 %). Die Plasma-Prorenin-, -Renin-, und -Aldosteron-Konzentrationen wurden bestimmt. Im linken Ventrikel wurde mittels real-time RT-PCR der mRNA-Gehalt kardialer Marker für Hypertrophie und Fibrose (Transforming growth factor-ß1 [TGF-ß1], Endothelin-1 [ET1], Kollagen Typ 3 [Col3]), oxidativen Stress (funktionelle Untereinheit der Nicotinamid-Adenindinucleotidphosphat-Oxidase [gp91phox]), und Inflammation (Interzelluläres Adhäsionsmolekül-1 [ICAM1]) bestimmt. Außerdem wurde das Ventrikelgewebe histologisch untersucht. I3C-Gabe führte bei TGR zu einer moderaten kardialen Hypertrophie ohne histologische Anzeichen einer Fibrose oder Inflammation. Zweiwöchige I3C-Gabe führte bei TGR zu einem Anstieg der Plasma-Prorenin- (70-fach), und -Aldosteron- Konzentration (4,6-fach) sowie des kardialen mRNA-Gehaltes von Col3 und gp91phox. Bei zwölfwöchiger I3C-Gabe war die Plasma-Prorenin-Konzentration bei TGR sogar ca. 260-fach und die Plasma-Aldosteron-Konzentration ca. 4-fach gegenüber dem Ausgangswert erhöht. Beide Parameter blieben bis zum Ende der zwölfwöchigen Behandlung erhöht. Die Plasma- Renin-Konzentration war hingegen nach vier Wochen I3C auf ca. 25% des Ausgangwertes erniedrigt und blieb bis Versuchsende auf diesem Niveau. Der kardiale mRNA-Gehalt von TGF-ß1, ET1, gp91phox und ICAM1 war nach zwölfwöchiger I3C-Gabe bei TGR erhöht, während zwölfwöchige I3C-Gabe bei F344 zu einer Abnahme des kardialen mRNA-Gehaltes von ET1 und gp91phox führte. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass ein Hyperaldosteronsimus und eine bis zu 260- fach erhöhte Plasma-Prorenin-Konzentration bei TGR in einem Modell der chronischen, nicht-malignen arteriellen Hypertonie keine fibrotischen und inflammatorischen Veränderungen am linken Ventrikel erzeugen.
Preisbündelung - Eine Analyse von Zahlungsbereitschaften und Variablen des Konsumentenverhaltens
(2010)
Das Konzept der Preisbündelung als Alltagsphänomen verdient eine verhaltenswissenschaftliche Untersuchung. Eine Verbindung preistheoretischer Ansätze, Theorien der Wahrnehmung von Preisen und Eigenschaften sowie Aspekte des Konsumentenverhaltens werden in der vorliegenden Arbeit simultan miteinander in Verbindung gesetzt. Die Arbeit ist in die Theorie des Behavioral Pricings einzuordnen. Die Hauptfragestellung ist zum Einen, wie unterschiedliche Preisbündel durch den Konsumenten wahrgenommen und hinsichtlich des Nutzens beurteilt werden, zum Anderen, welche Motive und Intentionen des Konsumenten hinsichtlich der Nutzenstiftung durch ein Preisbündel relevant sind. Das Ergebnis zeigt Framingwirkungen der Wahrnehmung ausgehend von der Angebotsdarstellung auf. Ebenso werden preistheoretische Annahmen hinsichtlich der Vorteilhaftigkeit eines Preisbündels aus der Sicht des Anbieters aufgegriffen und von Seiten des Konsumenten her untersucht. Die Wahrnehmung von Preisgünstigkeit, Bequemlichkeit, Problemlösung und Transaktionskostenreduktion stehen auf der einen Seite bei dem Angebot von Preisbündeln, auf der anderen treten allerdings eine geringere Wahlfreiheit, geringere Variantenvielfalt und eine geringere Durchschnittsqualität in den Vordergrund. Diese Wahrnehmung von Eigenschaften des Preisbündels im Vergleich zu denselben angebotenen Einzelleistungen wird mit Kaufverhaltensvariablen hinsichtlich der Präferenzbildung für den Kauf eines Preisbündels in Verbindung gesetzt. Diese Variablen umfassen das Preisbewusstsein, das Produktinvolvement, impulsives Kaufverhalten und das Variety Seeking. Ein theoretischer Ansatzpunkt bietet hierbei die Präferenz bzw. Nutzenbewertung von Preisbündeln durch Konsumenten. In diesem Rahmen wird das Konzept der maximalen Zahlungsbereitschaft aufgegriffen und hinsichtlich der Beurteilung des wahrgenommenen und antizipierten Konsumnutzens des Nachfragers anhand verschiedener Modelle erläutert. Ebenfalls wird das Thema der Präferenzoperationalisierung anhand des Sequenzenmodells aufgegriffen. Ein Simultanmodell, bestehend aus Elementen der Wahrnehmung, Motiven und der monetären Nutzenbewertung sowie des Präferenzausdrucks, wird aus bestehenden Theorien und Modellansätzen entwickelt und empirisch anhand eines Praxisbeispiels, welches in der Hotellerie eingebettet ist, überprüft und validiert. Zur Auswertung werden Verfahren von Kausalmodellen bzw. Strukturgleichungsanalysen eingesetzt.
Das aus antarktischem Meereis stammende und auch bei geringen Temperaturen schnell wachsende γ Proteobakterium Pseudoalteromonas haloplanktis TAC125 (PhTAC125) ist ein Modellorganismus für kälteangepasste Bakterien und Enzyme. Zusätzlich ist es ein alternativer Expressionswirt für die lösliche Überproduktion von heterologen Proteinen, die in etablierten Expressionswirten zur Bildung von inclusion bodies neigen. Bisher sind bei PhTAC125 im Rahmen der Erforschung von Kälteanpassungsmechanismen bzw. der Optimierung des kälteangepassten Expressionssystems nur Teilaspekte der Physiologie, des Stoffwechsels und der Bioprozessoptimierung untersucht worden. Bis zum Beginn dieser Dissertation gab es kaum Experimente, die sich mit der dynamischen und nahezu ganzheitlichen Betrachtung der Veränderung zellulärer Zustände und des Stoffwechsels von PhTAC125 beschäftigt haben. Darüber hinaus sind trotz der Fortschritte bei der Etablierung von PhTAC125 als alternativer Expressionswirt die bisher erzielten Biomassekonzentrationen gering. Aus diesem Grund wurden in dieser Dissertation zur Untersuchung des Stoffwechsels die exponentielle Wachstumsphase sowie vergleichende Untersuchungen verschiedener Wachstumsphasen und zellulärer Kompartimente auf Basis der Proteomanalytik durchgeführt. Zusätzlich konnte mit Hilfe der Fed-Batch-Kultivierungstechnik die Biomassekonzentration im Vergleich zu den herkömmlichen Methoden deutlich gesteigert werden. Zur Untersuchung der Physiologie und des Stoffwechsels von PhTAC125 während des exponentiellen Wachstums wurde das Proteom analysiert. Neben den typischen stark exprimierten Kategorien der exponentiellen Wachstumsphase wie Protein- u. Nukleotidbiosynthese, Aminosäure- u. Kohlenstoffmetabolismus, stellten sich vor allem die Proteine des TonB abhängigen Transportsystems (TBDT), sowie der Kategorien Entgiftung und Coenzyme für PhTAC125 als wichtig heraus. Das TBDT ist wegen seiner hohen Abundanz im Proteom und seiner potentiellen Beteiligung am Transport von Proteinabbauprodukten für PhTAC125 ähnlich bedeutend wie die anderen Kategorien mit einer hohen Anzahl stark exprimierter Proteine. Auch die Proteine zum Schutz vor ROS (reactive oxygen species) und die der Biosynthesewege der Coenzyme sind besondere und bedeutende Merkmale von PhTAC125. Der ROS Schutz ist bei kälteangepassten Bakterien während des Wachstums bei geringen Temperaturen (≤ 20°C) mit erhöhter Sauerstofflöslichkeit und der damit verbundenen verstärkten ROS-Bildung essentiell. Die Verfügbarkeit der meisten Biosynthesewege der Coenzyme im Proteom von PhTAC125 ist ein besonderes Charakteristikum gegenüber vielen anderen Wasser- und Bodenmikroorganismen und kennzeichnet einen potentiellen Wachstumsvorteil. Zur vergleichenden Untersuchung der unterschiedlichen zellulären Kompartimente von PhTAC125 wurden 2D-Gelbilder des Cyto- und Periplasmas erstellt und gegenübergestellt. Das periplasmatische Kompartiment war wesentlich durch Signalpeptid-haltige Proteine des TBDT, Porine und periplasmatische Peptidasen und Chaperone charakterisiert. Die Untersuchung der Proteomsignaturen unter Nährstofflimitationsbedingungen basierte auf dem Vergleich der späten exponentiellen und stationären Wachstumsphase mit der exponentiellen Wachstumsphase. Beide Wachstumsphasen waren durch Kategorien mit hoher Anzahl an gering exprimierten Proteinen dominiert. Dabei handelte es sich vor allem um die Kategorien der Nukleotid-, Protein- und RNS-Biosynthese. Diese potentiell reprimierten Kategorien der späten exponentiellen und stationären Wachstumsphase waren in Verbindung mit der Limitation der meisten Aminosäuren ein deutlicher Hinweis auf die stringent response. In diesem Zusammenhang schienen die stärker exprimierten Proteine (TBDT, Porine, Peptidasen/Protease und PilQ) positiv durch die stringent response eguliert zu sein, um das Überleben unter Nährstofflimitationbedingungen zu garantieren. Bei der Bioprozessoptimierung zur Steigerung der Biomassekonzentration von PhTAC125 wurden zwei verschiedene FB-Strategien durchgeführt. Bei der ersten Strategie wurde eine komplexe Aminosäurequelle (Casamino Acids) als Substrat eingesetzt und über konstante oder exponentielle Substratzufütterungsprofile eine optische Dichte (OD) von 30 erreicht. Im Vergleich zu den bisherigen in der Literatur beschriebenen Bioprozessen von PhTAC125 wurde die finale Biomassekonzentration 3 fach erhöht. Bei der zweiten FB-Strategie wurde ein „definierteres“ Substrat bestehend aus Glycerol und Glutamat für die Fütterungslösung eingesetzt. Mit einer anfänglichen exponentiellen gefolgt von einer konstanten Fütterungsrate konnte die Biomassekonzentration (OD = 86) gegenüber den veröffentlichen Ergebnissen 8 fach gesteigert werden. Zusammenfassend konnten erste proteombasierte Aussagen zur Physiologie und zum Stoffwechsel von PhTAC125 getroffen und erste Bioprozessstrategien zur gezielten Biomassesteigerung entwickelt werden.
Patienten mit Sepsis haben eine schlechte Mikrozirkulation sowie kardiovaskuläre Depression. Zur Therapie müssen unbedingt und schnellstmöglich Antibiotika gegeben werden, die oft kombiniert wird mit Antikoagulantien-Therapie. Nun stellt sich die Frage, welchen direkten Effekt Antibiotika und Antikoagulantien auf den Gefäßtonus beim septischen Patienten haben. Als ersten Schritt dieser Forschung wurden an gesunden Ratten-Aortenringen Antibiotika und Antikoagulantien durch Messung der isometrischen Kontraktion in vitro getestet. Alle Medikamente wurden hinsichtlich ihrer Relaxationsfähigkeit bei Vorkontraktion mit 20/40 mM KCl oder Phenylephrin (5x10-7M oder 5x10-8M) getestet, sowie die Phenylephrin Dosis-Wirkungs-Kurve nach 30 Minuten bzw. 20 Stunden Inkubation (bei 37°C) konstruiert. Zudem wurde die Wirkung des Medikaments in hohen Konzentrationen auf den Ruhezustand der Ringe erprobt. Bei den Antibiotika konnte festgestellt werden, dass Linezolid möglicherweise ein K+-Kanal Aktivator ist, da es bei einer Präkontraktion von 40mM KCl und darauffolgender kumulativer Gabe von Linezolid signifikant weniger stark relaxiert, als bei 20mM KCl Vorkontraktion (P=0,02). Weiterhin könnten sowohl Linezolid als auch Daptomycin intrazelluläre Mechanismen beeinflussen, da sie bei der Inkubation von 30 Minuten (pEC50: 7.47±0.06(Lin)/7.45±0.08(Dap) vs 6.96±0.05(Kon)) und 20 Stunden (pEC50: 7.2±0.04 (Lin)/ 7.45±0.04 (Dap) vs 6.89±0.05(Kon)) und folgender Phenylephrin-Dosis-Wirkungs-Kurve beide eine Linksverschiebung der Kurve im Vergleich zur Kontrolle bewirken (P<0,05). Zudem ist ihre erreichte Maximalspannung in beiden Versuchsreihen signifikant höher als die der Kontrolle. Bei den Antikoagulantien wurde ermittelt, dass bei Enoxaparin (P=0,00002), Tinzaparin (P=0,0002) und Danaparoid (P=0,005) möglicherweise eine K+-Kanal Aktivierung vorliegen könnte, da sie alle bei 20mM KCl Vorkontraktion stärker relaxieren als bei 40mM KCl Präkontraktion. Zudem konnte bei Tinzaparin (P=0,002) und Enoxaparin (P=0,01) nach Vorkontraktion mit Phenylephrin eine signifikante Relaxation im Vergleich zur Kontrolle festgestellt werden, was eventuell hinweist auf eine α-adrenerge Stimulation. Nach 30 Minuten Inkubation fanden wir heraus, dass Argatroban und Danaparoid eine Linksverschiebung der Phenylephrin-Dosis-Wirkungs-Kurve gegenüber der Kontrolle bewirken (pEC50: 7.17±0.08(Arg)/7.12±0.05(Dan) vs 6.96±0.05(Kon)), während Enoxaparin (pEC50: 6.77±0.03) eine Rechtsverschiebung zeigte (bei allen P<0,05). Bei der 20-stündigen Inkubation hingegen zeigten alle Antikoagulantien im Vergleich zur Kontrolle eine erhöhte Sensitivität gegenüber Phenylephrin (pEC50: 7.37±0.05(Arg)/7.13±0.04(Dan)/7.1±0.05(Eno)/ 7.06±0.04(Tin) vs 6.89±0.05(Kon)). Möglicherweise beeinflussen sie also intrazelluläre Mechanismen. Die Maximalspannung war, im Vergleich zur Kontrolle, bei Enoxaparin und Argatroban erhöht. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass einige der getesteten Substanzen möglicherweise eine K+-Kanal Aktivierung, eine α-adrenerge Stimulation oder eine intrazelluläre Modulation bewirken. Ob diese Ergebnisse eine Bedeutung für den Menschen haben und ob sie bedeutsam bei Sepsis sind, muss noch untersucht werden.
In der prospektiven Studie haben wir den Einfluss der modernen Percutanen Dilatationstracheotomie (PDT) bei Patienten mit SHT auf den Verlauf des Hirndrucks, der Hirnperfusion und der kardiopulmonalen Einflussgrössen betrachtet. Anhand der strengen Ein- und Ausschlusskriterien konnten 17 Patienten mit Schädel- Hirn- Trauma in die Studie eingeschlossen und vor, während und nach der Perkutanen Dilatationstracheotomie untersucht werden. Folgende Hypothesen wurden überprüft: • bei Patienten mit SHT ohne intrakraniellen Hypertonus führt die PDT nicht zur Steigerung des intrakraniellen Drucks (ICP) • der zerebrale Perfusionsdruck ändert sich während der PDT nicht • während der PDT treten keine relevanten hämodynamischen Veränderungen auf • der pulmonale Gasaustausch wird durch eine PDT nicht beeinflusst Die Daten dieser Studie zeigen, dass während der Verfahren der Perkutanen Dilatationstracheotomie sowohl ein Anstieg des intrakraniellen Drucks als auch ein Abfall des zerebralen Perfusionsdrucks auftraten. Die Daten gehen mit den von Stocchetti veröffentlichten Daten (75, 111) konform. Börm und Gleixner fanden in ihren Studienergebnissen für die 14 neurochirgischen Patienten keine Anstiege des ICP für den Zeitraum der PDT nach Ciaglia oder Griggs (14). Gumprecht et al. untersuchten den Verlauf der Werte für den ICP während der PDT nach Ciaglia bei 38 Patienten. Hierbei waren keine intrakraniellen Druckanstiege über 14,7 mmHg zu verzeichnen (53). In den Untersuchungen von Escarment et al. von 35 neurochirurgischen Patienten, die nach der Griggs – Methode tracheotomiert wurden, traten ICP – Werterhöhungen auf. Diese waren jedoch statistisch nicht signifikant, die Daten für den CPP sowie für die SVJO2 zeigten keine Veränderungen. Kocaeli et al. verglichen die Veränderungen des ICP bei neurochirurgischem Patientenklientel von früher und später PDT nach der Griggs – Methode miteinander. In beiden Patientengruppen traten Anstiege der Werte für den ICP auf. Hierbei erreichten die Werte in der Patientengruppe mit der frühen PDT höhere Durchschnittswerte als in der Patientengruppe mit später PDT. Dennoch erwiesen sich die Unterschiede zwischen beiden Patientengruppen als statistisch nicht signifikant. Scharf et al. (106) überprüften die Daten von 75 Punktionstracheotomien retrospektiv. Auch hier waren Anstiege der Werte des ICP zu verzeichnen. Die Autoren fanden einen Zusammenhang zwischen dem Zeitpunkt der PDT und der Dimension der Anstiege des ICP. Die einzelnen Studien waren hinsichtlich ihres Designs sehr unterschiedlich konzipiert. Eine Vergleichbarkeit ist daher nur bedingt gegeben. Zusammenfassend traten in fünf Studien, einschließlich der hier vorgestellten, Erhöhungen in den Messwerten für den ICP während der Verfahren der PDT auf (34, 69, 106, 111). Zwei Studien konnten diese Ergebnisse nicht bestätigen, dort ließen sich keine erhöhten ICP – Werte feststellen (14, 53). Die Anwendung der modernen Verfahren der Perkutanen Dilatationstracheotomie hat sich bei intensivtherapiebedürftigen Patienten etabliert. Gerade der intensivtherapiebedürftige Patient profitiert vom bettseitigen Procedere und dem damit entfallenden innerklinischen Transport und seinen Komplikationen, einfacherer Entwöhnung vom Beatmungsgerät, verkürztem Aufenthalt auf der Intensivstation und einer verringerten Pneumonierate. Dennoch bergen die Verfahrenstechniken der PDT spezifische Komplikationsmöglichkeiten wie zum Beispiel Hypoventilation, Hyperkapnie, Blutdruckschwankungen, ungünstige Kopf – Hals – Lagerung sowie suboptimale Narkosetiefe. Diese Faktoren können beim neurochirurgischen intensivtherapiebedürftigen Patientenklientel Einfluss auf den ICP sowie den CPP nehmen und bergen daher das Risiko einer sekundären Hirnschädigung. Bei Patienten mit neurochirurgischem Erkrankungsmuster bleiben Zeitpunkt und Verfahren der Tracheotomie besonders kritisch abzuwägen. Invasives Neuromonitoring, stabile Hirndruckverhältnisse, optimierte Narkoseführung sowie eine zügige schonende Operation sind für die Prävention von Sekundärschäden zu fordern.
Doppelkronensysteme mit definierter und reproduzierbarer Haftkraft, mit einem dem natürlichen Prämolaren ähnlichen Aussehen und Wegfall der bisher bestehenden Korrosionsproblematik stehen im Mittelpunkt dieser Arbeit. Hierfür wurden 9 Zirkonoxidprimärkronen aus Cercon® (Fa. DeguDent, Hanau) zusammen mit NEM-Sekundärkronen aus Vi-Comp® (Fa. Austenal, Köln) hergestellt. Mit Hilfe einer Folienprägetechnik wurde für alle Prüfkörper jeweils eine Mesostruktur aus einer 50µm Gold-Platin-Folie gefaltet, welche dann mittels Composit Attachment Cement (Nimetic Cem®, Seelfeld) auf V2A-Stahlstäbe befestigt wurden. Diese Prüfkörper wurden mit je 50, 100, 200N belastet und unter Luft, Wasser und Clandosane® (cell pharm, Hannover) mit je 125, 150 und 500mm/min durch die Universalprüfmaschine Zwick Z 050 abgezogen. Anschließend wurde die für die Trennung notwendige Abzugskraft Fz gemessen. Pro Probenkörper wird ein Vorlauf von 100 Zyklen mit 50N Belastung durchgeführt. Die Messung wurde für alle 9 Prüfkörper je 3 mal wiederholt. Der Prüfkörper Nr. 4 wurde aufgrund seiner zu hohen Medianwerte von vergleichsweise >50% der Abzugskraft als Ausreißer von der Analyse ausgeschlossen, so dass 648 Messwerte resultierten. Mit Hilfe des Hystereseprogrammes testXpert® der Universalprüfmaschine Z 050 (Fa. Zwick, Ulm) konnte die Abzugskraft Fz entsprechend des Kurvenpeaks unterhalb der Nulllinie bestimmt werden. Die vorab erwarteten Ergebnisse haben sich alle bestätigt: Milieu (Viskosität), Aufpresskraft Fp und Abzugsgeschwindigkeit v haben in genannter Reihenfolge in absteigender Wertigkeit Einfluss auf die Haftkraft Fz. Die Abzugskraft FZ steigt bei gleich bleibender Abzugsgeschwindigkeit v mit zunehmender Aufpresskraft Fp bei gleichem Milieu bei Zimmertemperatur (ca. 20°C). Ebenso steigt sie mit zunehmender Milieuviskosität, bei gleicher Aufpresskraft Fp, bei gleich bleibender Abzugsgeschwindigkeit v und bei Zimmertemperatur (ca. 20°C). Die Abzugskraft FZ sinkt mit steigender Abzugsgeschwindigkeit v bei gleich bleibender Aufpresskraft Fp, sowohl bei gleichem Milieu, als auch bei Zimmertemperatur (ca. 20°C). 1 In vitro-Abzugsversuche an Mesostrukturen mittels Folienprägetechnik auf Primärkoni aus Zirkonoxidkeramik (ZrO2) und Sekundärkoni aus Kobalt-Chrom-Molybdän (Co-Cr-Mo) Autor: Annette Siebert-Steeb Vergleichbare Abzugswerte sind bei der konventionellen Folienkonusversion NEM-NEM 5° und der hier verwendeten ZrO2-NEM 6° Version zu finden. Der Zahntechniker kann über Variieren des Entlastungsspaltes mit Hilfe der Dicke des Platzhalterlackes auf die Haftungseigenschaften der Folienkonuskronen Einfluss nehmen, d.h. je kleiner der Spalt, desto schneller ist das Kraftmaximum erreicht. Wodurch extraoral die Haftkraft definiert werden, ohne nach intraoraler Verklebung böse Überraschungen zu erleben. Ursächlich für die Haftkraft ist das Tribologische System (der hydraulische und adhäsive Effekt), vergleichbar mit den Galvanodoppelkronen. Es zeigt sich ein signifikanter Einfluss der Aufpresskraft Fp auf die Abzugskraft FZ. Die Haftkraft des Konus durch den Winkel wirkt primär, dann sinkt bei steigender Abzugsgeschwindigkeit die Haftkraft entgegen den Galvanoteleskopen. Somit besteht ein umgekehrter linearer Zusammenhang zwischen Abzugskraft FZ und Abzugsgeschwindigkeit v.
Das humanpathogene Bakterium Staphylococcus aureus kann verschiedene, zum Teil lebensbedrohliche Erkrankungen wie Hautinfektionen (Furunkel, Karbunkel), Lungen-entzündung, Osteomyelitis (Knochenmarksentzündung), Endokarditis (Entzündung der Herzinnenhaut) und Sepsis auslösen. Dabei gehört S. aureus zu den häufigsten Erregern von Krankenhausinfektionen, sogenannten Nosokomialinfektionen. Deren Behandlung mittels Antibiotika stellt aufgrund von multiplen Antibiotikaresistenzen von S. aureus eine immer größere Heraus¬forderung dar, da dieser fähig ist, sich rapide an verändernde Umweltbedingungen anzu¬passen. Die Interaktion des pathogenen Bakteriums mit seiner Umwelt und seinem Wirt ist insbesondere durch den Proteinbestand, der auf der Zelloberfläche exponiert ist, bestimmt. S. aureus exprimiert ein Arsenal an Zellober-flächen-gebundenen Virulenzfaktoren, die zur Kolonisierung und Infektion von humanem Gewebe führen. Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung und Anwendung von Massen¬spektrometrie-basierten Methoden zur Identifizierung und Quantifizierung der Zellober¬flächen¬-assoziierten Proteine von S. aureus. Dabei ist es gelungen, durch die Gel-freien und GeLC-MS/MS-basierten Methoden Biotinylierung und Trypsin-Behandlung 77% aller be-kannten Oberflächenproteine und zwei Drittel aller nach außen ragenden Membran-veran-kerten Lipoproteine von S. aureus zugänglich zu machen. Bei der Biotinylierung handelt es sich um eine Methode, bei der die Oberflächenproteine von intakten Zellen mit einem membranimpermeablen Reagenz markiert und anschließend über Affinitäts¬chroma-tographie aufgereinigt werden. Dagegen erfolgt bei der Trypsin-Behandlung die proteo-lytische Abspaltung der Oberflächen-exponierten Protein¬domänen. Erstmalig ist durch Markierung der Proteine mit stabilen Isotopen, dem sogenannten 14N/15N-metabolischen Labeling, auch eine relative Quantifizierung der Oberflächenproteine von S. aureus möglich. Bei der Analyse des Oberflächenproteoms von wachsenden und nicht-wachsenden S. aureus Zellen konnten mittels Biotinylierung 146 Oberflächenproteine identifiziert werden. Durch relative Quantifizierung wurde gezeigt, dass Zelloberflächen-assoziierte Adhäsine von S. aureus, wie der Fibrinogen-bindende clumping Faktor B, vorzugsweise während des Wachstums exprimiert werden, während nicht-wachsende Zellen erhöhte Mengen an clumping Faktor A aufweisen. Desweiteren war die Menge an immunodominanten Antigen B auf der Zelloberfläche in der stationären Phase mehr als 10-fach erhöht. Bei dieser Arbeit wurde erstmalig das Gesamt¬proteom des Methicillin-resistenten Staphylococcus aureus COL, bestehend aus cytosolischem, extra¬zellulärem, Membran- und Oberflächenproteom, um¬fassend identifiziert und quantifiziert (Becher et al., 2009). Um die Pathogenität von S. aureus näher zu erforschen, wurde das Oberflächenproteom des Wildtyps mit dem einer sigB-Mutante verglichen. Der alternative Sigma-Faktor SigmaB kontrolliert ein großes Regulon bestehend aus etwa 300 Genen, von denen viele in die Virulenz von S. aureus involviert sind. Durch Kombination von 14N/15N-metabolischen Labeling, Biotinylierung und GeLC-MS/MS konnten 98 Oberflächen-proteine quantifiziert werden. Von den 49 Proteinen, die in der sigB-Mutante verändert vorlagen, waren 21 schon als SigmaB-abhängig oder durch SigmaB beeinflusst bekannt. In dieser Arbeit konnten weitere 28 Oberflächenproteine erstmalig als SigmaB-abhängig beschrieben werden. Die Gruppe der Zelloberflächen-assoziierten Proteine und Virulenz-faktoren, die durch SigmaB beeinflusst werden, wurde so erweitert (Hempel et al., 2010). Durch Trypsin-Behandlung wurden insgesamt 63 Oberflächen¬proteine beim Vergleich vier verschiedener S. aureus Stämme identifiziert. Hierbei konnte gezeigt werden, dass das Oberflächenproteom verschiedener S. aureus Stämme extrem variabel ist. Weniger als 10% der identifizierten Oberflächenproteine aller vier Stämme stimmten überein (Dreisbach et al., 2010). Eine optimale Analyse der Oberflächen¬proteine von S. aureus wird durch eine Kombination von Biotinylierung und Trypsin-Behandlung erreicht. Es konnte gezeigt werden, dass Sortase-Substrate insbesondere durch Trypsin zugänglich sind, während Lipoproteine optimal durch Biotinylierung analysiert werden können. Das Protokoll zur Trypsin-Behandlung wurde modifiziert, stark vereinfacht und ist auch zur Quantifizierung von Oberflächen¬proteinen geeignet. Durch Kombi¬nation beider Methoden mit 14N/15N-metabolischen Labeling konnten 221 Oberflächen¬proteine identifiziert und 158 quantifiziert werden. Hierbei wurde S. aureus unter Eisenmangel-bedingungen untersucht. In den Körperflüssigkeiten von Säugetieren herrschen Eisenmangelbedingungen, und diese fungieren als wichtiges Wirtssignal für die Bakterien um Virulenzproteine zu exprimieren. Unter diesen infektionsrelevanten in vitro Bedingungen wurden insbesondere Zelloberflächenproteine wie die eisenabhängigen Häm-bindenden Proteine IsdA, IsdB, IsdC und IsdD, sowie lipidver¬ankerte Eisen-bindende Proteine stark induziert gefunden (Hempel et al., unpublished).
Im Bereich der Orthopädie und Traumatologie fordern die zunehmende Zahl an Non-Union- und Delayed-Union-Frakturen sowie auch aus volkswirtschaftlicher Sicht die zunehmend alternde Gesellschaft mit entsprechend medizinischen Komplikationen neue Ansätze im Bereich des Tissue Engineerings. Bisherige Fortschritte diesbezüglich lassen sich hauptsächlich im Bereich des viralen Gentransfers mit Knocheninduktion durch Bone morphogenic Proteins (BMPs) sowie durch die Verwendung von Matrixgerüsten mit entsprechenden Plasmiden erkennen. Rückschläge im Bereich des viralen Gentransfers sowie die große Aufwendigkeit in der Herstellung der Matrixgerüste fordern jedoch andere Methoden. Hierbei ist Calcium-Phosphat als non-viraler Vektor eine Möglichkeit. Sfeir et al. entwickelten Nanopartikel aus Calcium-Phosphat (NanoCaPs), die die gewünschte Plasmid-DNA schützend umschließen und in die Zelle transportieren. Da die Transfektion durch viele Faktoren beeinflusst wird, erfolgte die Optimierung dieser für HeLa-Zellen in vitro. Als Markerplasmid fand das gWIZ™ (Green Fluorescent Protein) Verwendung. Die untersuchten und variierten Parameter waren die Inkubationszeit der Transfektionslösung auf den Zellen, Mediumzusätze wie Serum und Antibiotikum sowie unterschiedliche Verhältnisse von Vektor zu DNA. Hierbei konnte eine optimale Inkubationszeit von 48 Stunden eruiert werden. Weiterhin ergab sich die Notwendigkeit von Serum als Mediumzusatz, wobei die Hinzugabe von Antibiotikum als fakultativ zu bewerten ist. Ein optimales Konzentrationsverhältnis konnte bei 1 : 5 bzw. 1 : 10 (DNA zu NanoCaPs) gefunden werden. Vergleichend fanden Untersuchungen mit einem etablierten Vektorsystem, dem kationischen Lipid Lipofectamine™ 2000, statt. Eine ähnliche Optimierung wie bei den NanoCaPs erfolgte, wobei sich hierbei gute Ergebnisse bei Konzentrationsverhältnissen von 1 : 4 sowie 1 : 5 (DNA zu Lipofectamine™ 2000) ergaben. Im quantitativen Vergleich dieser beiden non-viralen Vektorsysteme mittels FACS-Analyse konnten bei den NanoCaPs durchschnittlich 5,9 % transfizierte Zellen bei einem Verhältnis von 1 : 5 (DNA zu NanoCaPs) und bei einem Verhältnis von 1 : 10 (DNA zu NanoCaPs) 11,7 % detektiert werden. Bei Lipofectamine™ 2000 ergaben sich für das Konzentrationsverhältnis 1 : 4 (DNA zu Lipofectamine™ 2000) durchschnittlich 16 % transfizierte Zellen und bei 1 : 5 (DNA zu Lipofectamine™ 2000) 19,7 %. Mittels dieser Nachweismethode werden jedoch nur lebende Zellen gezählt, so dass der bekannten Zytotoxizität des Lipofectamine™ 2000 nur ungenügend Beachtung geschenkt wird. So wird der Anteil transfizierter Zellen zugunsten des Lipofectamine™ 2000 verschoben. Für Calcium-Phosphat hingegen konnte mikroskopisch keine Zytotoxizität beobacht werden und auch in der Literatur ist diese in nur sehr geringem Maße beschrieben. Mit dem Ziel, die NanoCaPs später im Bereich der Knochenbruchheilung zur Proteininduktion einzusetzen, erfolgten weitere Versuchsreihen mit NanoCaPs in vivo. Hierbei konnte bei subkutaner Applikation beim Kaninchen eine erfolgreiche Transfektion mit einzelnen Unterbrechungen für 7 Tage detektiert werden. In Hinblick auf die Hinzugabe von Fibrin als Lösungsstabilisator bzw. Carrier-Matrix zu den NanoCaPs konnte keine Veränderung im Transfektionsergebnis beobachtet werden. Auch in vivo wurden verschiedene Konzentrationsverhältnisse angewendet, wobei sich bei einem Verhältnis von 1:4 (DNA:NanoCaPs) an 5 Tagen positive Banden für GFP im Western Blot zeigten. Weiterhin erfolgte die In-vivo-Testung bei einem Critical-Size-Modell am Kaninchenfemur. Hierbei konnte insgesamt jedoch nur eine positive Bande erkannt werden. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die NanoCaPs erfolgreich in vitro wie auch in vivo transfizieren. Bei der Anwendung in vitro Bedarf es - wie bei anderen non-viralen Vektorsystemen auch - einer Feinabstimmung der einzelnen Parameter, um eine optimale Transfektionseffizienz zu erreichen. Wenn auch in vivo eine deutlich geringere Anzahl an transfizierten Zellen vorlag, so konnte in anderen Studien gezeigt werden, dass schon bei 0,1 % an transfizierten Zellen ein biologischer Effekt durchaus möglich ist. Dieser biologische Effekt könnte in zukünftigen Studien mittels Verwendung eines Bone Morphogenic Proteins anstelle des Green Fluorescent Protein als Genprodukt untersucht werden.
Hintergrund: In einem modernen Krankenhaus gewinnt die Qualitätssicherung zunehmend an Relevanz. Sie ist nicht nur gesetzlich vorgeschrieben, sondern schafft auch internes und externes Vertrauen zwischen den Akteuren im Gesundheitswesen. Dabei nimmt in Deutschland vor allem die Bedeutung altersbedinger Erkrankungen aufgrund des demografischen Wandels zu. Eine typische altersbedingte Erkrankung ist die Katarakt. Ziel dieser Arbeit ist es, nach bestimmten Qualitätskriterien die im Berichtszeitraum (April 2005 bis Juni 2006) in der Universitäts-Augenklinik Greifswald durchgeführten Kataraktoperationen zu beurteilen. Methoden: Als Datenbasis diente eine Ablaufdokumentation der AOK, welche im Rahmen eines Vertrages über „Ambulantes Operieren und stationsersetzende Eingriffe im Krankenhaus“ erhoben wurde. Die Daten (N=347) wurden mittels verschiedener statistischen Verfahren ausgewertet. Ergebnisse: Die im Berichtszeitraum durchgeführten Kataraktoperationen wurden vor allem nach den „Hauptqualitätskriterien“ beurteilt. Dazu gehören: (1) Visus, (2) Refraktion, (3) postoperative Befund, (4) Patientenzufriedenheit. Diskussion: Die Studie ist mit anderen in Deutschland und international durchgeführten Studien vergleichbar, wobei die krankenhauspezifischen Besonderheiten herausgearbeitet wurden.
Die Arbeit befasst sich mit der Parameterbestimmung in gewöhnlichen Differentialgleichungssystemen aus gegebenen Messdaten. Als Zielfunktion wird die quadratische Abweichungen betrachtet, ebenso wie die Betragssummen- und Tschebyschev-Norm der Differenz von der Lösung der gewöhnlichen Differentialgleichung und des Messwert-Vektors. Zur Anwendung kommen dabei sowohl iterative Optimierungsverfahren als auch direkte Methoden der optimalen Steuerung.
Die bedeutende Rolle eines insulinomimetischen Stoffwechsel- und Signalmilieus in glykogenotischen hepatozellulären Präneoplasien konnte in zwei etablierten Rattenmodellen der Zirrhose-unabhängigen Hepatokarzinogenese unlängst belegt werden. Trotz des Einwirkens unterschiedlicher Karzinogene verläuft dieser Prozess sowohl im Modell der niedrigdosierten intrahepatischen Pankreasinseltransplantation in diabetischen Ratten als auch im chemischen Modell mit nicht-diabetischen Ratten nach N-Nitrosomorpholin (NNM)-Exposition nach der typischen glykogenotisch-basophilen Entwicklungssequenz mit ausgeprägten Ähnlichkeiten bezüglich Morphologie und molekularbiologischen Veränderungen. Welche Bedeutung insulinomimetische Mechanismen während der weiteren Karzinogenese in diesen Modellen noch haben und welche zusätzlichen pathogenetischen Faktoren hinzukommen, ist bisher weitgehend unbekannt und soll durch eine globale Genexpressionsanalyse näher beleuchtet werden. Dazu wurden verschiedene morphologische Karzinogenesestadien von Ratten aus dem Inseltransplantations- und NNM-Modell mit Hilfe der komparativen cDNA-Mikroarray-Technik auf intraindividuelle Expressionsveränderungen mehrerer tausend Gene untersucht. Neben glykogenotischen Präneoplasien, weiter fortgeschrittenen gemischtzelligen Präneoplasien und hepatozellulären Karzinomen (HCC) aus dem Transplantationsmodell Streptozotocin (Stz)-diabetischer Ratten sowie glykogenotischen Präneoplasien und HCC aus dem NNM-Modell befand sich auch eine Gruppe autoimmun-diabetischer Ratten mit glykogenotischen Präneoplasien nach Inseltransplantation unter den Versuchstieren. Mit Hilfe dieser Versuchsgruppe sollten potentiell relevante Unterschiede der Expressionsveränderungen zwischen den glykogenotischen Präneoplasien der verwandten Transplantationsmodelle aufgedeckt werden, welche auf die einmalige Stz-Applikation im klassischen Transplantationsmodell zurückzuführen sein könnten. Die Expressionveränderungen betreffen in beiden Modellen mehrere hundert Gene aus zahlreichen zellulären Prozessen, wobei insgesamt (2512 versus 1717) und bei Gegenüberstellung der korrespondierenden Stadien im klassischen Inseltransplantationsmodell stets mehr Gene alteriert sind als im NNM-Modell. Am geringsten ist die Zahl alterierter Gene in den glykogenotischen Präneoplasien der autoimmun-diabetischen Ratten. Die in allen Versuchsgruppen prozentual am stärksten von den Expressionsveränderungen betroffenen Gene stammen von intrazellulären Signalmediatoren, Transkriptionsregulatoren und Membranrezeptoren. Aus dem Bereich des Grundstoffmetabolismus sind Lipid- und Kohlenhydratstoffwechsel am stärksten betroffen. Insgesamt gibt es bezüglich der alterierten Zellprozesse keine wesentlichen Unterschiede zwischen den einzelnen Versuchsgruppen. Die Expressionsveränderungen nehmen bis zur Vervierfachung im Karzinomstadium im Verlauf der Karzinogenese in beiden Modellen zu (kumulativer Effekt). Unter den alterierten Genen finden sich neben solchen des Glukose-Turnovers und der Insulin-Signaltransduktion zahlreiche weitere Karzinogenese-assoziierte Gene, darunter lipogene Mediatoren, mehrere Wachstumsfaktoren (ErbB-, FGF- und Annexin-Familie), Mediatoren der Angiogenese, Apoptoseregulation und der intrazellulären Signaltransduktion, onkogene Transkriptionsfaktoren, DNA-Reparaturgene sowie einige bekannte Protoonko- und Tumorsuppressorgene. Die Expressionsveränderungen sprechen auch für eine Rolle von insulinomimetischen Mechanismen in der späten experimentellen Hepatokarzinogenese, wobei diese eher durch andere Karzinogenese-assoziierte Phänomene als durch direkte Insulinrezeptor-Signalübertragung aufrechterhalten werden könnten. So ließen sich einige Expressionsveränderungen des Glukosestoffwechsels zum Beispiel mit Hilfe des Warburgeffekts oder als Hypoxie-induziert erklären. Darüber hinaus liefern vorliegende Ergebnisse Anhaltspunkte für weitere pathogenetisch relevante Mechanismen während der Karzinogeneseprogression in den untersuchten Modellen. Dazu gehören unter anderem der wachstumsfördernde Einfluss von überexprimierten Wachstumsfaktoren der ErbB-Familie und lipogenen Mediatoren aber auch die Dysregulation des intrazellulären Signalkaskadennetzwerks und des programmierten Zelltods. Die Alteration derselben zellulären Prozesse im Transplantations- und NNM-Modell bestätigt eine große Übereinstimmung im Verlauf der Karzinogenese in beiden Modellen auf Transkriptionsebene. Insgesamt sind die Alterationen im Stz-Modell stärker ausgeprägt. Sowohl die Anzeichen für mögliche vorübergehende Stz-induzierte Genexpressionsveränderungen in den klarzelligen Präneoplasien als auch Ursache und tatsächliche kausalpathogenetische Bedeutung der hier nachgewiesenen Expressionsveränderungen müssen durch weitere Untersuchungen validiert und gezielter analysiert werden.
Staphylococcus aureus ist einer der bedeutendsten Erreger von Infektionen der Milchdrüse (Mastitis). In dieser Arbeit wurden 16 S. aureus-Isolate aus bovinen Mastitisinfektionen unterschiedlicher geografischer Herkunft umfassend charakterisiert, um tiefere Einblicke in die Wirtsspezifität von S. aureus zu erlangen. Das bovine Mastitisisolat S. aureus RF122, dessen Genomsequenz seit kurzem verfügbar ist, wurde zum Vergleich in die Studien einbezogen. Mittels Multilocus Sequence Typing wurde die klonale Verwandtschaft der Stämme analysiert und ihre Zugehörigkeit zu bestimmten Sequenztypen bzw. klonalen Komplexen ermittelt, von denen einige unter bovinen S. aureus-Isolaten weltweit sehr verbreitet sind.Zum Nachweis von virulenz- und resistenzassoziierten Genen, sowie regulatorischen und speziesspezifischen Markergenen wurde ein diagnostischer DNA-Microarray eingesetzt. Es konnte gezeigt werden, dass das individuelle Profil der Isolate sehr stark variierte und sich selbst Stämme mit dem gleichen Sequenztyp in ihrem variablen Genom teilweise erheblich unterschieden. Nur 43 Gene, die u.a. für Hämolysine, Proteasen, Leukocidine kodieren, waren in allen Stämmen konserviert. Es wurde auch die Existenz einiger als bovin-spezifisch angesehener Gene, bzw. die Abwesenheit humanspezifischer Gene nachgewiesen. Zusätzlich wurde die Expression von Virulenzfaktoren mittels 2D-Gelelektrophorese und massenspektrometrischer Identifizierung analysiert. Wie erwartet unterschieden sich die extrazellulären Proteommuster der einzelnen Stämme stark. Nur zwölf sekretierte Proteine wurden (in unterschiedlicher Menge) von mindestens 80 % der bovinen Isolate gebildet, und bilden das sogenannte „Core-Exoproteom“. Auch Isolate mit nahezu identischer genetischer Zusammensetzung unterschieden sich z.T. erheblich in ihrem Exoproteom, was sehr gut mit der Transkription des Virulenzgenregulators RNAIII korrelierte. Weiterhin wurde die mitogene Wirkung der Kulturüberstände auf humane und bovine PBMC (mononukleäre Zellen aus peripherem Blut) untersucht. Dabei fiel auf, dass zwei Isolate, welche Gene der bovinen Pathogenitätsinsel SaPIbov trugen, bovine T-Zellen stärker als humane stimulierten, was auf wirtsspezifische Unterschiede in der Aktivität dieser Superantigene hindeutet. Schließlich konnten durch den Vergleich mit S. aureus-Isolaten aus humanen Infektionen bestimmte Proteine ermittelt werden, die häufiger mit einem bestimmten Wirt assoziiert sind. Die Variabilität in der Expressionshäufigkeit dieser Proteine könnte mit der Wirtsspezifität von S. aureus im Zusammenhang stehen. Als pathogener Mikroorganismus ist S. aureus hohen Konzentrationen an reaktiven Sauerstoff- und Stickstoffspezies (ROS und RNS) ausgesetzt, die im Rahmen der unspezifischen Wirts-Immunantwort gebildet werden. Um das Verständnis über seine Anpassungsstrategien zu erweitern, wurden vier Substanzen, die oxidativen bzw. nitrosativen Stress verursachen, eingesetzt: Wasserstoffperoxid (H2O2), eine Vorstufe des stark toxischen Hydroxylradikals; Diamid, ein spezifisches Thiol-Oxidationsmittel, die Superoxidanion-generierende Substanz Paraquat, sowie der NO-Donor MAHMA NONOate. Für jeden Stressor wurden Proteomsignaturen durch Auftrennung der cytoplasmatischen Proteine mittels 2D-Proteingelelektrophorese und anschließender massenspektrometrischer Identifizierung erstellt. Die zu verschiedenen Zeitpunkten nach Stressauslösung neu synthetisierten Proteine wurden mittels L-[35S]-Methionin radioaktiv markiert und quantifiziert. Mindestens zweifach induzierte Proteine wurden als Markerproteine für einen bestimmten Stressor definiert. Durch Zugabe von 10 mM H2O2 wurden verstärkt Proteine synthetisiert, die an Synthese, Reparatur oder Schutz von Nukleinsäuren oder DNA beteiligt sind, was bestätigt, dass die DNA ein Hauptziel H2O2-induzierter Schädigung ist. Unter Einfluss von 10 nM Paraquat wurden Proteine mit sehr unterschiedlichen biologischen Funktionen, wie z.B. Aminosäuresyntheseenzyme und Cofaktoren, induziert. Der durch 1 mM Diamid induzierte Thiolstress führte wie erwartet zur verstärkten Neusynthese CtsR und HrcA-kontrollierter Chaperone und Proteasen, was auf die Akkumulation fehlgefalteter Proteine hindeutet, die höchstwahrscheinlich durch nichtnative Disulfidbrücken an den Thiolgruppen der Cysteinreste entstanden sind. Die Induktion von Peroxiredoxinen und einer Thioredoxinreduktase lassen auf ein gestörtes Redoxgleichgewicht in der Zelle schließen. Die Effekte von NO ähnelten denen, die auch unter Sauerstofflimitation beobachteten wurden. Viele Markerproteine sind in Glykolyse und Fermentation involviert und durch Nachweis der entsprechenden Fermentationsprodukte konnte eine höhere Aktivität fermentativer Stoffwechselwege bestätigt werden. Die Fähigkeit, unter Einfluss von NO auf anaeroben Metabolismus umzuschalten, könnte ein entscheidender Vorteil von S. aureus und essentiell für seine höhere Resistenz gegenüber NO sein.
Deciphering the entire protein complement of a living cell together with the elucidation of dynamic processes on protein level are the main goals of proteomics as it is used today. To achieve this goal, namely the elucidation of dynamic processes of the entire bacterial cell, we have developed strategies and distinct workflows to cover the most proteins in different subcellular localizations in bacteria together with a stable isotopes labeling approach to follow temporal and spatial changes in different proteomic subfractions. In this work, it has been shown that the use of mass spectrometry based in vivo quantitation techniques and the application of subcellular and chromatographic fractionation has lead to a new level of qualitative and quantitative proteomics data. Emphasizing on the studies revealing the dynamics of the bacterial physiology on a time resolved base, both spatial and temporal processes can be monitored to obtain knowledge on physiological processes in a depth that has not been reached before in comparable global studies.
A central point of this thesis is the investigation of surface structure and surface forces, which are created by single layers of linear polyelectrolytes (PE). In detail, the properties of cationic poly(allylamine)hydrochloride (PAH) and poly-l-lysine (PLL) and anionic sodium poly(styrene sulfonate) (PSS) are determined, which have been physisorbed onto oppositely charged silica surfaces in presence of a predefined salt concentration IAds. For these investigations, a new averaging method for colloidal probe (CP) force profiles is developed, which leads to an ultimate force resolution of 1 pN after the data processing, (signal to noise ratio of > 1000). Furthermore, a new kind of tapping mode imaging is presented (so called colloidal probe tapping mode, CPTM), which uses a CP instead of a sharp tip and hence which allows to resolve lateral inhomogeneously distributed surface forces. The basics to understand such-like obtained tapping mode images are developed. For adsorption from salt-free solution (IAds = 0) the dominance of an electrostatic double layer repulsion is observed, which is commonly attributed to the adsorption of the PE chains into a rather flat and compact layer and which is in full agreement with theoretical predictions and enormous experimental data available in literature. However, even a small addition of salt to the deposition solution (i.e. IAds > 1 mM NaCl) introduces a new contribution to the surface force, which is attributed to PE chains that are non-flatly physisorbed. Using scaling considerations, it is shown for all investigated PE that this non-flat conformation can be described by brush-like chain adsorption (cf. Section 3.3.5); other conformations like mushroom or pancake are excluded (cf. Section 5.3). Interestingly, these non-flatly physisorbed chains combine properties of neutral and PE brushes: (i) The force is very well described by the theory of Alexander and de Gennes (AdG, cf. Section 5.4). By fitting the AdG force law to the data, it is possible to determine the (brush) thickness L of the PE layer and the average distance s between brush-like physisorbed chains. Although the chains are charged the electrostatic contribution to the surface forces is too small to be noticeable (cf. Section 5.4.2). (ii) The thickness L of this PE layer is much larger compared to the compact layer (observed for salt-free adsorption) and is also subject to a pronounced swelling and shrinking if the bulk salt concentration I is decreased or increased, respectively. Surprisingly, all measurements indicate that L follows a scaling law known for salted end-grafted PE brushes, i.e. L ~ N (I s^2)^(-1/3) (with N denoting the degree of polymerization). Furthermore, the osmotic brush phase is never observed in the experiments, but chain stretching up to 1 / 3 of the contour length is regularly achieved. CPTM imaging applied to PSS shows that the brush-like physisorbed chains are not homogenously distributed over the surface, but form brush domains which coexist with flatly physisorbed chains (cf. sections 5.5 and 5.6). This clearly shows that PSS generally physisorbs in two distinct phases, which differ in conformation (flat vs. brush) and the surface force caused (electrostatic vs. steric repulsion). The force profile of the two phase system is in good approximation simply the superposition of a steric and an electrostatic repulsion, whereby their respective contribution to the composed force profile is given by their area fraction. The quantitative analysis reveals that L and s of the brush phase are independent on IAds. This is remarkable, as a change in IAds is known to induce a continuous transition between a stretched (low IAds) and coiled chain conformation (high IAds) in the deposition solution (cf. [Fleer1993, Yashiro2002]). Hence, one can conclude that the conformation in solution does not necessarily correspond to the conformation after adsorption. It is also shown that the area fraction A of the brush domains strongly depends on N and IAds. For example, for constant N the scaling relation A ~ sqrt(IAds) is determined, which is very similar to the common observation that the surface coverage %Gamma of adsorbed PE layers increases also with %Gamma ~ sqrt(IAds) [Schmitt1996, Cosgrove1986, Ahrens2001, Yim2000, Gopinadhan2007, Cornelson2010]. This suggest that brush-like physisorbed PE chains are responsible for the increase in %Gamma. In fact, Section 5.6 shows that the mass of the brush phase is approx. 0.5 mg/m² which is comparable to the increase in %Gamma reported in literature for IAds = 1 M NaCl [Cosgrove1986, Schmitt1996, Ahrens2001]. As a change in IAds does not affect L and s, but solely the brush area fraction A, it is argued in Section 5.6 that an increase in IAds can be understood as a phase transition from the (disordered) flat phase towards the (ordered and extended) brush phase. Here, further theoretical considerations would be desirable.