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Publisher
- S. Karger AG (19)
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Background/Aims: To develop a clinically relevant immunocompetent murine model to study pancreatic cancer using two different syngeneic pancreatic cancer cell lines and to assess MRI for its applicability in this model. Methods: Two cell lines, 6606PDA and Panc02, were employed for the experiments. Cell proliferation and migration were monitored in vitro. Matrigel™ was tested for its role in tumor induction. Tumor cell growth was assessed after orthotopic injection of tumor cells into the pancreatic head of C57/BL6 mice by MRI and histology. Results: Proliferation and migration of Panc02 were significantly faster than those of 6606PDA. Matrigel did not affect tumor growth/migration but prevented tumor cell spread after injection thus avoiding undesired peritoneal tumor growth. MRI could reliably monitor longitudinal tumor growth in both cell lines: Panc02 had a more irregular finger-like growth, and 6606PDA grew more spherically. Both tumors showed local invasiveness. Histologically, Panc02 showed a sarcoma-like undifferentiated growth pattern, whereas 6606PDA displayed a moderately differentiated glandular tumor growth. Panc02 mice had a significantly shorter (28 days) survival than 6606PDA mice (50 days). Conclusion: This model closely mimics human pancreatic cancer. MRI was invaluable for longitudinal monitoring of tumor growth thus reducing the number of mice required. Employing two different cell lines, this model can be used for various treatment and imaging studies.
Computational chemical physics can give important input to astrophysical modelling and other fields of physics, where molecular properties are of importance. Understanding of spectroscopic and reactive behaviour is crucial for many systems of astrophysical interests like stars, interstellar medium and comets. Especially stellar atmospheres are of interest, because the complex physics of stars are not yet completely understood. Stars are in an unstable balance of gravitation and radiation pressure and the atmospheric dynamics have been subject of extensive modelling. Complete and accurate spectroscopic information of the atoms and molecules in these atmospheres is necessary for this attempt. In addition, the only information we have about astrophysical systems is light which is emitted or absorbed by particles in these media. This is not only true for astrophysics. In plasma physics sometimes the usage of invasive diagnostics, like Langmuir probes, is not wanted because they disturb the system. In these cases some information of the system can be regained by passively measuring infrared spectra of the plasma or by active induction of electronic transition like the laser-induced fluorescence method. Another remote sensing application is the measurement of the atmospheric composition on earth. Here, larger particles in the atmosphere as well as greenhouse gases are of current interest. Unfortunately, the experimental spectroscopic data, which is needed for the understanding and interpretation of the measured spectra, is often incomplete. This gap can be, to some extend, filled by computational chemical physics. The aim of this work was to investigate the capabilities and limitations of ab initio based potential energy surfaces for spectroscopic and reactive studies and to apply these methods to problems of rovibrational and rovibronic spectroscopy and reaction dynamics. The choice of ab initio methods and the potential fitting methods is critical for the computational chemical physics, as all further quantities directly depend on their quality. In this work modified versions of the Braams polynomial potential energy surface were used. A high level coupled cluster ab initio method was used to build potentials for a series of small hydrocarbons. Hydrocarbons can be found almost everywhere on earth and in the universe. They exist in laboratory plasmas, stellar and planetary atmospheres and interstellar gases. In all these cases, light emitted or absorbed by the molecules is an important diagnostics of the system. The potential constructed in this work partly included a cluster expansion, which adds reactant configuration spaces to the fits. This could not be done for CH_3 and higher hydrocarbons, because of the limitations of the Coupled Cluster ab initio method, which is well suited for the potential wells, but not for the dissociation regions. The examples of methyl and methane show how the potentials can be used for rovibrational spectroscopy. Results of radiation transport simulations illustrate the importance of as complete-as-possible line lists for radiation transport calculations.\\ The rovibronic spectroscopy of diatomic molecules is another important aspect for the stellar atmospheric modelling. Metal hydrides and oxides add opacity to the atmosphere in the visible light and ultraviolet frequency regions, as well as do the hydrocarbons in the infrared one. In addition the spectra of metal hydrides/oxides can be used to gather information about metal and their isotope abundances. They are used as markers for the conditions in the atmospheres of stars. In this work a new code was developed, that efficiently calculates bound-bound transitions between electronic states and bound-continuum cross sections for diatomic molecules. It also offers an adequate treatment of quasi-bound rovibrational states. One important representative of the diatoms is magnesium hydride, MgH. Before this work, line lists and photodissociation cross section were available involving the three lowest doublet states of MgH. In this work new potential energy curves were calculated and adapted to updated experimental data. This causes changes in the relative energies between the electronic states and therefore shifts in the line lists. These are important, because accurate line positions are needed for the identification of spectral lines. In addition two further electronic states were included in the calculations. This expands the spectral range of MgH into the near ultraviolet region. Radiation transport models showed significant absorption by MgH from the newly added electronic states. A second usage of the diatomic potential energy curves are photodissociation cross sections. As interstellar environments are chemically active, such data is necessary for a complete picture of the ongoing processes. The photodissociation cross sections of MgH reveal a stronger dependence of the underlying potential than the bound-bound lines. In the case of MgH the cross sections are rather weak, besides occasional resonance lines which can be several orders of magnitude stronger. As mentioned, not only spectroscopic, but also reactive behaviour of molecules is important in astrophysics. A current problem connected with this is the abundance of CH^+ in interstellar clouds. Its measured abundances do not fit the predictions from theoretical models. In addition Gerlich and co-workers recently measured low temperature H + CH^+ -> C^+ + H_2 reaction rates, which diverge from the theoretical picture and which could not be explained. In this work a reactive potential energy surface was built for the CH_2^+ system, which was then used to perform extensive calculations with quasi-classical trajectory and quantum scattering methods. It was found out, that the potentials used in previous works are not accurate enough to allow low temperature calculations. Results from these potentials must be taken with care. Furthermore, the results from the new potential energy surface indicate significantly reduced reaction rates compared to previous numerical studies. This is in agreement with the new results of Gerlich and co-workers. Nevertheless, the large error bars in the low temperature range for experimental as well as numerical results strongly suggest refined methods to be developed for both, before a final conclusion can be made. This work demonstrated the possibility of modern computational chemical physics to supply consistent data for spectroscopy and reaction dynamics. These are necessary and important inputs for fields like astrophysics, plasma physics and chemistry.
Die zunehmende Prävalenz von Übergewicht und Adipositas ist mit einer Reihe von Begleiterkrankungen und sozioökonomischen Problemen verbunden. Daher besteht die Notwendigkeit die Folgen und Interaktionen dieser Entwicklung zu erforschen. Neben einer Reihe von Wechselwirkungen zwischen Adipositas und entzündlichen Erkrankungen, konnten aktuelle Studien auch Zusammenhänge mit Parodontalerkrankungen nachweisen. Grundlage dieser Arbeit ist die epidemiologische Longitudinalstudie Study of Health in Pomerania. Die Analyse und der Vergleich der Daten von SHIP 0 und SHIP 1 konnten Wechselwirkung zwischen Adipositas und Parodontitis nachweisen. Ziel dieser Arbeit ist es, die Tendenzen und Entwicklungen der Interaktionen zwischen den zentralen Parametern zu untersuchen. Es konnte gezeigt werden, dass ansteigende BMI- und WHR-Werte mit hohen Leukozyten, Fibrinogen und hs-CRP-Konzentrationen verbunden sind. Zu dem konnten mit steigender Konzentration der Akute-Phase-Proteine (hs-CRP, Fibrinogen) eine verstärkte Progression des Attachmentverlustes registriert werden. Es wurde keine deutliche Dosis-Wirkungsbeziehung zwischen der Progression parodontaler Erkrankungen (dargestellt durch Attachmentverlust, Plaque- und Blutungswerte) und erhöhtem BMI bzw. WHR festgestellt. Lediglich bei Probanden mit sehr starker Ausprägung der Parodontitis wiesen erhöhte BMI-Werte einen negativen Einfluss auf das Attachment auf. Zusätzlich ist der Einfluss sehr hoher BMI- bzw. WHR-Werte auf chronische Parodontalerkrankungen deutlich stärker als der Einfluss von leicht erhöhten Werten. Darüber hinaus zeigte sich, dass mit zunehmendem BMI das Zahnverlustrisiko signifikant steigt. Die Entzündungsmediatoren modifizieren dabei die Adipositas-Parodontitis-Beziehung. Hohe Konzentrationen von hs-CRP, Fibrinogen und Leukozyten scheinen ein wichtiges Bindeglied in den Wechselwirkungen von Fettleibigkeit und chronischen Zahnbetterkrankungen zu sein. Zusammenfassend konnte kein Beweis für Adipositas als unabhängigen Risikofaktor für Parodontitis erbracht werden. Die Ergebnisse zeigen jedoch deutlich, dass Interaktionen zwischen den Parametern bestehen, und diese durch proinflammatorische Entzündungsmediatoren modifiziert werden.
Background: Alcohol consumption accounts for a high burden of disease. The general population of West Pomerania has been characterized as a population at risk with a high prevalence of behavioural risk factors such as alcohol risk drinking. This is reflected by the high proportion of patients being admitted to general hospitals due to alcohol-attributable diseases. The aims of the present dissertation were (a) to analyze dose-response relations between volume of alcohol drinking and the risk of diseases with different alcohol-attributable fractions (AAF) in general hospital inpatients (study 1); (b) to assess motivation to change drinking behaviour and motivation to seek help for alcohol problems during their hospital stay as well as changes in motivation to change drinking behaviour, motivation to seek help and changes in daily alcohol consumption across time according to diseases with different AAFs (study 2); and (c) to investigate the association of fatty liver disease (FLD) with blood pressure and hypertension in a general population sample and to test for the specific contribution of alcohol consumption to this association (study 3). Methods: For studies 1 and 2, data from 'Early Intervention at General Hospitals', a randomized controlled trial to test the effectiveness of brief intervention for alcohol problem drinking in general hospitals, were used. Study 1 comprised data from 846 inpatients, study 2 comprised data from 294 inpatients aged 18 to 64 years with alcohol problem drinking and alcohol-attributable diseases from four general hospitals in West Pomerania. Hospital diagnoses were classified according to their AAF: (1) diseases wholly attributable to alcohol consumption by definition (AAF=1), (2) diseases partially attributable to alcohol consumption (AAF<1), and (3) diseases with no relation to alcohol consumption or where alcohol consumption has been found to be a protective factor (AAF=0). Study 3 encompassed data from the 'Study of Health in Pomerania', a general population sample of 3191 adults aged 20-79 years. FLD was defined using ultrasound in combination with increased serum alanine aminotransferase levels. Results: Analyses showed that 46.8% of the general hospital inpatients had a disease attributable to alcohol consumption. There was a dose-response relationship between volume of alcohol drinking and the risk of diseases with different AAFs. Inpatients consuming >120 g and inpatients consuming 61-120 g of pure alcohol per day revealed significantly higher odds for diseases with AAF=1 compared to inpatients consuming 31-60 g of pure alcohol per day with odds ratios (OR) of 6.3 (95% CI 3.6-11.3) and 2.9 (95% CI 1.6-5.1), respectively. Regarding diseases with AAF<1, inpatients consuming >120 g of pure alcohol per day had significantly higher odds compared to inpatients consuming 31-60 g of pure alcohol per day (OR 2.0, CI 1.2-3.4). Analyses on motivation to change drinking behaviour and on motivation to seek help at hospitalization revealed that motivation to change drinking behaviour was higher among inpatients with alcohol-attributable diseases than among inpatients without alcohol-attributable diseases (p<.001). Among inpatients with AAF=1, motivation to seek help was higher than among inpatients with AAF<1 and AAF=0 (p<.001). While motivation to change drinking behaviour remained stable within one year after hospitalization in all three AAF groups, motivation to seek help decreased in this time period. The volume of alcohol consumed decreased in all three AAF groups within one year after hospitalization. Data from the general population study revealed that FLD was associated with blood pressure and hypertension at baseline and at five-year examination follow-up. For example, the chance of hypertension at both time points was threefold higher in individuals with FLD (OR 2.8, CI 1.3-6.2; OR 3.1, CI 1.7-5.8, respectively) compared to individuals without FLD. Analyses further revealed that the association of FLD with blood pressure and hypertension was independent of alcohol consumption. Conclusion: The results of the present dissertation provide relevant implications for public health. In view of the high proportion of general hospital inpatients with alcohol-attributable diseases, a screening procedure for problem drinking is needed. Furthermore, appropriate interventions considering the inpatient’s motivational level have to be implemented. The concept of AAFs to classify disease conditions according to their causal relationship with alcohol consumption might be a tool to detect inpatients with problem drinking. The results regarding FLD and its association with blood pressure and hypertension demonstrate that it is important to pay attention to alcohol-attributable diseases in the general population and that alcohol-attributable diseases are associated with subsequent serious sequelae. The results of the present work further indicate that the concept to distinguish between alcoholic and non-alcoholic origin of FLD might be obsolete and should be replaced by a concept that regards FLD as a multifactorial disease condition.
Die Pflanze Mitragyna speciosa Korth. ist ein Rötegewächs, das vorwiegend in den Sumpfgebieten Thailands und Malaysias vorkommt. Die Pflanze wie auch die Zubereitungen aus den Blättern der Pflanze werden in Thailand als Kratom bezeichnet. Die Blätter dieses Baumes werden traditionell in der Naturheilkunde, aber auch als Rauschmittel verwendet. Die Wirkung der darin enthaltenen Alkaloide, die sich wie der Neurotransmitter Serotonin von der Aminosäure Tryptophan ableiten, werden als einerseits stimulierend und andererseits sedierend/analgesierend beschrieben, was in zahlreichen Studien auch belegt wurde. In der vorliegenden Arbeit werden Methoden zum Auszug von Alkaloiden aus Blattmaterial, zur Extraktion dieser Alkaloide aus diversen Lösungen und zu deren Detektion in einem HPLC/DAD- sowie einem GC/MS-System beschrieben. Weiterhin werden Möglichkeiten zur Identifizierung von Mitragyna-Alkaloiden ohne das Vorliegen von Vergleichssubstanzen gezeigt. Für die Indol-Alkaloide Mitragynin, Mitraciliatin, Speciogynin, Speciociliatin waren für die vier erstgenannten Substanzen Spektren in einer elektronischen Vergleichsbibliothek (NIST05) vorhanden. Das Paynanthein konnte aufgrund seines Fragmentierungsmusters identifiziert werden. Im Falle der übrigen ausgewählten Alkaloide konnten Vorschläge zur Grundstruktur erarbeitet werden. Für diese Substanzen waren keine Bibliotheksspektren als Vergleich verfügbar und auch die Literaturangaben erlaubten keine genaue Identifizierung. Wir schlagen aber aufgrund der Fragmentierungsmuster folgende Zuordnung vor: Speciofolin oder Isomer, Isorhynchophyllin oder Isomer, Mitragynin Oxindol A/B und (Iso-) Corynantheidin. Der Gehalt der identifizierten Alkaloide in 11 verschiedenen Kratomprodukten wurde ermittelt und der so erhaltene Alkaloid-Fingerprint zu den Herkunftsangaben dieser Produkte ins Verhältnis gesetzt. Zwei unbekannte Proben wurden mit diesen Daten verglichen. Als effektivstes Auszugsmittel erwies sich ein 80 %iges Methanol/Wasser-Gemisch, das zur Bestimmung der Alkaloidgehalte verwendet wurde. Die Mitragynin-Gehalte der untersuchten Kratomprodukte lagen zwischen 0,6 und 1,2 %; in einem als „10x-Extrakt“ angebotenen Produkt bei 3,9 %. Die benutzte Extraktionsmethode zeigt eine nahezu vollständige Wiederfindung der betrachteten Alkaloide und erlaubt eine Quantifizierung von Mitragynin in einer Konzentration, die weit unterhalb der von uns angestrebten Nachweisgrenze in Kratomprodukten (0,001 % des Blattmaterials) liegt. Es sollten jedoch auch prinzipiell für jedermann zugängliche Auszugsmethoden zur Anwendung gebracht werden, so dass darüber hinaus Teezubereitungen und Auszüge mit Trinkalkohol gefertigt und untersucht wurden. Der Auszug mit einem 80 %igen Ethanol/Wasser-Gemisch zeigte vergleichbare Ergebnisse zum methanolischen Auszug, wohingegen in den Teezubereitungen eine Ausbeuteverschlechterung und Verschiebung im Alkaloidmuster zu erkennen war. Die hier verwendete Standard-Methode wurde durch die ermittelten Parameter (Spektren, Retentionszeiten, Kalibration) so erweitert, dass eine Quantifizierung von Mitragynin im Routinebetrieb möglich ist. Eine Zuordnung der Produkte zu den angegebenen Herkunftsgebieten anhand des Alkaloid-Fingerprints erwies sich als nur begrenzt möglich. Eine GC/MS-SIM-Methode zur qualitativen Erfassung von Alkaloiden wurde erstellt und kann für weitere Untersuchungen (Quantifizierung) an Körperflüssigkeiten erweitert werden.
Alter und Überlebenswahrscheinlichkeit nach Polytrauma - Local Tailoring des DGU Prognosemodells
(2011)
Hintergrund: Alter stellt einen von 5 auf der Basis von Daten des Traumaregisters der DGU als unabhängig herausgearbeiteten Prognosefaktoren dar. Wir stellten die Frage, ob das vorgeschlagene Prognosemodell eine ähnlich gute Vorhersagekraft im eigenen Patientengut besitzt. Es wurde zudem untersucht, ob sich das Alter oder vielmehr die altersbedingte Komorbidität prognostisch ungünstig auswirkt. Methoden: Als Datenbasis dienten die in unserem Zentrum im Rahmen des DGU-Traumaregisters prospektiv erfassten Daten von 103 polytraumatisierten Patienten (67 Männer, 36 Frauen, mittleres Alter 35,4±SD 19,0 Jahre, ISS 36,8±10,9). Anhand der miterfassten Nebenerkrankungen erfolgte eine Risikoabschätzung mit der ASA-Klassifikation. Die Rangkorrelation zwischen Alter und ASA wurde nach Spearman ermittelt. Mittels logistischer Regression wurden die prognostische Vorhersagekraft des Originalmodells im eigenen Patientengut mit und ohne ASA-Klassifikation, eventuelle Interaktionen und diskriminatorische Modellfähigkeiten überprüft. Ergebnisse: Die beobachtete Mortalität lag bei 31,7% (95% KI 22,7–41,7%). Es wurden Alter, ISS, GCS und ASA in das finale logistische Modell aufgenommen. Die Odds-Ratios des Originalmodells waren im eigenen Krankengut nahezu identisch zu reproduzieren (OR: Alter 1,048; ISS 1,066; GCS 0,822). Wir fanden eine hochsignifikante Korrelation zwischen Alter und ASA-Schweregrad (rho=0,60, p<0,0001), jedoch keine prognostische Bedeutung der Co-Morbidität. Schlussfolgerungen: Das vorgeschlagene Prognosemodell auf der Basis multizentrisch gewonnener Daten lässt sich mit geringen diskriminatorischen Einbußen auf die Ebene des einzelnen Zentrums übertragen. Hierbei scheint das Alter unabhängig von der Altersmorbidität prognostische Bedeutung zu besitzen.
In Deutschland leben derzeitig mehr als eine Million Menschen mit demenziellen Erkrankungen. Rund 60% dieser Patienten leben in Privathaushalten und werden dort überwiegend von Familienmitgliedern betreut. Das Fortschreiten der Erkrankung geht mit einem steigenden Pflegebedarf einher, so dass der Pflege elementare Aufgaben innerhalb der Demenzversorgung zukommen. Im Rahmen der Ausbildung in der Gesundheits- und Krankenpflege bzw. Altenpflege gewinnt die Thematik Demenz zunehmend an Bedeutung. Für eine qualitätsgesicherte und evidenzbasierte Koordination der Behandlung und Betreuung ist jedoch eine Weiterqualifizierung der Pflegefachkraft notwendig. Eine Analyse der bestehenden Fort- und Weiterbildungsoptionen zeigt dabei, dass bisher keine Qualifizierung auf das spezifische Handlungsfeld der ambulanten, netzwerkbezogenen Demenzversorgung fokussiert. Ein neuer Lösungsansatz ist die Qualifizierung und der Einsatz von Pflegefachkräften nach dem Konzept des Dementia Care Managements, wie es im Centre for Integrated Dementia Care Research (CIDC) in einer Kooperation zwischen den Universitäten Rostock und Greifswald und dem Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) aktuell entwickelt und evaluiert wird. Dazu ist es zunächst erforderlich, das Aufgaben- und Tätigkeitsfeld einer Pflegefachkraft im Dementia Care Management zu identifizieren und darauf basierend einen Qualifizierungsbedarf abzuleiten. Unter Berücksichtigung der Primärausbildung Gesundheits- und Krankenpflege bzw. Altenpflege sind in einem zweiten Schritt hieraus entsprechende Qualifizierungsinhalte zu entwickeln, was den Inhalt der vorliegenden Dissertationsarbeit darstellt. Diese leistet somit eine Vorarbeit für die Entwicklung eines Curriculums für die zukünftigen Dementia Care Manager. Die Bearbeitung der Fragestellung erfolgte in einem dreistufigen Forschungsprozess unter Anwendung einer Datentriangulation in Form eines Mixed Methodology Designs aus qualitativen und quantitativen Forschungsansätzen. Datentriangulation meint die Einbeziehung von verschiedenen Datenquellen. In Bezug auf das Arbeitsfeld eines Dementia Care Managers konnten insgesamt 27 Aufgaben und Tätigkeiten identifiziert werden. Die Vorstellungen zum Aufgabenfeld des Dementia Care Managers stimmen in 18 der 27 Tätigkeiten zwischen Pflegefachkräften und Hausärzten überein. Bezüglich der neun Tätigkeiten, in denen sich die Vorstellungen bei den Pflegefachkräften und Hausärzten deutlich unterscheiden, sollte im Rahmen des praktischen Einsatzes der Dementia Care Manager besonderes Augenmerk gelegt werden. Aus dem so entwickelten Aufgabenfeld des Dementia Care Managers lassen sich notwendige Kompetenzen ableiten, die eine Pflegefachkraft aufweisen sollte, um die Durchführung und Umsetzung der Tätigkeit als Dementia Care Manager in hoher Qualität zu gewährleisten. Die Thematik Demenz in der regulären Ausbildung zur Gesundheits- und Krankenpflege bzw. Altenpflege wird in den verschiedenen Ausbildungseinrichtungen in einer unterschiedlichen Stundenanzahl gelehrt. So beträgt der Stundenumfang an der beruflichen Schule am Dietrich-Bonhoeffer-Klinikum in Neubrandenburg 20 Stunden in beiden Ausbildungsgängen. Diese Arbeit zeigt, dass zur Übernahme der Aufgaben im Dementia Care Management durch Pflegefachkräfte eine Weiterqualifizierung der pflegerischen Profession erforderlich ist. Auch die befragten Pflegefachkräfte (79,3%), Hausärzte (90,3%) und pflegende Angehörige (63,3%) sehen für die Pflegefachkraft, die als Dementia Care Manager tätig werden wollen, einen Qualifizierungsbedarf, der das gegenwärtige Qualifizierungsangebot erheblich übersteigt. Im Rahmen der Qualifizierung sollten vor allem Grundlagen der Demenzerkrankung, medizinische Inhalte, Pflege, Kommunikation und Beratung sowie Themen der netzwerkbezogenen Demenzversorgung vermittelt werden. Limitationen dieser Arbeit betreffen unter anderem die geringe Grundgesamtheit der befragten Gruppen von Hausärzten (N=32), Pflegefachkräften (N=145) und pflegende Angehörige (N=108). Die getroffenen Aussagen der drei Zielgruppen sind damit beschränkt. Die Resultate dieser Arbeit lassen wichtige Hinweise zum Aufgaben- und Tätigkeitsfeld eines Dementia Care Managers ableiten. Durch die Identifizierung wichtiger Qualifizierungsinhalte kann ein wertvoller Beitrag zur Konkretisierung des Dementia Care Management Konzeptes geleistet werden.
In this thesis, it was the subject to build a setup to study the interaction of clusters with intense laser light. A magnetron sputter cluster ion source was built to create metal clusters for the planned investigations. Furthermore, a linear Paul trap setup was built in order to allow the investigation of the mentioned interaction at one specific cluster size. The whole apparatus was characterized and first experiments were performed.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein auf dem Promotor Pdes basierendes Kälte-induzierbares Expressionssystem für B. subtilis konstruiert und sukzessive optimiert. Dazu wurden verschiedene Kälte-regulatorische DNA-Sequenzen aus B. subtilis an das entsprechende Zielgen fusioniert, was neben der Kälte-Induzierbarkeit in einem positiven Einfluss auf die Expressionsstärke durch eine effizientere Translation bzw. Stabilisierung der mRNA resultierte. Vorausgehend wurde in vergleichenden Versuchen die Eignung unterschiedlicher Galaktosidasen zur Verwendung als Reporterenzyme für B. subtilis untersucht. Hierbei wurde erstmals die heterologe Expression einer Kälte-angepassten β-Galaktosidase aus P. haloplanktis TAE79 in B. subtilis durchgeführt und diese durch die Integration der DB-Sequenz sowie einer stem-loop-Struktur aus der 5‘-UTR des B. subtilis cspB-Gens gesteigert. Somit konnte nachgewiesen werden dass sowohl die additiven Sequenzen der cspB-DB und der cspB-sl-UTR als auch des bkdB-Terminators zu einer deutlich erhöhten Synthese der entsprechenden Zielproteine führt. Anhand der Überexpression einer Xylanase aus B. subtilis sowie einer α-Glucosidase aus S. cerevisiae wurde abschließend die Eignung des konstruierten Systems für die sekretorische und intrazelluläre Proteinsynthese in B. subtilis demonstriert. Diese Ergebnisse bestätigen die Eignung von B. subtilis als Wirtsorganismus auch für die Überproduktion kritischer, schwer zu faltender Proteine.
Hintergrund: Parallel zum generellen Kariesrückgang ist es zu einer Zunahme von ECC und Narkosesanierungen gekommen. Material: In der Greifswalder Zahnklinik wurden Überweisungen, Narkosesanierungen und Schmerzpatienten im Bereich der Kinderzahnheilkunde untersucht. Ergebnisse: Der Schwerpunkt liegt in allen Bereichen in der Altersgruppe 2-5-jähriger mit sehr hohen dmft-Werten. Diskussion: Die Studie unterstreicht die Polarisierung der Karies und die Notwendigkeit spezialisierter Kinderzahnheilkunde.
Für die Bekämpfung bakterieller Infektionen ist das angeborene Immunsystem von essenzieller Bedeutung. Im Rahmen dieser Promotion wurden murine angeborene Immunmechanismen bei systemischer Infektion mit Burkholderia pseudomallei, dem gram-negativen Erreger der Melioidose, sowie pulmonaler Infektion mit dem gram-positiven Erreger Staphylococcus aureus bei genetisch heterogenen BALB/c- und C57BL/6-Mäusen untersucht. Für in vitro-Untersuchungen wurde zunächst im ersten Teil eine Methode zur serumfreien Kultivierung von primären Makrophagen aus murinen Knochenmarkstammzellen unter Verwendung des lipoproteinreduzierten Serumsupplements Panexin® etabliert. Derart kultivierte Makrophagen von BALB/c- und C57BL/6-Mäusen wiesen wichtige Effektor-funktionen wie die Fc-Rezeptor-vermittelte Phagozytose und bakterizide Aktivität auf. Außerdem gelang es, die in der Literatur unter FCS-Bedingungen beschriebenen polarisierten Makrophagen-Phänotypen auch unter serumfreien Bedingungen funktionell nachzuweisen. So wiesen C57BL/6-Makrophagen im Vergleich zu BALB/c-Makrophagen ein deutlich höheres bakterizides Potenzial gegenüber B. pseudomallei auf und produzierten größere Mengen des zytotoxischen Stickoxids, unterschieden sich jedoch nicht in ihrer Fähigkeit, E. coli zu eliminieren. Im zweiten Teil der Arbeit konnte mithilfe dieses standardisierten Zellkultursystems gezeigt werden, dass Caspase-1 bereits in der Frühphase der B. pseudomallei-Infektion IFNγ-unabhängig für die bakterizide Potenz der Makrophagen erforderlich ist, die Caspase-1-Aktivität andererseits im gleichen Zeitraum jedoch eine Zunahme des zytotoxischen Erregereffektes verursacht. Durch die gestörte intrazelluläre Erregerelimination unmittelbar nach Infektion kam es im weiteren zeitlichen Verlauf zur Zunahme des erregerabhängigen Zelltodes, für den in der Literatur allerdings ursächlich auch das Fehlen verzögerter Caspase-1-abhängiger protektiver Effekte diskutiert wird. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass Caspase-1 eine essenzielle Bedeutung für die in vivo-Resistenz und Generierung der inflammatorischen Zytokinantwort hat, welche zur Überwindung der akuten Infektion beiträgt. Während die Caspase-1-Expression bei unterschiedlich empfänglichen BALB/c- und C57BL/6-Makrophagen nach Infektion vergleichbar war, könnte die gesteigerte IL-1β-Produktion bei resistenteren C57BL/6-Makrophagen darauf hinweisen, dass unterschiedliche Aktivitäten des Enzyms in Mausstämmen mit unterschiedlichen genotypischen Eigenschaften den Verlauf der murinen Melioidose beeinflussen. Im letzten Teil dieser Dissertation wurde erstmals am Beispiel von BALB/c- und C57BL/6-Mäusen ein vergleichendes S. aureus-Pneumoniemodell entwickelt, bei dem BALB/c-Mäuse neben einer höheren Empfänglichkeit auch eine verminderte Fähigkeit aufwiesen, den Erreger aus der Lunge zu eliminieren. Während neutrophile Granulozyten für das Überleben erforderlich waren und die Organkeimzahlen signifikant zu reduzieren vermochten, steigerten Makrophagen die Mortalität, ohne jedoch Einfluss auf die Bakterienelimination zu haben. Für diese Mortalitätszunahme könnte eine überschießende Zytokinantwort mit der Folge eines Zytokinschocks verantwortlich sein. Schließlich wurde gezeigt, dass das bakterielle sae-Regulon, welches die Expression verschiedener bakterieller Proteine steuert, sowohl für die Virulenz, als auch für die intrapulmonale Persistenz des Erregers in diesem Infektionsmodell von entscheidender Bedeutung ist. Die zu beobachtenden Unterschiede in Mortalität und Organkeimzahlen belegen zugleich, dass das etablierte Mausmodell eine für die Untersuchung bakterieller Virulenzfaktoren ausreichende Sensitivität aufweist.
Aim: The efficacy of antimicrobial compounds included in wound dressings has been determined using the quantitative suspension test according to EN 13727 before. However, as suspension tests are not an accurate reflection of the conditions under which wound antiseptics are used, it was investigated if a disc carrier test would yield results simulating practical conditions on wound surfaces. A silver-leaching foam wound dressing was used for evaluation of the disc carrier test method. Method: The disc carriers consisted of circular stainless-steel discs measuring 2 cm in diameter and 1.5 mm in thickness, complying with the requirements of EN 10088-2. Carriers were contaminated with Staphylococcus aureus, methicillin-resistant S. aureus or Pseudomonas aeruginosa, respectively, together with an artificial wound secretion and left to dry at room temperature for 30 min. The wound dressings being tested were placed on the discs for the length of the exposure time, and after neutralization by thioglycolate in phosphate-buffered saline the number of surviving test organisms was then counted. The logarithmic reduction factor was calculated from the difference between the initial inoculum and the number of recovered test organisms. Results: The disc carrier test allowed determination of an antimicrobial efficacy in a realistic setting. It also imposed more stringent requirements on efficacy over time than the quantitative suspension test. The silver foam wound dressing showed a time-dependent antimicrobial efficacy. After 24-hour application time, the reduction factors against S. aureus, P. aeruginosa and the methicillin-resistant S. aureus were 1.9 ± 0.15, 2.1 ± 0.14 and 3.1 ± 0.18, respectively. Conclusion: The disc carrier test was a useful method for testing the antimicrobial efficacy of a foam silver dressing. The antimicrobial dressing exhibited an antimicrobial effect after 3 h and achieved a reduction >2 log against the tested bacterial strains in the presence of a simulated wound secretion after 24 h.
Main drivers for biodiversity loss in terrestrial ecosystems are changes in land use, climate change, enhanced nitrogen deposition and biotic exchange (invasive species). These drivers also affect dry, nutrient-poor open anthropo-zoogenic inland and coastal heathlands which often harbor a high biodiversity. To counteract biodiversity loss in coastal ecosystems, a basic step is the assessment of the various threats. Therefore it is important to select suitable model organisms for analyses of biodiversity dynamics. In this thesis the three arthropod groups Orthoptera (Ensifera and Caelifera), carabid beetles (Coleoptera: Carabidae) and spiders (Araneae) were studied, as they are very useful indicators. Besides sampling of the three arthropod groups vegetation and microclimate parameters were recorded. The studies were done between 2008 and 2010 in the coastal heathland on the Baltic island of Hiddensee, Germany. The main aim of the thesis was to analyze the impact of three drivers of heathland biodiversity loss (succession, grass encroachment, moss invasion) on the selected indicator arthropod groups. Based on this multi-level and -species approach, implications for the conservation of coastal heathlands are given. The results show that successional processes and grass encroachment have strong impact on species richness and abundance, species composition and functional groups, as well as life-history traits and functional diversity of the arthropod groups. Main findings were: Orthoptera species richness was highest in the intermediate stages (heath encroached by grasses and heath with shrubs) because of higher habitat heterogeneity and higher food supply (grasses). Opposed to that, species richness of ground-dwelling carabid beetles and spiders did not differ among the five successional stages, which contradicts the ‘habitat heterogeneity hypothesis’. In contrast to species richness, functional diversity differed among successional stages. The concept of functional diversity – which integrates species life-history trait data – therefore might be particularly suitable for biodiversity research, while the explanatory power of species richness alone might not be sufficient. The species compositions of all three taxa changed remarkably along the coastal heathland gradient indicating a high species turnover. In particular, open, dynamic habitats (‘grey dunes’ and ‘dwarf-shrub heath’) could be separated. Here, several specialized, xerothermic and threatened species occurred due to the extreme habitat conditions, but are displaced during grass and shrub encroachment. On a smaller spatial scale, the invasion of Campylopus introflexus alters habitat conditions in grey dunes and therefore affects carabid beetle and spider species and the dominant Orthoptera species Myrmeleotettix maculatus. Species richness of carabid beetles and spiders, and the abundance of adult M. maculatus grasshoppers were reduced. Species compositions of carabids and spiders changed remarkably with a loss of several species. These negative impacts could be explained by the vegetation structure of the moss which is unsuitable for web-building spiders or large carabid beetles, and by reduced germination of higher plants and therefore reduced food supply for M. maculatus and phytophagous carabid species. Within the open coastal heathland, the mosaic of grey dunes and adjacent dwarf-shrubs is important since many species perform a habitat change during their development and, besides the scarcely vegetated, thermally benefited grey dunes, need denser vegetation of adjacent dwarf-shrubs for shelter, as song posts, or for foraging. As grey dunes harbor a high abundance and species richness of threatened and specialized, mainly xerothermic and geobiont species and are important as oviposition and nymphal habitat, they are regarded as a keystone habitat within the coastal heathland. Besides these ecological studies, two studies focused on the method of pitfall trapping. It could have been shown, that pitfall trapping might be a useful sampling method for Orthoptera in open habitats. The other study demonstrated that sampling interval has a strong influence on the capture efficiency of several arthropod groups (‘digging-in effect’). Conservation practices should aim at maintaining a heterogeneous heathland mosaic with open grey dunes and Calluna stands, in addition to scattered grassy and shrub-encroached heath for the survival of species-rich heathland arthropod assemblages with a high proportion of specialized and threatened species.
Ein wichtiger Aspekt der Pankreatitisforschung ist neben der Aufklärung der Pathophysiologie das Erkennen von Prognosefaktoren, die eine Aussage über den Verlauf einer Pankreatitis zu einem möglichst frühen Zeitpunkt nach Beginn der Erkrankung ermöglichen. Dies ist insbesondere wichtig um solche Patienten zu identifizieren, die später einen schweren Krankheitsverlauf haben, Komplikationen entwickeln und daher möglichst frühzeitig einer intensiven Überwachung und Therapie zugeführt werden müssen. Eine frühe verlässliche Prognose würde es ermöglichen vorhandene Ressourcen möglichst nur dort einzusetzen, wo sie gebraucht werden. Das Auftreten von Morbus Crohn ist mit Mutationen des NOD2 Gens assoziiert. NOD2 ist ein intrazellulärer Rezeptor zur Erkennung von krankheitsassoziierten bakteriellen Strukturen. NOD2 vermittelt die Induktion von α-Defensinen, antimikrobiellen Peptiden der Darmschleimhaut und ist somit mitverantwortlich für die Aufrechterhaltung der Darmbarriere. Da die bakterielle Translokation auch im Rahmen einer akuten Pankreatitis eine lebensbedrohliche Komplikation darstellen kann wurde in der vorliegenden Studie untersucht, ob Mutationen des NOD2 Gens (R702W, G908R, 3020InsC) in Zusammenhang mit dem Verlauf der akuten Pankreatitis stehen. Dazu wurde die DNA von 192 Patienten mit leichtem oder schwerem Verlauf einer akuten Pankreatitis und 120 gesunden Kontrollprobanden, von den Universitätsstandorten Greifswald und Magdeburg analysiert. Das Auftreten der drei NOD2-Mutationen wurde mit Taqman-Analyse und anschließender genomischer Sequenzierung untersucht. Bei der statistischen Auswertung der Ergebnisse der Patienten aus Greifswald konnte erstmals ein Zusammenhanges zwischen dem Verlauf der schweren akuten Pankreatitis und der R708W Mutation des NOD2 Gens belegt werden. Für die Kohorte der Patienten aus Magdeburg war die Assoziation der NOD2-Mutationen jedoch nicht signifikant, so dass insgesamt eine eindeutige Aussage bezüglich der Fragestellung nicht abschließend getroffen werden konnte. Die vorliegende Studie deutet darauf hin, dass NOD2-Mutationen als Risikofaktor bei einem schweren Pankreatitisverlauf für deren letalen Ausgang anzusehen sind. Um die Rolle der NOD2-Mutationen endgültig zu klären sollten jedoch weitere Studien mit größeren Patientenzahlen durchgeführt werden.
Als Mitglieder der Ordnung Lactobacillales ist das Hauptkatabolit der Pneumokokken sowohl unter aerober wie auch microaerophiler Atmosphäre Lactat. Des Weiteren synthetisiert S. pneumoniae eine große Bandbreite an ABC-Transportersystemen, die an der Assimilation und an dem Stoffwechsel von Kohlenhydraten, löslichen Verbindungen und Aminosäuren beteiligt sind. In dieser Arbeit wurde der Kohlenstoffmetabolismus mittels 13C-Isotopologen Verteilung nach Wachstum der Pneumokokkenkultur in chemisch definiertem Medium (CDM) mit [U-13C6]Glucose, [1,2-13C2]Glucose oder [U-13C2]Glycin analysiert. GC/MS-Analysen zeigten ein Muster an schwer-markierten und unmarkierten Kohlenstoffatomen in den Aminosäuren. Die Ergebnisse ließen den Schluss zu, dass Pneumokokken sowohl einzelne Aminosäuren aufnehmen, wie auch über klassische oder nicht-klassische Biosynthesewege de novo synthetisieren können. His, Glu, Ile, Leu, Val, Pro und Gly blieben im Isotopolog Profiling unmarkiert, was ein Hinweis auf das Fehlen von Biosynthesewegen oder ihrer Regulation unter bestimmten Umweltbedingungen sein könnte. Obwohl die genetische Information für die Biosynthese der essentiellen verzweigtkettigen Aminosäuren (BAA; Ile, Leu und Val) in S. pneumoniae vorhanden ist, ergaben die 13C-Markierungsversuche keine de novo Synthese. Jedoch konnte durch Langzeit-1H-NMR (LT-NMR) Analysen eine aktive Aufnahme dieser Aminosäuren nachgewiesen werden. Darüber hinaus wird Aspartat nicht über den allgemeinen Stoffwechselweg mit Pyruvat und Acetyl-CoA synthetisiert. Die Aspartat-Synthese erfolgt im ersten Schritt durch die Umwandlung von Phosphoenolpyruvat (PEP) und CO2 zu Oxalacetat. Im zweiten Schritt wird Oxalacetat dann in Aspartat mit der Nebenreaktion Glutamat zu alpha-Ketoglutarat durch die Aspartat-Transaminase metabolisiert. GC/MS Analysen ergaben weiterhin, dass komplett markierte aromatische Aminosäuren aus Erythrose-4-Phosphat und zwei Molekülen PEP über das Intermediat Chorismat synthetisiert wurden. Es zeigte sich außerdem, dass [M+1] markiertes Serin durch die Hydroxymethylierung von unmarkiertem Glycin über 5,10-Methylentetrahydrofolat als Teil des C1-Pools hergestellt wurde. Weiterhin wurden In LT-NMR-Untersuchungen Konzentrationsänderungen der extrazellulären Metabolite quantifizert. Die homofermentative Milchsäuregärung konnte in Pneumokokken durch einen extrazellulären Anstieg der Lactatkonzentration nachgewiesen werden. Als essentielle Kandidaten wurden Glutamin und Uracil identifiziert, die das Pneumokokkenwachstum bei Mangel einschränken. Diese Ergebnisse zeigen die Vielzahl von Aminosäuren-Synthesewegen in Pneumkokken und die notwendige Rolle der Transportersysteme in Pneumokokken für die bakterielle Fitness und für die Adaption an verschiedene Wirtsnischen. Sechs mögliche Glutamin-Aufnahmesysteme konnten durch Genomanalysen von Streptococcus pneumoniae Stämmen identifiziert werden. Die Reverse Transkriptions-PCR haben gezeigt, dass die sechs gln-Operons unter in vitro Bedingungen exprimiert werden. Vier der gln-Gencluster bestehen aus den Genen glnQPH, während in zwei Regionen das Gen glnH, welches für eine lösliche Glutamin-Bindungsdomäne kodiert, fehlt. In dieser Arbeit wurde der Einfluss zwei dieser Glutamin-ABC-Transporter, mit den Operons glnQPH0411/0412 und glnQPH1098/1099, in S. pneumoniae D39 auf Virulenz und Phagozytose untersucht. Die zwei charakterisierten Transportersysteme bestehen jeweils aus der ATPase GlnQ und einem translatorischem Fusionsprotein aus der Permease GlnP und dem Bindungsprotein GlnH. Für die Untersuchungen wurden diese beiden Transporter mittels Insertations-Deletions-Mutagenese inaktiviert. CD-1 Mäuse, die intranasal mit biolumineszierenden D39delgln0411/0412 infiziert wurden, zeigten in Echtzeit eine signifikant erhöhte Überlebenszeit und eine Attenuierung bei der Ausprägung einer Pneumonie im Vergleich zu biolumineszierenden Wildtyp D39 Pneumokokken. Im murinen Sepsismodell mit der D39delgln0411/0412-Mutante zeigte sich eine gemäßigte, aber signifikante Abschwächung der Pathogenese. Im Gegensatz dazu war die D39delgln1098/1099 Mutante sowohl im murinen Pneumonie- wie auch Sepsismodell massiv attenuiert. Es war eine 100- bis 10000- fach höhere Infektionsdosis erforderlich, um mit der D39delgln1098/1099-Mutante eine vergleichbare Pathogenese der Pneumonie oder Sepsis wie beim Wildtypstamm D39 hervorzurufen. Im experimentellen Meningitismodell zeigten sich bei der D39delgln1098/1099-Mutante eine erniedrigte Anzahl an Leukozyten im Liquor und ein reduzierter Bakterientiter im Blut im Vergleich zu D39 und D39delgln0411/0412. Auch die Phagozytose-Experimente bestätigten eine signifikante verminderte Überlebensrate der beiden gln-Mutanten im Vergleich zum Wildtyp S. pneumoniae D39, was auf den Einfluss der bakteriellen Fitness auf den Schutz gegen oxidativen Stress hinweist. Diese Ergebnisse demonstrierten, dass beide Glutamin-Aufnahmesysteme für die vollständige Virulenz der Pneumokokken essentiell sind, aber verschiedene Auswirkungen auf die Pathogenese der Bakterien unter in vivo Bedingungen haben. Das Zelloberflächenprotein PavA der Pneumokokken ist ein Virulenzfaktor, der für invasive Erkrankungen wichtig ist. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass PavA essentiell für die in vivo Besiedlung von Streptococcus pneumoniae D39 in den oberen Atemwegen von Mäusen ist. In dem murinen Pneumoniemodell wurden pavA-Mutanten nicht aus den infizierten Mauslungen eliminiert, sondern persistierten und lösten somit eine chronische Infektion aus, während Wildtyp-Pneumokokken systemische Erkrankungen verursachten. PavA-defiziente Pneumokokken konnten unter experimentellen Bedingungen nicht aus der Lunge in die Blutbahn streuen. Diese Ergebnisse ließen den Schluss zu, dass PavA an der erfolgreichen Kolonisation der Schleimhautoberflächen und an der Translokation der Pneumokokken durch Wirtsbarrieren beteiligt ist.
Das 3084 Aminosäuren umfassende innere Tegumentprotein pUL36 des zu den Herpesviren zählenden Pseudorabies Virus (PrV) stellt ein multifunktionelles Protein dar, das für die sekundäre Umhüllung der Nukleokapside im Zytoplasma essentiell ist. Darüber hinaus spielt es eine wichtige Rolle bei der frühen Phase der Replikation, d.h. dem Transport der Nukleokapside zum Zellkern und der Andockung an die Kernpore als Voraussetzung für die Freisetzung der viralen DNA in den Zellkern. Um die Rolle von PrV pUL36 während des viralen Replikationszyklus weiter aufzuklären, wurden funktionelle Regionen identifiziert und bekannte Motive und Regionen mittels gezielter Deletion bzw. Mutagenese untersucht. Zunächst wurden eine konservierte Deubiquitinylierungs (DUB)-Domäne und potentielle Leucin-Zipper-Motive im N-Terminus des Proteins, sowie eine Alanin- und Prolin-reiche Region im C-Terminus mittels gezielter Deletionen untersucht. Zusätzlich wurden durch ungerichtete Transposon-vermittelte Mutagenese Insertionsmutanten hergestellt. Die Funktionalität dieser Mutanten wurde durch Komplementierung einer UL36-negativen PrV Mutante untersucht. Mutierte Proteine, in denen essentielle Regionen betroffen waren, konnten den Replikationsdefekt der Virusmutante nicht kompensieren, während für Mutanten, die den Defekt komplementieren konnten, stabile Virusrekombinanten isoliert wurden. Die phänotypische Charakterisierung der Mutanten erfolgte mittels Plaquegrößenvergleich, Ein-Schritt-Wachstumskinetik und Ultrastrukturanalyse. Zusätzlich wurden einige Mutanten hinsichtlich des Replikationsverhaltens in vivo in einem Mausmodell untersucht. Um die Funktion von PrV pUL36 aufzuklären, ist es notwendig die intrazelluläre Lokalisierung von pUL36 zu kennen. Dazu wurden Immunfluoreszenz- und Ultrastrukturanalysen mit vier gegen unterschiedliche Bereiche des pUL36 gerichteten Antiseren durchgeführt. Auch die potentiellen Kernlokalisierungssignale (NLS) wurden hinsichtlich ihrer Funktion untersucht und die N-terminalen NLS-Motive 1/2 deletiert. Trotz der Funktionalität der essentiellen N-terminalen NLS-Motive 1/2 (Abb. 11) wurde pUL36 während der Virusreplikation niemals im Zellkern nachgewiesen, was darauf hindeutet, dass die Tegumentierung ausschließlich im Zytoplasma abläuft. Die NLS vermitteln also bei der Infektion keinen Kerntransport des pUL36. Die Bedeutung der NLS könnte aber mit dem Transport der Kapside entlang der Mikrotubuli zum Zellkern und dem Andocken an die Kernporen zusammenhängen. Im Gegensatz dazu spielen die Leucin-Zipper (Abb. 11) offenbar bei der sekundären Umhüllung eine Rolle. Sie sind möglicherweise an der Verbindung des inneren und äußeren Teguments beteiligt. Im N-Terminus von pUL36 konnte zwischen der Interaktionsdomäne mit dem Komplexpartner pUL37 und den Leucin-Zippern eine weitere wichtige Region (Abb. 11) identifiziert werden. Diese Region ist auch in die sekundäre Umhüllung im Zytoplasma involviert und könnte für den Transport der teilweise tegumentierten Nukleokapside zum Trans-Golgi-Netzwerk verantwortlich sein, wobei pUL36, nicht aber die pUL36-pUL37-Interaktion hierbei eine Rolle spielt. Die gleichzeitige Deletion der DUB-Domäne und der Alanin- und Prolin-reichen Region (Abb. 11) führte zu einem Defekt bei der sekundären Umhüllung, wohingegen die Alanin- und Prolin-reiche Region allein für die Replikation von PrV kaum eine Rolle spielt. Allerdings konnte die Deletion nicht ohne Funktionsverlust weiter vergrößert werden, so dass die angrenzenden Bereiche für die Funktion von pUL36 essentiell sein könnten. Die zentrale Region von Aminosäure 1540 bis 1987 (Abb. 11) grenzt an diese Alanin- und Prolin-reiche Region an und ist für die Funktion von pUL36 essentiell, was durch den Funktionsverlust nach Insertionsmutagenese (mit einer Ausnahme) in diesem Bereich demonstriert wurde. Demnach könnte diese Region eine Rolle während der frühen Phase der Infektion, wie z.B. beim Transport der Kapside zum Zellkern und/oder beim Andocken der Kapside an die Kernpore und der Freilassung der DNA in den Zellkern spielen. Der essentielle C-Terminus von pUL36 (Abb. 11) kann wahrscheinlich auf die Aminosäuren 3022 bis 3066 eingegrenzt werden, so dass nicht nur die letzten 6, sondern womöglich die endständigen 18 Aminosäuren für die Funktion von pUL36 nicht gebraucht werden.
Die Evaluation des Einflusses der Antibiotika Linezolid und Tigecyclin auf die Mikrozirkulation im Rahmen einer akuten experimentellen Endotoxinämie war Ziel unserer Arbeit. Das Monitoring der Vitalparameter erfasste Herzfrequenz, mittleren arteriellen Blutdruck, Atemfrequenz und Körpertemperatur über die gesamte Dauer des Experiments. Mit Hilfe der Intravitalmikroskopie ermittelten wir in postkapillären mesenterialen Venolen die temporäre und permanente Leukozyten-Adhärenz nach Anfärben mit Rhodamin sowie das Ausmaß der Plasmaextravasation aus dem Gefäß in das Interstitium mittels FITC-markiertem Albumin. Zudem wurden die Konzentrationen pro- und antiinflammatorischer Zytokine aus Serumproben zu Beginn und am Ende des Versuches ermittelt. Durch die experimentelle Endotoxinämie kam es tendenziell zu einem Blutdruckabfall in den LPS-belasteten Gruppen, durch hämodynamische Stabilisierung mit Hilfe von Volumentherapie wurde dieser allerdings begrenzt. An den drei Mikroskopierzeitpunkten befanden sich alle Gruppen auf etwa gleichem Blutdruck-Niveau. Des Weiteren führte die LPS-Applikation zu einem Anstieg der Herz- und Atemfrequenz. Die Körpertemperatur wurde auf konstant 36°C gehalten. Aus den Untersuchungsergebnissen ist abzuleiten, dass die beiden Antibiotika keinen Einfluss auf die Makrohämodynamik haben. Zudem zeigte sich in unseren Messungen unter Endotoxinämie ein erwarteter Anstieg aller gemessenen Zytokinspiegel (TNF-α, IL-1β, IL-4, IL-6 und IFN-γ), welche weder von Linezolid noch von Tigecyclin beeinflusst wurden. Die endotoxämischen Bedingungen erzeugten typische pathophysiologische Veränderungen im Gebiet des Mesenteriums: eine gesteigerte Leukozytenaktivierung und Adhäsivität am Endothel sowie die daraus bedingte Reduktion des Rollerflows. Die Therapie mit Tigecyclin konnte eine signifikante Zunahme der adhärenten Leukozyten im Vergleich zur Kontrollgruppe nicht verhindern, erzielte allerdings eine signifikante Abnahme der Anzahl der „Sticker“ im Vergleich zur LPS-Gruppe. Dementsprechend konnte die Tigecyclin-Applikation den Roller-Flow signifikant verbessern, erreichte aber nicht das statistische Niveau der Kontrollgruppe. Linezolid konnte hatte ebenfalls die Leukozytenaktivierung vermindern, jedoch ohne eine statistische Signifikanz zu erzielen. Zusammenfassend bewirkte der Einsatz des Antibiotikums Tigecyclin eine signifikante Verminderung der Leukozytenaktivierung in der intestinalen Mikrozirkulation, was die Evaluation dieses Medikamentes für die eine immunmodulatorische Therapie der Sepsis in weiterführenden tierexperimentellen und klinischen Studien sinnvoll erscheinen lässt. Linezolid zeigte eine nur tendenzielle Abnahme der Leukozyten-Endothel-Interaktion, was jedoch in weiteren Studienmodellen evaluiert werden sollte.
Diese Dissertation präsentiert experimentelle Untersuchungen zu vertikalen und lateralen Strukturen von Polyelektrolytmultischichten (PEM) adsorbiert auf festen Oberflächen. Zur Herstellung von PEM werden Polykationen (Poly-(allylamin)hydrochlorid (PAH) oder Poly-(diallyldimethylammonium)chlorid, PDADMAC) und Polyanionen (Polys-(styren)sulfonat (PSS)) aus einer wässrigen Lösung auf eine hydrophile Siliziumdioxid-Oberfläche sequentiell adsorbiert. Um nicht–elektrostatische (sekundäre) Kräfte während der Adsorption zu untersuchen, wird Reichweite und Stärke der elektrostatischen Wechselwirkung durch eine definierte Konzentration monvalenten Salzes (c_ads) in den Polyelektrolyt (PE)-Lösungen eingestellt. Schichtdicke, und Homogenität der Multischichten entlang der PEM-Normalen werden mit Röntgenreflexion gemessen. Dies ist in Übereinstimmung mit veröffentlichten Daten und wird auf die elektrostatische Abschirmung, beschrieben durch die Debye-Hückel Theorie zurückgeführt. Komplementär wird Neutronenreflexion genutzt, um die Interpenetration einzelner Polyelektrolytschichten zu quantifizieren. Hierzu wird ein PEM aus zwei Blöcken unterschiedlicher Streulängendichte (SLD) hergestellt. Der SLD-Kontrast wird durch Verwendung von protonierten und deuterierten PSS realisiert. Durch Variation der Anzahl protonierter und deuterierter PE-Schichten wird die Breite der inneren Grenzflächen positionsabhängig entlang der PEM-Normalen vermessen. So ist erstmals eine eindeutige Bestimmung der Interpenetration (inneren Rauigkeit, sigma_int) benachbarter Polykat-/Polyananiondoppelschichten möglich. Die PEM-Dicke skaliert mit der Wurzel der Salzkonzentration in der Adsorptionslösung. Sowohl für PAH/PSS als auch für PDADMAC/PSS-Multischichten ist sigma_int nahe an der Film/Luft-Grenzfläche am geringsten und steigt mit zunehmendem Abstand. Für das PAH/PSS-System ist die Zunahme monoton, während beim PDADMAC/PSS-System sigma_int zunächst anwächst und sich dann eine konstante innere Rauigkeit (sigma_int, max) einstellt. Bei PADMAC/PSS steigt sigma_int,max mit zunehmendem c_ads. Erklärt wird diese Beobachtung durch eine höhere extrinsische Ladungsträgerkompensation der Polyelektrolytketten und eine verringerte elektrostatische Wechselwirkung, letzteres führt zu einer erhöhten Flexibilität der Polyelektrolytketten. Die Änderung von sigma_int wird über ein 1-dimensionales Diffusionsmodell quantifiziert. Zusätzlich wird der Polymerisationsgrad (Anzahl Monomere pro Kette) des Polykations variiert. Bei einer Vergrößerung des Polymerisationsgrades und großem c_ads nimmt die maximale innere Rauigkeit ebenfalls zu. Dies weist auf kooperative Effekte zwischen Polykat- und Polyanion hin, da nur das PSS deuteriert ist. Bei geeignetem c_ads nimmt die Dicke pro adsorbierter Polykation/Polyanion-Doppelschicht (d_Bl) zu. Während für den salzfreien Fall (c_ads = 0) die Parameter d_Bl und Polymerisationsgrad entkoppelt sind, wird die Kopplung mit steigendem c_ads immer deutlicher. Dies wird mit einer PE-Schicht erklärt, in der die PE-Ketten bei der Adsorption eine flache (c_ads = 0) bzw. geknäulte (c_ads > 0) Konformation einnehmen. In diesem Fall steigt sigma_int bei großem Polymerisationsgrad rapide nahe der PEM/Luft-Grenzfläche, d.h. die Diffusionskonstante wächst. An dieser Stelle wird die These aufgestellt, daß entropische Kräfte und Stressrelaxation die Interpenetration verursachen. sigma_int, max stellt einen metastabilen Gleichgewichtszustand dar. Da die Diffusionskonstante einer Kette invers mit der Anzahl der Segmente skaliert, erklärt Stressrelaxation warum die Diffusionskonstante mit steigendem Polymerisationsgrad zunimmt.
Beta-Blocker und Parodontitis in der Bevölkerungsstudie „Study of Health in Pomerania“ (SHIP)
(2011)
Kardiovaskuläre Erkrankungen sowie Parodontitis haben eine hohe Prävalenz in Deutschland. Zur Therapie von Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind Beta-Blocker gern genutzte Präparate. Ziel der Studie war es, den Einfluss der Beta-Blocker auf die Parodontitis und deren systemische Alteration darzustellen. Grundlage sind die in Vorpommern durchgeführten Studien SHIP-0 und SHIP-1. Die Ergebnisse aus SHIP-0 zeigen keinen Zusammenhang zwischen Beta-Blockern und parodontalen Indizes. Ein erhöhter Attachmentverlust steht in Verbindung mit einer gesteigerten LDL- und Fibrinogenkonzentration sowie einer gesteigerten Leukozytenzahl. Diese systemische Alteration bestätigte sich unter der Beta-Blocker-Therapie nicht. Nach ca. 5 jähriger Medikamenteneinnahme waren Probanden mit Beta-Blocker-Einnahme mit signifikant mehr Attachmentverlust >=6mm assoziiert. Mit veränderten Attachmentverlusten >=6mm von SHIP-0 zu SHIP-1 hatten Probanden mit Beta-Blocker-Einnahme mehr Zähne als Probanden ohne Beta-Blocker-Einnahme.