Open Access

Kardiovaskuläre Erkrankungen gehören trotz zahlreicher medikamentöser und apparativer Therapiemaßnahmen noch immer zu den häufigsten Todesursachen in den Industrienationen. Die Herzinsuffizienz (HI) stellt dabei das Endstadium vieler Herzerkrankungen dar und beschreibt das Unvermögen des Herzens, die Blutzirkulation im Organismus bei normalem Ventrikeldruck konstant zu halten. Unabhängig von ihrer Ätiologie, wie Koronarerkrankungen, langjähriger Hypertonie oder auch Kardiomyopathien ist die HI neben der Funktionsreduktion des linken und/oder rechten Ventrikels gleichzeitig durch strukturelle Veränderungen (Remodeling) mit Gefäßverengung (Vasokonstriktion), endotheliale Dysfunktion mit Vasokonstriktion, sowie eine generalisierte neurohumorale Aktivierung gekennzeichnet. Die Suche nach neuen und alternativen Therapieverfahren zur Verbesserung der Symptomatik und Prognose der betroffenen Patienten ist daher notwendig. Einer der wichtigsten Mediatoren für die Regulation des Gefäßwiderstandes ist Stickstoffmonoxid (NO, nitric oxide), welches durch NO-Synthasen synthetisiert wird. NO aktiviert die lösliche Guanylatzyklase (sGC, soluble guanylate cyclase), wodurch es zu einer erhöhten Produktion des second messengers cGMP (cyclic guanosine monophosphate) kommt. Eine Beeinträchtigung des NO-sGC-cGMP-Signalweges und der dadurch bedingte Mangel an cGMP trägt zu den Prozessen der myokardialen und endothelialen Dysfunktion bei der Entwicklung und Progression einer HI bei. Die Entwicklung pharmakologisch aktiver Moleküle, die die sGC direkt stimulieren können, ist dabei von besonderem Interesse, da z.B. keine Toleranzentwicklung bei längerer Medikation oder andere negative Nebenwirkungen wie bei der Gabe von NO-Donatoren als Vasodilatatoren entstehen. Im Rahmen dieser Arbeit sollte der Einfluss einer sGC-Stimulation mittels Riociguat (RIO), einem bereits für die Behandlung der pulmonal arteriellen Hypertonie (PAH) und der chronisch thromboembolischen pulmonalen Hypertonie (CTEPH) zugelassenen Medikament, auf die experimentelle HI untersucht werden. Neben Echokardiographie und histologischen Analysen zur Charakterisierung des Krankheitsphänotyps und der Auswirkung einer Behandlung darauf wurde ebenfalls auf Multi-Omics-Ansätze wie Proteomics und Transcriptomics zurückgegriffen, um detaillierte Einblicke in die molekularen Veränderungen auf Genexpressionsebene, Proteinebene und microRNA-Expressionsebene zu erlangen. Als Modell wurde die transverse Aortenkonstriktion (TAC) an C57BL/6N Mäusen verwendet, welche einen permanenten hämodynamischen Stressreiz auf das Herz ausübt, der schließlich zum Herzversagen führt. Im Hinblick auf die Pathogenese der HI simuliert TAC dabei auf elegante Weise eine arterielle Hypertonie, die unter anderem zu einer progressiven linksventrikulären Hypertrophie und einer reduzierten Herzfunktion unter chronischen Bedingungen führt. Für die medikamentöse Behandlung mit RIO wurde eine experimentelle Strategie gewählt, die der klinischen Situation entspricht. Dementsprechend wurde mit der Medikation zu einem Zeitpunkt begonnen, als die Herzfunktion bereits verschlechtert war und eine pathologische Hypertrophie und interstitielle Fibrose ausgebildet bzw. nachweisbar war. TAC führte zu einer kontinuierlichen Abnahme der linksventrikulären Ejektionsfraktionsfraktion (LVEF) und einer kontinuierlichen Zunahme der linksventrikulären Masse (LVM). Eine fünfwöchige Behandlung mit RIO (3 mg/kg/d) ab der vierten postoperativen Woche führte zu einer Verbesserung der LVEF und zu einer Verringerung des Verhältnisses von LVM zu Gesamtkörpergewicht (LVM/BW), myokardialer Fibrose und Myozytenquerschnittsflächen. RNA-Sequenzierungsanalysen der linken Ventrikel ergaben, dass RIO die Expression von myokardialen Stress- und Remodeling-Genen, wie z.B. Nppa, Nppb, Myh7 und Kollagen, verringerte und die Aktivierung biologischer Signalwege abschwächte, die mit kardialer Hypertrophie und HI in Verbindung stehen. Diese protektiven Effekte einer RIO-Behandlung konnten auch auf Proteinebene beobachtet werden und spiegelten sich in einer deutlichen Reduktion der TAC-induzierten Veränderungen des linksventrikulären Proteoms wider. Durch die Aortenkonstriktion betroffene Signalwege, die mit kardiovaskulären Erkrankungen assoziiert sind, wie gewebe- und zellstrukturspezifische Signalwege, besonders aber Signalwege des Energiemetabolismus, zeigten eine Verbesserung nach einer RIO-Behandlung. Zudem schwächte RIO auch die TAC-induzierten Veränderungen auf microRNA-Ebene in den linken Ventrikeln ab. Mit dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass eine Behandlung mit RIO positive Auswirkungen auf die kardiale Struktur bzw. das pathologische kardiale Remodeling und die Funktion in einem murinen Modell der chronischen Nachlasterhöhung/Drucküberlastung hat, was mit einer Umkehrung bzw. Abschwächung der TAC-induzierten Veränderungen des kardialen linksventrikulären Genexpressions-, Proteom- und microRNA-Profils einhergeht. Die vorliegenden Ergebnisse unterstützen die bisherigen Vermutungen und Erkenntnisse zum Potential von RIO als neuartigem HI-Therapeutikum. Des Weiteren wurden große Omics-Datensätze generiert, die als Informationsquelle zukünftigen Untersuchungen helfen können, die molekularen Mechanismen der chronischen HI und möglicher therapeutischer, medikamentöser Interventionen besser zu verstehen und weiter zu entschlüsseln.

Das Gram-positive Bakterium S. aureus besiedelt rund 20 % der Menschen persistent und asymptomatisch, während sich bei den anderen Phasen der Kolonisation und Nicht-Kolonisation abwechseln. Als opportunistisches Pathogen kann S. aureus seinen Wirt auch infizieren und eine Vielzahl von Krankheitsbildern hervorrufen. Diese reichen von oberflächlichen Haut- und Weichteilinfektionen bis hin zu komplexen Infektionsgeschehen wie der Sepsis und können den Tod der betroffenen Person zur Folge haben. Antibiotika-resistente Varianten wie Methicillin-resistente S. aureus (MRSA) verkomplizieren die Therapie und sind als „Krankenhauskeime“ gefürchtet. Die Kolonisierung und Infektion mit MRSA beschränkt sich allerdings nicht nur auf Gesundheitseinrichtungen, sondern etablierte sich auch in der Allgemeinbevölkerung sowie in Landwirtschaftsbetrieben. Da S. aureus neben dem Menschen ebenfalls eine Vielzahl von Wild- und Nutztieren kolonisieren und infizieren kann, welche als Reservoir, Überträger sowie als Brutstätten neuer Varianten fungieren, ist ein holistischer Ansatz wie das „One Health“-Konzept gefordert, um Ausbreitung und Infektionen unter Kontrolle zu halten. Dies erfordert geeignete Tiermodelle, um die komplexen Interaktionen von S. aureus mit seinem Wirt zu analysieren und therapeutisch zu beeinflussen. Am häufigsten werden dafür etablierte Labormaus-Stämme (z.B. C57BL/6, BALB/c) eingesetzt und mit S. aureus-Stämmen des Menschen kolonisiert oder infiziert. Weil S. aureus jedoch einen Wirtstropismus ausbildet, ist die Aussagekraft solcher Mausmodelle durch die Inkompatibilität zwischen Erreger und Wirt limitiert. Manche Aspekte der Wirt-Pathogen-Interaktion lassen sich in diesen Modellen gar nicht untersuchen. Hier könnten murin-adaptierte S. aureus-Stämme eine bessere Option sein, zumal Vorarbeiten unserer Arbeitsgruppe zeigten, dass Mäuse natürliche Wirte von S. aureus sind. In dieser Arbeit sollte daher untersucht werden, ob Befunde aus dem Menschen in der Maus repliziert werden können, wo die Limitationen von Mausmodellen liegen und wie mögliche Optimierungsansätze aussehen könnten. Weitere Schwerpunkte lagen auf Analysen der Populationsstruktur von S. aureus in murinen Spezies unterschiedlicher Habitate und der Adaptation muriner S. aureus-Isolate an ihren Wirt. Außerdem wurden Maus-adaptierte Stämme in Infektions- und Kolonisationsmodellen eingesetzt, um ihre Eignung im Mausmodell zu testen. In einer Originalarbeit (Mrochen et al.; Front. Immunol.; 2021) haben wir anhand der Immunantwort auf die beiden S. aureus-Virulenzfaktoren SplB und GlpQ beschrieben, dass Daten aus klinischen Studien in der Maus rekapituliert werden können. S. aureus-naive Mäuse zeigten nach Vakzinierung mit SplB eine sehr ähnliche Polarität der Immunantwort wie Menschen nach natürlicher Besiedlung/Infektion mit S. aureus. Mäuse reagierten mit einer Th2-Antwort auf das nicht-adjuvantierte Protein SplB, zudem war die Anzahl an Eosinophilen in der Milz signifikant erhöht. Im Serum der Mäuse ließ sich SplB-spezifisches IgE messen. Damit spiegelte das Mausmodell den beim Menschen bekannten Typ2-Bias der Immunreaktion auf Spls von S. aureus wider. GlpQ löste hingegen ohne Adjuvans keine messbare Immunreaktion aus, hatte also eine geringe Immunogenität. Dies zeigt, dass S. aureus-naive Mäuse sich dazu eignen könnten, die intrinsische Immunogenität und das Immunpolarisationspotential von S. aureus-Proteinen zu untersuchen, was für die Entwicklung von S. aureus-Vakzinen von Bedeutung ist. In einem Übersichtsartikel (Mrochen et al.; Int. J. Mol. Sci.; 2020) haben wir die Limitationen von konventionellen S. aureus-Infektionsmodellen, bei denen Mäuse mit human-adaptierten S. aureus-Isolaten infiziert werden, veranschaulicht und Alternativen aufgezeigt. Zunächst stellten wir den Wirtstropismus von S. aureus und Mechanismen der Wirtsanpassung dar. Darauf aufbauend diskutierten wir einige Limitationen konventioneller Mausmodelle. Wir betrachteten Aspekte der genetischen Variation der verwendeten Maus- und S. aureus-Stämme, wirtsspezifische Virulenzfaktoren, Unterschiede des humanen und murinen Immunsystems, den Einfluss des murinen Mikrobioms und der verwendeten Infektionsdosen. Zusammenfassend kann dazu gesagt werden, dass durch die Inkompatibilitäten zwischen humanen S. aureus-Isolaten und der Maus die bakterielle Fitness und Virulenz eingeschränkt ist. Dies kann die Aussagekraft von Experimenten massiv einschränken. Beispielsweise können in ihrer Affinität verminderte Rezeptor-Ligand-Interaktionen die Akquisition von Nährstoffen erschweren und die Wirkungslosigkeit bestimmter Virulenzfaktoren (wie z.B. Superantigenen) die Immunevasion behindern. Wir haben daraufhin alternative Modell-Ansätze vorgestellt und diskutiert, welche unterschiedliche Aspekte der Wirt-S. aureus-Interaktion verbessern sollen (humanisierte Mäuse, dirty mice, Wildlinge). Die ebenfalls mögliche Verwendung murin-adaptierter S. aureus-Stämme beseitigt Inkompatibilitäten zwischen Maus und S. aureus komplett, kann aber manche humanspezifischen Vorgänge nicht modellieren. In zwei weiteren Originalarbeiten (Mrochen et al.; Int. J. Med. Microbiol.; 2018 und Raafat et al.; Toxins; 2020) haben wir die Populationsstruktur von S. aureus in Labormäusen bzw. Ratten unterschiedlicher Habitate (Labor, Wildnis) beschrieben und die Adaptation der Bakterien an diese Wirte dargestellt. Rund um den Globus sind Labormäuse mit S. aureus besiedelt. Einige murine Isolate gehörten zu klonalen Komplexen wie CC1, CC5, CC8 und CC15, die sich auch beim Menschen finden, sodass hier eine Übertragung vom Menschen auf die Maus wahrscheinlich ist. Dennoch zeigten viele der Isolate eindeutige Zeichen einer Wirtsadaptation. So waren humanspezifische Virulenzfaktoren seltener als bei humanen Referenzisolaten gleicher Linien vorhanden. 47 % der Isolate gehörten jedoch zum klonalen Komplex CC88, der selten beim Menschen ist. Diese Linie war in Vorarbeiten unserer Arbeitsgruppe bereits als murin-adaptiert identifiziert worden, was sich hier bestätigte. Bei Laborratten zeigte sich ein ähnliches Bild. Auch hier wurden viele Stämme isoliert, die zu typisch humanen Linien (z.B. CC1, CC8, CC15) gehören, außerdem CC88-Isolate. Sie zeigten Zeichen einer Adaptation an Ratten. S. aureus-Isolate aus Wildratten und aus von Wildratten abstammenden Ratten in Gefangenschaft besaßen eine vollkommen andere Populationsstruktur. Hier fanden sich u.a. Linien (CC49, CC130, ST890), die wir in einer anderen Studie aus Wildmäusen isoliert haben. Auch sie wiesen die Zeichen einer Wirtsadaptation auf. Diese Studien zeigen, dass die Besiedlung von Labormäusen und -ratten durch S. aureus weit verbreitet ist und vermutlich meist vom Menschen ausgeht. Dennoch weisen die Laborstämme Anzeichen einer Adaptation an die Nager auf, was eine längere Kontaktzeit voraussetzt, die diese evolutionären Vorgänge ermöglicht. Die Besiedlung der Labortiere hat zudem Folgen für die Konstitution des Immunsystems, da es auf dieses Bakterium geprimt wird. Weiterhin kann eine Besiedlung zu opportunistischen Infektionen führen. Folglich sollte bei Experimenten stets der S. aureus-Besiedlungsstatus erfasst werden, um einen etwaigen Einfluss auf die erzielten Ergebnisse ausschließen bzw. nachweisen zu können. Bei Wildnagern und ihren Verwandten weist S. aureus eine andere Populationsstruktur auf, welche über einen gewissen Zeitraum auch in Gefangenschaft stabil zu sein scheint. Wildtiere sind damit ein bedeutendes Reservoir und potentielle Überträger von S. aureus, aber ebenfalls eine Quelle neuer Stämme, die zu Forschungszwecken eingesetzt werden könnten. In zwei weiteren Originalarbeiten (Trübe et al.; Int. J. Med. Microbiol.; 2019 und Fernandes et al.; Microorganisms; 2021) haben wir die Eignung verschiedener murin-adaptierter Stämme in Infektions- und Kolonisationsmodellen diskutiert. S. aureus-Isolate aus Wild- und Labormäusen wurden in BALB/c-Mäusen mit dem humanen Stamm Newman verglichen. Ein CC49-Isolat (S. aureus DIP), das aus Rötel- und Gelbhalsmäusen stammte, erwies sich als besonders virulent und provozierte selbst in einer im Vergleich mit dem Stamm Newman zehnfach geringeren Infektionsdosis vergleichbare Symptome und Immunreaktionen. Die geringere Infektionsdosis ist wahrscheinlich klinisch relevanter, da pathophysiologische Eigenschaften von S. aureus auch dichteabhängig reguliert werden (quorum sensing). In einem Kolonisationsmodell mit dem murin-adaptierten Laborstamm JSNZ wurde die dekolonisierende Wirkung von Aurintricarbonsäure (ATA) evaluiert. ATA war zuvor in breit angelegten in vitro-Screenings als potenter Adhäsionsinhibitor identifiziert worden. C57BL/6-Mäuse wurden mit JSNZ kolonisiert und anschließend mit ATA behandelt. Leider war ATA im Mausmodell wirkungslos, während mit der in der Klinik eingesetzten Kontrollsubstanz Mupirocin eine vollständige Dekolonisation erreicht werden konnte. JSNZ bestätigte sich jedoch als persistierender Besiedler der Maus. Dieses Besiedlungsmodell ist daher sehr gut geeignet, um neue Agenzien für eine S. aureus-Dekolonisierung zu testen oder die Wirt-Pathogen-Interaktion bei der Kolonisation im Detail zu analysieren. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass sich Mausmodelle besser für die Forschung an S. aureus eignen als bisher angenommen. Trotzdem muss die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf den Menschen stets kritisch überprüft werden. Die Maus-adaptierten S. aureus-Stämme sind ein neues und potentes Werkzeug, die S. aureus-Forschung zu optimieren. Von besonderem Interesse ist die Möglichkeit, Mäuse persistent zu kolonisieren, wie dies typisch für die Interaktion von S. aureus mit seinem menschlichen Wirt ist. Diese wichtige Facette im Zusammenspiel zwischen dem Erreger und seinem Wirt wird nun erstmals der experimentellen Forschung zugänglich.

Pentathiepins are cyclic polysulfides that exert antiproliferative and cytotoxic activity in cancer cells, induce oxidative stress and apoptosis, and potently inhibit GPx1. These properties render this class of compounds promising candidates for the development of anticancer drugs. However, the biological effects and how they intertwine to promote high cytotoxicity have not been systematically assessed throughout a panel of cancer cell lines from distinct tissues of origin. In this thesis, six novel pentathiepins were analyzed and constitute the second generation of compounds with additional properties such as fluorescence or improved water solubility to facilitate cellular testing. All compounds underwent extensive biological evaluation in 14 human cancer cell lines. These studies included investigations of the inhibitory potential with regards to GPx1 and cell proliferation, examined the cytotoxicity in human cancer cell lines, as well as the induction of oxidative stress and DNA strand breaks. Furthermore, selected hallmarks of apoptosis, ferroptosis, and autophagy were studied. Experimental approaches regarding these cellular mechanisms included observing morphological changes, detecting phosphatidyl serine exposure and caspase activity, and quantifying cleaved PARP1 and levels of LC3B II. In addition, the analysis of the cell cycle aimed to identify aberrations or arrests in cell division. Five of the six tested pentathiepins proved to be potent inhibitors of the GPx1, while all six exerted high cytotoxic and antiproliferative activity, although to different extents. There was a clear connection observed between the potential to provoke oxidative stress and damage to DNA in the form of single- and double-strand breaks both extra- and intracellularly. Furthermore, various experiments supported apoptosis but not ferroptosis as the mechanism of cell death in four different cell lines. In particular, the externalization of PS, the detection of activated caspases, and the cleavage of PARP1 corroborated this conclusion. Additionally, indications for autophagy were found, but more investigations are required to verify the current data. The findings of this dissertation are mainly in line with the postulated mechanism of action proposed for pentathiepins and a previous publication from our group that described their biological activity. However, the influence of modulators such as oxygen and GSH on the biological effects was ambiguous and dependent on the compound. The expression profile of the cell lines concerning GPx1 and CAT did not influence the cellular response toward the treatment, whereas the cell doubling time correlated with the cytotoxicity. As the various pentathiepins give rise to different biological responses, modulation of the biological effects depends on the distinct chemical structures fused to the sulfur ring. This may allow for future optimization of the anticancer activity of pentathiepins. An analysis of the structure-activity relationships revealed that the piperazine scaffold was associated with superior biological activity compared to the pyrrolo-pyrazine backbone. Furthermore, substituents with electron-withdrawing properties or those providing a free electron pair, such as fluorine or morpholine, were advantageous. These findings should help design and synthesize the next generation of pentathiepins, thereby expanding the library of compounds, allowing for the further deduction of structure-activity relationships and an improved understanding of their mechanism of action.

Repräsentative epidemiologische Daten anhand von großen, populationsbasierten Stu-dien zu Volumina, sowie Prävalenz oder Inzidenz von Pathologien der Gll. parotidei, insbesondere MRT-basiert, sind nicht existent. Im Rahmen der Study Of Health in Pom-merania konnte an 1725 Probanden in T1-gewichteten, nativen 1,5T-MRT in axialer Schichtung das Parotisvolumen ausgemessen werden. Hiermit wurde ein reliables Messverfahren (Intraclass Correlation Coefficient >0,8) etabliert. Die Mittelwerte der Parotisvolumina für Männer betrug 27,56 cm3 (±8,23 SD) und 20,99 cm3 (±6,47 SD) für Frauen pro Drüsenseite. Es konnte eine statistisch signifikante positive Korrelation des Drüsenvolumens zum Alter, BMI, männlichen Geschlecht und Vorliegen eines Diabetes mellitus bewiesen werden. Die Prävalenz von Parotistumoren, ungeachtet der Dignität, erscheint mit 3,94 % in der nordostdeutschen Bevölkerung höher als bisher angenom-men. Weitere epidemiologische Untersuchungen bezüglich primärer Speicheldrüsener-krankungen sind notwendig.

During pregnancy, the maternal immune system faces a double dilemma: tolerate the growing semi-allogeneic fetus and at the same time protect the mother and the progeny against pathogens. This requires a fine and extremely regulated equilibrium between immune activation and tolerance. As professional antigen presenting cells, B cells and in particular B-1a B cells, can activate or tolerize T cells and thus participate in the generation or regulation of the immune response. B-1a B cells were involved in the humoral immune response leading to pre-eclampsia, one of the main medical complications during pregnancy. Here we demonstrated that B-1a B cells are additionally involved in cellular immune mechanisms associated with pregnancy complications. Using a mouse model of pregnancy disturbances, we showed that B-1a B cells from animals suffering pregnancy disturbances but not from those developing normal pregnancies induce the differentiation of naïve T cells into Th17 and Th1 cells. This differential role of B-1a B cells during pregnancy seems to be associated with the co-stimulatory molecule CD86 as normal pregnant mice showed lower percentages of CD86 expressing B-1a B cells as compared to pregnant mice developing pregnancy disturbances or to non-pregnant animals. Our data bring to light a new and not explored role of B-1a B cells in the context of pregnancy.

Background: It has not been investigated whether there are associations between urinary iodine (UI) excretion measurements some years apart, nor whether such an association remains after adjustment for nutritional habits. The aim of the present study was to investigate the relation between iodine-creatinine ratio (ICR) at two measuring points 5 years apart. Methods: Data from 2,659 individuals from the Study of Health in Pomerania were analyzed. Analysis of covariance and Poisson regressions were used to associate baseline with follow-up ICR. Results: Baseline ICR was associated with follow-up ICR. Particularly, baseline ICR >300 µg/g was related to an ICR >300 µg/g at follow-up (relative risk, RR: 2.20; p < 0.001). The association was stronger in males (RR: 2.64; p < 0.001) than in females (RR: 1.64; p = 0.007). In contrast, baseline ICR <100 µg/g was only associated with an ICR <100 µg/g at follow-up in males when considering unadjusted ICR. Conclusions: We detected only a weak correlation with respect to low ICR. Studies assessing iodine status in a population should take into account that an individual with a low UI excretion in one measurement is not necessarily permanently iodine deficient. On the other hand, current high ICR could have been predicted by high ICR 5 years ago.

Forests are ecologically important ecosystems, for example, they absorb CO2 from the atmosphere, mitigate climate change, and constitute habitats for the majority of terrestrial flora and fauna. Currently, due to increasing human pressure, forest ecosystems are increasingly subjected to changing environmental conditions, which may alter forest growth to varying degrees. However, how exactly different tree species will respond to climate change remains uncertain and requires further comprehensive studies performed at different spatial scales and using various tree-ring parameters. This dissertation aims to advance the knowledge about tree-ring densitometry and tree responses to climate variability and extremes at different spatial scales, using various tree species. More specifically, the following aims are pursued: (i) to obtain and compare wood density data using different techniques, and to assess variability among laboratories (Chapter I). (ii) To investigate microsite effects on local and regional Scots pine (Pinus sylvestris L.) responses to climate variability (Chapter II) and extremes (Chapter III), using ring width (RW) and latewood blue intensity (LBI) parameters. (iii) To give a general site- and regional-scales overview of Scots pine, pedunculate oak (Quercus robur L.), and European beach (Fagus sylvatica L.) RW responses to climate variability (Chapter IV). (iv) To discuss the challenges which may result from compiling tree ring records from different (micro)sites into large-scale networks. The study area comprises nine coastal dune sites, each represented by two contrasting microsites: dune ridge and bottom (Chapters II and III), and 310 different sites within the south Baltic Sea lowlands (Chapter IV). The dissertation confirms that sample processing and wood density measuring are very important steps, which, if not performed carefully, may result in biases in growth trends, climate-growth responses, and climate reconstructions. The performed experiment proved that the mean levels of different wood density-related parameters are never comparable due to different measurement resolutions between various techniques and laboratories. Further, the study revealed substantial biases using data measured from rings of varying width due to resolution issues, where resolution itself and wood density are lowered for narrow rings compared to wide rings (Chapter I). The (micro)site-specific investigation showed that, depending on the species, different climate variables (temperature, precipitation, or drought) constitute important factors driving tree growth across investigated locations (Chapters II and IV). However, there is evidence that the strength and/or direction of climate-growth responses differ(s) between microsite types (Chapter II) and across sites (Chapter IV). Moreover, climategrowth responses are non-stationary over time regardless of the tree species and tree-ring parameter used in the analysis (Chapters II and IV). There are also differences in RW and LBI responses to extreme events at dune ridge and bottom microsites (Chapter III). The regional-scale investigations revealed that climate-growth responses (strength and non-stationarity) are quite similar to those observed at the local scale. However, compiling RW or LBI measurements into regional networks to study tree responses to extreme events led to weakened signals (Chapter III). The findings presented in Chapters II and IV suggest that the strength, direction, and non-stationary responses are very likely caused by several climatic and non-climatic factors. The mild climate in the south Baltic Sea region presumably does not constitute a leading limiting growth factor, especially for Scots pine, whose distribution extends from southern to northern Europe. Thus, the observed climate-growth responses are usually of weak to moderate strength. In contrast, for other species reaching their distribution limit at the Baltic coast, the climatic signal can be very strong. However, the observed findings also result from the effects of microsite conditions, and potentially other factors (e.g., management, stand dynamic), which all together alter the physiological response of the tree at a local scale. Although climate at the south Baltic Sea coast is mild, extreme climate events may occur and affect tree growth. As demonstrated (Chapter III), extreme climate events affected tree growth across dune sites, however, to varying degrees. The prominent differences in tree responses to extreme climate events were significant at the local scale but averaged out at the regional scale. This is very likely associated with observed microsite differences, where each microsite experiences different drivers and dynamics of extreme growth reductions. This dissertation helped to demonstrate that integrating local tree-ring records into regional networks involves a series of challenges, which arise at different stages of research. In fact, not all possible challenges have been discussed in this dissertation. However, it can be summarized that several steps performed first at the local scale are very important for the quality and certainty of climate-growth responses, tracking tree recovery after extreme events, and potential climate reconstructions at the larger scale. Among them, identification of microsite conditions, sample preparation, and measurement, examination of growth patterns and trends, and identification of a common limiting growth factor are very important. Otherwise, the compilation of various tree-ring data into a single dataset could lead to over- or underestimation of the results and biased interpretations.

Abstract Background and purpose:Diagnosing a patient with headache as a migraineur is critical for state-of-the-art migrainemanagement. Screening tools are imperative means to improve the diagnostic yield in the primary care settings andspecialized clinics. This study aims to translate and assess the diagnostic accuracy of a German version of theID Migraine™as a widely used and efficient screening instrument. Methods: The Functional Assessment of Chronic Illness Therapy translation methodology was used to translate theoriginal three-itemID Migraine™, including a fourth question for aura, from the English language into the German language.Diagnostic accuracy of the GermanID Migraine™and predictors of false screening results were assessed among patientspresenting to a headache outpatient clinic of a tertiary care center in Germany over a 6-month period. Results: The translation procedure yielded a harmonized GermanID Migraine™and its diagnostic accuracy was assessedin 105 patients (80 female, 46.5+17.2 years of age), including 79 patients (75.2%) with migraine. The three-item GermanID Migraine™provides a sensitivity of 99%, specificity of 68%, and positive and negative predictive values of 90% and 95%,respectively, using a cutoff of2. Positive and negative predictive values in a general headache population are estimated tobe 74% and 98%, respectively. The aura question identified 18 out of 20 migraineurs with aura. Conclusions: The GermanID Migraine™is an accurate screening tool for migraine even in a challenging population of aspecialized outpatient clinic. Its diagnostic accuracy indicates a potential utility for screening in primary health care.

Background: The worldwide population will grow older in the upcoming years. Aging, even in the absence of pathological processes, is associated with decline in cognitive functioning. Age-related cognitive decline is not a uniform process affecting every function in the same way. Research should thus examine specific functions, such as episodic memory or executive functions differentially, especially in older samples. Neural correlates of these functions are well characterized in young adults. However, research on functional and structural neural substrates underlying specific cognitive functions in older adults is scarce, but needed for example to identify targets for noninvasive interventions against cognitive decline. Current advances in this field point towards the effectiveness of combined noninvasive interventions of cognitive training and transcranial direct current stimulation (tDCS). So far, evidence regarding such combined interventions in older adults is inconclusive and neural mechanisms of successful interventions are still unclear. This line of research could advance the development of noninvasive methods to modulate cognitive functions and therefore address the unmet need for treatment options against age-related cognitive decline. Aims: The main aims of the present thesis were (i) to characterize functional and structural neural network correlates of two cognitive functions with high relevance for daily living, namely working memory updating and value-based decision making, (ii) to map out interventions of combined cognitive training and tDCS to modulate these cognitive functions in healthy older adults and adults with prodromal AD and (iii) to assess behavioral and neural outcomes of combined cognitive training (of either executive functions or visuo-spatial memory) and tDCS interventions. Methods: In order to address these aims, the present thesis includes five papers. Paper I assessed functional and structural neural correlates of working memory updating and value-based decision-making performance in healthy older adults using functional magnetic resonance imaging and diffusion tensor imaging. Papers II and III comprise study protocols of a three-week cognitive training of working memory updating and value-based decision-making abilities with concurrent tDCS over the left dorsolateral prefrontal cortex in healthy older adults and adults with prodromal AD. Paper IV used mixed-model analysis to compute behavioral outcomes of this combined intervention in healthy older adults, including outcome measures of the trained tasks, measures of transfer to untrained tasks and assessment of long-term effects at four weeks and half a year after the intervention. In paper V neural alterations after cognitive training of visuo-spatial memory and active stimulation compared to the training and sham (placebo) stimulation were assessed in older adults using measures of functional network centrality and diffusion tensor imaging-derived measures of grey matter microstructure. Results: Analyses revealed distinct functional and structural connectivity correlates of performance on the two cognitive tasks assessing working memory updating and value-based decision-making (paper I). Moreover, results showed a combined contribution of a specific white matter pathway (cingulum bundle) and frontoparietal functional connectivity to working memory updating performance, thereby providing information on possible network targets for modulation of working memory updating and value-based decision-making. The combined modulatory intervention of cognitive training and tDCS (papers II and IV) did not demonstrate group differences between concurrent active tDCS over sham tDCS in the trained tasks. However, analysis of a working memory transfer task revealed a beneficial effect of training and active tDCS over training and sham tDCS at post intervention and follow-up. Findings from paper V showed reduced functional network centrality after visuo-spatial memory training and active tDCS compared to training and sham tDCS in the stimulated brain area and its contralateral homologue. Additionally, after the training, measures of grey matter microstructural plasticity in the stimulated brain area were associated with beneficial training outcomes for the active but not the sham stimulation group. Conclusion: Taken together, cognitive performance, functional and structural networks as well as the possibility of their modulation through combined cognitive training and tDCS interventions were investigated in older adults with and without cognitive impairment. The present thesis therefore contributes to the field of noninvasive neuromodulation in older adults by characterizing distinct neural correlates of two age-sensitive executive functions, which may be altered through modulatory interventions. Moreover, the present work shows that cognitive training with concurrent tDCS holds the potential to elicit transfer effects to untrained tasks and further may evoke neural plasticity on the functional and microstructural level. This work thus promotes the development of modulatory interventions against age-associated cognitive decline and holds promising implications for translation to clinical application.

The benefit of regular physical activity and exercise training for the prevention of cardiovascular and metabolic diseases is undisputed. Many molecular mechanisms mediating exercise effects have been deciphered. Personalised exercise prescription can help patients in achieving their individual greatest benefit from an exercise-based cardiovascular rehabilitation programme. Yet, we still struggle to provide truly personalised exercise prescriptions to our patients. In this position paper, we address novel basic and translational research concepts that can help us understand the principles underlying the inter-individual differences in the response to exercise, and identify early on who would most likely benefit from which exercise intervention. This includes hereditary, non-hereditary and sex-specific concepts. Recent insights have helped us to take on a more holistic view, integrating exercise-mediated molecular mechanisms with those influenced by metabolism and immunity. Unfortunately, while the outline is recognisable, many details are still lacking to turn the understanding of a concept into a roadmap ready to be used in clinical routine. This position paper therefore also investigates perspectives on how the advent of ‘big data’ and the use of animal models could help unravel inter-individual responses to exercise parameters and thus influence hypothesis-building for translational research in exercise-based cardiovascular rehabilitation.

Up to now, indices like the mean dmft/DMFT and the SiC (Significant Caries Index) have been used to depict caries experience in populations with high prevalence. With the caries decline, particularly for populations with low caries levels, these indices reach their statistical limits. This paper aims to introduce a specific term, the Specific affected Caries Index (SaC) for the risk groups in populations with low caries prevalence and to illustrate its use based on the consecutive German National Oral Health Survey (GNOHS) in children. In groups with a caries prevalence less than one-third of the population, many caries-free children (DMFT = 0) are included in the SiC (risk group), which calls for a new way of illustration. Mean caries experience (DMFT), caries prevalence, the SiC and SaC were portrayed for 12-year-olds in the GNOHS from 1994/95 to 2016. The SaC describes the mean caries experience (DMFT) in the group presenting caries experience (DMFT > 0). In 12-year-old 6th graders in Germany, the mean caries experience decreased from 2.4 (1994/95) to 0.4 DMFT (2016), with a recent prevalence of 21.2% (DMFT > 0, 2016). In 2016, the mean number of affected teeth in children with DMFT > 0 (SaC) was 2.1, while the SiC including 12% DMFT-free children in the risk group was 1.3. The SiC fails to reflect the caries severity in children in a population with low caries prevalence. Therefore, the newly introduced term Specific affected Caries Index (SaC) may be used to describe accurately caries experience in caries risk children in populations presenting low caries prevalence.

Changes in the environment will alter the growth rate of trees and forests. Different disciplines assess such growth rates differently, for example, with tree-ring width data, forest inventories or with carbon-flux data from eddy covariance towers. Such data is used to quantify forests biomass increment, forest’s carbon sequestration or to reconstruct environmental variables before instrumental records. However, raw measurement data is typically not considered to be representative for the average growth rate of trees or forests. Depending on the research question, the effects of certain environmental variables or effects of tree and forest structure have to be removed first. It can be challenging to define and quantify a growth trend that can answer a specific research question because trees and forests grow and respond to environmental change in multiple ways simultaneously, for example, with altered radial increment, height growth, and stand density. Further challenges pose time-lagged feedback loops, for example, between height and radial increment or between stand density and radial increment. Generally, different environments will lead to different tree and forest structures, but because of tree’s longevity this adaptation to the new environment will take decades or even centuries. Consequently, there can be an offset between the present forest structure and what we term the potential natural forest (PNF): Similar to the potential natural vegetation (PNV), the PNF represents that forest that would develop under the current environmental conditions in the absence of human intervention. Because growth rates are affected by the tree and forest structure, growthtrend estimates will differ between the present and the potential forest. Consequently, if the legacy effects of the past are not of interest, the PNF is the theoretical baseline to correct and estimate growth trends

From a physicists point of view T-duality is a relation connecting string theories on different spacetimes. Mathematically speaking, T-duality should be a symmetric relation on the space of toroidal string backgrounds. Such a background consists of: a smooth manifold M; a torus bundle E over M - the total space modelling spacetime; a Riemannian metric g on E - modelling the field of gravity; a U(1)-bundle gerbe G with connection over E - modelling the Kalb- Ramond field. But as of now no complete model for T-duality exists. The three most notable approaches for T-duality are given by the differential approaches by Buscher in the form of the Buscher rules and by Bouwknegt, Evslin and Mathai in the form of T-duality with H-flux on the one hand, and by the topological approach given by Bunke, Rumpf and Schick which is known as topological T-duality. In this thesis we combine these different approaches to form the first model for T-duality over complete geometric toroidal string backgrounds and we will introduce an example for this geometric T-duality inspired by the Hopf bundle.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is among the most common infectious agents, burdening the global health care system and challenging physicians. Thus, the demand for vaccination is increasing, and despite many attempts, no vaccine is currently available. The iron-regulated surface determinant protein B (IsdB) is a highly conserved surface protein of S. aureus. It has an essential role in bacterial iron acquisition and cell attachment, functioning as a fitness factor. It has been shown that IsdB is critical for S. aureus virulence and growth in iron-restricted conditions, such as the human host. Therefore, IsdB was studied as a vaccine candidate. A nonadjuvant vaccine (V710) was developed based on IsdB, which showed promising results in the preclinical, phase I, and phase IIa trials. Unexpectedly, in a phase IIb/III, in cardiothoracic surgery patients that were infected by S. aureus, mortality was significantly higher in the vaccinated group than the placebo. Despite increased antibody levels against IsdB in the vaccinated patients, V710 failed to prevent S. aureus infection. Therefore, a better understanding of the interaction between S. aureus and the immune system is required. We have discovered that IsdB has an important role in host-pathogen interaction. This bacterial protein activated human monocytes and murine bone marrow-derived dendritic cells (mBMDCs) to produce proinflammatory cytokines, such as IL-6, TNF-α, IL-12, IL-23, IL-33, and IL-1β. In silico molecular docking and DimPlot analysis predicted that IsdB binds to -TLR4 via non-covalent interactions. Microscale thermophoresis confirmed that IsdB has a high affinity to recombinant human TLR4 in the nanomolar range. Inhibition of TLR4 completely abolished the production of all the cytokines mentioned above in both cell types. Furthermore, we characterized the TLR4 signaling pathway triggered by IsdB. In human monocytes, blocking the myeloid differentiation factor 88 (MyD88) adaptor protein and NF-κβ transcription factor caused complete abrogation of proinflammatory cytokines in response to IsdB, revealing that IsdB induces cytokine release via the TLR4-MyD88-NF-κβ dependent pathway. The consistent release of IL-1β suggested that IsdB induced activation of the inflammasome, a multi-molecular complex known to play a crucial role in innate immunity. We corroborated our observations in human monocytes and mBMDCs by inhibiting essential components of the NLRP3 inflammasome. Blocking NLRP3, caspases in general and caspase-1 completely inhibited the release of IL-1β. In monocytes, IsdB alone was sufficient to induce NLRPdependent IL-1β release, suggesting an alternative pathway of inflammasome activation. In contrast, mBMDCs required an additional stimulus, such as ATP or MSU (known stress signals) besides IsdB, to release IL-1β, indicating a classical inflammasome activation. These results demonstrate that IsdB induces the release of IL-1β via the TLR4-NLRP3-Caspase-1 axis. Next, we addressed the molecular mechanisms involved in IsdB-induced IL-1β in monocytes. A low concentration of intracellular potassium (K+) resulting from K+ efflux is known to trigger the NLRP3 inflammasome-mediated IL-1β release. We demonstrated that blocking potassium efflux by inhibition of ion channels, such as pannexin channels (P2X)7, and addition of extracellular KCl significantly reduced IsdB-induced IL-1β. Other common inflammasome activators, such as phagolysosome rupture and reactive oxygen species (ROS), did not contribute to the release of IL-1β in response to IsdB. In summary, we revealed yet another role of IsdB beyond iron acquisition from Hb and attachment to the host cells via vitronectin and integrins. It is conceivable that IsdB’s interaction with innate immune cells modulates the quality of the adaptive immune response, showing a new facet in the pathogen-host relationship of S. aureus that should be considered in future vaccine development.

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

Malignomerkrankungen gehen mit einer erhöhten Inzidenz thrombembolischer Ereignisse einher, wobei GBM-Patienten am meisten gefährdet sind. Die genauen Ursachen des hohen prokoagulativen Potentials von GBM-Patienten sind wenig untersucht. Diese Dissertationsarbeit beschreibt zum ersten Mal die primäre Hämostase in einer homogenen Gruppe von GBM Patienten. Gemessen wurde die Thrombozytenaktivierung und -reaktivität von jeweils 21 GBM-Patienten und gesunden Kontrollprobanden. Dabei zeigten die Thrombozyten der GBM-Patienten eine stärkere Aktivierung, weil in den Messungen die Oberflächenexpression von CD63, sowie die Sekretion von P-Selektin ins Plasma erhöht waren. Durch eine gesteigerte Fibrinogenanbindung an den aktivierten GPIIb/IIIa-Rezeptor bzw. erhöhte Oberflächenexpression von CD63, zeigten die Thrombozyten der GBMPatienten nach ex vivo Stimulation mit ADP und TRAP eine erhöhte Reaktivität. Eine erhöhte Bildung von Thrombozyten-Leukozyten-Konjugaten konnte trotz gesteigerter Thrombozytenaktivität in der GBM-Patienten-Gruppe nicht beobachtet werden. Tendenziell war die Konjugatbildung in der Monozytenpopulation sogar vermindert. Dieser Zusammenhang lässt sich nicht in den Kontext der gängigen Literatur bringen, insbesondere da sich die Funktion der Leukozyten gleichwertig als unbeeinträchtigt zwischen GBM-Patienten und Kontrollprobanden zeigte. Um diesen Sachverhalt zu erklären, müssen weitere Untersuchungen, wie die Studie zur Untersuchung des PSGL-1 auf Leukozyten, durchgeführt werden. Darüber hinaus ist unklar, wie es zu den hier beschriebenen Veränderungen kommt. Interaktionen zwischen dem GBM und seinem Tumormikromilieu (TAM) wurden bereits untersucht, aber eine aktive Beeinflussung von Zellen außerhalb seines Mikromilieus ist für das GBM noch nicht beschrieben worden, jedoch wäre es ein denkbarer Erklärungsansatz. Die S1P-Spiegel im PRP von GBM-Patienten zeigten sich signifikant reduziert gegenüber denen der Kontrollprobanden, was einen systemischen Ausdruck des antiinflammatorischen Status des GBM darstellen könnte. Die globale Hämostase zeigte sich bei GBM-Patienten und Kontrollprobanden in der vorliegenden Dissertation uneingeschränkt, wobei dies nicht der zentrale Gegenstand der Arbeit war.

Zur Verwendung von Miniimplantaten (MI) als strategische Pfeiler zur Optimierung des Halts und der Stabilität von herausnehmbarem Zahnersatz existieren aktuell nur wenige Veröffentlichungen. Daher wurde eine prospektive randomisierte Studie initiiert, um die klinische Performance von MI als zusätzliche Pfeiler zur Abstützung von Teilprothesen nach verschiedenen Belastungsprotokollen über einen mittelfristigen Zeitraum von drei Jahren zu vergleichen. Der primäre Endpunkt ist der Knochenabbau an den MI. Die vorliegende Arbeit dient der Ermittlung von longitudinalen Veränderungen der Festigkeit und der Überlebensraten von MI und Zähnen im Gruppenvergleich, der Prüfung möglicher Korrelationen zwischen Eindrehmomenten, Periotest- und Osstell-Werten sowie zur Abschätzung der Vorhersagekraft von den erhobenen Festigkeitswerten für Implantatverluste. Insgesamt wurden 76 Patienten mit 79 Studienkiefern (31 Oberkiefer und 48 Unterkiefer), bei denen die Insertion von 232 MI erfolgte, in die Studie einbezogen. Im Therapiearm A wurden die MI in Abhängigkeit vom finalen Eindrehmoment entweder sofort mit den Matrizen belastet (≥ 35 Ncm) oder vorerst mit einer weichbleibend unterfütterten Prothese versorgt (< 35 Ncm). Im Therapiearm B erfolgte die Belastung mit Matrizen nach vier Monaten so, wie die der MI nach weichbleibender Unterfütterung in Gruppe A. Die Unterschiede zwischen den Gruppen A und B hinsichtlich der longitudinalen Periotest- und Resonanzfrequenzanalyse (RFA)-Werte und des Überlebens von MI (92 % versus 95 %) und Zähnen (88 % versus 92 %) waren nicht relevant. Die 3-Jahres-Überlebensrate der MI im Unterkiefer (99 %) war signifikant höher als im Oberkiefer (87 %). Die Periotest- und RFA-Werte zeigten eine ausgeprägte negative Korrelation und der vermutete Zusammenhang zwischen steigenden Periotest-Werten und dem Verlustrisiko für diese MI wurde bestätigt. Innerhalb von drei Jahren konnte außerdem eine Zunahme der medianen, mittels Periotest gemessenen Zahnstabilität von 9,5 auf 5,0 in Gruppe A und von 8,0 auf 2,0 in Gruppe B beobachtet werden. Die Verwendung von strategischen MI zur Stabilisierung herausnehmbarer Teilprothesen, insbesondere bei Patienten mit reduzierter Restbezahnung, stellt unabhängig vom Belastungsmodus eine mittelfristig erfolgreiche Therapieoption als Alternative zu konventionellen Implantaten dar. Die Festigkeitswerte der MI sind niedriger als bei Standarddurchmesser-Implantaten und verändern sich nur wenig in drei Jahren. Steigende Periotest-Werte können Implantatverluste vorhersagen. Die Zahnmobilität nimmt in beiden Gruppen kontinuierlich ab. Weitere Studien zu MI in dieser Indikation sind erforderlich.

Zusammenfassung Zielsetzung: Eine Analyse des Hygienestatus im Rettungsdienst in Deutschland ergab eine Reihe von Defiziten (Groß 2010). Die sich daraus ergebenden Schlussfolgerungen wurden zunächst publiziert (Groß et al. 2010, Kramer et al. 2013), fanden 2014 Eingang in die Leitlinie der AWMF zu „Hygienemaßnahmen beim Patiententransport“ und wurden 2019 bei der Aktualisierung der Leitlinie berücksichtigt, wobei die ursprünglichen Schlussfolgerungen der o.g. Arbeit nicht an Gültigkeit eingebüßt haben. Um die Situation in einem ganzen Land zu analysieren, wurde Island als kleines Land ausgewählt. Methode: Im Juli 2011 wurde eine Islandweite flächendeckende Umfrage in Form eines Fragebogens durchgeführt und an alle Rettungswachen verteilt, die am Krankentransport und Rettungsdienst beteiligt sind und 24-Stunden Bereitschaftsdienst haben. Ein Fragebogen mit 43 Fragen richtete sich an die Wachleiter*innen, ein separater Fragebogen mit 35 Fragen an das Personal. Ergebnisse: 33 Fragebögen der Wachleiter*innen und 94 Fragebögen des Personals wurden vollständig beantwortet und ausgewertet. Es kann auf beinahe allen befragten Themengebieten ein Defizit in der Gesetzeslage bzw. in Bezug auf Vorschriften und Leitlinien festgestellt werden. Das hat einen mangelhaften Wissensstand des Personals des Rettungsdiensts und Krankentransports zur Folge. Die Personalhygiene (Hände, Kleidung, Impfungen), der Fahrzeuge, Schutzmaßnahmen gegen multiresistente Erreger, die Qualitätssicherung und die Schulung bedürfen einer durchgreifenden Verbesserung. Gerade wenn vor allem in ländlichen Regionen Islands nur wenige Krankentransporte durchgeführt werden, entbindet das nicht von der Einhaltung der Basishygiene. Schlussfolgerung: In der rasch globalisiert wachsenden Welt muss eine einheitliche landesübergreifende Regelung hygienischer Verfahrensweisen zum Schutz des Personals und der Patienten*innen im Rettungsdienst und Krankentransport in Island ausgearbeitet und unterrichtet werden. Da es nur wenig offizielle und v.a. länderübergreifende Empfehlungen bzw. Verfahrensanweisungen gibt, wird zur Verbesserung ein Maßnahmenkatalog vorgeschlagen, der der Nationalen Gesundheitsbehörde übergeben wurde.

Die Arbeit versucht, die Forschungslücke zwischen Inselbegabung und deren Einstufung in den beruflichen Kontext zu schließen. Dazu wird eine absolute Prävalenz ermittelt, um die Systemrelevanz des Syndroms bewerten zu können. Zudem wird die Einflussmöglichkeit des Betrieblichen Gesundheitsmanagements auf die Integrationsfähigkeit von Inselbegabten hinterfragt. Hierfür wird eine quantitative Empirie genutzt, um eine Korrelation zwischen der Existenz eines Betrieblichen Gesundheitsmanagements und der Integrationsfähigkeit zu prüfen. Es zeigt sich, dass keine Korrelation besteht. Sehr wohl steht aber eine Integrationsfähigkeit mit der Unternehmensgröße im Zusammenhang, weil gerade Kleinstunternehmen das beste Milieu zur Beschäftigung von Inselbegabten bieten.

Evidence is limited regarding whether periodontal treatment improves hemoglobin A1c (HbA1c) among people with prediabetes and periodontal disease, and it is unknown whether improvement of metabolic status persists >3 mo. In an exploratory post hoc analysis of the multicenter randomized controlled trial “Antibiotika und Parodontitis” (Antibiotics and Periodontitis)—a prospective, stratified, double-blind study—we assessed whether nonsurgical periodontal treatment with or without an adjunctive systemic antibiotic treatment affects HbA1c and high-sensitivity C-reactive protein (hsCRP) levels among periodontitis patients with normal HbA1c (≤5.7%, n = 218), prediabetes (5.7% < HbA1c < 6.5%, n = 101), or unknown diabetes (HbA1c ≥ 6.5%, n = 8) over a period of 27.5 mo. Nonsurgical periodontal treatment reduced mean pocket probing depth by >1 mm in both groups. In the normal HbA1c group, HbA1c values remained unchanged at 5.0% (95% CI, 4.9% to 6.1%) during the observation period. Among periodontitis patients with prediabetes, HbA1c decreased from 5.9% (95% CI, 5.9% to 6.0%) to 5.4% (95% CI, 5.3% to 5.5%) at 15.5 mo and increased to 5.6% (95% CI, 5.4% to 5.7%) after 27.5 mo. At 27.5 mo, 46% of periodontitis patients with prediabetes had normal HbA1c levels, whereas 47.9% remained unchanged and 6.3% progressed to diabetes. Median hsCRP values were reduced in the normal HbA1c and prediabetes groups from 1.2 and 1.4 mg/L to 0.7 and 0.7 mg/L, respectively. Nonsurgical periodontal treatment may improve blood glucose values among periodontitis patients with prediabetes (ClinicalTrials.gov NCT00707369).

For the goal of individualized medicine, it is critical to have clinical phenotypes at hand which represent the individual pathophysiology. However, for most of the utilized phenotypes, two individuals with the same phenotype assignment may differ strongly in their underlying biological traits. In this paper, we propose a definition for individualization and a corresponding statistical operationalization, delivering thereby a statistical framework in which the usefulness of a variable in the meaningful differentiation of individuals with the same phenotype can be assessed. Based on this framework, we develop a statistical workflow to derive individualized phenotypes, demonstrating that under specific statistical constraints the prediction error of prediction scores contains information about hidden biological traits not represented in the modeled phenotype of interest, allowing thereby internal differentiation of individuals with the same assigned phenotypic manifestation. We applied our procedure to data of the population-based Study of Health in Pomerania to construct a refined definition of obesity, demonstrating the utility of the definition in prospective survival analyses. Summarizing, we propose a framework for the individualization of phenotypes aiding personalized medicine by shifting the focus in the assessment of prediction models from the model fit to the informational content of the prediction error.

BK polyomavirus-associated haemorrhagic cystitis (BKHC) is a complication after allogeneic stem cell transplantation, which can occur in 5–60% of the cases. BK viruria alone can also occur in up to 100%. BKHC can lead to severe morbidity in stem cell-transplanted patients, but data about this disease is limited. Consequently, we conducted a prospective unicentric non-interventional trial on BKHC as well as BK viruria after first adult allogeneic stem cell transplantation with a follow-up time of 1 year after inpatient treatment. Between November 2013 and December 2015, we were able to include 40 adult patients with a mean age of 52.8 years. Twenty-seven (67.5%) of these patients were male and 13 (32.5%) were female. Acute myeloid leukaemia was the most frequent underlying disease (n = 15; 37.5%). Only 1 patient developed BKHC during inpatient treatment (n = 1; 2.5%), but BK viruria was frequent (n = 11; 27.5%) during inpatient treatment as well as in the follow-up time (n = 14; 35%). Interestingly, BK viruria was significantly associated with mucositis (p = 0.038) and number of transfused platelet concentrates (p = 0.001). This unexpected association will be discussed and needs further investigation.

Particle-in-Cell (PIC) simulations are used to model the MS4 test thruster of Thales Deutschland. Given as input the geometric shape, material components, magnetic field and the operating parameters of the experiment, the model is able to reproduce the experimentally observed emission pattern in the plume. This is determined by the magnetic field line structure and the resulting plasma dynamics in the near-field region close to the exit.

Free light chains kappa (FLCκ) in cerebrospinal fluid (CSF) are a part of the intrathecal immune response. This observational study was conducted to investigate the effects of different disease-modifying therapies (DMT) on the humoral intrathecal immune response in the CSF of patients with multiple sclerosis (MS). FLCκ were analyzed in CSF and serum samples from MS patients taking DMT (n = 60) and those in a control cohort of treatment-naïve MS patients (n = 90). DMT was classified as moderately effective (including INFß-1a, INFß-1b, glatiramer acetate, dimethyl fumarate, teriflunomide, triamcinolone); highly effective (including fingolimod, daclizumab) and very highly effective (alemtuzumab, natalizumab, rituximab/ocrelizumab, mitoxantrone). FLCκ were measured using a nephelometric FLCκ kit. Intrathecal FLCκ and IgG concentrations were assessed in relation to the hyperbolic reference range in quotient diagrams. Intrathecal FLCκ concentrations and IgG concentrations were significantly lower in samples from the cohort of MS patients taking very highly effective DMT than in samples from the cohort of MS patients taking highly effective DMT and in the treatment-naïve cohort (FLCκ: p = 0.004, p < 0.0001 respectively/IgG: p = 0.013; p = 0.021). The reduction in FLCκ could contribute to an anti-inflammatory effect in the CNS through this mechanism. There was no difference in the appearance of CSF-specific oligoclonal bands (p = 0.830). Longitudinal analyses are required to confirm these results.

(1) Background: Chondrosarcoma (CS) is a malignant primary bone tumor with a cartilaginous origin. Its slow cell division and severely restricted vascularization are responsible for its poor responsiveness to chemotherapy and radiotherapy. The decisive factor for the prognosis of CS patients is the only adequate therapy—surgical resection. Cold atmospheric pressure plasma (CAP) is emerging as a new option in anti-cancer therapy. Its effect on chondrosarcomas has been poorly investigated. (2) Methods: Two CS cell lines—SW 1353 and CAL 78—were used. Various assays, such as cell growth kinetics, glucose uptake, and metabolic activity assay, along with two different apoptosis assays were performed after CAP treatment. A radius cell migration assay was used to examine cell motility. (3) Results: Both cell lines showed different growth behavior, which was taken into account when using the assays. After CAP treatment, a reduction in metabolic activity was observed in both cell lines. The immediate effect of CAP showed a reduction in cell numbers and in influence on this cell line’s growth rate. The measurement of the glucose concentration in the cell culture medium showed an increase after CAP treatment. Live-dead cell imaging shows an increase in the proportion of dead cells over the incubation time for both cell lines. There was a significant increase in apoptotic signals after 48 h and 72 h for both cell lines in both assays. The migration assay showed that CAP treatment inhibited the motility of chondrosarcoma cells. The effects in all experiments were related to the duration of CAP exposure. (4) Conclusions: The CAP treatment of CS cells inhibits their growth, motility, and metabolism by initiating apoptotic processes.