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Im Rahmen dieser Dissertation wurden 100 kieferorthopädische Bögen von Patienten gesammelt, die sich in der regulären orthodontischen Behandlung auf der Poliklinik für Kieferorthopädie befanden. Ziel war es, prospektiv die Verteilung der Hauptelemente (Ti, Ni, Si, Cr, Al, Mn, Fe) in kieferorthopädischen Bögen während der Therapie innerhalb dieser klinischen Kohorte zu analysieren, da speichelsimultane Lösungen mit den intraoralen Bedingungen nicht kongruent sind (Eliades 2002). Weiterhin wurden die Zusammenhänge zwischen Verteilungsveränderungen, Tragedauer, zusätzlich verwendeter Apparaturen, unterschiedlichen Bracketsystemen, weiteren intraoral befindlichen Apparaturen, sowie Zahnfüllungen und der Mundhygiene untersucht, da diese Parameter die Korrosion zunehmend beeinflussen können (Eliades 2005). Ob die orthodontischen Legierungen diesen, an sie gestellten Anforderungen standhalten können, galt es herauszufinden. (Bourauel 1998) Es wurden Daten von 50 Stahl- und 50 Nickel-Titan-Bögen (Forestadent Bernhardt Förster GmbH, Pforzheim) von 100 Patienten, die sich in kieferorthopädischer Behandlung in der Poliklinik für Kieferorthopädie der Universitätsmedizin Greifswald befanden, prospektiv ausgewertet. Zusätzlich zur Liegedauer der Bögen, wurden Anzahl und Art der Füllungen, weitere Apparaturen, verschiedene Bracketsysteme und der Plaqueindex erfasst. Diese Parameter wurden der oberflächennahen Verteilungsveränderung von Nickel, Chrom und Titan mittels einer energiedispersiven Röntgenpektroskopie (EDX) der Bögen gegenübergestellt. Die Oberfläche wurde im REM subjektiv beurteilt. Normalverteilte Daten wurden mittels des t-Test für verbundene Stichproben und nicht normalverteilte Werte mit dem u-Test untersucht (p ≤ 0,05). Die mittlere Liegedauer der Bögen lag bei 62 Tagen. 70% der Bögen hatten keinen Füllungskontakt. Jeder Patient hatte im Mittel 3,2 Bänder und 48% der Kinder wurden mit selbstlegierenden Brackets behandelt. Es wurden 22 TPA's und 5 LLA's verwendet. Die EDX-Analyse der oberflächennahen Verteilung der Hauptelemente bei gebrauchten Bögen ergab im Vergleich vom Ausgangs- zum Endzustand keine signifikante Unterschiede in der Stoffzusammensetzung der Einzelelemente. Im Verhältnis zur Zeit zeigte sowohl bei Stahl- als auch bei Nickel-Titan-Legierungen kein Element signifikante Unterschiede in der quantitativen Zusammensetzung. Die Mundhygiene scheint ebenfalls keinen signifikanten Einfluss auf die Veränderungen kieferorthopädischer Legierungen zu haben. Erhöhte Plaqueindices die durch eine mangelnde Mundhygiene während der kieferorthopädischen Therapie entstehen und eine verlängerte Tragedauer der orthodontischen Bögen erhöhen demnach das Risiko der Ionenabgabe aus diesen Legierungen nicht signifikant. Weiterhin konnten auch andere intraoral befindliche Apparaturen, wie Transpalatinalbögen etc. keinen signifikanten Einfluss auf die elementare Zusammensetzung bei Stahl- und Nickel-Titan-Legierungen zeigen. Auch verschiedene Brackettypen zeigten keine signifikanten Veränderungen bei der Zusammensetzung kieferorthopädischer Bögen. Sowohl Kunststoff- als auch Amalgamfüllungen scheinen keinen signifikanten Einfluss auf das Abnutzungsverhalten von Stahl- und Nickel-Titan-Drähten zu haben. Dennoch konnten visuelle Oberflächenveränderungen in vielen Proben beobachtet werden.
The respiratory epithelium acts as both, a barrier of the respiratory tract to Nipah virus (NiV) entry and at the same time as a significant determinant of virus shedding. Both, for humans and pigs, replication in the respiratory tract epithelia is considered a major factor in transmission to other hosts. To understand why the virus constitutes a high-risk pathogen for livestock and humans, knowledge about
viral replication and host responses in relevant cells and tissues is crucial. Most in vitro studies, however, have been performed in conventional cell lines or non-differentiated lung cells. Only a few examples exist where Henipavirus infections have been investigated in fully-differentiated lung
epithelial cell models.
Thus, one aim of this thesis was to investigate infection, replication, spread and host protein dynamics of NiV in primary bronchial epithelial cells (BEC) cultivated at the air-liquid-interphase (ALI). By
immunofluorescence imaging, the NiV infection dynamics in BEC-ALI cultures were monitored over a 12 day time course, in order to provide detailed information about the infection process in the
respiratory epithelium of pigs and ferrets. Compared to undifferentiated primary BEC, the specific infectivity of NiV in BEC-ALI cultures was low. Infections remained focal and complete infection of the
cultures was not observed, even at 12 dpi. Analysis of viral titers and viral mRNA indicated a limited
virion release from the infected ALI-cultures while most of the newly synthesized NiV-RNA remained
cell associated. Immunofluorescence analysis of cross sections from infected ALI-cultures revealed
large infected areas that exhibited a strong cytopathic effect (CPE). Disruption of the epithelium
resulted in apical release of virus antigen-positive cell detritus while ciliated areas and basal cells were
less affected. From these data it was concluded, that NiV transmission could be supported by
exhalation of cell debris associated NiV and thus may contribute to rapid spread of infection in swine
populations.
A second aim was to explore the dynamics of host responses to NiV infection in differentiated BEC-ALI
culture and to assess whether this differs to conventional cell line data available from literature. Even
though strong CPE appeared in later phases of NiV infection, at least the porcine PBEC-ALI cultures
remained robust enough to allow protein sampling over 12 days infection course. Subsequent MS-based proteomics enabled unprecedent insight in complex cell culture response upon NiV infection.
Previous reports indicated a lack of efficient interferon type I induction in non-differentiated pig or
human BEC which were considered a prerequisite for efficient replication in the respiratory epithelium
and virusspread. In contrast to non-differentiated pig BEC (PBEC), in PBEC-ALI cultures multiple factors
involved in interferon responses were upregulated upon NiV infection. Thereby it was demonstrated
that NiV infection induced a robust innate immune response upon infection with elevated components of antigen processing and presentation resulting in the conversion from the constitutive proteasome to the immunoproteasome. In contrast to previous reports about NiV-infected non-differentiated
PBEC or endothelial cells, incomplete immunoproteasome formation and limitations in interferon
response could be excluded. Thus, a model is proposed in which NiV infection and spread in differentiated PBECs is slowed by potent innate immune responses to the virus infection. Overall, the
findings highlight the important role of the respiratory epithelium not only as a physical barrier to virus
infections but also indicate itsrole as a primary site of adaptive immune induction through NiV induced
antigen processing and MHC I presentation.
Finally, to allow functional studies of Henipaviruses at the BSL-2 biosafety level a recombinant CedPV
was generated and rescued. An imaging based screening and quantitative analysis pipeline was established to investigate the role of cellular factors and to screen for potential virus and host gene
directed inhibitory factors. Accordingly, different host and viral genes were targeted with a siRNA-pool
either targeting virus or selected cellular mRNAs followed by the infection with the CedPV and the
quantification of infected cells. With proof of concept of the siRNA screening pipeline, the recombinant
CedPV clone was used as a backbone to insert variousfluorescence reporter genesin order to optimize
the analysis workflow by allowing direct virus quantification in live, unstained samples. Consequently,
this thesis provides a valuable proof for future approaches related to the function of virus proteins,
influence of host-factors and virusreplication and Henipavirus-inhibitorscreens at low biosafety levels.