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Oils and fats from natural origin are sustainable sources for a broad range of economically relevant products in food, feed, fuel, oleochemical, and cosmetic industries. Thereby, a huge variety of lipids or lipid-derived products exist which distinguish themselves by their unique physical properties making them suitable for their individual applications. To obtain such functional lipids in an environmentally friendly manner, enzymes can be employed. In that context, lipases have been proven to be valuable biocatalysts in lipid modification, which are broadly applied in industry. Even though they have been implemented successfully in the dairy, baking, and detergent industries, there is an increasing demand for the expansion of their utilization. New technologies like protein engineering and the implementation of process development are employed in solving this task. Within the enzymes in lipid modification, lipases are the most applied catalysts and in this thesis their utilization was expanded successfully to the implementation of novel separation processes and the production of improved drug delivery matrices.
Multiproxy investigations of lacustrine sediments from Laguna Azul (52 °S) document multi-millennial Holocene influences of Southern Hemispheric Westerlies (SHW) on the hydroclimatic variability of south-eastern Patagonia. During the last 4000 years, this hydroclimatic variability is overprinted by centennial warm/dry periods. A cool/wet period from 11,600 to 10,100 cal. BP is succeeded by an early Holocene dry period (10,100–8300 cal. BP) with a shallow lake, strong anoxia, methanogenesis and high salinity. Between 8300 and 4000 cal. BP the influence of SHW weakened, resulting in a freshwater lake considered to be related to less arid conditions. Since 4000 cal. BP, regional temperature decreased accompanied by re-intensification of SHW reaching full strength since 3000 cal. BP. Centred around 2200, 1000 cal. BP and in the 20th century, Laguna Azul experienced century-long warm/dry spells. Between these dry periods, two pronounced moist periods are suggested to be contemporaneous to the ‘Dark Age Cold Period’ and the ‘Little Ice Age’. Different from millennial SHW variations, centennial fluctuations appear to be synchronous for South America and the Northern Hemisphere. Changes in solar activity, large volcanic eruptions and/or modulations of ocean circulation are potential triggers for this synchronicity.
Microalgae are aquatic, unicellular, eukaryotic organisms, which perform photosynthesis. They have gained interest within the last decades not only for biofuel production due to their high amount of lipids, but also for pharmaceutical and for nutraceutical purposes. Interesting compounds are proteins, carbohydrates, or pigments, such as carotenoids. However, microalgae possess strong and rigid cell walls, which hinder a sufficient and yet, gentle extraction of those valuable compounds. Although standard extraction techniques are available, several shortcomings occur, e.g. high energy demand, use of environmentally harmful solvents or alteration of compounds due to heat or chemicals. Therefore, an alternative method is needed, which is able to address these disadvantages. Physical plasmas were thus studied to answer the question whether they are able to disintegrate the cell walls of microalgae effectively and yet, without degradation of the extractives.
First step of the thesis was to find a suitable plasma source that has an effect on the cell walls because plasma effects, such as electric fields, shockwaves, UV light emission, and the generation of reactive species can be tailored with the respective setup. It was found that spark discharges are most effective for the extraction of Chlorella vulgaris, which was chosen as model organism. All extraction yields were compared to reference methods, whereat microwave radiation was found to be the most effective reference method and were hence, applied for comparative studies.
For the next step, proteins were selected as targets to answer the question, which differences can be determined between plasms-treated and microwave-radiated proteins are observable although the extraction yields were equal. Furthermore, plasma effects, especially the effects of reactive species on the extracted proteins had to be studied. Findings indicate that heat sensitive proteins, such as photosystem-related proteins, or histones are better extractable with spark discharges than with microwave exposure and the effect of reactive species is only minor.
The last step was to determine, which plasma effect is responsible for the observed cell wall disintegration. Therefore, the tensile strength of Chlorella vulgaris was determined and compared to the shockwave pressure, which is generated from the spark channel. It was proven that the shockwave pressure exceeds by far the tensile strength of the microalgae an can be thus held responsible for mechanism for cell wall rupture.
In this thesis, it was found that spark discharges are a promising alternative for the extraction of valuable compounds from microalgae. The discharges are not only effective, but also gentle enough for sensitive compounds, such as proteins or pigments.
Staphylococcus aureus has acquired resistance to antibiotics since their first use. The S. aureus protein NorA, an efflux pump belonging to the major facilitator superfamily (MFS), contributes to resistance to fluoroquinolones (e.g., ciprofloxacin), biocides, dyes, quaternary ammonium compounds, and antiseptics. Different compounds have been identified as potential efflux pump inhibitors (EPIs) of NorA that result in increased intracellular concentration of antibiotics, restoring their antibacterial activity and cell susceptibility. However, none of the currently known EPIs have been approved for clinical use, probably due to their toxicity profiles. In the present study, we screened approved drugs for possible efflux pump inhibition. By screening a compound library of approximately 1200 different drugs, we identified nilotinib, a tyrosine kinase inhibitor, as showing the best efflux pump inhibitory activity, with a fractional inhibitory concentration index of 0.1875, indicating synergism with ciprofloxacin, and a minimum effective concentration as low as 0.195 μM. Moreover, at 0.39 μM, nilotinib, in combination with 8 μg/mL of ciprofloxacin, led to a significant reduction in biofilm formation and preformed mature biofilms. This is the first description of an approved drug that can be used as an efflux pump inhibitor and to reduce biofilms formation at clinically achievable concentrations.
Bats (Chiroptera) form the second largest order of mammals and with over 1,250 species, they represent about 20% of all mammalian species worldwide. They are the only mammals with true and sustained flight and distributed all over the world except the arctic regions. Moreover, bats entered specific ecological niches and with their food spectra, they reduce different arthropod populations as well as disperse seeds and pollen of plant species in various regions and habitats.
Bats also have a crucial role in spreading high-pathogenic and zoonotic viruses, harbor in general more viruses (zoonotic and non-zoonotic), and, related to the species, number even more than rodents. However, clinical symptoms of viral diseases are rarely reported in bat communities. Also seroconversions after infection were not reported for a variety of viruses found in bats. Since the incidence of virus-positive bats estimated in passive surveillance studies is usually very low, it is a question how such viruses can use bats as reservoir hosts. There is obviously a special evolutionary relationship between the pathogens and bats as hosts, which are based on possibly physiologic adaptations also in resistance and immunity.
In this thesis, the two lyssaviruses, European Bat Lyssavirus 1 and 2 (EBLV-1 and -2) were chosen as a model to investigate the immune response of European bats against viral infection in vitro. Lyssaviruses are the causative agents of rabies, a fatal zoonotic disease with neurotropic characteristics.
One main question to investigate was in which way bats act as reservoir host and developed a high disease resistance. The present thesis is based on three hypotheses about innate immune response against lyssavirus infection:
A) In bats specific peripheral resistance mechanisms evolved which reduce the risk of systemic viral infection after a hypothesized airborne transmission and infection via nasal epithelium supported by the social structure of and communication within bat communities.
B) The co-evolution of EBLV and the innate resistance of bats resulted in a very effective type I interferon response to inhibit a systemic lyssavirus infection.
C) The specific physiology of body temperature of bats with daily torpor depresses the viral replication but favours the type I interferon response.
To analyze the interferon-based resistance mechanisms, the type I interferon (IFN) genes of two European bats species (Eptesicus serotinus and Myotis myotis) were cloned and sequenced. Using established cell lines from the respiratory nasal epithelium (MmNep), olfactory nasal epithelium (MmNol), and Bulbus olfactorius brain (MmBr), the type I IFN response along a possible airborne infection route was investigated. The anti-viral effects and induction of IFNs/interferon stimulated genes (ISGs) in each cell line were also investigated in detail after infection in vitro. Finally, the influence of different temperatures on lyssavirus replication was analyzed in cell culture experiments.
The results indicated that (a) along the hypothesized airborne infection route the susceptibility for lyssavirus infections is decreased, (b) the type I IFN activity in contrast is increased contributing to a limitation of lyssavirus replication and (c) an obvious influences of varying cultivation temperatures on the resistance against lyssavirus infections, which favor the IFN response and repressing lyssavirus replication.
The result from these in vitro studies supports the hypothesis of a special co-evolution between lyssaviruses and bats. However, in vivo studies on the relevance in infected animals are missing so far. This model could also explain the generally limited pathogenicity of bat-associated viruses.
Global climate change is occurring all over the world, but in the Arctic the climate is changing more rapidly and drastically than in many other parts of our planet. Many species that are already at their climatic limit need to adapt to recent climate conditions or migrate in order to not go extinct. The possibilities of adaption include phenotypic plasticity and adaptation to various extents. This is also the case for white spruce P. glauca, which belongs to the conifers and thus in the largest group of gymnosperms still living today. Among the approx. 600 extant conifer species white spruce is one of the most widespread trees in North American boreal forests. Its range extends from 69° N in the Canadian Northwest Territories to the Great Lakes at about 44° N, where it occurs from sea level to an altitude of about 1520 m (Burns and Honkala, 1990). Site related, climate-dependent differences in white spruce reproduction can be seen as a strategy to survive under the harsh climatic conditions at Alaska's treelines: Besides sexual reproduction, the vegetative propagation occurs in the white spruce as an additional reproductive mechanism. This can be realized by "layering" when the lower branches of the tree crown touch the ground and develop roots to later grow as a separate individual with or without a connection to the mother tree. Known as other mechanisms of vegetative propagation are also the rooting of fallen trees which were not completely uprooted, and the "root suckering", in which new shoots sprout from the roots of the tree. However, the latter was not yet observed in the genus Picea. With the help of short, repetitive, non-coding sequences in the genome, which are therefore not subject to selection and are called microsatellites, these clones can be determined by genotyping.
For this purpose, using different polymorphic microsatellites, an individual multilocus genotype is created for each tree, by means of which it can be compared with all other trees of the same species.
In the first part of this work (article I), the occurrence of clones in three study areas at Alaskan treelines are examined and the reasons for their appearance in variable numbers are discussed. For this purpose, 2571 white spruces (P. glauca) were genotyped and their position was determined via differential GPS in the field. The percentage of clonal trees is higher in areas with harsh climatic conditions and correlates with the height of the lowest branches of the tree crown. This suggests that the vegetative propagation of white spruce is a backup strategy for times when climatic conditions hamper sexual reproduction. The correlation between clone numbers and tree crown height suggests "layering" as the main mechanism for cloning whereas selection for vegetative reproduction seems to be very unlikely shown by the results for genetic differentiation between the clonal and the singleton trees in this study.
In the second part of this work (articles II and III), the influence of environmental factors and phenotypic traits on the mycobiome of the needles (including all fungi living on (epiphytic) and in (endophytic) the needles) in our study areas in Alaska was investigated. The mycobiome of the white spruce needles was chosen as a proxy for the parasite infection rate by fungi and thus serves as a fitness parameter. For this purpose, all epiphytic and endophytic fungal species were analyzed by a metabarcoding analysis.
In article II, 48 trees of one study area at Alaska’s northern treeline (Brooks Range) were examined for differences in mycobiome due to genetic differentiation, phenotypic characteristics and / or habitat characteristics. The trees used for this study were sampled from two adjacent plots on a south-facing mountain slope with an elevation gradient from 875 to 950 meters above sea level. It could be shown that, in contrast to the trees genotype, the height above sea level, the mountain slope, as well as the height and age of the trees have a significant impact on the mycobiome. The genetic differentiation between the tree individuals, however, showed no significant effect.
Based on article II we examined the mycobiome composition of a total of 96 trees in 2 plots (16 trees each) at three sites in Alaska over a distance of 500 kilometers. Additionally, we sampled needles of two different ages for each tree (current year and three years old needles) summing up to 192 samples in total. The incentive of this study (article III) was to investigate the influence of origin and age of spruce needles on their mycobiome and if there is a genetic predisposition that is related to the fungal species community. In addition, the sampling design was improved by collecting needles from all four orientations (North, South, East and West) and sampling trees at a standardized distance to each other to avoid systematic errors. Comparable to article II the influence of the trees genetics on the species community of the epiphytic and endophytic fungi of the white spruce needles seems to be very unlikely. In contrast, a significant influence of the geographic origin and the needle age on the species structure of the needle inhabiting fungal species was found. The phenotypic tree traits height and dbh (diameter at breast height) had only minor influence and did in fact explain less than 2% of the mycobiome variance. Using Illumina sequencing, 10.2 million reads from the nucleotide sequence between the internal transcribed spacer (ITS) genes could be obtained, which yielded in 1575 ribotypes (called operational taxonomic unit, OTU) for the fungi. These were compared with a reference database to compare and assign them to known fungal species. For example, 942 OTUs with >95% similarity could be identified as known species, with 1975 samples identified on genus level and 2683 when determined to family level. The most pronounced difference between the two studies (article II and III) were due to the fungal species of the class of Pucciniomycetes, more specifically the genus Chrysomyxa which belongs to the rust fungi and is plant pathogenic. In the study of article II (sampling in 2012), Pucciniomycetes accounted for only a minor portion of the assigned DNA sequences. In the second study (article III, sampling in 2015) they accounted for more than half of all basidiomycetes found, which in turn contain 20.0% of all DNA sequences, the second largest phylum found beside Ascomycetes (51.4%).
Die linksventrikuläre Herzhypertrophie ist ein zentraler Vorhersageparameter für das Auftreten kardiovaskulärer Ereignisse. Durch eine permanent gesteigerte Belastung des Herzens kommt es dabei auf zellulärer Ebene zu Umbauprozessen, die mit einer Hypertrophie der einzelnen Kardiomyozyten einhergehen. An der prohypertrophen Signaltransduktion sind zahlreiche Signalwege beteiligt, deren jeweilige Bedeutung und Interaktion untereinander noch nicht ausreichend untersucht ist. Seit einiger Zeit ist bekannt, dass auch das Wnt-Signalling im adulten Herzen bei Schädigung reaktiviert werden kann. Auch wenn die Beteiligung vieler Mediatoren des Wnt-Signallings für die Hypertrophieentstehung bereits gezeigt werden konnte, ist es aufgrund der Interaktionen der verschiedenen Signalwege notwendig, den Effekt der Wnt-Proteine auf die Kardiomyozyten direkt nachzuweisen. Da sowohl eigene Voruntersuchungen als auch viele In-vivo-Studien an Mäusen des Stammes C57/BL6 durchgeführt wurden, sollten in dieser Arbeit die Wirkungen verschiedener Wnt-Proteine hinsichtlich Hypertrophie und Zellsignalling auf isolierte murine neonatale Kardiomyozyten untersucht werden. Dazu wurden zunächst der Isolationsprozess dieser Primärzellen etabliert und optimale Kultur- und Stimulationsprotokolle bestimmt. Anschließend wurde das Ausmaß der zellulären Hypertrophie immunfluoreszenzmikroskopisch mittels myozytenspezifischer Anfärbung von α-Actinin untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass eine Isolation und Kultivierung der neonatalen Kardiomyozyten im Gewebeverband über eine längere Versuchsdauer von bis zu sieben Tagen möglich ist. Die Zellen waren reproduzierbar vital und wiesen stabil kontraktile Eigenschaften auf. Zusätzlich wurde nachgewiesen, dass diese Zellen bei Stimulation mit dem Wnt-Protein Wnt3A im Mangelmedium Panserin mit einer konzentrationsabhängigen Hypertrophie antworten, die dem bekannten prohypertrophen Stimulus Endothelin-1 sogar überlegen ist.
Ein zweiter Teil der Arbeit beschäftigte sich mit spezifischen Signalwegen, die von verschiedenen Wnt-Proteinen angesprochen werden können. Dabei wurden sowohl Veränderungen von Kinaseaktivitäten wie der AKT und der GSK-3β als auch Proteinakkumulationen wie die von β-Catenin untersucht. Auch Kerntranslokationen der Transkriptionsfaktoren β-Catenin und NFAT c1 – c4 wurden überprüft. Leider konnten an den neonatalen Mauskardiomyozyten keine Wnt-induzierten Veränderungen von Enzymaktivitäten bzw. veränderte Lokalisierungen einzelner Transkriptionsfaktoren nachgewiesen werden. Einzig ein detektierbarer Anstieg der intrazellulären Kalziumkonzentrationen, der aber gegenüber unstimulierten Zellen keine Signifikanz erreichte, könnte auf eine mögliche Beteiligung des Wnt/Ca2+-Weges hindeuten.
Menschen mit Demenz (MmD) sind oft multimorbid und haben komplexe Pharmakotherapie, die mit einer zunehmenden Anzahl von arzneimittelbezogenen Problemen (ABP) einhergeht. Dies kann zu einer Verringerung der Lebensqualität und zu erhöhten Krankenhausaufenthaltsraten für MmD sowie zu hohen Kosten für das Gesundheitssystem führen. Daher ist es wichtig, die Prävention von ABP bei der Planung von Versorgungsprogrammen für MmD zu berücksichtigen. Frühere Studien zur Arzneimitteltherapiesicherheit konzentrierten sich hauptsächlich auf institutionalisierte MmD. Über die Situation in der ambulanter Versorgung ist wenig bekannt. Das Ziel dieser Arbeit ist es, Folgendes zu bestimmen: (a) Häufigkeit und Art der Behandlung mit Antidementiva und damit assoziierte soziodemografische und klinische Prädiktoren (b) Prävalenz von potenziell inadäquater Medikation (PIM) gemäß der Priscus-Liste und damit verbundene soziodemographische und klinische Prädiktoren (c) Häufigkeit und Art der ABP und damit verbundene soziodemografische und klinische Prädiktoren bei MmD in primärärztlicher Versorgung, die positiv auf Demenz gescreent wurden. Die Analysen basieren auf den Daten der DelpHi-MV-Studie, einer clusterrandomisierten, kontrollierten Interventionsstudie zur Evaluation eines innovativen Konzepts des Dementia Care Managements (DCM) in Deutschland. Die Daten von N = 448 Studienteilnehmern (≥70 Jahre, zu Hause lebend), die positiv auf Demenz (DemTect <9) getestet wurden, wurden in die Analyse einbezogen. Für jeden Studienteilnehmer wurde eine Medikationsanalyse auf der Grundlage der häuslichen Medikationsanamnese durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass 30% der MmD Antidementiva erhielten, von denen 63% hatten bereits eine formale Demenzdiagnose. In der Untergruppe der Studienteilnehmer mit einer formalen Demenzdiagnose erhielten 46% die Antidementiva. Die Verschreibung von Antidementiva war signifikant mit dem Schweregrad der kognitiven Beeinträchtigung und einer formalen Demenzdiagnose assoziiert. 38% der Studienteilnehmer ohne Demenzdiagnose erhalten Antidementiva. 22% der Studienteilnehmer erhielten mindestens ein PIM gemäß der Priscus-Liste. Die kognitive Beeinträchtigung war nicht mit der Verwendung von PIM assoziiert. Die Verschreibung eines PIM war signifikant mit der Gesamtzahl der eingenommenen Medikamente sowie mit der Diagnose von psychischen und Verhaltenssymptomen assoziiert. Polypharmazie, definiert als die dauerhafte Anwendung von fünf oder mehr Medikamenten, wurde bei 67% der Studienteilnehmer identifiziert, 93% hatten mindestens ein ABP, das von einem Apotheker oder einer Krankenschwester während eines Hausbesuchs entdeckt wurde. Insgesamt wurden 1077 ABP registriert. Probleme im Zusammenhang mit Anwendung und Compliance waren die häufigste Gruppe von ABP, gefolgt von Problemen mit Arzneimittelwechselwirkungen, Problemen mit unangemessener Arzneimittelwahl, Problemen mit der Dosierung und Problemen mit unerwünschten Arzneimittelereignissen. Die kognitive Beeinträchtigung war nicht mit der Gesamtzahl der ABP assoziiert. Die Gesamtzahl der eingenommenen Medikamente und das Vorhandensein einer Diagnose von psychischen und Verhaltenssymptomen waren mit der Gesamtzahl der ABP assoziiert.
Die Dissertation gibt einen Überblick über die Gesamtmedikation und ABP von MmD in der Primärversorgung. Unter anderem wurden die Probleme der Behandlung mit Antidementiva und der Einnahme von PIM diskutiert. Die These legt nahe, dass das Medikationsanalyse auf der Grundlage der häuslichen Medikationsanamnese für MmD wichtig ist, da eine solche Überprüfung die Verfügbarkeit umfassender Informationen über die Gesamtmedikation, Ernährungsfaktoren und die tatsächliche Anwendung von Medikamenten gewährleistet. Die Dissertation bietet somit eine Basis für die Verbesserung der Arzneimitteltherapiesicherheit und die Entwicklung innovativer Versorgungskonzepte für MmD. Die hohe Prävalenz von ABP in dieser Population unterstreicht die Wichtigkeit der Einbeziehung eines Medikationsmanagements in die Versorgungsprogramme für MmD. Identifizierte Risikofaktoren für ABP können dazu beitragen, das Medikationsmanagement für die Patientengruppen anzubieten, die das höchste Risiko aufweisen.
Abstract
Background
Early mobilization improves physical independency of critically ill patients at hospital discharge in a general intensive care unit (ICU)‐cohort. We aimed to investigate clinical and molecular benefits or detriments of early mobilization and muscle activating measures in a high‐risk ICU‐acquired weakness cohort.
Methods
Fifty patients with a SOFA score ≥9 within 72 h after ICU admission were randomized to muscle activating measures such as neuromuscular electrical stimulation or whole‐body vibration in addition to early protocol‐based physiotherapy (intervention) or early protocol‐based physiotherapy alone (control). Muscle strength and function were assessed by Medical Research Council (MRC) score, handgrip strength and Functional Independence Measure at first awakening, ICU discharge, and 12 month follow‐up. Patients underwent open surgical muscle biopsy on day 15. We investigated the impact of muscle activating measures in addition to early protocol‐based physiotherapy on muscle strength and function as well as on muscle wasting, morphology, and homeostasis in patients with sepsis and ICU‐acquired weakness. We compared the data with patients treated with common physiotherapeutic practice (CPP) earlier.
Results
ICU‐acquired weakness occurs within the entire cohort, and muscle activating measures did not improve muscle strength or function at first awakening (MRC median [IQR]: CPP 3.3 [3.0–4.3]; control 3.0 [2.7–3.4]; intervention 3.0 [2.1–3.8]; P > 0.05 for all), ICU discharge (MRC median [IQR]: CPP 3.8 [3.4–4.4]; control 3.9 [3.3–4.0]; intervention 3.6 [2.8–4.0]; P > 0.05 for all), and 12 month follow‐up (MRC median [IQR]: control 5.0 [4.3–5.0]; intervention 4.8 [4.3–5.0]; P = 0.342 for all). No signs of necrosis or inflammatory infiltration were present in the histological analysis. Myocyte cross‐sectional area in the intervention group was significantly larger in comparison with the control group (type I +10%; type IIa +13%; type IIb +3%; P < 0.001 for all) and CPP (type I +36%; type IIa +49%; type IIb +65%; P < 0.001 for all). This increase was accompanied by an up‐regulated gene expression for myosin heavy chains (fold change median [IQR]: MYH1 2.3 [1.1–2.7]; MYH2 0.7 [0.2–1.8]; MYH4 5.1 [2.2–15.3]) and an unaffected gene expression for TRIM63, TRIM62, and FBXO32.
Conclusions
In our patients with sepsis syndrome at high risk for ICU‐acquired weakness muscle activating measures in addition to early protocol‐based physiotherapy did not improve muscle strength or function at first awakening, ICU discharge, or 12 month follow‐up. Yet it prevented muscle atrophy.
Vitamin B6 deficiency during pregnancy translates into a severe vitamin B6 deficiency (plasma levels decreased by 97%) in new-born rats. Further, hallmarks are increased (+89%) concentrations of homocysteine, gross changes in gene methylation and expression, and metabolic alterations including lipid metabolism. This study focuses on determining the effects of vitamin B6-deficiency on cardiolipin composition and oxidative phosphorylation in liver. For this purpose, hepatic cardiolipin composition was analyzed by means of LC/MS/MS, and mitochondrial oxygen consumption was determined by using a Clark-type electrode in a rat model of vitamin B6 deficiency. Liver mitochondria from new-born rats with pre-term vitamin B6 deficiency responded with substantial alterations in cardiolipin composition that include the following changes in the amounts of cardiolipin incorporated fatty acids: increase in C16, decrease in C18, decrease in saturated fatty acid, as well as increase in amount of oxidized cardiolipin species. These changes were accompanied by significantly decreased capacity of oxidative phosphorylation. In conclusion, vitamin B6 deficiency in new born rats induces massive alterations of cardiolipin composition and function of liver mitochondria. These findings support the importance of sufficient periconceptional supply of vitamin B6 to prevent vitamin B6 deficiency.
Impact statement
Vitamin B6 (VitB6) is an active co-enzyme for more than 150 enzymes and is required for a great diversity of biosynthesis and metabolic reactions. There is an increased need for VitB6 during pregnancy and sufficient supply of VitB6 is crucial for the prevention of cleft palate and neural tube defects. We show that liver mitochondria from new-born rats with pre-term VitB6 deficiency respond with substantial alterations in cardiolipin (CL) composition and in the amount of oxidized CL species. These changes are associated with a decrease in the efficiency of oxidative phosphorylation. The results of this study support the significance of sufficient supply of VitB6 during pregnancy (and periconceptional) for diminishing the number of early abortions and minimizing malformation. The established link between VitB6 deficiency, CL composition, and mitochondrial respiration/energy production provides mechanistic insight as to how the VitB6 deficiency translates into the known pathophysiological and clinically relevant conditions.
Eine Thrombose ist eine Gefäßerkrankung, bei der eine lokalisierte, intravasale Blutgerinnung zur Bildung eines Thrombus in einem Gefäß führt. Die Aktivierung der
Blutgerinnungskaskade und damit der Gerinnungsfaktoren führt zu einer Bildung sowie Quervernetzung von Fibrin und so zur Entstehung eines Thrombus. Dieser wird
physiologisch über die Fibrinolyse abgebaut. Die Serinprotease PAI-1 inhibiert diese und wirkt somit prothrombotisch. Jüngste Studien haben gezeigt, dass S1P als Schlüsselmolekül des Immunsystems und des Metabolismus auch das Gerinnungssystem beeinflusst und in einer wechselseitigen Beziehung mit dem Gerinnungsfaktor Thrombin und seinen PARs steht. Die S1P-Konzentration im Körper korreliert dabei eng mit dem BMI. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Wirkung des Signallipids S1P auf die PAI-1-Expression von Fettzellen und damit die Stellung der Adipozyten bei S1P-vermittelten thrombotischen Ereignissen in vitro. Weiterhin wurde
erstmalig die Wechselwirkung von Thrombin und S1P bei der Produktion von PAI-1 in Fettzellen untersucht. Hierfür wurden 3T3-L1-Fibroblasten in Adipozyten differenziert
und mit S1P stimuliert. Es zeigte sich eine konzentrationsabhängige Steigerung der PAI-1-mRNA. Diese Ergebnisse wurden ebenfalls von anderen Arbeitsgruppen
bestätigt. Der S1P-Effekt ließ sich auch mittels Western Blot-Analyse auf Proteinebene darstellen. Dabei zeigte sich eine starke Steigerung der PAI-1-Expression und
Sekretion von 3T3-L1-Zellen. S1PR-2- und S1PR3-Inhibitoren senkten den S1Pvermittelten Anstieg, sodass S1P über eine S1PR-2- und, bisher in der Literatur noch
nicht beschrieben, auch über eine S1PR-3-Aktivierung einen prothrombotischen Einfluss ausübt. Weiterhin konnte nach Stimulation mit S1P erstmalig eine Expressionssteigerung von PAR-1 und damit eine Wechselwirkung zwischen dem Signalweg von Thrombin und S1P in Adipozyten beobachtet werden. Es wurde die
Hypothese aufgestellt, dass Thrombin über den PAR-1 die Aktivität der Enzyme des S1P-Metabolismus steigert und so über eine endogene S1P-Produktion zu einer zusätzlichen Steigerung von PAI-1 führt. Diese konnte bisher noch nicht bestätigt werden, da lediglich eine geringe, jedoch nicht signifikante Steigerung von PAI-1 nach Thrombin-Stimulation beobachtet werden konnte. Somit ist das Fettgewebe ein wichtiges Bindeglied zwischen dem inflammatorischen Lipid S1P sowie dem Enzym PAI-1 und damit als Gewebe ein bisher stark unterschätzter Einflussfaktor bei der Entstehung und Aufrechterhaltung thrombotischer Ereignisse.
Das OSAS besitzt mit 2 – 4 % eine hohe Prävalenz in der Bevölkerung. Es führt zu einer Einschränkung der Lebensqualität (z.B. Tagesmüdigkeit) und Sekundärerkrankungen (z.B. arterieller Hypertonus). Das OSAS ist als ein bevölkerungsrelevantes Krankheitsbild zu werten. Es stehen diverse therapeutische Möglichkeiten zur Verfügung, wobei die kontinuierliche nächtliche Überdruckbeatmung bei schweren Formen der Erkrankung den Goldstandard darstellt. Die frühe Diagnose und Einleitung einer Therapie könnten das Auftreten der mit dem OSAS assoziierten Sekundärerkrankungen verhindern und die Lebensqualität der Patienten verbessern. Die sichere Diagnose wird über den AHI gestellt, welcher im Rahmen einer PSG im Schlaflabor oder ambulant durch die Polygraphie ermittelt werden kann. Einige Autoren gehen von einer hohen Dunkelziffer des Krankheitsbildes aus. Es erscheint daher sinnvoll, das Screening des OSAS zu optimieren, um Betroffene frühzeitig zu erkennen und die weitere Diagnostik / Therapie einzuleiten.
In diesem Bestreben wurden seit Anfang der 90er Jahre vermehrt Publikationen veröffentlicht, welche sich mit möglichen Prädiktoren des OSAS befassen und / oder VM vorstellen. Auch die Ergebnisse einer klinischen HNO – Untersuchung wurden bezüglich ihrer prädiktiven Wertigkeit untersucht. Während man den statischen Parametern einer klinischen HNO – Untersuchung zunächst große Bedeutung bei der Entstehung des OSAS beigemessen hat, so nahm man in den folgenden Jahren zunehmend Abstand davon. Diverse Autoren kamen zu dem Schluss, dass die Ergebnisse einer statischen HNO – Untersuchung nicht als adäquate Prädiktoren für das OSAS geeignet sind. Neben der statischen HNO – Untersuchung existieren dynamische Untersuchungsverfahren wie das SS und das MM. Die Bedeutung des SS für die Diagnostik des OSAS ist noch nicht hinreichend untersucht.
Die vorliegende Studie untersuchte an 644 Probanden, welche sich mit dem V.a. ein OSAS in der HNO Klinik Greifswald vorstellten, den Zusammenhang zwischen dem polysomnographisch ermittelten AHI mit anamnestischen (BMI, ESS), statischen und durch das SS erhaltene dynamischen Parametern einer HNO Untersuchung. Zur Dokumentation und Klassifikation der klinischen Untersuchungsergebnisse wurden bebilderte Untersuchungsbögen verwendet.
Die statischen Parameter zeigten keine oder eine nur geringe prädiktive Wertigkeit für die Diagnose des OSAS. Dahingegen ergaben sich bei dem Pharynxkollaps auf Zungengrundniveau während des SS und bei der Dorsalverlagerung des Zungengrundes während des SS höhere Korrelationen mit den polysomnographisch ermittelten AHI - Werten. Die prädiktive Wertigkeit dieser Parameter konnte im Rahmen einer multivariaten Varianzanalyse bestätigt werden. Zusätzlich wurden als abhängige Variablen – neben dem AHI – die mittlere und minimale nächtliche Blutsauerstoffsättigung verwendet.
Die Ergebnisse wurden verwendet, um ein VM zu erstellen, welches neben anamnestischen und statischen Parametern das SS als dynamische Untersuchung integriert. Aufgrund der geschlechterspezifischen Unterschiede bei den einzelnen Parametern wurde ein geschlechtsunspezifisches VM sowie ein VM für Frauen und eines für Männer erstellt. Sämtliche VM weisen eine hohe Sensitivität auf und sind daher als Screening – Methode geeignet.
Die Ergebnisse der Studie und das erstellte VM werden mit den bestehenden Daten / VM in der Literatur verglichen.
Die in dieser Arbeit verwendeten Daten, sowie deren statistische Aufarbeitung und das VMSS wurden bereits 2009 von Herzog et al. im Laryngoscope publiziert.
This thesis describes mass measurements at ISOLTRAP/ISOLDE/CERN in the region of the neutron-rich calcium isotopes. For the less exotic and more abundantly produced isotopes 51Ca and 52Ca the Penning trap based ToF-ICR technique could be used to validate the available mass data and to improve their precision. For the isotopes 53Ca and 54Ca, a Multi-Reflection Time-of-Flight Mass Spectrometer (MR-ToF MS) was used to determine the mass of these exotic isotopes for the first time experimentally. This also represents the first time an MR-ToF MS was applied to derive the masses of previously unknown radioactive ions from the high precision time-of-flight data that can be gathered with the device. The mass data was then used to benchmark the strength of the N=32 neutron subshell closure and at the same time to compare to state-of-the-art shell-model calculations.
Furthermore, the capability of the MR-ToF device to deliver isobarically pure beams to a subsequent experiment was developed further and studied in detail. The new technique is based on the in-trap lift, which is normally used to in- and eject ions into and from the device. With this new selective ejection technique after separation of the ion ensemble in the MR-ToF trap, no external components are required.
Additionally, a new stabilization system for voltages supplies, based on a PI-algorithm, was developed and thoroughly tested. The stabilized voltage supply was then used to supply the most sensitive mirror voltage of the MR-ToF MS to significantly increase the short term and long-term mass resolving power of the apparatus.
Kieferorthopädische Behandlungen mit individell gefertigten aktiven Elementen führen zu besseren Behandlungsergebnissen in kürzerer Behandlungszeit bei gleichzeitig geringeren Nebenwirkungen. Mit CAD-Programmen und FE-Simulationen werden individuelle kieferorthopädische Elemente entworfen, die schnell und kostengünstig durch die RapidPrototyping-Technologie und speziell den 3D-Druck produziert werden können. Diese Studie zeigt dabei, dass es möglich ist, Objekte z. B. in Form von Federn und Bögen mit vorberechneter Kraftentfaltung zu planen und zu drucken. Die Druckparameter und die Parameter der gewählten Simulation sind entscheidend für die Qualität und die Eigenschaften des gedruckten Objektes. In dieser Studie wurden zwei verschiedene Versuchsaufbauten entwickelt, welche die Kraftentfaltung der Elemente mit einem Gelsensor bzw. mit einer Wägezelle gemessen hat. Es wurden Versuchsobjekte im Design eines Expansionsbogens aus den Materialien PLA und PETG sowie Zugfedern/Elastikketten aus den Materialen TPU und Filaflex mit 3D-Druckern produziert.
Es wurde festgestellt, das Gelsensoren infolge fehlender Konstanz zur Messung von Kräften in der Zahnmedizin ungeeignet sind, während sich Wägezellen als geeignet erwiesen haben. Geplante/simulierte Kraftentwicklungen korrelierten mit r=0,995 bzw r=0,998 nach Pearson signifikant zu den Kraftentwicklungen von gedruckten Expansionsbögen aus den Materialien PLA und PETG. Weiterhin wurde für elastische Ketten/Federn aus TPU eine signifikante Korrelation mit r=0,980 von simulierter zu gemessener Kraft nachgewiesen. Das Material TPU war geeignet zur individuellen Produktion von elastischen Zugfedern als Ergänzung zu konventionellen elastischen Ketten, deren Kräfte nicht exakt planbar sind. Die Experimente zeigten, dass Langzeitbelastung und Aufbewahrung in Wasser zu geringen Kraftverlusten der TPU-Federn führten. Es wurde das Potential der Rapid-Prototyping-Technologie kombiniert mit FE-Simulationen veranschaulicht. Die ständige Weiterentwicklung dieser Technologie ermöglicht schnell und kostengünstig individuelle Behandlungselemente zu produzieren bei geringerer Nebenwirkungsrate, so dass diese Technik in der Kieferorthopädie zunehmend wichtig wird.
Durch zymografische Untersuchungen und Massenspektrometrie (MS) wurden neun Proteasen vom Subtilisin-Typ im Wurzelexsudat von Nicotiana tabacum identifiziert. Ein Peptid-Antikörper wurde produziert, der die affinitätschromatografische Anreicherung einer tobacco root exuded subtilase (TREXS, XP_016501597.1) und zweier Isoformen sowie eines Peroxidase-artigen und eines SERK2-artigen Proteins ermöglichte. Basierend auf dem Subtilase-EST, der in der MS identifiziert worden war, wurde die full-length cDNA von TREXS durch 5'RACE und 3'RACE sequenziert und die gDNA kloniert. Das intronfreie TREXS-Gen codiert eine 756 Aminosäuren lange Subtilase mit Signalpeptid, I9-Inhibitordomäne, PA- und Fn-III-artiger Domäne. Der Nachweis von TREXS-mRNA in Blattgewebe zeigte, dass TREXS nicht exklusiv auf Wurzeln beschränkt ist. Phylogenetische Analysen zeigten, dass SDD1 die ähnlichste Subtilase aus A. thaliana zu TREXS ist. Mit großer Wahrscheinlichkeit ist TREXS jedoch nicht das Ortholog zu SDD1, weil zum einen strukturähnlichere Subtilasen zu SDD1 in Tabak existieren und zum anderen SDD1 an der Ausprägung von Stomata in der Blattepidermis beteiligt ist, TREXS hingegen im Wurzelexsudat vorkommt. Das
MS-identifizierte SERK2-artige Protein, das bei der Peptid-Antikörper-Affinitätschromatografie zusammen mit TREXS angereichert wurde, ist Kandidat als Substrat für TREXS, weil es potenziell durch IgG–TREXS–SERK2-like-Interaktion co-angereinigt wurde, die in-silico docking-Vorhersagen zwischen den modellierten Molekülen von TREXS und SERK2-like einen proteolytisch relevanten Bindungszustand vorhersagt und es strukturelle Ähnlichkeit mit LRP, einem bekannten Substrat der Subtilase P69C, hat. Die transiente Expression rekombinanter TREXS in N. benthamiana war möglich, zeigte sich jedoch kritisch gegenüber C- und N-terminal fusionierten Anhängen: Transiente Transformation mit TREXS oder TREXS:Strep-tag führte zu proteolytisch aktivem Protein. Jedoch war der C-terminale Strep-tag nicht funktionell. Längere C-terminale Anhänge und auch TREXS-Mutanten mit inaktiviertem katalytischen Zentrum erbrachten kein Genprodukt. C-terminales GFP erbrachte – auch bei mutiertem katalytischen Zentrum – stets nur den GFP-Anteil des Fusionsproteins.
Die Schädelsonographie ist eine nicht-invasive, kosteneffektive und strahlenfreie Bildgebung zur Detektion zerebraler Pathologien des Neugeborenen. Im Rahmen der populationsbasierten Geburtenkohortenstudie „Survey of Neonates in Pomerania“ wurde die Schädelsonographie unabhängig von Empfehlungen der internationalen Literatur durchgeführt. Dadurch konnten Schweregrad, Outcome und Prävalenz der zerebralen Pathologien von asymptomatischen, reifen Neugeborenen in der angehängten Publikation von Weise et al. analysiert werden[2]. Für diese Gruppe ist keine Assoziation von
Auffälligkeiten in der Schädelsonographie mit neurologischen Entwicklungsstörungen zu finden. Daher wird keine Erweiterung der aktuellen Richtlinien oder die Einführung eines zerebralen Ultraschallscreenings für Neugeborenen nicht empfohlen. Die Schädelsonographie ist zur frühzeitigen Detektion von zerebralen Anomalien bei Neugeborenen nach der „American Institute of Ultrasound in Medicine (AIUM) Practice Guideline for the Performance of Neurosonography in Neonates and Infants 2014“, Leijser et al.,
Ment et al. und Ballardini et al. indiziert:
1. Eine Schädelsonographie ist bei Neugeborenen ≤34 SSW zu empfehlen und sollte bei <30 SSW durchgeführt werden.
2. Die Indikationsparameter der AIUM Practice Guideline sind sinnvoll und sollten in eine offizielle Leitlinie integriert werden (siehe Tabelle 2.1).
3. Aufgrund ähnlicher kumulativer Inzidenzen für Schädelsonographiebefunde bei Neugeborenen mit oder ohne Indikation aber stationärer Aufnahme ist die Untersuchung von Neugeborenen bei Aufnahme auf eine Neonatologie zu empfehlen.
4. Die Durchführung der Untersuchung sollte anhand der Richtlinien von Riccabona et al. erfolgen.
5. Dies schließt nicht die reguläre Teilnahme an den U-Untersuchungen aus, welche zur frühzeitigen Detektion neurologischer Entwicklungsstörungen beiträgt.
Bei Diagnosestellung einer malignen Tumorerkrankung beeinflusst ein möglichst exaktes Staging sowohl des Tumors und der Lymphknoten, als auch von möglichen Fernmetastasen, maßgeblich das therapeutische Vorgehen und die Prognose des Patienten. Wegweisend für diesen Entscheidungsprozess sind, neben Therapiewunsch, Alter und Allgemeinzustand des Patienten, die Befunde der radiologischen Bildgebung.
In der vorliegenden retrospektiven Studie wurde die bildgebende Diagnostik bei Patienten mit Kopf – Hals – Tumoren hinsichtlich der Sensitivität, Spezifität und der Genauigkeit überprüft. Dazu wurden die Befunde der radiologischen Bildgebung sowie der postoperativen histologischen Untersuchung des Resektats von insgesamt 286 Patienten aus einem Zeitraum vom 01.01.2006 bis zum 01.09.2010 ausgewertet und miteinander verglichen. Zum Vergleich der Befunde wurde die Stadieneinteilung nach TNM in ihrer 7.Auflage verwendet. Eine Einteilung der Patienten in Gruppen erfolgte anhand der Tumorlokalisation. Unter Berücksichtigung der eingesetzten radiologischen Diagnostik (CT vs. MRT) wurde sowohl das Tumor- (T) als auch das Lymphknoten-Stadium (N) betrachtet. Ferner wurden auch die Befunde der „Ausbreitungsdiagnostik“ erfasst (M-Stadium). Die vorliegende Studie zeigte, dass die Sensitivität und Spezifität für das Tumor- und Nodalstaging auf vergleichbarem Niveau anderer Studien lag. Auch die Genauigkeit der Bildgebung, gemessen anhand des Quotienten aus richtig positiven + richtig negativen Befunden und der Gesamtheit der Befunde, lag auf einem hohen Niveau, jedoch war die Übereinstimmung der Tumor- und Nodalstadien der Bildgebung mit denen aus der histologischen Untersuchung gering.
Eine initiale Fernmetastasierung trat häufiger bei fortgeschrittenen Tumoren und metastatischem Lymphknotenbefall auf. Ebenso verhielt es sich mit späteren Metastasierungen und Rezidiven. Von den eingesetzten bildgebenden Verfahren zur Detektion von Fernmetastasen, konnten die Standardröntgenaufnahme des Thorax und die CT des Thorax ihren Stellenwert bei der Metastasensuche unterstreichen. Die Sklettszintigraphie und Röngtenzielaufnahme des Skeletts erbrachten keinen diagnostischen Nutzen bei der Metastasensuche.
Als Schlussfolgerung der Studie lässt sich ableiten, dass die Sensitivität und Spezifität der radiologischen Bildgebung für das Tumor- und Nodalstaging auf einem hohen Niveau liegen, das exakte Staging jedoch weiterhin eine diagnostische Herausforderung bleibt. Im Hinblick auf Therapiestrategie, Prognose und möglichem Auftreten von Rezidiven und Spätmetastsierungen kommt dem exakten Tumor- und Nodalstaging jedoch eine übergeordnete Rolle bei der Diagnostik zu. Die Metastasensuche stellt ebenso eine Herausforderung an die bildgebende Diagnostik dar, wobei konventionelle Verfahren nur einen limitierten Nutzen bei der Metastasensuche zu haben scheinen.
Parodontitis wird als Risikofaktor für z.B. Diabetes mellitus Typ 2, kardiovaskuläre oder respiratorische Erkrankungen diskutiert. Auch ein Zusammenhang mit einer chronischen Nierenerkrankung (CKD) bzw. einer geringeren renalen Leistung ist beschrieben worden. Um die Evidenz letzterer, kaum mit longitudinalen Daten belegten These zu unterfüttern, untersucht diese Arbeit den Einfluss von Parodontitis auf eine erniedrigte Nierenfunktion anhand eines Untersuchungzeitraums von 11 Jahren. In einer populationsbasierten Kohortenstudie konnten dazu Daten (Baselinedaten (n=2297) und follow-up-Daten (n=1512) nach 11 Jahren der Study of Health in Pomerania (SHIP) in volladjustierten, linear und logistischen gemischten Modellen analysiert werden.
Parodontitis wurde über Sondierungstiefe (ST) und Attachmentverlust (AV) erfasst. Beide Parameter wurden jeweils als mittlerer Wert und als Prozentangabe bei Zahnflächen mit ≥3mm angegeben, um sowohl Schweregrad als auch Ausmaß der Entzündung Rechnung zu tragen. Die ST (≥4 mm) wurde zusätzlich als kumulativer Parameter angegeben.
Die Nierenfunktion wurde mit der geschätzten glomerulären Filtrationsrate (eGFR) und der Albumin/Kreatinin-Ratio des Urins (uACR) definiert. Dabei wurde die eGFR mit Hilfe des Kreatinins und des Cystatin C im Serum geschätzt (eGFR Kreatinin bzw. eGFR Kreatinin-CystatinC ) und eine Mikroalbuminurie mit uACR > 30 mg/g festgelegt. Im Ergebnis sank die eGFR Kreatinin-CystatinC in den 11 Jahren des Follow-ups durchschnittlich um 13,3 ml/min/1,73 m2 von 118,3 auf 105,0 ml/min/1,73 m2. Dies lässt auf eine insgesamt schlechtere Nierenfunktion innerhalb der Kohorte schließen. Jedoch zeigten longitudinale Analysen unter Verwendung von gemischten Modellen bei keiner der Parodontitisdefinitionen einen konsistenten signifikanten Zusammenhang mit der eGFR Kreatinin-CystatinC . Bezüglich der logtransformierten uACR traten einzelne signifikante Zusammenhänge auf. Diese konnten allerdings (multiple Imputationen) nicht bestätigt werden. Auch ein Zusammenhang mit Mikroalbuminurie konnte nicht festgestellt werden.
In dieser Studie konnte kein konsistent signifikanter Zusammenhang zwischen chronischer Parodontitis und einer verminderten Nierenfunktion festgestellt werden. Somit kann durch unsere Ergebnisse die Hypothese, dass Parodontitis ein Risikofaktor für CKD ist, nicht bestätigt werden.
Ziel der vorliegenden Studie war es, mögliche Verbesserungen in der motorischen Performanz nach einem unilateralen motorischen Training (Arm-Fähigkeits-Training, AFT, Platz, 2004) der nicht-dominanten Hand von Gesunden sowie mögliche Transfereffekte auf die nicht-trainierte rechte Hand zu detektieren und des Weiteren mit Hilfe von funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT, durchgeführt vor und nach dem Training) zu untersuchen, inwieweit sich solche Veränderungen auf zerebraler, zerebellärer sowie Basalganglien-Ebene abbilden lassen. Im Rahmen des motorischen Trainings trainierten wir über zwei Wochen hinweg die linke Hand von stark rechtshändigen gesunden Studienteilnehmern mit einem umfangreichen Training (AFT, entwickelt für Patienten mit leichter bis mittelschwerer Armlähmung, z.B. nach Schlaganfall; bestehend aus acht unterschiedlichen Aufgaben zum Training unterschiedlicher motorischer Fähigkeiten). Die motorische Performanz wurde sowohl für die trainierte linke als auch für die nichttrainierte rechte Hand vor und nach der Trainingsperiode gemessen, wobei u.a. die folgenden funktionellen Einheiten als Maß für den Trainingserfolg und mögliche Transfereffekte gebildet wurden: sequentielle Fingerbewegungen (AFT-Tippbewegung), Griffkraft (durchschnittliche maximale Griffkraft) sowie visuell geführte Bewegungen (Durchschnittswert aus drei unterschiedlichen AFT-Aufgaben: AFT-Zielbewegungen, AFT-Kreise durchstreichen und AFT-Labyrinth). Funktionelle Bildgebung wurde sowohl bei der Ausführung von Bewegungen mit der trainierten linken als auch bei der Ausführung mit der nicht-trainierten rechten Hand durchgeführt und beinhaltete eine Kraftmodulationsaufgabe (fMRT- Faustschluss; Faustschlussbewegung), sequentielle Fingerbewegungen (fMRT-Fingersequenz, Tipp-Bewegung) und eine Schreibaufgabe (fMRT-Schreiben, visuell geführte Bewegung). Nach der Trainingsperiode waren die Verbesserungen der Ausführung von sequentiellen Finger-bewegungen für beide Hände vergleichbar, wohingegen sich für die Ausführung von visuell geführten Bewegungen ein größerer Trainingseffekt für die trainierte Hand zeigte. Für die Griffkraft konnten wir keine signifikanten Veränderungen beobachten. Bei der fMRT zeigte sich während der Ausführung der fMRT-Fingersequenz über die Zeit hinweg eine Reduktion der Aktivität im supplementär-motorischen Areal, im dorsolateralen präfrontalen Kortex, in parietalen kortikalen Arealen und lateralen zerebellären Arealen. Während des fMRT-Schreibens mit der linken Hand zeigte die laterale zerebrale Hemisphäre außerdem eine reduzierte Aktivität, wohingegen die Aktivität der anterioren zerebellären Hemisphäre zugenommen hatte. Eine initial ausgeprägte anteriore zerebelläre Aktivität stellte einen Prädiktor für ein gutes Trainingsergebnis bei der Finger-Sequenz sowie bei visuell geführten Bewegungen dar. Für die fMRT-Faustschluss-Aufgabe fanden wir eine Zunahme der Aktivität im Striatum.
Alles in allem resultierte ein umfangreiches Langzeittraining der nicht-dominanten Hand von gesunden Probanden in deutlichen Verbesserungen der motorischen Performanz und es zeigte sich ein unterschiedlicher intermanueller Lerntransfer je nach getestetem Bewegungstyp (sequentielle Fingerbewegungen, Griffkraft, visuell geführte Bewegungen). Während die Aktivität kortikaler motorischer Areale über die Zeit hinweg abnahm, schienen die Aktivität der anterioren zerebellären Hemisphäre und des Striatums zunehmende Ressourcen nach einem motorischen Langzeittraining zu repräsentieren.
In acinar cells, cellular organelles like zymogene granule, mitochondria, endoplasmic reticulum and lysosome functions in coordinate way in order to synthesize and secrets large amounts of digestive enzyme. Dysfunction of this organelle, results into enzyme activation within acinar cell; ultimately, acute pancreatitis. While previous studies reported that mitochondrial function is disrupt but mechanism of clearance of these mitochondria remains unknown during pancreatitis. Here we reported that PINK1 and Parkin mediated pathway is activated during pancreatitis and clears dysfunctional mitochondria in-vivo. PINK1 or Parkin deficient acinar cell had energy crisis, decreased ATP production and altered acinar cell fate in-vitro. Inhibiting clearance of dysfunctional mitochondria aggravates experimental pancreatitis severity and delays regeneration/recovery of exocrine tissue after disease via PARIS-PGC-1α pathway. While an attempt to explore therapeutic target of PARIS-PGC-1α pathway by treatment of SRT1720 rescued experimental pancreatitis. Together, PINK1 and Parkin, restricts exocrine pancreatic damage in pancreatitis and accelerates tissue recovery after disease.
Immunogenicity and protectivity of surface-localized lipoproteins of Streptococcus pneumoniae
(2019)
Steptococcus pneumoniae (pneumococcus) represents a common colonizer of the human upper respiratory tract (URT). However, under certain conditions, for example following viral infections, or in indiciduals with a weakened immune system, including young children, elderly and immunocompromised persons, it can cause a wide range of life-threatening diseases, such as pneumonia, meningitis or sepsis. Based on the polysaccharide capsule that surrounds the bacterium, pneumococci are classified into so far 98 different serotypes. Prevention of S. pneumoniae infections was achieved by the development of pneumococcal polysaccharide-based (PPSV) vaccines. However, these vaccines have important limitations, including high manufacturing costs and restricted serotype coverage facilitating replacement by non-vaccine serotypes. Aiming for the development of a serotype-independent vaccine, the potential of surface-exposed and highly conserved pneumococcal lipoproteins was evaluated for being targeted as a future protein-based vaccine. Therefore, selected lipoproteins were examined i) for their surface abundance and accessibility, ii) for their presence in clinically relevant S. pneumoniae strains, and iii) for their immunogenicity. Finally, based on these initial screenings, the most promising candidates were selected to analyze their protective efficacy in a moude model of colonization. DacB and PnrA were identified as highly abundant lipoproteins on the pneumococcal surface. They showed to be immunogenic both during natural infection using convalescent patient sera and when given to mice as a subunit vaccine formulation. Following intranasal immunization and challenge of mice with two heterologous S. pneumoniae strains, both proteins reduced the pneumococcal load in the nasopharynx. The protection correlated with increased production of IL-17A indicative for a Th17-mediated immunity, which is strongly suggested to play a critical role in preventing pneumococcal colonization and infection. Lipoproteins are triggering innate receptors on antigen-presenting cells, thereby linking innate with adaptive immune responses. Therefore, lipidated proteins were evaluated for their potential to be used as an adjuvant for vaccination. Lipidation clearly enhanced humoral immune responses to DacB and PnrA without the need of an additional adjuvant. However, an additional adjuvant was required to confer protection against pneumococcal colonization. In conclusion, Lipoproteins are interesting candidates for future protein-based vaccine strategies because they are highly conserved, abundant and immunogenic. PnrA and DacB were identified as potential candidates, since they induced protection against pneumococcal colonization, which in turn may lead to a decline in infections and transmission.
Stigma of Mental Illness in Germans and Turkish Immigrants in Germany: The Effect of Causal Beliefs
(2019)
Background: Stigma poses an additional burden for people suffering from mental illness, one that often impairs their social participation and can prevent them from seeking adequate help. It is therefore crucial to understand how stigma develops in order to counteract it by setting up effective evidence-based anti-stigma interventions. The present study examines the effect of causal beliefs on stigmatizing behavioral intentions, namely people's desire to distance themselves from persons with mental illness. In addition, we draw cross-cultural comparisons between native Germans and Turkish immigrants to investigate the influence of culture on stigma and causal beliefs and to broaden knowledge on the biggest immigrant group in Germany and on immigrants in Western countries in general.
Methods: n = 302 native Germans and n = 173 Turkish immigrants were presented either a depression or a schizophrenia vignette. Then, causal beliefs, emotional reaction and desire for social distance were assessed with questionnaires. Path analyses were carried out to investigate the influence of causal beliefs on the desire for social distance and their mediation by emotional reactions for Germans and Turkish immigrants, respectively.
Results: We found an influence of causal beliefs on the desire for social distance. Emotional reactions partly mediated this relationship. Causal attribution patterns as well as the relationship between causal attributions and stigma varied across both subsamples and mental illnesses. In the German subsample, the ascription of unfavorable personal traits resulted in more stigma. In the Turkish immigrant subsample, supernatural causal beliefs increased stigma while attribution to current stress reduced stigma.
Conclusion: Our study has implications for future anti-stigma interventions that intend to reduce stigmatization of mentally ill people. Targeting the ascription of unfavorable personal traits and supernatural causal attributions as well as promoting current stress as the cause for mental illness appears to be of particular importance. Also, the mediating influence of emotional responses to causal beliefs needs to be addressed. Furthermore, differential interventions across cultural groups and specific mental illnesses may be appropriate.
In der vorliegenden Arbeit wurden die Interaktionen zwischen murinen Pankreaskarzinomzellen (6606PDA) und Makrophagen untersucht. Von zentralem Interesse war die Synthese von Zytokinen und Chemokinen durch die Tumorzellen und Makrophagen unter normoxischen respektive hypoxischen Bedingungen und deren wechselseitige Beeinflussung über das Mikromilieu des Tumors.
Das Ziel der Arbeit war es, in vitro mittels Tumorzellüberstand aus M0-Makrophagen Tumor-assoziierte Makrophagen (TAM) zu generieren und deren Eigenschaften mit denen von pro-inflammatorischen M1- sowie anti- inflammatorischen M2-Makrophagen zu vergleichen. Die TAM wiesen hinsichtlich ihrer iNOS- und Arginase-Aktivität sowie ihrer hohen TGF-β-Synthese Ähnlichkeit mit dem M2-Phänotyp auf. Zudem förderten TAM und M2-Makrophagen die Tumorzellproliferation. M1-Makrophagen waren durch eine hohe TNF-α-Synthese charakterisiert. Ihre Überstände zeigten allerdings keinen Einfluss auf die Proliferation der 6606PDA-Zellen.
Die Tumorzellen wiesen eine sauerstoffabhängige Synthese von Chemo- und Zytokinen auf. Unter Normoxie synthetisierten sie MCP-1, GM-CSF und TGF-β, unter Hypoxie VEGF und TGF-β. Zudem waren im Tumorzelllysat die Interleukine IL-4 und IL-10 nachweisbar, welche in der Lage sind, Makrophagen in Richtung des M2-Phänotyps zu differenzieren.
In der Histologie muriner, orthotoper Pankreaskarzinome stellten sich TAM sowohl M1- als auch M2-differenziert dar. Die M2-TAM stellten den Großteil der Makrophagen dar und waren diffus im hypoxischen Tumorstroma verteilt. Die in deutlich geringerer Anzahl vorgefundenen M1-TAM lagen konzentriert in perivaskulären Clustern sowie an der Invasionsfront der Tumoren vor, nur vereinzelt ließen sich M1-TAM im Tumorstroma darstellen. Damit befanden sich M1-TAM vorwiegend in Regionen mit vermutlich höherem Sauerstoffangebot. Die Sauerstoffabhängigkeit der Chemo- und Zytokinsynthese der Tumorzellen könnte die unterschiedliche Differenzierung und Verteilung der Makrophagensubpopulationen innerhalb der Pankreastumoren erklären.
Zu diskutieren war der Einfluss der M1- respektive M2-differenzierten TAM auf die Tumorprogression. Sowohl die M1- als auch die M2-Makrophagen scheinen in der Lage zu sein, das Tumorwachstum beziehungsweise die Metastasierung zu fördern. Dabei wurde die Wirkung der Zytokine TNF-α (M1) und TGF-β (M2) näher diskutiert:
Beide Zytokine könnten über direkte und indirekte Effekte das Tumorwachstum, die Invasivität und die Metastasierung von Pankreaskarzinomen begünstigen und sich möglicherweise gegenseitig verstärken.
Dieser Einblick in das Mikromilieu des Pankreaskarzinoms verdeutlicht die komplexen Zusammenhänge und Wechselwirkungen zwischen Makrophagen und Tumorzellen. Es zeigte sich, dass man vermutlich nicht kategorisch in „böse“, Tumorwachstum fördernde M2- und „gute“, Tumorwachstum hemmende M1-Makrophagen trennen kann. Beide Makrophagenpopulationen könnten einen wichtigen Anteil zu der Progression des Pankreaskarzinoms beitragen.
Diese Arbeit verbindet den Einfluss der 6606PDA-Zellen auf die Differenzierung von Makrophagen, über das Mikromilieu der Tumoren, mit der Verteilung verschiedener Makrophagenpopulationen innerhalb muriner Pankreastumoren. Dabei könnten unterschiedliche Sauerstoffkonzentrationen in verschiedenen Tumorarealen ursächlich für dieses Differenzierungsverhalten sein. Das Vertiefen der Erkenntnisse über Abläufe innerhalb des Tumormikromilieus und die Unterbindung dieser Prozesse könnte zukünftig neue Therapieoptionen beim Pankreaskarzinom ermöglichen.
Zusammenfassung
Zielsetzung: Ziel der vorliegenden experimentellen Studie war es, die Kontamination von Kurzinfusionssystemen an Zentralen Venenkathetern prospektiv zu untersuchen.
Methode: Die Probensammlung der Kurzinfusionssysteme erfolgte auf Intensivtherapiestationen. Es wurden ausschließlich Infusionssysteme zur Gabe von Kurzinfusionen verwendet. Infusionssysteme zur alleinigen Volumengabe wie E153 wurden von der Studie ausgeschlossen.
Beim Wechsel des Kurzinfusionssystems nach einer 72-stündigen Verwendungsdauer wurde die im System verbliebene Restlösung für 48 h bei 36 °C auf Blutagar zum Nachweis einer Kontamination kultiviert.
Ergebnisse: In einer von 616 Proben wurden 10 KbE Coagulase-negative Staphylokokken (CoNS) pro ml nachgewiesen.
Eine Kontrolltestung war bei dieser Probe zu Beginn der Studie nicht vorgesehen, sodass das getestete Kurzinfusionssystem als kontaminiert galt.
2 weitere Proben in der Anschlussuntersuchung wiesen wiederum 10 KbE CoNS pro ml auf, was bei einer Kontrolltestung mittels erneuter Kultivierung der Infusionslösung nicht bestätigt wurde, sodass der initiale Befund als Laborkontamination gewertet wurde. Damit liegt auch bei der kontaminierten Probe eine Laborkontamination (z.B. Hautflora) nahe, ohne die Durchführung einer Kontrolltestung konnte dies jedoch nicht bewiesen werden.
Schlussfolgerung: Infusionssysteme werden bei intermittierender Gabe von Kurzinfusionen mit Zwischenspülungen und einer Verwendungsdauer von 72h mikrobiell nicht kontaminiert. Obwohl das nur für aerob wachsende Bakterien nachgewiesen wurde, ist die Art der Entstehung einer Kontamination beim Umgang mit ISs für Aerobier und Anaerobier analog, so dass bei fehlendem Nachweis von Aerobiern kein Risiko einer Kontamination mit Anaerobiern anzunehmen ist. Damit können ISs bei intermittierender Gabe von Kurzinfusionen mit Zwischenspülungen bis zu 72 h verwendet werden, wodurch können Kosten eingespart werden.
We all know the experience of different demands on ourselves. As a parent, we want to be there for our children, and in pursuit of our career, we want to invest as much time as possible. If we are committed to both being a good parent and pursuing a career, it may be impossible to satisfy the demands stemming from both commitments. It is in such moments in which our, what I call, practical identities are conflicted that our will is in a state of volitional disunity. In this dissertation, I discuss how a person may best cope with volitional disunity.
I define practical identities in line with Christine M. Korsgaard as self-descriptions under which a person finds her life worth living and her actions worth undertaking; examples of such self-descriptions are being a parent, an employee, a hobbyist pianist, the friend of Charlotte, etc. Practical identities provide the person with ideals that form a decision-making framework for her deliberations about what to do. The standard analysis of volitional disunity, is that it causes a person to not know what to do as her identities, as guides, point her in conflicting, even opposite, directions. The solutions proposed in the literature always include, what I call, the Unification Ideal: a person has to prioritize her identities by deciding which is more important to her. By unifying her identities in this way, she constitutes who she is and wants to be thereby providing herself with a clear decision-making framework regarding the question of what to do.
In this dissertation however, I argue that a person does not need to overcome her volitional disunity through unification per se. In order to know what to do, a person could also explore the disunity that defines her will, which includes that she could accept the volitional disunity as hers. I base this Exploration Ideal on two assumptions about human nature: 1) we have inner responses to how we act and 2) we are opaque to ourselves. Since a person cannot always know in advance whether she will be happy with a commitment by turning her attention inwards, she can explore who she wants to be and who she can be through the bodily, psychological, and emotive responses she has to her actions. These responses, however, are not the ultimate authority. This authority stays with her practical identities in light of which she can evaluate these inner responses. Thus, a person exposed to volitional disunity should strive to explore this disunity, how she wants it to define her and whether it is constitutive of who she is (Exploration Ideal) instead of trying to overcome the disunity by striving for unification (Unification Ideal).
Background: Sedentary behavior (SB) is a modifiable behavior with increasing prevalence worldwide. There is emerging evidence that time spend in SB and the manner in which SB is accumulated over time is associated with cardiovascular and cardiometabolic health. The requirement for SB data to be accurately measured is minimization, or at least accurate quantification of human-related sources of measurement errors such as accelerometer measurement reactivity (AMR). The present thesis was to examine SB and their associations with cardiovascular and cardiometabolic health, and to focus on challenges related to the assessment of SB. The first aim of the thesis was to identify patterns of SB describing how individuals accumulate their time spend in SB day-by-day over one week, and to examine how these patterns are associated with cardiorespiratory fitness as a marker for cardiovascular health (paper 1). The second aim of the thesis was to examine the multiple types of SB, and how this is associated with a clustered cardiometabolic risk score (CMRS; paper 2). The third aim of the thesis was to examine AMR and the reproducibility in SB and physical activity (PA) in two measurement periods, and to quantify AMR as a confounder for the estimation of the reproducibility of SB and PA data (paper 3).
Methods: The three papers were based on data of two different studies. For study 1, 1165 individuals aged 40 to 75 years were recruited in three different settings. Among these, 582 participated in a cardiovascular risk factor screening program including cardiopulmonary exercise testing. For the analyses of paper 1, 170 participants were eligible, agreed to wear an accelerometer, fulfilled the wearing regime, and completed the study period by wearing the accelerometer for seven consecutive days. Patterns in accelerometer data were classified based on time spent in SB per day applying growth mixture modeling. Model‐implied class‐specific peak oxygen uptake (VO2peak) means were compared using adjusted equality test of means (paper 1). The underlying study of paper 2 and 3 were based on data of a pilot study aiming to investigate the feasibility of a brief tailored letter intervention to increase PA and to reduce SB during leisure time. Among the individuals who agreed to be contacted again in study 1, a random sample of those aged between 40 and 65 years was drawn. Of those, 175 attended in a cardiovascular examination program. Assessment included giving blood sample, standardized measurement of blood pressure, waist circumference, body weight, and height at baseline, and after twelve months. Further, they agreed to complete a paper-pencil questionnaire on SB (Last 7-d Sedentary Behavior Questionnaire, SIT-Q-7d) and PA (International Physical Activity Questionnaire, IPAQ), and to receive seven-day accelerometery at baseline, and after 12 months. In addition, self-administered assessments were conducted at months one, three, four, and six after baseline. Only individuals of a random subsample (= intervention group) received up to three letters tailored to their self-reported SB and PA at months one, three, and four. For paper 2, associations between SBs and a clustered cardiometabolic risk score (CMRS) were analyzed using linear as well as quantile regression. To account for missing values at baseline, multiple imputations using chained equations were performed resulting in a total sample of 173 participants. Paper 3 comprised data of 136 individuals who participated at the baseline and twelve months assessments, and fulfilled the wearing regime. AMR was examined using latent growth modeling in each measurement period. Intraclass correlations (ICC) were calculated to examine the reproducibility of SB and PA data using two-level mixed-effects linear regression analyses.
Results: Results of paper 1 revealed four patterns of SB: 'High, stable', 'Low, increase', 'Low, decrease', and 'High, decrease'. Persons in the class 'High, stable' had significantly lower VO2peak values (M = 25.0 mL/kg/min, SD = 0.6) compared to persons in the class 'Low, increase' (M = 30.5 mL/kg/min, SD = 3.6; p = 0.001), in the class 'Low, decrease' (M = 30.1 mL/kg/min, SD = 5.0; p = 0.009), and in the class High, decrease' (M = 29.6 mL/kg/min, SD = 5.9; p = 0.032), respectively. No differences among the other classes were found. In paper 2, results revealed that the only factor positively associated with a CMRS in all regression models was watching television. Depending on the regression analysis approach used, other leisure-time SBs showed inconsistent (using a computer), or no associations (reading and socializing) with a CMRS. In paper 3, results revealed that time spent in SB increased (baseline: b = 2.3 min/d; after 12 months: b = 3.8 min/d), and time spent in light PA decreased (b = 2.0 min/day; b = 3.3 min/d). However, moderate-to-vigorous PA remained unchanged. Accelerometer wear time was reduced (b = 4.6 min/d) only at baseline. The ICC coefficients ranged from 0.42 (95% CI = 0.29 - 0.57) for accelerometer wear time to 0.70 (95% CI = 0.61 - 0.78) for moderate-to-vigorous PA. None of the regression models identified a reactivity indicator as a confounder for the reproducibility of SB and PA data.
Conclusions: The present thesis highlights SB in the field of cardiovascular and cardiometabolic research that have implications for future research. Individuals sit for different purposes and durations in multiple life domains, and the time spent in SB is accumulated in different patterns over time. Therefore, research should consider the fact that SB is embedded in an individual's daily life routine, hence might have differential effects on cardiovascular and cardiometabolic health. Further, methodological aspects have to be considered when dealing with SB. In order to detect how SB is 'independently' associated to an individual's health, an accurate measurement of SB is fundamental. Therefore, human-related sources of bias such as AMR should be taken into account when either planning studies or when interpreting data drawn from analysis of SB data.
Chronische Nierenerkrankungen betreffen in Deutschland ca. 10 Millionen Menschen. Ihr Auftreten ist mit einem Anstieg der kardiovaskulären Mortalität und Letalität assoziiert. Das Vorliegen einer erhöhten Serumharnsäure wurde lange als Folge und nicht als möglicher Risikofaktor für die Entstehung einer chronischen Nierenerkrankung verstanden. Ziel der vorgelegten Arbeit war es, die Assoziation einer erhöhten Serumharnsäure (als kontinuierliche Variable) und Verschlechterung der Nierenfunktion (eGFR, ACR) in einer nierengesunden Population zu untersuchen. Grundlage für die Analyse waren Daten von 4042 nierengesunden Probandinnen und Probanden der „Study of Health in Pomerania“ (SHIP), einer populationsbasierten longitudinalen Beobachtungsstudie in der Allgemeinbevölkerung in Mecklenburg-Vorpommern, die seit 1996 durchgeführt wird. Zur Klärung einer Assoziation wurden multivariate Regressionsmodelle entwickelt und die Abnahme der eGFR und der Anstieg der ACR über eine Beobachtungsdauer von 15 Jahren (SHIP-0 bis SHIP-3) untersucht. Die Regressionsmodelle wurden an Nierengesunden, an Probanden mit unterschiedlich hoher Serumharnsäure und im Phänotyp Hyperurikämie für eGFR und ACR prädiziert. Der Phänotyp Hyperurikämie lag bei Angabe einer Gicht, einer erhöhten Serumharnsäure im Interview / im Studienlabor oder bei Einnahme gichtspezifischer Medikamente vor. Als erhöhte Serumharnsäure galten für Frauen Serumharnsäurewerte > 357 μmol/l und für Männer > 428 μmol/l. Die Ergebnisse im multivariablen Modell zeigten eine inverse Assoziation zwischen eGFR und Phänotyp Hyperurikämie sowie zwischen eGFR und Serumharnsäure als kontinuierlicher Variable. Im Modell Phänotyp Hyperurikämie fiel die eGFR pro Jahr um 1,4 ml/min, bei den Nichtvorliegen des Phänotyps nur um 1,07 ml/min und Jahr. Im Modell „Serumharnsäure als kontinuierliche Variable“ fiel die eGFR umso steiler ab, je höher die Serumharnsäure zum Zeitpunkt SHIP-0 war. Eine signifikante negative Assoziation konnte für das Modell ACR und Phänotyp Hyperurikämie, nicht aber für das Modell ACR und Serumharnsäure als kontinuierliche Variable prädiziert werden. Im Modell ACR und Phänotyp Hyperurikämie stieg die logarithmierte ACR jährlich um 0,030 mg/g Krea. Die klinische Relevanz dieses Anstiegs konnte durch unsere Untersuchung nicht abschließend geklärt werden. Diese Dissertation zeigt eine negative Assoziation von erhöhter Serumharnsäure und der Nierenfunktion bei Nierengesunden. Weitere Untersuchungen sind nötig, um den optimalen Zeitpunkt für einen Therapiebeginn bei erhöhter Serumharnsäure auch in asymptomatischen Individuen festzulegen.
Die Entwicklung von Methoden zur Bestimmung der Wirkstofffreisetzung aus verschiedenen Arzneiformen hat in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Einerseits werden diese Methoden im Rahmen der routinemäßigen Qualitätskontrolle genutzt, andererseits können diese Methoden auch in einer frühen Phase der Entwicklung einer neuartigen Darreichungsform hilfreich sein. Weiterhin werden heutzutage auch biorelevante Aspekte in Methoden zur Bestimmung der Wirkstofffreisetzung eingebracht, um aus den Ergebnissen der In-vitro-Wirkstofffreisetzung mögliche In-vivo-Profile vorherzusagen. Aufgrund der steigenden Anzahl an langwirksamen Arzneimitteln auf dem Markt wird die Nachfrage nach beschleunigten Methoden zur Bestimmung der Wirkstofffreisetzung auch von Seiten der Behörden steigen.
Ein Ziel der vorliegenden Arbeit war die Entwicklung von diskriminierenden und beschleunigten Methoden zur Bestimmung der Wirkstofffreisetzung aus LNGB-haltigen Injektionssuspensionen unterschiedlicher Partikelgrößen. Auf Grundlage der zu entwickelnden Methode sollte es demnach möglich sein, trotz Beschleunigung der Methode zwischen den verschiedenen Partikelgrößen, welche in einem Bereich von 8-41 μm lagen, zu unterscheiden. Zunächst wurde die Sättigungslöslichkeit von LNGB in verschiedenen Medien, welche später in den Freisetzungsuntersuchungen eingesetzt werden sollten, bestimmt. Aufgrund der schlechten Löslichkeit von LNGB in den Freisetzungsmedien wurde diesen eine variierende Menge an SDS zugesetzt, um die Löslichkeit zu steigern. Für die Bestimmung der Wirkstofffreisetzung wurden Methoden sowohl für die Blattrührer-Apparatur als auch für die Durchflusszelle entwickelt.
In einer ersten Versuchsreihe in der Blattrührer-Apparatur wurde der Einfluss der zugesetzten Tensid-Menge auf die Wirkstofffreisetzung untersucht. Um in den Versuchen mindestens dreifache Sink-Bedingungen einzuhalten, wurden alle nachfolgenden Versuche mit einem Zusatz von 0,75 % SDS zu dem entsprechenden Freisetzungsmedium durchgeführt. In einem systematischen Screening wurde der Einfluss der Umdrehungsgeschwindigkeit, des Freisetzungsmediums und der Temperatur in der Blattrührer-Apparatur untersucht. In allen durchgeführten Versuchen konnten signifikante Unterschiede in den MDTs zwischen der Gruppe der kleineren Partikel (Suspensionen mit sehr kleinen und kleinen LNGB-Partikeln) und der Gruppe der größeren Partikel (Suspensionen mit mittleren und großen LNGB-Partikeln) beobachtet werden. Den größten Einfluss auf die Wirkstofffreisetzung aus den LNGB-haltigen Injektionssuspensionen zeigte die Erhöhung der Temperatur von 37,0 °C auf 50,0 °C.
Für die Bestimmung der Wirkstofffreisetzung in der Durchflusszelle wurde sowohl eine Methode unter Verwendung eines offenen Systems als auch eine Methode für die Verwendung der Durchflusszelle im geschlossenen System entwickelt. Für beide Modi wurde der Einfluss der Flussrate (10 mL/min vs. 20 mL/min) untersucht. Die Bestimmung der Wirkstofffreisetzung aus den LNGB-haltigen Injektionssuspensionen im offenen System brachte einige Nachteile mit sich. So wurden innerhalb der ersten Minuten trotz entsprechender Filterpackung die LNGB-Partikel aus der Zelle herausgespült. Darüber hinaus wurde durch die relativ hohe Flussrate eine große Menge an Freisetzungsmedium benötigt. Aus diesem Grund wurde der Einfluss der Temperaturerhöhung auf die Wirkstofffreisetzung aus den LNGB-haltigen Injektionssuspensionen unter Verwendung der Durchflusszellen-Methoden nur im geschlossenen System untersucht. Ähnlich wie bei den Ergebnissen der Wirkstofffreisetzung in der Blattrührer-Apparatur zeigte sich ein signifikanter Unterschied zwischen den Ergebnissen der Wirkstofffreisetzung aus den Suspensionen bei 37,0 °C und 50,0 °C. Eine Unterscheidung zwischen der Gruppe der kleineren LNGB-Partikel und den größeren LNGB-Partikeln war bei den verschiedenen Flussraten und auch unter den Testbedingungen der erhöhten Temperaturen möglich.
Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung eines neuen bioprädiktiven Freisetzungsmodells für Vaginalringe. Dieses neue Modell sollte in der Lage sein, den sogenannten burst release, welcher für Vaginalringe des Reservoir-Typs beobachtet werden kann, in vitro zu erfassen. Als burst release wird eine im Vergleich mit der täglichen Freisetzungsrate initial höhere Freisetzungsrate bezeichnet, welche zu unerwünschten Nebenwirkungen führen kann. Die untersuchten Formulierungen, der NuvaRing® und der Cyclelle®-Ring, sind Vertreter der Vaginalringe vom Reservoir-Typ. Vaginalringe vom Reservoir-Typ bestehen aus einem Kernpolymer, welches die beiden Steroidhormone EE und ENG enthält. Das Kernpolymer wird wiederum von einer wirkstofffreien Membran umgeben, welche die Wirkstofffreisetzung der Steroidhormone aus dem Kernpolymer maßgeblich steuert. Während der Lagerung solcher Vaginalringe vom Reservoir-Typ diffundieren EE und ENG in die Membran, bis in dieser die beiden Wirkstoffe in einem gesättigten Zustand vorliegen. Aufgrund der Sättigung der Membran kommt es nach Einsetzen des Vaginalrings zum Auftreten des burst release. In bisherigen Versuchen zur Bestimmung der Wirkstofffreisetzung aus Vaginalringen mit einfachen Shake-flask-Methoden wurde der burst release nicht erfasst, da häufig nur alle
24 h eine Probennahme und anschließend ein kompletter Tausch des Freisetzungsmediums erfolgte.
Das neu entwickelte Freisetzungsmodell sollte biorelevanter gestaltet werden als die bisherigen Shake-flask-Methoden. Daher wurden in dem neuen Modell zwei weitere Kompartimente integriert, welche die Absorption der Steroidhormone ähnlich der In-vivo-Situation, berücksichtigen sollten. Da die Daten, welche mit dem neu entwickelten Freisetzungsmodell erhoben wurden, später mit In-vivo-Plasmaspiegeln aus klinischen Studien mit dem NuvaRing® und dem Cyclelle®-Ring korreliert werden sollten, wurden die Probennahmezeitpunkte für die In-vitro-Wirkstofffreisetzungsuntersuchungen aus den klinischen Studien adaptiert. Aufgrund der schlechten Löslichkeit von EE und ENG und der geringen Volumina, welche im neuen Freisetzungsmodell eingesetzt wurden, wurde den Freisetzungsmedien 0,5 % SDS zugesetzt, um zehnfache Sink-Bedingungen zu gewährleisten. Die Wirkstofffreisetzung aus dem NuvaRing® und dem Cyclelle®-Ring wurde sowohl mit der modifizierten Shake-flask-Methode als auch mit dem neu entwickelten Freisetzungsmodell bestimmt. Der burst release wurde mit dem neuen Freisetzungsmodell besser als mit der modifizierten Shake-flask-Methode erfasst. Auch die deklarierten täglichen Freisetzungsraten von 120 μg ENG und 15 μg EE aus den untersuchten Vaginalringformulierungen wurden in dem neu entwickelten Freisetzungsmodell erreicht. Nach dem sogenannten burst release setzten beide untersuchte Formulierungen EE und ENG nach einer Kinetik 0. Ordnung frei. Die In-vitro-Freisetzungsdaten, welche einer Kinetik 0. Ordnung folgten, wurden mit den dekonvulierten In-vivo-Plasmaspiegeln korreliert. Für beide In-vitro-Methoden konnte für EE ein linearer Zusammenhang gefunden werden.
Das neu entwickelte Freisetzungsmodell stellt einen vielversprechenden Ansatz für die Prüfung der Wirkstofffreisetzung aus Vaginalringen dar. Mit Hilfe des neuen Modells konnte der burst release aus Vaginalringen vom Reservoir-Typ besser erfasst werden als mit den bisher verwendeten Shake-flask-Methoden. Trotz der geringen Volumina, welche im neu entwickelten Freisetzungsmodell eingesetzt wurden, konnten durch den Zusatz von 0,5 % SDS zehnfache Sink-Bedingungen in beiden Kompartimenten erreicht und während der Versuche eingehalten werden. Erste Korrelationen mit den aus In-vivo-Plasmaspiegeln berechneten absorbierten EE-Fraktionen und den kumulativ freigesetzten EE-Mengen zeigten einen linearen Zusammenhang zwischen der in vivo absorbierten Fraktion und der in vitro kumulativ freigesetzten Wirkstoffmenge.
Abstract
We propose a setup enabling electron energy loss spectroscopy to determine the density of the electrons accumulated by an electropositive dielectric in contact with a plasma. It is based on a two-layer structure inserted into a recess of the wall. Consisting of a plasma-facing film made out of the dielectric of interest and a substrate layer, the structure is designed to confine the plasma-induced surplus electrons to the region of the film. The charge fluctuations they give rise to can then be read out from the backside of the substrate by near specular electron reflection. To obtain in this scattering geometry a strong charge-sensitive reflection maximum due to the surplus electrons, the film has to be most probably pre-n-doped and sufficiently thin with the mechanical stability maintained by the substrate. Taking electronegative CaO as a substrate layer we demonstrate the feasibility of the proposal by calculating the loss spectra for Al2O3, SiO2, and ZnO films. In all three cases we find a reflection maximum strongly shifting with the density of the surplus electrons and suggest to use it for charge diagnostics.
Die Alkoholabhängigkeit ist eine schwere, häufig chronisch verlaufende und im besonderen Ausmaß stigmatisierte psychische Erkrankung. Das öffentliche Stigma stellt dabei den Nährboden für die Entstehung von Selbststigmatisierung dar, die schlussendlich zu Selbstwertminderung und Verlust von Selbstwirksamkeit führt und mit einer geringeren Abstinenzzuversicht assoziiert ist. Bis heute ist nur wenig über mögliche Einflussfaktoren auf den Selbststigmatisierungsprozess sowie zu dessen Auswirkungen auf die soziale Inklusion bei Menschen mit Alkoholabhängigkeit bekannt. In der durchgeführten klinischen Querschnittstudie wurden 2011 im Zeitraum von März bis September 130 Menschen mit Alkoholerkrankung im Raum Greifswald und Stralsund befragt. N=86 Probanden konnten nachfolgend in die Datenanalyse eingeschlossen werden. Hierbei zeigte die Self-Stigma in Alcohol Dependence Scale (SSAD) konvergente Validität mit etablierten Messinstrumenten zu Selbststigma bei psychischen Erkrankungen (ISMI), Selbstwert (SES) und Scham (TOSCA-3). Die SSAD-Skala stellt damit ein geeignetes Messinstrument für den stufenweisen Selbststigmatisierungsprozesses bei Alkoholabhängigkeit dar. Weiterhin stand Selbststigma unabhängig von der aktuellen psychischen Gesamtbelastung in einem negativen Zusammenhang mit der sozialen Inklusion. Mit stärkerer Selbststigmatisierung nahm die soziale Isolation zu. Darüber hinaus stand Selbststigma in einem positiven Zusammenhang zu einer erlebten frühkindlichen Traumatisierung. Frühkindliche Traumatisierung zeigte in der Probandengruppe eine deutlich erhöhte Prävalenz und stellt einen Risikofaktor für die Entwicklung von Selbststigma dar. Wesentliche Limitationen der Studie waren Größe und Zusammensetzung der Stichprobe sowie das gewählte Querschnittdesign. Über ein besseres Verständnis von Selbststigma und dessen Zusammenhänge mit sozialer Inklusion und frühkindlicher Traumatisierung können im besten Fall sowohl die klinische Behandlung als auch die gesellschaftliche Teilhabe von Menschen mit Alkoholerkrankung verbessert und die Lebensqualität positiv beeinflusst werden.
Abstract
The efficient multifunctionalization by one‐pot or cascade catalytic systems has developed as an important research field, but is often challenging due to incompatibilities or cross‐reactivities of the catalysts leading to side product formation. Herein we report the stereoselective preparation of cis‐ and trans‐4‐aminocyclohexanol from the potentially bio‐based precursor 1,4‐cyclohexanedione. We identified regio‐ and stereoselective enzymes catalyzing reduction and transamination of the diketone, which can be performed in a one‐pot sequential or cascade mode. For this, we identified regioselective keto reductases for the selective mono reduction of the diketone to give 4‐hydroxycyclohexanone. The system is modular and by choosing stereocomplementary amine transaminases, both cis‐ and trans‐4‐aminocyclohexanol were synthesized with good to excellent diastereomeric ratios. Furthermore, we identified an amine transaminase that produces cis‐1,4‐cyclohexanediamine with diastereomeric ratios >98 : 2. These examples highlight that the high selectivity of enzymes enable short and stereoselective cascade multifunctionalizations to generate high‐value building blocks from renewable starting materials.
Introduction
Profiling the activity and hepatotoxicity of flupirtine through medicinal chemistry approaches
(2019)
Drug induced liver injury (DILI) and tissue discoloration led to the recent discontinuation of the therapeutic use of the closely related drugs flupirtine and retigabine, respectively. Experience gained with these drugs strongly suggests that heterodimer, voltage‐gated potassium channels 2 and 3 (KV2/3) are valid targets for effective treatment of pain and epilepsy. Because the adverse effects are not related to the mechanism of action, it appears promising to investigate chemical modifications of these clinically validated, drug‐like leads. In the present retro metabolic drug design study, a series of 44 compounds were
synthesized and characterized with regards to KV7.2/3 opening activity and efficacy. The most active compounds displays excellent potency (EC50 = 4 nM) and efficacy (154%) as an Kv7.2/3 opener. Limited aqeous solubility hampered toxicity testing at concentrations higher than 63 μM, but this concentration was nontoxic to two hepatocellular cell ilnes (HEP‐G2 and TAMH) in culture.
Hyperoxia is a well-known cause of cerebral white matter injury in preterm infants with male sex being an independent and critical risk factor for poor neurodevelopmental outcome. We investigated the underlying mechanisms behind such a sex dependent difference in oligodendrocyte progenitor cells (OPCs). Our findings demonstrate that oxidative stress severely affects cellular functions related to energy metabolism, stress response, and maturation in male derived oligodendrocyte progenitor cells (OPCs) whereas the female cells remain largely unaffected. This impairment of maturation is accompanied by the downregulation of nucleoporin and nuclear lamina proteins. We identify Nup133, which regulates OPC maturation as a major target protein affected by hyperoxia in male cells and that this differential response is mediated by an inverse Nup133 regulation in the male and female cells. It also regulates mitochondrial function and oxidative stress response through its downstream target Nuclear respiratory factor 1 (Nrf1). Additionally, the presence of 17-β estradiol and higher amounts of fetal zone steroids (precursors for maternal estrogen synthesis during fetal development) confer resistance to the female cells mediated by the estrogen receptor alpha (ERα) along with Nup133. Both Nup133 and ERα regulate mitochondrial function and oxidative stress response by transcriptional regulation of Nrf1. These findings establish prominent sex based differences and the molecular mechanisms involved in differential response of OPCs towards oxidative stress and the important role of Nup133 in mediating a severe negative outcome in the male cells.
Solid Phase Assembly of Fully Protected Trinucleotide Building Blocks for Codon-Based Gene Synthesis
(2019)
The goal of this thesis was to characterize the properties of tetramyristoyl cardiolipin (TMCL) and several environmental influences on it. This included investigating the pH and temperature dependency of TMCL as well as the influences of ROS on TMCL and exam-ining the lipid-protein interactions between TMCL and cytc. Furthermore, I extended the research to the analysis of binary mixtures composed of TMCL and dimyristoyl phosphati-dylcholine (DMPC). To this end, I investigated the samples with the aid of the Langmuir monolayer technique. This method allowed me to mimic interactions occurring at the membrane surface as it represents one membrane layer. The recording of π-A isotherms was also coupled with further other techniques like Brewster angle microscopy (BAM), Infrared Reflection-Absorption Spectroscopy (IRRAS), Grazing Incidence X-Ray Diffraction (GIXD) and Total Reflection X-Ray Fluorescence (TRXF) to enable a more comprehensive monolayer study. In addition, some systems were analyzed using Thin-layer Chromatography (TLC) and/or Differential Scanning Calorimetry (DSC) to be able to draw conclusions about sample composition or characteristic temperatures, respectively.
Proteostasis is critical for cells to maintain the balance between protein synthesis, quality control, and degradation. This is particularly important for myeloid cells of the central nervous system as their immunological function relies on proper intracellular protein turnover by the ubiquitin-proteasome system. Accordingly, disruption of proteasome activity due to, e.g., loss-of-function mutations within genes encoding proteasome subunits, results in systemic autoinflammation. On the molecular level, pharmacological inhibition of proteasome results in endoplasmic reticulum (ER) stress-activated unfolded protein response (UPR) as well as an induction of type I interferons (IFN). Nevertheless, our understanding as to whether and to which extent UPR signaling regulates type I IFN response is limited. To address this issue, we have tested the effects of proteasome dysfunction upon treatment with proteasome inhibitors in primary murine microglia and microglia-like cell line BV-2. Our data show that proteasome impairment by bortezomib is a stimulus that activates all three intracellular ER-stress transducers activation transcription factor 6, protein kinase R-like endoplasmic reticulum kinase and inositol-requiring protein 1 alpha (IRE1α), causing a full activation of the UPR. We further demonstrate that impaired proteasome activity in microglia cells triggers an induction of IFNβ1 in an IRE1-dependent manner. An inhibition of the IRE1 endoribonuclease activity significantly attenuates TANK-binding kinase 1-mediated activation of type I IFN. Moreover, interfering with TANK-binding kinase 1 activity also compromised the expression of C/EBP homologous protein 10, thereby emphasizing a multilayered interplay between UPR and type IFN response pathway. Interestingly, the induced protein kinase R-like endoplasmic reticulum kinase-activation transcription factor 4-C/EBP homologous protein 10 and IRE1-X-box-binding protein 1 axes caused a significant upregulation of proinflammatory cytokine interleukin 6 expression that exacerbates STAT1/STAT3 signaling in cells with dysfunctional proteasomes. Altogether, these findings indicate that proteasome impairment disrupts ER homeostasis and triggers a complex interchange between ER-stress sensors and type I IFN signaling, thus inducing in myeloid cells a state of chronic inflammation.
Changes in Interhemispheric Motor Connectivity Across the Lifespan: A Combined TMS and DTI Study
(2019)
Age-related decline in interhemispheric connectivity between motor areas has been reported with both transcranial magnetic stimulation (TMS) and diffusion tensor imaging (DTI) measurements. However, not all studies were able to confirm these findings, and previous studies did not apply structural (DTI) and functional (TMS) measurements within each individual appropriately. Here, we investigated age dependency of the ipsilateral silent period (ISP) and integrity of fibers in the corpus callosum as operationalized by fractional anisotrophy (FA), using TMS and DTI, respectively, in 20 participants between 19 and 72 years of age. We found age-dependent increase for ISP, and decrease of FA, both indicating a decrease in interhemispheric inhibition, with a negative association between FA and ISP for the dominant hemisphere (r = −0.39, p = 0.043). Our findings suggest that aging leads to decline of interhemispheric motor connectivity, as evidenced in both structural and functional parameters, which should be taken into account when interpreting disease- or medication-related changes.
Ein Großteil der Menschen mit psychischen Erkrankungen sucht keine professionelle Hilfe auf. Sowohl Ursachenvorstellungen als auch stigmatisierende Einstellungen scheinen relevante Einflussfaktoren auf den Prozess der Inanspruchnahme von Hilfe zu sein. Ziel dieser Arbeit war es zu untersuchen, inwieweit Ursachenvorstellungen und stigmatisierende Einstellungen mit dem Prozess der Inanspruchnahme bei Menschen mit unbehandelten psychischen Erkrankungen assoziiert sind. Außerdem sollte untersucht werden, inwieweit in dieser Zielgruppe Ursachenvorstellungen und Stigma miteinander assoziiert sind.
Wir interviewten dazu 207 Probanden mit einem unbehandelten psychischen Problem. Dabei erhoben wir als Teil des Prozesses der Inanspruchnahme von Hilfe die Symptomwahrnehmung und -bewertung, die Selbstidentifikation als psychisch krank, das Selbstlabeling als psychisch krank, die wahrgenommene Behandlungsbedürftigkeit, sowie die Intention professionelle Hilfe in Anspruch zu nehmen. Weiterhin wurden Ursachenvorstellungen, stigmatisierende Einstellungen, Depressivität, Depressionswissen, Behandlungserfahrungen sowie soziodemografische Variablen erfasst und ein diagnostisches Interview durchgeführt (M.I.N.I.).
Der überwiegende Teil der Probanden erfüllte die diagnostischen Kriterien (ICD-10) einer affektiven Störung (n=181, 87.4%) und/oder einer neurotischen, Belastungs- und somatoforme Störung (n=120, 58.0%). Eine explorative Faktorenanalyse von 25 verschiedenen Ursachen ergab fünf Ursachenfaktoren: biomedizinische Ursachen, personenbezogene Ursachen, Kindheitstraumata, aktueller Stress und ungesundes Verhalten. Die Attributionen eigener Beschwerden auf biomedizinische Ursachen, personenbezogene Ursachen, Kindheitstraumata und Stress waren mit stärkerer Selbstidentifikation als psychisch krank assoziiert. Jedoch waren bei Personen ohne Behandlungserfahrung nur biomedizinische Ursachen mit dem wahrgenommenen Behandlungsbedarf sowie der Intention verbunden, professionelle Hilfe aufzusuchen. Weiterhin waren biomedizinische Ursachen, Kindheitstraumata und ungesundes Verhalten mit stärkeren stigmatisierenden Einstellungen und wahrgenommenen Stigma-Stress verbunden. Stigmatisierende Einstellungen waren sowohl mit weniger Selbstidentifikation als auch mit geringerer Wahrscheinlichkeit assoziiert, eigene Beschwerden mit einer psychischen Erkrankung zu bezeichnen (Selbstlabeling).
Ableitend aus den Ergebnissen wurden Implikationen für die Zukunft hinsichtlich der Förderung der Inanspruchnahme von professioneller Hilfe bei psychischen Problemen, sowie weiterer Forschungsbedarf diskutiert.
Beim Endometriumkarzinom (EC) bieten sich gemäß aktueller Leitlinie (AWMF) wenige Möglichkeiten einer Chemotherapie. Tumormarker und targeted therapy rücken daher in den Fokus. In diesem Zuge erlangen molekulare Signalkaskaden und deren Modulatoren einen wachsenden Stellenwert. Die PI3-Kinase/AKT-Signalkaskade mit ihrem Regulator MikroRNA 21 (miR-21) ist in vielen Tumorentitäten von Mutationen betroffen und bietet dabei verschiedene Angriffspunkte. Ziel dieser Arbeit war es, die Signalkaskade im EC darzustellen und die regulatorische Rolle von miR-21 näher zu charakterisieren.
Um eine möglichst umfassende Aussage bezüglich der Tumorentität EC zu treffen, wurde je eine Zelllinie vom prognostisch günstigen Typ I und ungünstigen Typ II nach der Klassifikation von Bokhman (1983) ausgewählt. Die Zelllinien wurden hinsichtlich der Morphologie und ihrer molekularen Eigenschaften charakterisiert. Mittels Transfektion von pmiR-21 wurde in den EC-Zellen miR 21 überexprimiert und die Proteinexpressionen der PI3K/AKT-Signalkaskade nach 6 96 h mittels Gelelektrophorese und anschließendem Western Blot analysiert. In der Zelllinie MFE 296 kam es zu den erwartenden Veränderungen der Signalkaskade. Die Expression der Phosphatase PTEN wurde inhibiert und der Zellzyklus enthemmt. Die Zelllinie MFE 280 zeigte keine Veränderungen nach Transfektion. Ursachen sind vermutlich die unterschiedliche PTEN-Aktivität aufgrund von Mutationen und andere Regulationsmechanismen. miR-21 greift neben der direkten Inhibition von PTEN posttranskriptionell indirekt in die Stabilität des Proteins ein. p85α, die regulatorische Untereinheit der PI3K, ist ein weiteres Target von miR-21. Neben der Interaktion mit den katalytischen Untereinheiten kann p85α Dimere mit PTEN bilden und dessen Ubiquitinierung reduzieren. Die Wirkmechanismen von miR-21 sind vielfältig und die genauen Zusammenhänge bisher nicht komplett verstanden.
Diese Arbeit stellt die unterschiedliche Gewichtung von miR-21-Modulationen auf die PI3K/AKT-Signalkaskade in den beiden EC-Typen dar. miR-21 kann im EC-Typ-I als Marker fungieren. Außerdem wurden einige Möglichkeiten der targeted therapy in der PI3K/AKT-Signalkaskade angedeutet. Um diese Aussage und die therapeutischen Konsequenzen in den klinischen Alltag zu integrieren, bedarf es weiterführender Arbeiten.
Die Dichte von medizinischen Versorgungseinrichtungen und Leistungserbringern ist in ländlichen Räumen gering. Zu überwindende Distanzen können aufgrund dessen groß sein. Die Einwohner peripherer Räume sind jedoch oft älter, haben ein höheres Morbiditätsrisiko und einen größeren Bedarf an medizinischer Versorgung. Dazu kommen mit dem Alter zunehmenden Mobilitätseinschränkungen. Obwohl der motorisierte Individualverkehr in ländlichen Räumen dominiert, ist auch die Erreichbarkeit durch den öffentlichen Personennahverkehr (ÖPNV) wichtig, da gerade ältere Menschen seltener ein Auto besitzen.
Das Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung der Pkw- und ÖPNV-Erreichbarkeit von Hausärzten (Allgemeinmediziner und hausärztliche Internisten), Augenärzten, fachärztlichen Internisten und Urologen im Landkreis Vorpommern-Greifswald sowie die Analyse wie viele Einwohner von guter bzw. schlechter Erreichbarkeit betroffen sind und ob eine längere Fahrzeit mittels Pkw und ÖPNV einen Einfluss auf die Inanspruchnahme von Hausärzten bzw. Frauenärzten in Vorpommern hat.
Die Erreichbarkeitsanalysen für diese Vorhaben wurden in einem Geografischen Informationssystem (GIS) mittels Netzwerkanalysen auf der Basis von digitalen routingfähigen Straßendaten mit der Software ESRIArcGIS 10.0 Esri Inc., Redlands/California (USA) durchgeführt. Für die ÖPNV-Erreichbarkeit wurde zusätzlich ein Model verwendet, dass auf der Implementation des Dijkstra Algorithmus‘ die Fahrpläne der regionalen Verkehrsbetriebe einliest und Routen zu den nächstgelegenen medizinischen Leistungserbringern berechnet. Unterschiede zwischen den Arztgruppen wurden mit dem Kruskal-Wallis-Test bestimmt. Die Daten zur Inanspruchnahme stammen aus der Study of Health in Pomerania (SHIP) aus dem 5-Jahres-Follow-Up SHIP-1. Determinanten für die Inanspruchnahme wurden mit multiplen logistischen Regressionen ermittelt. Für die statistischen Berechnungen wurde die Software SAS 9.3 © 2002-2010 (SAS Institute Inc., Cary, NC, USA) verwendet.
Die Pkw-Fahrzeit zum Hausarzt beträgt maximal 23 Minuten, während die ausgewählten spezialisierten Fachärzte in maximal 43 Minuten erreicht werden. 80 % der Bevölkerung erreicht den Arzt jedoch innerhalb von 20 Minuten. Die ÖPNV-Fahrzeit (hier Hin- und Rückfahrt) beträgt durchschnittlich 100 Minuten zum Hausarzt und zwischen 130 und 160 Minuten zum ausgewählten spezialisierten Facharzt. 4 – 7 % der Bevölkerung hat keine Verbindung (Hin- und Rückfahrt) mit dem ÖPNV zum Hausarzt bzw. Facharzt. Die Unterschiede zwischen Haus- und Fachärzten sind statistisch signifikant.
Bezüglich des Einflusses der Erreichbarkeit auf die Inanspruchnahme hat sich gezeigt, dass die Erreichbarkeit keinen signifikanten Einfluss hat, wenngleich ein Trend zur geringeren Inanspruchnahme bei größeren Entfernungen erkennbar ist. Für die Inanspruchnahme der Frauenärzte sind jedoch das Alter, der Sozialschichtindex und Personen im Haushalt ≥ 18 Jahre (potentielle Mitfahrgelegenheiten) statistisch signifikante Determinanten.
Eine gute ÖPNV-Erreichbarkeit ist nicht nur eine Frage der Distanz, sondern vor allem der Anbindung. Mithilfe von Erreichbarkeitsanalysen lassen sich Räume identifizieren, die einen schlechteren räumlichen Zugang zur Versorgung haben, weshalb Erreichbarkeitsanalysen in Planungsprozessen im Gesundheitsbereich grundsätzlich Anwendung finden sollten.
Eine geringere Inanspruchnahme ist in Vorpommern nicht signifikant mit schlechterer Erreichbarkeit im Sinne von längeren Fahrzeiten assoziiert. Wichtiger ist, dass es überhaupt eine Verkehrsanbindung gibt, z.B. durch Mitfahrmöglichkeiten.
Bis heute ist die Haupterblindungsursache in den westlichen Industrienationen, die altersbedingte Makuladegeneration, nicht heilbar und aufgrund der zunehmenden Lebenserwartung der Bevölkerung wird die Anzahl an Neuerkrankungen zukünftig weiter steigen. Die intravitreale operative Medikamentengabe gilt als aktuelle Standardtherapie um das Fortschreiten eines Visusverlusts zu verzögern und kann in manchen Fällen eine deutliche Sehverbesserung bewirken. Überwiegend werden antiinflammatorische und antineovaskuläre Wirkstoffe in Form von intravitrealen Injektionen verabreicht, deren Nachteil jedoch ein verhältnismäßig kurzer Therapieeffekt in Hinblick auf die chronische Erkrankung des hinteren Augenabschnitts ist. Für längerfristig erfolgreiche Therapien sind zahlreiche Innovationen im Bereich der periokularen und intravitrealen Arzneistofffreigabesysteme in unterschiedlichen Phasen der Forschung und Entwicklung, deren Wirksamkeit und Sicherheit jedoch erst belegt werden muss. Für möglichst prädiktive Ergebnisse über das Verhalten von Arzneiformen in vivo sollten ausgewählte physiologische Parameter in Modellen und Testmethoden simuliert und nach aktuellem Wissensstand berücksichtigt werden können. Da die reale Situation des Glaskörpers älterer Patienten in Tiermodellen nur unzureichend widergespiegelt wird und die Nutzung von Simulationsmodellen zur Abschätzung des pharmakokinetischen Profils von Arzneistoffen oder Darreichungsformen aufgrund der lückenhaften Datenlage über den Glaskörper als Applikationsort oft limitiert ist, sollen zuverlässige In vitro-Testsysteme dazu beitragen, die unvollständige Datenlage mit In vitro Ergebnissen zu ergänzen.
Im Rahmen dieser Arbeit ist es gelungen, humane Glaskörper aus der postmortalen Spende zu gewinnen und zu charakterisieren. Somit konnten die lückenhaften Literaturdaten zum humanen Glaskörper durch ausgewählte physikochemische Eigenschaften (pH Wert, Brechungsindex, Osmolalität, Gesamtproteingehalt, Wassergehalt) ergänzt werden. Zudem wurden Untersuchungen zur Glaskörperverflüssigung durchgeführt und erstmals eine altersbedingt zunehmende Inhomogenität des humanen Glaskörpers im Gegensatz zum Jungtiermodell (Schwein) gezeigt.
Weiterhin wurden die von Loch et al. beschriebenen Prototypen des Glaskörper- (GK-) Modells und des Eye Movement Systems (EyeMoS) in weiterer Anlehnung an die Situation in vivo modifiziert und ausgewählte Darreichungsformen hinsichtlich ihres Freisetzungs- und Verteilungsverhaltens im simulierten Glaskörper charakterisiert. In Ergänzung zu den Modellen von Loch et. al wurde neben einem standardisierten Injektionsverfahren zudem die Körpertemperatur, vielfältige Augenbewegungsmuster und der Zustand nach einer Vitrektomie in den modifizierten In vitro Modellen berücksichtigt. Für Langzeituntersuchungen bis über Monate bietet die neuartige und kostengünstige Testapparatur die Möglichkeit, 6 GK-Modelle gleichzeitig bei simulierten Augenbewegungen zu integrieren. Am Beispiel von intravitrealen Modellimplantaten mit dem klinisch häufig eingesetzten Wirkstoff Dexamethason wurde der Einfluss ausgewählter In vitro-Testmethoden und -Parameter im Hinblick auf die Wirkstofffreisetzung aus Implantaten untersucht. Je nach verwendeter Testapparatur, Testmedium und einer Probenahme- oder Transfermethode wurden erhebliche Unterschiede in den Freisetzungsprofilen von Dexamethason oder Fluorescein-Natrium aus PCL- oder PLGA-Modellimplantaten beobachtet, wodurch die Notwendigkeit zum Verständnis der zugrundeliegenden und freisetzungsbestimmenden In vivo-Parameter sowie deren Transfer in zuverlässige In vitro-Testsysteme hervorgehoben wurde.
Weiterhin wurde gezeigt, dass die simulierte Glaskörperverflüssigung, wie sie für ältere Patienten beschrieben ist, im Vergleich zum homogen aufgebauten Glaskörper eine schnellere Verteilung der Injektionslösungen im GK-Modell zur Folge hat. Suspensionszubereitungen zeigten anstatt einer homogenen Verteilung im GK-Modell eine ausgeprägte Neigung zur Sedimentation, was am Beispiel des klinisch relevanten Triamcinolonacetonids verdeutlicht wurde. Der simulierte Zustand nach einer Vitrektomie mit anschließender Injektion der wirkstoffhaltigen Suspension resultierte ebenfalls in einer Sedimentation der Triamcinolonacetonid-Partikel, deren potentiell netzhautschädigende Effekte in klinischen Langzeitstudien untersucht werden sollte.
Zusammenfassend verdeutlichen die Ergebnisse dieser Arbeit kritische In vitro- und In vivo-Parameter, die die Wirkstofffreisetzung und -Verteilung aus intravitrealen Darreichungsformen beeinflussen und die von großer Bedeutung für die Abschätzung des pharmakokinetischen Profils einer Arzneiform sein können.