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Kunststoffe durchdringen nahezu jeden Bereich unseres alltäglichen Lebens. Zur Herstellung bestimmter Plastikmaterialien (Epoxidharze und Polycarbonate) werden Bisphenole als Grundbaustein benötigt, deren Grundstruktur sich aus zwei Phenolringen zusammensetzt, die über eine substituierte Kohlstoffbrücke miteinander verbunden sind. Die einzelnen Bisphenole unterscheiden sich jeweils durch verschiedene Substituenten an der Kohlenstoffbrücke oder an den aromatischen Ringsystemen. Dabei gehen die großmaßstäbliche Produktion der Bisphenole sowie unser permanenter Kontakt mit bisphenolhaltigen Materialien mit einer verstärkten Nachweisbarkeit dieser Chemikalien in Umweltproben bzw. in menschlichen Geweben und Körperflüssigkeiten einher. Gleichzeitig stehen Bisphenole im Verdacht, aufgrund ihrer Toxizität und hormonähnlichen Wirkung eine Vielzahl von Erkrankungen zu begünstigen. Vor allem die Interaktion mit dem Östrogenrezeptor alpha ist gut verstanden. Daher wurde in dieser Arbeit die bakterielle Transformation von acht verschiedenen Bisphenolen (Bisphenol A, AP, B, C, E, F, PH und Z) durch die Umweltisolate Cupriavidus basilensis SBUG 290 und Bacillus amyloliquefaciens SBUG 1837 untersucht und näher charakterisiert. Beide Bakterienstämme waren in der Lage, alle eingesetzten Bisphenole zu transformieren. Dabei war die Transformation auf die Phenolringe oder daran befindliche Substituenten beschränkt. Ein mikrobieller Angriff an der ringverbindenden Kohlenstoffbrücke wurde nicht nachgewiesen. Während B. amyloliquefaciens die Schadstoffe ungeachtet ihrer Struktur jeweils phosphorylierte, transformierte C. basilensis die Bisphenole in Abhängigkeit von ihrer Struktur zu hydroxylierten Derivaten, Ringspaltungsprodukten, Produkten mit Acetamidstruktur oder zu Dimeren. Neben der Strukturaufklärung der mikrobiell gebildeten Produkte wurden die einzelnen Transformationswege für beide Bakterienstämme näher charakterisiert. Hierfür wurden u.a. die Produkte als Transformationssubstrate eingesetzt, der Einfluss der Kultivierung und Inkubationsmedien auf die Biotransformation untersucht sowie Proteomanalysen durchgeführt. Die Bildung von hydrophileren Transformationsprodukten durch die Bakterienstämme führte zur Detoxifizierung und Reduktion der östrogenen Aktivität der hydrophoben Bisphenole.
Proteom- und Transkriptom-Analysen zur Bestimmung der Immuntoxizität ausgewählter Naturstoffe
(2017)
Der Einsatz von Tierversuchen in Forschung und Entwicklung nimmt trotz fortschreitender Optimierung von Testmethoden und –verfahren weiter zu. Zeitgleich werden fortwährend neue Substanzen isoliert oder synthetisiert, deren Wirkungen auf den humanen Organismus und speziell das Immunsystem nicht bekannt sind. In vitro Methoden stellen deshalb sowohl eine günstige und schnelle als auch eine ethisch unbedenkliche Alternative zu Tierversuchen dar. In der vorliegenden Arbeit sollten proteom- und transkriptombasierte Methoden dazu dienen, immuntoxische Eigenschaften von Naturstoffen zu identifizieren und diese Verfahren als Alternative zu Tierversuchen zu etablieren. Dazu wurden zwei humane Immunzelllinien mit Naturstoffen behandelt und das intrazelluläre Proteom sowie das Transkriptom spezifischer Biomarker-Gene analysiert. Zusätzlich dienten weitere Methoden wie Metaboliten-, Zellzyklus- und Apoptoseanalysen sowie die Identifizierung intrazellulärer reaktiver Sauerstoffspezies dazu, Ergebnisse zu verifizieren oder zusätzliche Informationen zu erhalten. Wie zu erwarten war, zeigten die Proteomanalysen, dass sowohl immuntoxische als auch nicht-immuntoxische Substanzen eine breite Wirkung auf das intrazelluläre Proteom haben. Vor allem Proteine, die in den allgemeinen Metabolismus, zelluläre Prozesse und Prozesse der Informationsverarbeitung involviert sind, wurden durch die Behandlung mit den Substanzen in ihrer relativen Menge auf den 2D-Gelen verändert. Allein durch die Zuordnung von Proteinen zu Stoffwechselwegen war eine Abgrenzung immuntoxischer und nicht immuntoxischer Substanzen nicht möglich. Dennoch gibt die Methode einen Einblick in die Wirkungsweise der Substanzen, wodurch Wirkmechanismen entschlüsselt und Reaktionen auf das Immunsystem abgeleitet werden können. Dies wird vor allem nach der Behandlung der Zellen mit Tulipalin A und Helenalin deutlich, da auch allgemeine Stoffwechselwege wie die Purinsynthese und die anaerobe Glykolyse einen Einfluss auf das Immunsystem haben. Zusätzlich zu den allgemeinen Stoffwechselwegen wurden einzelne Proteine in ihrer Abundanz verändert, die in Reaktionen des Immunsystems wie der Zytokinbildung oder der Bildung von MHC-Molekülen involviert sind. Außerdem konnten Biomarker für Immuntoxizität auf Proteomebene entwickelt werden. Mit Hilfe dieser Daten war eine Klassifizierung der Substanzen nach ihrer Immuntoxizität möglich. Anhand dieser Analysen wurden die Testsubstanzen Tulipalin A, Helenalin, Vincristin und Cannabidiol als immuntoxisch klassifiziert. Die Klassifizierung der Substanzen als immuntoxisch aufgrund der Biomarker-Proteine und Stoffwechselwege konnte durch die Anwendung von Transkriptom-Biomarkern bestätigt werden. Neben den über 2D-Gelelektrophorese-basierten Proteomanalysen getesteten Substanzen wurden auch Bisphenol A und Ergosterolperoxid aufgrund der Transkriptombiomarker als immuntoxisch klassifiziert. Agaritin und p-Tolylhydrazin sowie der Bisphenol A bis(2,3-dihydroxypropyl) ether haben keine immuntoxische Wirkung. Neben den Proteom-basierten Methoden dient der entwickelte Entscheidungsbaum basierend auf verschiedenen Methoden als Grundlage für die Immuntoxiztätsklassifizierung. Mit dem erstellten Entscheidungsbaum konnten beispielsweise Cyclosporin A, Helenalin und Tulipalin A durch die Anwendung gezielter Tests als immuntoxisch eingestuft werden, während Mannitol als nicht-immuntoxisch bestätigt wurde. Zusammenfassend war es mittels in vitro Methoden möglich, die Immuntoxizität verschiedener Naturstoffe zu identifizieren. Neben Proteom-basierten Methoden wurden auch Transkriptom- sowie funktionelle und Metabolomanalysen genutzt. Eine Validierung der Ergebnisse mit weiteren bekannten immuntoxischen und nicht-immuntoxischen Substanzen würde eine Anwendung als Alternative zu Tierversuchen für eine erstes Screening Testung neuer Substanzen ermöglichen und so sowohl Zeit und Kosten sparen als auch ethische Bedenken minimieren.
Die hier vorgestellte Pilotstudie erfolgte in einem Zeitraum von 19 Monaten basierend auf Notarzteinsätzen im Raum Nienburg. Es wurden insgesamt 10 Patienten mit frisch aufgetretenen Schlaganfällen untersucht. Dafür wurde die Nahinfrarotspektroskopie als Methode verwendet. Das Ziel dieser Arbeit war es herauszufinden, wie sich die rSO2 bei Patienten mit akutem Schlaganfall verhält und ob es einen Zusammenhang zwischen dem arteriellen Blutdruck und der SpO2 mit der rSO2 gibt. Um die regionale zerebrale Sauerstoffsättigung zu dokumentieren, wurde das NIRS-Gerät verwendet. Zwei der untersuchten Fälle waren intrazerebrale Blutungen. Ein Fall wurde im Krankenhaus als epileptischer Anfall mit Schlaganfallsymptomatik dargestellt. Die übrigen Fälle waren akute ischämische Insulte. Es wird die Hypothese aufgestellt, dass durch die NIRS-Methode möglicherweise ein Insult schon in der Prähospitalphase erkannt werden kann. Von den zehn beobachteten Fällen zeigte die rSO2 -Messung in sechs Fällen (Patienten 1, 4, 6, 7, 8 und 9) niedrigere rSO2- Werte auf der aktuell betroffenen Hemisphäre an als die nicht betroffene Hemisphäre. In allen sechs Fällen war in der Anamnese kein alter Schlaganfall bekannt. Es handelte sich jeweils um ein Erstereignis. In einem Fall konnte eine massive Hirnblutung aufgrund einer Ruptur der A. basilaris diagnostiziert werden (Patient 5). Hier verliefen die beiden rSO2 - Kurven fast parallel. In drei Fällen (Patienten 2,3 und 10) waren die rSO2-Werte auf der betroffenen Hemisphäre aktuell niedriger als auf der nicht betroffenen Hemisphäre. In diesen drei Fällen hatten die Patienten in der Anamnese einen alten Schlaganfall. Es wird daher vermutet, dass es bei diesen Fällen nach dem Erstereignis zu einer ischämischen Präkonditionierung und zu Ausbildung von Gefäßkollateralen gekommen sein könnte. Ein direkter Zusammenhang zwischen dem arteriellen Blutdruck und der rSO2 konnte nur in einem Fall (Patient 5) dokumentiert werden. Diese Patientin musste intubiert werden. Der Blutdruck sank durch die Narkose. Es reduzierten sich auf beiden Hemisphären die rSO2- Werte. In den übrigen Fällen waren die Blutdruckwerte hypertensiv. Es konnte kein direkter Zusammenhang beobachtet werden. Vermutlich ist durch den Schlaganfall die Autoregulation außer Kraft gesetzt worden. Es wird angenommen, dass die Blutdruckwerte dennoch ausreichten, um einen ausreichenden CBF zu gewährleisten. Es ist aber davon auszugehen, dass bei sinkenden Blutdrücken auch die rSO2-Werte sinken würden wie bei Zusammenfassung 66 der 5. Patientin. Um präzisere Aussagen zu treffen, sind jedoch weitere Untersuchungen notwendig. Durch den Anstieg des SpO2-Wertes durch Sauerstoffgabe sind in fast allen Fällen (Patienten 1, 2, 3, 6, 7, 8 und 9) auch die rSO2-Werte angestiegen. Hier sind ebenfalls noch weitere Untersuchungen notwendig, um die Hypothese zu untermauern, dass ein Anstieg der SpO2 durch Sauerstoffgabe die rSO2 -Werte verbessert. Die NIRS-Methode eignet sich möglicherweise in Zukunft dafür, dass einerseits ein Schlaganfall schon prähospital im Rettungsdienst erkannt werden kann und anderseits durch die rSO2-Werte die zerebrale Blutversorgung beeinflusst werden kann. Die Ungenauigkeit der Messungen durch Artefakte könnte in Zukunft durch die Hybridtechnologie verbessert werden (Vgl. Winther Schytz, H., 2015). Durch die Regulierung des Blutdruckes anhand der rSO2-Werte und der SpO2 könnte einer weiteren Hirnschädigung bei akutem Schlaganfall schon im Rettungsdienst entgegengesteuert werden.
Assoziation zwischen Thyreotropin und dem Lipidprofil bei Kindern und Jugendlichen in Deutschland
(2017)
Zielstellung:
Es gibt noch keine populationsbezogene Studie, die den Zusammenhang zwischen Thyreotropin (TSH) und den Lipidparametern Gesamtcholesterin, Low-Density-Lipoprotein-(LDL)-Cholesterin, High-Density-Lipoprotein-(HDL)-Cholesterin und Triglyzeriden bei Kindern und Jugendlichen unter-sucht hat, trotz der möglichen Auswirkungen eines erhöhten Lipidprofils auf die Entstehung von kardiovaskulären Erkrankungen.
Teilnehmer und Methoden:
Es wurden Eigenschaften und Laborparameter von insgesamt 6 622 drei- bis zehnjährigen Kindern und 6 134 elf- bis 17-jährigen Heranwachsenden der Studie zur Gesundheit von Kindern und Jugendlichen in Deutschland (KiGGS) analysiert. Primäre Expositionsvariable dieser Querschnittsstudie war der mit einer Elektroluminiszenz-Methode gemessene TSH-Spiegel im Serum. Primäre Outcomevariablen waren die Gesamtcholesterin-, LDL-Cholesterin-, HDL-Cholesterin- und Triglyzeridspiegel im Serum, die über enzymatische Farbanalysen bestimmt wurden. Die Variablen wurden mithilfe von altersspezifischen Grenzwerten kategorisiert.
Ergebnisse:
Signifikante positive Assoziationen lagen bei Kindern zwischen Serum-TSH-Spiegeln und allen Nicht-HDL-Cholesterinspiegeln (Gesamtcholesterin-, LDL-Cholesterin- und Triglyzeridspiegeln) vor (β = 0,90, 95 %-Konfidenzintervall [KI]: 0,53 – 1,27; β = 0,78, 95 %-KI: 0,44 – 1,13; und β = 0,90, 95 %-KI: 0,52 – 1,27), gleichermaßen bei Jugendlichen (β = 0,90, 95 %-KI: 0,47 – 1,32; β = 0,67, 95 %-KI: 0,29 – 1,05; und β = 0,92, 95 %-KI: 0,49 – 1,35; p < 0,05). Stratifizierte Modelle deuteten darauf hin, dass diese Zusammenhänge besonders stark bei übergewichtigen und adipösen Kindern waren. Kinder mit erhöhten TSH-Spiegeln hatten im Vergleich zu Kindern mit TSH-Spiegeln im Referenzbereich höhere Nicht-HDL-Cholesterinspiegel.
Fazit:
Wie schon bei Erwachsenen bekannt, zeigt diese Studie bei Kindern und Jugendlichen einen positiven Zusammenhang zwischen den Serumspiegeln von TSH und Nicht-HDL-Lipiden. Längsschnittstudien könnten klären, ob ein erhöhter Serum-TSH-Spiegel, der von einem unvorteilhaften Lipidprofil begleitet wird, im Erwachsenenalter fortdauert.
In der Klinik und Poliklinik für Orthopädie Greifswald wurden 43 Patienten zu ihrer Zufriedenheit mit der erhaltenen Elektrothermische Denervierung (ETD) befragt. Die Intervention erhielten die Patienten bei zugrunde liegender Erkrankung an Plantarer Fasziitis eines oder beider Füße. Die Befragung wurde über einen hierfür erarbeiteten Fragebogen, Visuelle Analogskalen (VAS) und dem anerkannten AOFAS-Score für den Rückfuß postalisch durchgeführt. Gleichzeitig mit dem Anschreiben wurden freiwillige Nachuntersuchungen in der Poliklinik für Orthopädie Greifswald angeboten, welche uns unter anderem zur
Vervollständigung des AOFAS-Score dienten. Dreißig Studienteilnehmer erklärten sich für diese erweiterte Untersuchung bereit und wurden unter der Aufsicht von Oberarzt Dr. med. G. Engel nachuntersucht.
Die grundlegende Frage nach den mittel- bis langfristigen Ergebnisse der ETD, im Vergleich zu minimalinvasiven Fasziotomien und Stoßwellentherapie, bei Plantarfasziitis wurde durch die Auswertung von 49 erhobenen Datensätzen und den zusätzlich 30 AOFAS-Scores von
ETD-behandelten Füßen bearbeitet. Die durchschnittliche Zeit zwischen Intervention und Follow-up betrug 16,33 Monate, bei einer Spanne von einem bis 63 Monaten. Das arithmetische Mittel der subjektiven Wirkdauer zum Zeitpunkt der Datenerhebung entsprach 11,5 Monate. Die Spanne der Wirkdauer reichte von wenigen Tagen bis hin zu über fünf Jahren. Relativiert wird sie durch die durchschnittliche Zeit seit der Intervention von 16,33 Monaten und die anhaltende Wirkung bei Patientenfüßen, die erst kurzfristig vor der Datenerhebung mittels ETD behandelt wurden und weshalb hier deutlich kürzere Zeitspannen in die Berechnung des Mittelwertes einfließen. Als Ergebnis der Zufriedenheit zeigte sich bei 87,87 Prozent der Füße eine Besserung der Schmerzproblematik. Dieser Level an Zufriedenheit fällt in die durchschnittlichen Werte von endoskopischen Fasziotomien und Stoßwellentherapien. [34, 35] Bei Vorteilen in der Durchführung im Gegensatz zu invasiveren, operativen Heilungsansätzen, im reduzierten
Auftreten von Wundheilungsstörungen und im Zeitaufwand der otwendigen Rehabilitation. [29] Im Vergleich zur Stoßwellentherapie zeigte sich die ETD als geringfügig aufwendiger in der Durchführung und in Hinsicht auf mögliche Infektionen im Behandlungsgebiet. [1, 17]
Die durchschnittlich 16,33 Monate nach der Intervention erhobenen Schmerzintensitäten von 2,0±2,764 Skaleneinheiten auf der VAS zeigen im Vergleich zu erhobenen VAS-Werten vor der Behandlung (8,0±1,839) eine signifikante Reduktionen. Die Signifikanz der chmerzreduktion durch ETD ist als sehr hoch einzuschätzen, bei vorliegenden P-Werten
unter 0,01 Prozent (p < 0,0001 im unpaarem t-Test). Das klinische Ergebnis anhand des durchschnittlichen AOFAS-Score von 80,0±20,53 Punkten bei 30 nachuntersuchten Patienten war als gutes klinisches Outcome zu werten. [33] Hierbei zeigte sich, dass ein besseres klinisches Ergebnis auch mit einer längerfristigen Wirkdauer
der ETD vergesellschaftet ist. Erreicht wird dies über die verbesserten Parameter der Schmerzfreiheit, Mobilität und Stabilität nach wirkungsvoller Denervierung. Zusammenfassend zeigt sich die Elektrothermische Denervierung als ein wirksames Mittel in der Behandlung von chronischen Plantarfasziitis-Patienten, die sich über längeren Zeitraum gegenüber konservativen Behandlungsansätzen als therapieresistent herausgestellt haben. Eine hundertprozentige Wirksamkeit kann die Therapie mittels ETD erwartungsgemäß nicht
garantieren. Ihre Anwendung sollte jedoch als Behandlungsmöglichkeit bei vorliegender Indikation stets geprüft und dem Patienten als bestehende Therapiemöglichkeit aufgezeigt werden. Eine Fortsetzung und Erweiterung des Patienten-Follow-up wäre zur Konkretisierung der
erhaltenen Ergebnisse dieser Arbeit denkbar. Ebenfalls würde zur klareren Positionierung gegenüber den etablierten Heilungsansätzen eine prospektive Vergleichsstudie mit höherer Probandenzahl Aufschluss geben.
There is multiple evidence that emotionally arousing events are preferentially processed, and better remembered than neutral events. In the present dissertation I investigated whether those strong emotional memories are affected by acute and chronic stress. Moreover, I was interested in whether already established emotional memories can be changed by behavioral intervention. According to the modulation hypothesis, emotionally arousing events promote attention and memory processes via noradrenergic and glucocorticoid actions. Recent models suggest that stress hormones differentially impact mnemonic processing, namely encoding, (re-) consolidation and memory retrieval, depending on timing and duration of the stressor relative to the learning experience. Acute stress around the time of encoding has been found to enhance memory, whereas chronic stress has been associated with memory impairments. Furthermore, consolidated memories are not resistant to modifications. Following reactivation, memories can turn into an unstable state and undergo a process called reconsolidated in order to persist. During this vulnerable state, memories are prone to modification, for instance by pharmacological blockade or interference learning. Here, the modulation of newly formed emotional and neutral memories as well as existing emotional and neutral memories was investigated in a well-established picture viewing and recognition memory paradigm using behavioral and neurophysiological measures (event-related potential, ERPs). More elaborative processing of emotional, relative to neutral stimuli has been related to the late positive potential (LPP). During encoding of emotional and neutral pictures, enhanced LPPs (starting at about 400 ms after stimulus onset) are usually observed for emotionally arousing relative to neutral pictures, indicating preferential attention allocation and processing. During recognition, correctly recognized old items evoke larger ERP amplitudes than correctly identified new items. This difference, the ERP old/new effect, was used to measure mnemonic processing during retrieval. The ERP old/new effect over centro-parietal sensor sites (400-800 ms) has been associated with recollection processes, and is enhanced for emotional, compared to neutral materials. Three studies are presented, that investigated 1) the influence of acute stress prior to encoding on long-term memory and its neural correlates, 2) the impact of chronic stress on encoding and memory, and 3) the influence of interference on already established memories (reconsolidation), always contrasting emotionally arousing and neutral scenes. Study 1 investigated subsequent recognition memory after encoding following acute stress using a socially evaluated cold pressure test, while study 2 tested the influence of chronic stress investigating breast cancer survivors about two years after cancer treatment. In study 3, one day after encoding, reconsolidation of the reactivated picture memory was targeted with an interfering learning task. In all three studies, recognition memory was tested one week later. High-density electroencephalograms (EEGs; 257 electrodes) were recorded to measure brain potentials. The results showed, in line with previous research, that emotionally arousing scenes were preferentially processed, as indicated by larger LPPs, and were better remembered than neutral scenes, as indicated by enhanced memory performance and larger ERP old/new differences. Experiencing acute stress prior to encoding enhanced the centro-parietal ERP old/new effect for emotionally arousing pictures at recognition, corroborating that acute stress facilitates memory for emotional scenes (Study 1). In contrast, attenuated LPPs for unpleasant pictures and impaired memory performance for arousing pictures were observed in breast cancer survivors (Study 2), indicating altered attention to emotion and subsequent emotional memory storage in chronically stressed individuals. When memory reactivation was followed by an interfering learning task, recognition memory and ERP old/new differences were attenuated for emotionally arousing scenes, selectively, showing the possibility that emotional memories might be modulated by behavioral interventions (Study 3). The results of all three studies are discussed and integrated into a model of memory modulation by stress and interference. The results highlight the importance of understanding the role of emotional arousal in the processes of memory formation, retrieval and reconsolidation. Moreover, shedding light on the differential effects of acute and chronic stress, interference and their possible interactions might help to prevent and even modify impairing memories that are one of the major concerns in stress- and fear-related mental disorders.
In der vorliegenden Forschungsarbeit wurde untersucht, zu welchen Veränderungen es im Proteom der pankreatischen β-Zelle durch Erzeugung von Hyperglykämie und/oder Hyperlipidämie kommt, die z.B. im Rahmen des Metabolischen Syndroms auftreten können.
Für die Experimente wurde die Zelllinie BRIN BD11 verwendet. Eine Behandlung erfolgte vergleichend mit Glucose (25 mM) und/oder Docosahexaensäure (DHA 0,1 mM) für 24 Stunden.
Das Proteom der BRIN-BD11 Zellen wurde mit Hilfe von 2D Differenzial-Fluoreszenz-Gelelektrophorese (DIGE) analysiert und die Proteine unter Verwendung der Massenspektrometrie identifiziert. Es konnten insgesamt 1101 Proteine in 1487 detektierten Spots bestimmt werden. Darunter stellten sich 90 Spots unter den oben genannten Stimulationen als signifikant reguliert dar. Aus diesen wurden 63 regulierte Proteine identifiziert, die sich verschiedenen Bereichen des Stoffwechsels zuordnen lassen, u.a. dem Glucosestoffwechsel, der Atmungskette, katabolen Prozessen oder den Reparatur- und Schutzmechanismen.
Eine Ingenuity Pathway Analyse anhand der regulierten Proteine ergab Zuordnungen zu 3 Netzwerken:
1 Nukleinsäuremetabolismus, Lipidmetabolismus und Biochemie kleiner Moleküle,
2 DNA -Replikation, -Rekombination und -Reparatur, Nukleinsäuremetabolismus und Biochemie kleiner Moleküle,
3 Kohlenhydratmetabolismus, molekularer Transport und Biochemie kleiner Moleküle.
Weiterhin konnte eine funktionelle Einteilung sowie die Verteilung der Proteine nach Zellkompartimenten dargestellt werden.
Eine Verifizierung der Ergebnisse mittels RT-qPCR erfolgte für Cathepsin D, Endoplasmic reticulum lipid raft-associated protein 2, Melanocyte proliferating gene 1, Glutamat-Cystein-Ligase sowie für die Thioredoxin-Reduktase und das Dihydropyrimidinase-related protein 2. Desweiteren wurden Western Blot Analysen zu Thioredoxin-Reduktase und das Dihydropyrimidinase-related protein 2 durchgeführt.
Die Ergebnisse weisen auf eine Regulation im Sinne einer Kompensation der Stressoren hin, die durch gesteigerte Expression/Aktivität antioxidativer Systeme wie Glutathion und Thioredoxin erklärbar wären. Zudem konnte ein Proteommuster der BRIN BD11 Zellen erstellt werden und bildet mit der massenspekrometrischen Identifizierung der Proteine eine Grundlage für weitere Untersuchungen an der Zelllinie.
Schwere und sogar tödliche Verletzungen durch Geschosse, die bei vergleichsweise geringer kinetischer Energie aus sog. Druckluftwaffen verschossen werden, sind in der traumatologischen und rechtsmedizinischen Literatur hinreichend belegt. In der Unfallchirurgie werden regelmäßig Verletzungen durch diese weit verbreiteten Schusswaffen behandelt. In der Regel werden aus Druckluftwaffen sog. Diaboloprojektile verschossen, die eine charakteristische sanduhrförmige Bauart aufweisen. Auf dem Markt sind jedoch auch Deformationsprojektile für Druckluftwaffen erhältlich, die aufgrund ihrer Bauart darauf ausgelegt sind, möglichst viel Energie an ihr Zielmedium abzugeben und so eine hohe Gewebezerstörung hervorrufen. Die Art und Schwere der Verletzungen wird dabei durch die Expansions- und Penetrationsfähigkeit dieser Projektile bestimmt. Eine systematische Untersuchung dieser Parameter, die zur Bestimmung des Gefährdungspotenzials und somit zur Beurteilung notwendiger klinischer Diagnostik- und Therapieschritte der Verletzungen zwingend notwendig sind, lag bisher nicht vor. In der vorliegenden Arbeit wurden das Deformationsverhalten sowie die Penetrationsfähigkeit verschiedener Deformationsprojektile im Kaliber 4,5 mm im Vergleich zu einem Referenzdiaboloprojektil in einem kinetischen Energiebereich von 3 bis 30 Joule systematisch untersucht. Nach der Bestimmung der ballistischen Basisparameter (Geschwindigkeit, Energie, Querschnittsbelastung) erfolgte der Beschuss von verschiedenen Simulanzmedien (Gelatine, Gelatine mit Hautsimulanz) sowie von Wasser. Die Vermessung der Projektile erfolgte vor und nach dem Beschuss mittels Messschieber und Messmikroskop. Das dynamische Verhalten der Projektile beim Durchdringen der Simulanzmedien wurde mittels Hochgeschwindigkeitsvideografie erfasst, um hieraus die Wirksamkeit der Projektile abzuleiten. Für alle Geschosstypen konnte eine energieabhängige Deformation und somit Vergrößerung der Querschnittsfläche nachgewiesen werden. Teilweise erreichten die untersuchten Geschosse schon im unteren Energiebereich relevante Verformungen. Mittels der Hochgeschwindigkeitsvideografie konnte nachgewiesen werden, dass sich für alle Geschosstypen ab einem gewissen Energieschwellenwert eine temporäre Wundhöhle ausbildet. Übertragen auf die medizinischen Fragestellungen dieser Arbeit bedeutet dies, dass durch die stärkere Verformung der Deformationsgeschosse im Vergleich zu den Referenzdiaboloprojektilen auch mit einer höheren Energieabgabe und somit schwereren Verletzungen zu rechnen ist. Die nachgewiesene Fähigkeit der untersuchten Projektile, temporäre Wundhöhlen auszubilden, bedeutet für die unfallchirurgische Behandlung und rechtsmedizinische Bewertung, dass nicht nur von direkten Verletzungen der Organstrukturen, die sich im primären Schusskanal des Geschosses befinden, auszugehen ist, sondern dass durch die indirekte Wirkung der temporären Wundhöhle auch Verletzungen von anatomischen Strukturen außerhalb des primären Schusskanals auftreten können.
Chiral amines represent high-value fine chemicals serving as key intermediate products in pharmaceutical, chemical and agrochemical industries. In the past decades, application of amine transaminases (ATAs) for stereoselective amination of prochiral ketones emerged to an environmentally benign and economically attractive alternative to transition metal-catalyzed asymmetric synthesis to afford optically pure amines at industrial scale. However, the restricted substrate scope of wild-type transaminases prohibited the conversion of particularly sterically demanding substrates, making protein engineering indispensable. The following thesis covers elaboration of a novel assay for transaminases (Article I) and identification and development of transaminase variants in order to achieve biocatalytic preparation of a set of pharmaceutically relevant model amines, ideally in optically pure form for both stereoisomers, preferentially using asymmetric synthesis and most preferably using isopropylamine as cost-efficient amine donor co-substrate (Article II-IV). The aforementioned target amines and the corresponding precursor ketones (see Scheme 4.1) were conceived and provided by the company F. Hoffmann-La Roche to attain suitable biocatalysts for a variety of potential intermediates for active pharmaceutical ingredients. Protein engineering of the transaminase scaffolds investigated in this thesis comprised: Initial screening for suitable starting enzyme scaffolds, structure-guided rational design of these scaffolds to enable bulky planar substrate acceptance, elaboration of a sequence motif, verification of the motif and preparative-scale asymmetric synthesis reactions (Article II). For non-planar and structurally different target substrates, namely spatially bulky or bi-cyclic bridged substrates, the transaminase variants were specifically refined and a different evolutionary route had to be pursued (Article III and Article IV). These results (Article II) represent not only the first successful endeavor to engineer a PLP-fold type I amine transaminase (commonly denoted as (S)-selective) for the conversion of highly sterically demanding substrates, but also generally expanded the scope of available fold type I amine transaminases by enzymes having a novel and exceptionally broad substrate spectrum. Aside from structure-guided rational protein engineering, as well non-rational methods, such as site-specific saturation mutagenesis or directed evolution, were applied for protein-engineering. In order to do so for all of the target compounds, a novel high-throughput solid phase activity assay for transaminases that was actually developed during the master thesis, was refined and published (Article I). In the context of this thesis, the same assay principle was as well adapted for quantification of specific activities in liquid phase (Article III). A comparison of different methodologies for developing agar plate assays and a detailed step by step protocol of our transaminase assay are illustrated in a book chapter.
Abstract
In this series of two papers we present results about the E-H transition of an inductively coupled oxygen discharge driven at radio frequency (13.56 MHz) for different total gas pressures. The mode transition from the low density E-mode to the high density H-mode is studied using comprehensive plasma diagnostics. The measured electron density can be used to distinguish between the different operation modes. This paper focuses on the determination of the negative atomic ion density and the electronegativity by two experimental methods and global rate equation calculation. As a result, the electronegativity significantly decreases over two orders of magnitude from about 25 in the E-mode to about 0.1 in the H-mode. The temporal behavior of the electronegativity in pulsed ICP shows that the negative atomic ion density reaches a steady state after 10 ms. Negative atomic ions are mainly produced by the dissociative attachment with the molecular ground state. The ion–ion recombination with the positive molecular ions and the collisional detachment with the singlet molecular metastables contribute significantly to the loss of the negative atomic ions.
Abstract
In this series of two papers, the E-H transition in a planar inductively coupled radio frequency discharge (13.56 MHz) in pure oxygen is studied using comprehensive plasma diagnostic methods. The electron density serves as the main plasma parameter to distinguish between the operation modes. The (effective) electron temperature, which is calculated from the electron energy distribution function and the difference between the floating and plasma potential, halves during the E-H transition. Furthermore, the pressure dependency of the RF sheath extension in the E-mode implies a collisional RF sheath for the considered total gas pressures. The gas temperature increases with the electron density during the E-H transition and doubles in the H-mode compared to the E-mode, whereas the molecular ground state density halves at the given total gas pressure. Moreover, the singlet molecular metastable density reaches 2% in the E-mode and 4% in the H-mode of the molecular ground state density. These measured plasma parameters can be used as input parameters for global rate equation calculations to analyze several elementary processes. Here, the ionization rate for the molecular oxygen ions is exemplarily determined and reveals, together with the optical excitation rate patterns, a change in electronegativity during the mode transition.
Trotz der medizinischen Fortschritte der letzten Dekaden sind die Inzidenz und die Letalität der schweren Sepsis und des septischen Schocks weiterhin sehr hoch. Dies stellt Mediziner vor die Herausforderung neue Therapiestrategien unter der Berücksichtigung aktueller Forschungsaspekte zu entwickeln. Hierbei könnten Betablocker eine entscheidende Rolle spielen. Sie senken die Herzfrequenz und könnten damit unter anderem der sepsis-assoziierten myokardialen Dysfunktion entgegenwirken. Unklar ist bislang wie sich insbesondere eine Neuansetzung und auch eine Absetzung einer bestehenden Betablocker-Therapie während der Sepsis auswirken. Ziel dieser Dissertation ist es daher, den Einfluss einer Betablocker-Gabe auf die 90-Tage-Letalität als primären Studienendpunkt zu untersuchen. Dabei findet erstmals eine differenzierte Betrachtung des Einnahmezeitraumes statt, wonach die Patienten in vier Gruppen eingeteilt werden. Die vorliegende retrospektive Beobachtungsstudie analysiert die Daten von 606 Patienten, die sich in der Zeit von Januar 2010 bis Dezember 2013 in der Universitätsmedizin Greifswald in intensivstationärer Behandlung befanden. Die Patienten erfüllten die Kriterien der schweren Sepsis und des septischen Schocks, gemäß der Kriterien der ACCP/SCCM-Konsensuskonferenz.
Das Absetzen einer bestehenden chronischen Betablocker-Therapie geht im Gegensatz zu einer medikamentösen Fortführung mit einer signifikanten Erhöhung der 90-Tage-Letalität (p=0,046) einher. Gleichzeitig hat eine Neuansetzung keinen negativen Einfluss auf das Überleben. Die Applikation eines Betablockers ist nicht mit einem erhöhten Bedarf an Vasopressoren und inotropen Medikamenten assoziiert. Die vorliegende Studie legt daher nahe, dass eine bestehende Therapie mit Betablockern nicht abgebrochen werden sollte, da diese mit einer erhöhten Letalität einhergeht. Um eine endgültige Aussage zu treffen, ist die Durchführung prospektiver, randomisierter und placebokontrollierter Multicenterstudien notwendig.
Das primäre Ziel dieser Studie war der wissenschaftliche Qualitätsnachweis von Gefäßverschlüssen mit einem 5mm-Klammernahtgerät mit neuartigen D-Form-Klammern.
Die Messung des Berstungsdrücke stellt eine wissenschaftlich etablierte Methode zum Qualitätsnachweis von chirurgischen Verschlüssen und Anastomosen unabhängig von der Methode (Ligatur, Hochenergie-Versiegelung, Clip-Ligatur oder Klammernaht) dar. Hierzu findet sich in der medizinischen Literatur eine Vielzahl an experimentellen Versuchsaufbauten, denen allen ein ausgeprägter Untersucher-abhängiger Bias inhärent ist, da der Druck von einem Untersucher visuell erfasst wurde. Neben diesem Bias wurde bis anhin der Berstungsdruck als komplettes Aufreißen der Verschlußstelle definiert wurde, was nicht auf die chirurgische Praxis anwendbar ist.
Aus diesem Grund haben wir einen experimentellen Aufbau entwickelt, der es erlaubt, den Berstungsdruck vollautomatisch und Untersucher-unabhängig zu erfassen. Zudem wurde der Berstungsdruck nicht als komplettes Bersten der Klammernaht sondern als erstes Auftreten einer interventionspflichtigen Leckage definiert. Die so gemessenen Berstungsdrücke sind somit auf die chirurgische Praxis anwendbar.
Mit diesem in dieser Studie validierten Versuchsaufbau wurde in der Phase 2 die Berstungsdrücke von konventionelle 12mm Klammernahtgeräten mit denen von neu entwickelten 5mm Klammernahtgeräten an bovinen und porcinen Karotiden sowie an porcinen Jugularisvenen verglichen.
In Phase 1 wurden der Versuchsaufbau und die vollautomatische Erfassung des Berstungsdruckes validiert. Nach Durchtrennung von 15 Gefäßsegmenten mit insgesamt 30 Messpunkten wurde der Berstungsdruck sowohl automatisch durch das System wie auch durch 2 unabhängige Versucher visuell ermittelt. Die Analyse statistisch relevante Korrelation zwischen den automatisch ermittelten und den Untersucher-ermittelten Berstungsdrücken.
Da dieses System vollständig Computer-basiert ist, lässt sich ein individueller Untersucher-abhängiger Bias vollständig ausschließen.
In Phase 2 erfolgte die vergleichende Berstungsdruckmessung zwischen einem 5 mm-Klammernahtgerät mit neuartigen D-Form-Klammern und einem herkömmlichen 12mm messendem Klammernahtgerät mit bekannten D-Form-Klammern. Die Messung wurde an je 15 porcinen Karotiden, 15 bovinen Karotiden sowie an 15 porcinen Jugularvenen durchgeführt. Dies ergab insgesamt 90-Messpunkte pro Klammernahtgerät.
Der Vergleich der Ergebnisse der Berstungsdruckmessungen zeigt, dass kein statistisch signifikanter Unterschied der Berstungsdrücke zwischen D-Form- und B-Form-Klammernahtgeräten besteht.
Schließlich konnte in Phase 3 gezeigt werden, dass weder der bestehende intravaskuläre Druck noch eine zusätzliche Spannung einen Einfluss auf die Ergebnisse der Berstungsdruckmessungen haben.
Basierend auf diesen Ergebnissen konnte gezeigt werden, dass die neuartigen, 5mm D-Form-Klammernahtgeräte eine sichere und effektive Methode zur Gefäßdurchtrennung bieten.
Dadurch tun sich hier große Möglichkeiten zur weiteren Miniaturisierung der Zugänge in der endoskopischen Chirurgie auf.
Insbesondere in minimal-invasiven Thoraxchirurgie, bei der die Operationszugänge in den Intercostalräumen angelegt werden, kann diese Miniaturisierung zu einer weiteren Verminderung des operativen Traumas und der postoperativen Schmerzen führen.
Background: Although 20-30% of all strokes occur in the posterior circulation, few studies have explored the characteristics of patients with strokes in the posterior compared to the anterior circulation so far. Especially data on young patients is missing. Methods: In this secondary analysis of data of the prospective multi-centre European sifap1 study that investigated stroke and transient ischemic attack (TIA) patients aged 18-55 years, we compared vascular risk factors, stroke aetiology, presence of white matter hyperintensities (WMH) and cerebral microbleeds (CMB) between patients with ischaemic posterior circulation stroke (PCS) and those having suffered from anterior circulation stroke (ACS) based on cerebral MRI. Results: We diagnosed PCS in 612 patients (29.1%, 407 men, 205 women) and ACS in 1,489 patients (70.9%). Their age (median 46 vs. 47 years, p = 0.205) and stroke severity (modified Rankin Scale: both 2, p = 0.375, Barthel Index 90 vs. 85, p = 0.412) were similar. PCS was found to be more frequent among the male gender (66.5 vs. 60.1% with ACS, p = 0.003). Vertebral artery (VA) dissection was more often the cause of PCS (16.8%) than was carotid artery dissection of ACS (7.9%, p < 0.001). Likewise, small vessel disease (Trial of Org 10172 in Acute Stroke Treatment [TOAST] = 3, PCS: 14.7%, ACS: 11.8%) and stroke of other determined aetiology (TOAST = 4, PCS: 24.5%, ACS: 16.0%) were more frequent in those with PCS. Furthermore, patent foramen ovale (PFO; PCS: 31.1%, ACS: 25.4%, p = 0.029) was more often detected in patients with PCS. In contrast, large-artery atherosclerosis (TOAST = 1, PCS: 15.4%, ACS: 22.2%) and cardio-embolic stroke (TOAST = 2, PCS: 15.6%, ACS: 18.0%) were less frequent in those with PCS (p < 0.001) as were preceding cerebrovascular events (10.1 vs. 14.1%, p = 0.014), TIA (4.8 vs. 7.7%, p = 0.016) and smoking (53.2 vs. 61.0%, p = 0.001). The presence, extent, and location of WMH and CMB did not differ between the 2 groups. Conclusions: Our data suggested a different pattern of aetiology and risk factors in young patients with PCS compared to those with ACS. These findings especially call for a higher awareness of VA dissection and potentially for more weight of a PFO as a risk factor in young patients with PCS. Clinical trial registration-URL: http://www.clinicaltrials.gov; NCT00414583.
Da unentdeckte MRSA-Träger ein erhöhtes Transmissionsrisiko bedeuten, ist eine frühzeitige und zuverlässige Erkennung entscheidend für die Prävention nosokomialer MRSA-Infektionen als auch für die Einleitung von schnellen und damit kostensparenden Hygienemaßnahmen. Hierbei übernimmt das Aufnahmescreening eine wichtige Funktion. Der Umfang und die Ausübung dieses Screenings obliegen dabei einer Risikobewertung durch die ausführende Einrichtung.
Auf der dermatologischen Station des Universitätsklinikums Greifswald, mit einem hohen Anteil an akuten und chronischen Wunden, konnten hohe Prävalenz-, Inzidenz- und MRSA-Raten nachgewiesen werden. Dies hat im Mai/ Juni 2006 zu einem MRSA-Ausbruch geführt von dem 43% aller Patienten betroffen waren. Interventionsmaßnahmen, wie die Einführung eines generellen Aufnahmescreening im Zusammenspiel mit der Greifswalder 2-Filter-Strategie und den zugehörigen Infektionskontrollmaßnahmen zeigten sich sehr wirkungsvoll, sodass es zu keiner weiteren nosokomialen MRSA Transmissionen kam und die MRSA-Prävalenz gesenkt werden konnte. Die während der folgenden 4 ½ jährigen Interventionsperiode erhobenen Daten (z. B. MRSA-Prävalenz-, Inzidenz-, nosokomiale Inzidenz- und MRSA-Rate) wurden retrospektiv ausgewertet.
Zur Sensitivitätssteigerung des Abstrichverfahrens wurde der lokalisationsspezifische Nachweis von MRSA-Positivität, der Zeitpunkt des ersten kulturellen Nachweises sowie der zeitliche Mehrwert einer PCR-basierten Testung untersucht und ausgewertet. Es konnte gezeigt werden, dass die höchste MRSA-Detektionsrate mit dem Abstreichen von Nasen, Wunden und Hautläsionen erreicht werden konnte (100,0%) und dass eine genaue PCR (hohe Sensitivität und Spezifizität) dazu beitragen kann, die Isolations- und Sanierungstage von Verdachtspatienten zu verringern. Aus wirtschaftlichen Gründen und mit Ausnahme von Patienten mit kurzer Krankenhausverweildauer ist eine PCR-Diagnostik auf dermatologischen Stationen als Bestandteil des Aufnahmescreenings für Patienten mit Wunden, anderen akuten und chronischen Hautläsionen und in Ausbruchssituationen zu empfehlen.
Da ein generelles Screening aller Patienten unwirtschaftlich erscheint, wurde zur Analyse der Screening-Effizienz untersucht, welche Risikofaktoren (RF) sich als zielführend erweisen, um die Sensitivität eines selektiven Screenings gegenüber einem generellem Screening nicht substantiell zu beeinträchtigen. Hierzu wurden Patientendemographien, die Haupt- und Nebendiagnosen und das Vorhandensein von „klassischen“ RF (Robert Koch Institut) untersucht. In vorliegender Untersuchung wären insgesamt 35% der MR¬SA-positiven Patienten im Screening-Prozess, welcher nur „klassische“ RF nach den nationalen Empfehlungen verwendet, nicht erkannt worden. Daher wurden zur Ermittlung der Effektivität klassischer und potentiell neuer RF die MRSA-Ergebnisse sowohl mit den klassischen RF als auch mit sonstigen dermatologisch relevanten Diagnosen korreliert.
Es konnten, neben dem bereits bekannten klinischen RF Ulkus, noch zwei weitere neue RF ermittelt werden: Diabetes Typ II und atopische Dermatitis, die signifikant mit einer MRSA-Kolonisation verbunden waren. Durch Hinzufügen dieser beiden neuen Risikofaktoren würde sich die Detektionsrate um 18,3% erhöhen.
Es ist zu behaupten, dass das Screening von Patienten mit Wunden nicht zu einer erhöhten Screening-Sensitivität führt, sofern atopische Dermatitis oder Diabetes mellitus Typ II oder ein anderer klassischer Risikofaktor nicht auch vorhanden ist. Dementsprechend lässt sich ein Aufnahmescreening empfehlen unter Berücksichtigung aller klassischen RF, allerdings ohne Wunde, aber mit Diabetes mellitus Typ II und atopischer Dermatitis.
Allerdings sollte dies so lange nicht als verbindliche Empfehlung ausgesprochen werden bis weitere Studien mit größeren Untersuchungsgrößen durchgeführt wurden.
Ziel der vorliegenden Arbeit war es, Veränderungen der Wurzelkanaloberfläche, des -volumens und des Kanalverlaufs sowie des Dentinabtrags durch Instrumentierung von Wurzelkanälen an extrahierten Zähnen mit drei verschiedenen Nickel-Titan-Systemen zu bestimmen. Die Auswertung wurde anhand von Micro-CT Bildern vor und nach der Präparation im apikalen, mittleren und koronalen Wurzelkanalanteil durchgeführt. Die Blindstudie umfasste 18 Unterkiefermolaren mit jeweils zwei mesialen und einem distalen Wurzelkanal. Diese wurden zufällig in drei Gruppen eingeteilt und mit den vollrotierenden Feilensystemen ProTaper Next™ (Dentsply Sirona, York, USA) und F6 SkyTaper (Komet, Brasseler GmbH, Lemgo, Deutschland) sowie dem reziproken System WaveOne™ (Dentsply Sirona, York, USA) bis ISO 25 (mesiale Kanäle) bzw. ISO 40 (distale Kanäle) präpariert und anschließend anhand von Überlagerungen der Micro-CT Bilder vor und nach der Aufbereitung analysiert. Der Anstieg des Volumens sowie der Oberfläche des gesamten Wurzelkanalsystems nach der Aufbereitung ergab keine signifikanten Unterschiede zwischen den drei Gruppen. Kein Feilensystem war in der Lage, die Oberfläche des Wurzelkanalsystems vollständig zu instrumentieren. Die Analyse der drei Feilensysteme ProTaper Next™, F6 SkyTaper und WaveOne™ zeigte in allen Wurzelkanälen unbearbeitete Flächen. Das WaveOneTM-System mit einer Konizität von 8% trug im Vergleich zu den jeweils 6% konischen ProTaper Next™ und F6 SkyTaper nur im mittleren Drittel der mesialen Kanäle signifikant mehr Dentin ab. Für die distalen Kanäle konnten keine Unterschiede in Bezug auf den Dentinabtrag zwischen den drei Feilensystemen festgestellt werden. Die Auswertung der Ergebnisse zur Kanalbegradigung zeigte bei allen drei Nickel-Titan-Systemen leichte, für den klinischen Gebrauch jedoch vernachlässigbare, Begradigungen im Wurzelkanalverlauf, ohne signifikante Unterschiede zwischen den untersuchten Instrumentengruppen. Die unterschiedlichen Bewegungsmuster (vollrotierender und reziproker Modus) hatten keine Auswirkungen auf die Ergebnisse in dieser Studie. Auch die M-Wire® Behandlung (spezielles Wärmebehandlungsverfahren) der ProTaper Next™ und WaveOne™ Instrumente zeigte in dieser Studie keinen Einfluss auf die untersuchten Parameter. Die Prüfung der drei Feilensysteme ergab, dass unter den Studienbedingungen alle Systeme geeignet sind, eine angemessene und sichere Präparation des Wurzelkanalsystems ohne Komplikationen wie z.B. Instrumentenfraktur oder Via falsa durchzuführen.
Leukocyte telomere length (TL) has been suggested as a marker of biological age in healthy
individuals, but can also reflect inherited and acquired hematopoietic dysfunctions or indicate an
increased turnover of the hematopoietic stem and progenitor cell compartment. In addition, TL is able
to predict the response rate of tyrosine kinase inhibitor therapy in chronic myeloid leukemia (CML),
indicates clinical outcomes in chronic lymphocytic leukemia (CLL), and can be used as screening tool
for genetic sequencing of selected genes in patients with inherited bone marrow failure syndromes
(BMFS). In tumor cells and clonal hematopoietic disorders, telomeres are continuously stabilized by
reactivation of telomerase, which can selectively be targeted by telomerase-specific therapy. The use of
the telomerase inhibitor Imetelstat in patients with essential thrombocythmia or myelofibrosis as well
as the use of dendritic cell-based telomerase vaccination in AML patients with complete remissions are
promising examples for anti-telomerase targeted strategies in hematologic malignancies. In contrast,
the elevation in telomerase levels through treatment with androgens has become an exciting clinical
intervention for patients with BMFS. Here, we review recent developments, which highlight the
impact of telomeres and telomerase targeted therapies in hematologic dysfunctions.
Geistige Behinderung ist eine der häufigsten Formen von erblich bedingten kognitiven Beeinträchtigungen. Definiert wird sie durch einen Intelligenzquotienten unter 70 und obwohl ihre genetischen Ursachen sehr heterogen sein können, gibt es unter ihnen eine beachtliche Menge Gene, die am Aufbau der Glycocalyx beteiligt sind [1, 2]. Die Glycocalyx besteht aus Zuckerbausteinen, die Teil von Lipiden und Proteinen der Zelloberfläche oder der extrazellulären Matrix sind. Vor kurzem konnten wir belegen, dass Mutationen im ST3GAL3-Gen, welches für die Golgi-lokalisierte β-Galactosid-α2,3-sialyltransferase-III codiert, zu verschiedenen klinischen Befunden führt. Zwei unabhängige Mutationen (p.Ala13Asp and p.Asp370Tyr), gefunden in iranischen Familien, konnten mit relativ milden Formen nicht-syndromaler geistiger Behinderung (NSARID) in Verbindung gebracht werden [5]. Eine dritte Punktmutation (p.Ala320Pro), gefunden in einer palästinensischen Familie, verursachte hingegen eine schwere, altersabhängige epileptische Enzephalopathie, das West-Syndrom. Dieses Syndrom ist mit einem Arrest der geistigen Entwicklung oder sogar, wie in unserem Fall, einer Regression assoziiert [3, 4]. ST3GAL3 bildet im Menschen unter anderem das Sialyl Lewis-a (sLea)-Epitop auf Proteinen. Exogene Expression der Volllängen-c-MYC-Fusionsproteine, der Mutationsvarianten in LMTK—Zellen, zeigte, dass alle Varianten eine gestörte subzellulare Lokalisierung zeigen und zwei von ihnen (p.Ala13ASp und p.ALA320Pro) kaum mehr messbare Aktivität besitzen [5]. Um die molekularen und zellulären Mechanismen näher zu beleuchten, die dem ST3GAL3-bedingten West-Syndrom zugrunde liegen, haben wir erfolgreich ein patientenspezifisches, induzertes pluripotentes Stammzellmodell etabliert. Hierfür wurden Fibroblasten der Patientin, die eine Mutation im Exon 12 (c.958G>C, p.Ala320Pro) des ST3GAL3-Gens trägt, und einer gesunden Schwester mittels eines lentiviralen Vektorsystems reprogrammiert. Da ST3GAL3 die höchsten Expressionswerte im frontalen Kortex zeigte, und dies auch in Übereinstimmung mit dem vorgeschlagenen Ursprung epileptischer Anfälle steht, wurde ein Differenzierungsprotokoll für kortikale Neuronen etabliert und erfolgreich für beide Zelllinien durch geführt. Einer der größten Vorteile dieses Protokolls ist, dass hier die Neurogenese in vitro nach demselben temporalen Muster abläuft wie die Neurogenese in vivo. Die iPSC und die daraus differenzierten Neuronen wurden anschließend mittels Lectinblot, mRNA-Sequenzierung, Adhärenzassays und FACS untersucht. Während keine Unterschiede zwischen den iPSC und den Fibroblasten festgestellt wurden, konnten für die kortikalen Neuronen der Patientin eine zusätzliche Bande im Lektinblot (70 kDa), ein verändertes Adhärenzverhalten auf poly-L-Orinithin/Laminin-beschichteter Oberfläche und eine deutlich reduzierte Menge T-box-transcription factor-brain-1-exprimierende Neuronen festgestellt werden. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die ST3GAL3-Aktivität wichtig für die normale Entwicklung und Funktion des Gehirns ist.
The G protein-coupled receptor proteinase-activated receptor 2 (PAR2) has been implicated
in various aspects of cellular physiology including inflammation, obesity and cancer. In cancer,
it usually acts as a driver of cancer progression in various tumor types by promoting invasion and
metastasis in response to activation by serine proteinases. Recently, we discovered another mode
through which PAR2 may enhance tumorigenesis: crosstalk with transforming growth factor-β
(TGF-β) signaling to promote TGF-β1-induced cell migration/invasion and invasion-associated gene
expression in ductal pancreatic adenocarcinoma (PDAC) cells. In this chapter, we review what is
known about the cellular TGF-β responses and signaling pathways affected by PAR2 expression,
the signaling activities of PAR2 required for promoting TGF-β signaling, and the potential molecular
mechanism(s) that underlie(s) the TGF-β signaling–promoting effect. Since PAR2 is activated through
various serine proteinases and biased agonists, it may couple TGF-β signaling to a diverse range of
other physiological processes that may or may not predispose cells to cancer development such as
local inflammation, systemic coagulation and pathogen infection.
Background: Recently, the expression of proteinase-activated receptor 2 (PAR2) has been
shown to be essential for activin receptor-like kinase 5 (ALK5)/SMAD-mediated signaling and cell
migration by transforming growth factor (TGF)-β1. However, it is not known whether activation
of non-SMAD TGF-β signaling (e.g., RAS–RAF–MEK–extracellular signal-regulated kinase (ERK)
signaling) is required for cell migration and whether it is also dependent on PAR2. Methods: RNA
interference was used to deplete cells of PAR2, followed by xCELLigence technology to measure
cell migration, phospho-immunoblotting to assess ERK1/2 activation, and co-immunoprecipitation
to detect a PAR2–ALK5 physical interaction. Results: Inhibition of ERK signaling with the MEK
inhibitor U0126 blunted the ability of TGF-β1 to induce migration in pancreatic cancer Panc1 cells.
ERK activation in response to PAR2 agonistic peptide (PAR2–AP) was strong and rapid, while it was
moderate and delayed in response to TGF-β1. Basal and TGF-β1-dependent ERK, but not SMAD
activation, was blocked by U0126 in Panc1 and other cell types indicating that ERK activation is
downstream or independent of SMAD signaling. Moreover, cellular depletion of PAR2 in HaCaT
cells strongly inhibited TGF-β1-induced ERK activation, while the biased PAR2 agonist GB88 at 10
and 100 µM potentiated TGF-β1-dependent ERK activation and cell migration. Finally, we provide
evidence for a physical interaction between PAR2 and ALK5. Our data show that both PAR2–APand TGF-β1-induced cell migration depend on ERK activation, that PAR2 expression is crucial for
TGF-β1-induced ERK activation, and that the functional cooperation of PAR2 and TGF-β1 involves a
physical interaction between PAR2 and ALK5
Abstract
The presented work highlights the role of residual weakly-bound surface electrons acting as an effective seed electron reservoir that favors the pre-ionization of diffuse barrier discharges (BDs). A glow-like BD was operated in helium at a pressure of 500 mbar in between two plane electrodes each covered with float glass at a distance of
3 mm.The change in discharge development due to laser photodesorption of surface electrons was studied by electrical measurements and optical emission spectroscopy. Moreover, a 1D numerical fluid model of the diffuse discharge allowed the simulation of the laser photodesorption experiment, the estimation of the released surface electrons, and the understanding of their impact on the reaction kinetics in the volume. The breakdown voltage is clearly reduced when the laser beam at photon energy of 2.33 eV hits the cathodic dielectric that is charged with residual electrons during the discharge pre-phase. According to the adapted simulation, the laser releases only a small amount of surface electrons in the order of
10 pC. Nevertheless, this significantly supports the pre-ionization. Using a lower photon energy of 1.17 eV, the transition from the glow mode to the Townsend mode is induced due to a much higher electron yield up to 1 nC. In this case, both experiment and simulation indicate a retarded stepwise release of surface electrons initiated by the low laser photon energy.
Abstract
Single self-stabilized discharge filaments were investigated in the plane-parallel electrode configuration. The barrier discharge was operated inside a gap of 3 mm shielded by glass plates to both electrodes, using helium-nitrogen mixtures and a square-wave feeding voltage at a frequency of 2 kHz. The combined application of electrical measurements, ICCD camera imaging, optical emission spectroscopy and surface charge diagnostics via the electro-optic Pockels effect allowed the correlation of the discharge development in the volume and on the dielectric surfaces. The formation criteria and existence regimes were found by systematic variation of the nitrogen admixture to helium, the total pressure and the feeding voltage amplitude. Single self-stabilized discharge filaments can be operated over a wide parameter range, foremost, by significant reduction of the voltage amplitude after the operation in the microdischarge regime. Here, the outstanding importance of the surface charge memory effect on the long-term stability was pointed out by the recalculated spatio-temporally resolved gap voltage. The optical emission revealed discharge characteristics that are partially reminiscent of both the glow-like barrier discharge and the microdischarge regime, such as a Townsend pre-phase, a fast cathode-directed ionization front during the breakdown and radially propagating surface discharges during the afterglow.
Surface charge measurements on different dielectrics in diffuse and filamentary barrier discharges
(2017)
Abstract
Previously, we reported on the measurement of surface charges during the operation of barrier discharges (BDs) using the electro-optic Pockels effect of a bismuth silicon oxide (BSO) crystal. With the present work, the next milestone is achieved by making this powerful method accessible to various dielectrics which are typically used in BD configurations. The dynamics and spatial distribution of positive and negative surface charges were determined on optically transparent borosilicate glass, mono-crystalline alumina and magnesia, respectively, covering the BSO crystal. By variation of the nitrogen admixture to helium and the pressure between 500 mbar and 1 bar, both the diffuse glow-like BD and the self-stabilized discharge filaments were operated inside of a gas gap of 3 mm. The characteristics of the discharge and, especially, the influence of the different dielectrics on its development were studied by surface charge diagnostics, electrical measurements and ICCD camera imaging. Regarding the glow-like BD, the breakdown voltage changes significantly by variation of the cathodic dielectric, due to the different effective secondary electron emission (SEE) coefficients. These material-specific SEE yields were estimated using Townsend’s criterion in combination with analytical calculations of the effective ionization coefficient in helium with air impurities. Moreover, the importance of the surface charge memory effect for the self-stabilization of discharge filaments was quantified by the recalculated spatio-temporal behavior of the gap voltage.
This thesis highlights the impact of surface charges and negative ions on the pre-ionization, breakdown mechanism, and lateral structure of dielectric barrier discharges operated in binary mixtures of helium with nitrogen or electronegative oxygen. Sophisticated diagnostic methods, e.g., non-invasive optical emission spectroscopy and the electro-optic Pockels effect as well as invasive laser photodetachment and laser photodesorption, were applied at one plane-parallel discharge configuration to investigate both relevant volume and surface processes. Moreover, the experimental findings were supported by numerical fluid simulations of the discharge. For the first time, the memory effect of the measured surface charge distribution was quantified and its impact on the local self-stabilization of discharge filaments was pointed out. As well, it turned out that a few additional seed electrons, either desorbed from the charged dielectric surface or detached from negative ions in the volume, significantly contribute to the pre-ionization resulting in a reduced voltage necessary for discharge breakdown. Finally, effective secondary electron emission coefficients of different dielectrics were estimated from the measured breakdown voltage using an analytical model.
Das Ziel dieser Studie war die Untersuchung der biomechanischen Eigenschaften von einigen Prototypen im Vergleich zueinander und zu einigen kommerziellen MDIs. Die Untersuchung wurde durchgeführt mit Hilfe der Finite Elemente Methoden und konzentrierte sich auf die Ermittlung von simulierten Verformungen und Vergleichsspannungen in den Prototypen und im Knochen. Aufgrund der besonders vorteilhaften Geometrien und Festigkeitswerte, wurden die Prototypen aus der Serie S2 ausgewählt und durch eine Modifikation des Kopfes zu einem marktreifen Produkt weiterentwickelt. Als Ergebnis dieser Studie wurde von der Firma Dentaurum das CITO mini® Implantatsystem auf den Markt gebracht (siehe Produktinformationen unter www.dentaurum.de ).
In der Behandlung von pathologischen Prozessen der frontalen Schädelbasis war in den vergangenen Jahren eine große Dynamik zu verzeichnen. Minimalinvasive endoskopische Operationsmethoden gewinnen als „Rhino-Neurochirurgie“ zunehmend an Bedeutung.
Mit den neuen Methoden ändert sich auch der Blick auf die lokale Anatomie. Bislang fehlen epidemiologische Studien, die sich mit der zusammenfassenden Darstellung chirurgisch relevanter Strukturen und deren Beziehung zueinander beschäftigen. Ziel dieser Arbeit ist es durch die Analyse einer repräsentativen Bevölkerungsstichprobe einen Überblick über eben diese typischen anatomischen Landmarken zu geben. Eine zentrale Fragestellung besteht darin, inwiefern das Alter und das Geschlecht eines Probanden Einfluss auf das Ausmaß dieser Strukturen hat.
Insgesamt wurden zu diesem Zweck 1000 Schädel-MRT-Bilder anhand von 38 Parametern ausgewertet. Die Bilder stammen aus einer großangelegten epidemiologischen Studie der Universitätsmedizin Greifswald und wurden aus über 8000 Datensätzen zufällig ausgewählt. Durch die Verwendung der Magnetresonanztomografie ist es möglich gewesen einen repräsentativen Schnitt durch die vermeintlich gesunde deutsche Bevölkerung zu erhalten. Gleichzeitig können dadurch Aussagen über die Vergleichbarkeit von MRT- und CT-generierten Daten getroffen werden.
Bei methodisch insgesamt guter Datenqualität zeigten sich verschiedene signifikante Seiten- und Altersunterschiede, die in der Arbeit im Detail, auch im Vergleich zu früheren Untersuchungen, kritisch diskutiert werden.
Diese Dissertation soll ein Beitrag zur Weiterentwicklung geeigneter Operationsinstrumente und zur Definition eines derzeit transnasal erreichbaren Korridors leisten. Eingriffe an der frontalen Schädelbasis sollen mit Hilfe der generierten Ergebnisse besser geplant und Risiken zuverlässiger eingeschätzt werden.
Water Consumption of Agriculture and Natural Ecosystems along the Ili River in China and Kazakhstan
(2017)
Das Glaukom ist in Europa die zweithäufigste Erblindungsursache. Es handelt sich um eine irreversibel progrediente Erkrankung, welche durch eine Schädigung der Axone des Sehnervens gekennzeichnet ist. Eine wesentliche Ursache ist ein erhöhter Augeninnendruck. Dieser kann entweder medikamentös oder operativ auf ein normales Druckniveau gesenkt werden. Operativ stellt die Trabekulektomie die Therapie der Wahl dar. Postoperativ entwickelt sich im subkonjunktivalen Raum ein Filterkissen, welches den Abfluss des Kammerwassers in das venöse Gefäßsystem ermöglicht. Die Vernarbung dieses Sickerkissens ist eine der Hauptursachen für ein Therapieversagen der Operation. Eine Möglichkeit der Verbesserung des postoperativen Ergebnisses ist die subkonjunktivale Injektion von 5-FU. Es hemmt die Proliferation der Fibroblasten und führt somit zu einer geringeren Vernarbung.
In dieser Arbeit wurden die Ergebnisse der Nachbeobachtung von 87 Augen von Patienten, die postoperativ nach Trabekulektomie mit 5-FU behandelt wurden, zusammengestellt.
Gezeigt werden konnte, dass es keinen signifikanten Unterschied gibt, ob die Trabekulektomie alleine oder zeitgleich mit einer Katarakt in Kombination operiert wurde. Der IOP wurde durch die Operation in allen gebildeten Subgruppen immer signifikant gesenkt. Ebenso wurde die Anzahl notwendiger drucksenkender medikamentöser Wirkstoffe deutlich reduziert. Die Wahl des operativen Zugangsweges bedingte kein besseres oder schlechteres Operationsergebnis.
Eine statistische Signifikanz, dass eine häufigere Notwendigkeit der 5-FU Injektionen mit einem schlechteren Langzeitergebnis korreliert, konnte nicht gefunden werden.
Der Vergleich der Ergebnisse mit Publikationen der letzten Jahre erbrachte, dass die Resultate mit anderen Patientenkollektiven vergleichbar sind.
Insgesamt lässt sich somit darstellen, dass die postoperative Behandlung mit 5-FU nach Trabekulektomie am Patientenkollektiv der Klinik für Augenheilkunde der Ernst- Moritz-Arndt-Universität zu einem gutem Ergebnis führt. Insbesondere kann der Augeninnendruck, und damit eine der wesentlichen Komponenten für ein fortschreiten des Gesichtsfeldverlusts, gesenkt werden. Die hierzu parallel erforderliche drucksenkende Medikation wird stark reduziert.
Untersuchungen zum Mechanismus der oralen Absorption von Trospiumchlorid an gesunden Probanden
(2017)
In Deutschland leiden ca. 15 % der über 40-jährigen am Syndrom der überaktiven Blase (overactive bladder, OAB), welches durch plötzlich auftretenden, nicht aufhaltbaren Harndrang definiert wird. Trospiumchlorid (TC) ist ein kationischer, wasserlöslicher, antimuskarinerger Arzneistoff mit einer stark variablen Bioverfügbarkeit von ca. 10 %, der häufig zur Behandlung der OAB eingesetzt wird. Aufgrund seiner quartären Ammoniumstruktur überwindet er die Hirnschranke nicht und löst somit keine kognitiven Nebenwirkungen aus, was einen entscheidenden Vorteil gegenüber anderen Anticholinergika darstellt. Zielsetzung dieser Arbeit war die Optimierung seines schlechten oralen Absorptionsverhaltens.
TC überwindet die Enterozytenmembran als Substrat des Efflux-Carriers P-glycoprotein (P-gp) und des Aufnahmetransporters organic cation transporter 1 (OCT1). Durch die geringe Expression von P-gp in den proximalen Dünndarmabschnitten und einer gleichmäßigen Expression von OCT1 im gesamten Darm vermuteten wir ein „Absorptionsfenster“ für TC in diesem proximalen Dünndarmareal.
In zwei nach ähnlichem Design durchgeführten kontrollierten, randomisierten, cross-over Studien der Phase I versuchten wir dieses vermutete „Absorptionsfenster“ mit der Simulation gastroretentiver Darreichungsformen für TC gezielt zu bedienen. Das TC sollte dabei mit Hilfe der Antrum-Motilität über einen längeren Zeitraum, in portionierten Mengen aus dem Magen in den Dünndarm befördert werden. In der offenen, vier-armigen GI-Studie (gastric infusion) benutzten wir dafür eine Magensonde über die 30 mg in Wasser gelöstes TC in einem Zeitraum von 6 h in den Magen infundiert wurden (GI). Im Vergleich dazu stand die orale Einnahme einer 30 mg schnell freisetzenden TC-Filmtablette (immediate release, IR). Die Applikationen erfolgten jeweils im nüchternen Zustand (fasted) und nach dem Verzehr einer standardisierten fettreichen Mahlzeit (FDA; fed).
In der NaHCO3-Studie (Natriumbikarbonat) simulierten wir unter Ausnutzung der verzögerten Magenentleerung nach Verzehr einer fettreichen Mahlzeit eine physiologische Form der gastroretentiven Darreichung von TC. Durch Zugabe einer NaHCO3-Kapsel zu TC (IR-TC + NaHCO3) als Brausesubstanz in Kontakt mit Magensäure, sollte TC gleichmäßig mit dem Mageninhalt vermischt werden, um interindividuelle Unterschiede in der TC-Bioverfügbarkeit zu verringern. Im Vergleich standen die intravenöse Gabe von TC (IV-TC) und die Komedikation eines NaHCO3-Placebos (IR-TC + NaHCO3-Placebo).
Die geplanten Ansätze zur Verbesserung des Absorptionsverhaltens von TC gelangen in beiden Studien leider nicht.
Mit Hilfe von pharmakokinetischem modelling der aus der GI-Studie gewonnenen Daten, postulierten wir mögliche Gründe. So fanden wir heraus, dass es im menschlichen Darm zwei „Absorptionsfenster“ für TC geben muss. Ein schmaleres mit geringerer Permeabilität im Jejunum und ein breiteres mit höherer Permeabilität im Caecum/Colon ascendens. Ursächlich hierfür könnten die lokale Häufigkeit und das Wechselspiel der in diesen Arealen vorkommenden Transportproteine P-gp und OCT1 sein. Der Versuch durch Gastroretention ein proximales „Absorptionsfenster“ zu bedienen erwies sich daher nach pharmakokinetischer Modellanalyse als Fehlkonzept. In zukünftigen Studien sollten weitere Darreichungsformen erprobt werden, die insbesondere auf eine Freisetzung des TCs im zweiten „Absorptionsfenster“ mit einer höheren Permeabilität für TC abzielen.
Staphylococcus aureus (S. aureus) is the leading cause of serious diseases in human both from hospital and community associated infections. Some clinical manifestations of S. aureus infections are infective endocarditis (IE), osteoarticular infections, skin and soft tissue, pleuropulmonary, and device-related infections. In Germany, S. aureus is the second most common cause of hospital-acquired (HA) infections. About 16.7% of these nosocomial infections are caused by HA-MRSA clinical isolates. It has been a huge threat for the clinicians/scientists to control the emergence of such infections caused by S. aureus. S. aureus exhibits increasing virulence and resistance to various antibiotics, complicating prevention and treatment of infections. Eventually, active and passive vaccines might be the alternative strategy to deal with S. aureus related diseases. An effective S. aureus vaccine would provide great potential security and many societal benefits. However, so far vaccine trials have failed often due to limited number of available antigen candidates (monovalent/single antigen) in the clinical trials. Efforts to develop not only S. aureus vaccine but also prognosis or diagnosis tools are challenging tasks. That was the motivation point for the current thesis to identify potential antigen candidates for the aid of vaccine development using immunoproteomics approaches. From the earlier studies, passive immunisation with CP5, CP8, PNAG, ClfA, SdrG, alpha-hemolysin and active immunisation with IsdB, SEB, ClfA, CP5, CP8 were examined during preclinical trials and found to be the best examples for potential vaccine candidates. The antibody responses against S. aureus infections are heterogenous, still it is possible to identify the antibody signatures to a number of corresponding S. aureus antigens, whose abundance and presence could correlate to the disease state and may predict treatment outcome. To support this hypothesis, goals were set to develop and validate serological assay by indirect detection using suspension array technology (SAT). During the study, an antigen library of 140 recombinant S. aureus antigens was generated. Further serological assay were developed and validated to monitor the insights of antibody mediated humoral responses during S. aureus infection from various episodes of S. aureus infection. As an outcome, potential immunogenic antigen candidates were identified which may be used as candidates in active/passive vaccination and to stratify the patient. In total, three studies were carried out using serum and plasma samples from S. aureus nasal colonised healthy individuals (carriers and non-carriers) and bacteraemia patients (control, complicated and uncomplicated sepsis). Bead-based assays were performed and subsequent statistical analyses were done to identify immunogenic antigens that might discriminate between the different clinical status and outcome. Screening of healthy individuals (study-1) have shown significantly higher IgG responses against 14 antigens in S. aureus nasal carriers compared to non-carriers. Furthermore, the clonal complex 30 group of healthy carriers has shown significantly higher IgG responses against toxic shock syndrome toxin-1 (Tsst1) in comparison to non-clonal complex 30 healthy carriers. Study-2 have shown extensively higher IgG responses against 67 antigens in control samples compared to sepsis patients. 50% of the antigens eliciting different immune responses belonged to the extracellular components of S. aureus. The IgG responses against MSCRAMM proteins such as FnbA, FnbB, Efb-1 have been shown to be significantly higher in complicated sepsis. Study-3 have shown notably higher IgG responses against 8 antigens (Plc, SspB, IsaA, SEM, GlpQ, HlgC, SACOL0444, SACOL0985) at baseline in uncomplicated sepsis patients compared to patients subsequently developing complicated sepsis. In summary, the group of immunogenic antigens that have been identified in these studies using immunoproteomics approach could be a starting point for the development of S. aureus vaccines. Moreover, the suspension array technology approach facilitated the identification of new S. aureus antigen candidates in addition to earlier reports. The current results of this study support the hypothesis that it is possible to identify a serological response to potential S. aureus antigens that correlate to progression of S. aureus infections.
The present doctoral dissertation comprises new studies on the fossil vertebrate assemblage recovered from the late Early Jurassic marine “Green Series” clay deposits of Grimmen and Dobbertin in north-eastern Germany that contribute to fill the gap of knowledge regarding its faunal composition and its relevance for understanding Early Jurassic vertebrate life. The investigations led to the recognition of wide range of vertebrate taxa, including basal gravisaurian sauropods, secondarily marine reptiles, a diverse fauna of leptolepid fishes, and a new genus and species of pycnodontiform fishes. In addition, a taxonomic revision of the Early Jurassic saurichthyid fish Saurorhynchus was performed, leading to the identification of two new, previously unnamed species. The results provide new insights into the taxonomic, systematic, and ecological diversity of Early Jurassic vertebrates, and hence add significant new data to our knowledge on Lower Jurassic vertebrate palaeobiodiversity patterns.
Neuropathische Schmerzen sind besonders schwierig zu behandeln. Hierfür werden Prozesse im Gehirn verantwortlich gemacht, die eine Art Schmerzgedächtnis generieren und unterhalten. Weiterhin wird angenommen, dass diese Veränderungen auch für typische Begleitsymptome, wie Sensibilitätsverlust und Bewegungseinschränkungen von Patienten verantwortlich sein könnten. Diese Prozesse und Veränderungen sind Folge fehlgeleiteter, maladaptiver, neuronaler Plastizität. Da neuronale Plastizität jedoch ein kontinuierlicher Prozess ist, der moduliert werden kann, ist anzunehmen, dass auch die schmerzbedingten Veränderungen grundsätzlich positiv beeinflussbar sind. Ziel der zugrundeliegenden Untersuchung war es, die Modulierbarkeit von pathologischen Veränderungen bei neuropathischen Schmerzpatienten durch die Anwendung lokaler kutaner Anästhesie zu erfassen. Hierzu wurde eine Gruppe von Patienten, die unter dem komplexen regionalen Schmerzsyndrom leidet, untersucht. Jeweils vor und nach der Anwendung einer lokalen kutanen anästhesierenden Creme wurden periphere sensorische und motorische Tests durchgeführt. Des Weiteren wurde mit Hilfe der TMS die SICI als Korrelat der Erregbarkeit des motorischen Kortex gemessen. Alle Messungen wurden in einem weiteren Durchgang mit Hilfe einer Placebo-Creme kontrolliert.Es zeigte sich, dass nur die Anwendung der anästhesierenden Creme in der Lage war, die pathologisch erhöhte Erregbarkeit im betroffenen Kortex zu senken und die verminderte taktile Diskriminationsfähigkeit der Fingerspitzen zu verbessern. Auch wurden feinmotorische Fähigkeiten signifikant verbessert. Obwohl ein Zusammenhang zwischen den pathologischen Veränderungen und dem Schmerzniveau zu bestehen scheint, zeigte sich hier ,durch die Intervention, keine Veränderung. Nichtsdestotrotz wurde deutlich, dass typische, zum Teil langjährig bestehende Symptome, durch eine einfache Intervention moduliert werden konnten. Sowohl bei der Entstehung von Symptomen als auch bei der hier gezeigten Modulierbarkeit spielte die neuronale Plastizität eine entscheidende Rolle. Die Förderung von neuronaler Plastizität in eine physiologische Richtung wird in Zukunft, neben der medikamentösen Therapie, ein weiterer wichtiger Bestandteil in der Behandlung von neuropathischen Schmerzen werden. Hierbei könnte die Unterstützung durch die temporäre lokale kutane Anästhesie im Rahmen eines spezialisierten Bewegungstrainings, wie zum Beispiel die Spiegeltherapie, eine große Rolle spielen.
Psychological health is a result of the effective interplay between explicit and implicit attempts to regulate ones’ emotions (Koole & Rothermund, 2011). Emotion regulation refers to processes that influence the intensity, the duration and the type of emotion experienced (Gross & Thompson, 2007). While explicit emotion regulation comprises effortful mental processes, implicit emotion regulation refers to processes that require no monitoring and terminate automatically (Gyurak, Gross, & Etkin, 2011).
In the present thesis, explicit and implicit strategies to regulate emotions were investigated. In Study 1, a well-established paradigm (Gross & Levenson, 1993) was adapted to examine the up- and down-regulation of positive and negative emotions using two different explicit emotion regulation strategies. To infer on the neurobiological correlates, blood oxygen level dependent (BOLD) brain activity was recorded using functional magnetic resonance tomography. Furthermore, as a trait marker for the individual ability to regulate emotions, heart rate variability (HRV) was acquired during rest. In Study 2, implicit emotion regulation was examined. Therefore, a well-established fear extinction paradigm was compared to a novel approach based on the integration of new information during reconsolidation (Schiller et al., 2010). Autonomic arousal was measured via the skin conductance response during fear acquisition, fear extinction and after fear reinstatement. In Study 3, two dysfunctional emotion regulation strategies —worrying and rumination— were investigated. Excessive worrying and rumination are pathogenic characteristics of psychological disorders. Behavioral, autonomic and BOLD activity was recorded during worried and ruminative thinking as well as during neutral thinking.
The results showed that explicit emotion regulation was associated with modulated BOLD activity in the amygdala according to the regulation direction independent of the applied strategy and the valence of the emotion. In addition, increased dorsolateral prefrontal cortex (dlPFC) activity was observed during regulation compared to passively viewing emotional pictures. The findings are in line with previous research (Eippert etal., 2007; Kim &Hamann, 2007; Ochsner etal., 2004) and support the key role of the dlPFC during the explicit regulation of emotions. Similarly, implicit emotion regulation was associated with a decreased autonomic fear response, which was sustained after fear extinction during reconsolidation. The findings underscore the notion, that this novel technique might alter the initial fear memory resulting in a permanently diminished fear response (Nader, Schafe, & LeDoux, 2000; Schiller et al., 2010). Dysfunctional emotion regulation was associated with increased autonomic activity and fear potentiated startle (during worry) as well as increased BOLD activity in the insula (during worry and rumination) and increased BOLD activity in the amygdala (during rumination). In addition, neural activity in brain areas associated with the default mode network was observed. These findings stress the preserved negative emotional activity and the self-referential nature of the examined dysfunctional strategies. The results of all three studies are integrated into a neuro-biological model of emotion regulation focusing on the interplay between subcortical and prefrontal brain areas.
Investigation on the primary and secondary metabolism of marine and terrestrial endosymbionts
(2017)
Ph.D. thesis describes the metabolism of marine fungus and isolation of natural product for human use in part I and also describes earthworm endosymbiosis mechanism in part II. From the marine fungus project, three new producers have been identified for the previously reported bioactive secondary metabolites. And, from the Earthworm endosymbiosis project, the role of primary metabolites in the host fitness has been partially studied. the results outcome will be a partial contribution to microbial symbiosis.
Unabhängig vom medizinischen Fortschritt stellt die Sepsis auch im 21. Jahrhundert ein Krankheitsbild mit hoher Mortalitätsrate, progredienter Inzidenz und zunehmender volkswirtschaftlicher Bedeutung dar. Ein zentraler therapeutischer Faktor ist der Erhalt mikro- und makrozirkulatorischer Hämodynamik. In vorangegangenen Arbeiten konnte gezeigt werden, dass die Modulation von Tyrosinkinasen und Tyrosin-Phosphatasen die Mikrozirkulation in septischen Zuständen positiv beeinflussen kann.
Wir untersuchten die Auswirkungen des Tyrosine receptor kinase B -Agonisten Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) auf die intestinale Mikrozirkulation und Leukozyten-Endothel-Interaktion unter experimenteller Endotoxinämie mittels intravitaler Fluoreszenzmikroskopie. Hierzu wurden die funktionelle, dysfunktionelle und nicht-funktionelle Kapillardichte der Lamina muscularis longitudinalis, circularis und des Stratums mucosae sowie die Leukozytenadhärenz der Venolen der submukösen Darmwand bestimmt. Ergänzend erfolgte eine Messung der hämodynamischen Parameter Herzfrequenz und mittlerer arterieller Blutdruck, sowie von Körpertemperatur, Blutgasen und Laktatkonzentration. Eine Bestimmung von Zyto- bzw. Chemokinen erfolgte mittels Fluorescent Bead Immunoassay.
Die intravenöse Applikation von BDNF führte unter Endotoxinämie zu einer signifikant erhöhten konstanten Leukozytenadhärenz in den Venolen dritten Grades der Darmwand und zu einer tendenziellen Zunahme um ca. 33 % in den Venolen ersten Grades. Die funktionelle Kapillardichte zeigte sich hingegen nach Behandlung der Endotoxinämie in den Laminae musculares longitudinalis und circularis tendenziell reduziert. Die Dichte nicht-funktioneller Kapillaren verhielt sich konkordant nach Behandlung mit BDNF tendenziell erhöht. Die Behandlung mit BDNF führte zu keiner Beeinträchtigung der Hämodynamik, jedoch zu einer signifikanten Basenabweichung unter Endotoxinämie. Eine Veränderung der Zytokinspiegel wurde nach BDNF-Applikation nicht verzeichnet.
Die Hinweise auf eine Verschlechterung der intestinalen Kapillarperfusion und der Nachweis einer verstärkten Leukozytenaktivierung nach BDNF-Applikation in systemischer Inflammation identifizieren die Blockade der durch endogenem BDNF vermittelten Kaskaden als mögliches therapeutisches Ziel. Es scheint daher sinnvoll, in weiterführenden tierexperimentellen und ggf. klinischen Studien den Nutzen von BDNF-Antagonisten in der Therapie systemisch-inflammatorischer Zustände wie der Sepsis zu evaluieren
Gegenstand der hier vorgestellten Arbeit ist die Beschichtung von Wundauflagen mit Zinkoxid- und Silberhaltigen antibakteriellen Schichten. Die Aufbringung der Schichten erfolgt dabei auf den Wundauflagen mittels Atmosphärendruckplasma. Die Matrix der Schichten besteht aus Siliziumdioxid, in welcher die Wirkstoffe eingelagert sind. Auf diesem Weg hergestellten Wundauflagen wurden hinsichtlich ihrer antibakteriellen Wirkung und zytotoxischen Eigenschaften charakterisiert. Ziele waren ein minimaler Einsatz an Wirkstoffen und die Nutzung eines modernen Beschichtungsverfahrens. Der zytotoxische Einfluss der Wundauflagen wurde an 3D-Hautmodellen im Vergleich zu den am Markt befindlichen Produkten validiert.
Background: Early childhood caries remains an unsolved problem in children under three worldwide. Midwives are important health care persons around birth and can shape behavior. They possibly can play a positive role in preventing early childhood caries in young children. Objective: to assess how involved midwives are in early childhood caries prevention, what preventive measures they recommend and what knowledge they have about early childhood caries, as well as to study the potential differences between the various federal states or due to their work experience. Materials and Methods: An online survey targeted midwives in Germany regarding their knowledge about early childhood caries as well as the preventive measures they recommended. Participants were members of the German Association of Midwives (DHV). The survey invitation was published with the monthly newsletter and in the association journal of the DHV. Data was collected anonymously. Results: 191 midwives nationwide responded to the questionnaire. Most midwives were aware about ECC prevalence, consequences, causes and the teeth mainly affected. Midwives gave excellent recommendations regarding diet, oral hygiene and avoiding prolonged bottle feeding. However, only 40.8% of midwives recommended the first dental visit with the eruption of the first tooth. 71.7% recommended a fluoride tooth paste with the eruption of the first tooth. The rest advised a later use or non-fluoridated toothpaste. Regional differences were minimal. Conclusion: Midwives have good oral health knowledge, but there is some variability in recommendations on the first dental visit and the use of fluoride toothpaste which reflects an inconsistency of professional recommendations delivered by different health care institutions in Germany.
Leaf-inhabiting fungi are a hyperdiverse group of microbiota found in all terrestrial habitats. Comparative studies targeting the drivers of endophytic fungal biodiversity are rare and identified multiple effectors, such as plant chemistry, climate and seasonal attributes. Our project aimed to study the pattern of the leaf-associated mycobiome of European beech (Fagus sylvatica) at altitudinally distinct sites to reveal diversity, composition and seasonal dynamics of fungal endophytes by a combination of metabarcoding, cultivation and subsequent ecological analyses. This thesis also intended to study the fungal relationship with biotic and abiotic factors: elevation, local site conditions, leaf biochemistry and leaf status. Metabarcoding and cultivation were applied for same leaf samples to trace both environmental drivers and method-dependent signals of the detected fungi. An experimental field site consisting of 100 (2-years old beech) trees was established called ‘beech phytometer’ system at two altitudes (517 and 975 m a.s.l.) in a German mountain forest. Beech trees were randomly selected from both sites as well as from neighboring beech trees. Ten trees from each site were chosen and 10 leaves per tree were sampled. Climatic and leaf biochemistry (Chlorophyll, flavonoid and nitrogen) data were seasonally (Autumn, Spring and Summer) investigated for two continuous years (Oct 2013 to Oct 2015) at these two elevations. In the first year (autumn, 2013) of the project (chapter 3.1), the leaf-inhabiting fungi of natural beech trees were investigated by using high-throughput sequencing (metabarcoding) at three altitudinally distinct sites (with timberline at 1381 m a.s.l.) in the German Alps. This paper focuses on a detailed description and evaluation of metabarcoding amplicon library preparation and a subsequent analytical workflow. Fungal diversity and community composition were compared as a function of different elevated sites and leaf status (i.e., vital or senescent). However, three investigation sites resulted in 969 OTUs (operational taxonomic units) from 820441 sequences. Taxonomic compositions (order) of beech fungi differed strongly among the three sites but were less distinct between the vital and the senescence leaves. Fungal community composition at valley site clearly differed from those of mountain and timberline where differences between mountain and timberline were less prominent. Vital and senescence leaf differed in fungal community structures indicating a strong dynamics of leaf fungi in autumn. Elevation and leaf status were found to be the main explaining factors, which affected the fungal richness and compositions. Another survey (Chapter 3.2) was conducted just after the establishment of the ‘beech phytometer’ trees in the same period (autumn 2013) where leaf mycobiome of the phytometer trees (trees originally came from Northern Germany and grown in nursery) were compared with the fungi of surrounding natural beech habitat at valley (517 m a.s.l.) and mountain site (975 m a.s.l.) in the same location “Untersberg”. Fungal diversity was lowest in the managed habitat in the nursery and was highest in natural habitat. Fungal diversity and compositions significantly associated the origin of the trees. Under natural conditions, the fungi were more diverse at lower altitudes than at higher altitudes. Additionally, leaf chlorophyll and flavonoid contents showed negative correlations with fungal richness in natural stands. In the second year (autumn 2014), another survey (chapter 3.3) was conducted on leaf endophytes of phytometer trees with metabarcoding and cultivation approaches to trace the environmental drivers and method-dependent indications. Metabarcoding resulted in 597 OTUs from 170480 curated ITS1 reads and cultivation revealed 70 OTUs from 438 culture-based Sanger sequences. Both approaches resulted in non-overlapping community compositions and pronounced differences in taxonomic classification and trophic stages. However, both methods revealed similar correlations of the fungal communities with local environmental conditions. Our results indicate undisputable advantages of metabarcoding over cultivation in terms of representation of the major functional guilds, rare taxa and diversity signals of leaf-inhabiting fungi. This stressed out the importance of cultivation for complementing sequence databases with good quality reference data and encouraged the use of both approaches in future microbial biodiversity assessment studies. Phytometer and natural trees were intensively investigated in this study (chapter 3.4) to assess the influence of site characteristics (altitudes, local microclimate), seasonality, leaf biochemistry and leaf age on fungal diversity and composition. In total, our analytical Illumina workflow resulted in 15703599 demultiplexed and ITS1 reads from 165 samples. Clustering at 97% similarity resulted in 1199 OTUs. Climatic parameters were significantly differed between valley and mountain on daily basis but were insignificantly differed on monthly basis. The compositional difference between phytometer and natural mycobiome was significant for combined data as well as for the seasonal data (Oct 2013-Oct 2014). We observed a strong seasonal turnover in phyllosphere fungi in both habitats over the two years of investigation, suggesting that the plant-fungal system not only responds to cyclic climatic conditions but depends as well on various parameters, e.g., geographic position, substrates age and surrounding vegetation. A side (chapter 3.5) study was done to see the connection between the foliar endophytes and foliar phenolic compounds of European aspen (Populus tremula) in the presence and absence of specialist beetles (Chrysomela tremula). A distinct pattern of the leaf endophytes was found to be associated with aspen genotype and chemotype, but this specificity disappeared in the presence of herbivorous beetles. This suggested that leaf endophytes responded to the herbivory in aspen. In general, the altitudinal difference is the most important explaining factor for fungal community differences, which shapes many dependent abiotic and biotic habitat factors. Regarding cost and time per sequence, metabarcoding is superior to cultivation approaches and offers surprisingly profound insights by yielding much more data, allowing to test at once multiple hypotheses in fungal ecology.
In M.-V. werden wesentliche politische Entscheidungen regelmäßig von Hinweisen auf Bevölkerungsprognosen begleitet. Dabei sind es Bevölkerungsvorausberechnungen, deren Ergebnisse maßgeblich von den getroffenen Annahmen, den zugrundeliegenden Bevölkerungsdaten und der Methodik abhängen. In Kombination mit deren weiteren Prinzipien handelt es sich eher um Modelle, deren Aussagekraft bezüglich eines langen Prognosezeitraumes stark limitiert ist. Da alternative Instrumente demgegenüber deutlich zurückstehen, können Infrastrukturentscheidungen nicht in ausreichendem Maße abgesichert werden.
Vor dem Hintergrund, dass M.-V. bspw. durch eine geringe Bevölkerungsdichte oder eine Vielzahl kleiner Gemeinden gekennzeichnet ist, sollte es die oberste Prämisse sein, langfristig weithin akzeptierte Strukturen zu schaffen, die den Gemeinden eine Perspektive gibt. In diesem Sinne ist der bisherige Ansatz der Stärkung der Zentren und der infrastrukturellen Marginalisierung der übrigen Gemeinden nicht erstrebenswert. Diesem Ansatz wird eine Flexibilisierung von Infrastruktur entgegengestellt, mit der alles erfasst wird, was im politisch gesetzten Auftrag bestehende Funktionsdefizite ausgleicht oder abdeckt. Gleichzeitig wird dem Begriff der Daseinsvorsorge eine Absage erteilt, da von Grunddaseinsfunktionen bei einem staatlichen Rückzug aus der Fläche nicht mehr gesprochen werden kann. Andernfalls würden bspw. die über 65-Jährigen nicht in die Zentren „flüchten‟. Zudem muss festgehalten werden, dass mit der Flexibilisierung des Begriffes Infrastruktur auch eine Neuinterpretation der Begriffe Mobilität und Verkehr einhergeht. Mobilität zeichnet bisher durch eine technische Überbetonung aus und zielt auch auf Ortsveränderungen ab. Damit überschneidet sich Mobilität definitorisch mit Verkehr. Zugleich ist die Rolle der Infrastruktur von nachrangiger Bedeutung. Die Integration des flexiblen Infrastrukturbegriffes führt zu einer Mobilität, die einfach die Fähigkeit zur Interaktion beschreibt und Verkehr wird zu konkreten Handlungen von Subjekten oder sozialen Gruppen. Beide sind dann nur noch von den individuellen Präferenzen und der Infrastruktur abhängig, wobei die Unplanbarkeit der individuellen Präferenzen festgehalten werden muss. Die infrastrukturelle Abhängigkeit zeigt sich auch bei Vulnerabilität und Resilienz. Während Vulnerabilität für Prozesse und deren Wirkungen auf Systeme sowie Organisationen in Abhängigkeit von Infrastruktur steht, bezeichnet Resilienz den Umgang mit vulnerablen Prozessen in Abhängigkeit von der Infrastruktur und der Zielsetzung. Aufgrund der nur unzureichend vorhandenen Informationen über die Gemeinden in M.-V. stand die Verbesserung der empirischen Basis gegenüber de-taillierten Maßnahmen im Fokus.
Ganz allgemein vollzog sich auf der Gemeindeebene zwischen 1990 und 2012 eine sehr vielschichtige Entwicklung. Das betrifft neben der Einwohnerzahl auch die altersgruppenspezifische Betrachtung, die der Beschäftigung sowie die Gemeindefinanzen. In Bezug zu den Einwohnerzahlen führte der Zensus zu eine deutlichen Bereinigung der Statistik. Jedoch wurde eine Rückrechnung für frühere Jahre per Gerichtsentscheid für unzulässig erklärt. Daher behalten die Werte vor 2011 ihre Gültigkeit. Während in den Jahren vor 2000 eine deutliche Suburbanisierung erkennbar war und sich in den Stadt-Umland-Bereichen entsprechende arbeitsräumliche Verflechtungen etablierten, hat sich die Suburbanisierung in der Folgezeit stark abgeschwächt und teilweise ins Gegenteil verkehrt. Getragen wird diese Entwicklung insbesondere durch die 20 - 25 sowie die über 65-Jährigen. Während bei den 20 - 25 Jährigen die ökonomischen Motive überwiegen, welche eine selektive Reurbanisierung stützt, hat die Wanderung der über 65-Jährigen eher infrastrukturelle Gründe. Die infrastrukturelle Marginalisierung der kleinen Gemeinden trifft auf eine Altersgruppe, die in zunehmenden Maße zu keiner Kompensation mehr fähig ist und so in Richtung der zentralen Orte abwandert. Alternativ zieht es diese Altersgruppe auch in touristisch bedeutsame Gemeinden. Damit tritt eine planerisch opportune Wanderungsbewegung ein, welche die Prämisse der Stärkung der Zen-tren unterstützt. Diese Segregation vollzieht sich vor einer dispersen Siedlungsstruktur, welche durch die politische Rahmensetzung und gezielte Vermarktungsstrategien in der Vergangenheit verfestigt wurde, die den individuellen Präferenzen viel Freiraum ermöglichte. Die Infrastrukturkonzentration destabilisiert die Strukturen und fördert wiederum die Arbeitsplatzkonzentration in den Zentren. Allein die Ober- und Mittelzentren vereinten 2012 60 % der SV Beschäftigungsverhältnisse. Die Arbeitsplätze sind damit weit stärker konzentriert als die Bevölkerung und hohe Auspendlerquoten die Folge. Dabei obliegt der Ausgleich infrastruktureller Defizite den Gemeinden, die wiederum eine hohe fremdbestimmte Ausgabenlast zu bewältigen haben. Demgegenüber steht ein KFA, der sich nicht an den realen Aufwendungen orientiert, so dass infolgedessen die Investitionen reduziert wurden. Des Weiteren sind finanzielle Spielräume kaum vorhanden. Im Ergebnis markiert bspw. die selektive Bevölkerungsentwicklung oder die Handlungsunfähigkeit der Gemeinden, die aus der Entwicklung der Gemeindefinanzen resultiert, jeweils einen vulnerablen Prozess, die bisher nicht adäquat bewältigt werden. Die Stärkung der Zentren kann nur im Hinblick auf die politische Zielsetzung als eine positive Resilienzstrategie für eine Handvoll Gemeinden bezeichnet werden.
Um eine zukünftige Alternativendiskussion anzuregen, wurden die Gemeinden im Anschluss einer multivariaten Analyse unterzogen. Zur Absicherung der Ergebnisse wurde eine Prüfung auf Normalverteilung sowie eine Untersuchung auf stochastische Unabhängigkeit vorgeschaltet. Die Prüfung auf Normalverteilung hat ergeben, dass diese für keine der 165 Variablen vorlag. Die maßgebliche Ursache hierfür liegt in der Betrachtungsebene der administrativen Einheiten und dem hohen Anteil der Gemeinden bis 2.000 Einwohner. Allerdings sind die Gemeinde gerade Untersuchungsgegenstand dieser Arbeit, so dass sich eine Änderung der Betrachtungsebene ausschloss. Folglich führte die Gliederung der administrativen Einheiten in M.-V. in Abhängigkeit von den Einwohnerzahlen zu Autokorrelationen zwischen den einzelnen Variablen. Diese Zusammenhänge bestanden auch bei Variablen mit einem zeitlichen Trend, so dass als Folge der Prüfung auf stochastische Unabhängigkeit die Clusteranalyse in zwei Analysen mit jeweils einem Variablenblock geteilt wurde. Die Anzahl der betrachteten Variablen reduzierte sich hierbei auf insgesamt 88. Das Resultat der ersten Clusteranalyse waren 5 Klassen, wobei Rostock eine eigene Klasse bildete. Die anderen Städte wie Greifswald, Stralsund, Neubrandenburg, Wismar sowie Schwerin formten ihrerseits einen Cluster und die übrigen Gemeinden verteilten sich auf die anderen drei Klassen. Insbesondere zahlreiche Tourismusgemeinden und zentrale Orte traten in einem eigenen Cluster deutlich hervor. Die Dominanz der großen Gebietskörperschaften zeigte sich auch in der zweiten Clusteranalyse, wobei sich die Struktur mit 6 Klassen als sehr stabil erwies. Die Ergebnisse wurden nach-folgend in einer Typisierung zusammengefasst, wobei sich 14 Regionaltypen erga-ben, deren Interpretation 7 Haupttypen offenbarte. Neben Rostock als Regiopole treten u. a. Regionalzentren, Kleinstgemeinden oder Gemeinden mit eingeschränkter Leistungsfähigkeit auf. Durchaus bemerkenswert ist der Umstand, dass einige Gemeinden von Usedom und Rügen eher Stadt-Umland-Gemeinden entsprechen und solche mit einer eingeschränkten Leistungsfähigkeit eher im Osten des Landes anzutreffen sind. Daneben sind Tourismusgemeinden ähnlich strukturiert wie Mittelzentren und zahlreiche Grundzentren grenzen sich lediglich über ihren Status von anderen Landgemeinden ab. Darüber hinaus grenzt sich diese Gliederung deutlich von der des Landes mit den ländlichen Gestaltungsräumen ab. Zur Identifizierung dieser wurden Kriterien herangezogen, die stochastisch nicht unabhängig sind, welche zur Basis für ein politisch motiviertes Ranking wurden. Die damit aufgeworfene These von der fragwürdigen Zukunftsfähigkeit, ist in erster Linie politisch determiniert.
Insgesamt zeigt sich mit der Handlungsmaxime „Stärkung der Zentren‟ ein vulnerabler Prozess, der sich in der Gemeindeentwicklung deutlich niederschlägt. Zur Vermeidung einer weiteren Vertiefung ist zunächst eine theoretische Neuausrichtung, wie sie in Grundzügen vorgestellt wurde, notwendig. Dabei ist die Forderung, dass Infrastruktur flexibilisiert werden muss, nicht neu. Sie wurde bspw. schon in Zusammenhang neuer interkommunaler Kooperationsformen postuliert. Die bisherige normative Fixierung der langfristigen Infrastrukturentwicklung über ROG und LPlG manifestiert die Reduzierung des ländlichen Raumes auf seinen existentiellen Kern und ignoriert gewachsenen Strukturen und individuelle Präferenzen der lokalen Bevölkerung. Im nächsten Schritt sollten die Bevölkerungsprognosen um andere Instrumente ergänzt werden, um frühzeitig bestimmte Entwicklungen aufzudecken und zu gestalten. Hierbei sollten die Akteure vor Ort, insbesondere die Gemeinden, auch in der Lage sein, die Gestaltungskompetenz wahrzunehmen. Das setzt voraus, dass zur Erfüllung der Pflichtaufgaben keine Liquiditätskredite erforderlich sind. Sollte eine aufgabengerechte Finanzausstattung nicht möglich sein, muss die derzeitige Aufgabenverteilung zwischen den Kommunen, dem Land sowie dem Bund neu geregelt werden. Eine fremdbestimmte Aufgabenträgerschaft und starre Richtwerte hinsichtlich der infrastrukturellen Ausgestaltung sind Mittel der Vergangenheit, die eine Flexibilisierung und mehr gemeindliche Selbstverantwortung nicht zulassen. Danach kann man beginnen über eine Gemeindegebietsreform Organisationsschwächen zu beseitigen und eine Resilienzstrategie zu verfolgen, die sich nicht allein in einer weiteren Infrastrukturkonzentration erschöpft.
Presumably every organism on earth is involved in at least one mutualistic interaction with one or several other species. To interact with each other, the species need traits that provide benefits to the partner species. Surprisingly, the function of traits for the stabilization of mutualisms has rarely been investigated, despite of a general lack of knowledge how mutualisms are maintained. The aim of this work was to find functional traits, which stabilize the mutualism between a bat species and a carnivorous pitcher plant in Northern Borneo. Kerivoula hardwickii is the only bat species known to roost in pitcher-shaped trapping organs of Palaeotropical pitcher plants (Nepenthes). These bats fertilize the pitcher plant Nepenthes hemsleyana with their nutritious nitrogen-rich faeces while roosting inside the pitchers. The plants have outsourced capture and digestion of arthropod prey to the bats on which they strongly rely for nutrient acquisition. The bats in contrast are less dependent on their mutualism partner as they also roost in pitchers of two further Nepenthes species as well as in developing furled leaves of various plant species in the order Zingiberales. In earlier studies, we found that N. hemsleyana outcompetes alternative roosts by providing high-quality roosts for the bats. However, which traits exactly stabilize the mutualism between K. hardwickii and N. hemsleyana was still unclear. I found that both the bats and the pitcher plants show traits, which have the potential to stabilize their interaction. On the level of morphological traits, I found that the pitchers have a low fluid level and a particular shape that provide just enough roosting space for one individual of the solitary K. hardwickii, a mother with juvenile or a mating couple. The bats have enlarged thumb and foot pads that enable them to cling to the smooth surfaces of their roosts without using their claws. This avoids damage to the sensitive N. hemsleyana pitchers. On the level of communicational traits, again N. hemsleyana acquired morphological structures that act as effective ultrasound-reflectors, which guide the echo-orientating bats to the opening of the pitchers and help the bats to identify their mutualism partner. The bats’ calls on the other hand are characterized by extraordinary high starting frequencies and broad bandwidths, which enable K. hardwickii to easily locate pitchers of N. hemsleyana and other Nepenthes species in their dense habitats. Finally, on the level of behavioural traits the bats often but not always prefer their mutualism partner to other roosts when they can select roosts in their natural environment or in behavioural experiments. The reason for this behaviour seems to be a combination of 1) N. hemsleyana’s superior quality compared to alternative roosts and 2) different roosting traditions of the bats. In conclusion, the mutualism between bats and pitcher plants is asymmetric as N. hemsleyana is more dependent on K. hardwickii than vice versa. For the plants bat faeces present their most important nutrient source. In contrast, K. hardwickii can select between alternative roosting plants. This asymmetric dependency is reflected in the specifity and function of the traits that stabilize the mutualism in each of the two involved species. Especially on the morphological level, N. hemsleyana seems to have evolved several traits that perfectly fit to K. hardwickii. In contrast, the bats’ traits more generally facilitate their roosting in funnel-shaped plant structures and their occurrence in cluttered habitats. Thus, they are probably exaptations (i.e. traits that evolved for another reason) that are nevertheless functional and stabilize the mutualism with N. hemsleyana. This plant‘s superior roost quality is likely a consequence of the competition with alternative roosting plants and is a pre-requisite for the bats to prefer N. hemsleyana. Moreover, my study confirms earlier findings that asymmetric dependencies support the stabilization of mutualistic interactions. Finally, my work indicates that the specifity of functional traits can be used as a measure to determine mutual dependencies of mutualistic partners.
Background: Securing future blood supply is a major issue of transfusion safety. In this prospective 10-year longitudinal study we enrolled all blood donation services and hospitals of the federal state Mecklenburg-Western Pomerania. Methods and Results: From 2005 to 2015 (time period with major demographic effects), whole blood donation numbers declined by 18%. In male donors this paralleled the demographic change, while donation rates of females declined 12.4% more than expected from demography. In parallel, red cell transfusion rates/1,000 population decreased from 2005 to 2015 from 56 to 51 (-8.4%), primarily due to less transfusions in patients >60 years. However, the transfusion demand declined much less than blood donation numbers: -13.5% versus -18%, and the population >65 years (highest transfusion demand) will further increase. The key question is whether the decline in transfusion demand observed over the previous years will further continue, hereby compensating for reduced blood donation numbers due to the demographic change. The population structure of Mecklenburg-Western Pomerania reflects all Eastern German federal states, while the Western German federal states will reach similar ratios of age groups 18-64 years / ≥65 years about 10 years later. Conclusions: Regular monitoring of age- and sex-specific donation and transfusion data is urgently required to allow transfusion services strategic planning for securing future blood supply.
Im deutschen Gesundheitswesen stellt MRSA nicht nur im stationären, sondern auch im ambulanten Bereich eine Behandlungserschwernis dar. Patienten mit chronischen Wunden sind bei MRSA-Infektionen besonders gefährdet. Deshalb wurden als Ausgangslage für die vorliegende Arbeit die Forschungsfragen formuliert, ob a) eine ambulante MRSA-Sanierung bei Patienten mit chronischen Wunden durchführbar ist und b) die damit erzielbaren Fallerlöse die Praxiskosten decken. Zur Beantwortung der Frage wurden a) Berichtsdaten der Kassenärztlichen Bundesvereinigung an das Bundesministerium für Gesundheit b) Abrechnungsdaten der Kassenärztlichen Vereinigung Mecklenburg-Vorpommern und c) die Daten der MRSA-fokussierten MEracL-Studie (MRSA eradication for chronic lesions) analysiert. Auf Grund der Ergebnisse konnten fünf Kernaussagen formuliert werden: 1) Die Durchführung einer ambulanten Sanierungsbehandlung ist möglich. 2) Das Vorhandensein einer chronischen Wunde ist ein MRSA-Risikofaktor, aber kein Hemmnis für die Durchführung einer ambulanten Sanierungsbehandlung. 3) Die Akzeptanz der Ärzte hinsichtlich der Durchführung einer ambulanten Sanierungsbehandlung ist regional unterschiedlich. 4) Die errechneten Fallerlöse decken nicht die realen Praxiskosten. 5) Das Budget für Leistungen im Zusammenhang mit MRSA sollte sektorenübergreifend geplant und eingesetzt werden. Die vorliegende Arbeit unterstreicht die Wichtigkeit einer gesundheitsökonomischen Analyse bei der Einführung neuer Behandlungsmethoden.
Synopsis
Polyanionic metal clusters are produced by electron attachment in both Paul and Penning traps. After size and charge-state selection, the cluster properties are further investigated by various methods including photo-dissociation. Depending on the particular cluster species various decay modes are observed.
Cod. Guelf. 9.10 Aug. 4to wurde Mitte des 14. Jahrhunderts geschrieben und umfaßt die beiden Isländersagas Eyrbyggja saga und Egils saga Skalla-Grímssonar, den wichtigsten Textzeugen der sogenannten B-Redaktion, die bis heute weder als Ganzes noch in Form der Wolfenbüttler Handschrift ediert vorliegt. Durch die Textgrammatik der Egils saga mit Transliteration des Textes und Glossar wird eine Lücke in der Forschung zur Texttradition der Egils saga geschlossen.
Eukaryotische Mikroalgen werden seit einigen Jahrzehnten hinsichtlich ihrer Eignung als Wirkstoffproduzenten intensiv untersucht, wobei bisher nur wenige potentiell nutzbare Verbindungen identifiziert wurden. Trotzdem lässt alleine die riesige Artenvielfalt die Vermutung zu, dass es Produzenten interessanter Sekundärstoffe geben muss. In den letzten Jahren zeigte sich außerdem, dass Mikroalgen Lieferanten von Wertstoffen, beispielsweise im Bereich der regenerativen Energien, sein können. Hier sind vor allem die hohen Kultivierungskosten und die geringe Produktausbeute noch zu überwindende Hürden.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden 70 eukaryotische Mikroalgenstämme auf ihre Eignung als Produzenten neuartiger Wirk- und Wertstoffe untersucht. Außerdem wurde durch Variation der Kultivierungsbedingungen ermittelt, ob die Kultivierungskosten gesenkt und die Ausbeuten an relevanten Produkten aus Mikroalgen gesteigert werden können. Die untersuchten Mikroalgen stammten aus der Stammsammlung der Pharmazeutischen Biologie der Universität Greifswald, aus kommerziellen Stammsammlungen oder wurden aus Gewässerproben der Greifswalder Umgebung isoliert. Neue Isolate wurden mit molekulargenetischen Methoden identifiziert. Alle Mikroalgen wurden zunächst unter Standardbedingungen kultiviert, die Biomasse-Raum-Zeit-Ausbeute bestimmt und bewertet. Anschließend wurde die biochemische Zusammensetzung der Biomasse analysiert. Dazu wurden im Rahmen der Arbeit sechs Methoden zur Gesamtlipid-, Gesamtkohlenhydrat- und Gesamtproteingehaltsbestimmung sowie zur Analytik der Lipid- und Kohlenhydratzusammensetzung etabliert.
Die Algen zeigten bei Kultivierung unter Standardbedingungen Biomasseausbeuten bis 90 mg L-1 d-1. Die höchsten Wachstumsraten erreichten verschiedene Scenedesmus spp. Die biochemische Zusammensetzung der Algenbiomasse war sehr variabel. Häufig war jedoch der Proteinanteil mit ca. 50 % am höchsten, gefolgt von Kohlenhydraten mit etwa 30 % und einem Lipidanteil von ca. 10 %. Anhand der Modellalge Scenedesmus obtusiusculus konnte gezeigt werden, dass die Biomassezusammensetzung durch Variation der Kultivierungsbedingungen beeinflusst werden kann. So führten erhöhte Beleuchtung sowie Nitrat- und Eisenmangel zu vermehrter Lipid- und Kohlenhydratakkumulation. Basierend auf diesen Erkenntnissen wurde ein neues Kulturmedium entwickelt, in dem die Modellalge lipid- und kohlenhydratreiche Biomasse ohne Wachstumseinbußen im Vergleich zum Standardmedium produziert. Durch Verwendung natürlicher Wasserquellen als Basis für das Kulturmedium konnten darüber hinaus die Kultivierungskosten deutlich reduziert werden. Durch die gleichzeitige Steigerung der Produktausbeute und Senkung der Kultivierungskosten konnte gezeigt werden, dass auch eine großtechnische Produktion von Wertstoffen aus Mikroalgen wirtschaftlich sein kann.
Zur Bewertung des Potenzials der Mikroalgen als Produzenten von interessanten Sekundärstoffen wurde beispielhaft die antimikrobielle Aktivität von Extrakten der Algenbiomasse untersucht. Es zeigte sich, dass vor allem lipophile Extrakte gegen grampositive Bakterien wirksam waren, wofür wahrscheinlich die in den Extrakten nachgewiesenen mehrfach ungesättigten FS verantwortlich sind. Einige Mikroalgenarten wiesen zudem einen hohen Betaglucangehalt auf. Diesen Polysacchariden werden, wenn bestimmte Strukturvoraussetzungen erfüllt sind, diverse gesundheitsfördernde Effekte zugeschrieben. Durch Optimierung der Kultivierungsbedingungen konnten bei einigen Algenarten mit einem Gehalt von bis zu 35 % deutlich höhere Werte im Vergleich mit anderen betaglucanreichen Lebensmitteln wie Getreide (bis 10 %) oder Pilzen (bis 25 %) erreicht werden. Damit konnte gezeigt werden, dass Mikroalgen neben ihrer Eignung als Wertstoffproduzenten auch interessante Wirkstoffe liefern können.
Whether mice are an appropriate model for S. aureus infection and vaccination studies is a matter of debate, because they are not considered as natural hosts of S. aureus. We previously identified a mouse-adapted S. aureus strain, which caused infections in laboratory mice. This raised the question whether laboratory mice are commonly colonized with S. aureus and whether this might impact on infection experiments. Publicly available health reports from commercial vendors revealed that S. aureus colonization is rather frequent, with rates as high as 21% among specific-pathogen-free mice. In animal facilities, S. aureus was readily transmitted from parents to offspring, which became persistently colonized. Among 99 murine S. aureus isolates from Charles River Laboratories half belonged to the lineage CC88 (54.5%), followed by CC15, CC5, CC188, and CC8. A comparison of human and murine S. aureus isolates revealed features of host adaptation. In detail, murine strains lacked hlb-converting phages and superantigen-encoding mobile genetic elements, and were frequently ampicillin-sensitive. Moreover, murine CC88 isolates coagulated mouse plasma faster than human CC88 isolates. Importantly, S. aureus colonization clearly primed the murine immune system, inducing a systemic IgG response specific for numerous S. aureus proteins, including several vaccine candidates. Phospholipase C emerged as a promising test antigen for monitoring S. aureus colonization in laboratory mice. In conclusion, laboratory mice are natural hosts of S. aureus and therefore, could provide better infection models than previously assumed. Pre-exposure to the bacteria is a possible confounder in S. aureus infection and vaccination studies and should be monitored.
Zielsetzung: Wiesmann, Niehörster, Hannich und Hartmann (2008) haben das generalisierte gesundheitsbezogene Selbstkonzept entwickelt. Gesundheit wird demnach als multidimensionales Konstrukt mit gesundheitsschützenden und -gefährdenden Faktoren verstanden. Es werden fünf Dimensionen des gesundheitsbezogenen Selbstkonzeptes differenziert: health-protective dispositions, health-protective motivation, vulnerability, health-risky habits, und external, avoidant motivation. Die vorliegende Arbeit überprüfte diesbezüglich die Eignung des Instrumentes zur Erfassung des gesundheitsbezogenen Selbstkonzeptes (HRSC-25). Zum einen fehlt es bisher an einer Replikation der multidimensionalen Struktur des gesundheitsbezogenen Selbstkonzeptes für eine berufstätige Erwachsenenstichprobe. Zum anderen stellt sich die Frage, ob die Dimensionen des gesundheitsbezogenen Selbstkonzeptes kulturspezifisch oder kulturübergreifend geprägt sind. Weiterhin sollte der Zusammenhang zwischen gesundheitsbezogenem Selbstkonzept und Stresserleben untersucht werden. Methode: Insgesamt nahmen 169 deutsche (75.7 % weiblich) sowie 154 indische (81.8 % weiblich) Lehrkräfte an der Befragung teil. In der deutschen Stichprobe ließ sich das theoretische Modell zur Erfassung des gesundheitsbezogenen Selbstkonzeptes (HRSC-25) mit Hilfe einer konfirmatorische Faktorenanalyse untersuchen. Da das Modell ausschließlich an westlich-orientierten Kulturen entwickelt sowie angewandt wurde, sollte die empirische Datenstruktur der indischen Erhebung durch eine explorative Faktorenanalyse überprüft werden. Weiterhin wurden multiple Regressionsanalysen zur Vorhersage des Stresserlebens durchgeführt. Ergebnisse: Die faktoranalytischen Ergebnisse der deutschen Stichprobe bestätigten die mehrdimensionale Struktur des gesundheitsbezogenen Selbstkonzeptes (HRSC-25). Für das Messmodell konnten weitestgehend akzeptable Fit-Indizes berechnet werden, wobei eine Modifizierung des Modells (HRSC-21) die Modellgüte verbesserte. In der indischen Stichprobe konnten die fünf gesundheitsbezogenen Dimensionen nicht repliziert werden. Allerdings ließen sich die ersten vier Hauptkomponenten interpretieren, indem die vier höchst geladenen Variablen auf jeder Komponente sinnvoll zusammenfasst wurden. Des Weiteren konnte das subjektive Stresserleben der deutschen sowie indischen Lehrkräfte durch die gesundheitsbezogenen Dimensionen, health-protective dispositions und extrinsic, avoidant motivation, vorhergesagt werden. Diskussion: Zum einen bestätigten die Befunde die multidimensionale Struktur des gesundheitsbezogenen Selbstkonzeptes, welche sowohl gesundheitsschützende als auch gefährdende Faktoren erfasst. Aufgrund der Nähe der verschiedenen Fit-Indizes zu den empfohlenen Grenzwerten wurde das modifizierte Messmodell (HRSC-21) als ein geeignetes Instrument bewertet. Zum anderen ließ sich ein Zusammenhang zwischen gesundheitsbezogenem Selbstkonzept und Stresserleben feststellen.
ZUSAMMENFASSUNG
Fragestellung:
Die intraoperative Gallengangsverletzung bei laparoskopischer Cholecystektomie ist eine folgenschwere Komplikation, welche einen erheblichen Einfluss auf Lebensqualität und Lebenserwartung des betroffenen Patienten hat. Als eine der Hauptursachen wird die ungenügende Darstellung bzw. Fehlinterpretation der extrahepatischen Gallenwegsanatomie angesehen. Ein allgemein akzeptiertes Verfahren zur routinemäßigen intraoperativen Gallengangsdarstellung konnte sich bisher nicht etablieren. Der protektive Effekt einer routinemäßigen IOC wird kontrovers diskutiert und deren Einsatz wegen zahlreicher methodischer Nachteile in weiten Teilen Deutschlands nicht praktiziert. Mit der NIR-FC steht seit 2008 eine neue Untersuchungsmethode zur Verfügung, welche in ersten Studien vielversprechende Ergebnisse erzielen konnte. Bisher existieren noch wenige Daten zum Einsatz dieser Methode in der klinischen Routineversorgung, insbesondere hinsichtlich der Frage einer Vergleichbarkeit zur IOC. Ziel dieser Studie war es daher zu prüfen, wie praktikabel sich die NIR-FC im Rahmen der laparoskopischen Cholecystektomie anwenden lässt, welche Faktoren die Methode beeinflussen und welche Ergebnisse sich im direkten Vergleich zur IOC erzielen lassen.
Patienten und Methoden:
In einer prospektiven, nicht randomisierten, monozentrischen Studie wurde an 184 Patienten während der LC die Cholangiografie per NIR-FC und IOC durchgeführt. Die Darstellung intra- und extrahepatischer Gallenwege, anatomischer Normvarianten, vorhandener Gallengangskonkremente und Gallengangsleckagen wurde per Studienprotokoll erfasst und anschließend unter Berücksichtigung möglicher Einflussfaktoren wie Alter, Geschlecht, Adipositas, Zeitintervall der ICG-Applikation und Indikation zur Cholecystektomie ausgewertet.
Ergebnisse:
Die Durchführung der NIR-FC war in allen Fällen komplikationslos und benötigte signifikant weniger Zeit als die IOC. Die IOC führte in einem Fall zu einer versorgungsplichtigen Gallengangsläsion. Sonstige Leckagen an den Gallengängen oder im Gallenblasenbett waren mit beiden Methoden nicht nachweisbar. Die Darstellung der intrahepatischen Gallengänge gelang nur in Ausnahmefällen per NIR-FC, dagegen zuverlässig in der IOC. Der DC war nach Präparation des Calot-Dreiecks mit beiden Methoden gleich zuverlässig nachweisbar, bei den übrigen Strukturen DHC und DC-DHC-Konfluenz war die IOC überlegen. Beim Zeitintervall zwischen ICG-Applikation und NIR-FC zeigte sich ein Vorteil zugunsten der Gabe am OP-Tag gegenüber der Gabe am Vorabend. Die besten Ergebnisse ließen sich bei Gabe am OP-Tag nach einem Intervall von 30 Minuten erzielen. Der Faktor „Entzündung“ in der Anamnese ging mit schlechteren Ergebnissen der NIR-FC einher. Bei Patienten mit höhergradiger Adipositas (BMI ≥ 40) ließen sich vor Dissektion des Calot-Dreiecks DC und DHC signifikant schlechter nachweisen als bei nicht übergewichtigen Patienten (BMI < 30). Ein weiterer Einflußfaktor war das Geschlecht. Bei den weiblichen Patienten war der DHC vor der Dissektion signifikant häufiger darstellbar als bei den männlichen Patienten. Eine entsprechende Tendenz zeigt sich ebenso für den DC und den DC-DHC-Konfluenz. Anatomische Normvarianten waren ebenso wie Kontrastmittelaussparungen häufiger per IOC nachzuweisen.
Schlussfolgerung:
Die Methode der NIR-FC lässt sich intraoperativ einfach und sicher ohne relevanten Zeitverlust anwenden. Sie ist beliebig oft wiederholbar, ermöglicht die Gallengangsdarstellung ohne Zeitverzögerung und aus verschiedenen Blickwinkeln. Das verwendete Kontrastmedium ist praktisch nebenwirkungsfrei und pharmakologisch inaktiv. Die Identifizierung des DC nach Dissektion des Calot-Dreiecks gelingt mit gleicher Zuverlässigkeit wie bei der IOC, jedoch ohne deren invasive Risiken. Die Limitationen der Technik liegen in der begrenzten Eindringtiefe des NIR-Lichtes, was die Ergebnisse bei ausgeprägter visceraler Adipositas und Entzündungsvorgängen einschränkt. Hinsichtlich der Beurteilung der intrahepatischen Gallengänge, anatomischer Normvarianten und einer Choledocholithiasis ist die Methode technisch bedingt der IOC unterlegen. Die NIR-FC erweist sich jedoch als hilfreiches Instrument zur Identifikation der Gallengänge, insbesondere des DC, noch während der Präparation auch bei anspruchsvollem Situs. Dadurch kann mit größerer Sicherheit der critical view of safety erreicht werden. Die NIR-FC hat somit das Potenzial, bei vergleichsweise geringem Aufwand und Risiko, die Gefahr von Gallengangsverletzungen zu reduzieren. Ein routinemäßiger Einsatz im Rahmen der laparoskopischen Cholecystektomie kann daher empfohlen werden.