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- genetically encoded sensors (1)
- health care (1)
- helicon, fluorescence, accelerator (1)
- hepatische Metastasen (1)
- hibernation (1)
- high-throughput sequencing (1)
- host preferences (1)
- hydrogen peroxide (1)
- immune response,European bats,Lyssaviruses (1)
- immunotherapy (1)
- in situ (1)
- in-vitro (1)
- individualisierte Brackets (1)
- induction (1)
- insulin-like growth factor 1 (1)
- insulin-producing cells (1)
- intensionales semantisches Vokabular (1)
- intestinal (1)
- intestine (1)
- intralaminÀren Schrauben (1)
- intravitreale Wirkstofffreisetzung und -verteilung (1)
- kardiopulmonale LeistungsfÀhigkeit (1)
- konsistent (1)
- lesion detection (1)
- lesion segmentation (1)
- logischer Empirismus (1)
- lÀndlich (1)
- magic number (1)
- measurement error (1)
- medical ethics (1)
- mental health (1)
- metabolisierende Enzyme (1)
- metabolism (1)
- metagenomics (1)
- miR-21 (1)
- microRNA (1)
- microRNAs (1)
- mixed-valence correlations (1)
- mixture proposals (1)
- modeling (1)
- mortality costs (1)
- multiple sclerosis (1)
- nachblutung (1)
- neonatale Kardiomyozyten (1)
- neuroblastoma (1)
- neuron-rich calcium isotopes (1)
- nicht-resorbierbare Polymer-Clips (1)
- nightglow (1)
- non-equilibrium (1)
- non-invasive genetics (1)
- numerische Simulation (1)
- oligodendrocyte precursor cells (1)
- orbital injury (1)
- oxidative stress (1)
- oxidativer Stress (1)
- oxygen (1)
- paracrine Faktoren (1)
- paradoxe Downregulation (1)
- parentage assignment (1)
- passive acoustic monitoring (1)
- patientenspezifische Wirkstofffreisetzung (1)
- peripher (1)
- phenotypic plasticity (1)
- physical activity (1)
- polytrauma (1)
- postoperative Schmerzen (1)
- precision mass measurements (1)
- prevention (1)
- prospektiv (1)
- proteomics (1)
- reactivity (1)
- recombinant protein (1)
- remote (1)
- retrieval (1)
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- secondary electron emission (1)
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- semi-empirical (1)
- sensitivity (1)
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- short-lived nuclides (1)
- small mammals (1)
- solid oral dosage forms (1)
- sozio-emotionale StÀrken und SchwÀchen (1)
- spark discharges (1)
- stress response (1)
- study of health in pomerania (1)
- tannic acid degradation pathway (1)
- tannin catabolism (1)
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- trans dimensional sampling (1)
- unsolicited mental health diagnosis (1)
- untere Nasenmuschel (1)
- utilitarianism (1)
- vakuolÀre H+-ATPase (1)
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- virus (1)
- virus discovery (1)
- voltage stabilization (1)
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- Ăsthetik (1)
- Ăberexpression (1)
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- ĂbersĂ€ttigung (1)
- Ăberwachtes Lernen (1)
- Ăberwinterung (1)
- ÎČ-Zelle (1)
Institute
- Institut fĂŒr Chemie und Biochemie (18)
- Abteilung fĂŒr Mikrobiologie und Molekularbiologie (12)
- Institut fĂŒr Pharmazie (11)
- Klinik und Poliklinik fĂŒr Innere Medizin (9)
- Institut fĂŒr Diagnostische Radiologie (8)
- Institut fĂŒr Physik (8)
- Klinik und Poliklinik fĂŒr Chirurgie Abt. fĂŒr Viszeral-, Thorax- und GefĂ€Ăchirurgie (8)
- Zoologisches Institut und Museum (8)
- Institut fĂŒr Klinische Chemie und Laboratoriumsmedizin (7)
- Klinik und Poliklinik fĂŒr Kinder- und Jugendmedizin (7)
Als hochmaligner Tumor stellt das Neuroblastom ausgehend vom sympathischen Nervensystem den hĂ€ufigsten soliden, extrakraniellen Tumor des Kindesalters dar. Aufgrund seiner heterogenen Charakteristik und teils höchst aggressiven Wachstums bedarf es besonders im Hinblick auf die hohe Rezidivrate von Hochrisikopatienten neuer innovativer Therapien, die einen langanhaltenden Anti-Tumoreffekt induzieren. Durch zunehmende Erkenntnisse auf dem Gebiet der Tumorimmunologie sind dabei besonders immuntherapeutische Behandlungsstrategien immer weiter in den Vordergrund gerĂŒckt. Diese fĂŒhren zur spezifischen Aktivierung des körpereigenen Immunsystems verbunden mit der Erkennung und Eliminierung der Tumorzellen. In der Praxis ist eine wirksame Anwendung der aktiven Immuntherapie jedoch mit einigen Herausforderungen verbunden. Dazu gehören die Identifikation von geeigneten Tumorantigenen, die optimale Aufnahme, Prozessierung und PrĂ€sentation der Antigene durch Immunzellen sowie die Ăberwindung der Immuntoleranz zur Induktion zytotoxischer und GedĂ€chtnis-T-Zellen. Auch die natĂŒrlichen Regulationsmechanismen sollten nicht auĂer Acht gelassen werden, da diese einerseits die anti-tumoralen Effekte einer resultierenden Immunantwort eindĂ€mmen können, jedoch andererseits gesundes Gewebe vor einer Autoimmunreaktion schĂŒtzen. Ziel dieser Arbeit war es daher die bereits bekannte prĂ€klinische Wirksamkeit einer Tyrosinhydroxylase (TH)-gerichteten Immuntherapie gegen das Neuroblastom durch eine zusĂ€tzliche Immunstimulation mit dem Zytokin IL-15 und einer Immuncheckpoint-Blockade zu verbessern. DafĂŒr wurde ein bicistronisches DNA-Vakzin generiert, welches sowohl fĂŒr die cDNA der TH als auch die von IL-15 kodiert. Um dabei die Herstellung und MHC-I-vermittelte PrĂ€sentation antigener TH-Peptide, effektiv zu gestalten und die ImmunigenitĂ€t des Vakzins zu erhöhen, erfolgte die upstream-Kopplung einer modifizierten Ubiquitin-Sequenz an die der xenogenen TH. Die Integration der IL-15-Sequenz in das DNA-Vakzin ermöglicht eine auf die Mikroumgebung der AntigenprĂ€sentation beschrĂ€nkte lokale Applikation und kann so die Aktivierung zytotoxischer T-Zellen unterstĂŒtzen ohne systemische Zytokin-bedingte Nebenwirkungen zu verursachen. Nach der Generierung des Vakzins erfolgte die In-vitro-Charakterisierung durch Transfektion von CHO-Zellen mit dem DNA-Vakzin, wobei die Plasmid-vermittelte Synthese der ubiquitinierten TH und Freisetzung von bioaktivem IL-15 bestĂ€tigt wurden. Die Evaluierung der anti-tumoralen Eigenschaften in vivo erfolgte in einem syngenen Mausmodell, wobei attenuierte S. typhimurium SL7207 als orales Applikationsvehikel fĂŒr das DNA-Vakzin dienten, die durch die Stimulierung des mukosalen Immunsystems dem DNA-Vakzin eine gesteigerte ImmunogenitĂ€t verleihen. Im Rahmen dieser Arbeit konnte der S. typhimurium-vermittelte Genransfer sowie die effektive Expression der im Vakzin enthaltenen Gene in den APC der Peyer Plaques nachgewiesen werden. Weiterhin konnten die durch zytotoxische T-Zellen vermittelte anti-tumoralen Effekte einer TH-basierten Immuntherapie, reprĂ€sentiert durch ein reduziertes PrimĂ€rtumorwachstum sowie verminderter Metastasierung, durch die Ko-Expression von IL-15 in einem syngenen Mausmodell gesteigert werden. Interessanterweise fĂŒhrte die Immuncheckpoint-Blockade durch eine anti-PD-1-AK-Therapie sowohl mit als auch ohne Kombination mit dem DNA-Vakzin zu einem signifikanten Anstieg der anti-tumoralen Effekte. Dieses Ergebnis unterstreicht die nachteilige Rolle immunregulatorischer Mechanismen bei der Ausbildung einer zellulĂ€ren Immunantwort durch eine Immuntherapie, was ergĂ€nzend durch den Nachweis immunsuppressiver Zytokine in der Tumormikroumgebung bestĂ€tigt wurde. Bei der Anwendung von Behandlungsstrategien zur aktiven Immunisierung ist daher die Blockierung der natĂŒrlichen Regulationsmechanismen sowie der tumor-induzierten Immunsuppression von enormer Bedeutung.
Zusammenfassend war das in dieser Arbeit generierte xenogene DNA-Vakzin in der Lage durch die Ko-Expression von IL-15 die NB-spezifischen Effekte der TH-gerichteten Immuntherapie zu steigern. Des Weiteren konnten mittels einer anti-PD-1-gerichteten Immuncheckpoint-Blockade immunregulatorische Prozesse unterbunden und dadurch die CTL-vermittelten anti-tumoralen Effekte der Target-gerichteten DNA-Vakzinierung verstĂ€rkt werden. Gerade bei schwach immunogenen Tumoren wie dem Neuroblastom sind Kombinationstherapien notwendig, welche eine TAA-gerichtet Immunantwort zur Induktion eines Immunologischen GedĂ€chtnisses in Gang bringen und gleichzeitg die Regulationsmechanismen unterbinden, um so eine effektive TumorbekĂ€mpfung zu ermöglichen. Diese vielversprechende Vakzinierungsstrategie könnte somit neuer immunologischer Ansatz fĂŒr eine adjuvante Erhaltungstherapie fĂŒr eine minimale Resterkrankung bei refraktĂ€ren Neuroblastompatienten darstellen.
Zur Erfassung frĂŒhzeitiger Ănderungen der linksventrikulĂ€ren Herzfunktion eignen sich die Wandbewegungsparameter Strain, Strain Rate, Velocity und Displacement. Ziel dieser Studie war es, Referenzwerte fĂŒr diese Parameter getrennt nach Geschlecht und Alter zu erstellen. DafĂŒr wurden CINE-MRT-Bilder mithilfe der Analyse-Software 2D Cardiac Performance Analysis MR Software Version 1.0 der Firma TomTec ausgewertet. Die Studienpopulation bestand aus streng ausgewĂ€hlten phĂ€notypisch gesunden Probanden aus den populationsbasierten SHIP-2- und SHIP-Trend-Kohorten im Alter von 21-75 Jahren. Die Referenzwerte wurden jeweils in der longitudinalen und transversalen Herzachse im 2-Kammerblickwinkel (2-CH) und 4-Kammerblickwinkel (4-CH) sowie in der circumferentiellen und radialen Herzachse in der Kurzachse (SAX) gemessen.
Bei einigen Parametern konnten signifikante Geschlechtsunterschiede festgestellt werden (pâ€0,05). So fanden sich fĂŒr den circumferentiellen Strain in der SAX höhere Durchschnittswerte bei Frauen im Vergleich zu den MĂ€nnern. Bei der longitudinalen und transversalen Velocity im 2-CH und 4-CH sowie der radialen Velocity in der SAX wurden jeweils höhere Durchschnittwerte fĂŒr MĂ€nner als fĂŒr Frauen festgestellt. Beim longitudinalen Displacement im 2-CH und 4-CH und beim transversalen Displacement im 4-CH wurden ebenfalls höhere Durchschnittswerte bei den MĂ€nnern festgestellt. FĂŒr die Strain Rate konnten hingegen keine signifikanten Unterschiede zwischen den Geschlechtern festgestellt werden.
Auch beim Vergleich der verschiedenen Altersgruppen konnten teilweise signifikante Unterschiede nachgewiesen werden (pâ€0,05). So konnte bei den MĂ€nnern ein Anstieg mit zunehmendem Alter des longitudinalen und transversalen Strain im 4-CH sowie des circumferentiellen Strain in der SAX festgestellt werden. Bei den Frauen konnte mit steigendem Alter eine Zunahme des transversalen Strain im 2-CH und 4-CH sowie des circumferentiellen und radialen Strain in der SAX nachgewiesen werden. Ein Anstieg der longitudinalen Strain Rate im 4-CH konnte bei den MĂ€nnern mit steigendem Alter festgestellt werden. Bei den Frauen wurde eine Zunahme der transversalen Strain Rate im 4-CH mit zunehmendem Alter gesehen. Bei beiden Geschlechtern wurde eine altersabhĂ€ngige Abnahme der transversalen Velocity im 2-CH festgestellt sowie zusĂ€tzlich bei den Frauen eine Abnahme der longitudinalen Velocity im 2-CH. Beim longitudinalen Displacement im 2-CH
konnte bei MÀnnern ein altersabhÀngiger Anstieg festgestellt werden, bei den Frauen wurde ein Anstieg des radialen Displacements in der SAX mit zunehmendem Alter gesehen.
Im Vergleich zu anderen Studien zur FT-Referenzwerterstellung haben wir erstmalig Referenzwerte an einem bevölkerungsbasierten Probandenkollektiv erhoben mit der gröĂten Probandenanzahl und einer sehr genauen PhĂ€notypisierung. Zudem wurden erstmalig Referenzwerte in der transversalen Herzachse im 2-CH und 4-CH erhoben und erstmalig die VerĂ€nderung der Velocity und des Displacement mit steigendem Alter untersucht.
Biorelevante In-vitro-Freisetzungsmethoden sind im Laufe der letzten Jahrzehnte zu einem unverzichtbaren Hilfsmittel in der Entwicklung von innovativen und generischen oralen Formulierungen geworden. Sie dienen in einer frĂŒhen Phase der Produktentwicklung u.a. zur Selektion von geeigneten Formulierungskandidaten im Vorfeld von BioverfĂŒgbarkeits- und BioĂ€quivalenzuntersuchungen. Mithilfe biorelevanter Freisetzungsmethoden sollen dabei der menschliche Gastrointestinaltrakt (GIT) oder Teile davon simuliert werden, um somit Aussagen zum In-vivo-Freisetzungsverhalten der untersuchten Formulierung treffen zu können. Im Zuge der Entwicklung biorelevanter In-vitro-Testmethoden lag der Fokus bisher vorrangig in der Abbildung der gastrointestinalen Physiologie eines gesunden Erwachsenen. Inter- und intraindividuelle Unterschiede und andere Faktoren, die das Freisetzungsverhalten im GIT beeinflussen können, wie beispielsweise das Alter des Patienten oder zusĂ€tzliche Erkrankungen, blieben hingegen gröĂtenteils unberĂŒcksichtigt. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit sollten daher individualisierte In-vitro-Freisetzungsmodelle entwickelt werden, welche die In-vivo-VariabilitĂ€t des gastrointestinalen Transitverhaltens von Darreichungsformen und die variablen pH-Bedingungen des GIT nach NĂŒchterneinnahme widerspiegeln sollen. Auf Grundlage der zu entwickelnden Modelle sollte es demnach möglich sein, die Robustheit des Freisetzungsverhaltens von modifiziert freisetzenden Arzneiformen gegenĂŒber inter- und intraindividuellen Unterschieden im Passageverhalten und den vorherrschenden pH-Bedingungen zu untersuchen. Am Beispiel von magensaftresistenten AcetylsalicylsĂ€ure (ASS)-Formulierungen wurde zunĂ€chst im Rahmen eines systematischen Screenings der Einfluss der Zusammensetzung des Freisetzungsmediums auf die Wirkstofffreisetzung untersucht. Ein besonderes Augenmerk lag dabei auf dem Vergleich phosphatgepufferter Medien mit dem physiologisch fĂŒr den nĂŒchternen DĂŒnndarm relevanten KohlensĂ€ure (H2CO3)/Hydrogencarbonat (HCO3-)-Puffersystem. Auf Basis von Literaturdaten zur Elektrolytzusammensetzung der intestinalen FlĂŒssigkeiten wurde als Resultat des systematischen Screenings mit Carbonate-based Fasted State Simulated Intestinal Fluid (CarbFaSSIF) ein Freisetzungsmedium entwickelt, welches die Elektrolytzusammensetzung der luminalen FlĂŒssigkeiten des nĂŒchternen DĂŒnndarms widerspiegelt und auf dem H2CO3/HCO3--Puffersystem basiert. Der Einsatz eines automatischen pH-Regulationssystem (pHysio-gradÂź) zur Stabilisierung von thermodynamisch instabilen HCO3--basierten Freisetzungsmedien ermöglichte es, mit CarbFaSSIF dynamische intestinale pH- und Transitprofile in hoher zeitlicher Auflösung in einer kompendialen BlattrĂŒhrerapparatur zu simulieren. Am Beispiel von magensaftresistenten Mesalazin- und Natriumvalproatformulierungen wurde die Robustheit des Freisetzungsverhaltens gegenĂŒber der VariabilitĂ€t gastrointestinaler pH- und Passagebedingungen untersucht. Mit dem lokal im GIT wirkenden Mesalazin und dem systemisch wirkenden Natriumvalproat wurden zwei Arzneistoffe mit unterschiedlichen Wirkprinzipien ausgewĂ€hlt, die aufgrund eines individuell variablen Freisetzungsverhaltens zu teils schwerwiegenden unerwĂŒnschten Arzneimittelwirkungen oder zu einem Therapieversagen fĂŒhren könnten. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden beispielhaft individuelle pH- und Transit-Bedingungen von vier individuellen Probanden einer in der Literatur beschriebenen In-vivo-Studie fĂŒr die In-vitro-Simulationen ausgewĂ€hlt, welche einerseits den Durchschnitt der In-vivo-Studie widerspiegelten, aber auch extreme Passage- und pH-Bedingungen aufwiesen. Die untersuchten Formulierungen zeigten abhĂ€ngig von der Art der magensaftresistenten ĂberzĂŒge eine unterschiedliche SensitivitĂ€t gegenĂŒber den individuellen simulierten pH- und Transit-Profilen. FĂŒr die Mesalazinformulierungen war es möglich, den Ort und das AusmaĂ der Wirkstofffreisetzung, die fĂŒr eine erfolgreiche Therapie ausschlaggebend sind, in individuellen Probanden in vitro zu bestimmen. Im Gegensatz zu den lokal im GIT wirkenden Mesalazinformulierungen sind fĂŒr die antiepileptische Therapie mit magensaftresistenten Natriumvalproatformulierungen neben dem AusmaĂ insbesondere der Zeitpunkt der Wirkstofffreisetzung fĂŒr konstante Plasmaspiegel von entscheidender Bedeutung. Darauf basierend wurden unter Verwendung der ermittelten Freisetzungsdaten und mithilfe von individuellen pharmakokinetischen Parametern fĂŒr die natriumvalproathaltigen Darreichungsformen In-silico-Simulationen mit einem neuen Simulationsprogramm (BioavailabilityDesign expert) zur Vorhersage von Natriumvalproatplasmaprofilen durchgefĂŒhrt. Die ermittelten In-silico-Plasmaprofile wurden dabei mit dem mathematischen Verfahren des durchschnittlichen Euklidischen Abstands mit In-vivo-Daten aus der Literatur verglichen, um die In-vivo-Vorhersagekraft des Freisetzungsmodells beurteilen zu können. AbhĂ€ngig von der Art des magensaftresistenten Ăberzugs und dem daraus resultierenden unterschiedlichen Ansprechen auf die Bedingungen der In-vitro-Freisetzungstests konnten fĂŒr zwei der drei untersuchten Natriumvalproatformulierungen vielversprechende Vorhersagen zu den resultierenden Plasmaspiegeln getroffen werden. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Arbeit lag in der Implementierung des pHysio-gradÂź-Systems und der neu entwickelten HCO3--basierten Medien in prĂ€diktiven Freisetzungstestmethoden fĂŒr pĂ€diatrische Darreichungsformen. Um vor allem das im GIT von Kindern, insbesondere bei Neugeborenen und Kleinkindern, im Vergleich zum Erwachsenen fĂŒr die Wirkstofffreisetzung zur VerfĂŒgung stehende geringere FlĂŒssigkeitsvolumen in einem In-vitro-Test hinreichend wiedergeben zu können, wurde fĂŒr diesen Zweck eine neue Freisetzungsapparatur entwickelt. Das konstruierte System basierte auf standardisierten PrĂŒfgefĂ€Ăen und ermöglichte Freisetzungsuntersuchungen in einem Volumen von 30 bis 110 mL. Durch die Einbindung von miniaturisierten Komponenten des pHysio-gradÂź-Systems konnten zur Simulation der intestinalen Bedingungen von Kindern unterschiedlicher Altersgruppen auch physiologisch-relevante HCO3--Medien eingesetzt werden. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit verdeutlichen, dass individualisierte Freisetzungsmethoden basierend auf physiologischen HCO3--Medien einen vielversprechenden Ansatz zur Beurteilung der Robustheit der Wirkstofffreisetzung von modifiziert freisetzenden Arzneiformen hinsichtlich der VariabilitĂ€t von gastrointestinalen Transit und pH-Bedingungen darstellen. DarĂŒber hinaus wurde mit einem Freisetzungsmodell fĂŒr pĂ€diatrische Arzneiformen ein erster Ansatz entwickelt, um die Besonderheiten, die mit der Arzneimittelapplikation an Kindern in Verbindung stehen, in einem In-vitro-MaĂstab wiederzugeben. Die im Rahmen dieser Arbeit entwickelten In-Vitro-Methoden basieren auf physiologischen Daten von gesunden erwachsenen Probanden, stellen aber eine universelle Plattform dar, die perspektivisch auch zur Simulation von individuellen Patienten eingesetzt werden kann. Die neu konzipierten Freisetzungsmodelle wĂŒrden daher zukĂŒnftig sehr von systematischen In-vivo-Studien an Patienten profitieren, die Einflussfaktoren, wie Alter oder Erkrankungen, auf die Eigenschaften der luminalen FlĂŒssigkeiten und das gastrointestinale Passageverhalten von Arzneiformen untersuchen.
Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, den ITT und den GHRH+ARG-Test miteinander zu vergleichen, insbesondere auch in Bezug auf den Einfluss von PrÀ-Testvariablen wie Alter, Geschlecht, BMI, Bauchumfang sowie der basalen IGF-I-, Triglycerid-, Glucose- und HDL-C-Werte.
Zusammenfassend konnte eine signifikant negative Korrelation zwischen steigendem Patientenalter und maximalem GH-Wert wÀhrend beider Testungen sowie eine signifikant positive Korrelation zwischen IGF-I und den GH-Ergebnissen beider Tests nachgewiesen werden.
Bei Frauen zeigte sich eine signifikant höhere GH-Sekretion in den beiden Stimulationsverfahren, wobei generell durch die Applikation von GHRH+ARG eine höhere GH-Sekretion erzielt wird als durch eine Insulin-induzierte HypoglykÀmie.
Des Weiteren konnte nachgewiesen werden, dass mit steigendem BMI und Bauchumfang ein geringerer maximaler GH-Wert im GHRH+ARG-Test erreicht wird.
Vor jeder Hypophysenstimulationstestung mit dem ITT bzw. dem GHRH+ARG-Test sollten daher das Geschlecht, das Alter, der BMI, der Bauchumfang und der basale IGF-I-Wert der zu untersuchenden Person ermittelt und bei der Testinterpretation berĂŒcksichtigt werden.
Zur Detektion einer GHD bei ĂŒbergewichtigen Patienten wird wegen der UnabhĂ€ngigkeit von BMI und Bauchumfang die DurchfĂŒhrung des ITT empfohlen.
Ist mit groĂer Wahrscheinlichkeit eine Hypophysenerkrankung mit ausgedehnter Destruktion von Hypophysengewebe als ursĂ€chlich fĂŒr eine GHD anzunehmen, so ist die DurchfĂŒhrung des GHRH+ARG-Tests zu empfehlen.
Bei Ă€lteren Patienten sollte ggf. wegen des Risikos einer bisher nicht diagnostizierten koronaren Herzerkrankung aufgrund des geringeren Nebenwirkungsprofils der GHRH+ARG-Test durchgefĂŒhrt werden.
Dieser stellt nach unseren Ergebnissen generell eine gute Alternative zum ITT dar.
Aufgrund der aufgefĂŒhrten Faktoren, die zu einer Beeinflussung der GH-Sekretion in der Stimulationstestung fĂŒhren können, sollten Patienten mit dem Verdacht auf eine GHD zur Vermeidung falscher Ergebnisse mehrere verschiedene Stimulationstests durchlaufen. Dies ist auch in der vorliegenden Arbeit geschehen.
Zudem mĂŒssen kĂŒnftig zwingend international einheitliche Assays zur labortechnischen Messung von GH und IGF-I angewandt und die Testergebnisse patientenbezogen interpretiert werden.
Neuroblastoma (NB) is an aggressive, poorly immunogenic tumor in childhood. Therapy for high-risk NB remains challenging. Immunotherapy with anti-GD 2 antibody ch14.18/CHO effectively prolongs the survival of NB patients.
Killer-immunoglobulin-like receptor (KIR)/human leucocyte antigen (HLA) mismatch and Fc gamma receptor (FCGR) polymorphisms are reported to affect antibody-dependent cellular cytotoxicity (ADCC) induced by monoclonal antibodies. To determine whether FCGR polymorphisms and KIR/HLA mismatch are associated with the survival following ch14.18-based immunotherapy, genotyping methods that allow for genotype determination of FCGR2A, -3A, -3B, KIR2DL1, 2DL2, 2DL3, and 3DL1 have been established and applied to the analysis of 53 NB patients treated with ch14.18/CHO.
High-affinity polymorphisms of FCGR2A (H131) and FCGR3A (V158) were associated with improved survival. Importantly, patients displaying both the FCGR3A-V158 and FCGR2A-H131 alleles exhibited significantly improved event-free survival. No association was found between KIR/HLA genotypes or FCGR3B alleles and patientsâ survival in our patient cohort.
In conclusion, impact of FCGR2A and -3A genotypes in response to ch14.18/CHO immunotherapy in combination with IL2 was demonstrated. FCGR2A and -3A might therefore provide a prognostic marker when conducting ch14.18/CHO-based immunotherapy.
Trotz stetiger Weiterentwicklung und Anpassung der Fallgruppen durch das Institut fĂŒr das Entgeltsystem im Krankenhaus (InEK) ist eine kostendeckende Abbildung einiger Krankenhausleistungen im bestehenden DRG-System noch nicht realisiert. In diesem Zusammenhang legt die Deutsche Gesellschaft fĂŒr Gastroenterologie, Verdauungs- und Stoffwechselerkrankungen e.V. (DGVS) in den letzten Jahren den Fokus verstĂ€rkt auf die sachgerechte Abbildung endoskopischer Leistungen.
Die vorliegende Arbeit untersucht in einem dafĂŒr zur VerfĂŒgung gestellten Datensatz nach §21 des KHEntgG mit insgesamt jeweils rund einer Million ĂŒbermittelten BehandlungsfĂ€llen fĂŒr die Abrechnungsjahre 2013 und 2014 u.a. diesen Sachverhalt anhand des Krankheitsbildes âakute Pankreatitisâ. Zudem wird das Systemjahr 2016 mit der Datengrundlage des Jahres 2014 unter Anwendung des Fallpauschalenkatalogs des Jahres 2016 simuliert.
Die Betrachtung der Erlös-Kosten-Situation des Krankheitsbildes K85 ĂŒber alle analysierten DRGs zeigt insgesamt ein Defizit (2013: 917 Tsd. Euro, 2014: 1.175 Tsd. Euro, 2016: 716 Tsd. Euro). Ein Hauptteil dieser BehandlungsfĂ€lle wird in der DRG H62B abgebildet (2013: 74 %; 2014: 78 %). Diese DRG weist ĂŒber alle behandelten Diagnosegruppen im Jahr 2013 insgesamt ein positives Gesamtergebnis auf (110 Tsd. Euro). Dagegen weist sie ein Defizit in den Jahren 2014 (77 Tsd. Euro) und 2016 (175 Tsd. Euro) auf.
Dabei können neben der Liegedauer der Patienten die Kurz-Intensivaufenthalte als Problemfelder ermittelt werden. Zudem konnte eine Fehlabbildung insbesondere von zeit- und personalintensiven endoskopischen Leistungen in den Jahren 2013 und 2014 aufgezeigt werden.
Die durch das InEK erfolgte VerĂ€nderung vom Systemjahr 2014 zu 2016 hatte groĂen Einfluss auf unterschiedliche Bereiche innerhalb der Abbildung der K85 sowie der endoskopischen Leistungen. Im Zuge dieser VerĂ€nderungen kam es zu einem Umbau der DRG H41 (2014: H41A-C, 2016: H41A-D). Dabei nimmt die DRG H41D eine bedeutende Rolle innerhalb der sachgerechteren Abbildung der endoskopischen Leistungen ein.
Die Umgestaltung fĂŒhrt zu einer VerĂ€nderung in der Verteilung der BehandlungsfĂ€lle mit K85 auf die DRGs (DRG H62B: 2014: 78%, 2016: 40%; DRG H41D: 2016: 40%). In der ökonomischen Analyse zeigt sich hier eine Reduktion des Defizits. Zudem sind die endoskopischen Leistungen nun einheitlicher abgebildet.
Insgesamt fĂŒhrte die Weiterentwicklung des DRG-Systems zu einer Verbesserung der Abbildung der endoskopischen Leistungen. Gleichzeitig ergeben sich durch die Neuzuordnung von BehandlungsfĂ€llen insbesondere in die entstandene DRG H41D neue Herausforderungen fĂŒr das Krankheitsbild K85 in unterschiedlichen Bereichen. Daraus resultiert das Erfordernis einer kontinuierlichen Analyse von Problemfeldern, um im Prozess der Weiterentwicklung des DRG-Systems durch das InEK den notwendigen Beitrag zur sachgerechten Abbildung leisten zu können.
Immunogenicity and protectivity of surface-localized lipoproteins of Streptococcus pneumoniae
(2019)
Steptococcus pneumoniae (pneumococcus) represents a common colonizer of the human upper respiratory tract (URT). However, under certain conditions, for example following viral infections, or in indiciduals with a weakened immune system, including young children, elderly and immunocompromised persons, it can cause a wide range of life-threatening diseases, such as pneumonia, meningitis or sepsis. Based on the polysaccharide capsule that surrounds the bacterium, pneumococci are classified into so far 98 different serotypes. Prevention of S. pneumoniae infections was achieved by the development of pneumococcal polysaccharide-based (PPSV) vaccines. However, these vaccines have important limitations, including high manufacturing costs and restricted serotype coverage facilitating replacement by non-vaccine serotypes. Aiming for the development of a serotype-independent vaccine, the potential of surface-exposed and highly conserved pneumococcal lipoproteins was evaluated for being targeted as a future protein-based vaccine. Therefore, selected lipoproteins were examined i) for their surface abundance and accessibility, ii) for their presence in clinically relevant S. pneumoniae strains, and iii) for their immunogenicity. Finally, based on these initial screenings, the most promising candidates were selected to analyze their protective efficacy in a moude model of colonization. DacB and PnrA were identified as highly abundant lipoproteins on the pneumococcal surface. They showed to be immunogenic both during natural infection using convalescent patient sera and when given to mice as a subunit vaccine formulation. Following intranasal immunization and challenge of mice with two heterologous S. pneumoniae strains, both proteins reduced the pneumococcal load in the nasopharynx. The protection correlated with increased production of IL-17A indicative for a Th17-mediated immunity, which is strongly suggested to play a critical role in preventing pneumococcal colonization and infection. Lipoproteins are triggering innate receptors on antigen-presenting cells, thereby linking innate with adaptive immune responses. Therefore, lipidated proteins were evaluated for their potential to be used as an adjuvant for vaccination. Lipidation clearly enhanced humoral immune responses to DacB and PnrA without the need of an additional adjuvant. However, an additional adjuvant was required to confer protection against pneumococcal colonization. In conclusion, Lipoproteins are interesting candidates for future protein-based vaccine strategies because they are highly conserved, abundant and immunogenic. PnrA and DacB were identified as potential candidates, since they induced protection against pneumococcal colonization, which in turn may lead to a decline in infections and transmission.
Die vorliegende qualitativ-hermeneutische Dissertation untersucht auf der Basis von 20 Interviews die Motivation von Patientinnen der Plastischen Alterschirurgie, die einen gröĂeren Eingriff (Facelift) anvisieren oder bereits haben vornehmen lassen. Sie kommt zu dem Ergebnis, dass das bisher gĂ€ngige Prozedere die psychologischen Risiken und Nebenwirkungen einer solchen Operation vernachlĂ€ssigt. Nach Sichtung der bewussten BeweggrĂŒnde der Patientinnen und des sozialen Kontextes ihrer Entscheidung fĂŒr eine OP beleuchtet die Arbeit komplexe Fragen des persönlichen Selbst- und Weltbilds, der EmotionalitĂ€t und neurotischer Fixierungen. Das hĂ€ufige Vorliegen von maladaptivem Coping, narzisstischem Selbstwertmanagement, niedriger sozioemotionaler Kompetenz, fehlender Sinnressourcen, wie auch der Neigung zum Selbstbetrug wirft ein problematisches Licht auf die Indikation. Unter AbwĂ€gung der Chancen und Risiken einer OP aus psychotherapeutischer Sicht erscheint es zweifelhaft, ob ein verjĂŒngender Eingriff die Probleme der Patientinnen beheben kann, ob er unter ungĂŒnstigen UmstĂ€nden nicht sogar mehr schadet als nĂŒtzt. Dieses grundsĂ€tzliche psychologische Dilemma könnte berĂŒcksichtigt und minimiert werden durch ein verbindliches psychologisches Beratungs- und AufklĂ€rungsgesprĂ€ch im Vorfeld der Operation. So schlieĂt die Arbeit mit dem Vorschlag eines kombinierten chirurgisch-psychologischen Vorgehens zur ganzheitlich konzipierten Therapie der AltersĂ€ngste der Patientinnen, eine Neuerung, die sowohl im Dienst der Patienten wie auch im Dienst des behandelnden Chirurgen stĂŒnde.
ÎČ-chirale Amine, wie zum Beispiel Pregabalin und Baclofen, sind Verbindungen von groĂem Interesse insbesondere fĂŒr die pharmazeutische Industrie. Biokatalytische Herstellungsverfahren, vor allem Aminierungsreaktionen, sind bisher nur geringfĂŒgig untersucht worden und werden nach aktuellem Wissenstand bis auf die Synthese von Niraparib noch nicht in groĂtechnischem MaĂstab eingesetzt. WĂŒnschenswert ist die Etablierung einer Synthese, welche (S)-Pregabalin bzw. (R)-Baclofen in hohen Ausbeuten liefert, da diese beiden Enantiomere jeweils die höhere biologische Wirksamkeit aufweisen.
Ziel dieser Arbeit war die Synthese von Pregabalin und Baclofen als Modellverbindungen fĂŒr ÎČ-chirale Amine mit Hilfe einer selektiven Amintransaminase oder Amindehydrogenase.
ZunĂ€chst wurde erfolgreich mit Hilfe der Gaschromatographie bzw. HPLC jeweils eine chirale Analytik fĂŒr die beiden Reaktionsprodukte sowie die Baclofen-Derivate etabliert, die stabil reproduzierbar und auch zur Quantifizierung geeignet war. Auch fĂŒr 3-(4-Chlorphenyl)-4-oxo-buttersĂ€ure-t-butylester konnte eine GC-Methode entwickelt werden, die Aufschluss ĂŒber die Konzentration und den EnantiomerenĂŒberschuss gab.
Die vier zur VerfĂŒgung gestellten Amindehydrogenasen konnten erfolgreich exprimiert und mittels IMAC-Methode gereinigt werden. Trotz geringer AktivitĂ€ten in einem photometrischen NADH-Assay konnte jedoch keine Produktbildung nachgewiesen werden. Eine Kollektion von ca. 150 Amintransaminasen wurde bezĂŒglich der Desaminierung von Pregabalin und Baclofen mittels DĂŒnnschichtchromatographie untersucht. In Richtung der Aminierung wurde ein photometrischer Acetophenon-Assay verwendet. Dabei wurden fĂŒr Pregabalin sechs und fĂŒr Baclofen 17 potenzielle Kandidaten ermittelt. Besonders vielversprechend war die Variante 3FCR 59W 87L 231A 382M 429A (3FCR_5M), welche 3-(4-Chlorphenyl)-4-oxo-buttersĂ€ure-t-butylester als Substrat akzeptierte. Nach der Ermittlung eines geeigneten Aminodonors und Optimierung der Reaktionsbedingungen konnten UmsĂ€tze bis zu 90% bei 99%ee (R) mit IMAC-gereinigter 3FCR_5M erzielt werden.
Um Kosten fĂŒr ein spĂ€teres groĂtechnisches Verfahren einzusparen, sollte die Reaktion ebenfalls fĂŒr den Einsatz von Zellextrakt optimiert werden. Dabei wurde beobachtet, dass geringere EnantiomerenĂŒberschĂŒsse erzielt wurden als mit dem gereinigten Enzym und der Substratverbrauch höher als die Produktbildung war. Als mögliche Ursachen wurden der Umsatz des Substrats durch ein E. coli eigenes Enzym, beispielsweise eine Aldehydreduktase oder Aldehyddehydrogenase, sowie eine Beeinflussung der EnantioselektivitĂ€t durch die verĂ€nderte chemische Umgebung oder den selektiven Entzug des gewĂŒnschten Substrat-Enantiomers durch eine selektive Nebenreaktion hypothetisiert. Dieses PhĂ€nomen konnte durch eine vorgeschaltete Reinigung mittels fraktionierender Ammoniumsulfat-FĂ€llung jedoch erfolgreich umgangen werden. Mit dieser Methode konnten vergleichbar hohe UmsĂ€tze und EnantiomerenĂŒberschĂŒsse wie mit dem IMAC-gereinigten Enzym erreicht werden.
Bei ersten Vorversuchen zum Up-Scaling der Reaktion wurde festgestellt, dass eine höhere Substratkonzentration nicht einen proportional höheren Umsatz zur Folge hatte, jedoch konnte der Umsatz durch eine versetzte Zugabe der Enzymlösung gesteigert werden, sodass ein Prozess mit diesem Biokatalysator in seiner aktuellen Form eine kontinuierliche Zugabe erfordern wĂŒrde. Praktikabel wĂ€re einer Verminderung der Substrat-Inhibierung und Erhöhung der EnzymstabilitĂ€t durch weiteres Protein-Engineering. Auch zur Produktion von 3FCR_5M im gröĂeren MaĂstab wurden Experimente vorgenommen. Dabei konnte gezeigt werden, dass eine vielversprechende Expression im Bioreaktor bei einer kontinuierlichen Temperatur von 30°C und einer Expressionsdauer von sieben Stunden. Nach einigen Optimierungsschritten konnte im Bioreaktor die zwanzigfache volumetrische AktivitĂ€t im Vergleich zur Expression im SchĂŒttelkolben erzeugt werden.
Zusammenfassend ist zu sagen, dass in der vorliegenden Arbeit, trotz weiterem Optimierungsbedarf, eine sehr gute Grundlage fĂŒr die Transaminase-vermittelte Synthese von (R)-Baclofen geschaffen wurde. In zukĂŒnftigen Arbeiten sollte die Optimierung der Reaktion in groĂem MaĂstab im Fokus stehen.
Die gleichzeitige Gabe von Arzneimitteln kann durch Inhibition oder Induktion von intestinalen Transportproteinen bzw. metabolischen Enzymen unerwĂŒnschte Arzneimittelinteraktionen verursachen. Bewirkt wird der induktive Effekt durch die Aktivierung von nukleĂ€ren Rezeptoren wie PXR. Aktuell sind keine in vitro-Modelle verfĂŒgbar, die die Interaktion auf intestinaler Ebene infolge von Induktionsprozessen prognostizieren können. FĂŒr intestinale Absorptions- und inhibitorische Arzneistofftransportstudien werden bisher die hĂ€ufig genutzten Caco-2-Zellen verwendet, da sie enterozytenartige Eigenschaften besitzen. Allerdings gibt es einige Unklarheiten, die das Caco-2-Modell betreffen, wie bspw. der optimale Zeitraum der Zellkultivierung, das fragliche Vorhandensein von nukleĂ€ren Rezeptoren und die umstrittene ReprĂ€sentanz von Colon-Karzinomzellen fĂŒr den intestinalen, jejunalen Arzneimitteltransport.
Ziel dieser Arbeit war es somit, die Eignung der prĂ€klinisch genutzten Caco-2-Zellen als in vitro-Modell fĂŒr Transporter-bedingte Arzneimittelinteraktion und intestinalen Arzneimitteltransport zu untersuchen. Hierzu wurde die Expression klinisch relevanter intestinaler Arzneistofftransporter, Metabolisierungsenzyme und nukleĂ€rer Rezeptoren in Caco-2-Zellen auf Gen- und Proteineben mittels real time-RT PCR (TaqManÂź-Prinzip) und LC-MS/MS-basiertem targeted proteomics bestimmt und mit der Expression in humanem Jejunum verglichen. Ferner wurde die Expression der erwĂ€hnten Determinanten in AbhĂ€ngigkeit von der Kultivierungszeit und nach Induktion mit den prototypischen Induktoren Carbamazepin, Efavirenz, Hyperforin, Hypericin und Rifampicin untersucht. Zuletzt wurde der Einfluss der Induktoren auf die Funktion des Transporters ABCB1, anhand eines bidirektionalen Transportassays mit den radioaktivmarkierten ABCB1-Substraten [3H]-Digoxin und [3H]-Talinolol, ermittelt.
Die Expression der Transporter und nukleĂ€ren Rezeptoren auf Gen- und Proteinebene in Caco-2-Zellen unterschieden sich deutlich zu der von jejunalem Gewebe. FĂŒr die Transporter ABCB1, ABCC2, OATP1A2, OATP2B1, PETP1 und das Enzym UGT1A1 konnte eine signifikante Zunahme der mRNA-Expression mit der Dauer der Kultivierungszeit festgestellt werden, die auf Proteinebene nicht gezeigt werden konnte. Die Induktoren Carbamazepin, Hyperforin, Hypericin und Rifampicin wiesen einen Effekt auf die mRNA-Expression, nicht aber auf die Proteinmenge der Transporter auf. In Ăbereinstimmung zu den Befunden der fehlenden Transporterinduktion konnte kein Effekt der Induktoren auf die Funktion von ABCB1 beobachtet werden.
Caco-2-Zellen sind daher nicht als in vitro-Modell geeignet um Arzneimittel-interaktionen prognostizieren zu können, die durch die Induktion von Transportern entstehen.
Die vorliegende Arbeit beschĂ€ftigt sich mit der VerknĂŒpfung von Moderatoren des Akkulturationsprozesses und psychischer Gesundheit auf Grundlage des Modells von Berry. Im Vordergrund steht die grundsĂ€tzliche Frage, wie sich die Moderatoren auf die psychische Verfassung des Migranten auswirken am Beispiel von SpĂ€taussiedlern in Mecklenburg-Vorpommern.
DurchgefĂŒhrt wurde eine Querschnittsstudie per zweisprachigem Fragebogen. Es kamen die Module Brief Symptom Inventory-53, GieĂener Beschwerdebogen-24, Trierer Inventar zum chronischen Stress-12 und die Leipziger Kurzskala des Sense of Coherence Scale (SOC-9) zum Einsatz.
Die befragten SpĂ€taussiedler weisen im Durchschnitt in vielen Skalen ĂŒberwertige
Belastungen auf. Höhere Werte an Integration korrelieren positiv mit höheren Skalenwerten der psychischen Gesundheit. Die Betrachtung der Akkulturationsstrategien unter den SpÀtaussiedlern zeigte die Strategie der
Integration als die am hÀufigsten gewÀhlte, am stÀrksten war jedoch die Marginalisierung mit psychischer Gesundheit assoziiert.
Insbesondere die gefundenen ZusammenhÀnge zwischen beruflicher Integration
und Parametern der psychischen Gesundheit sind bemerkenswert. Denkbar wĂ€re, dass das GewĂ€hren einer PrĂ€ferenz fĂŒr eine der beiden Kulturen zu einer psychischen Dysbalance fĂŒhrt. Insbesondere im Bereich der Akkulturationsstrategien von SpĂ€taussiedlern sieht der Autor weiteren Forschungsbedarf.
Beim Endometriumkarzinom (EC) bieten sich gemÀà aktueller Leitlinie (AWMF) wenige Möglichkeiten einer Chemotherapie. Tumormarker und targeted therapy rĂŒcken daher in den Fokus. In diesem Zuge erlangen molekulare Signalkaskaden und deren Modulatoren einen wachsenden Stellenwert. Die PI3-Kinase/AKT-Signalkaskade mit ihrem Regulator MikroRNA 21 (miR-21) ist in vielen TumorentitĂ€ten von Mutationen betroffen und bietet dabei verschiedene Angriffspunkte. Ziel dieser Arbeit war es, die Signalkaskade im EC darzustellen und die regulatorische Rolle von miR-21 nĂ€her zu charakterisieren.
Um eine möglichst umfassende Aussage bezĂŒglich der TumorentitĂ€t EC zu treffen, wurde je eine Zelllinie vom prognostisch gĂŒnstigen Typ I und ungĂŒnstigen Typ II nach der Klassifikation von Bokhman (1983) ausgewĂ€hlt. Die Zelllinien wurden hinsichtlich der Morphologie und ihrer molekularen Eigenschaften charakterisiert. Mittels Transfektion von pmiR-21 wurde in den EC-Zellen miR 21 ĂŒberexprimiert und die Proteinexpressionen der PI3K/AKT-Signalkaskade nach 6 96 h mittels Gelelektrophorese und anschlieĂendem Western Blot analysiert. In der Zelllinie MFE 296 kam es zu den erwartenden VerĂ€nderungen der Signalkaskade. Die Expression der Phosphatase PTEN wurde inhibiert und der Zellzyklus enthemmt. Die Zelllinie MFE 280 zeigte keine VerĂ€nderungen nach Transfektion. Ursachen sind vermutlich die unterschiedliche PTEN-AktivitĂ€t aufgrund von Mutationen und andere Regulationsmechanismen. miR-21 greift neben der direkten Inhibition von PTEN posttranskriptionell indirekt in die StabilitĂ€t des Proteins ein. p85α, die regulatorische Untereinheit der PI3K, ist ein weiteres Target von miR-21. Neben der Interaktion mit den katalytischen Untereinheiten kann p85α Dimere mit PTEN bilden und dessen Ubiquitinierung reduzieren. Die Wirkmechanismen von miR-21 sind vielfĂ€ltig und die genauen ZusammenhĂ€nge bisher nicht komplett verstanden.
Diese Arbeit stellt die unterschiedliche Gewichtung von miR-21-Modulationen auf die PI3K/AKT-Signalkaskade in den beiden EC-Typen dar. miR-21 kann im EC-Typ-I als Marker fungieren. AuĂerdem wurden einige Möglichkeiten der targeted therapy in der PI3K/AKT-Signalkaskade angedeutet. Um diese Aussage und die therapeutischen Konsequenzen in den klinischen Alltag zu integrieren, bedarf es weiterfĂŒhrender Arbeiten.
Das gram-negative StĂ€bchenbakterium Burkholderia pseudomallei, Erreger der Melioidose, ist ein fakultativ intrazellulĂ€res Pathogen. Ein detailliertes Wissen ĂŒber das Proteom dieses Pathogens liefert eine wichtige Grundlage fĂŒr das VerstĂ€ndnis der Pathomechanismen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden detailierte âreference mapsâ des intra- und extrazellulĂ€ren Proteoms von B. pseudomallei Stamm E8 erstellt. Es wurden hierbei insgesamt 353 intrazellulĂ€re und 154 extrazellulĂ€re Proteine identifiziert und anschlieĂend einer funktionellen Klassifizierung unterzogen. Die âreference mapsâ stellen ein wichtiges Werkzeug fĂŒr weitere vergleichende Proteomanalysen dar. In weiterfĂŒhrenden Experimenten wurde das Proteom dreier WildtypstĂ€mme verglichen. Hierbei zeigten sich insgesamt nur geringe Unterschiede zwischen den drei analysierten StĂ€mmen E8, E212 und K96423. Die Proteomanalysen bestĂ€tigten die Ergebnisse der Genotypisierung â beide AnsĂ€tze ergaben eine engere Verwandtschaft der StĂ€mme E212 und K96423 als mit Stamm E8.
Im Infektionsverlauf von B. pseudomallei ist das sonst aerob lebende Bakterium in der Lage sich auch unter anaroben Bedingungen auszubreiten. Ăber die anaerobe Physiologie von B. pseudomallei ist bisher wenig bekannt. Es konnte ein Screeningsystem entwickelt werden, mit dem aus insgesamt 2344 Transposonmutanten 16 Mutanten mit reduziertem Wachtum unter anaeroben Bedingungen identifiziert wurden. Die vier Mutanten mit dem am stĂ€rksten verringerten Wachstum wurden fĂŒr weitere Analysen im Rahmen dieser Arbeit ausgewĂ€hlt. Drei der Mutanten hatten MolybdĂ€n bezogene Gendefekte und bei einer Mutante betraf der Gendefekt eine putative Sensor-Kinase. Die untersuchten Mutanten konnten erfolgreich komplementiert werden und somit polare Effekte ausgeschlossen werden. Die Komplentanten wiesen wieder dem Wildtyp entsprechendes anaerobes Wachstum auf und wiesen auch bei allen weiteren Experimenten, wie z.B. Infektionsversuchen, die Eigenschaften des Wildtyps auf. Dass unter den 2344 gescreenten Transposon Mutanten drei der vier auffĂ€lligsten Mutanten MolybdĂ€n bezogene Gendefekte aufwiesen, unterstreicht die Wichtigkeit von MolybdĂ€n und im Zusammenhang damit der anaeroben Nitratreduktase. Die Attenuierung der drei Mutanten im C57BL/6-Maus-Infektionsmodell deutet auf die Wichtigkeit des anaeroben Stoffwechsels bei chronischen InfektionsverlĂ€ufen von B. pseudomallei hin. Bei der weiteren nĂ€her untersuchten Mutante liegt ein Defekt einer putativen Sensorkinase vor. Diese gehört zu einem Zwei-KomponentenSignaltransduktionssystem, welches Homologien zum RegB-RegA-System aufweist. Es konnte gezeigt werden, dass die hier untersuchte Sensorkinase einen entscheidenen Einfluss auf die Virulenz von B. pseudomallei hat. Der exakte Mechanismus der Attenuierung durch die Mutation von BPSL0201 bleibt vorerst jedoch noch ungeklĂ€rt.
Zusammenfassend lĂ€sst sich sagen, dass mit dem hier entwickelten Screeningsystem erfolgreich Transposonmutanten identifiziert werden konnten, welche ein reduziertes Wachstum unter anaeroben Bedingungen aufweisen. Durch die anschlieĂende Charakterisierung konnten tiefere Einblicke in den anaeroben Lebensstil von B. pseudomallei gewonnen werden. Die Ergebnisse deuten auf einen Zusammenhang zwischen der FĂ€higkeit des anaeroben Wachstums von
B. pseudomallei und der vollen Virulenz hin. Die gewonnenen Erkenntnisse stimulieren weitere Untersuchungen im Hinblick auf den Einfluss des anaeroben Wachstums von B. pseudomallei bei der Pathogenese der Melioidose.
Der âcholinerge antiinflammatorische Signalwegâ beschreibt einen vagalen, neuroimmunologischen Reflexmechanismus, der einen hemmenden Einfluss auf Immunzellen des Retikuloendothelialen Systems in lokalen und generalisierten EntzĂŒndungsgeschehen ausĂŒbt. Vermittelt wird dieser Reflexmechanismus ĂŒber den α7-Subtyp des nikotinischen Acetylcholinrezeptors auf Makrophagen. Die in der Leber lokalisierten Kupffer-Zellen reprĂ€sentieren ca. 80 â 90% der Gewebsmakrophagen des Körpers. WĂ€hrend die neuroimmunologische Regulation von Peritoneal- und Alveolarmakrophagen sowie Monozyten durch den N. vagus gut dokumentiert ist, ist die Rolle der Kupffer-Zellen im âcholinergen antiinflammatorischen Signalwegâ noch unbekannt.
In der vorliegenden Arbeit wurde der parasympathische Einfluss auf die residente Makrophagenpopulation der Leber, die Kupffer-Zellen, untersucht. Nikotin als Agonist am α7nAChR zeigte in vitro im LPS-Modell keine Alteration der Zytokinantwort von Kupffer-Zellen aus nativen C57Bl/6-MĂ€usen. Hingegen fĂŒhrte die subdiaphragmale Vagotomie zu einer Reduktion der in vitro TNF-α-Antwort von Kupffer-Zellen nach Stimulation mit LPS.
Die Daten dieser Arbeit erweitern den Wissensstand ĂŒber die neuroimmunologische Interaktion zwischen Parasympathikus und den residenten Makrophagenpopulationen des Körpers. In Analogie zur sympathischen Regulation des Immunsystems, das abhĂ€ngig vom angesprochenen Rezeptortyp sowohl pro- als auch antiinflammatorisch wirken kann, deuten die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zu murinen Kupffer-Zellen darauf hin, dass auch der Parasympathikus, neben seinen bekannten antiinflammatorischen Eigenschaften, kompartimentalisiert ebenfalls proinflammatorisch wirken könnte.
Species persistence in the face of rapidly progressing environmental change requires adaptive responses that allow organisms to either cope with the novel conditions in their habitat or to follow their environmental niche in space. A poleward range shift due to global warming induced habitat loss in the south has been predicted for the lesser horseshoe bat, Rhinolophus hipposideros. Theoretical as well as numerous empirical studies link range expansion success to increased dispersal and reproduction rates due to spatial sorting and r-selection resulting from low population densities at the expansion front. R. hipposideros females however are highly philopatric and the speciesâ life history reflects a K- rather than an r-strategy, encompassing a long life span and limited individual annual reproductive output. I therefore investigated if adaptations in these traits determining range expansion success (dispersal and reproduction) can be observed in this bat species of high conservation concern. Genetic diversity presents a critical factor for adaptive responses to global change, both for range expansion and for coping with novel environmental conditions. I hence explored the genetic diversity levels of European R. hipposideros leading edge populations and their drivers for an assessment of these populationsâ evolutionary potential and the development of conservation recommendations.
Comparing range expansion traits between an expanding R. hipposideros metapopulation in Germany and a non-expanding one in France revealed that range expansion was associated with an increase in juvenile survival and fecundity, and no decrease in adult survival. These results demonstrate than an increase in reproduction and growth rates is generally possible in R. hipposideros, indicating a potential adaptation (sensu lato) to range expansion. A positive correlation between adult and juvenile survival in the expanding metapopulation suggests higher resource acquisition in the expanding metapopulation, giving rise to the question if the observed demographic changes have a genetic basis or if they are rather induced by differences in environmental conditions between the two metapopulations. Long-term range expansion success requires adaptive evolutionary changes. The relative contribution of the former and that of undirected changes resulting e.g. from differences in resource availability therefore will have to be investigated in more detail in the future to allow predictions about range expansion dynamics in R. hipposideros.
The number of individuals within a radius of approximately 60 to 90 km around a population (as a measure of connectivity) was identified as the main positive driver of the studied populationsâ genetic diversity. Overall genetic diversity levels in German R. hipposideros populations were found to be reduced compared to populations in France as a legacy of demographic bottlenecks resulting from severe population declines in the mid-20th century. This finding is alarming as future range expansion can be expected to entail a further decrease in genetic diversity. The resulting loss of genetic diversity can be expected to be particularly strong in R. hipposideros due to the detected dependence of genetic diversity on connectivity, because range expansion often results in small and patchy populations.
Protecting and ideally re-installing genetic diversity in R. hipposideros leading edge populations therefore presents a conservation goal of utmost importance. To achieve this endeavour, conservation efforts should target the protection of extensive networks of well-connected populations. Geographical concentration of individuals should be avoided and populations in key locations that connect clusters must be protected particularly well to prevent populations from becoming isolated. Continuous, regular monitoring of population trends is also important for a quick registration of disturbances or threats, and the subsequent rapid development of countermeasures to preclude further demographic declines.
The reduced levels of genetic diversity in the German metapopulation precluded a reliable quantification of dispersal rates due to the reduced power of discrimination between individuals. While ongoing re-colonization and the establishment of new maternity colonies provide evidence for increased dispersal in the expanding metapopulation, evaluating the expected range expansion velocity of R. hipposideros in relation to the estimated velocity of global warming induced habitat loss will require the confirmation of the existing preliminary dispersal data by employing more genetic markers.
Der akute Myokardinfarkt auf Grundlage einer koronaren Herzerkrankung ist eine der hĂ€ufigsten Todesursachen weltweit. Besonders Ă€ltere Patienten leiden oft an mehreren kardiovaskulĂ€ren Grunderkrankungen - so sind Vorhofflimmern und KHK hĂ€ufige KomorbiditĂ€ten. Die pharmakologische Therapie von Vorhofflimmern bei bestehender KHK ist ein therapeutisches Problem. Dronedaron hat sich in zahlreichen klinischen Studien als wirksames Antiarrythmikum herausgestellt und zeigte zudem positive Effekte auf die Inzidenz und Sterblichkeit von akuten Myokardinfarkten (ATHENA-Studie). In verschiedenen Forschungsarbeiten konnte nachgewiesen werden, dass Dronedaron in der FrĂŒhphase nach einem akuten Myokardinfarkt eine Reduktion der InfarktgröĂe bewirken kann. Im Gegensatz dazu scheinen Patienten mit schwerer struktureller Herzerkrankung bezĂŒglich ischĂ€mischer Ereignisse nicht von einer Dronedarontherapie zu profitieren (PALLAS-Studie).
In dieser Arbeit sollte unter Nutzung des Schweins als Modellorganismus geklĂ€rt werden, ob im Langzeitverlauf vier Wochen nach einem akuten Myokardinfarkt protektive Effekte Dronedarons auf die InfarktgröĂe und die kardiale Funktion nachgewiesen werden können. Desweiteren wurden mithilfe ventrikulĂ€rer Gen- und Proteinexpressionsanalysen Dronedaroneffekte in gesundem Myokard, Infarktgrenze und Infarktnarbe auf molekularbiologischem Level untersucht.
FĂŒr den experimentellen Myokardinfarkt wurde mithilfe eines Ballonkatheters der rechte Ramus interventricularis anterior distal des ersten Septalastes fĂŒr 90 Minuten verschlossen. Nach 4-wöchiger Infarktheilung wurden die Herzen explantiert und Gewebsproben fĂŒr die Expressionsanalysen entnommen. Die GröĂe der Infarktnarbe wurde an den formalinfixierten Herzen mithilfe der MRT-Bildgebung bestimmt. Genexpressionsprofile wurden mittels RNA-Microarray und anschlieĂender Validierung mittels RT-qPCR, Proteinexpressionsprofile mittels 2D-DIGE-Analyse und anschlieĂender massenspektrometrischer Proteinidentifizierung erstellt.
Die InfarktgröĂe wurde durch die Dronedarontherapie nicht signifikant beeinflusst (Kontrolle vs. Dronedaron: 10,1 % vs. 9,2 %, n.s.). Das Schlagvolumen der dronedaronbehandelten Tiere zeigte im Gegensatz zu den Kontrolltieren vier Wochen nach Infarzierung keine signifikante Reduktion. Enddiastolisches Volumen, Ejektionsfraktion sowie Serummarker zeigten keine Unterschiede zwischen den Versuchsgruppen.
In den Expressionsanalysen konnten insbesondere in der Infarktgrenze Effekte der Dronedarontherapie beobachtet werden. Es kam zu einer Expressionssteigerung von TGFÎČ3, der TGFÎČ-Rezeptoren 1 und 2 sowie der TGFÎČ-bindenden Proteine LTBP1 und 2. Die vermehrte Aktivierung des TGFÎČ-Signalings zeigte sich auch in einer Expressionssteigerung matrizellulĂ€rer Proteine, darunter Thrombospondin 1 und 2, Periostin und Fibronektin, sowie diverser extrazellulĂ€rer Matrixproteine, v.a. Kollagen-Subtypen.
Die Aktivierung des TGFÎČ-Signalings sowie die Expressionssteigerung TGFÎČ-induzierter matrizellulĂ€rer Proteine in der Infarktgrenze begĂŒnstigen durch antiinflammatorische Effekte und Stimulation der Kollagensynthese die Infarktheilung sowie die Stabilisierung des Narbengewebes. Die Proteine Thrombospondin 1 und 2 verhindern zudem eine Expansion des Infarktes in gesunde Myokardareale. Desweiteren kann insbesondere Periostin die Kardiomyozytenproliferation im infarzierten Myokard stimulieren. So können das TGFÎČ-Signaling sowie matrizellulĂ€re Proteine zu einer Verbesserung der kardialen FunktionalitĂ€t nach akutem Myokardinfarkt beitragen. Es ist vorstellbar, dass Calcium-abhĂ€ngige Mechanismen in Kardiomyofibroblasten die dronedaronabhĂ€ngige gesteigerte Aktivierung des TGFÎČ-Signalings und als Folge der matrizellulĂ€ren Proteine vermitteln.
Die Aufrechterhaltung des Schlagvolumens des linken Ventrikels durch die Dronedarontherapie vier Wochen nach einem Myokardinfarkt spricht fĂŒr einen Erhalt der systolischen Kontraktionskraft des Herzens. Auch wenn keine signifikante Reduktion der InfarktgröĂe festgestellt werden konnte, deuten die gefundenen Ergebnisse auf eine protektive Wirkung von Dronedaron auf kardiale FunktionalitĂ€t und die Infarktheilung bei ansonsten gesunden Patienten hin. Bei Patienten mit bereits strukturell vorgeschĂ€digtem Herzen beispielsweise im Sinne einer schweren Herzinsuffizienz könnte die gefundene vermehrte Aktivierung des TGFÎČ-Signalings zu einer Verschlechterung der Prognose fĂŒhren, was die Ergebnisse der PALLAS-Studie erklĂ€ren könnte.
Die Bedeutung der EinschaÌtzung von Interaktionen verschiedener Medikamente und der hiermit potentiell einhergehenden Nebenwirkungen nehmen aufgrund der stetigen Entwicklung neuer medikamentoÌser TherapieansaÌtze und der hierdurch bedingt vermehrt auftretenden Polypharmazie kontinuierlich zu. Die Grundlage fuÌr das VerstaÌndnis dieser Interaktionen bilden die Pharmakokinetik und die Pharmakodynamik. Wichtige Einflussfaktoren im Hinblick auf die Regulation dieser beiden Prozesse sind die nukleaÌren Rezeptoren CAR und PXR, die als ligandenabhaÌngige Transkriptionsfaktoren entsprechend der anfallenden Metaboliten den Metabolismus mitbestimmen. Ein bekannter Induktor von CAR mit seinen Zielgenen in der Pharmakokinetik ist Efavirenz â ein wichtiger Bestandteil der HIV- Therapie. Hierauf basierend wurde in einer klinischen Studie mit 12 Probanden u.a. Gewebe (PBMCs und Intestinum) unter der kontrollierten Gabe von Efavirenz mit Ezetimib untersucht. Letzteres Medikament wurde zum einen als Parameter fuÌr den Metabolismus der zahlreichen Zielgene von CAR und zum anderen als eine moÌgliche Option zur Behandlung der DyslipidaÌmie â der Entstehung einer Dysbalance als vermeintliche Nebenwirkung von Efavirenz â eingesetzt. Diese klinische Studie ergab, dass Efavirenz keine Regulation im Intestinum auf die mRNA bewirken konnte, jedoch vereinzelt Induktionen auf Proteinebene. Im Modell der Caco2-Zellen lieĂ sich prinzipiell nach Exposition von Efavirenz eine Induktion feststellen. Auch im Kompartiment der PBMCs lieĂ sich generell â innerhalb der Studie und auch in vitroâ eine Induktion detektieren. Dabei konnte jedoch weder eine relevante pharmakokinetische noch eine pharmakodynamische Interaktion zwischen Efavirenz und Ezetimib eindeutig nachgewiesen werden. Insgesamt scheinen gleiche Zielgene von CAR abhaÌngig vom Kompartiment regulationsfaÌhig zu sein. Ob letztendlich die Distribution von Efavirenz uÌber die Induktion oder auch das Kompartiment und dessen UmstaÌnde an sich die Induktion beeinflussen bleibt offen. Die Feststellung grundlegender Schlussfolgerungen ist somit aufgrund der derzeit noch unklaren Confounder noch nicht moÌglich, weshalb weitere komplementaÌre Forschungsvorhaben erforderlich sind, um zusaÌtzliche Erkenntnisse zu erzielen.
Sphingosin-1-phosphat beeinflusst als extrazellulĂ€rer Botenstoff eine Vielzahl verschiedener Zelltypen und damit zahlreiche biologische Prozesse. In dieser Arbeit wurde die Rolle des S1P-Signallings in murinen BMDM in vitro untersucht. ZunĂ€chst wurde das S1P-Rezeptorexpressionsprofil in proinflammatorischen, M1 polarisierten Makrophagen und anti-inflammatorischen, M2-polarisierten Makrophagen vergleichend charakterisiert. Es konnte gezeigt werden, dass sowohl S1P1 als auch S1P4 in AbhĂ€ngigkeit vom Polarisierungszustand der Makrophagen differentiell exprimiert werden. Daraus resultierten Unterschiede in der Wirkung von S1P auf grundlegende biologische Eigenschaften von M1- und M2-polarisierte Makrophagen. Klassisch polarisierte Makrophagen zeigten eine konzentrationsabhĂ€ngige chemotaktische Migration entlang eines S1P-Gradienten. Weiterhin steigerte S1P die Sekretion von TNF-α und IL-6 in unpolarisierten und alternativ polarisierten Makrophagen. S1P begĂŒnstigte weiterhin die proinflammatorische Makrophagenaktivierung unter M1-polarisierenden Kulturbedingungen. Das Phagozytoseverhalten sowohl von M1- als auch von M2polarisierten Makrophagen bleibt dagegen von S1P in vitro unbeeinflusst. Aufgrund seiner differentiellen Expression in M1- und M2-polarisierten Makrophagen liegt die Hypothese nahe, dass der S1P4-Rezeptor ein potentielles Ziel zur gezielten pharmakologischen Beeinflussung unpolarisierter und M2-polarisierter Makrophagen ist.
Die Dichte von medizinischen Versorgungseinrichtungen und Leistungserbringern ist in lĂ€ndlichen RĂ€umen gering. Zu ĂŒberwindende Distanzen können aufgrund dessen groĂ sein. Die Einwohner peripherer RĂ€ume sind jedoch oft Ă€lter, haben ein höheres MorbiditĂ€tsrisiko und einen gröĂeren Bedarf an medizinischer Versorgung. Dazu kommen mit dem Alter zunehmenden MobilitĂ€tseinschrĂ€nkungen. Obwohl der motorisierte Individualverkehr in lĂ€ndlichen RĂ€umen dominiert, ist auch die Erreichbarkeit durch den öffentlichen Personennahverkehr (ĂPNV) wichtig, da gerade Ă€ltere Menschen seltener ein Auto besitzen.
Das Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung der Pkw- und ĂPNV-Erreichbarkeit von HausĂ€rzten (Allgemeinmediziner und hausĂ€rztliche Internisten), AugenĂ€rzten, fachĂ€rztlichen Internisten und Urologen im Landkreis Vorpommern-Greifswald sowie die Analyse wie viele Einwohner von guter bzw. schlechter Erreichbarkeit betroffen sind und ob eine lĂ€ngere Fahrzeit mittels Pkw und ĂPNV einen Einfluss auf die Inanspruchnahme von HausĂ€rzten bzw. FrauenĂ€rzten in Vorpommern hat.
Die Erreichbarkeitsanalysen fĂŒr diese Vorhaben wurden in einem Geografischen Informationssystem (GIS) mittels Netzwerkanalysen auf der Basis von digitalen routingfĂ€higen StraĂendaten mit der Software ESRIïArcGISï€ 10.0 Esri Inc., Redlands/California (USA) durchgefĂŒhrt. FĂŒr die ĂPNV-Erreichbarkeit wurde zusĂ€tzlich ein Model verwendet, dass auf der Implementation des Dijkstra Algorithmusâ die FahrplĂ€ne der regionalen Verkehrsbetriebe einliest und Routen zu den nĂ€chstgelegenen medizinischen Leistungserbringern berechnet. Unterschiede zwischen den Arztgruppen wurden mit dem Kruskal-Wallis-Test bestimmt. Die Daten zur Inanspruchnahme stammen aus der Study of Health in Pomerania (SHIP) aus dem 5-Jahres-Follow-Up SHIP-1. Determinanten fĂŒr die Inanspruchnahme wurden mit multiplen logistischen Regressionen ermittelt. FĂŒr die statistischen Berechnungen wurde die Software SAS 9.3 © 2002-2010 (SAS Institute Inc., Cary, NC, USA) verwendet.
Die Pkw-Fahrzeit zum Hausarzt betrĂ€gt maximal 23 Minuten, wĂ€hrend die ausgewĂ€hlten spezialisierten FachĂ€rzte in maximal 43 Minuten erreicht werden. 80 % der Bevölkerung erreicht den Arzt jedoch innerhalb von 20 Minuten. Die ĂPNV-Fahrzeit (hier Hin- und RĂŒckfahrt) betrĂ€gt durchschnittlich 100 Minuten zum Hausarzt und zwischen 130 und 160 Minuten zum ausgewĂ€hlten spezialisierten Facharzt. 4 â 7 % der Bevölkerung hat keine Verbindung (Hin- und RĂŒckfahrt) mit dem ĂPNV zum Hausarzt bzw. Facharzt. Die Unterschiede zwischen Haus- und FachĂ€rzten sind statistisch signifikant.
BezĂŒglich des Einflusses der Erreichbarkeit auf die Inanspruchnahme hat sich gezeigt, dass die Erreichbarkeit keinen signifikanten Einfluss hat, wenngleich ein Trend zur geringeren Inanspruchnahme bei gröĂeren Entfernungen erkennbar ist. FĂŒr die Inanspruchnahme der FrauenĂ€rzte sind jedoch das Alter, der Sozialschichtindex und Personen im Haushalt â„ 18 Jahre (potentielle Mitfahrgelegenheiten) statistisch signifikante Determinanten.
Eine gute ĂPNV-Erreichbarkeit ist nicht nur eine Frage der Distanz, sondern vor allem der Anbindung. Mithilfe von Erreichbarkeitsanalysen lassen sich RĂ€ume identifizieren, die einen schlechteren rĂ€umlichen Zugang zur Versorgung haben, weshalb Erreichbarkeitsanalysen in Planungsprozessen im Gesundheitsbereich grundsĂ€tzlich Anwendung finden sollten.
Eine geringere Inanspruchnahme ist in Vorpommern nicht signifikant mit schlechterer Erreichbarkeit im Sinne von lĂ€ngeren Fahrzeiten assoziiert. Wichtiger ist, dass es ĂŒberhaupt eine Verkehrsanbindung gibt, z.B. durch Mitfahrmöglichkeiten.
Weltumspannende Krisen, die alle signifikanten Wirtschaftsnationen vollstĂ€ndig erfassen, sind eher selten. Vielmehr blieben in der Vergangenheit schwerwiegende Krisen ĂŒberwiegend auf einen Staat oder Region begrenzt. Mit Ausbruch der Finanz- und Wirtschaftskrise in den Vereinigten Staaten kam es zur sukzessiven Ansteckung entwickelter und aufstrebender Volkswirtschaften. Als Reaktion darauf senkte die US Zentralbank die Federal Fund Rate von 4,75% im September 2007 auf 0-0,25% im Dezember 2008. Zur UnterstĂŒtzung konventioneller geldpolitischer MaĂnahmen wurde in den USA verstĂ€rkt auf Forward Guidance und zusĂ€tzlich das Large Scale Asset Purchase Program als unkonventionelle MaĂnahme gesetzt. In Ă€hnlicher Weise reagierten die Zentralbanken des europĂ€ischen WĂ€hrungsraums, GroĂbritanniens und Japans. WĂ€hrend die expansive Geldpolitik in den entwickelten Volkswirtschaften eine sukzessive Zinssenkung bis zum jetzigen Niedrigzinsniveau auslöste, blieb in den SchwellenlĂ€ndern der G20 das Zinsniveau zunĂ€chst unverĂ€ndert und resultierte in einem Anstieg der Zinsdifferenz zwischen den LĂ€ndergruppen. Infolgedessen verstĂ€rkten Investoren aus den entwickelten Volkswirtschaften bei der Suche nach zinstragenden Aktiva ihr Engagement in den SchwellenlĂ€ndern der G 20. Gleichzeitig verĂ€nderte sich als Reaktion auf die Finanzkrise die Risikowahrnehmung der Investoren aus entwickelten Volkswirtschaften auf unerwartete Informationen und negative Preisentwicklungen. Eine Umkehr der Zinsentwicklung in Verbindung mit einer Stagnation bzw. Rezession in den entwickelten Volkswirtschaften kann Kapitalabzug aus den SchwellenlĂ€ndern der G 20 auslösen. Der Einsatz von weitreichenden Kapitalverkehrskontrollen zur AbschwĂ€chung oder Verhinderung des Kapitalabzuges durch die betroffenen Staaten kann aufgrund krisenbedingter PreisverfĂ€lle zu schweren Verlusten der Investoren und erhebliche Auswirkungen auf die FinanzmĂ€rkte der entwickelten Volkswirtschaften besitzen.
KieferorthopĂ€dische Behandlungen mit individell gefertigten aktiven Elementen fĂŒhren zu besseren Behandlungsergebnissen in kĂŒrzerer Behandlungszeit bei gleichzeitig geringeren Nebenwirkungen. Mit CAD-Programmen und FE-Simulationen werden individuelle kieferorthopĂ€dische Elemente entworfen, die schnell und kostengĂŒnstig durch die RapidPrototyping-Technologie und speziell den 3D-Druck produziert werden können. Diese Studie zeigt dabei, dass es möglich ist, Objekte z. B. in Form von Federn und Bögen mit vorberechneter Kraftentfaltung zu planen und zu drucken. Die Druckparameter und die Parameter der gewĂ€hlten Simulation sind entscheidend fĂŒr die QualitĂ€t und die Eigenschaften des gedruckten Objektes. In dieser Studie wurden zwei verschiedene Versuchsaufbauten entwickelt, welche die Kraftentfaltung der Elemente mit einem Gelsensor bzw. mit einer WĂ€gezelle gemessen hat. Es wurden Versuchsobjekte im Design eines Expansionsbogens aus den Materialien PLA und PETG sowie Zugfedern/Elastikketten aus den Materialen TPU und Filaflex mit 3D-Druckern produziert.
Es wurde festgestellt, das Gelsensoren infolge fehlender Konstanz zur Messung von KrĂ€ften in der Zahnmedizin ungeeignet sind, wĂ€hrend sich WĂ€gezellen als geeignet erwiesen haben. Geplante/simulierte Kraftentwicklungen korrelierten mit r=0,995 bzw r=0,998 nach Pearson signifikant zu den Kraftentwicklungen von gedruckten Expansionsbögen aus den Materialien PLA und PETG. Weiterhin wurde fĂŒr elastische Ketten/Federn aus TPU eine signifikante Korrelation mit r=0,980 von simulierter zu gemessener Kraft nachgewiesen. Das Material TPU war geeignet zur individuellen Produktion von elastischen Zugfedern als ErgĂ€nzung zu konventionellen elastischen Ketten, deren KrĂ€fte nicht exakt planbar sind. Die Experimente zeigten, dass Langzeitbelastung und Aufbewahrung in Wasser zu geringen Kraftverlusten der TPU-Federn fĂŒhrten. Es wurde das Potential der Rapid-Prototyping-Technologie kombiniert mit FE-Simulationen veranschaulicht. Die stĂ€ndige Weiterentwicklung dieser Technologie ermöglicht schnell und kostengĂŒnstig individuelle Behandlungselemente zu produzieren bei geringerer Nebenwirkungsrate, so dass diese Technik in der KieferorthopĂ€die zunehmend wichtig wird.
TrÀnenfilmosmolaritÀt und Zytomorphologie der AugenoberflÀche bei medikamentöser Glaukomtherapie
(2019)
Zusammenfassung
Das Ziel der vorliegenden Arbeit bestand darin, Einblick in die pathologischen VerĂ€nderungen objektiver Funktionsparameter von TrĂ€nenfilm und AugenoberflĂ€che bei Glaukompatienten mit augeninnendrucksenkender medikamentöser Langzeittherapie zu erhalten. Es sollte geprĂŒft werden, ob es eine Ăbereinstimmung der eingesetzten klinischen Diagnostikverfahren, Schirmer-Test I und II, TrĂ€nenfilmosmolaritĂ€t, Impressionszytologie, lidkantenparallele konjunktivale Falten (LIPCOF) sowie TrĂ€nenfilmaufrisszeit (TBUT) mit den Ergebnissen der standardisierten Probandenbefragung nach subjektiven Symptomen des trockenen Auges mittels visueller Analogskala (VAS) gibt.
Von insgesamt 37 Probanden Ă€lter als 25 Jahre wurden 20 Patienten als Probandengruppe ohne Beschwerden sowie 17 Patienten als Gruppe mit Beschwerden in die Studie eingeschlossen. Zur Anwendung kamen die VAS und ein standardisierter OSDI-Fragebogen fĂŒr subjektive Symptome. Objektive Befunde wurden mittels klinischer Untersuchung, TrĂ€nenfilmosmolaritĂ€t (TearLab), nicht invasiver TrĂ€nenfilmaufrisszeit (Tearscope), Impressionszytologie und Quantifizierung der Becherzelldichte, PrĂŒfung der quantitativen TrĂ€nensekretion mittels Schirmer-Test I und II und Spaltlampenbiomikroskopie (LIPCOF) erfasst. Im Anschluss erfolgte die schriftliche Dokumentation und die impressionszytologische Probenentnahme. Die Spaltlampenbiomikroskopie (LIPCOF) ergab bei den Gruppen 1 (ohne Beschwerden) und 2 (mit Beschwerden) als hĂ€ufigste lokale Nebenwirkung VerĂ€nderungen der Konjunktiva. 45 % (9/20) der Probanden aus Gruppe 1 und 77 % (13/17) er Probanden aus Gruppe 2 zeigten in der LIPCOF-Untersuchung Anzeichen fĂŒr die Diagnose trockenes Auge (Grad 1 bis 3). Mittels VAS beurteilte Gruppe 2 alle Beschwerden stĂ€rker beeintrĂ€chtigend als Gruppe 1, insbesondere TrĂ€nenfluss bei Wind. Nach der Bestimmung der TrĂ€nenfilmosmolaritĂ€t litten 50 % (10/20) aus Gruppe 1 und 32 % (5/17) aus Gruppe 2 unter einem trockenen Auge. Die Mehrzahl der Patienten 65 % (13/20) aus Gruppe 1 und 64 % (11/17) aus Gruppe 2 erreichten eine TBUT von weniger als 20 Sekunden. Im Schirmer-Test I ergaben sich Anzeichen fĂŒr einen Mangel an TrĂ€nenvolumen bei 50 % (10/20) der beschwerdefreien Patienten und bei 68 % (12/17) der Patienten mit subjektiven Beschwerden.
60 % (12/20) der Probanden aus Gruppe 1 und 91 % (15/17) aus Gruppe 2 wiesen im Schirmer-Test II einen leichten bis schweren TrĂ€nenmangel auf. EntzĂŒndungszellen Grad 2 und 3 mit morphologischen VerĂ€nderungen wurden nur in Gruppe 2 gefunden. 67
Objektive Testverfahren weisen eine unterschiedliche Effizienz hinsichtlich SpezifitĂ€t und SensitivitĂ€t auf. Subjektive Symptome aus einer individuellen Patientenbefragung können als wichtige Hinweise fĂŒr die jeweilige Medikation interpretiert werden.
Die Hypothese, es bestehe ein signifikanter Unterschied in Hinblick auf den Zustand der AugenoberflĂ€che zwischen Glaukompatienten unter medikamentöser Therapie mit Beschwerden und solchen ohne Beschwerden, wurde bestĂ€tigt. Die Arbeitshypothese, es bestehe eine signifikant positive Korrelation zwischen den eingesetzten klinischen Diagnostikverfahren und den Ergebnissen ĂŒber Fragebogen und die VAS, konnte fĂŒr TBUT und LIPCOF bestĂ€tigt werden.
Ziel:
Aussagen zur Scherhaftfestigkeit und TorsionsstabilitÀt 3D-gedruckter Polymethacrylat-Brackets mit makroretentiver bzw. mikroretentiver Basis im Vergleich zu konventionell
hergestellten Kunststoff-Brackets.
Material und Methode:
Die mit der Software FreeCad 0,16 (freecadweb.org) konstruierten
Brackets (Standard Edgewise-Bracket mit 22 inch SlotgröĂe, Torque 0°, und Tip 0°) wurden im DLP-Verfahren aus einem medizinisch zugelassenen Polymethacrylat (SHERAprint ortho Plus, SHERA, Lemförde) 3D-gedruckt.
Die NachhÀrtung erfolgte in zwei Zyklen unter Stickstoff SchutzatmosphÀre (1,5bar, je 3000 Blitze, 10/sec, 200 Watt, 280 bis 580nm) (Otoflash G171, NK Optik, Baierbrunn) nach einer
Reinigung im Ultraschallbad (2 x 2min, 90% Ethanol).
Zur Untersuchung der Scherhaftfestigkeit wurden bei 40 dieser Brackets Retentionsrillen in die Basis konstruiert (Makroretention). Weitere 40 Brackets erhielten eine glatte Bracketbasis, die 3 Sekunden lang mit Aluminiumoxidkristallen sandgestrahlt wurde (Mikroretention). Als Kontrollgruppe dienten konventionelle Kunststoffbrackets vergleichbarer GröĂe (Brilliant, Forestadent, Pforzheim). Die Brackets aller drei Versuchsgruppen wurden im Standard-etch- Verfahren mit lichtpolymerisierendem AdhĂ€siv auf bovinen ZahnpruÌfkörpern befestigt und einem Thermocycling unterzogen (1000 Zyklen, je 30sec, 5/55°C). Die Ermittlung der Scherhaftfestigkeit erfolgte gemÀà DIN 13990-246 in einer UniversalpruÌfmaschine (Zwick BZ050/TH3A, Zwick Roell, Ulm). Zur statistischen Auswertung wurden eine einfaktorielle Varianzanalyse (ANOVA), der t-Test und der Mann-Whitney-Test durchgefuÌhrt. Zur DurchfuÌhrung der TorsionsstabilitĂ€tversuche wurden die bereits in den Scherversuchen verwendeten Bracketgrundkörper um einen Lastarm erweitert. Eine in die UniversalpruÌfmaschine eingespannte Haltekonstruktion diente der Fixierung eines senkrecht zur Druckrichtung ausgerichteten geraden Stangendrahts (Querschnitt von 0,019 inch x 0,025 inch), an dem der Bracketanteil der PruÌfkörper mit einer kieferorthopĂ€dischen Stahlligatur befestigt wurde. Die Torque- und Tipbewegung entstand durch Kraftapplikation des DruckscherbuÌgels auf den Lastarm des PruÌfkörpers.
Ergebnisse:
3D-gedruckte Brackets mit makroretentiver Basis zeigten eine Scherhaftfestigkeit von 3,89 ± 1,0663MPa. Bei 3D-gedruckten Brackets mit mikroretentiver Basis wurde eine signifikant geringere Scherhaftfestigkeit von 3,09 ± 1,0454MPa ermittelt.
Die Kontrollgruppe mit konventionell hergestellten Kunststoffbrackets zeigte eine vergleichbare Scherhaftfestigkeit von 3,84 ± 0,995MPa. Die in der Literatur beschriebene minimale Scherhaftfestigkeit von 6MPa wurde von keiner der Versuchsgruppen erreicht. Die TorsionsstabilitÀt 3D-gedruckter Bracket zeigte beim maximalen Torque einen Mittelwert von 51,10 ± 9,40Nmm, das mittlere maximale Tipdrehmoment betrug 32,42 ± 5,43Nmm.
Schlussfolgerungen:
Die Scherhaftfestigkeitswerte 3D-gedruckte Brackets mit Makroretention Ă€hneln denen von konventionell hergestellten Kunststoffbrackets. Um den klinischen Anforderungen besser gerecht zu werden, bedarf es hier allerdings noch einer Steigerung. Die Bruchfestigkeit 3D-gedruckter Brackets in Bezug auf die Torsionsbelastung, sowohl unter Torque- als auch unter Tipbewegung, scheint fuÌr den klinischen Gebrauch hingegen angemessen zu sein. In-office verwendbare 3D-Drucker könnten zukuÌnftig fuÌr die Herstellung individualisierter Multibracket-Apparaturen genutzt werden.
Im Rahmen der vorliegenden Untersuchung konnten die Assoziationen zwischen 25(OH)D und der kardiopulmonalen LeistungsfĂ€higkeit, sowie der Lungenfunktion und deren potentielle Mediation durch gesundheitsrelevante Einflussfaktoren in einer groĂen bevölkerungsbasierten Studienpopulation aufgedeckt und bezugnehmend auf die körperliche LeistungsfĂ€higkeit in einer zweiten, unabhĂ€ngigen, groĂen Kohorte reproduziert werden. Nicht nur das Erweitern untersuchter Variablen zur Beschreibung von körperlicher LeistungsfĂ€higkeit und Lungenfunktion, im Vergleich zur bisherigen Erkenntnissen, sondern auch der methodische Einsatz der Spiroergometrie zur Datengewinnung stellt eine weitere StĂ€rke vorliegender Studie dar. Komplettierend wurde zudem erstmals eine Mediatoranalyse durchgefĂŒhrt, um die eventuelle Vermittlung der gefundenen Effekte durch Mediatoren zu ĂŒberprĂŒfen.
Allerdings sind in der Interpretation der Studienergebnisse EinschrĂ€nkungen zu berĂŒcksichtigen, wie z. B. ErnĂ€hrungsgewohnheiten (insbesondere vegane ErnĂ€hrung), die 25(OH)D-Werte beeinflussen können109 und in der vorliegenden Untersuchung nicht berĂŒcksichtigt wurden. Trotz enormer StĂ€rken sind die vorliegenden Untersuchungen durch ihr Querschnittsdesign limitiert, welches nicht geeignet ist eine KausalitĂ€t der ZusammenhĂ€nge aufzuzeigen. Auch wenn ein statistisch signifikanter Zusammenhang zwischen 25(OH)D und der körperlichen LeistungsfĂ€higkeit, sowie der Lungenfunktion bei gesunden Probanden auf Grundlage der dargestellten Ergebnisse eindeutig ist, sind LĂ€ngsschnittanalysen wĂŒnschenswert, um zu beweisen, dass 25(OH)D ursĂ€chlich mit der körperlichen LeistungsfĂ€higkeit und Lungenfunktion in Verbindung steht. Zwar hat eine erst kĂŒrzlich erschienene französische Untersuchung gezeigt, dass Vitamin D Werte von Probanden, die im Zeitraum von November bis April unzulĂ€ngliche Werte aufwiesen, durch eine zusĂ€tzliche Gabe von 80.000 internationalen Einheiten (IU) normwertig angehoben werden konnte, ohne dabei ĂŒberdosiert zu sein110, jedoch fehlen Daten hinsichtlich einer Beeinflussung der körperlichen LeistungsfĂ€higkeit, weswegen zukunftsorientiert anzumerken bleibt, dass weitere interventionelle Studien erforderlich sind, um zu untersuchen, inwieweit eine Vitamin-D-ErgĂ€nzung einer Verbesserung der allumfassenden körperlichen LeistungsfĂ€higkeit zutrĂ€glich ist und somit zur Gesundheitsversorgung in der allgemeinen Bevölkerung beitragen kann.
Die Folgen von Osteoporose und Adipositas stellen groĂe gesundheitspolitische und sozioökonomische Herausforderungen dar. Seit vielen Jahren wird untersucht, inwieweit Fettgewebe auf den Knochen einen protektiven oder schĂ€dlichen Einfluss ausĂŒbt. Dabei kamen verschiedene Studien, zum GroĂteil Querschnittsstudien, zu gegensĂ€tzlichen Ergebnissen.
In der vorliegenden Studie wurde der Zusammenhang zwischen BMI, Taillenumfang, VAT oder abdominellem SAT und der Knochensteifigkeit sowie dem osteoporotischen Frakturrisiko in der erwachsenen Allgemeinbevölkerung im Nordosten Deutschlands untersucht.
Dabei konnte ein positiver Zusammenhang zwischen BMI, Taillenumfang, VAT oder abdominellem SAT und der BUA und dem Steifigkeitsindex hergestellt werden. Der BMI war darĂŒber hinaus positiv mit der BUA assoziiert. AuĂerdem wurde gezeigt, dass die Chance fĂŒr ein mittleres oder hohes Frakturrisiko mit steigendem BMI, Taillenumfang und abdominellem Fettvolumen abnimmt. Diese Ergebnisse stĂŒtzen im Wesentlichen das lange beschriebene Paradigma eines protektiven Einflusses des Fettgewebes auf den Knochenstatus und stĂ€rken darĂŒber hinaus die Bedeutung der klinisch leicht verfĂŒgbaren Parameter BMI und Taillenumfang bei der EinschĂ€tzung des osteoporotischen Frakturrisikos.
Allerdings erlaubt die DurchfĂŒhrung dieser Studie als Querschnittstudie keine RĂŒckschlĂŒsse auf KausalitĂ€ten hinsichtlich der möglicherweise komplexen Interaktionen zwischen Fett- und Knochengewebe. Daher sind in Zukunft weitere LĂ€ngsschnittstudien an einer reprĂ€sentativen Studienpopulation unter Verwendung standardisierter Messmethoden nötig, um die ZusammenhĂ€nge und Interaktionen dieser beiden Gewebe besser zu verstehen.
Streptococcus pneumoniae is one of the leading human pathogen causing morbidity and mortality worldwide. The pneumococcus can cause a variety of different diseases ranging from mild illnesses like otitis media and sinusitis to life-threatening diseases such as pneumonia, meningitis and sepsis. Mostly affected are infants, elderly and immune-suppressed patients. Although, there are vaccines against pneumococci available, still hundreds of thousands of people got infected each year. These vaccines are targeting the pneumococcal polysaccharide capsule. Because of the high number of different serotypes, it is not possible to generate a vaccine against all present serotypes. In the last years a shift to non-vaccine serotypes was noticed. This strengthens the need for the development of vaccines which do not target polysaccharides. Thus, proteins came into focus as potential new vaccine candidates or targets for drug treatment, because several proteins are highly conserved among different strains or even genera. Proteome analyses can give insights into the protein composition in a certain state of a bacterium. So, targets can be identified, which are especially expressed under infection-relevant conditions. Iron limitation is one of these conditions and the knowledge on iron acquisition in pneumococci is still limited. Iron is an essential trace element and as redox-active catalyst or as cofactor involved in various key metabolic pathway in nearly all living organisms and thus also in bacteria. For instance, iron is necessary during biosynthesis of amino acids and in electron transport as well as in DNA replication. Within the human host iron is extremely limited due to its high insolubility under physiological conditions, which is part of the nutritional immunity of its human host. Hence, bacteria had to evolve mechanism to overcome iron starvation. In this thesis the adaptation process triggered by iron limitation in the S. pneumoniae serotype 2 strain D39 was investigated in a global mass spectrometry-based proteome analysis.
In preceding growth experiments the pneumococcal growth was adapted to the needs of proteomic workflows. In order to investigate the pneumococcal response to iron limitation, the organic iron-chelating agent 2,2â-bipyridine (BIP) was applied. For the quantification of changes in protein abundances comparing stress to control conditions the very reliable and robust metabolic labeling technique Stable Isotope Labeling with Amino Acids in Cell Culture (SILAC) was used. This method requires the bacterial cultivation in a chemically defined medium, for which reason modified RPMI 1640 medium was chosen. A pooled protein extract with heavy labeled amino acids was applied as an internal standard, which included proteins expressed under control and stress condition, to control, BIP and BIP-iron-complex (BIP control experiment) samples. Samples were analyzed by liquid chromatography coupled directly to a tandem mass spectrometer. It is described that under iron-restricted conditions proteins associated to pathogenesis are higher abundant in pathogenic bacteria like Staphylococcus aureus. Hence, similar observations were expected also for the proteomic adaptation of S. pneumoniae, but the first results showed a reduction in protein abundance of virulence factors. In order to explain these results inductively-coupled-plasma mass spectrometry was executed to determine the iron concentration of chemically defined medium (CDM) used in this experiment. The analysis revealed a relatively low iron concentration of approximately 190 ”g l-1. Therefore, the iron concentration of the complex medium THY, in which pneumococci are usually grown, was investigated. THY contains four-fold (740 ”g l-1) more iron than the CDM. Subsequently, an additional iron limitation approach was carried out in THY. As SILAC is not applicable in complex media like THY, MaxLFQ was applied as quantification method in this case. Because two different media were used, an additional comparative proteome analysis with regard to the two investigated media was executed.
Comparing the protein composition in both cultivation media it became clear that pneumococci exhibit a totally different proteome depending on the medium. Major differences were found in metabolisms of amino acids, vitamins and cofactors as well as in pathogenesis-associated proteins. These differences have to be taken into account during the analyses of both iron limitation approaches. Overall, more proteins were identified and quantified in CDM samples. The pneumococcal adaptation to iron limitation in both media was different; especially, the alterations in protein abundances of virulence factors. In contrast to the iron limitation in CDM, proteins involved in pathogenesis were higher abundant under iron limitation in THY, which was the expected result. Because of proteomic changes of cell division and lipid metabolism involved proteins in iron-limited pneumococci in CDM, electron microscopic pictures were taken in order to proof cell morphology. The pictures showed an impaired cell division in iron-limited CDM, but not in THY medium. However, both datasets have similarities as well. Thus, the iron uptake protein PiuA is strongly increased in iron-restricted conditions and the abundance of the iron storage protein Dpr is significantly decreased in both datasets. Notably, PiuA and Dpr seem to have important roles during the pneumococcal adaptation to iron-restricted environments.
One the basis of these results, it could be shown that the proteomic response of pneumococci to iron limitation is strongly dependent to the initial iron concentration of the environment. Hence, pneumococci will adapt differently to varying niches and thus potential vaccine candidates should be expressed independently of the localization within the human host.
Herstellung sicherer und wirksamer Lebendvakzine gegen die Koi Herpesvirus Infektion von Karpfen
(2019)
Das Koi Herpesvirus (KHV, Cyprinid herpesvirus 3) verursacht eine toÌdliche Erkrankung bei Kois und Karpfen. Um sichere und wirksame Lebendvirusimpfstoffe zu erhalten, haben wir Einzel- und Doppeldeletionsmutanten von KHV erzeugt, aus deren Genom die fuÌr die beiden Nukleotidstoffwechselenzyme Thymidinkinase (TK, ORF55) und Desoxyuridin-Triphosphatase (DUT, ORF123) codierenden Leserahmen gezielt entfernt worden waren. Die Mutationen wurden durch homologe Rekombination in den zellkulturadaptierten aber noch virulenten Stamm KHV-T eingefuÌhrt. Umfangreiche in vitro Tests zeigten, dass die Deletion der TK- und DUT- Gene die KHV-Replikation in Zellkultur (CCB Zellen) nicht erkennbar beeintraÌchtigt. In vivo Tests an Jungkarpfen zeigten jedoch eine im Vergleich zum Ausgangsvirus signifikant reduzierte Virulenz der Einzelgen-Deletionsmutanten eine fast vollstaÌndige Attenuierung der Doppelmutante. Dennoch waren alle immunisierten Karpfen gegen eine letale Belastungsinfektion mit virulentem KHV geschuÌtzt. Mittels einer neu entwickelten Triplex-Real-Time-PCR und aus Kiementupferproben isolierter DNA war es moÌglich, mit TK-negativem KHV immunisierte und Wildtyp- infizierte Karpfen zu differenzieren. Daher koÌnnte die Doppelmutante KHV- TÎDUT/TK als genetischer Marker-Impfstoff geeignet sein.
In einer zweiten Studie wurde die Funktion von vier immunogenen HuÌllglykoproteinen der ORF25-Genfamilie (ORF25, ORF65, ORF148 und ORF149) von KHV untersucht. Hierbei wurde festgestellt, dass alle vier Gene fuÌr die Virusreplikation in Zellkultur entbehrlich sind. WaÌhrend die Deletion von ORF65 keinen erkennbaren Einfluss auf die Virusvermehrung hatte, fuÌhrte die Deletion von ORF148 sogar zu einer leicht erhoÌhten Replikationsrate. Im Gegensatz dazu bewirkten Deletionen von ORF25 oder ORF149 einen verzoÌgerten Eintritt in die Wirtszellen und damit auch eine verlangsamte Vermehrung und Ausbreitung der Viren. Interessanterweise fuÌhrte die gemeinsame Deletion der Gene ORF148 und
ORF149 zu einem wildtypaÌhnlichen Wachstumsverhalten, das auf gegensĂ€tzlicher Funktionen der beiden Proteine hindeutete. Elektronenmikroskopische Untersuchungen von CCB-Zellen, die mit den verschiedenen Glykoproteindeletionsmutanten infiziert waren, zeigten keine Auswirkungen auf die Bildung und Reifung der Virionen im Zellkern oder im Zytoplasma, oder die Virusfreisetzung. Im Tierversuch erwiesen sich KHV-Mutanten mit Deletionen der Gene ORF148 und/oder ORF149 als geringfuÌgig, aber fuÌr eine Verwendung als Lebendvirus-Impfstoff nicht ausreichend abgeschwaÌcht. UÌberlebende Fische waren jedoch gegen Belastungsinfektionen ebenso gut geschuÌtzt wie Wildtyp-infizierte Karpfen, so dass die Deletion dieser antikoÌrperinduzierenden Proteine zur Entwicklung von KHV-Markerimpfstoffen beitragen koÌnnte, die eine serologische Differenzierung von Wildtyp-infizierten und geimpften Fischen erlauben (DIVA- Prinzip). In einer dritten Studie wurden durch serielle Zellkulturpassage von virulentem KHV und anschlieĂende in vivo Infektionsversuche Hinweise darauf gefunden, dass das bislang nicht naÌher charakterisierte, neben dem ORF149 Gen lokalisierte ORF150 fuÌr einen weiteren Virulenzfaktor von KHV codiert. MoÌglicherweise koÌnnte also durch eine kombinierte Deletion der im Rahmen dieser Arbeit untersuchten KHV-Gene ein sicherer und wirksamer, genetisch und serologisch differenzierbarer Markerimpfstoff hergestellt werden.
The goal of this thesis was to characterize the properties of tetramyristoyl cardiolipin (TMCL) and several environmental influences on it. This included investigating the pH and temperature dependency of TMCL as well as the influences of ROS on TMCL and exam-ining the lipid-protein interactions between TMCL and cytc. Furthermore, I extended the research to the analysis of binary mixtures composed of TMCL and dimyristoyl phosphati-dylcholine (DMPC). To this end, I investigated the samples with the aid of the Langmuir monolayer technique. This method allowed me to mimic interactions occurring at the membrane surface as it represents one membrane layer. The recording of Ï-A isotherms was also coupled with further other techniques like Brewster angle microscopy (BAM), Infrared Reflection-Absorption Spectroscopy (IRRAS), Grazing Incidence X-Ray Diffraction (GIXD) and Total Reflection X-Ray Fluorescence (TRXF) to enable a more comprehensive monolayer study. In addition, some systems were analyzed using Thin-layer Chromatography (TLC) and/or Differential Scanning Calorimetry (DSC) to be able to draw conclusions about sample composition or characteristic temperatures, respectively.
Global climate change is occurring all over the world, but in the Arctic the climate is changing more rapidly and drastically than in many other parts of our planet. Many species that are already at their climatic limit need to adapt to recent climate conditions or migrate in order to not go extinct. The possibilities of adaption include phenotypic plasticity and adaptation to various extents. This is also the case for white spruce P. glauca, which belongs to the conifers and thus in the largest group of gymnosperms still living today. Among the approx. 600 extant conifer species white spruce is one of the most widespread trees in North American boreal forests. Its range extends from 69° N in the Canadian Northwest Territories to the Great Lakes at about 44° N, where it occurs from sea level to an altitude of about 1520 m (Burns and Honkala, 1990). Site related, climate-dependent differences in white spruce reproduction can be seen as a strategy to survive under the harsh climatic conditions at Alaska's treelines: Besides sexual reproduction, the vegetative propagation occurs in the white spruce as an additional reproductive mechanism. This can be realized by "layering" when the lower branches of the tree crown touch the ground and develop roots to later grow as a separate individual with or without a connection to the mother tree. Known as other mechanisms of vegetative propagation are also the rooting of fallen trees which were not completely uprooted, and the "root suckering", in which new shoots sprout from the roots of the tree. However, the latter was not yet observed in the genus Picea. With the help of short, repetitive, non-coding sequences in the genome, which are therefore not subject to selection and are called microsatellites, these clones can be determined by genotyping.
For this purpose, using different polymorphic microsatellites, an individual multilocus genotype is created for each tree, by means of which it can be compared with all other trees of the same species.
In the first part of this work (article I), the occurrence of clones in three study areas at Alaskan treelines are examined and the reasons for their appearance in variable numbers are discussed. For this purpose, 2571 white spruces (P. glauca) were genotyped and their position was determined via differential GPS in the field. The percentage of clonal trees is higher in areas with harsh climatic conditions and correlates with the height of the lowest branches of the tree crown. This suggests that the vegetative propagation of white spruce is a backup strategy for times when climatic conditions hamper sexual reproduction. The correlation between clone numbers and tree crown height suggests "layering" as the main mechanism for cloning whereas selection for vegetative reproduction seems to be very unlikely shown by the results for genetic differentiation between the clonal and the singleton trees in this study.
In the second part of this work (articles II and III), the influence of environmental factors and phenotypic traits on the mycobiome of the needles (including all fungi living on (epiphytic) and in (endophytic) the needles) in our study areas in Alaska was investigated. The mycobiome of the white spruce needles was chosen as a proxy for the parasite infection rate by fungi and thus serves as a fitness parameter. For this purpose, all epiphytic and endophytic fungal species were analyzed by a metabarcoding analysis.
In article II, 48 trees of one study area at Alaskaâs northern treeline (Brooks Range) were examined for differences in mycobiome due to genetic differentiation, phenotypic characteristics and / or habitat characteristics. The trees used for this study were sampled from two adjacent plots on a south-facing mountain slope with an elevation gradient from 875 to 950 meters above sea level. It could be shown that, in contrast to the trees genotype, the height above sea level, the mountain slope, as well as the height and age of the trees have a significant impact on the mycobiome. The genetic differentiation between the tree individuals, however, showed no significant effect.
Based on article II we examined the mycobiome composition of a total of 96 trees in 2 plots (16 trees each) at three sites in Alaska over a distance of 500 kilometers. Additionally, we sampled needles of two different ages for each tree (current year and three years old needles) summing up to 192 samples in total. The incentive of this study (article III) was to investigate the influence of origin and age of spruce needles on their mycobiome and if there is a genetic predisposition that is related to the fungal species community. In addition, the sampling design was improved by collecting needles from all four orientations (North, South, East and West) and sampling trees at a standardized distance to each other to avoid systematic errors. Comparable to article II the influence of the trees genetics on the species community of the epiphytic and endophytic fungi of the white spruce needles seems to be very unlikely. In contrast, a significant influence of the geographic origin and the needle age on the species structure of the needle inhabiting fungal species was found. The phenotypic tree traits height and dbh (diameter at breast height) had only minor influence and did in fact explain less than 2% of the mycobiome variance. Using Illumina sequencing, 10.2 million reads from the nucleotide sequence between the internal transcribed spacer (ITS) genes could be obtained, which yielded in 1575 ribotypes (called operational taxonomic unit, OTU) for the fungi. These were compared with a reference database to compare and assign them to known fungal species. For example, 942 OTUs with >95% similarity could be identified as known species, with 1975 samples identified on genus level and 2683 when determined to family level. The most pronounced difference between the two studies (article II and III) were due to the fungal species of the class of Pucciniomycetes, more specifically the genus Chrysomyxa which belongs to the rust fungi and is plant pathogenic. In the study of article II (sampling in 2012), Pucciniomycetes accounted for only a minor portion of the assigned DNA sequences. In the second study (article III, sampling in 2015) they accounted for more than half of all basidiomycetes found, which in turn contain 20.0% of all DNA sequences, the second largest phylum found beside Ascomycetes (51.4%).
The first part of my work comprises empirical findings and theoretical foundations on stress in its historical development and socio-emotional and behavioural factors.
The first study of my dissertation focuses on the relationship between perceived stress in adolescence, the context variables of perceived helpfulness and competition and socio-emotional and behavioural strengths and difficulties (i.e., emotional problems, symptoms of hyperactivity, problems with peers, prosocial behaviour and conduct problems) from early to middle adolescence. I postulated a moderation or mediation of the effect of perceived stress on socio-emotional and behavioural strengths and difficulties through the two context variables. My hypotheses were tested using a latent moderating structural equation model (moderation analysis) and a multi-group structural equation model taking into account the gender and age of the students (mediation analysis). The theoretical basis of my first study is the transactional stress model by Lazarus and Folkman (1984).
The second study of my dissertation is dedicated to the question whether perceived stress is a moderator in the relationship between depressive symptoms in early adolescence and socio-emotional and behavioural strengths and difficulties in middle adolescence. Based on the cognitive vulnerability-transactional stress theory of Hankin and Abramson (2001), which assumes reciprocal and dynamic relationships between the individual and the environment, I investigated this question and tested the relationships using a latent moderating structural equation model.
The third study of my dissertation is based on Bronfenbrennerâs socio-ecological model (1975). Using a cross-lagged panel design, I investigate the within time and longitudinal relationships between variables of emotional (in-)stability (i.e., depressive symptoms, perceived stress and loneliness) and socio-environmental factors (i.e., sense of belonging, student-student and teacher-student-relationship) from early to middle adolescence.
At the end of my work there is a summary of all results, a discussion and an outlook for future research.
Due to a variety of plasma sources in terms of type of discharge, energy yield, working gas or geometric factors, it is recommended to standardize the study protocol by choosing a plasma source and easy access to rugged tumor surfaces as demonstrated by the CAP-plasma-jet. The intention of the trial shall be to optimize the plasma jet for tumor site capability and operating room implementation.
It makes sense to start clinical trials in plasma medicine with the treatment of head and neck squamous cell carcinoma patients of infected wounds and ulcerations.
CAP is able to reduce contamination of cancer ulcerations and the typical fetid odor that often accompanies head and neck cancer patients. The intention of the trial shall be to evaluate the efficiency of decontamination in head and neck cancer ulcerations in terms of pathogenic species, amount of reduction and reliability.
Standardize study protocol:
Phase I, clinical explorative single-arm, randomized, open, multicenter
Primary objective
Reduction of microbial burden of cancer ulcerations by application of CAP
Secondary objective:
Reduction of tumor following local CAP application
Inclusion:
20 Patients suffering from locally advanced oral cavity carcinoma with open tumor surfaces, treated with palliative intention and no more curative treatment options
Exclusion:
No wish for treatment, no compliance and understanding the protocol of the clinical study
Efficacy:
reduction of microbial burden; Documentation of visible changes by photography; Pathohistological and biochemical examination of specimen, taken from the tumor area and control areas
Procedure:
Plasma is applied for 1 minute per cmÂČ, spot area of 3 mm diameter distance between nozzle and tumor surface of 14 mm. 3 times/week with a break of 1 week followed by a repeated cycle for another week.
Conclusion:
The most important intention of the trial from the clinicianâs point of view shall be to make CAP-treatment an effective and well-accepted addition to standard cancer therapy based upon EBM at least in palliative medicine.
Die HĂ€lfte der globalen Primarproduktion wird in den Ozeanen realisiert und dabei wird ein groĂer Anteil des fixierten CO2 genutzt, um Algenpolysaccharide zu synthetisieren. Diese Kohlenhydrate dienen als wichtige Kohlenstoff- und Energiequelle fĂŒr marine Nahrungsnetze, wobei sie von kohlenhydrataktiven Enzymen zu monomeren Zuckern umgesetzt werden. Da bisher wenig ĂŒber den enzymatischen Abbau von Algenpolysacchariden in den Ozeanen bekannt ist, war es das Ziel dieser Arbeit, zu einem tieferen VerstĂ€ndnis dieser Prozesse beizutragen.
O-Methylierungen stellen stabile Modifikationen an Zuckern in marinen und terrestrischen Polysacchariden dar. Es wurde in Artikel I gezeigt, dass Cytochrom P450 Monooxygenasen eine wichtige Funktion in enzymatischen Abbausystemen aus marinen Bakterien fĂŒr Agar haben, wobei diese Enzyme die oxidative Demethylierung von 6-O-Methyl-D-galaktose, einem Monomer aus Rotalgenpolysacchariden, katalysieren. Diese Ergebnisse zeigen, dass es sich bei der P450-Subfamilie CYP236A um die zweite beschriebene Gruppe von kohlenhydrataktiven Monooxygenasen handelt. Die charakterisierten P450s sind hochspezifisch fĂŒr 6-O-Methyl-D-galaktose und akzeptieren keine typischen P450-Substrate. Um die molekularen Faktoren fĂŒr den spezifischen Umsatz dieses polaren Substrates aufzuklĂ€ren, wurde Proteinkristallografie genutzt (Artikel II). Die Kristallstruktur der P450 Monooxygenase aus Z. galactanivorans mit gebundenem SubstratmolekĂŒl zeigt, dass sowohl WasserstoffbrĂŒckenbindungen als auch hydrophobe Interaktionen an der Substraterkennung beteiligt sind, was zusĂ€tzlich durch ITC sowie Mutationsstudien bestĂ€tigt wurde.
Schnellwachsende GrĂŒnalgen der Gattung Ulva fĂŒhren weltweit zu gefĂ€hrlichen AlgenblĂŒten. Ein Hauptbestandteil der gebildeten Biomasse stellt das anionische Polysaccharid Ulvan dar. Bisher war der enzymatische Ulvanabbau kaum verstanden, was die sinnvolle Nutzung von Ulva-Biomasse erschwerte. Die detaillierte biochemische Charakterisierung einer Ulvanlyase auf F. agariphila wird in Artikel III gezeigt. Dieses Enzym katalysiert den ersten Schritt im Ulvanabbau und die biochemischen Parameter stimmen mit den Umweltbedingungen in KĂŒstenbereichen des gemĂ€Ăigten Ozeans ĂŒberein, dem Habitat, aus dem dieses Bakterium isoliert wurde. Alle nachfolgenden Schritte im kompletten enzymatischen Ulvanabbau wurden aufgeklĂ€rt und sind in Artikel IV zum ersten Mal beschrieben. Insgesamt 13 Enzyme aus den Klassen der Polysaccharidlyasen, Glykosidhydrolasen sowie Sulfatasen agieren in einer komplexen Kaskade zusammen, um schlussendlich monomere Zucker aus Ulvan bereitzustellen.
Die gezeigten Identifizierungen und Charakterisierungen von neuen kohlenhydrataktiven Enzymen tragen nicht nur zu einem besseren VerstĂ€ndnis der VorgĂ€nge im marinen Kohlenstoffkreislauf bei, sondern bilden zudem die Grundlage fĂŒr zukĂŒnftige biotechnologische Prozesse. Eine effiziente enzymatische Depolymerisation der Algenpolysaccharide ist nötig, um Bioraffineriekonzepte basierend auf Algenkohlenhydraten zu realisieren. Dabei können ĂŒber mikrobielle Fermentation Biokraftstoffe der zweiten Generation oder andere nĂŒtzliche Produkte hergestellt werden.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, den subjektiven Gesundheitszustand von Asylsuchenden in Vorpommern-Greifswald und Berlin sowie deren Inanspruchnahmeverhalten in Bezug auf medizinische Hilfe zu untersuchen. FĂŒr Mecklenburg-Vorpommern wurde dieses Thema bisher noch in keiner Arbeit aufgegriffen und an bundeslandĂŒbergreifenden Erhebungen fehlt es deutschlandweit. Die hier durchgefĂŒhrte Befragung in sechs GemeinschaftsunterkĂŒnften in Vorpommern-Greifswald und Berlin ermöglicht zudem einen Vergleich zwischen lĂ€ndlichen und stĂ€dtischen Strukturen. Um auch verschiedene Versorgungsvoraussetzungen in den HerkunftslĂ€ndern aufzugreifen, wurden Farsi-sprechende, das heiĂt aus Afghanistan und Iran GeflĂŒchtete befragt. Der verwendete Farsi-sprachige Fragebogen ist eigens fĂŒr diese Arbeit entwickelt worden und beinhaltet unter anderem den GieĂener Beschwerdebogen, Items des European Minimum Health-Moduls und des Deutschen Gesundheitssurveys. Die theoretischen Grundlagen zum Inanspruchnahmeverhalten beziehen sich maĂgeblich auf Rosenstocks Health Belief-Modell. Damit ergeben sich Hinweise auf die kulturelle Ăbertragbarkeit dieses Modells auf den persischen Kulturkreis. Trotz hoch eingeschĂ€tzter BeeintrĂ€chtigung im Alltag durch den eigenen Gesundheitszustand, erfolgen nur durchschnittlich 4,3 Arztbesuche in 12 Monaten. Dabei unterscheiden sich die VerhĂ€ltnisse bei Hausarztbesuchen von denen bei der Inanspruchnahme von Nothilfe, was die juristische Unterscheidung dieser beiden Bereiche im Asylbewerberleistungsgesetz widerspiegelt. Dieser juristische Rahmen wird als mitentscheidendes Hindernis bei der Inanspruchnahme von hausĂ€rztlicher Versorgung erlebt. Als gröĂte Herausforderung ergab sich die kleine Stichprobe (N=66) sowie die kulturelle und sprachliche Differenz. Diese Limitationen sind jedoch vergleichbar mit anderen Arbeiten in diesem Themenfeld.
Heutige Vertreter der Insekten haben vielfĂ€ltige Lebensweisen und Verhaltensstrategien entwickelt, wie beispielsweise zur ErnĂ€hrung, zum Schutz gegen Fressfeinde, zu Reproduktionsstrategien und die Investition in Nachkommen. Um die Evolution dieser Strategien besser zu verstehen, kann die Einbeziehung von Fossilien wertvolle Hinweise liefern. So können fossile Ăberreste von Organismen oder Strukturen, welche von ihnen zu Lebzeiten verursacht wurden, fuÌr eine Rekonstruktion uÌber das erstmalig zeitgeschichtliche Auftreten und der Entwicklung einer Strategie genutzt werden. Da jedoch die Untersuchung des Verhaltens von heute nicht mehr lebenden Organismen nicht möglich ist, können Hinweise dazu nur indirekt geschlussfolgert werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurden daher folgende Aspekte nĂ€her beleuchtet und fuÌr Rekonstruktionen genutzt: (1) Die phylogenetische Position von fossilen Vertreten, (2) Spurenfossilien, (3) Gemeinsame Fossilisation mehrerer Individuen, (4) âFrozen Behaviourâ, (5) Fossilisierte Eier und Ei-assoziierte Strukturen, sowie (6) Morphologische Anpassungen als Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit. Die Anwendbarkeit und Limitationen der jeweiligen AnsĂ€tze wurden im Rahmen von Rekonstruktionen zu Aspekten von Raubverhalten und Reproduktionsstrategien (im Zusammenhang mit der Investition in die Nachkommen) von verschiedenen Vertretern der Arthropoden diskutiert.
Die Insektengruppe Dictyoptera, welche die Gruppen Mantodea und Blattodea umfasst, hat sich als besonders geeignet fuÌr die Rekonstruktion von Verhaltensaspekten unter den genannten Aspekten und AnsĂ€tzen gezeigt. Heutige Dictyopteren zeigen eine enorme Spannbreite von verschiedenen Lebensweisen, von rĂ€uberisch und solitĂ€r lebend bei Mantiden, uÌber verschiedene Abstufungen von Sozialverhalten bei Schaben, bis hin zur EusozialitĂ€t der Termiten (als Innengruppe der Blattodea). Des Weiteren ist diese Gruppe durch eine bemerkenswerte Autapomorphie gekennzeichnet, die Ablage von Eiern in einer Art kompakten Paket (Oothek). Die Ootheken von Dictyopteren sind sehr robust und wurden, wenn auch selten, fossil gefunden. Die Rekonstruktion des Ursprungs der FĂ€higkeit,
Ootheken zu bilden, stellt ein SchluÌsselmerkmal in der Rekonstruktion der evolutionĂ€ren Entwicklung der gesamten Gruppe dar. Weitere Betrachtungen im Rahmen dieser Arbeit beleuchten die Entwicklung der Gruppe der Mantiden und deren Spezialisierung auf eine rĂ€uberische Lebensweise, wie sie bei heutigen Vertretern zu beobachten ist.
Climate change threatens marine ecosystems by simultaneous alterations and fluctuations in several abiotic factors like temperature, salinity and pH. Therefore, a strong ability to cope with varying environmental factors is indispensable for marine organisms. Especially, larvae of meroplanktonic species will be affected by predicted alterations in environmental conditions as planktonic larval stages are considered the most sensitive stages during life history (Anger 2001).
The European shore crab Carcinus maenas, as an ecological key species, was chosen as a model species to investigate multiple stressor effects on early life history stages of marine meroplanktonic invertebrates. The life cycle of C. maenas is biphasic consisting of five pelagic larval stages (four zoeal and one megalopal stage), followed by benthic juvenile and adult phases. The metamorphic molt from the last zoeal stage to the semi-benthic Megalopa includes dramatic changes in ecology, habitat, behavior, feeding, morphology, and physiology. During life history, zoeal stages of C. maenas are of particular interest in the course of climate change as these stages are more vulnerable than the following developmental stages to alterations in abiotic factors.
The aim of the present thesis was to develop an integrative view on effects of long-term exposure, from hatching to metamorphosis, to increased temperature and hypo-osmotic conditions on early life history stages of C. maenas. We wanted to gain insights into larval responses to climate driven environmental variables, more specifically, on how tolerance to low salinity is affected by increased temperatures.
Consequently, the present study investigated the effect of long-term exposure to twelve different sub-lethal temperature and salinity combinations in an ecological relevant range on larval development of C. maenas. In a multidisciplinary approach, larval responses in performance (survival and developmental duration) and morphology were measured. Furthermore, analysis on larval ontogeny and organogenesis created the foundation for analysis of larval response to multiple stressors in anatomy.
Results of the present thesis demonstrated that despite their different life-styles and external morphology, brachyuran larvae are smaller versions of their adults when regarding their inner organization: the adult bauplan unfolds from organ anlagen compressed into miniature organisms. In addition, they provide an overall picture of seemingly gradual organogenesis across larval development and the metamorphic molt, an insight that contrasts with the abrupt external morphological changes during metamorphosis. Gradual anatomical changes in e.g. osmoregulatory structures like gills and antennal glands allowed for ontogenetic shifts of tolerance to temperature and salinity during zoeal development and successive increase in osmo- and thermoregulatory capability. On the other hand, osmoregulatory structures as seen for adults were underdeveloped during zoeal development and therefore do not qualify for osmoregulatory function for these stages. This potentially explains the higher sensitivity of zoeae to hypo-osmotic conditions.
Early life history stages of C. maenas were affected on all response levels by the tested multiple stressors. The interaction of temperature and salinity was of antagonistic type, resulting in general reduced stress for larval stages. Nevertheless, low salinity had a strong negative impact on survival, while increased temperature caused ann acceleration of development. Furthermore, the size of zoeae of C. maenas was driven by the interaction of temperature and salinity, with extreme conditions, causing diminished growth, thus resulting in smaller larval size. On the other hand, larval shape was only slightly affected by changes of abiotic factors. Volume of the digestive gland and the heart of larvae from long-term exposure to sub-lethal temperatures and salinities showed high variability.
Larval responses were affected by the stressors intensities: moderately high temperatures lessened the negative effects of low salinities, while extreme high temperatures exceeded the ameliorating effect of temperature on stressful salinity conditions. On the other hand, the tolerance to temperature and salinity increased during larval development indicating an ontogenetic shift in response to multiple stressors with development. In addition, performance, morphology, and multiple stressor interaction showed intrapopulation variability among larvae hatched from different females, and between experimental periods.
In conclusion, this study highlighted direct effects of abiotic factors on all investigated response levels in early life history stages of the meroplanktonic larvae of the invertebrate C. maenas. High mortality rates combined with higher sensitivity confirm that planktonic early life history stages are the bottleneck during life history of this species. Nevertheless, early life history stages of C. maenas had the ability to cope with wide ranges of changing environmental factors. The antagonism between temperature and salinity on larval development offers potential for early life history stages to persist in a changing world. Furthermore, anatomical structures allow for slight eurytolerance and potentially for compensation of abiotic stress. Overall, slight increases in temperature, driven by climate change may enable larvae of C. maenas to tolerate exposure to moderately low salinities and, combinedwith intrapopulation variability, potentially allows for population persistence. Summarized, this study emphasizes the importance of testing a wide range of ecologically relevant traits in developing pelagic larvae in order to properly characterize their response to environmental change.
Changes in abundance and phenology of planktonic larvae like the zoeae of C. maenas have major potential to change a speciesâ population structure significantly, and furthermore indirectly affect whole community and ecosystem structures. Therefore, this thesis may serve as a bridge to future studies in evolutionary and ecological developmental biology.
Das Endothel ist eine multifunktionale Struktur, die sich an die lokalen Strömungseigenschaften anpassen muss. Dieser komplexe Prozess fĂŒhrt zu verschiedenen VerĂ€nderungen der Gestalt und Funktion von Endothelzellen. Neben zahlreichen anderen Strukturen konnte auch von G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR) gezeigt werden, dass sie in diesen Prozess involviert sind. Es konnte bereits nachgewiesen werden, dass der G-Protein-gekoppelte Apelin-Rezeptor (APJ) in seiner Expression von endothelialem Scherstress reguliert wird und es wurde postuliert, dass der APJ im Konzept der endothelialen Mechanotransduktion eine Rolle spielt. Dieses Konzept beschreibt die Ăbersetzung von endothelialem Scherstress in intrazellulĂ€re biochemische Signale. Die vorliegende Arbeit versucht, die bisherigen Erkenntnisse durch die weitere Beleuchtung der APJ-Funktionen in humanen umbilikalen venösen Endothelzelle (HUVEC) zu ergĂ€nzen. Es konnte gezeigt werden, dass der APJ in konfluenten Endothelzell-Monolayern in vitro auf der junktionalen Membran lokalisiert ist und mit dem wichtigen endothelialen Mechanotransducer Platelet endothelial cell adhesion molecule-1 (PECAM-1) ko-assoziiert zu sein scheint. Weiterhin zeigen APJ-defiziente im Vergleich zu Wildtyp-APJ HUVEC geringere ElastizitĂ€tsmodule auf, was Hinweise auf verĂ€nderte biomechanische Eigenschaften gibt. Die short-interfering RNA (siRNA)-vermittelte âStummschaltungâ des APJ beeinflusst weiterhin die Zytoskelettstruktur, Anheftung und Reorganisation von ZelladhĂ€sionskomplexen. Zusammenfassend verdeutlicht die vorliegende Arbeit, dass die APJ-Expression sowohl die biomechanischen als auch die morphologischen Eigenschaften von Endothelzellen in Anpassung an die lokalen Flussbedingungen zu beeinflussen scheint.
In times of recent climate change, mechanisms to deal with different environments (e.g. via dispersal to other habitats, or via in-situ responses such as genetic adaptation or phenotypic plasticity) are essential. In regions showing seasonality, organisms are already adapted to regular and, thus, often predictable environmental changes. One well-known strategy to survive periods of food shortage, especially during the winter, is hibernation. Although hibernation is already an adaptation to overcome unfavourable conditions, the optimal timing of hibernation to match for example food abundance peaks is likely to be influenced by changing climatic conditions, as expected during human-induced global change. Thus, the ability to respond to changes in optimal timing of hibernation can be crucial for organisms. All hibernators are positioned at the slow end of the slow-fast life history continuum. Longevity combined with a low annual reproductive output can result in slow recovery from population crashes and is expected to be associated with slow genetic adaptation. Therefore, it is assumed that phenotypic plasticity, a rather rapid and sometimes reversible process, is a crucial mechanism in long-lived organisms to adapt to changing environments. However, how differences in individual hibernation behaviour influence mortality and whether individuals are plastic with respect to their hibernation behaviour are largely unknown.
Recent studies suggest that climatic change can influence hibernation behaviour in various species differently, in a positive or negative way. Female Columbian ground squirrels (Urocitellus columbianus) delayed their emergence from hibernation with later snow melt and lower spring temperatures. Next to the environmental impact, emergence date showed a moderate heritability in female Columbian ground squirrels. Yellow-bellied marmots (Marmota flaviventris) emerged earlier from hibernation with warmer spring temperatures which resulted in a longer growing period for their offspring and, therefore, higher survival rates. In contrast, in alpine marmots (Marmota marmota) lower snow cover due to higher temperatures and, thus, less isolation led to lower juvenile survival. Negative effects, such as reduced juvenile survival, would be of high concern, especially for long-lived species with a low reproductive output.
Bats are exceptionally long-lived compared to other mammals of the same size and often show a low reproductive output with one offspring per year. This is especially true in the temperate zone where bats, furthermore, are characterized by seasonality and depend on hibernation during winter period to survive food and water shortage. Because bats are of high conservation concern it is of prime importance to understand their ability to respond to different climatic conditions and associated mortality costs.
The basis of this study was a five-year data set of 1047 RFID-tagged individuals from two bat species, Nattererâs bats (Myotis nattereri) and Daubentonâs bats (Myotis daubentonii), that were automatically tracked when entering or leaving the joint hibernaculum, âBrunnen Meyerâ, located in north-western Germany. The two species are similar sized, share demographical traits and often occupy the same areas. Nevertheless, they differ in their foraging strategy and activity pattern during hibernation period. Nattererâs bats are able to glean insects from surfaces, even at low temperatures. Daubentonâs bats depend on flying arthropods and, thus, warmer temperatures. And indeed there is evidence that Nattererâs bats are able to hunt during hibernation period, while in Daubentonâs bats a lack of feeding during the hibernation period is suggested. Furthermore, Nattererâs bats are characterized by a higher activity at the hibernaculum throughout the hibernation period, while Daubentonâs bats on average arrive earlier, stay inactive through the winter and leave later in spring.
In both species, the aim was to investigate the impact of their individual hibernation behaviour, precisely the timing of departure in late winter and early spring, on mortality, their adjustment of departure timing to the North Atlantic Oscillation Index (NAO), as well as differences within and between the two species from 2011 until 2015.
To later on estimate the potential mortality costs of departure timing, gaining knowledge about the seasonal survival pattern (winter vs. summer) in the two species was a first necessity. In birds, particularly small species were described as winter-regulated populations with a higher mortality during winter. In contrast, in hibernating mammal species, such as bats, a relatively lower or similar winter survival compared to summer survival was shown. In this study, the analysed data demonstrated that the winter 2010/2011 was exceptionally catastrophic in Nattererâs bats and did not impact Daubentonâs bats. When excluding this catastrophic winter in Nattererâ bats, our results revealed a stable winter-summer-survival difference (higher winter and lower summer survival) in adult Nattererâs and Daubentonâs bats, with inter-annual variation in the level of survival which indicates a potential environmental impact on survival. This winter-summer survival pattern is in line with the survival pattern shown for other hibernators. Juveniles always had a lower survival rate than adult bats in both species. Nevertheless, the extent to which the species differ between seasons and age classes was stronger in Daubentonâs bats. They always showed a slightly higher winter survival and a lower summer survival than Nattererâs bats. Together with the catastrophic winter 2010/2011 in Nattererâs bats, this indicates a species-specific sensitivity to the timing of specific weather events which is in line with their foraging strategies and activity pattern during hibernation period.
With respect to emergence behaviour from the hibernaculum, the results of this study suggest considerable differences among individuals within as well as between bat species. In comparison to Daubentonâs bats, Nattererâs bats tuned their emergence more closely to weather conditions, specifically the NAO, a large scale weather index related to winter severity, and showed individual variation in behavioural plasticity. In Daubentonâs bats only the females responded to changing conditions and left earlier in individually-experienced warmer and milder winters, comparable to Nattererâs bats females. A potential reason might be reproductive advantages for the females resulting in a longer growing period for their offspring. The shown higher winter survival in adult bats of both species indicated already higher energy expenditure outside the hibernaculum. Thus, leaving early, being active and staying outside longer by itself bore a risk (exposure risk effect). Under consideration of longer exposure times, early departing individuals had on top of that an increased risk to die. This was not given in each year, but a species- and year-specific pattern was revealed. Nattererâs bats were only significantly affected by early departure in 2011, while the remaining years show no significant additional risk of leaving early. In Daubentonâs bats, the years 2014 and 2015 were associated with a significantly higher mortality of leaving early. This is in line with the hypothesis that Daubentonâs bats might not be able to hunt for insects leaving too early and do so as a best out of a bad job. Nevertheless, the year-specific pattern suggests that early bats might profit from advantageous weather conditions during early spring.
An additional hint for an environmental impact on early bat survival in at least Daubentonâs bats is that the median proportion of night hours above 3 °C within five days after departure was included in the model with the lowest AIC. However, the effect was not strong enough to be selected as the best model and, therefore, further analyses are needed to investigate this first hint.
In conclusion, the reduced winter survival of juveniles compared to adults highlights the importance of considering age class effects in studies that investigate seasonal survival patterns. The stable species-specific winter-summer-survival difference with a higher winter survival compared to summer survival, as well as the one catastrophic winter in Nattererâs bats underline the importance of including seasonal survival patterns in assessing potential fitness costs of changed behaviour. Furthermore, our results suggest that long-lived hibernating bat species have the potential to plastically adjust to changing climatic conditions, but this potential differs between species. Among-individual differences in emergence together with species-specific mortality costs of early emergence suggest the potential for natural selection to shape hibernation phenology. In summary, our findings suggest species-, population- and group-specific differences in the ability to respond to changing environments and, therefore, underline the necessity to further investigate local responses in various organisms to estimate consequences of recent climate change on a wider range.
The present work is a cumulative dissertation that covers the research work of the author at the Department of Analytical and Physical Chemistry of Chelyabinsk State University. It contains a short description of the study and a set of attached publications in peer-reviewed journals and conference proceedings.
The phase and chemical equilibria in binary systems Me â Si
(where Me is the 4th-period transition metal) as well as Mo â Si, Mn â Ge and Fe â Ge at low temperatures were considered. The solid solubility of silicon in vanadium, chromium, manganese, iron, nickel, cobalt and copper and that of germanium in manganese and iron was estimated.
The phase equilibria in Me â Si â O, Mo â Si â O, Mn â Ge â O and Fe â Ge â O ternary systems at standard conditions were considered from a thermodynamic viewpoint. The atmospheric corrosion of transition metals silicides and manganese and iron germanides was discussed.
The chemical and electrochemical equilibria in Me â Si â H2O, Mo â Si â H2O, Mn â Ge â H2O and Fe â Ge â H2O systems were considered from a thermodynamic viewpoint. Pourbaix diagrams for some 4th-period transition metals and molybdenum, as well as for silicon, were revised. The potential â pH diagrams for Me â Si â H2O, Mo â Si â H2O, Mn â Ge â H2O and Fe â Ge â H2O systems were plotted in the first time. The corrosion-electrochemical behaviour of transition metals silicides and manganese and iron germanides in aqueous media was discussed.
The potential â pH diagrams for some siliceous brasses and bronzes (which are multicomponent alloys containing both transition metals and silicon) were plotted, and the corrosion of these alloys in aqueous media was discussed.
Method of estimation of corrosion-electrochemical behaviour of multicomponent alloys, which takes into account both thermodynamic and kinetic data and is based on mutual construction of equilibrium and polarisation potential â pH diagrams, was described. Its usage was illustrated in the example of the structural steel 20KT.
Ziel der Arbeit war eine Analyse des Auftretens von Risikoclustern unter der BerĂŒcksichtigung der RisikoausprĂ€gung der Risikoverhaltensweisen Tabakrauchen, Alkoholkonsum, Ăbergewicht und geringe körperliche AktivitĂ€t in einer bevölkerungsrelevanten Stichprobe. DafĂŒr wurde ausgehend von Literaturrecherchen ein Risikoscore entwickelt, anhand dessen PrĂ€valenzdarstellungen sowie multinomiale logistische Regressionsanalysen fĂŒr als besonders relevant erachtete RisikoscoreausprĂ€gungen erfolgten. Die Ergebnisse zeigten ein Dominieren von nicht und wenig riskanten Verhaltenskombinationen in der Gesamtbevölkerung sowie eine HĂ€ufung von Risikoverhaltensweisen bei JĂŒngeren und kĂŒrzer Ausgebildeten. Zudem bestand bei den Befragten mit geringerem Bildungsgrad eine hohe Varianz der Risikoverhaltenskombinationen. Als wichtigste Risikoverhaltenskombination mit erhöhter RisikoausprĂ€gung wurde das Vorliegen eines Bewegungsmangels kombiniert mit dem Konsum von Tabak festgestellt.
Prognoseparameter bei Patienten mit chronisch thromboembolischer pulmonaler Hypertonie (CTEPH)
(2019)
Bei der CTEPH handelt es sich um eine schwerwiegende chronisch verlaufende Erkrankung, die unbehandelt oftmals mit einer schlechten Prognose einhergeht. Da die pulmonale Thrombendarteriektomie eine potentiell kurative Therapiemethode darstellt, ist zum einen eine frĂŒhe Diagnosestellung der Erkrankung essentiell. Zum anderen ist es jedoch gerade aufgrund der oftmals schlechten Prognose wichtig, relevante Prognoseparameter zu eruieren, um den weiteren Krankheitsverlauf der Patienten besser abschĂ€tzen zu können.
In unserer Studie wurden insgesamt 66 CTEPH- und 95 Kontroll-Patienten untersucht. Hierbei werteten wir die klinischen, hĂ€modynamischen, spiroergometrischen, echokardiographischen, lungenfunktionellen und laborchemischen Daten aus, welche im Zeitraum von 25.01.2002 bis 10.07.2015 erhoben wurden. Im ersten Teil unserer Studie erfolgte eine Deskription beider Gruppen mit vergleichender Analyse hinsichtlich signifikanter Unterschiede zwischen beiden Patientengruppen. Im zweiten Teil wurden Prognoseparameter fĂŒr die CTEPH Gruppe ermittelt. Neben einer univariaten Cox-Analyse wurden in drei multivariablen Modellen die Parameter VE/VCO2-Slope, KCO, VO2Peak% und die stattgehabte PEA auf ihre prognostische Wertigkeit ĂŒberprĂŒft. FĂŒr die prognostisch relevanten Parameter wurden ROC-Kurven und Ăberlebenszeitanalysen nach Kaplan-Meier erstellt.
Die vergleichende Betrachtung der beiden Patientengruppen zeigte zahlreiche statistisch signifikante Unterschiede bei den hĂ€modynamischen Parametern (PVR, HZV, RAPm, PCWP, artPO2 sowie fĂŒr die pulmonal arteriellen Druckwerte). Auch in den nicht invasiven Untersuchungen lieĂen sich signifikante Unterschiede abbilden. So wiesen die CTEPH Patienten in der Spiroergometrie VerĂ€nderungen auf, die in erster Linie auf eine eingeschrĂ€nkte LeistungsfĂ€higkeit und verminderte Atemeffizienz hinweisen. Echokardiographisch zeigten die CTEPH Patienten im Vergleich zur Kontrollgruppe gröĂere rechts- und geringere linksventrikulĂ€re Durchmesser, eine reduzierte rechtsventrikulĂ€re Funktion sowie eine eingeschrĂ€nktere diastolische LV-Funktion. In der Lungenfunktionsuntersuchung ergaben sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen, wobei beide Gruppen Hinweise fĂŒr eine Störung des Gasaustausches boten. Als fĂŒr die PrognoseabschĂ€tzung der CTEPH Patienten relevante Parameter erwiesen sich in der univariaten Analyse eine stattgehabte PEA, das Alter, die spiroergometrischen Parameter Belastungsdauer, AFRuhe, VO2Peak, VO2Peak%, VE/VCO2-Slope, der durch Diffusionsmessung bestimmte KCO sowie das echokardiographisch ermittelte E/A-VerhĂ€ltnis. VO2Peak% erwies sich in allen drei multivariablen Modellen unter Einbezug von VE/VCO2-Slope, KCO und PEA als unabhĂ€ngiger Prognoseparameter. KCO erwies sich unter Einbezug von VE/VCO2-Slope und VO2Peak%, nicht jedoch unter Einbezug von VO2Peak% und PEA als unabhĂ€ngiger Prognoseparameter. PEA zeigte seine prognostische UnabhĂ€ngigkeit bei Mitbetrachtung von VO2Peak% und KCO. Der Cutoff-Wert zur Diskrimination des 12-MonatsĂŒberlebens lag fĂŒr VO2Peak% bei 47,72% und fĂŒr KCO bei 0,97 mmol/min/kPa/l. In Hinblick auf die Ăberlebenszeitanalyse der CTEPH Patienten ergab sich fĂŒr mittels PEA versorgte Patienten eine 3-Jahres-Ăberlebensrate von 92% und eine 5-Jahres-Ăberlebensrate von 86%. FĂŒr nicht operativ versorgte Patienten zeigte sich hingegen eine 3-Jahres-Ăberlebensrate von 56% und 5-Jahres-Ăberlebensrate von 37%.
Neben der bereits etablierten RHK-Untersuchung stellen nicht-invasive Verfahren aufgrund ihrer potentiell komplikationsĂ€rmeren Natur eine wichtige Rolle bei der Detektion und PrognoseabschĂ€tzung der CTEPH dar. Im Rahmen der nicht invasiven Methoden zeigen sich zudem zahlreiche signifikante Unterschiede zwischen CTEPH Patienten und Kontroll-Patienten. WeiterfĂŒhrende Untersuchungen sind notwendig, um eine genaue Detektion dieser ânon-PH Patientenâ anhand nicht invasiver Diagnostikmethoden als Alternative zur invasiven RHK-Diagnostik zu ermöglichen. FĂŒr die PrognoseabschĂ€tzung der CTEPH Patienten eignet sich vor allem VO2Peak% als nicht invasiver Prognoseparameter.
In Ăbereinstimmung mit bereits veröffentlichten Daten legen auch unsere Ergebnisse nahe, dass eine Therapie mittels PEA grundsĂ€tzlich fĂŒr jeden Patienten geprĂŒft werden sollte, da sich hierdurch die Prognose der CTEPH Patienten signifikant verbessert.
Die Afrikanische Schweinepest (ASP) ist eine Viruserkrankung, die Mitglieder der Suidae-Familie wie Buschschweine, Warzenschweine, Hausschweine und Wildschweine befĂ€llt. Das Virus wird durch direkten Kontakt zwischen infizierten und naiven Tieren, durch Zecken der Gattung Ornithodoros oder durch Kontakt mit kontaminiertem Material ĂŒbertragen. WĂ€hrend die Krankheit bei Warzenschweinen und Buschschweinen im Allgemeinen asymptomatisch verlĂ€uft, verursacht die ASP eine hohe MortalitĂ€t bei Hausschweinen und Wildschweinen. Daher ist die jĂŒngste Ausbreitung von ASP in Europa eine ernste Bedrohung fĂŒr die Schweinehaltung in der EU. Bis heute ist keine wirksame Behandlung oder Impfung verfĂŒgbar. Und es liegen nur wenige Informationen ĂŒber Virus-Wirt-Wechselwirkungen vor, die als Grundlage fĂŒr die Etablierung antiviraler Strategien verwendet werden könnten.
Das Virus der afrikanischen Schweinepest (African swine fever virus, ASFV) ist der einzige bekannte Vertreter der Familie der Asfarviridae. Das DNA-Genom des ASFV kodiert fĂŒr ĂŒber 150 Gene. Ăber die Expressionsprodukte ist wenig bekannt, nur wenige virale Proteine sind bisher funktionell charakterisiert. Die Morphogenese von ASFV ist sehr komplex. So entstehen neben den zweifach umhĂŒllten reifen extrazellulĂ€ren Virionen auch einfach umhĂŒllte intrazellulĂ€re Partikel, die die die PrĂ€paration reiner extrazellulĂ€ren Virionen erschweren.
In frĂŒheren in vitro Studien wurde die Zusammensetzung der extrazellulĂ€ren Viruspartikel mittels 2D-Gelelektrophorese analysiert. Die Reinigung erfolgte ĂŒber ein im Jahre 1985 veröffentlichtes Reinigungsprotokoll, welches auf einer Percolldichtegradientenzentrifugation und einer Gelchromatographie basierte. Das Protokoll wurde fĂŒr die Reinigung des auf Vero-zellen adaptierten Virusstamm Ba-71V etabliert. In einer frĂŒhen MS Studie wurden 54 Proteine in ASFV Partikeln detektiert, 15 davon Wirtsproteine. Der Einbau von Aktin, α-Tubulin und ÎČ-Tubulin ins Virion konnte ebenfalls bestĂ€tigt werden. Systematische massenspektrometrische Untersuchungen zur Charakterisierung des Proteoms der ASF Virionen lagen zu Beginn der vorliegenden Dissertation nicht vor, erst wĂ€hrend der Anfertigung des Manuskripts wurde eine solche Studie durch Alejo et al. veröffentlicht.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein auf einer Dichtegradientenzentrifugation ohne nachfolgende Gelchromatographie beruhendes Reinigungsprotokoll entwickelt und die Zusammensetzung reifer ASF Viruspartikel mittels MALDI-TOF/TOF Massenspektrometrie analysiert. Zur Anzucht einer GFP-positiven ASFV OUR T88/3 Mutante wurde die vom Wildschwein abstammende Zelllinie WSL-HP verwendet. Wesentliche Schritte der Reinigung waren eine niedertourige Zentrifugation zur Entfernung zellulĂ€rer Verunreinigungen, gefolgt von einer Sedimentation des Virus durch ein Saccharosekissen und einem Proteaseverdau. Final wurde die PrĂ€paration ĂŒber einen selbstgenerierenden Optiprepâą Dichtegradienten gereinigt. Die Titerausbeute lag zwischen 30 und 70 %, die spezifische InfektiositĂ€t bei 2,4 x 109 TCID50/mg. Elektronenmikroskopische Untersuchungen zeigten, dass die PrĂ€paration zwar Virionen enthielt, aber auch, dass die Fixierung mit Glutaraldehyd die StabilitĂ€t der Virionen beeintrĂ€chtigt.
In der massenspektrometrischen Analyse wurden 29 der 33 bekannten ASFV Strukturproteine bestĂ€tigt. Von den neu identifizierten Strukturproteinen konnten vier (pK145R, pC129R, pE146L und pI73R) in allen drei Replikaten und sechs in zwei von drei Replikaten (p5, CP123L, CP312R, E184L, M1249L und M2248R) bestĂ€tigt werden. Ein weiteres bis dato nicht charakterisiertes Protein, p285L, konnte als mögliches neues Strukturprotein identifiziert werden. 152 Wirtsproteine wurden im Virion detektiert, darunter hauptsĂ€chlich Membranproteine oder Proteine des Zytoskeletts. Daneben wurde eine Reihe an phospholipidbindenden Proteine gefunden. Unter den identifizierten Proteinen waren fĂŒnf aus dem glatten ER und einige Vertreter der Hitzeschockproteine.
Im zweiten Teil dieser Arbeit sollte das intrazellulÀre Proteom des ASFV identifiziert werden.
FĂŒr diese Untersuchungen wurden drei empfĂ€nglichen Zelllinien verwendet, die vom Wildschwein abstammenden Linie WSL-HP, Vero Zellen, die in der Vergangenheit fĂŒr viele Studien herangezogen wurde und die menschliche Linie HEK-293, die aus einem weiteren nicht empfĂ€nglichen Wirt stammt.
Der in dieser Studie verwendete Virusstamm ASFV OUR T88/3 besitzt 157 ORFs. In frĂŒheren Studien konnte die Existenz eines Proteins fĂŒr 44 ORFs bestĂ€tigt werden. FĂŒr weitere 69 ORFs wurden Transkripte, nicht aber die korrespondierenden Proteine, beschrieben, sodass fĂŒr 44 ORFs kein Nachweis der Expression vorlag.
In der massenspektrometrischen Analyse wurden je Wirtszelle rund 1000 Proteine identifiziert. Insgesamt belief sich die Zahl der identifizierten ASFV Proteine auf 94, davon 88 in WSL-HP, 83 in Vero und 57 in HEK-293 Zellen. 54 ASFV Proteine wurden in allen drei Zelllinien detektiert. FĂŒr 34 der identifizierten ASFV Proteine war bisher nur die Existenz des Transkripts beschrieben, fĂŒr 23 weitere weder die Existenz eines Proteins noch eines Transkripts. FĂŒr 44 der 94 identifizierten Proteine wurde das N-terminales Peptid detektiert. Bei fĂŒnf der MGF-110 Proteinen (1L, 2L, 4L, 5L und 14L) und den Proteinen pI329L und pCP123L wurde die Abspaltung der vorhergesagten Signalsequenz experimentell bestĂ€tigt.
Die MS Analysen wurden unter Verwendung des emPAI auch quantitativ ausgewertet.
Die geringe Zahl detektierter ASFV Proteine in HEK-293 Zellen korrelierte mit dem geringeren Anteil an ASFV Proteinen im Gesamtproteingehalt der Zelle (6,3 Mol%). Allerdings wurden einige Proteine in HEK-293 Zellen Ă€hnlich stark oder sogar stĂ€rker exprimiert als in Vero bzw. WSL-HP Zellen. Die Abundanz einzelner ASFV Proteine variierte in den verschiedenen Zelllinien. Einige wurden jedoch durchgehend stark exprimiert wie z.B. das Strukturprotein p11.5. Einige bisher nicht charakterisierte Proteine, wie z.B. pK145R, pI73R und pC129R, wurden ĂŒberraschenderweise ebenfalls in allen Zellen stark exprimiert und sind somit möglicherweise TrĂ€ger wichtiger viraler Funktionen, die weiter untersucht werden sollten.
Das Renin-Angiotensin-System (RAS) ist ein Hormonsystem, das ĂŒber die Bindung von Angiotensin-Peptiden an ihre spezifischen Rezeptoren vielfĂ€ltige physiologische Prozesse beeinflussen kann. In den letzten Jahren gelangte die alternative Angiotensin-Converting-Enzym 2 (ACE2)/Angiotensin (Ang)-(1-7)/Mas-Rezeptor-Achse des RAS aufgrund ihrer protektiven Rolle bei pathophysiologischen ZustĂ€nden in den Fokus der Forschung. Wenig untersucht war bislang die Relevanz der lokalen ACE2/Ang-(1-7)/Mas-Achse fĂŒr die Funktion von Langerhans-Inseln, besonders in Hinblick auf die Produktion und Sekretion von Insulin. Daher sollte im Rahmen der vorliegenden Arbeit der Einfluss des Mas-Rezeptors und seines Liganden Ang-(1-7) auf die ÎČ-Zell-Funktion bestimmt und verantwortliche molekulare Mechanismen aufgeklĂ€rt werden. Dazu wurden isolierte Langerhans-Inseln von Wildtyp (WT) und Mas-defizienten MĂ€usen genutzt, die zunĂ€chst umfassend hinsichtlich der Expression der Komponenten der ACE2/Ang-(1-7)/Mas-Achse charakterisiert wurden. Dann wurde der Einfluss des Ang-(1-7) sowie der Ang-(1-7)-Antagonisten D-Ala7-Ang-(1-7) (A779) und D-Pro7-Ang-(1-7) (D-Pro) auf die Insulinproduktion und Glucose-stimulierte Insulinsekretion (GSIS) bestimmt. Isolierte Inseln von Mas-defizienten MĂ€usen zeigten im Vergleich zu WT-Inseln eine signifikant reduzierte GSIS. Entsprechend bewirkte in WT-Inseln die Inkubation mit A779 und D-Pro eine Reduktion der GSIS, wohingegen der Mas-Ligand Ang-(1-7) diese signifikant steigern konnte. Diese Befunde unterstreichen die Bedeutung der ACE2/Ang-(1-7)/Mas-Achse fĂŒr die Modulation der Insulinsekretion in Langerhans-Inseln.
Unter Verwendung pharmakologischer Hemmstoffe wurden zugrunde liegende Signal-Transduktionswege untersucht. Die erhaltenen Ergebnisse sprechen fĂŒr die Beteiligung von cyklischem Adenosinmonophosphat (cAMP) an der Mas-abhĂ€ngigen Regulation der Insulinsekretion. Ergebnisse weiterfĂŒhrender Experimente machen wahrscheinlich, dass diese Ang-(1-7)-stimulierte Insulinsekretion hauptsĂ€chlich ĂŒber das exchange protein directly activated by cAMP 2 (EPAC2) verlĂ€uft. Auch nach Langzeit-Applikation von Ang-(1-7) in vivo zeigte sich ein stimulierender Effekt von Ang-(1-7) auf die GSIS von WT-Inseln. Es wurden auch Hinweise auf Mas-Rezeptor-unabhĂ€ngige Ang-(1-7)-Wirkungen erhalten, die Gegenstand weiterfĂŒhrender Untersuchungen sind. Der Einfluss von Ang-(1-7) und A779 auf die Glucosetoleranz in vivo war dagegen marginal.
Um weitere Signalwege und Komponenten zu identifizieren, die an der Mas-abhĂ€ngigen Regulation der GSIS beteiligt sind, wurde eine Massenspektrometrie-basierte Proteomanalyse von Langerhans-Inseln aus WT- und Mas-defizienten MĂ€usen ohne und unter Einwirkung von Ang-(1-7) und A779 durchgefĂŒhrt. Die Kandidaten mit signifikanten MengenĂ€nderungen wurden anschlieĂend ĂŒber die IngenuityÂź Pathway Analyse (IPA) in molekulare Netzwerke und funktionelle Kategorien eingeordnet. Die stĂ€rkste Beeinflussung konnte bei den funktionellen Kategorien Zelltod und ZellĂŒberleben, gastrointestinale Erkrankungen, Erkrankungen des endokrinen Systems, Stoffwechselerkrankungen und Zellzyklus festgestellt werden.
Die Sekretions-Maschinerie wurde als ein wahrscheinlicher Angriffspunkt der Ang-(1-7)/Mas-vermittelten Signale in den Langerhans-Inseln identifiziert, da einige regulierte Proteine sekretionsassoziierte Signalwege, vesikelassoziierte Faktoren, Komponenten des Endoplasmatischen Retikulums und des Golgi-Apparates sowie Regulatoren des Zytoskeletts betreffen oder als potenziell ĂŒbergeordnete Regulatoren vorhergesagt werden konnten. Als eines der interessantesten Proteine wurde dabei das Golgi-reassembly stacking protein 2 (GORASP2) identifiziert, das fĂŒr die akkurate Golgi-Stapelung in der Zelle verantwortlich ist und auch in die unkonventionelle Proteinsekretion involviert ist. Eine Mas-Rezeptor-abhĂ€ngige Beeinflussung von GORASP2 und damit der Insulinsekretion erscheint möglich und sollte in weiterfĂŒhrenden Analysen verifiziert und hinsichtlich der molekularen Prozesse detailliert untersucht werden.
Die vorgelegten Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass die ACE2/Ang-(1-7)/Mas-Achse des RAS sowohl in vitro als auch in vivo einen positiven Einfluss auf die ÎČ-Zell-Funktion ausĂŒbt. Inwieweit sich daraus neue Ansatzpunkte fĂŒr die Behandlung von Erkrankungen mit gestörter ÎČ-Zell-Funktion ergeben können, mĂŒssen Folgeuntersuchungen zeigen. Denkbar wĂ€re die Steigerung der GSIS bei Typ-2-Diabetes mellitus mittels stabilen Ang-(1-7)-Agonisten. Diese Möglichkeit zeigt die Wichtigkeit zur weiteren Erforschung der ACE2/Ang-(1-7)/Mas-Achse in Langerhans-Inseln und ihrer genauen Wirkungen auf die Funktion von ÎČ-Zellen.
Escherichia coli has been commonly used as a platform for recombinant protein production and accounts for approximately 30% of current biopharmaceuticals on the market. Nowadays, many recombinant proteins require post-translational modifications which E. coli normally cannot facilitate. Therefore, novel technological advancements are unceasingly being developed to improve the E. coli expression system. In this work, some of the most recently engineered platforms for the production of disulfide bond-containing proteins were used to study the E. coli proteome under heterologous protein production stress. The effects of protein secretion via the Sec and Tat translocation pathways were examined using a comparative LC-MS/MS analysis. The E. coli proteome responds to foreign protein production by activation of several overlapping stress responses with a high degree of interaction. In consequence, a number of important cellular processes such as cellular metabolism, protein transport, redox state of the cytoplasm and membrane structure are altered by the production stress. These changes lead to the reduction of cellular growth and recombinant product yields. Resolving the identified bottlenecks will increase the efficiency of recombinant protein expression processes in E. coli.
Brain aging even in healthy older adults is characterized by a decline in cognitive functions including memory, learning and attention. Among others, memory is one of the major cognitive functions affected by aging. Understanding the mechanisms underlying age-related memory decline may help pave the road for novel treatment strategies. Here, we tried to elucidate the neural correlates associated with memory decline using structural and functional neuroimaging and neuromodulation with transcranial direct current stimulation (tDCS).
Over the course of three studies, we investigated 1) the influence of white matter integrity and grey matter volume on memory performance in healthy older adults, 2) the role of functional coupling within the memory network in predicting memory performance and the impact of tDCS in modulating retrieval performance in healthy older adults, 3) the effect of tDCS over the sensorimotor cortex on cognitive performance in young adults.
MRI was used to study associations of cognitive performance with white matter integrity and grey matter volume, and examine their causal relationship in the course of aging. White matter integrity was assessed by acquiring diffusion tensor imaging (DTI) and performing deterministic tractography based on constrained spherical deconvolution. Grey matter volume was estimated using fully automated segmentation. Both white matter integrity and grey matter volume were correlated with behavioral data of a verbal episodic memory task. Percentage of correct answers at retrieval was used to measure memory performance (Manuscript 1). In addition, anodal tDCS (atDCS) (1 mA, 20 min) was applied over CP5 (left temporoparietal cortex) to modulate memory formation in healthy older adults. Participants underwent resting-state fMRI before the stimulation. Functional connectivity analysis was performed to determine whether functional coupling within the memory network predicted initial memory performance, and to examine its association to tDCS-induced enhancement effect (Manuscript 2). Finally, atDCS (1 mA, 20 min) was applied over C3 (left sensorimotor cortex) to explore the effect of tDCS over the sensorimotor cortex on cognitive performance in young adults. During the stimulation, participants performed three tasks; gestural task, attentional load task and simple reaction time task (Manuscript 3).
Results showed that volumes of the left dentate gyrus (DG) and tractography-based fractional anisotropy (FA) of individual fornix pathways were positively related to memory retrieval in older adults. Brain-behavior associations were observed for correct rejections rather than hits of memory performance, indicating specificity of memory network functioning for detecting false associations. Thus, the data suggested a particular role of neural integrity that promotes successful memory retrieval in older adults. Subsequent mediation analysis showed that left DG volume mediated the effect of fornix FA on memory performance (48%), corrected for age, revealing a crucial role of hippocampal pathway microstructure in modulating memory performance in older adults (Manuscript 1). tDCS results showed that atDCS led to better retrieval performance and increasing learning curves, indicating that brain stimulation can induce plasticity of episodic memory processes in older adults. Combining tDCS and fMRI, hippocampo-temporoparietal functional connectivity was positively associated with initial memory performance in healthy older adults and was positively correlated with the magnitude of individual tDCS-induced enhancement, suggesting that individual tDCS responsiveness may be determined by intrinsic network coupling (Manuscript 2). Finally, our findings suggested that atDCS over left sensorimotor cortex reduced reaction times in the gestural-verbal integration task, specifically for incongruent pairs of gestures and verbal expressions, indicating the role of sensorimotor cortex in gestural-verbal integration in young adults (Manuscript 3).
The results of all three studies may help to elucidate age-related structural deterioration and functional coupling network underlying cognitive processes in healthy adults. Furthermore, these studies emphasized the importance of interventions like tDCS in modulating cognitive performance, specifically episodic verbal memory and gestural-verbal integration. By unveiling the specific role of brain structures and functional network coupling as well as the role of tDCS in modulating cognitive performance, our results contribute to a better understanding of brain-behavior associations, and may help to develop clinical interventional approaches, tailored for specific cognitive functions in aging.
Consumersâ attitudes toward Cause-Related Marketing - a comparison between Iran and Germany
(2019)
The purpose of this study was to compare the effect of culture on consumersâ attitudes toward Cause-Related marketing between Iran and Germany by answering the following questions:
A: What is consumerâs response concerning (1) skepticism toward CRM claim (2) attitude toward the CRM strategy, (3) attitude toward CRM brand personality, (4) attitude toward the CRM brand image and (5) CRM purchase intention (6) Warm glow? ; B: Do consumers respond differently to Cause-Related Marketing in Iran in comparison to Germany? C: Can cultural characteristics of the countries explain these differences? To answer the research questions, hypotheses were developed based on the literature which shape the research framework, in total containing 17 hypotheses. The data was gathered by questionnaire to make the research quantitative. By using convenience sampling, 564 responses were generated. The data was analysed by Structural Equation Modeling (SEM) and independent student t-test. Potential differences between Iran and Germany as well as moderation analysis are tested by critical ratio difference test as well as chi-square difference test using multiple- group analysis in AMOS. The results showed the importance of culture in applying CRM strategy. It can be said that CRM in a collectivistic culture like Iran can be successful as well as individualistic country like Germany. Although Iranian consumers were less familiar with this strategy, the benefits of CRM were similar in case of brand image and higher for purchase intention. The research found that emotions play a stronger role in Iran and it is more critical to evoke proper emotions by CRM campaign.
Hepeviruses are small viruses with a RNA-genome of positive polarity that form the family Hepeviridae. The family includes two genera: members of the genus Piscihepevirus were detected in fish species and members of the genus Orthohepevirus were found in different mammal and bird species. The genus Orthohepevirus contains four different species, namely Orthohepevirus A, B, C and D. The species Orthohepevirus A contains five human pathogenic genotypes, with three of them being zoonotic. The species Orthohepevirus C contains mammal-associated pathogens, which were identified in rats and carnivores. The human pathogenic genotypes are responsible for a self-limiting acute hepatitis in humans, which could become chronically in immunocompromised individuals. The main route of transmission is the consumption of undercooked meat and direct contact with HEV-positive excreta or blood. In Germany, hepatitis E is a notifiable disease since 2001 with an increased number of cases per year. Rats are the reservoir of rat-associated HEV (ratHEV), but also the zoonotic HEV-3 genotype was detected in rats. The European rabbit (Oryctolagus cuniculus) was identified as a reservoir host of a subgenotype of human pathogenic HEV-3 (HEV-3ra).
For the development of small mammal animal models, the objective of this study was to evaluate different small mammal populations for novel hepeviruses and to study the presence of HEV and sequence divergence of ratHEV and rabbitHEV in rat and rabbit populations from Europe.
Approximately 3000 rodents from Germany and the Czech Republic were screened by broad spectrum HEV-RT-PCR. As a result, 13 common voles (Microtus arvalis) and one bank vole (Myodes glareolus) were detected to be HEV-RNA positive. Comparison of the obtained sequences, complete genome determination and phylogenetic analysis indicated the finding of a novel common vole-associated HEV (cvHEV), which shows a high sequence divergence towards other members of the species Orthohepevirus C, but shares a high sequence similarity to a HEV-genome derived from a kestrel (Falco tinnunculus). The finding of cvHEV-RNA in a bank vole might be caused by a spillover infection. The cvHEV genome shares the hepevirus-typical open reading frames, but also has unique cvHEV-specific attributes in its genome.
The investigation of 420 Norway rats (Rattus norvegicus) and 88 Black rats (Rattus rattus) identified HEV-RNA in Norway rats from eight of nine and Black rats from two of four European countries. In a single Norway rat from Belgium, a HEV-3-strain with high sequence similarities to rabbitHEV (HEV-3ra), was detected. The investigation of zoo animals revealed a ratHEV spillover infection in a Syrian brown bear (Ursus arctos syriacus). This infection was most likely caused by ratHEV-infected free-living, wild rats from the same zoo.
Investigation of wild rabbit populations trapped in and around Frankfurt am Main, Germany, showed anti-HEV antibodies (34.7%) and rabbitHEV-RNA (25%). A high sequence similarity of rabbitHEV in the animals trapped at the urban site was observed, whereas a high sequence divergence was seen for the animals trapped at the rural trapping sites.
In conclusion, hepeviruses are widespread among different small mammal populations in Europe. The broad geographical distribution of these hepeviruses should be taken into account in further public health risk assessments. Further investigations are needed to characterize the presence of cvHEV in more detail, especially by taking the population dynamics of common voles into account. The detected HEV-strains could be taken as basis for the establishment of novel HEV-animal models, which might replace the so far used swine and non-human primate models.
CCR4(-/-) MĂ€use ĂŒberleben in verschiedenen Sepsismodellen (LPS-Schock, CLP, CASP) im Vergleich zum CASP-operierten C57BL/6-Wildtyp besser. Durch Retransfusion von Splenozyten CASP-operierter CCR4(-/-) MĂ€use wurde gezeigt, dass dieser ĂŒberlebensfördernde Effekt auf den Wildtyp ĂŒbertragbar ist. Ein Anhalt fĂŒr einen Effekt durch die Retransfusion gröĂerer Mengen nekrotischer oder apoptotischer Zellen findet sich nicht. Auch ein rein proteinassoziierter Effekt scheidet aus. UrsĂ€chlich fĂŒr das verbesserte Ăberleben nach Retransfusion von CCR4(-/-) Zellen CASP-operierter MĂ€use könnte neben einer gering verĂ€nderten Zusammensetzung der retransfundierten Zellpopulationen vor allem eine forcierte Verteilung der retransfundierten CCR4(-/-) Zellen in die Milz und weg vom Thymus septischer EmpfĂ€ngertiere sein.
Laminaschrauben stellen eine alternative Fixierungsmöglichkeit im Bereich der BrustwirbelsĂ€ule dar. Sie sind die einzige Fixierungsmöglichkeit, welche in der Literatur eine adĂ€quate StabilitĂ€t wie die Pedikelschrauben aufweist und damit fĂŒr eine suffiziente Stabilisierung infrage kommt.
Es konnten Laminaschrauben mit einem Durchmesser von 0,4cm bei mehr als 90% der untersuchten Wirbelkörper verwendet werden. Bei den Pedikelschrauben waren jedoch nur 80% der Wirbelkörper fĂŒr den o.g. Durchmesser zugĂ€nglich. Insbesondere die Pedikel der weiblichen Probanden zeigten in 27% der FĂ€lle eine Hypoplasie von unter 0,4cm.
Da die Laminabreite ihr Minimum in der unteren BrustwirbelsÀule und die Pedikelbreite ihr Minimum im Bereich der mittleren BrustwirbelsÀule hat, können durch die Kombination beider Verfahren weniger als 3% der untersuchten Wirbel nicht instrumentiert werden.
Es konnte zudem gezeigt werden, dass in den dreidimensional rekonstruierten CT-Bildern eine ausreichende Messgenauigkeit vorliegt, um anhand dieser eine Entscheidung bezĂŒglich der Verwendung der einen oder der anderen Stabilisierungstechnik zu treffen.
Laminaschrauben können jedoch nicht in allen FĂ€llen verwendet werden, daher sollte vor der Verwendung dieser in jedem Fall eine CT-Bilddiagnostik durchgefĂŒhrt werden. Aufgrund fehlender Langzeitergebnisse sollte vor dem Einsatz von Laminaschrauben die Anwendbarkeit der etablierten Methoden der Instrumentierung kritisch geprĂŒft werden.
Deciphering the influence of Streptococcus pneumoniae global regulators on fitness and virulence
(2019)
Streptococcus pneumoniae (S. pneumoniae; the pneumococcus) is a Gram-positive, aerotolerant, and opportunistic bacteria, which colonizes the upper respiratory tract of human. S. pneumoniae can further migrate to other sterile parts of the body, and causes local as well as fatal infections like, pneumonia, septicaemia and meningitis. Due to incomplete amino acid pathways, pneumococci are auxotrophic for eight different amino acids including glutamine and arginine. The pneumococcus has adapted to the various host environmental conditions and a number of systems are dedicated for the transport and utilization of nutrients such as monosaccharides, amino acids and oligopeptides.
In this study the amino acid metabolism was characterised by 15N-isotopologue profiling in two different pneumococcal strains, D39 and TIGR4. Efficient uptake of a labelled amino acids mixture of 15N-labelled amino acids showed that S. pneumoniae has a preference for the amino acids transport instead of a de novo biosynthesis. It is known that glutamine (Gln) serves as main nitrogen source for S. pneumoniae. The 15N-labelled Gln used in this study demonstrated an efficient 15N-enrichment of Glu, Ala, Pro and Thr. Minor enrichment was seen for the amino acids Asp, Ile, Leu, Phe, Tyr, and Val. Remarkably, labelled Gly and Ser could be determined in strain TIGR4, whereas for strain D39 these two labelled amino acids were not detected. This confirms earlier studies with 13C-labelled glucose, which showed the biosynthesis of Ser out of Gly. Strain TIGR4 was able to grow in chemically-defined medium depleted of Gly confirming that Gly can be synthesized out of serine by the action of the enzyme serine hydroxymethyltransferase (SHMT).
The transcriptional regulator GlnR controls the Gln and Glu metabolism in S. pneumoniae. Hence, the impact of the repressor GlnR on amino acids metabolism was also studied. An increased 15N-enrichment was determined for Ala and Glu in both used pneumococcal strains, while an increased level of Pro was only measured in the isogenic glnR-mutant of non-encapsulated D39.
Arginine can also serve as nitrogen source in strain TIGR4. The arginine deiminase system metabolizes Arg into ornithine, carbamoyl phosphate and CO2 by the generation of 1 ATP and 2 mol NH3. Because of the truncation of the arcA gene strain D39 lacks arginine deiminase activity and has thus no functional ADS system. When 15N-Arg was added for growth, only in strain TIGR4, thirteen (13) labelled amino acids were detected with the highest enrichment for Ala, Glu and Thr. Genes coding for the enzymes of the arginine metabolism and for arginine uptake are regulated by the activator ArgR2 in strain TIGR4. Inactivation of ArgR2 was not accompanied by an enrichment of labelled amino acids, when the argR2-mutant was grown with 15N-labelled Arg indicative of the important role of ArgR2.
The bicistronic operon arcDT encoding the arginine/ornithine transporter ArcD and a putative peptidase ArcT belong to the peptidase family M20. The in silico comparison of structures revealed a significant homology of ArcT to PepV of L. delbrueckii and to Sapep of S. aureus known as carboxypeptidase. ArcT was heterologously expressed in E. coli and purified under reducing conditions. An enzymatic reaction was established and several dipeptides like Ala-Arg, Arg-Ala, and Ala-Asp were used as substrates. In addition, the dependency on divalent cations was analysed. Cleavage of the dipeptide Ala-Arg was detected in the presence of Mn2+ as cofactor under reducing conditions. Reduced peptidase activity was observed when Zn2+ was added. No cleavage of the tripeptide Ala-Ala-Arg could be shown indicating that ArcT acts as dipeptidase with the preference to the Arg residue at the C-terminal end.
Bacterial meningitis caused by S. pneumoniae was studied in an in vivo proteomic analysis. In a mouse meningitis model S. pneumoniae was isolated from the cerebrospinal fluid (CSF) by a filter extraction step. The MS analysis identified AliB and ComDE only from CSF isolated pneumococci indicating that these proteins are expressed under infection conditions. Mice infected with D39 wild-type and isogenic aliB, comDE and aliB-comDE double knockout mutants showed significantly less number of pleocytosis in the CSF and lower bacterial load in the blood compared to the wild-type. The results indicate that AliB and ComDE play an important role during meningitis.
Phenotypic characterization was carried out to identify differences between the wild-type and the aliB-, comDE- and aliB-comDE double mutants. Oxidative stress conditions were induced by the application of hydrogen peroxide or paraquat during growth in a chemically-defined medium similar to the CSF. No alteration in growth and survival of these mutants compared to the wild-type was observed suggesting that oxygen radicals play not an important role during the progression of meningitis. In addition, no differences of AliB expression was detected in the ComDE deficient D39. No impact of aliB and comDE-mutation on the expression of different virulence factors like pneumolysin or proteins involved in capsular biosynthesis was detected.
In vitro proteome analysis was performed to compare the wild-type to the AliB, and ComDE deficient D39 in the early and mid logarithmic growth phase. More than 70 % of theoretically expressed proteins were identified. In the aliB-mutant 33 proteins were differentally expressed in the early growth phase and 50 proteins differed during mid log growth. For the comDE mutant 24 and 11 proteins differed in expression in these two growth phases. Interestingly, high level of AliA expression was identified in all samples. The aliB-mutant had a decreased abundance of the proteins resembling an oligopeptide ABC transporter (AmiA, AmiC, AmiD, AmiE). In addition, another ABC transporter for iron transport encoded by spd_1607 to spd_ 1610 was higher expressed in the aliB-mutant. In the ComDE deficient mutant lower abundance of the Ami transporter sytem was identified. An increased abundance of proteins involved in the pyrimidine metabolism (PyrF, PyrE, PyrDb, PyrB and PyrR) was recognized only in the early growth phase of the comDE-mutant. These analyses demonstrate the marginal changes in protein synthesis during growth of S. pneumoniae. These studies demonstrated the adaptation of the proteome of S. pneumoniae to different growth conditions and the impact of regulatory proteins on the availability of carbon and nitrogen sources.
Profiling the activity and hepatotoxicity of flupirtine through medicinal chemistry approaches
(2019)
Drug induced liver injury (DILI) and tissue discoloration led to the recent discontinuation of the therapeutic use of the closely related drugs flupirtine and retigabine, respectively. Experience gained with these drugs strongly suggests that heterodimer, voltageâgated potassium channels 2 and 3 (KV2/3) are valid targets for effective treatment of pain and epilepsy. Because the adverse effects are not related to the mechanism of action, it appears promising to investigate chemical modifications of these clinically validated, drugâlike leads. In the present retro metabolic drug design study, a series of 44 compounds were
synthesized and characterized with regards to KV7.2/3 opening activity and efficacy. The most active compounds displays excellent potency (EC50 = 4 nM) and efficacy (154%) as an Kv7.2/3 opener. Limited aqeous solubility hampered toxicity testing at concentrations higher than 63 ÎŒM, but this concentration was nontoxic to two hepatocellular cell ilnes (HEPâG2 and TAMH) in culture.