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β-Phenylalanine Ester Synthesis from Stable β-Keto Ester Substrate Using Engineered ω-Transaminases
(2018)
Die hier vorliegende Studie befasst sich mit der Topografie der Fossa pterygopalatina des Menschen unter Berücksichtigung alters- und geschlechtsspezifischer Unterschiede. Die Studie basiert auf der Untersuchung von insgesamt 114 DVT-Datensätzen erwachsener Probanden beiderlei Geschlechts. Basierend auf den Rohdatensätzen wurden mit Hilfe der NewTom 3G Software (QR NNT Version 2.11 Professional ©) axiale und sagittale Schnitte der DVT-Aufnahmen mit einer Schichtdicke von 0,5 mm erstellt. Nach Festlegung geeigneter Messebenen und Tangenten wurden verschiedene Strecken- und Winkelmessungen vorgenommen, um die Lage der Fossa pterygopalatina im Raum besser beschreiben zu können. Im Mittelpunkt dieser Studie standen die Abstände verschiedener Strukturen der Fossa pterygopalatina zur Median-Sagittal-Ebene und zum anteriorsten Knochenpunkt. Zur Beurteilung des Geschlechtsdimorphismus wurden die Messdaten einem t-Test unterzogen. Um eventuelle Unterschiede zwischen den Altersgruppen aufzeigen zu können, wurde eine einfaktorielle Varianzanalyse (ANOVA) durchgeführt. Zusätzlich wurde eine Korrelations- und Regressionsanalyse auch unter Berücksichtigung verschiedener Gesichtsschädelmaße durchgeführt und zur Beurteilung von Seitenunterschieden ein Symmetriequotient bestimmt. Mit Hilfe der vorgenommenen Abstandsmessungen der Fossa pterygopalatina zu definierten Knochenpunkten lässt sich die Topografie der Fossa näher beschreiben. In Bezug auf die Medianebene des Kopfes liegt das Foramen rotundum am weitesten lateral. Etwas weiter medial vom Foramen rotundum projiziert sich der Canalis palatinus major, gefolgt vom Foramen sphenopalatinum. Am weitesten medial liegt der Canalis pterygoideus. Die Abstände der Strukturen der Fossa pterygopalatina zu anterioren Knochenpunkten zeigen, dass sich der Eingang der Fossa in den Canalis palatinus major auf den Bereich der fazialen Kieferhöhlenwand projiziert. Das Foramen sphenopalatinum und der Canalis pterygoideus hingegen projizieren sich auf den Processus frontalis der Maxilla. Das Foramen rotundum projiziert sich auf den Übergang zwischen dem medialen und inferioren Margo orbitalis. Für einen Großteil der in dieser Studie erhobenen Parameter konnten wir einen signifikanten Geschlechtsdimorphismus zugunsten der männlichen Probanden nachweisen. Für die erhobenen Höhenparameter ist der Geschlechtsdimorphismus stets stärker ausgeprägt als für die Abstandsmessungen der Fossa pterygopalatina zur Median-Sagittal-Ebene und zum anteriorsten Knochenpunkt. Zwischen den verschiedenen Altersgruppen konnten für keine Parameter signifikante Unterschiede festgestellt werden. Die durchgeführte Korrelationsanalyse weist auf zahlreiche Zusammenhänge zwischen den in dieser Studie ermittelten Abstandsmessungen der Fossa pterygopalatina und verschiedenen Schädelmaßen hin. Die Regressionsanalyse deutet auf einen signifikanten Zusammenhang zwischen der Distanz des Foramen rotundum zum anteriorsten Knochenpunkt und der Schädelbasislänge hin. Inwieweit dieser Zusammenhang auch für andere Populationen gilt, sollte in weiterführenden Studien untersucht werden. Mit Hilfe der hier vorliegenden Daten ist es möglich, ausgehend von definierten und tastbaren Knochenpunkten am Gesichtsschädel, die Position der einzelnen Foramina und Kanäle der Fossa pterygopalatina von diesen Knochenpunkten direkt abzuschätzen. Damit können diese Untersuchungsergebnisse ein Hilfsmittel für die intraoperative Orientierung darstellen. Da für die in dieser Studie erhobenen Parameter eine annähernde Symmetriegleichheit nachgewiesen werden konnte, können zukünftig die Ergebnisse der rechten und linken Fossa pterygopalatina gleichrangig betrachtet werden. Die hier vorliegende Studie erlaubt eine Aussage über die Topografie der Fossa pterygopalatina des Menschen in Bezug auf die Raumebenen. Zudem liefert sie Grundlagen für weitere vergleichende Studien an anderen menschlichen Populationen und nicht-menschlichen Primaten.
Das Ziel dieser randomisierten kontrollierten Studie war es, die Effektivität eines häuslichen physiotherapeutischen Übungsprogramms mit visueller Anleitung zur Reduktion von CMD-Schmerzen im Vergleich zur Standardtherapie Okklusionsschiene zu testen.
Material und Methode: 32 Patienten mit Schmerzen im craniomandibulären Bereich und dem Wunsch nach einer Behandlung wurden in die Studie einbezogen. Als Einschlusskriterium galt ein Wert für Schmerzen von ≥ 3 auf der numerischen Analogskala (NAS). Die Befunderhebung erfolgte anhand der Research Diagnostic Criteria for Temporomandibular Disorders (RDC/TMD) und auf der Basis von Fragebögen zur Selbstauskunft über Belastungsfaktoren (DASS) sowie der Schmerzchronifizierung (GCPS). Nach Randomisierung ergaben sich für die Gruppe Schiene 16 Patienten (m/w = 4/12; Alter: 40,19 Jahre) sowie für die Gruppe DVD ebenfalls 16 Patienten (m/w = 2/14; Alter: 44,81 Jahre). Patienten der Gruppe Schiene erhielten eine okklusal adjustierte Okklusionsschiene mit Front-Eckzahnführung aus hartem Kunststoff und wurden angehalten, diese über einen Zeitraum von 4 Wochen jede Nacht zu tragen. Den Patienten der Gruppe DVD wurde die DVD ausgehändigt. Anschließend wurden sie instruiert, die darauf dargestellten Anleitungen für das häusliche Physiotherapieprogramm 3x täglich für 4 Wochen zu wiederholen. Eine Zwischenkontrolle erfolgte in beiden Gruppen eine Woche nach Therapiebeginn. Vier Wochen nach Therapiebeginn wurde eine erneute klinische Untersuchung angesetzt. Als Bewertungsmaßstab für den Therapieerfolg wurden insbesondere folgende Parameter einbezogen: mittlerer Wert auf der NAS-Schmerzskala sowie der Skala zur Bestimmung der Leistungseinschränkung und mittlere Anzahl druckschmerzhafter Bereiche der Kiefergelenke und Kaumuskulatur in den jeweiligen Gruppen jeweils vor und nach Therapie. Als statistische Verfahren zur Datenauswertung kamen sowohl deskriptive und bivariate Analysen, als auch die Interpretation von Konfidenzintervallen zur Anwendung.
Ergebnisse: Beide Gruppen zeigten eine signifikante Verbesserung hinsichtlich der Parameter Schmerz, Leistungseinschränkung und Zahl der druckschmerzhaften Bereiche. Eine Schmerz-reduktion von mindestens 30% wurde in der Gruppe Schiene bei 62,5% und in der Gruppe DVD bei 68,8% der Probanden erreicht. Im Vergleich beider Gruppen war in allen Parametern kein klinisch signifikanter Unterschied (p>0,05) bzw. keine Unterlegenheit der DVD gegenüber der Schiene zu verzeichnen. Bei der Reduktion druckschmerzhafter Bereiche war die DVD der Schiene sogar überlegen.
Schlussfolgerungen: Es konnte gezeigt werden, dass das Selbstmanagement von CMD-Schmerzen mittels häuslicher physiotherapeutischer Übungen im Verlauf von vier Wochen ebenso wirksam ist wie die Eingliederung einer Okklusionsschiene, vielleicht sogar dahin-gehend Vorteile hat, dass die Gesamtpersönlichkeit des Patienten angesprochen und er in die Beschwerde-/ Schmerzbefreiung aktiv einbezogen wird.
Depressive Störungen führen zu den größten individuellen und sozialgesellschaftlichen Kosten weltweit. In der vorliegenden Arbeit, basierend auf der epidemiologischen bevölkerungsrepräsentativen SHIP-LEGENDE Studie, betrachteten wir den Einfluss kritischer Lebensereignisse bezüglich Anzahl, Zeitpunkt des Eintretens und subjektiver sowie objektivierter Bewertung als Risikovariablen und sozialer Unterstützung als potentiell protektivem Faktor auf das Auftreten von Depressivität im Lebensverlauf. Unser Ziel war es, auf dieser Grundlage ätiologische Modelle und adäquate therapeutische Interventionsstrategien zu prüfen und weiterzuentwickeln. Die Stralsunder Ereignisliste (SEL) konnte dabei als ein potentielles Standardverfahren zur Erfassung kritischer Lebensereignisse erprobt und im Weiteren validiert werden. Herausragend ist bei diesem strukturierten Interviewverfahren insbesondere die Bezugnahme auf subjektive und objektive Bewertungen von Lebensereignissen und die zeitliche Einordnung der Lebensereignisse.
Ein intaktes Angiopoietin/Tie-2-Liganden-Rezeptor-System ist unabdingbar für die endotheliale Regulierung und damit für das Überleben eines Organismus. Erhöhte Konzentrationen von zirkulierendem Ang-2 sind eng assoziiert mit Nierenerkrankungen und damit mit einem progredienten Verlust der glomerulären Filtrationsleistung. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Assoziationen zwischen zirkulierenden Ang-2- und Tie-2-Konzentrationen mit funktionellen Nierenfunktionsparametern in einer populationsbasierten Studie mit insgesamt 7169 Probanden aus zwei unabhängig voneinander erhobenen Kohorten (SHIP-1 und SHIP-Trend). Die Nierenfunktion wurde mittels Kreatinin, Cystatin C, eGFR(Krea) oder eGFR(Cys) und des uACRs untersucht. Zur statistischen Analyse wurden Varianz- und lineare Regressionsanalysen durchgeführt. In der Gesamtpopulation stellte sich eine starke positive Assoziation zwischen Ang-2 und Cystatin C oder uACR, sowie eine inverse Assoziation zwischen Ang-2 und eGFR(Cys) dar. Diese Ergebnisse blieben auch in der Subpopulation mit Probanden ohne arterielle Hypertonie und Diabetes mellitus Typ 2 erhalten. Die Beziehungen zwischen Ang-2 und Kreatinin sowie eGFR(Krea) waren U-förmig und interessanterweise insgesamt weniger stark im Vergleich zu Cystatin C bzw. eGFR(Cys). Für Tie-2 konnten signifikante Assoziationen vor allem für Cystatin C und eGFR(Cys) verzeichnet werden. Ergänzend zum bisherigen Wissensstand konnte in der Studie ein Zusammenhang zu Ang-2 bei bereits geringfügig reduzierter eGFR beschrieben werden. Zusammenfassend bestätigten die statistischen Analysen, dass Ang-2 eng im Zusammenhang mit sensitiven und prognostischen Parametern für eine Nierenschädigung steht. Trotz Bildung einer Subpopulation mit Probanden ohne arterielle Hypertonie und Diabetes mellitus Typ 2, zwei Erkrankungen, die mit erhöhten Ang-2-, Tie-2- und Cystatin C-Konzentrationen assoziiert sind, blieben die Beziehungen für Cystatin C, eGFR(Cys) und uACR in der Subpopulation bestehen. Die Unterschiede zu den Ergebnissen der Analysen mit Kreatinin und eGFR(Krea) wurden mutmaßlich auf die höhere Sensitivität von Cystatin C als Marker einer leichtgradig bis moderat eingeschränkten eGFR zurückgeführt. Da es sich bei der Arbeit um eine populationsbasierte Querschnittsstudie handelt, konnten Langzeitbeobachtungen sowie kausale oder pathophysiologische Zusammenhänge nicht geklärt werden. Die potenzielle Rolle von Ang-2, allein oder in Kombination mit Serum-Cystatin C, als Marker zur Frühdiagnostik von Nierenbeeinträchtigungen oder CKD bleibt in weiteren Studien zu evaluieren.
Dendritische Zellen (DCs) und die von ihnen geprimten T-Zellen besitzen eine zentrale Funktion in der anti-chlamydialen Immunantwort. In Vorarbeiten unserer Arbeitsgruppe gelang unter Verwendung von immortalisierten murinen DCs (JAWSII-Zellen) und dem Chlamydienstamm C. psittaci (DC15) die erstmalige Identifizierung eines zellautonomen Abwehrweges in infizierten DCs. Diese zelluläre Selbstverteidigung ist dadurch charakterisiert, dass Chlamydien aus strukturell desintegrierten Inklusionen dem Autophagieweg zugeführt werden und es zur Generierung von Antigenen kommt, die mithilfe von MHCI-Molekülen auf der Zelloberfläche von DCs entsprechenden CD8+ T-Zellen präsentiert werden.
Die exakten zellulären Prozesse und biochemischen Abläufe der Desintegration und Autophagie chlamydialer Inklusionen in DCs wurden bisher noch nicht eingehend untersucht. Ziel dieser Arbeit war es daher, unter Einsatz des zuvor etablierten murinen Infektionssystems sowie C. psittaci (DC15), den xenophagosomalen Mechanismus der Chlamydienbekämpfung infizierter DCs aufzuklären und weitere, hieran gekoppelte Folgeprozesse und funktionale Interaktionen mit anderen Immunzellen zu charakterisieren.
Die hier in Kombination mit zellbiologischen und biochemischen Assays durchgeführten siRNA-Studien belegen eine funktionale Schlüsselrolle der Phospholipase cPLA2 in der anti-chlamydialen Abwehr infizierter DCs. Des Weiteren sprechen die Resultate dafür, dass es durch die Wirkung der von ihr synthetisierten Arachidonsäure zu einer defekten OXPHOS und verminderten ATP-Produktion der Mitochondrien kommt und dies destruktive Auswirkungen auf die energieparasitären Chlamydien hat. Der Verlust der mitochondrialen Funktion sowie der damit verbundene Vitalitätsverlust der Chlamydien scheinen unmittelbar durch den TNF-α/cPLA2-Signalweg kontrolliert zu werden. Des Weiteren lassen die Ergebnisse der Arbeit folgern, dass die Chlamydieninfektion mit einer metabolischen Umprogrammierung von der OXPHOS zur aeroben Glykolyse in DCs einhergeht. Durch die erhöhte Glykolyserate scheinen die infizierten DCs, den durch die geschädigten Mitochondrien entstehenden Energieverlust, kompensieren zu können.
Die Assoziation der Inklusionen mit stabilen, acetylierten Mikrotubuli spielt eine entscheidende Rolle sowohl für die erfolgreiche Etablierung der Chlamydien als auch deren vesikuläre Versorgung. Die hier durchgeführten Untersuchungen zeigen in infizierten DCs eine HDAC6-vermittelte Deacetylierung von Mikrotubuli. Dies führt zu einem Verlust des peri-nukleären Transports bakterieller Vakuolen zum Golgi-Apparat und einer weiteren strukturellen Desintegration der chlamydialen Kompartimente. Der Vorgang ermöglicht es infizierten DCs, die durch cPLA2/Arachidonsäure beeinträchtigen Inklusionen von der vesikulären Versorgung abzukoppeln und durch weitere intrazelluläre Mechanismen zu eliminieren. Die durchgeführten Untersuchungen zum intrazellulären Abbaumechanismus weisen auf eine Aggresomen-vermittelte Xenophagie der bakteriellen Strukturen hin. Massenspektrometrische Analysen der Aggresomen aus DCs sowie die gefundene Beteiligung der mitophagosomalen Schlüsselkomponenten HDAC6, Parkin, Pink-1 sowie p62 und Ubiquitin belegen einen simultanen auto-/xenophagosomalen Abbau defekter Mitochondrien und desintegrierter Chlamydien. Eine vergleichbare intrazelluläre anti-chlamydiale Abwehr konnte ebenfalls in primären Maus- aber auch humanen DCs bestätigt werden.
Während des Infektionsverlaufs in DCs kommt es parallel zur Auto-/Xenophagie zu einer vermehrten Bildung von Multivesikularkörperchen (MVBs) und einer daran gekoppelten Formation exosomaler Membranvesikel (iDexosomen), die massiv zur Induktion der IFN-γ-Sekretion benachbarter NK-Zellen und so zur Aktivierung einer NK-Zellantwort während der Chlamydieninfektion beitragen. Weitere Untersuchungen zeigen, dass das TNF-α infizierter DCs in Kombination mit dem durch iDexosomen induzierten IFN-γ von NK-Zellen zu einer erhöhten Apoptoseinduktion nicht-infizierter aber auch Chlamydien-infizierter Epithelzellen führt. Dies deutet darauf hin, dass die chlamydiale Subversion der Apoptose infizierter Zellen zu einem gewissen Teil durch eine kombinatorische Wirkung von Exosomen, IFN-γ und TNF-α „ausgehebelt“ werden kann.
Abschließend wurde in dieser Arbeit untersucht, ob und in welchem Maße die mit DCs kooperierenden NK-Zellen zelluläre Mechanismen besitzen, die eine zelluläre Chlamydieninfektion direkt bekämpfen. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen, dass es bei infizierten NK-Zellen zu keinem Zeitpunkt zu einer erfolgreichen chlamydialen Etablierung und zu keiner zyklusvermittelten EB-RB-Differenzierung kommt. Interessanterweise zeigen die infizierten NK-Zellen eine funktionale Reifung, die durch eine erhöhte IFN-γ-Sekretion, CD146-Induktion, PKC-θ-Aktivierung und Granula-Ausschüttung charakterisiert ist und mit einer Freisetzung von nicht-infektiösen EBs einhergeht. Diese Ausschleusung von Chlamydien konnte hier sowohl für immortalisierte als auch primäre NK-Zellen der Maus gezeigt werden und lässt sich durch die pharmakologische Blockierung zellulärer Exozytoseprozesse inhibieren. Chlamydiale Strukturen innerhalb der NK-Zellen weisen in der Immunfluoreszenz und Elektronenmikroskopie eine ausgeprägte Co-Lokalisierung mit sekretorischen Granula auf. Es scheint, dass das Granula-lokalisierte und ausgeschüttete Granzym B verantwortlich für den beobachteten Infektionsverlust, der durch NK-Zellen freigesetzten EBs, ist. Die chlamydiale Infektion und Ausschleusung von EBs hat keinen detektierbaren negativen Einfluss auf die Funktion der NK-Zellen. Sie können nach einer Erstinfektion den chlamydialen Infektions- und Ausschüttungsvorgang in einer weiteren Reaktion reproduzieren und besitzen eine zytotoxische Aktivität, die denen nicht-infizierter NK-Zellen entspricht oder sogar leicht erhöht ist. Die von NK-Zellen freigesetzten nicht-infektiösen Chlamydien zeigen eine nachweisbare Immunogenität, die laut IgG-Subklassen-Charakterisierung immunisierter Mäuse zu einer IgG2c-/IgG2b-dominierten Th1-Antwort führt. Die während der Immunisierung generierten anti-chlamydialen Antikörper besitzen zudem die Fähigkeit zur Infektionsneutralisierung bei der Verwendung epithelialer Wirtszellen als Modelsystem.
Im Résumé geben die Ergebnisse dieser Forschungsarbeit neue und vertiefende Einblicke in die zellulären und molekularen Abwehrmechanismen Chlamydien-infizierter DCs und NK-Zellen sowie in deren funktionale wechselseitige Kooperation während der anti-chlamydialen Immunreaktion durch iDexosomen, TNF-α und IFN-γ.
Many intrastate conflicts see more than one mediation effort. As the sequencing of mediation efforts in intrastate conflicts is neglected in existing research, this project addresses the question how and why previous mediation outcomes have an impact on subsequent mediation onset and subsequent mediation success. Drawing on bargaining theory, it is argued that governments and rebel groups engaged in intrastate conflicts account for previous mediation outcomes in their cost-benefit calculations on subsequent mediation onset, and, should subsequent talks set on, their behaviour during subsequent mediation efforts, which influences subsequent mediation success.
If mediation did not produce an agreement, the persistence of the private information problem is noted by the conflict parties. Yet, no new costs of mediation are uncovered, and hence the conflict parties will agree to subsequent mediation onset. Being aware of the necessity to overcome the private information and the commitment problem, the mediator will seek to account for the concerns of the conflict parties, and thereby work towards subsequent mediation success. If mediation produced a partial agreement, the benefits of mediation are underlined. The private information and the commitment problem seem solved with the assistance of the mediator. Subsequent mediation onset and eventually subsequent mediation success are observed. If a mediated agreement was reneged on by the rebel group, the government will refrain from further talks, pointing out the rebel group’s illegitimacy. If the government reneged on the agreement itself, it will also decide against subsequent mediation, as the previous mediation effort produced an agreement which did not mirror the power distribution in the dyad. Costs of mediation, which outweigh the benefits of it, were highlighted. Rebel groups will opt for mediation regardless which side reneged on an agreement. As both governments and rebel groups have to agree to subsequent mediation for talks to set on, subsequent mediation onset is unlikely if a mediated agreement was reneged on. Given the onset of subsequent mediation after a mediated agreement was reneged on, subsequent mediation success is unlikely to be observed, due to the previously underlined hazards of sharing private information and the persistence of the commitment problem.
The theoretical argument is tested with a mixed-methods approach. The quantitative analysis accounts for mediation efforts in African intrastate conflicts between 1993 and 2007. The qualitative analysis scrutinises the mediation efforts between the Government of Uganda and the Lord’s Resistance Army. The results of both parts of analysis largely go hand-in-hand, and show that partial mediation success and mediation which did not produce an agreement have a positive impact on subsequent mediation onset in particular, but also on subsequent mediation success. Reneged on mediated agreements have a severe negative impact on subsequent mediation onset and subsequent mediation success though.
By addressing the question which impact previous mediation outcomes have on subsequent mediation efforts, this research shows that mediation which does not produce an agreement is not the mediation outcome which needs to be feared by the international community. Instead, the deteriorating impact of short-lived agreements, a mediation outcome which is unaccounted for in existing research as an explanatory variable, becomes apparent. This research has important policy implications, especially for mediators, as it suggests that accepting mediation efforts to end without an agreement is more conducive for subsequent mediation efforts. Moreover, this research points towards the necessity of including reneged on agreements in mediation research as an explanatory variable more extensively, thereby shedding more light onto the dynamics at play in consecutive mediation efforts.
Hintergrund
Aufgrund verschiedenster Erkrankungen müssen Patienten regelmäßig ärztlich verordnete Medikamente einnehmen. Für den Heilungsprozess sowie zur Abwendung von gesundheitlichen Gefahren durch einen sicheren Umgang mit der eigenen Medikation ist eine sachgemäße Einnahme der Medikation entscheidend. Patienten sollten daher bestimmte Kerninformationen zu ihren ärztlich verordneten Medikamenten kennen und auch über diese Auskunft geben können. Sowohl demografische Faktoren als auch ein Medikamenteneinnahmeplan können die Auskunftsfähigkeit von Patienten beeinflussen.
Methode
In dieser Querschnittstudie wurden insgesamt 637 Patienten in zehn Hausarztpraxen im Raum Göttingen und Westthüringen zu den Medikamentenitems Name, Dosierung, Einnahmefrequenz und Indikation ihrer ärztlich verordneten Medikation befragt. Es erfolgte ein Abgleich der Patientenangaben mit der hausärztlichen Dokumentation. Des Weiteren wurde der Einfluss demografischer Faktoren sowie eines Medikamenteneinnahmeplanes auf die Auskunftsfähigkeit von Patienten zur Medikation untersucht. Die Datenerhebung wurde mittels persönlichen Interview in der Arztpraxis, Telefoninterview und postalischer Befragung durchgeführt.
Ergebnisse
Patienten konnten bezüglich ihrer einzunehmenden Medikation mäßig zum Medikamentennamen (67 %) sowie der Indikation (82 %) und sehr gut zur Dosierung (96 %) und zur Einnahmefrequenz (97 %) Auskunft geben. Es bestand eine relevante Diskrepanz zwischen den hausärztlich dokumentierten Medikamentenverordnungen und den von Patienten tatsächlich eingenommenen Medikamenten. Im Abgleich der Patientenangaben mit der hausärztlichen Dokumentation konnten Patienten am besten den Medikamentennamen (75 %) und am schlechtesten die Indikationen (47 %) übereinstimmend benennen. Mit zunehmender Medikamentenanzahl sank die Übereinstimmungsrate.
Einen Medikamenteneinnahmeplan besaßen 65 % der Patienten. Jedoch nutzten lediglich 19 % diesen zur Beantwortung der Fragen. Der Besitz eines Medikamenteneinnahmeplanes alleine zeigte keinen positiven Effekt auf die korrekte Auskunftsfähigkeit von Patienten zur Medikation, jedoch dessen Anwendung. Eine höhere Bildung (≥10 Jahre) war mit einem höheren Anteil korrekter Angaben assoziiert. Die Einnahme jedes zusätzlichen Medikamentes war ein negativer Indikator. Je nach Erhebungsmodalität variierte die Auskunftsfähigkeit von Patienten, insbesondere bezüglich des Medikamentennamens und der Indikation.
Schlussfolgerung
Patienten kennen bestimmte Basisinformationen zu ihren ärztlich verordneten Medikamenten und können häufig zu diesen Auskunft geben. Es besteht jedoch eine relevante Diskrepanz zwischen den hausärztlich dokumentierten Medikamenten und den Patientenangaben. Insbesondere bei steigender Medikamentenzahl ist die Nutzung eines vorhandenen Medikamenteneinnahmeplanes wichtig. Die meisten Patienten jedoch verwenden diesen, obwohl vorhanden, nicht. Daher führt per se die Ausstellung eines Medikamenteneinnahmeplanes nicht zu einer besseren Auskunftsfähigkeit zur Medikation. Technische Lösungen, um die Arzneimitteltherapiesicherheit zu gewährleisten und Informationslücken zu schließen, sollten unabhängig von einem unvollständigen und oft im Bedarf nicht vorhandenen oder nicht genutzten Medikamenteneinnahmeplan aus Papier entwickelt werden.
Der Beitrag behandelt eine Problematik aus dem Bereich der
mittelbaren Täterschaft gem. § 25 I Alt. 2 StGB, die spätestens seit der berühmten Entscheidung des Bundesgerichtshofs im Mauerschützenfall (BGHSt 40, 218) zu den umstrittensten Fragen der deutschen Beteiligungsdogmatik zählt:
die Rechtsfigur der Organisationsherrschaft und ihre prinzipielle Übertragbarkeit auf Wirtschaftsunternehmen. Anliegen des Beitrags ist es, die Entwicklung der Organisationsherrschaft nachzuzeichnen, das kaum mehr überschaubaren
Meinungsspektrum zur Thematik in seinen wesentlichen
Leitlinien zusammenzufassen und so das nötige examensrelevante Wissen für das universitäre Schwerpunktstudium
zu vermitteln.
Hintergrund und Ziele:
Nach Schätzung des Bundesamtes für Strahlenschutz erhielt in Deutschland im Jahr 2012 jeder Einwohner ca. 1,6 Röntgenuntersuchungen bzw. eine Strahlendosis von 1,8 mSv. Etwa ein Drittel aller Untersuchungen entfiel dabei auf den Skelettapparat. Auch die Hüftdiagnostik wird bisher primär anhand konventioneller Röntgen- oder CT-Bilder durchgeführt. Daher existieren bislang nur hierfür validierte Norm- und Referenzwerte. Da in Deutschland inzwischen fast flächendeckend die Option einer Diagnostik über die Magnetresonanztomographie (MRT) vorhanden ist, besteht die Möglichkeit, Patienten ohne Strahlenbelastung zu untersuchen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es daher eine wissenschaftliche Grundlage zur Auswertung von MRT-Bildern der Hüfte zu schaffen.
Methodik:
Zur Referenzwertbestimmung wurden der Center-Edge-Winkel (CE), der Centrum-Collum-Diaphysen-Winkel (CCD), der modifizierte Alpha-Winkel (AA), der Trianguläre Index (TI) und der Femurkopfdurchmesser (HD) an 3.226 coronalen MRT-Bildern (1.587 Männer, 1.639 Frauen) der SHIP-Studie untersucht. Des Weiteren wurden Abhängigkeiten der Winkel untereinander sowie zu somatometrischen Daten (Geschlecht, Alter, BMI, Körpergewicht, Körpergröße und Taillenumfang) analysiert. Aufgrund dieser Abhängigkeiten konnten zudem adjustierte Referenzwerte ermittelt werden. Zusätzlich wurden die Prävalenzen verschiedener Schwellenwertüberschreitungen in der Region Vorpommern bestimmt.
Ergebnisse:
Die Readerzertifizierung wurde anhand von 25 MRT-Datensätzen durchgeführt. Die nach der Bland-Altman-Methode bestimmten Qualitätsanforderungen an die Intra- und Interreader-Reliabilität wurden erfüllt.
Der aus den Messungen ermittelte durchschnittliche CE lag bei 31,1 Grad (± 7,02), der abgeleitete Normbereich, entsprechend dem 95 %-Referenzbereich (Mittelwert ± 1,96 * SD), bei 17,6 – 44,9 Grad. Für den CCD ergab sich ein Mittelwert von 126,9 Grad (± 6,66), der abgeleitete Normbereich betrug 113,9 – 140,0 Grad. Beim modifizierten AA wurde ein mittlerer Wert von 54,5 Grad (± 8,15) sowie ein Referenzbereich von 38,5 – 70,5 Grad gefunden. Im Mittel konnte für den TI -2,29 mm (± 0,667) errechnet werden, der HD betrug durchschnittlich 44,6 mm (± 3,94).
Unter den gemessenen Hüftparametern fanden sich, außer zwischen CE und AA bzw. TI sowie zwischen HD und CCE bzw. TI, auffällige Zusammenhänge. Die dabei ermittelten Effekte zwischen den Winkeln waren jedoch überwiegend geringer als die von somatometrischen Parametern. Hierbei waren die Effekte von Geschlecht und Alter auf die ermittelten Hüftparameter am größten. Deshalb wurden für CE, CCD und AA darauf adjustierte Referenzwerte ermittelt.
Die hier ermittelten Prävalenzen der Schwellenwertüberschreitungen umfassen einen großen Bereich, da derzeit unterschiedlichste Schwellenwerte Anwendung finden.
Schlussfolgerung:
In der Hüftdiagnostik an MRT-Daten können der CE, der CCD, der modifizierte AA, der TI, und der HD verlässlich bestimmt werden. Die hier ermittelten Messwerte der MRT-Diagnostik stimmen im Wesentlichen mit den etablierten Normwerten der röntgenologischen und computertomographischen Bildgebung überein. Die erwarteten Abhängigkeiten der ermittelten Parameter untereinander sowie mit somatometrischen Parametern sind zum großen Teil gegeben. Zur genaueren Interpretation der Werte sollte aufgrund der Abhängigkeiten adjustierte Referenzwerte verwendet werden. Die Ergebnisse gelten für eine norddeutsche Population. Für allgemeingültige Normwerte sollte die Bevölkerung weiterer Regionen und Ethnien untersucht werden.
Mentale Retardierung (MR) wird definiert als ein erniedrigter Intelligenzquotient unter beziehungsweise gleich 70. Man weiß, dass MR im Rahmen anderer Krankheiten, wie Autismus oder Schizophrenie eine starke genetische Komponente in der Entstehung aufweist. Diesen Krankheiten liegen höchstwahrscheinlich entwicklungsbedingte Fehlanlagen von Nervenzellverbindungen, sowie eine verminderte synaptische Plastizität, also aktivitätsbedingte Veränderungen der bestehenden Nervenzellverbindungen, zugrunde. Dieses Spektrum an Erkrankungen wird häufig als Neurodevelopmental Disorders (ND) zusammengefasst.
In den letzten Jahren wurden viele Gene identifiziert, die einerseits mit dem physiologischen Lernen, als auch bei deren Abwesenheit oder Fehlfunktion mit MR oder anderen Krankheiten im Spektrum der ND assoziiert werden konnten. Dazu gehört das SrGAP3-Gen mit dem dazugehörigen Produkt, dem Protein (Slit-Robo Rho-GTPase activating Protein 3). Gegenstand dieser Arbeit waren genetisch modifizierte Mäuse (Knockoutmäuse), deren SrGAP3-Gene vollständig ausgeschaltet wurden. In vorhergehenden morphologischen Untersuchen zeigten diese Mäuse eindrückliche Veränderungen des Zentralen Nervensystems (ZNS), wie eine Vergrößerung der Hirnmasse und insbesondere des Gesamtvolumens. Zudem fiel eine Vergrößerung der Ventrikel, den flüssigkeitsgefüllten Hohlräumen des ZNS, auf. Diese Vergrößerung wird als Hydrocephalus bezeichnet.
In dieser Arbeit wurden vergleichende Verhaltensversuche von gesunden Kontrollmäusen und modifizierten Knockoutmäusen durchgeführt. Diese Versuche beinhalteten unter anderem die Beobachtung der motorischen Fähigkeiten im Open Field, über Erfassung der Neugierde im Hole Board, räumliches Lernen im Morris Water Maze, Nestbauverhalten im Nest Building, sowie eine Erfassung des Grabtriebes im Marble Burying. Zu unserer Überraschung zeigten die Knockoutmäuse insbesondere in den Lerntests keine statistisch signifikante Verschlechterung, obwohl sie so starke Auffälligkeiten in der Anatomie zeigten.
Die signifikante Verschlechterung im Marble Burying, sowie das in Voruntersuchungen auffällig eingeschränkte Sozialverhalten der Knockoutmäuse, lassen in der Gesamtschau von der Annahme einer MR in Assoziation mit dem SrGAP3-Gendefekt Abstand nehmen. Eher rücken andere Krankheiten im Spektrum der ND in den Fokus. Insbesondere sei hier die Schizophrenie zu erwähnen bei der eine genetische Komponente mit Defekten von SrGAP3-ähnlichen Genen bereits in der Literatur beschrieben wurde.
Das Ziel der vorliegenden Studie bestand darin, die Beziehungen der Zahnwurzeln der oberen Prämolaren und Molaren zum Sinus maxillaris bei den Großen Menschenaffen vergleichend-anatomisch zu untersuchen. Dabei wurden für den Orang-Utan auch Wachstumsveränderungen berücksichtigt. Für diese Arbeit standen 26 adulte Schädel der Gattungen Pongo pygmaeus, Gorilla gorilla und Pan troglodytes sowie 13 infantile und juvenile Schädel der Gattung Pongo pygmaeus zur Verfügung. Das biologische Alter der Tiere zum Zeitpunkt des Todes war unbekannt. An den Schädeln wurden zunächst definierte Längen-, Breiten- und Höhenmaße erhoben.
Von den Schädeln wurden DVT-Datensätze mit dem Digitalen Volumentomographen QR-DVT 9000 (NewTom Verona, Italien) angefertigt. An den DVT-Datensätzen wurden zunächst mit Hilfe der NewTom 3G Software (QR NNT 2.11 Professional) lineare Messungen der Zahnwurzellängen der Prämolaren und Molaren des Oberkiefers sowie der Knochendicke zwischen den Zahnwurzeln und dem Boden des Sinus maxillaris vorgenommen. Außerdem wurden die im DICOM-Format vorliegenden Schichtserien in das JPEG-Format umgewandelt. Anhand dieser Datensätze wurden die Zahnkeime der permanenten Zähne unter Verwendung von SURFdriver® dreidimensional rekonstruiert und deren Volumina bestimmt. Die erhobenen Daten wurden mit Hilfe nicht parametrischer Verfahren analysiert und untereinander in Beziehung gesetzt.
Die Untersuchungen zur Entwicklung der permanenten Zähne des Orang-Utans zeigten zu Beginn eine ausgeprägte Volumenzunahme der Zahnkeime des ersten Inzisivus und des ersten Molars. Der Durchbruch des ersten Molars erfolgte als erstes. Zu diesem Zeitpunkt begann die Resorption an den mittleren Milchschneidezähnen. Dem Wechsel der Inzisivi ging meist der Durchbruch des zweiten Molars voraus. Desweiteren überlappte der Beginn der Kronenbildung des dritten Molars mit der Fertigstellung der Krone des zweiten Molars.
Beim Orang-Utan weisen die Volumina der permanenten Zahnkeime einen signifikanten Zusammenhang mit der Gesichtsschädellänge, Gaumenlänge, Maxilloalveolarlänge und der Mittelgesichtsbreite auf. Mit Ausnahme des Zahnkeims des zweiten Molars konnte ebenfalls eine Korrelation mit der Gesamtschädellänge und der Obergesichtshöhe nachgewiesen werden.
Der Abstand zwischen den Zahnwurzelspitzen und dem Sinus maxillaris war bei allen drei untersuchten Gattungen Pongo, Gorilla und Pan über den palatinalen Wurzeln der Molaren am kleinsten. Die Knochendicke über den Zahnwurzeln des Schimpansen ist im Vergleich zu den anderen Gattungen am dünnsten. Darüber hinaus konnte bei Pan troglodytes eine Abnahme der Knochendicke über den palatinalen Wurzelspitzen von anterior nach posterior nachgewiesen werden.
Bezüglich der Wurzellängen zeigten unsere Untersuchungen, dass bei allen drei Gattungen die distobukkale Wurzel des dritten Molars die kürzeste war. Die Mittelwerte der Wurzellängen von Pongo und Gorilla lagen sehr nah beieinander, der Gorilla hatte jedoch tendenziell längere Wurzeln. Die kürzesten Zahnwurzeln wies der Schimpanse auf.
Bei den Pongiden besteht eine enge topographische Beziehung der Zahnwurzeln der Oberkiefermolaren zum Sinus maxillaris. Besonders bei Pan bilden sich tiefe Recessus der Kieferhöhle zwischen den Zahnwurzeln aus. Beim Schimpansen ragen 40,5% der Molarenwurzeln in den Sinus maxillaris, beim Gorilla hingegen nur 18,1% und bei Pongo 16,6%.
Als Zufallsbefund stellten sich drei überzählige Zähne dar. Dabei handelte es sich um eine Doppelanlage des lateralen Milchschneidezahns eines juvenilen Orang-Utans, sowie um vierte Molaren bei einem Orang-Utan Weibchen und einem Gorilla Männchen.
Die hier vorgestellten Untersuchungsergebnisse erweitern die Kenntnisse über die Beziehungen der seitlichen Oberkieferzähne und dem Sinus maxillaris bei den Großen Menschenaffen. Damit bilden sie eine Grundlage für Studien an unterschiedlichen menschlichen Populationen sowie weiteren nicht-menschlichen Primaten.
Die arterielle Hypertonie (aHT) stellt einen wichtigen kardio- und zerebrovaskulären Risikofaktor dar. Durch eine nicht diagnostizierte, unbehandelte aHT kommt es zu einer Reihe von Endorganschäden und damit verbunden zu einem Anstieg der Morbidität und Mortalität. In früher durchgeführten Studien ergab sich der Anhalt dafür, dass eine überschießende Blutdruckregulation während eines Belastungstests als Prädiktor für eine sich in Zukunft entwickelnde aHT darstellen könnte. Jedoch existiert für den Belastungshypertonus aktuell weder eine einheitliche Definition noch ein standardisiertes Untersuchungsprotokoll.
In der vorliegenden Arbeit wurden erstmalig zwölf unterschiedliche, in der Literatur häufig verwendete, Definitionen für einen Belastungshypertonus auf eine 662 Probanden (388 Frauen, 274 Männer) umfassende Stichprobe einer bevölkerungs-basierten Kohorte angewendet, der Study of Health in Pomerania (SHIP). Es wurden die Prävalenzen sowie assoziierte Risikofaktoren und subklinische kardiovaskuläre Risikomarker der unterschiedlichen Definitionen miteinander verglichen. Zusätzlich konnten mögliche Determinanten eines Belastungshypertonus identifiziert werden.
Durch diese Arbeit konnte ein Beitrag zum weiteren Verständnis der Belastungshypertonie erbracht werden. Es konnte gezeigt werden, dass sich die mit einem Belastungshochdruck assoziierten Risikofaktorenprofile und subklinische kardiovaskuläre Risikomarker abhängig von der angewandten Definition stark voneinander unterschieden. Bei der in dieser Arbeit untersuchten Kohorte wiesen insbesondere das Alter, der BMI und eine vergrößerte IMT signifikante Unterschiede bei den Definitionen auf, die sich auf die Entwicklung des systolischen Blutdrucks bezogen. Die nachgewiesene, vom Geschlecht abhängige, ungleiche Blutdruckentwicklung unter Belastung, insbesondere unter einer submaximalen, unterstützt die These der Wichtigkeit von geschlechtsspezifischen Referenzwerten und Belastungsstufen.
Damit der Belastungshypertonus einen möglichen Einzug in den praktischen Klinikalltag halten kann, sollte weiter an einer Standardisierung eines Untersuchungsprotokolls und an geschlechtsspezifischen und nach dem Alter abgestuften Referenzwerten gearbeitet werden.
Hintergrund: Ziel der vorliegenden Untersuchung war es, die Analgesiequalität bei Kindern nach Herzoperationen zwischen zwei Patientengruppe mit unterschiedlichen Applikationswegen von Morphin (kaudal epidural (KEM) versus intravenös) zu evaluieren.
Patienten und Methodik: In einer prospektiven, randomisierten, kontrollierten Pilotstudie wurden 60 pädiatrische Patienten untersucht und zwei Gruppen zugeteilt. 30 Patienten erhielten präoperativ epidural-sakrale Injektionen mit Morphin (Gruppe 1). Bei 30 Patienten wurde postoperativ kontinuierlich intravenös Morphin injiziert (Gruppe 0). Zur Erfassung der postoperative Schmerzen und Sedierung wurde die COMFORT Verhaltens Skala (CVS) als Messinstrument eingesetzt. Alle Patienten beider Gruppen erhielten ab dem 1. postoperativen Tag bis zu der Entlassung aus der pädiatrischen Intensivstation (PICU) zusätzlich Paracetamol als peripheres Analgetikum. Bei allen Patienten wurden vor der ersten postoperativen Morphingabe die Schmerzen erfasst. Wenn die Punktezahl der COMFORT Verhaltens Skala ≥ 17 war, wurde Morphin injiziert.
Ergebnisse: 2 Patienten konnten nach den Ausschlusskriterien im Verlauf nicht in diese Studie aufgenommen wurden. Jede Gruppe bestand aus 29 Patienten. Die biometrischen Daten sowie die operativen Eckdaten der zwei untersuchten Patientengruppen zeigten keine Unterschiede. Auffällig war die höhere intraoperative Dosierung von Fentanyl in der Kontrollgruppe, die mit p = 0,0001 ein signifikantes Niveau erreichte. Das Zeitintervall zwischen der Ankunft des Patienten in der PICU und der ersten Opioidanforderung war in der KEM-Gruppe deutlich länger (p <0,0001) als in der Kontrollgruppe (16- 20h vs. 38 min). Der Morphinverbrauch war in den ersten 72 postoperativen Stunden in der KEM Gruppe signifikant niedriger (p<0,0001). 20 Patienten (69,9%) in Gruppe 1 benötigten kein Morphin in der PICU; dagegen alle 29 Kontrollgruppenpatienten. Patienten der Kontrollgruppe waren in den ersten zwei postoperativen Tagen nach intravenösem Morphin zu stark sediert (CVS <11). In der KEM- Gruppe konnten die Patienten früher extubiert (6,3 vs 10,8 std) und früher aus der PICU entlassen werden (3 vs 4 Tage)(p<0,05). Eine auffällig kürzere gesamte postoperative Liegedauer im Krankenhaus (11,7 vs 13,5 Tage) konnte nicht nachgewiesen werden (p>0,05). Die Inzidenz unerwünschter Nebenwirkungen war in beiden Gruppen niedrig. In der KEM-Patientengruppe wurde keine Atemdepression beobachtet und eine eher einsetzende Darmmotilität.
Schlussfolgerungen: Die Betrachtung dieser Studienergebnisse zeigt, dass mit einer präoperative kaudalen epiduralen Morphin-Dosis von 0,06 mg / kg eine gute postoperative Schmerztherapie erreicht werden kann. Der weitere Verbrauch von Schmerzmittel kann gesenkt und eine adäquate Sedierung erzielt werden. Zusätzlich wird eine geringe Inzidenz unerwünschter Nebenwirkungen nach pädiatrischer Herzoperation beobachtet. Eine wirksame Analgesie wurde bis 20 Stunden nach Aufnahme auf der PICU beobachtet.
Schlüsselwörter: kaudale epidurale Morphingabe, Comfort Verhaltens Skala, postoperative Analgesie, pediatrische Herzoperation.
Einleitung
Die Heilung einer Wunde unterscheidet sich in der Narbenbildung, dem Einfluss von Risikofaktoren, dem funktionellen und ästhetischen Ergebnis und in der Wundheilungsdauer. Eine Vielzahl wissenschaftlicher Studien beschäftigt sich mit Möglichkeiten, die Dauer der Wundheilung zu verkürzen. Dabei fällt auf, dass bisher keine klinischen Daten zur Wundheilungsdauer existieren, insbesondere keine, die die Dauer der Re-Epithelialisierung ohne spezifische Wundbehandlung wiedergeben. Ziel dieser Studie ist daher die Ermittlung der Re-Epithelialisierungszeit einer klinischen Wunde in Tagen und wie diese durch individuelle Faktoren beeinflusst wird. Die vorliegende Arbeit umfasst Ergebnisse einer klinischen Studie von Spalthautentnahmestellen hinsichtlich der durchschnittlichen Dauer des epithelialen Wundverschlusses in Abhängigkeit verschiedener individueller Einflussfaktoren.
Material und Methoden
Die verwendeten Daten entstammen zweier multizentrischer Phase-III-Studien zur Untersuchung der klinischen Wirksamkeit und Sicherheit eines topischen BetulinGels bezüglich der Heilung von Spalthautentnahmestellen (EudraCT no. 2012-003390-26, EudraCT no. 2012-000777-23). Die Spalthautentnahmestellen wurden halbiert und nach Randomisierung eine Hälfte mit Betulin Gel behandelt und die andere Hälfte als Kontrollseite mit einem Standardwundverband verschlossen. Gegenstand dieser Studie waren ausschließlich die Kontrollseiten. Die Beurteilung der Wundheilung erfolgte mittels Auswertung von Fotos durch drei unabhängige und verblindete Wundexperten via eines Online-Tools. Das Studienprotokoll schloss 198 Patienten ein. Die Beobachtung endete nach Erreichen einer Re-Epithelialisierung von über 95% der Wundfläche oder spätestens 28 Tagen. Die statistische Auswertung erfolgte mittels Kaplan-Meier-Überlebenszeitanalysen mit einem Konfidenzintervall von 95%. Dabei wurde die kumulative Ereignisrate für verschiedene Einflussfaktoren aufgetragen und mittels Logrank Test statistisch analysiert.
Ergebnisse
Die Re-Epithelialisierung der Wunden dauerte mindestens sieben Tage. Die schnellsten 25% der Patienten („fast healers“) zeigten einen epithelialen Wundverschluss innerhalb von elf Tagen, während die Re-Epithelialisierung im Median 14 Tage andauerte und die langsamsten 25% („slow healers“) der Studienpopulation 18 Tage benötigten. Patienten unter 40 Jahren zeigten einen signifikant schnelleren epithelialen Wundverschluss von zwölf Tagen während die Re-Epithelialisierung bei Patienten über 60 Jahren 18 Tage dauerte (p=0). Gebärfähigkeit reduziert die Dauer signifikant um vier Tage (p=0,002), während Krebserkrankungen und begleitende Glucocorticoid-Therapien die oberflächliche Wundheilungsdauer um zwölf beziehungsweise zehn Tage verlängern (p=0).
Zusammenfassung
Eine oberflächliche, artifiziell durch eine Spalthautentnahme entstandene Wunde zeigt ohne gezielte Wundbehandlung einen Schluss der Epitheldecke nach frühestens sieben Tagen, in der Gruppe der „fast healers“ nach elf Tagen, im Median nach 14 Tagen und benötigt 18 Tage in der Gruppe der „slow healers“. Die Wundheilung wird um vier bis zwölf Tage verlängert durch ein Patientenalter über 60 Jahren, eine maligne Grunderkrankung und eine Begleitmedikation mit Glucocorticoiden. Die Wundheilung wird durch ein Patientenalter unter 40 Jahren und die Gebärfähigkeit von Frauen um zwei bis vier Tage beschleunigt. Diese ergab die Analyse von 198 Patientendaten aus 32 europäischen Krankenhäusern basierend auf einer verblindeten Beurteilung standardisierter fotografischer Wunddokumentation.
In dieser Arbeit wurden die Eigenschaften von atmosphärendruckplasmaaktivierten Natriumchloridlösungen (NaCl-Lösungen), unter Anwendung von nass-chemischen und mikrobiologischen Analysenverfahren, untersucht. Es zeigte sich, dass plasmaaktivierte NaCl-Lösungen sowohl mit kurzzeitigen als auch mit langzeitigen antimikrobiellen Effekten generiert werden können. Diese Effekte korrelieren mit einer Änderung der chemischen Zusammensetzung der flüssigen Phase. Molekularbiologische Untersuchungen zeigten, dass die antimikrobiellen Effekte auf unterschiedlichen Wirkmechanismen, vor allem auf oxidativem und nitrosativem Stress, beruhen. Anwendungsorientierte Untersuchungen haben gezeigt, dass plasmaaktivierte NaCl-Lösungen über ein enges Wirkspektrum (grampositive und gramnegative Erreger) verfügen, sich keine schnellen Resistenzen gegen den Testorganismus ausbilden und eine Kombination mit handelsüblichen Antibiotika ein vielversprechender Ansatz für eine Wirkungssteigerung der verwendeten Antibiotika ist.
Staphylococcus aureus ist ein Gram-positives pathogenes Bakterium, welches bei ca. 30 % der gesunden Bevölkerung zur kommensalen Flora der Nasenschleimhaut gehört. Jedoch zählt S. aureus auch zu den häufigsten Erregern bakterieller Infektionen beim Menschen. Aus diesem Grund wurden S. aureus-Stämme in zahlreichen Studien untersucht, um die Pathophysiologie und Virulenz der Bakterien sowie die zugrundeliegenden Regulationsmechanismen zu verstehen. Die Expression von Virulenzfaktoren wird direkt oder indirekt durch verschiedene Regulatoren beeinflusst. Zu diesen zählen beispielsweise das Quorum-Sensing-System Agr, der alternative Sigma-Faktor SigB und das Zweikomponentensystem SaeRS. Bei der Regulation der Genexpression spielt neben Mechanismen, die die Transkriptionsinitiation beeinflussen, auch die Transkriptions-termination eine Rolle. Bei Bakterien unterscheidet man zwischen der Rho-unabhängigen und der Rho-abhängigen Transkriptionstermination. In bisherigen Studien wurde die Rolle des Transkriptionsterminationsfaktors Rho in Escherichia coli, Bacillus subtilis und Mycobacterium tuberculosis untersucht. Hierzu zählt unter anderem das Silencing von horizontal erworbenen Genen, die Verhinderung von DNA-Doppelstrangbrüchen und die Unterdrückung der persistierenden Antisense-Transkripten. Besonders die erhöhte Antisense-Transkription konnte auch in einer Tiling Array-Studie des S. aureus Wildtypstammes HG001 und einer isogenen Δrho-Mutante ST1258 festgestellt werden. In dieser Transkriptom-Analyse wurden die S. aureus-Stämme in RPMI- und TSB-Medium in der exponentiellen und stationären Wachstumsphase untersucht. Es konnten insgesamt 416 chromosomale Regionen identifiziert werden, deren Transkriptmenge in einer der vier Bedingungen in der Δrho-Mutante im Vergleich zum Wildtyp wenigstens 4-fach erhöht waren. Von diesen Regionen ließen sich nur 11 % annotierten Genen zuordnen, während eine massive Erhöhung der Menge solcher Transkripte festgestellt wurde, die vom Gegenstrang kodierender Gene stammen.
Ausgehend von diesen Befunden wurde in dieser Studie das zelluläre und extrazelluläre Proteom des S. aureus Wildtyps HG001 und der Δrho-Mutante ST1258 verglichen, um die Auswirkungen der Abwesenheit von Rho auf das Proteom zu untersuchen. Dabei lag die Mehrheit der relativ quantifizierten Proteine in erhöhten Mengen in der Δrho-Mutante im Vergleich zum Wildtyp vor. Viele dieser Proteine konnten dem SaeRS-Zweikomponentensystem von S. aureus zugeordnet werden. In der Proteomanalyse konnten 34 von 39 Proteinen, die durch SaeR reguliert werden, quantifiziert werden. Von diesen wiesen 29 erhöhte Proteinmengen in der Δrho-Mutante auf. Durch das Sae-System werden Gene reguliert, von denen die meisten für Virulenzfaktoren, wie Adhäsine, Toxine und immune evasion-Proteine, kodieren. Die Daten der Proteomanalyse zeigen, dass in S. aureus-Zellen, denen die Aktivität von Rho fehlt, das Sae-System aktiviert wird und dadurch die Induktion des SaeR-Regulons zu beobachten ist.
Die Relevanz dieser Ergebnisse wurde durch ein in vivo-Infektionsexperiment untersucht. In einem Bakteriämie-Modell führte die Inaktivierung von Rho zu einer signifikant erhöhten Virulenz von S. aureus, welche sich in einer signifikant reduzierten Überlebensrate der Mäuse äußerte. Zwischen dem Wildtyp und dem Komplementationsstamm konnte kein signifikanter Unterschied in der Überlebensrate der infizierten Mäuse gezeigt werden.
Es ist bekannt, dass SaeRS-abhängige Virulenzfaktoren auch für die Invasion in Epithel- und Endothelzellen entscheidend sind. Anhand der Zahl der internalisierten S. aureus-Bakterien nach Infektion von humanen Lungenepithelzellen konnten in dieser Arbeit keine Unterschiede zwischen dem Wildtyp HG001 und ∆rho-Mutante ST1258 im zeitlichen Verlauf festgestellt werden. Dabei konnten weder Unterschiede im Überleben in 16HBE14o- Zellen noch in der Internalisierungsrate in A549-Zellen zwischen den beiden Stämmen gezeigt werden.
Das Antibiotikum Bicyclomycin ist ein spezifischer Inhibitor des Transkriptionsterminationsfaktors Rho und wird in Studien zur Rho-abhängigen Transkriptionstermination in Gram-negativen Bakterien eingesetzt, da in diesen Rho ein essentielles Protein ist. In Transkriptom- und Proteomanalysen konnten vergleichbare Effekte durch die Behandlung des Wildtyps mit Bicyclomycin wie in der ∆rho-Mutante hervorgerufen werden. Die Antisense-Transkription und die Expression SaeRS-abhängigen Gene waren im Wildtyp nach Gabe von Bicyclomycin deutlich erhöht. Es konnte gezeigt werden, dass die Aktivierung des Sae-Systems unter Rho-defizienten Bedingungen direkt mit der Transkriptionsterminationsaktivität von Rho verbunden ist und eine neue Verbindung zwischen antibiotischer Wirkung und schädlicher Virulenzgenexpression in S. aureus herstellt werden konnte. In anderen Studien konnten Effekte von Antibiotika auf die Expression von Virulenzfaktoren in S. aureus gezeigt werden, jedoch wurden in diesen Studien die Effekte von Anti-Staphylokokken-Wirkstoffen untersucht. Im Gegensatz dazu ist im Fall von Bicyclomycin ein Antibiotikum verwendet worden, das gegen Gram-negative Bakterien wirksam ist und dennoch die Expression von Virulenzfaktoren in S. aureus beeinflusst. Diese Untersuchungen haben damit auch klinische Relevanz, nicht nur für Patienten, die an gemischten Infektionen mit verschiedenen Bakterienarten leiden, sondern auch für Patienten mit einer Gram-negativen bakteriellen Infektion, die jedoch Träger von S. aureus sind.
Die krankhafte Fettleibigkeit (Adipositas) wird in weiten Teilen der Welt zunehmend zum bestimmenden Gesundheitsproblem. Die Datenerhebungen der Weltgesundheits-organisation (WHO) sowie der Organisation zur wirtschaftlichen Zusammenarbeit und Entwicklung (OECD) zeigen einen deutlichen Anstieg der Adipositasprävalenz über die letzten Jahrzehnte. In vielen OECD Ländern gilt heute über die Hälfte der Bevölkerung als übergewichtig oder adipös (WHO: Website der WHO, zuletzt geprüft am 02.09.2017; OECD: Fettleibigkeit und Übergewicht nehmen in den OECD-Ländern weiter zu, zuletzt geprüft am 02.09.2017). Dies wird zur immer größeren Belastung für das Gesundheitssystem, da Adipositas mit vielen Sekundärkrankheiten wie Herz-Kreislauferkrankungen, Bluthochdruck und bestimmten Krebsarten assoziiert wird (Bray 2004; Després et al. 2001; Malnick und Knobler 2006). Für das Jahr 2003 wurde für das deutsche Gesundheitssystem dadurch ein finanzieller Aufwand in Höhe von 11 Milliarden Euro für die Behandlung von Adipositas oder durch Adipositas verursachte Komorbiditäten veranschlagt (Knoll 2010). Hinzu kommen „emotionale Kosten“ der Betroffenen, die unter sozialer Ausgrenzung und Stigmatisierung leiden (Latner und Stunkard 2003; Neumark-Sztainer et al. 1998; Sobal et al. 1995; Brewis et al. 2011; Brewis 2014).
Neben diesen klar Adipositas-assoziierten gesundheitlichen Beeinträchtigungen hat es immer wieder Untersuchungen zu einem möglichen Zusammenhang von Adipositas und Kognition gegeben. Dieser wurde in vielen Studien am Menschen untersucht und die bisherigen Ergebnisse sehr anschaulich von Anna Dahl und Linda Hassing 2013 beziehungsweise Christina Prickett und Kollegen 2015 analysiert (Dahl und Hassing 2013; Prickett et al. 2015). Diese Übersichtsarbeiten zeigen auf, dass es durchaus Belege für einen Zusammenhang von Adipositas und Kognition gibt, allerdings ist die Datenlage zu diesem Thema durchaus ambivalent.
In dieser Arbeit sollte deshalb der Einfluss von Adipositas auf die Kognition mithilfe eines etablierten Mausmodells für Adipositas untersucht werden. Zu diesem Zweck wurden adulte, vier bis sechs Monate alte, Leptin-defiziente Mäuse (ob) und deren Wildtypkontrollen (wt) vergleichend untersucht. Unsere Daten zeigen, dass Adipositas im Mausmodell nicht mit einer kognitiven Beeinträchtigung einher geht. Sowohl im Verhaltensexperiment (hippocampusabhängiges Lernen, Morris water maze) als auch auf zellulärer Ebene in der Verbindungsdichte der Nervenzellen untereinander (Dichte dendritischer Dornen) zeigten sich zwischen Leptin-defizienten und Wildtyptieren keine signifikanten Unterschiede.
Allerdings wiesen Leptin-defiziente Tiere ein kleineres Hirnvolumen als Wildtypkontrolltiere auf, ein Ergebnis, das mit anderen Publikationen übereinstimmt (Ahima et al. 1999; Steppan und Swick 1999). Detaillierte Analysen der Volumenverhältnisse im Gehirn von Leptin-defizienten und Wildtypmäusen in dieser Arbeit ergaben, dass sich die relativen Größenverhältnisse im Gehirn von ob‑Tieren zugunsten des Hippocampus verschieben. Diese Ergebnisse widersprechen damit Befunden in adipösen Menschen, die kleinere Hippocampusvolumina aufwiesen (Isaac et al. 2011).
Die adulte hippocampale Neurogenese selbst, also die Bildung neuer, funktionaler Neuronen im adulten Gehirn, war im Gyrus dentatus von Leptin-defizienten Mäusen signifikant vermindert. Zusammen mit den Analysen von Proliferation und Apoptose von Hirnzellen im Gyrus dentatus, konnte diese eingeschränkt Neurogenese auf eine geringere Proliferation neuronaler Vorläuferzellen zurückgeführt werden. Die Überlebens-wahrscheinlichkeit schien dabei nicht beeinflusst, da keine erhöhte Apoptose im Gyrus dentatus ermittelt werden konnte.
Die hier durchgeführten Experimente konnten keine direkte, negative Auswirkung von Adipositas auf Kognition im Mausmodell belegen. Wenngleich ein Einfluss auf Aspekte der neuronalen Plastizität durch eine verminderte adulte Neurogenese sowie das Gehirngesamtvolumen bestätigt werden konnte, waren Veränderungen des Verhaltens der ob‑Tiere unter Berücksichtigung ihrer motorischen Defizite nicht nachweisbar.
Untersuchung zum Ursprung der Skalpantworten nach transkutaner elektrischer Vagusnervstimulation
(2018)
Die nichtinvasive Vagusstimulation etabliert sich zunehmend als wirkungsvolle und nebenwirkungsarme Therapieoption bei verschiedenen neurologischen Erkrankungen. Ermöglicht wird dies durch die kutane Repräsentation des N. vagus im Ohr, dem Ramus auricularis nervi vagi. 2003 wurde die Möglichkeit einer diagnostischen Nutzung dieses Hautastes untersucht und nach Stimulation der Innenseite des Tragus reproduzierbar Skalpantworten aufgezeichnet, Vagus sensorisch evozierte Potentiale genannt. Jedoch wurde die Entstehung im vagalen System bzw. überhaupt die neuronale Herkunft dieser Skalpantworten nicht eindeutig belegt. Gerade im inneren Außenohr liegt eine interindividuell variable Mischinnervation aus N. vagus, N. trigeminus und zevikalem Plexus vor. Zudem können Muskelartefakte die Potentialantworten verfälschen.
In dieser Arbeit sollten die VSEP unter Ausschaltung der Muskelaktivität artefaktfrei reproduziert und weitere Untersuchungen zur Klärung von deren Herkunft durchgeführt werden. Dies beinhaltete die subkutane Blockade des Stimulationsortes mit Lidocain und NaCl-Injektion sowie die topische Blockade mit EMLA-Crème. Insgesamt wurden 31 Patienten und Probanden in 32 Sitzungen in die Auswertung eingeschlossen. In diesen Teilnehmern konnten die vorbeschriebenen Skalpantworten reproduziert werden. Bei den Teilnehmern der Relaxationsstudie verschwanden die Skalpantworten während der Vollrelaxation und kehrten nach der Erholung von dieser zuverlässig wieder zurück. In zwei Teilnehmern war vor und nach der Muskelrelaxation ein stimulationssynchrones Muskelzucken im Kopfbereich zu erkennen. Bei den meisten Teilnehmern der lokalen Blockadestudien verloren sich die Skalpantworten in der ersten Aufnahme nach der Applikation des jeweiligen Lokalanästhetikums. Die Pinpricktestung und die Wahrnehmung der Stimulation waren zu diesem Zeitpunkt im Wesentlichen negativ. Die Rückkehr der Skalpantworten unterschied sich zwischen den Teilnehmern und erfolgte bei den meisten nach der Rückkehr der Wahrnehmung. Bei drei Teilnehmern der Studie mit Lidocainblockade kehrten die Kurven im Untersuchungszeitraum nicht zurück. Nach der lokalen Injektion von NaCl blieben Kurven und Sensorik unbeeinflusst.
Aus der vorliegenden Arbeit lassen sich zwei Rückschlüsse ziehen: Der Beginn der Skalpantwort ist nerval vermittelt, dafür spricht das Verschwinden unter der lokalen Blockade. Die Endstrecke verläuft, ebenfalls nerval vermittelt, über die neuromuskuläre Endplatte, dafür spricht das Verschwinden der Antworten unter Vollrelaxation. Der Verlauf des Reflexbogens sowie die beteiligten Muskeln und daraus folgend die korrespondierenden Nerven und Nervenfaserklassen sind weiterhin unklar. Ein Hinweis für eine Beteiligung der vagalen Kerngebiete ergibt sich aus der vorliegenden Arbeit nicht.
Einleitung und Fragestellung:
Die dynamische kontrastmittelverstärkte MR-Mammografie besitzt eine hohe Sensitivität für die Entdeckung von Mammakarzinomen in frühen Stadien und wird zunehmend in der Diagnostik des Mammakarzinoms als auch als Screeningverfahren bei Hochrisikopatientinnen eingesetzt. Dabei kommt dem Kontrastmittelverhalten detektierter Läsionen als auch des Brustparenchyms eine zentrale Bedeutung zu.
In der vorliegenden Studie wurde die Variabilität der nativen Baseline T1w-Signalintensität (BSI) und des relativen Kontrastmittelenhancements (RCE) des gesundes Brustparenchyms in der dynamischen kontrastmittelgestützten MR-Mammographie innerhalb einer Bevölkerungsstudie untersucht und Prädiktoren auf deren Variabilität identifiziert. Es wurden der Einfluss anthropometrischer Parameter (Alter, Größe, Gewicht, BMI), des Menopausenstatus, exogener Hormone (orale Kontrazeptiva, postmenopausale Hormonersatztherapie) sowie der Einfluss früheren Stillverhaltens untersucht.
Methodik:
Im Rahmen eines Ganzkörper-MRT-Projektes innerhalb der Study of Health in Pomerania (SHIP) wurden 651 Frauen (mittleres Alter 48,96 Jahre ± 12,35 [Standardabweichung]) in eine kontrastmittelgestützte MR-Mammografie Substudie unter Verwendung einer T1-gewichteten, dreidimensionalen TWIST Sequenz vor und nach Injektion von 0,1 mmol/kg Körpergewicht Gadobutrol eingeschlossen. Nach Ausschluss von 192 (29,5%) Frauen aufgrund von früheren Brustkrebserkrankungen, Brustoperationen, vollständiger Parenchyminvolution oder Herdbefunden wurden die Daten von 459 (71,5%) Frauen analysiert. Davon waren 234 (51.0%) prämenopausal und 225 (49.0%) postmenopausal. 69 der prämenopausalen Frauen gaben an, orale Kontrazeptiva einzunehmen und 24 der postmenopausalen Frauen gaben an, eine Hormonersatztherapie anzuwenden.
Unter Verwendung der Mean-Curve Funktion der MRT-Workstation für die Mammadiagnostik wurde eine Freihand-Region-of-Interest (ROI) manuell so platziert, dass das gesamte fibroglanduläre Gewebe der Brust auf jeweils zwei Schichten oberhalb und unterhalb der Mamille eingeschlossen wurde. Eine Zeit-Signalintensitäts-Kurve wurde für die Zeitpunkte vor bzw. 1 bis 5 Minuten nach Gadobutrol-Injektion
generiert. Für die weiteren Analysen wurde das relative prozentuale Kontrastmittelenhancement (RCE) anhand der Formel RCE= [SI (t1-5) – SI (Baseline)] / SI (Baseline)* 100 berechnet, wobei SI (t1-5) die Signalintensität nach Gabe von Gadobutrol ist. Da der zeitliche Kontrastmittelverlauf in beiden Brüsten identisch war, wurde das mittlere RCE über beide Brüste in allen weiteren Analysen modelliert.
Ergebnisse:
Die BSI variierte erheblich zwischen den Probandinnen mit einem Mittelwert (Standardabweichung - SD) von 167,7 (±49,2) in der rechten Brust und einem Mittelwert (SD) von 175,9 (± 48,9) in der linken Brust (p < 0,001). Die BSI stieg linear mit dem Alter (p<0,001), dem Körpergewicht (p<0,001) und dem BMI (p<0,001) an und nahm linear mit der Körpergröße (p<0,001) ab. Postmenopausale Frauen hatten eine signi- fikant höhere BSI (p<0,001).
Die BSI und das RCE waren für alle Zeitpunkte in der rechten Brust signifikant nied- riger als in der linken Brust (p=0,001). Das RCE zeigte einen steigenden Verlauf, der mit zunehmender Zeit abschwächte. Es betrug zu den Zeitpunkten 1, 2, 3, 4 und 5 Minuten nach Kontrastmittelgabe 8,07%, 13,78%, 18,23%, 22,14% und 24,56%. Al- lerdings variierte das RCE stark zwischen den Probandinnen (p=0,001).
Das RCE nahm mit steigendem Körpergewicht signifikant zu (p=0,0001); je schwerer die Frau, desto steiler die Zunahme. Der Einfluss des Alters und der Menstruations-Zyklusphase auf das RCE des Brustparenchyms waren dagegen vernachlässigbar. Das RCE des gesunden Brustparenchyms war mit dem Menopausenstatus stark assoziiert (p=0,001). Das Brustparenchym prämenopausaler Frauen hatte initial eine niedrigere BSI (p=0,0001), aber anschließend ein im Mittel 30% steileres RCE (p<0,0001) im Vergleich zu dem postmenopausaler Frauen.
Während bei prämenopausalen Frauen das RCE des Brustparenchyms signifikant geringer unter der Einnahme oraler Kontrazeptiva (OC) im Vergleich zu Frauen ohne eine hormonelle Kontrazeption (p=0,01) war, hatte bei postmenopausalen Frauen eine Hormonersatztherapie keinen signifikanten Einfluss auf das RCE des Brustparenchyms HT (p=0,052).
Das RCE des Brustparenchyms war bei Frauen, die angaben gestillt zu haben signifikant höher als bei Frauen, die nicht gestillt haben (p=0,04), was sowohl bei prämenopausalen als auch bei postmenopausalen Frauen zu beobachten war.
Schlussfolgerung:
Die BSI und das RCE des gesunden Brustparenchyms variierten erheblich zwischen den Probandinnen einer populationsbasierten Kohortenstudie. Körpergewicht (p<0,001) und Alter (p<0,001) waren signifikante Prädiktoren der BSI; Menopausen- status (p<0,001) und Körpergewicht (p<0,001) signifikante Prädiktoren des RCE. Diese Prädiktoren könnten neben dem Kontrastmittelenhancement des gesunden Brustparenchyms auch die Analysen der Kontrastmittelkinetik von Brustläsionen beeinflussen. Daher sollten bei der Analyse dynamischer MR-Mammografien patientenbezogene Faktoren, insbesondere der Menopausenstatus und das Körpergewicht berücksichtigt werden.
Da die körpergewichtbezogene Erhöhung der absoluten Kontrastmittelmenge zu einer signifikanten Erhöhung des RCE im Brustparenchym führte, sollte die Kalkulation der Kontrastmitteldosis basierend auf dem absoluten Körpergewicht in der MR-Mammografie überdacht werden und alternative Berechnungen z.B. basierend auf dem mageren Körpergewicht (ohne Fettanteil) untersucht werden.
Da postmenopausale Hormonersatzpräparate keinen signifikanten Einfluss auf das RCE haben und prämenopausale orale Kontrazeptiva das RCE eher reduzieren, scheint ein Absetzen hormoneller Präparate vor einer MR-Mammografie-Untersuchung basierend auf den vorliegenden Daten nicht notwendig.
Zusammenfassung
Der Iran besitzt zwölf UNESCO-Biosphärenreservate, die reich an einmaligen Natur- und Kulturschätzen und hohem menschlichen Potenzial aus verschiedenen ethnischen Gruppen sind. Die ersten neun Biosphärenreservate wurden frühzeitig mit den ersten Biosphärenreser-vaten der Welt im Jahr 1976 gegründet, die auch gleichzeitig andere Kategorien der Schutz-gebiete im Iran wie Nationalparks, geschützte Lebensräume für Wildtiere und Naturschutzge-biete beinhalten und bis heute unter ihrem alten Status verwaltet werden. Damit entsprechen sie nicht den aktuellen internationalen Anforderungen an Biosphärenreservate und besteht die Gefahr, dass diese Gebiete in baldiger Zukunft ihre natürlichen und kulturellen Werte verlie-ren und irreversibel beschädigt werden.
Diese Studie untersucht und bewertet die zwei exemplarisch ausgewählten iranischen Bio-sphärenreservate Golestan und Dena unter Berücksichtigung der UNESCO-Kriterien, unter anderem die Ziele und Grundlagen der Sevilla-Strategie und der Internationalen Leitlinien für das Weltnetz der Biosphärenreservate (1995). Das Biosphärenreservat Golestan wurde im Jahr 1976 gegründet und ist somit eines der ältesten Biosphärenreservate des Irans. Bei dem im Jahre 2010 gegründeten Biosphärenreservat Dena, handelt es sich um das jüngste Biosphä-renreservat im Iran zu Beginn der Studie.
Beide Schutzgebiete sind gebirgig und beinhalten die wichtigsten Waldökosysteme mit einer großen Biodiversität. Das Biosphärenreservat Golestan befindet sich im Nordosten des Irans im östlichsten Teil des Elburs-Gebirge und Dena liegt im zentralen Zagros-Gebirge im Westiran.
Für den methodischen Ansatz dieser Studie wurde ein Methodenmix aus qualitativen Elemen-ten: Oral History, Interviews, offenen Fragen und Teilnehmender Beobachtung und quantita-tiven Elementen: SWOT-Analyse (engl. Akronym für Strengths (Stärken), Weaknesses (Schwächen), Opportunities (Chancen) und Threats (Bedrohungen) und Auswertung der Fra-gebögen mit Hilfe des statistischen Programms SPSS20 angewendet.
Die untersuchten Gruppen bestanden gemäß der jeweiligen Analyse aus Experten des De-partments für Umwelt (DoE) in Teheran, den Provinz-Umweltschutzbehörden von Golestan und Kohgiluye und Boyer Ahmad, Akademikern, der Nationale Commission for UNESCO in Teheran, Zeitzeugen, lokaler Bevölkerung, Rangern, Umwelt-NGOs (engl. Non-Governmental Organization), dem Tourismus-Sektor und den Umwelt-Medien.
Die Ergebnisse in dieser Studie zeigen, dass die Entwicklung der iranischen Biosphärenreser-vate seit ihrer Gründung 1976 bis heute von den Veränderungen der wirtschaftlichen, politi-schen und gesellschaftlichen Situation des Irans und demzufolge von den Veränderungen in der Organisationsstruktur des Departemants für Umwelt (DoE) und der Prioritätensetzung in Bezug auf die Gesetze zu Umwelt- und Naturschutz beeinflusst wurden.
Überdies stellen die Ergebnisse dar, dass in den beiden untersuchten Biosphärenreservaten Golestan und Dena hinsichtlich der internationalen UNESCO-Kriterien und Richtlinien ver-gleichsweise ähnliche Defizite und Mängel bestehen:
• fehlende nationale Rechtsstruktur für die Biosphärenreservate im Iran,
• fehlender Managementplan für Biosphärenreservate und somit auch schwaches Mana-gementsystem der Biosphärenreservate,
• Mangel an Kenntnissen über Biosphärenreservate,
• beschränkte Beteiligung an den Angelegenheiten der Biosphärenreservate seitens aller untersuchten Gruppen – von der lokalen Bevölkerung bis hin zu den staatlichen Ent-scheidungsträgern und
• ungenügende Zusammenarbeit zwischen Staat und Interessengruppen in diesen Gebie-ten.
Ebenso wurde in dieser Studie versucht, konkrete Lösungsansätze zur Verwirklichung der Ziele der Biosphärenreservate bzw. der Verbesserung ihrer aktuellen Situation zu empfehlen.
In diesem Zusammenhang ist es erforderlich, dass Gesetze für die Biosphärenreservate auf nationaler Ebene definiert und die vorhandenen Biosphärenreservate im Iran gründlich nach internationalen Kriterien untersucht und mit einem systematischen Managementplan auf wis-senschaftlicher Grundlage verwaltet werden. Des Weiteren benötigen diese Gebiete für ihre Funktionalität eine Erhöhung und Verbesserung der Kenntnisse über die Biosphärenreservate der aktiven Personen, sowie der Kooperation und Kommunikation zwischen allen zuständigen Behörden und Interessengruppen. Hiermit soll allen sozialen, kulturellen, geistigen und wirt-schaftlichen Anliegen der Interessengruppen, vor allem aber der lokalen Bevölkerung, Rech-nung getragen werden, entsprechend dem weltweiten Ansatz der UNESCO-Biosphärenreservate.
Ziel dieser Untersuchung sollte eine Validierung der Sehschärfeprüfung mit einem modifizierten Optotypen sein, um Simulation und Aggravation im gutachterlichen Sehtest aufzudecken. Dieses Testverfahren wurde hier nicht an simulierenden, sondern an wahrheitsgemäß antwortenden Probanden erprobt, um deren Verhalten auf besondere Optotypen bei einem Sehtest standardisiert zu evaluieren.
Transportproteine spielen für viele Arzneistoffe eine bedeutende Rolle bei der Absorption, Verteilung und Elimination und können folglich auch maßgeblich über die Anflutung eines Wirkstoffs am Ort der Wirkung und / oder Nebenwirkung(en) entscheiden. Ziel dieser Arbeit war es, die Affinität von Tigecyclin zu hepatischen Aufnahme- und Effluxtransportern zu bestimmen. Aus pharmakokinetischen Studien war bekannt, dass das Glycylcyclin hauptsächlich hepatisch ausgeschieden wird, wobei die zugrundeliegenden molekularen Transportmechanismen unbekannt waren, d.h. wie Tigecyclin von den Hepatozyten aufgenommen wird und wieder in die Galle bzw. in das Blut abgegeben wird. Die physikochemischen Eigenschaften der Substanz (logP-Wert: 0,8; pKs-Wert: 0,25/ 8,76) sprechen gegen eine rein passive Diffusion über biologische Membranen.
Um den hepatozellulären Aufnahmetransport aufzuklären, wurden Kompetitionsversuche und direkte Aufnahmeversuch mit Hilfe von stabil transfizierten HEK293-Zellmodellen, die Transportproteine der SLC- und SLCO-Familie stabil überexprimieren, durchgeführt. Unter Verwendung von inside-out-Vesikeln wurde der Effluxtransport von Tigecyclin über MRP2- und MRP3-Transporter untersucht. Um sicher zu gehen, dass die Zellmodelle funktionstüchtig sind, wurde deren Funktionalität vor jedem Versuch mittels bekannter Standardsubstrate und Standardinhibitoren bestätigt. Die direkten Aufnahmeversuche wurden mittels LC-MS/MS analysiert.
Tigecyclin zeigte im verwendeten Konzentrationsbereich und den angewendeten Inkubationszeiten keine zytotoxische Wirkung auf die Versuchszellen. Mit den Kompetitionsassays konnte nachgewiesen werden, dass Tigecyclin einen hemmenden Einfluss auf den Transport von bekannten OATP1B3- und OATP2B1-Referenzsubstraten hat, jedoch keine Beeinflussung von OATP1B1 und NTCP zeigte. Des Weiteren konnte in direkten Aufnahmeversuchen gezeigt werden, dass Tigecyclin ein Substrat des ubiquitär exprimierten Transporters OATP2B1 ist. Ein signifikanter Nachweis, dass Tigecyclin ein Substrat von OATP1B1-, OATP1B3- und NTCP-Transportern ist, gelang jedoch nicht.
Im Bezug auf Effluxtransporter konnte eine Kompetition von Tigecyclin mit dem MRP2- und MRP3-vermittelten Transport in inside-out-Vesikeln nachgewiesen werden. Ein direkter Transport von Tigecyclin über die Vesikel ließ sich jedoch nicht beweisen. Aufgrund methodischer Schwierigkeiten und der sehr begrenzten Bearbeitungszeit, konnten die Versuche nicht oft genug durchgeführt und keine entsprechend belastbaren Daten generiert werden.
Zusammenfassend kann aus den durchgeführten Untersuchungen abgeleitet werden, dass Tigecyclin ein Substrat von OATP2B1 ist und OATP2B1 somit möglicherweise für die hepatische Aufnahme des Arzneistoffes verantwortlich ist. Ob noch andere Transporter eine Rolle spielen, bleibt weiterhin unbekannt. Auch die konkrete Transportkinetik mit der Affinität (Km) und der Transportkapazität (vmax), bleibt nach diesen Versuchen noch unklar. Des Weiteren legen die Ergebnisse dieser Arbeit nahe, dass bei gleichzeitiger Tigecyclin-Gabe ein gewisses Risiko für unerwünschte pharmakokinetische Interaktionen mit Substraten der Transporter OATP1B3, OATP2B1, MRP2 und MRP3 besteht.
Als Fazit kann gesagt werden, dass mit dieser Arbeit ein Beitrag zur Aufklärung des Arzneimitteltransports und der Transporteigenschaften von Tigecyclin in den Hepatozyten geleistet werden konnte. Zusätzlich konnten weitere Erkenntnisse zur Kompetition gewonnen werden. In wie weit die in vitro Resultate auf in vivo Mechanismen übertragbar sind, ist unklar und bietet Möglichkeiten für weiterführende Untersuchungen.
Mit der Zielstellung einem Ärztemangel im nervenheilkundlichen Fachbereich entgegenzutreten ist die Ermittlung von Prädiktoren zur Vorhersage eines spezifischen Berufswunsches (einer Spezialisierungspräferenz) eines Medizinstudierenden von Interesse. Weiterhin erscheint es sinnvoll auch gerade die frühen praktischen Kontaktflächen zwischen Fachbereich und Medizinstudierendem
auf ihre Wahrnehmung zu betrachten. Gemeinsames Ziel der kumulativen Arbeiten war die Analyse von Angaben aus
studentischer Sicht zur späteren Fachbereichswahl in Neurologie und / oder Psychiatrie / Psychosomatik und im Bereich der Psychiatrie zu ersten Erfahrungen im
Pflegepraktikum. Es galt Aussagen zu Prädiktoren und Wahrnehmung zu treffen.
Three-year-olds and 4-year-olds have severe difficulties solving standard mental rotation tasks. Only 5-year-olds solve such tasks above chance reliably. In contrast studies relying on simplified mental rotation tasks indicate that infants discriminate between an object and its mirror image. Furthermore in another simplified mental rotation task with 3-year-olds, a linear relation between angular disparity and reaction time typical for mental rotation was revealed. Therefore it was assumed that 3-year-olds’ capabilities are underestimated. In the current study, 3-year-olds were trained in two isolated sessions to solve standard mental rotation tasks and were tested in a third session. Three-year-olds solved this test above chance as a group – a substantial number of them doing so on an individual level. However, a linear relation between angular disparity and reaction time, that would indicate an analog mental transformation, was not discernable. Nevertheless, these findings are in accordance with a continuous line describing mental rotation in infants and older children. And, these also indicate that children’s mental rotation capabilities might be underestimated.
Kardiovaskuläre Erkrankungen stellen seit Jahrzehnten in Industrienationen, wie Deutschland, die Haupttodesursache dar.1–4 Verschiedene Parameter nehmen Einfluss auf die Prävalenz und Inzidenz von kardiovaskulären Erkrankungen, sowie auf die Zunahme von Wanddicken großer arterieller Gefäße. Die Wanddicke der Arterien (MAWT) wird als ein Surrogatmarker für die Arteriosklerose verwendet, und diesbezüglich verschiedene Gefäßabschnitte untersucht.21,22 Auch MRT-Untersuchungen erfolgten, in welchem der bisherige Goldstandard die Dark-Blood Sequenz war.33,35–37 In der klinischen Routine wird jedoch im Rahmen eines Kardio-MRT eine cine steady-state free precession(SSFP)- Sequenz verwendet.38,39 Das Ziel unserer Arbeit war es die Dark-Blood (DB)- Sequenz mit der cine (SSFP)- Sequenz mittels Inter- sowie Intrarater Reliabilität zu vergleichen, sowie altersabhängige und geschlechtsspezifische Standardwerte der Wanddicke der Aorta ascendens und descendens in der Allgemeinbevölkerung anhand von Daten der Study of Health in Pomerania (SHIP- Studie) zu bestimmen.
Methode: Für den Vergleich der beiden Sequenzen wurden beide Sequenzen an 50 Nicht-SHIP-Probanden, welche ein Kardio- MRT erhielten, generiert. Diese wurden anschließend von zwei Untersuchern (AQ und TS) bezüglich Interratersowie Intrarater Reliabilität auf Höhe der rechten Pulmonalarterie vermessen und ausgewertet. In der zweiten Publikation erfolgte die Messung der Aortenwanddicke, sowie die Korrelation mit dem Alter und dem Geschlecht an 753 Personen aus der SHIPStudie.
Ergebnisse: Die cine SSFP- Sequenz konnte im Vergleich zu der DB- Sequenz, bei einer hohen Inter- und Intrarater Reliabilität, zuverlässige und vergleichbare Messwerte liefern. Insgesamt zeigte sich, dass die mittlere Aortenwanddicke der Aorta ascendens (1.46 mm bei Frauen, 1.56 mm bei Männern) im Vergleich zur Aorta descendens (1.26 mm bei Frauen, 1.36 mm bei Männern) größer war. Zusätzlich konnte ein Anstieg der Wanddicke mit zunehmendem Alter, sowie eine Geschlechtsabhängigkeit der Wanddicke nachgewiesen werden. Männer haben im Vergleich zu Frauen eine dickere Gefäßwand in beiden untersuchten Gefäßabschnitten auf (p<0.001). In weiteren Auswertungen stellte sich eine gering höhere Abhängigkeit der zunehmenden Aortenwanddicke mit zunehmendem Alter bei dem männlichen Geschlecht dar.
Bacteria are exposed to oxidative stress as an unavoidable consequence of their aerobic lifestyle. Reactive oxygen species (ROS) are generated in the stepwise one-electron reduction of molecular oxygen during the respiration. Pathogens encounter ROS during the oxidative burst of macrophages as part of the host immune defense. Besides ROS, bacteria also have to cope with reactive chlorine, electrophilic and nitrogen species (RCS, RES, RNS). To cope with these reactive species, bacteria have evolved different defense and repair mechanisms. To maintain the reduced state of the cytoplasm, they utilize low molecular weight (LMW) thiols. LMW thiols are small thiol-containing compounds that can undergo post-translational thiolmodifications with protein thiols, termed as S-thiolations. S-thiolations function as major redox regulatory and thiol-protection mechanism under oxidative stress conditions. In eukaryotes and Gram-negative bacteria, the tripeptide glutathione (GSH) functions as major LMW thiol, which is present in millimolar concentrations. The Actinomycetes, such as Mycobacterium and Corynebacterium species do not produce GSH and utilize instead mycothiol (MSH) as their alternative LMW thiol. In Firmicutes, including Bacillus and Staphylococcus species, bacillithiol (BSH) functions as the major LMW thiol. LMW thiols protect protein thiols against the irreversible overoxidation of cystein residues to sulfinic and sulfonic acids. In addition, LMW thiols contribute to the virulence and survival of pathogens, function in metal homeostasis and serve as enzyme cofactors for detoxification of xenobiotics and antibiotics. In this doctoral thesis, we aimed to investigate the roles of MSH and BSH in redox regulation of main metabolic enzymes under oxidative stress in the pathogens Corynebacterium diphtheriae and Staphylococcus aureus. Previous redox proteomics studies identified the glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase GapDH and the aldehyde dehydrogenase AldA as S-thiolated in S. aureus and C. diphtheriae. Thus, we aimed to study the redox regulation of the metabolic enzyme GapDH in C. diphtheriae in response to NaOCl and H2O2 stress by S-mycothiolation, which is described in chapter 1. Moreover, we studied the involvement of the mycoredoxin-1 (Mrx1) and thioredoxin (Trx) pathways in reactivation of S-mycothiolated GapDH in vitro. Using shotgun proteomics, 26 S-mycothiolated proteins were identified under NaOCl stress in C. diphtheriae. These are involved in energy metabolism (Ndh, GlpD) and in the biosynthesis of amino acids (ThrA, LeuB), purines (PurA) and cell wall metabolites (GlmS). The glycolytic GapDH was identified as conserved target for S-thiolation across Gram-positive bacteria. GapDH was the most abundant protein, contributing with 0.75 % to the total cystein proteome. Moreover, GapDH is a conserved target for redox regulation and S-glutathionylation in response to oxidative stress in several prokaryotic and eukaryotic organisms. Treatment of GapDH with NaOCl and H2O2 in the absence of MSH resulted in irreversible enzyme inactivation due to overoxidation. Pretreatment of GapDH with MSH prior to H2O2 or NaOCl exposure resulted in reversible inactivation due to S-mycothiolation of the active site Cys153. Since S-mycothiolation is faster compared to overoxidation, S-mycothiolation efficiently protects the GapDH active site against overoxidation. The activity of S-mycothiolated GapDH could be restored by both, the Mrx1 and Trx pathway in vitro. Interestingly, the recovery of Smycothiolated GapDH by Mrx1 was faster compared to its reduction by the Trx pathway. In previous studies, the reactivation of S-mycothiolated Mpx and MrsA by the mycoredoxin pathway occurred also faster compared to the Trx pathway, which is consistent with our results. We were further interested to analyze the redox regulation of the glyceraldehyde-3phosphate dehydrogenase Gap of S. aureus under NaOCl and H2O2 stress, which is described in chapter 2. Using the quantitative redox proteomic approach OxICAT, 58 NaOCl-sensitive cystein residues with >10% thiol oxidation under NaOCl stress were identified. Gap and AldA showed the highest oxidation increase of 29% under NaOCl stress at their active site cystein residues. Using shotgun proteomics, five S-bacillithiolated proteins were identified, including Gap, AldA, GuaB, RpmJ and PpaC. Gap contributed with 4 % as most abundant cystein protein to the total cystein proteome. Our activity assays demonstrated that Gap of S. aureus is highly sensitive to overoxidation by H2O2 and NaOCl in vitro in the absence of BSH. The active site Cys151 of Gap was oxidized to the BSH mixed disulfide under H2O2 and NaOCl stress in the presence of BSH in vitro, which resulted in the reversible Gap inactivation. Moreover, inactivation of Gap by NaOCl and H2O2 due to S-bacillithiolation was faster compared to overoxidation, indicating that S-bacillithiolation protects the Gap active site against overoxidation in vitro. We further showed that the bacilliredoxin Brx catalyzes the reduction of S-bacillithiolated Gap in vitro. Molecular docking of BSH into the Gap active site revealed that S-bacillithiolation does not require major structural changes. Apart from Gap, the aldehyde dehydrogenase AldA was identified as S-bacillithiolated at its active site Cys279 under NaOCl stress in S. aureus previously. Thus, the expression, function, redox regulation and structural changes of AldA were analysed under NaOCl and aldehyde stress in S. aureus as summarized in chapter 3. AldA was S-bacillithiolated in the presence of H2O2 and BSH as demonstrated in BSH-specific Western blots in vitro. The expression of aldA was previously shown to be regulated by the alternative sigma factor SigmaB in S. aureus. Transcription of aldA was strongly increased in a SigmaB-independent manner under formaldehyde, NaOCl and diamide stress in S. aureus. Using an aldA deletion mutant, we demonstrated that aldA is required for growth and survival under NaOCl stress in S. aureus. The purified AldA enzyme was shown to catalyze the oxidation of various aldehyde substrates, including formaldehyde, methylglyoxal, glycolaldehyde and acetaldehyde in vitro. In addition, the function of the conserved Cys279 for AldA activity was investigated in vivo and in vitro. The purified AldAC279S mutant was shown to be inactive for aldehyde oxidation in vitro. Moreover, the aldAC279S mutant was very sensitive under NaOCl stress in vivo, and this phenotype could be reversed using the aldA complemented strain. These experiments demonstrate the function of Cys279 for AldA activity both in vitro and in vivo. AldA activity assays showed that AldA is sensitive to overoxidation and irreversible inactivation by H2O2 alone in vitro. In the presence of BSH, AldA is protected against overoxidation by reversible Sbacillithiolation in vitro. Molecular docking and molecular dynamics simulations revealed that BSH occupies two different positions in the Cys279 active site, which depend on the NAD+ cofactor. In the apoenzyme, BSH forms the disulfide with Cys279 in the “resting” state position, while Cys279 is S-bacillithiolated in the “attacking” state position in the holoenzyme in the presence of the NAD+ cofactor.
As the tree of life is populated with sequenced genomes ever more densely, the new challenge is the accurate and consistent annotation of entire clades of genomes. In my dissertation, I address this problem with a new approach to comparative gene finding that takes a multiple genome alignment of closely related species and simultaneously predicts the location and structure of protein-coding genes in all input genomes, thereby exploiting negative selection and sequence conservation. The model prefers potential gene structures in the different genomes that are in agreement with each other, or—if not—where the exon gains and losses are plausible given the species tree. The multi-species gene finding problem is formulated as a binary labeling problem on a graph. The resulting optimization problem is NP hard, but can be efficiently approximated using a subgradient-based dual decomposition approach.
I tested the novel approach on whole-genome alignments of 12 vertebrate and 12 Drosophila species. The accuracy was evaluated for human, mouse and Drosophila melanogaster and compared to competing methods. Results suggest that the new method is well-suited for annotation of a large number of genomes of closely related species within a clade, in particular, when RNA-Seq data are available for many of the genomes. The transfer of existing annotations from one genome to another via the genome alignment is more accurate than previous approaches that are based on protein-spliced alignments, when the genomes are at close to medium distances. The method is implemented in C++ as part of the gene finder AUGUSTUS.
For the last two decades, heparins have been widely used as anticoagulants. Besides
numerous advantages, up to 5% patients with heparin administration suffer from a major adverse
drug effect known as heparin-induced thrombocytopenia (HIT). This typical HIT can result in deep
vein thrombosis, pulmonary embolism, occlusion of a limb artery, acute myocardial infarct, stroke, and
a systemic reaction or skin necrosis. The basis of HIT may lead to clinical insights. Recent studies using
single-molecule force spectroscopy (SMFS)-based atomic force microscopy revealed detailed binding
mechanisms of the interactions between platelet factor 4 (PF4) and heparins of different lengths in
typical HIT. Especially, SMFS results allowed identifying a new mechanism of the autoimmune HIT
caused by a subset of human-derived antibodies in patients without heparin exposure. The findings
proved that not only heparin but also a subset of antibodies induce thrombocytopenia. In this review,
the role of SMFS in unraveling a major adverse drug effect and insights into molecular mechanisms
inducing thrombocytopenia by both heparins and antibodies will be discussed.
Die vorliegende Arbeit untersucht die Relevanz des Intermediärfilamentes Zytokeratin 15 (K15) als potentiellen epithelialen Stammzellmarker im Darm und den Einfluss K15 positiver Zellreihen auf die Krypta Homöostase.
Zwei Hauptstammzellpools regulieren den schnellen Zellumsatz im Darmepithel. Dies sind einerseits schnell proliferierende Lgr5 positive Stammzellen, welche zwischen den Paneth-Zellen an der Krypta-Basis vorgefunden werden. Anderseits gibt es vermutlich langsamer wachsende Bmi1 positive Zellen, welche sich an der +4-Position oberhalb der Krypta-Basis befinden. Im Haarfollikel und im Ösophagusepithel stellt das Intermediärfilament K15 einen Marker für Stammzellen dar, die zur Gewebereparatur beitragen. In dieser Arbeit haben wir gezeigt, dass K15 im Darm langlebige Kryptazellen mit Multipotenz- und Selbsterneuerungspotenzial markiert. K15 positive Krypta-Zellen sind resistent gegen hochdosierte ionisierende Strahlung und tragen zur Kryptaexpansion bei. Die hier vorgestellten Ergebnisse zeigen nun erstmals im Darm eine langlebige, multipotente K15 exprimierende Kryptazellpopulation, die eine Selbsterneuerungskapazität besitzt. Insbesondere führt der Verlust des Tumorsuppressor Gens Apc in K15 positiven Zellen zur Adenombildung, die potentiell zum Adenokarzinomen fortschreiten können. Wir erörtern die Hypothese, dass K15 eine Gruppe langlebiger, strahlenresistenter Stammzellen markiert, die die Homöostase der Krypta und die Regenerationsfähigkeit maßgeblich beeinflussen.
The Flavivirus genus (Flaviviridae family) comprises the most important arboviruses in the world such as dengue virus, West Nile virus (WNV), Zika virus (ZIKV), Japanese encephalitis virus and yellow fever virus (YFV). Every year, several outbreaks caused by flaviviruses are reported worldwide (i.e.: ZIKV and YFV outbreaks in South America) with a huge impact on economy and public health. In the last few decades, many aspects of the flavivirus biology and the interaction of flaviviruses with host cells have been elucidated. However, many underlying mechanisms concerning receptor usage, entry process and viral interaction with host cell factors are still not completely understood. Integrins, the major class of cell adhesion molecules have been implicated in the infectious cycle of different viruses including flaviviruses. A previous report proposed that a particular integrin, the αVβ3 integrin, might act as a cellular receptor for WNV. However, this hypothesis was not confirmed by other groups. In the present study, murine cell lines lacking the expression of one or more integrin subunits were used to evaluate the involvement of different integrins in the flavivirus infection cycle. Mouse fibroblasts lacking the expression of β1 integrin (MKF-β1-/-) or β3 integrin (MEF-β3-/-) subunits or αVβ3 integrin (MEF-αVβ3-/-) as well as their corresponding wild-type cells were utilized. A second model using Chinese hamster ovary cells (CHO-K1), a cell line that has been described to be refractory to some flaviviruses, were modified to express either αV (CHO-αV+/+) or β3 (CHO-β3+/+) integrin subunits. All cell lines were first characterized by confocal laser microscopy, flow cytometry and functional assays prior to infection to assess their integrin expression. The cell lines were then inoculated with different flaviviruses of public health relevance: WNV, YFV-17D, Usutu virus (USUV), Langat virus (LGTV) and ZIKV. Infection assays were designed in order to evaluate whether integrins influence i) cell susceptibility; ii) binding; iii) internalization and iv) replication of the investigated flaviviruses. Our findings clearly demonstrate that β1, β3 and αVβ3 integrins do not act as flavivirus cellular receptor or attachment factor since their ablation does not completely abrogate flavivirus infection in the investigated cell lines. Flavivirus binding to the cell surface of MEFs, MKFs and CHO cells was not disturbed by the genomic deletion of the above-mentioned integrins. The deletion of β1 and β3 integrin subunit did not affect internalization of any of the flaviviruses tested. In contrast to that, loss of αVβ3 integrin in the MEF-αVβ3-/- cells showed a statistically significant decrease in WNV and USUV internalization while ZIKV, YFV-17D and LGTV internalization remained unaffected suggesting that αVβ3 integrin might be involved in the internalization process of at least some flaviviruses. On the other hand, flavivirus replication was substantially impaired in the integrin-deficient cell lines in comparison to their corresponding wild-type cells. Both, MEF-β3-/- and MKF-β1-/- cells showed a statistically significant reduction on viral load for all flaviviruses tested in comparison to their respective wild-type cells. The MEF-αVβ3-/- cells in particular, showed a strong inhibition of flavivirus replication with a reduction of up to 99% on viral loads for all flaviviruses tested. Levels of flavivirus negative-strand RNA were substantially decreased in MEF-αVβ3-/- cells indicating that integrins might influence flavivirus RNA replication. The ectopic expression of either αV or β3 integrin subunits in CHO cells slightly increased the replication of all flaviviruses tested. Taken together, this is the first report highlighting the involvement of integrins in ZIKV, USUV, LGTV and YFV infection. The results strongly indicate that the investigated integrins play an important role in flavivirus infection and might represent a novel host cell factor that enhances flavivirus replication. Although the exact mechanism of interaction between integrins and flaviviruses is currently unknown, the results provided in this study deepen our insight into flavivirus - host cell interactions and open doors for further investigations.
Platelets transfusion is a safe process, but during or after the process, the recipient may experience an adverse reaction and occasionally a serious adverse reaction (SAR). In this review, we focus on the inflammatory potential of platelet components (PCs) and their involvement in SARs. Recent evidence has highlighted a central role for platelets in the host inflammatory and immune responses. Blood platelets are involved in inflammation and various other aspects of innate immunity through the release of a plethora of immunomodulatory cytokines, chemokines, and associated molecules, collectively termed biological response modifiers that behave like ligands for endothelial and leukocyte receptors and for platelets themselves. The involvement of PCs in SARs—particularly on a critically ill patient’s context—could be related, at least in part, to the inflammatory functions of platelets, acquired during storage lesions. Moreover, we focus on causal link between platelet activation and immune-mediated disorders (transfusion-associated immunomodulation, platelets, polyanions, and bacterial defense and alloimmunization). This is linked to the platelets’ propensity to be activated even in the absence of deliberate stimuli and to the occurrence of time-dependent storage lesions.
Glacitectonic deformation in the Quaternary caused the tectonic framework of large-scale folds and displaced thrust sheets of Maastrichtian (Upper Cretaceous) chalk and Pleistocene glacial deposits in the southwestern Baltic Sea area.
A wide spectrum of methods has been compiled to unravel the structural evolution of the Jasmund Glacitectonic Complex. The analyses of digital elevation models (DEM) suggest a division into two structural sub-complexes – a northern part with morphological ridges striking NW–SE and a southern part with SW–NE trending ridges. Geological cross sections from the eastern coast (southern sub-complex) were constructed and restored using the software Move™ and the complementary module 2D Kinematic Modelling™.
The final geometric model of the southern sub-complex shows a small-scale fold-and-thrust belt. It includes three different orders of architectural surfaces (see PEDERSEN, 2014): erosional surfaces and the décollement (1st order), thrust faults (2nd order), and beds outlining hanging-wall anticlines as well as footwall synclines (3rd order). Thrust faults of the southern structural sub-complex are mainly inclined towards south, which indicates a local glacier push from the S/SE.
The glacitectonic structures have a surface expression in form of sub-parallel ridges and elongated valleys in between. Geomorphological mapping and detailed landform analyses together with the structural investigations provide an insight into the chronology of sub-complexes formation. The northern part of the glacitectonic complex is suggested to have been formed before the southern one, considering the partly truncated northerly ridges and their superimposition by the southern sub-complex.
Although there is a high number of scientific publications on the glacitectonic evolution of Jasmund, these presented models often lack a consistent theory for the development integrating all parts of the 100 km2 large complex. Therefore, the combination of all results leads to a more self-consistent genetic model for the entire Jasmund Glacitectonic Complex.
Background: Magnetic resonance imaging (MRI) techniques are rarely used in the context of abdominal sepsis and in sepsis research. This study investigates the impact of MRI for monitoring septic peritonitis in an animal model (colon ascendens stent-induced peritonitis, CASP). The CASP model closely mimics that of human disease and is highly standardized. The most frequently employed readout parameter in mouse CASP studies is prolonged or decreased rate of survival. Monitoring the progression of peritonitis via MRI could provide a helpful tool in the evaluation of severity. The use of alternative readout systems could very well reduce the number of research animals. Perspectively, clinical improvement after certain treatment could be classified. Methods: This study describes for the first time MRI findings following the induction of septic peritonitis in mice using the CASP model. Two sublethal groups of mice with septic peritonitis were investigated. Each had received one of two differing stent diameters in order to control the leakage of feces into the abdominal cavity. Each mouse served as its own control. Imaging and analyses were performed blinded. Gut diameters, stomach volume, abdominal organ wall diameters, and volume of the adrenal glands were measured. Serum corticosterone levels were detected using ELISA. Serum IL-6, TNF-α, IL-1β, and IL-10 levels were screened by cytometric bead array. Statistical analysis was performed using the Mann-Whitney U test for nonparametric probes and the Kruskal-Wallis and t tests. Results: Using a 7-tesla MRI scanner 24 and 48 h after induction of septic peritonitis, interenteric fluid, organ swelling of spleen and adrenal glands, as well as dilatation of the stomach were compared to nonseptic conditions. Swelling of adrenal glands resulted in an increased serum corticosterone level. In addition, the wall of the intestine bowel was thickened. Based upon these findings, an MRI score (MRI sepsis score, MSS) for abdominal sepsis in mice was established. Reduced stent sizes led to reduced severity of the abdominal sepsis, which could be reproduced in the MSS, which is described here for the first time. Conclusions: Intraabdominal variations during septic peritonitis are detectable by MRI techniques. MRI methods should become a more important tool for the evaluation of abdominal peritonitis. MSS could provide an interesting tool for the evaluation of therapeutic strategies.
Background: Magnetic resonance imaging (MRI) techniques are rarely used in the context of abdominal sepsis and in sepsis research. This study investigates the impact of MRI for monitoring septic peritonitis in an animal model (colon ascendens stent-induced peritonitis, CASP). The CASP model closely mimics that of human disease and is highly standardized. The most frequently employed readout parameter in mouse CASP studies is prolonged or decreased rate of survival. Monitoring the progression of peritonitis via MRI could provide a helpful tool in the evaluation of severity. The use of alternative readout systems could very well reduce the number of research animals. Perspectively, clinical improvement after certain treatment could be classified. Methods: This study describes for the first time MRI findings following the induction of septic peritonitis in mice using the CASP model. Two sublethal groups of mice with septic peritonitis were investigated. Each had received one of two differing stent diameters in order to control the leakage of feces into the abdominal cavity. Each mouse served as its own control. Imaging and analyses were performed blinded. Gut diameters, stomach volume, abdominal organ wall diameters, and volume of the adrenal glands were measured. Serum corticosterone levels were detected using ELISA. Serum IL-6, TNF-α, IL-1β, and IL-10 levels were screened by cytometric bead array. Statistical analysis was performed using the Mann-Whitney U test for nonparametric probes and the Kruskal-Wallis and t tests. Results: Using a 7-tesla MRI scanner 24 and 48 h after induction of septic peritonitis, interenteric fluid, organ swelling of spleen and adrenal glands, as well as dilatation of the stomach were compared to nonseptic conditions. Swelling of adrenal glands resulted in an increased serum corticosterone level. In addition, the wall of the intestine bowel was thickened. Based upon these findings, an MRI score (MRI sepsis score, MSS) for abdominal sepsis in mice was established. Reduced stent sizes led to reduced severity of the abdominal sepsis, which could be reproduced in the MSS, which is described here for the first time. Conclusions: Intraabdominal variations during septic peritonitis are detectable by MRI techniques. MRI methods should become a more important tool for the evaluation of abdominal peritonitis. MSS could provide an interesting tool for the evaluation of therapeutic strategies.
Aquaporins (AQPs) facilitate the transepithelial water flow involved in epithelial fluid secretion in numerous tissues; however, their function in the pancreas is less characterized. Acute pancreatitis (AP) is a serious disorder in which specific treatment is still not possible. Accumulating evidence indicate that decreased pancreatic ductal fluid secretion plays an essential role in AP; therefore, the aim of this study was to investigate the physiological and pathophysiological role of AQPs in the pancreas. Expression and localization of AQPs were investigated by real-time PCR and immunocytochemistry, whereas osmotic transmembrane water permeability was estimated by the dye dilution technique, in Capan-1 cells. The presence of AQP1 and CFTR in the mice and human pancreas were investigated by immunohistochemistry. Pancreatic ductal HCO3- and fluid secretion were studied on pancreatic ducts isolated from wild-type (WT) and AQP1 knock out (KO) mice using microfluorometry and videomicroscopy, respectively. In vivo pancreatic fluid secretion was estimated by magnetic resonance imaging. AP was induced by intraperitoneal injection of cerulein and disease severity was assessed by measuring biochemical and histological parameters. In the mice, the presence of AQP1 was detected throughout the whole plasma membrane of the ductal cells and its expression highly depends on the presence of CFTR Cl- channel. In contrast, the expression of AQP1 is mainly localized to the apical membrane of ductal cells in the human pancreas. Bile acid treatment dose- and time-dependently decreased mRNA and protein expression of AQP1 and reduced expression of this channel was also demonstrated in patients suffering from acute and chronic pancreatitis. HCO3- and fluid secretion significantly decreased in AQP1 KO versus WT mice and the absence of AQP1 also worsened the severity of pancreatitis. Our results suggest that AQP1 plays an essential role in pancreatic ductal fluid and HCO3- secretion and decreased expression of the channel alters fluid secretion which probably contribute to increased susceptibility of the pancreas to inflammation.
The Effect of the Patients Nutritional Status on Immune Alterations Induced by Ischemic Stroke
(2018)
Ischemic stroke is one of the leading causes of death and disability throughout the world.
One important aspect of stroke pathophysiology are immunological changes after stroke, especially a combination of post stroke immunodepression, leading to
infectious complications after stroke and an activation of the immune system, leading to cerebral injury. Adipose tissue has several immunological functions and obesity
leads to immunological complications and is accompanied by a chronic immune activation.
To study the effects of body weight and obesity on the immune system and measure weight and fat tissue changes after ischemic stroke we conducted the LIPS Trial and enrolled 50 stroke patients and 16 control subjects between July 2015 and July 2016. On the day of admission and on the days 1, 2, 3, 4, 5, 7, 30, 90 and 180 after admission stroke patients were weighed with an in-bed scale, body composition was measured with BIA, the triceps-skin fold thickness was measured, the NIHSS scale was obtained and blood was drawn. FACS-analysis was performed and triglycerides,cholesterol, CRP and PCT were measured at the central laboratory facility of the Universitätsmedizin Greifswald. Luminex-multiplex analysis for multiple cyto- and chemokines was performed at the Multiplex Facility at the University Leiden. A cerebral MRI and an abdominal MRI were performed shortly after admission and on days 5-7 for most patients and the infarct volume, abdominal fat and hepatic fat percentage were measured. On days 30, 90 and 180 after stroke Bartel Index and mRS were obtained.
After stroke our patients showed the typical immunological changes described previously as stroke induced immune alterations, namely a post stroke immunodepression as well as signs of an activated immune system and an acute
phase response. Our patients lost weight, but only 1.7 ± 0.5 kg. Skinfold thickness did not change during the course of our trial and abdominal fat measurement did not change in stroke patients. Immunological parameters (leukocytes, neutrophils,CRP, PCT, IL-6) did not differ between BMI subgroups (normal weight: BMI < 25,overweight: BMI ≥ 25, < 30, obese: BMI ≥ 30) and in this trial we could not detect a
difference in patients with normal weight, overweight or obesity in the post stroke periode. In an additional analysis we could show that rapid clinical improvement
did result in a rapid improvement of post stroke immune alterations, especially for leukocytes, neutrophils, IL-6 and CRP.
Rabies virus (RABV) is an ancient, highly neurotropic rhabdovirus that causes lethal encephalitis. Most RABV pathogenesis determinants have been identified with laboratory-adapted or attenuated RABVs, but details of natural RABV pathogenesis and attenuation mechanisms are still poorly understood. To provide a deeper insight in the cellular mechanism of pathogenies of field RABV, this work was performed to assess virus strain specific differences in intra-neuronal virus transport, to identify cell culture adaptive mutations in recombinant field viruses and to explore shRNA-expressing RABVs as research tools for targeted host manipulation in infected cells.
Comparison of chimeric RABVs with glycoprotein (G) ecto-domains of different lyssaviruses, together with field RABVs from dog and fox in dorsal root ganglion (DRG) neurons revealed no detectable differences in the axonal accumulation of the viruses. This indicates that previously described G-dependent transport of newly formed RABV in axons can occur both in laboratory-adapted and field RABV. Moreover, partial overlap of nucleoprotein (N) and G protein particles in field virus infected DRG axons supported the hypothesis of the “separate model” for anterograde RABV transport.
Serial passages of recombinant dog and fox field clones in different cell lines led to the identification of general (D266N) and cell line specific (K444N) adaptive mutations in the G ecto-domain of both viruses. In BHK cells, synergistic effects of D226N, K444N and A417T on field dog virus G protein surface localization led to the loss of endoplasmic reticulum (ER) retention of G and increased virus titers in the supernatant, indicating that limited virus release by ER retention is a major bottleneck in cell culture adaptation. In addition, selection of mutations within the C-terminus of the RABV phosphoprotein (P) (R293H and R293C in fox and dog viruses, respectively) led to the hypothesis of altered binding affinities to nucleoprotein and RNP complexes. Identification of the above mentioned amino acid substitutions together with alterations in a suboptimal transcription stop signal in the P/M gene border indicated that adaptation to cell culture replication occurs on both levels, RNA transcription/replication and virus release.
To evaluate the possibility of an expression of a functional microRNA-adapted short-hairpin RNAs (miR-shRNA) expressing RABV, recombinant RABVs encoding miR-shRNAs against cellular Dynein Light Chain 1 (DYNLL1) and Acidic Nuclear Phosphoprotein 32 family member B (ANP32B) were generated. In spite of cytoplasmic transcription of the respective mRNAs, downregulation of DYNLL1 and ANP32B mRNA and respective protein levels in infected cells revealed correct processing to functional shRNAs. Specific downregulation of the cellular genes at 2, 3 and 4 days post infection further demonstrated feasibility of the approach in standard cell lines. However, it remained open whether miR-shRNA expressing RABV can be used to study neuro-infection in vivo. Since first attempts in primary rat neuron cultures failed, it has to be clarified in further experiments whether this strategy can be used in mature, non-dividing neurons or whether breakdown of the nucleus in the course of cell division is a requirement for the processing of cytoplasmically expressed miR-RNA by nuclear RNases.
By providing novel insights in axonal RABV transport and cell culture adaptive mutations this work extends the current understanding of RABV pathogenesis in natural and non-natural cell environments. Moreover, it provides a basis for further pathogenicity studies in which the impact of cell culture adaptation through increased virus release on RABV virulence can be investigated. With successful expression of functional miR-shRNAs from RABV vectors, this work also provides a tool for RABV gene targeting in infected cell lines and thus may contribute to the further investigation of RABV-host-cell-interactions.
The social context plays a decisive role in the formation of the academic self-concept (ASC) and has been widely studied as the big-fish-little-pond-effect (BFLPE). This effect describes that comparable talented students in high-achieving school settings have a lower ASC compared to equally talented students attending low-achieving settings. Past research has focused on students’ domain-specific ASC, while little is known about the relation of achievement-related classroom compositions and the various facets of ASC. Additionally, BFLPE-research has been critiqued to build its theoretical frame on social comparison theory, without providing sufficient empirical support. To address this gap, we analyzed how the single student’s social, criterial, absolute, and individual ASC relate to class-level achievement of 8th graders. Applying Multilevel Structural Equation Modeling (MLSEM) we found that all facets of ASC were significantly related to average-class achievement, while student’s social ASC revealed the strongest associated. The results reveal explicitly that average-class achievement is strongly related to social comparison processes.
Objectives: We aimed to update the 2010 evidence- and consensus-based national clinical guideline on the diagnosis and management of uncomplicated urinary tract infections (UTIs) in adult patients. Materials and Methods: An interdisciplinary group consisting of 17 representatives of 12 medical societies and a patient representative was formed. Systematic literature searches were conducted in MEDLINE, EMBASE, and the Cochrane Library to identify literature published in 2010–2015. Results: We provide 75 recommendations and 68 statements in the updated evidence- and consensus-based national clinical guideline. The diagnostics part covers practical recommendations on cystitis and pyelonephritis for each defined patient group. Clinical examinations, as well as laboratory testing and microbiological pathogen assessment, are addressed. Conclusion: In accordance with the global antibiotic stewardship initiative and considering new insights in scientific research, we updated our German clinical UTI guideline to promote a responsible antibiotic use and to give clear hands-on recommendations for the diagnosis and management of UTIs in adults in Germany for healthcare providers and patients.
Background: We aimed to update the 2010 evidence- and consensus-based national clinical guideline on the diagnosis and management of uncomplicated urinary tract infections (UTIs) in adult patients. Results are published in 2 parts. Part 1 covers methods, the definition of patient groups, and diagnostics. This second publication focuses on treatment of acute episodes of cystitis and pyelonephritis as well as on prophylaxis of recurrent UTIs. Materials and Methods: An interdisciplinary group consisting of 17 representatives of 12 medical societies and a patient representative was formed. Systematic literature searches were conducted in MEDLINE, EMBASE, and the Cochrane Library to identify literature published in 2010–2015. Results: For the treatment of acute uncomplicated cystitis (AUC), fosfomycin-trometamol, nitrofurantoin, nitroxoline, pivmecillinam, and trimethoprim (depending on the local rate of resistance) are all equally recommended. Cotrimoxazole, fluoroquinolones, and cephalosporins are not recommended as antibiotics of first choice, for concern of an unfavorable impact on the microbiome. Mild to moderate uncomplicated pyelonephritis should be treated with oral cefpodoxime, ceftibuten, ciprofloxacin, or levofloxacin. For AUC with mild to moderate symptoms, instead of antibiotics symptomatic treatment alone may be considered depending on patient preference after discussing adverse events and outcomes. Primarily non-antibiotic options are recommended for prophylaxis of recurrent urinary tract infection. Conclusion: In accordance with the global antibiotic stewardship initiative and considering new insights in scientific research, we updated our German clinical UTI guideline to promote a responsible antibiotic use and to give clear hands-on recommendations for the diagnosis and management of UTIs in adults in Germany for healthcare providers and patients.
Abstract
Identifying materials with an efficient spin-to-charge conversion is crucial for future spintronic applications. In this respect, the spin Hall effect is a central mechanism as it allows for the interconversion of spin and charge currents. Spintronic material research aims at maximizing its efficiency, quantified by the spin Hall angle and the spin-current relaxation length . We develop an all-optical contact-free method with large sample throughput that allows us to extract and . Employing terahertz spectroscopy and an analytical model, magnetic metallic heterostructures involving Pt, W and Cu80Ir20 are characterized in terms of their optical and spintronic properties. The validity of our analytical model is confirmed by the good agreement with literature DC values. For the samples considered here, we find indications that the interface plays a minor role for the spin-current transmission. Our findings establish terahertz emission spectroscopy as a reliable tool complementing the spintronics workbench.
The rapid anthropogenic climate change that is projected for the 21st century is predicted to have severe impacts on ecosystems and on the provision of ecosystem services. With respect to the longevity of trees, forestry in particular has to adapt now to future climate change. This requires profound multidisciplinary knowledge on the direct and indirect climate sensitivity of forest ecosystems on various spatial scales. Predictions on growth declines due to increasing drought exposition during climate change are widely recognized for European beech (Fagus sylvatica L.), which is the major forest tree in European temperate deciduous forests. However, research from other continents or other biomes has shown that winter climate change may also affect forest growth dynamics due to declining snow cover and increased soil cooling. So far, this winter cold sensitivity is largely unexplored in Europe. Thus, particularly focussing on forest growth dynamics and winter cold sensitivity, the goal of this PhD-project was to explore how climate sensitivity of forest ecosystems differs regionally. By doing so, the project aimed to deliver insights about possibilities and limits of upscaling regional knowledge to a global understanding of climate sensitivity. To achieve these goals, this PhD-project integrated five studies (Manuscripts 1–5) that investigated the climate sensitivity of biogeochemical cycles, plant species composition in forests, and forest growth dynamics across spatial scales. In particular, a large-scale gradient-design field experiment simulated the influence of winter climate change on forest ecosystems by snow cover and soil temperature manipulations (Manuscript 1). This study indicated that soil cooling and decreased root nutrient uptake may indirectly reduce growth of adult forest trees. Moreover, this study indicated uniform ecological sensitivity to soil temperature changes across sites along a large winter temperature gradient (ΔT = 4 K across 500 km), irrespective of the site-specific history of snow cover conditions, which motivates upscaling from local winter climate change studies to the regional scale. Although regional climate drives growth of adult forest trees, local factors, such as site-specific edaphic conditions, might control plants in the forest understory. This assumption was tested by mapping the forest understory composition along the same winter temperature gradient as introduced above (Manuscript 2). Across sites, this study found that edaphic conditions explained the spatial turnover in the forest understory composition more than climate, which might moderate direct climate change impacts on the forest understory composition. However, edaphic conditions, forest structure, and climate are linked by triangular interactions. Thus, climate change might still indirectly affect the forest vegetation dynamics. Moreover, a dendroecological study focussed on the same winter temperature gradient from central to cold-marginal beech populations as above in order to identify gradual changes in summer drought and winter cold sensitivity in tree growth (Manuscript 3). Towards the cold distribution margin, the influence of drought on tree growth gradually decreased, while growth reductions were increasingly related to winter cold due to harsher winter climate. By a large-scale dendroecological network study assessed the relationship of growth dynamics to climate and reproductive effort in beech forests across Europe (Manuscript 4). Indeed, this study found the general pattern across the distribution range of beech that high temperature controlled growth indirectly via resource allocation to reproduction. However, the strong, direct drought signal that could be generally detected from dry-marginal to central populations vanished towards the cold-marginal populations, where the more focussed study of Manuscript 3 identified a stronger relationship of tree growth to winter cold. Further extending the scope of this PhD-thesis to global scales, litter decomposition rates were assessed across biomes (Manuscript 5). This study found a robust relationship between climate and decomposition rates, but it also demonstrated large within-biome variability on a local scale. These local scale differences might depend on habitat conditions that, in turn, could be modulated by climate change, which calls for a better exploration of indirect climate sensitivity. In conclusion, this PhD-thesis highlighted that multidisciplinary research can advance the understanding of ecological interactions in forest ecosystems under changing climate scenarios. In this PhD-project, a winter climate change experiment, where site-representative target trees were selected by means of dendroecology, contributed to a mechanistic understanding of winter cold sensitivity in forest growth dynamics. Dendroecological investigations then put the findings in a broader temporal and spatial context by describing local climate sensitivity of tree growth on different spatial scales. This thesis further shows that global generalizations about the relationship of climate and ecological processes in ecosystem models have to be critically reviewed for the need of local and regional adjustment because these processes might experience considerable regional- or local-scale variation. However, this thesis reports uniform sensitivity of ecological processes to altered winter soil temperature regimes across a large winter temperature gradient. Thus, upscaling from insights of previous winter climate change experiments to regional scales is encouraged.
Streptococcus pneumoniae is a commensal of the human upper respiratory tract and
the etiological agent of several life-threatening diseases. This pathogen is the model bacterium
for natural competence. Furthermore, the pneumococci played an important role in the
identification of DNA as the main molecule involved in bacterial transformation. As a result,
studies on the pneumococcal genome provided an initial overview of the genetic potential of
this pathogen. The pneumococcus is a highly versatile bacterium possessing a high rate of
uptake and recombination of exogenous DNA from neighboring bacteria. As such, a significant
diversity in the genome content among the different pneumococcal strains has been reported.
The capsular polysaccharide, an important pneumococcal virulence factor, is the best example
on the pneumococcal diversity. There are over 98 serotypes characterized to date presenting
differences in their capsule (cps) locus. Additional to the cps locus, the pneumococcus also
presents 13 genomic islets annotated as regions of diversity (RD) encoded in the auxiliary
genome. Remarkably, 8 of the pneumococcal RD studied so far have been associated with
virulence. Furthermore, the ongoing sequencing of over 4000 pneumococcal genomes have
shed light on the conservation level of well-known pneumococcal virulence factors.
Interestingly, important pneumococcal virulence determinants show variations in the gene and
protein sequence among the different strains. Prototypes are for example the pneumococcal
surface protein C (PspC) and pneumococcal adherence and virulence factor B (PavB).
Conversely, gene regulation in S. pneumoniae is carried out by highly conserved and genome-
wide distributed transcriptional factors. Overall, the pneumococci interplays with its
environment with 4 major regulatory systems: quorum sensing (QS), stand-alone
transcriptional regulators, small RNAs (sRNAs) and two-component regulatory systems (TCS).
Some of these systems are multifaceted and share more than one feature. Furthermore, there
is crosstalk among the different systems, requiring the activation of a signaling cascade to
function properly.
A comprehensive analysis of the distribution and conservation of pneumococcal
virulence factors and TCS was obtained in this study. The results are summarized as a
simplified variome in which 25 pneumococcal strains with a complete sequenced genome were
analyzed. Interestingly, the genes encoding the glycolytic protein enolase and the toxin
pneumolysin were the most conserved virulence determinants. Additionally, the high level of
conservation was confirmed for the pneumococcal TCS regulators, especially for WalKR,
CiaRH and TCS08.
The main focus of this study was on the regulatory functions of pneumococcal TCS.
With this in mind, an extensive and detailed systematic review of the 13 pneumococcal TCS
and its orphan RR was undertaken. For this purpose, every pneumococcal TCS was analyzed
for its reported functional and structural information along with its contribution to the main
pathophysiology of the pneumococci. In brief, S. pneumoniae can utilize its TCS for the
regulation of important cellular processes and the sensing of detectable signals in the
environment. Additionally, the role of TCS in pneumococcal processes and signal sensing can
be divided further. In the first place, pneumococcal TCS regulate competence and fratricide,
the production of bacteriocins and host-pathogen interaction processes, while the detectable
signals include cell-wall perturbations, environmental stress, and nutrients. As a conclusion
from this section, it is possible to analyze the pneumococcal TCS in a comprehensive manner.
There is a complex network among the different pneumococcal regulators and the TCS play
an important role. Moreover, these systems are highly conserved and essential for the proper
functioning of the pneumococcus as a pathogen.
Following up on pneumococcal TCS, this study focused especially on the TCS08.
Interestingly, the pneumococcal TCS08 has been previously associated with the regulation of the cellobiose metabolism. Furthermore, this system has also been reported to regulate the
expression of genes encoded in the RD4 (Pilus-1). Remarkably, the pneumococcal TCS08
was shown to be highly homologous to the SaeRS system of Staphylococcus aureus. Initially,
mutant strains lacking a single (Δrr08 or Δhk08) or both components (Δtcs08) of the TCS08
were generated in pneumococcal D39 and TIGR4 strains. Transcriptomics and functional
assays showed a downregulation of the PI-1 in the absence of the complete tcs08, while PavB
presented an upregulation in the Δhk08 knockout. Moreover, an important number of genes
coding for intermediary metabolism proteins were also found to be differentially expressed by
microarray analysis. As such, the TIGR4Δhk08 strain presented a downregulation for the
cellobiose operon (cel). In contrast, an upregulation was reported for the fatty acid biosynthesis
(fab) and arginine catabolism (arc) operons. Conversely, a decrease in gene expression was
seen in the TIGR4Δrr08 strain for the arc operon. Finally, in vivo murine pneumonia and sepsis
models highlighted an involvement of TCS08 in pneumococcal virulence. Remarkably, the
different TCS08 mutants presented a strain dependent effect on their virulence severity. The
TIGR4Δrr08, and all TCS08 mutants in D39 showed a decrease in virulence in the pneumonia
model, with no changes in sepsis. Conversely, the absence of HK08 in TIGR4 presented a
highly virulent phenotype in both pneumonia and sepsis models. To sum up, the pneumococcal
TCS08 influenced the expression of genes involved in fitness and colonization. Specifically,
those coding for the adhesins PavB and PI-1 and fitness proteins from the cel, arc and fab
operons. Remarkably, the highest changes in expression were observed in the strains lacking
the HK08. Additionally, TCS08 has a strain dependent impact on pneumococcal virulence as
showed by murine pneumonia and sepsis models when comparing the effects in D39 and
TIGR4.
This work study a monolayer of branched poly(ethyleneimine (PEI) adsorbed onto oppositely charged surfaces with iron chelates or iron ions in the absorption solution. The conformation of adsorbed PEI is explored in the dependence of the composition of the adsorption solution by measuring the surface forces using atomic force microscopy (AFM) with the colloidal probe (CP) at different ionic strengths (INaCl) in surrounding aqueous solution. The surface coverage of these layers is investigated using X-ray reflectivity.
PEI solutions show different pH values with iron chelates (pH = 3), iron ions (pH = 4.67) or pure water (pH = 9.3) at room temperature. Low surface coverage of PEI at pH = 3 adjusted by monovalent ions was also observed. However, adsorbing PEI with iron ions or iron chelates and washing with pure water shifts the pH, leading to an adsorbed PEI layer with high coverage. In our observation, the influence of iron ions and iron chelates on the surface coverage of PEI film is stronger than the pH effect. PEI adsorbed from a pure water solution shows flat conformation. Surface force measurements with CP show that PEI adsorbed from solutions containing iron chelates or iron ions cause almost identical steric forces. The thickness of the brush L is determined as a function of the ionic INaCl in the measuring solution. It scales as a polyelectrolyte brush.
The maximum number density of gold nanoparticles (AuNPs) adsorbed onto the PEI brushes was identical and larger than on flatly adsorbed PEI. On the PEI layer with the larger surface coverage, the AuNPs aggregate; on the PEI layer with the lower surface coverage they do not aggregate. Taken together, these results contribute to understanding the mechanisms determining surface coverage and conformation of PEI and demonstrate the possibility of controlling surface properties, which is highly desirable for potential future applications.
In this thesis, we also investigate the top layer (PSS and PDADMA) of polyelectrolyte multilayer (PEM) films. PEM films were prepared by sequential adsorption of oppositely charged PEs on solid substrates. PEM films consist of polydiallyldimethylammonium (PDADMA) as polycation and the polystyrene sulfonate (PSS) as polyanion. PDADMA has a smaller linear charge density than PSS. For this system, two different growth regimes are known: parabolic and linear. I studied the top layer (PSS and PDADMA) conformation of PEM films and how the structure of this top layer is affected by increasing the number of PDADMA/PSS layer pairs N and the addition of salt to the surrounding solution.
The INaCl was changed during the force-distance measurements. PSS terminated films always show electrostatic forces at INaCl < 0.1 M and flat conformation. The surface charge density is always negative at INaCl < 0.1 M. The surface charge of the PSS top layer starts to turn from negative to positive at N ≥ 14. At N between 13 and 15, adsorbed PSS cannot compensate all the excess PDADMA charge. This leads to an accumulation of the positive extrinsic sites within the PSS terminated film beyond a specific N. At INaCl ≈ 0.1 M, an exponential decaying force was measured. This is an indication of unusual long-ranged hydration force (decay length λ-1 ≈ 0.2-0.5 nm), and PSS terminated film shows zwitterionic or neutral surface. At INaCl > 0.1 M, a non-electrostatic action occurs and the PSS terminated film reswells in solution.
PDADMA terminated surface consisting of few layers show a flat conformation and the electrostatic forces were measured. For N ≥ 9 and INaCl ≤ 0.1 M, steric forces were measured. The force-distance profiles are well-explained by Alexander and de Gennes theory. PDADMA chains show a maximum L that is around 40-45 % of the contour length. For INaCl ≈ 0.1 M, and N > 9, a flat, neutral or zwitterionic surface is found (λ-1 ≈ 0.3-0.9 nm). For N = 9 and INaCl > 0.1 M, a strong screening of electrostatic interaction and attractive forces are observed. For N > 9 and INaCl > 0.1 M, the ion adsorption into the PE chains leads to an increase in the monomer size and as a result, the L increases and PDADMA brushes reswell again into the solution.
These data show that by varying N and INaCl, different surface forces can be obtained: Electrostatic forces (flat chains) both positive and negative, steric forces (brush), hydration force (flat, neutral or zwitterionic surface), and effects not yet explained (reswelling brush).
Zusammenfassung
Die Wundheilung stellt einen komplexen und sensiblen Prozess dar, wobei neben Keratinozyten auch besonders Immunzellen eine wesentliche Rolle spielen. Besonders in der Medizin ist die Behandlung von Wunden eine zentrale Aufgabe und erfordert immer mehr Techniken, um diesen Prozess effizienter ablaufen zu lassen. Seit einigen Jahren steht die Behandlung von Wunden mittels Niedertemperatur Plasma immer mehr im Fokus der Wissenschaft. Dabei besteht Plasma aus zahlreichen Komponenten, wobei jede Komponente die Zelle unterschiedlich beeinflussen kann. Da auch jede Wunde einzigartig im Hinblick auf Beschaffenheit und Erregerspektrum ist, sollte dies auch mit einer individuellen Abstimmung der Plasamkomponenten einhergehen um so die Wundheilung noch effizienter zu gestallten. Ziel dieser Arbeit ist die Modifizierung der Plasma-Komponenten durch einen Gasmantel, um herauszufinden, welche Modifizierung am effektivsten auf Immunzellen und somit auch auf die Wundheilung wirkt.Dafür wurde in der vorliegenden Arbeit die Auswirkungen von fünf Gaszumischungen im Mantelgas eines argonbetriebenen kalten Atmosphärendruckplasmajets (kINPen 11) auf die Generierung von reaktiven Spezies in Flüssigkeiten und auf Monozyten in vitro untersucht. Der kINPen (ein Gerät der Firma neoplas,zur Erzeugung von Niedertemperatur-Plasma) war dabei auf 5slm(Standardliter pro Minute Argon) und Burstmodus eingestellt. Die Gaszusammensetzung variiert von 100% Stickstoff (N2) und 0% Sauerstoff (O2) in 25íger Schritten zu 100% O2 und 0% N2. Dabei entstehen abhängig von der O2- und N2-Zufuhr im Gasmantel unterschiedliche reaktive Spezies. Als repräsentativ für die Bildung von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) wird Wasserstoffperoxid (H2O2) und für reaktiven Stickstoffspezies (RNS) werden Nitrit (NO2–) und Nitrat (NO3–) erfasst. Die Experimente wurden nach Flüssigkeitsanalytik und zellphysiologischen Aspekten gegliedert. Es wurde die THP-1-Monozytenzelllinie verwendet. Zu den Methoden der Flüssigkeitsanalytik gehören die Bestimmung des pH-Werts, die Detektion der NO2–-, NO3–- und H2O2-Konzentration. Zellphysiologisch wurde die Zellviabillität,die Apoptoserate,der Wachstumsfaktor HB-EGF,sowie die Zytokinsekretion detektiert. Zudem wurde die direkte und indirekte Plasma-Behandlung verglichen.Bei derdirekten Plasma-Behandlung stehen die Zellen mit dem Plasmaeffluenten im direkten, kontinuierlich Kontakt, wohingegen bei der indirekten Behandlung nur das Zellkulturmedium behandelt wird und anschließend auf die Zellen gelangt. Die Zellen haben keinen Kontakt mit dem Plasmaeffluenten. Zu der Flüssigkeitsanalytik gehört die gezielte Messung der durch das Plasma entstehenden ROS und RNS in phosphatgepufferte Salzlösung (PBS) und Zellkulturmedium (RPMI-Medium, Roswell Park Memorial Institute). Es konnten keine pH-Wert-Veränderungen durch die Plasma-Behandlung gemessen werden, aber mit Zunahme der Behandlungszeit stieg die Menge an reaktiven Spezies. Der Gasmantel hat besonders Auswirkungen auf den Gehalt der Flüssigkeiten an reaktiven Spezies. Die niedrigsten Nitrat-Anion (NO3–)- und Nitrit-Anion (NO2–)-Konzentrationen ergaben sich bei der 100% und 0%N2-Mantelgaszumischung. Die75%N2-Mantelgaszumischung zeigte die höchste NO3–-Konzentration in PBS. Die H2O2-Konzentration nahm mit dem Anteil an O2 im Mantelgas zu und erreicht ihr Maximum bei Mantelgaszumischung gezeigt werden. Alle anderen Mantelgaszumischungen zeigten zwar bei der Flüssigkeitsanalytik deutliche Unterschiede, doch durch die Anwesenheit von THP-1-Zellen wurde der Einfluss deutlich geringer. Die Gaszumischungen hatten trotz unterschiedlicher Bildung von reaktiven Stickstoff- und Sauerstoffspezies keinen großen Effekt auf die Zelltoxizität. Die 50%-N2-Mantelgaszumischung bewirkte die höchsten Konzentrationen an reaktive Sauerstoff- und Stickstoffspezies (RONS), was mit einer erhöhten frühen und späten Apoptose einherging und mit niedrigen IL-8-Werten. Die 100% N2-Mantelgaszumischung zeigte die größten Effekte auf die Zytokinsekretion. Die IL-6-Konzentration sank sowohl bei den direkt als auch indirekt mit Plasma behandelten und mit Lipopolysaccharid (LPS)-stimulierten Proben. Gleichzeitig wurde für die unstimulierte, indirekte Plasma-Behandlung ein deutlicher Anstieg der IL-8-Konzentration gemessen. Neben den erwähnten Ergebnissen konnten weitere zelluläre Effekte unabhängig von den Mantelgaszumischungen gemessen werden. Zum Einen zeigten sich deutliche Unterschiede zwischen der direkten und indirekten Plasma-Behandlung. Die indirekte Plasma-Behandlung,d.h.diePlasma-Behandlung von Zellkulturmedium und die anschließende Inkubation der Zellen, zeigte eine starke Erhöhung der IL-8-Konzentration, die mit der N2-Konzentration im Mantelgas anstieg. Auch für die IL-6- und IL-8-Konzentrationen nach LPS-Stimulation zeigten sich Unterschiede zwischen der direkten und indirekten Behandlung. Die indirekte Plasma-Behandlung zeigte eine stark reduzierte Zellviabilität gegenüber der direkten Plasma-Behandlung (1 min), die eher aktivierend wirkte. Zum Zweiten zeigte sich nach der Plasma-Behandlung, dass die Zellen im Durchflusszytometer eine Erhöhung des Volumens und der Granularität nach langen Behandlungszeiten aufwiesen und scheinbar erhöhte Zellviabilität. Eine Detektion des Wachstumsfaktors HB-EGF mit Hilfe der FACS-Analyse konnte nicht gezeigt werden. Drittens, konnte durch Zugabe von Katalase ein Anstieg der NO2–-Konzentration im RPMI im Vergleich zur Behandlung ohne Katalase gezeigt werden. Somit spiegelt die Flüssigkeitsanalytik nicht die Stituation in Gegenwart von Zellen in vitro wieder. Erstmalig konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass die Modifizierung der Umgebungsgase bei der Plasma-Behandlung einen Einfluss auf die Bildung von ROS, RNS und Zytokinen hat. Besonders die 50% N2-Mantelgaszumischung hat mit der Reduktion der IL-8-Konzentration und damit der Reduktion eines für die Angionese relevanten Faktors möglicherweise einen negativen Effekt auf die Wundheilung. Im Gegensatz dazu bewirkt die 100% N2-Mantelgaszumischung durch Abnahme von IL-6 eine Verringerung der Entzündungsmediatoren und durch die Erhöhung von IL-8 eine Zunahme eines für die Angiogenese in Wunden wichtigen Parameters. Gleichzeitig konnte gezeigt werden, dass der Einfluss durch die Behandlungszeit und der direkten und indirekten Behandlung einen weitaus größeren Effekt auf Monozyten haben könnte als bisher angenommen. Somit leistet diese Arbeit einen zusätzlichen Beitrag für das weitere Verständnis bei der Aufklärung der zellulären Effekte durch die Plasma-Behandlung. Es kamen aber auch neue Fragen auf, die noch nicht hinreichend geklärt wurden: Erstens, welcher Mechanismus steht hinter der Zunahme der Granularität und des Volumens nach langen Plasma-Behandlungen. Zweitens, in wie weit sind die ohne Katalase-Behandlung gemessenen NO2–-Konzentrationen aussagekräftig. Drittens, haben die indirekte und direkte Plasma-Behandlung den gleichen Effekt in vivo wie in vitro. Um diese Fragen weiter zu klären ist weitere Forschung nötig.