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With the development of new functional genomics methods that can access the whole genome, transcriptome, proteome and metabolome more comprehensive insights in cellular processes are possible. Largely based on these advances, our knowledge about molecular constituents for many organisms is increasing at a tremendous rate. Until today, the genomes of several organisms including pathogenic bacteria are already sequenced and pave the way for metabolic network constructions. Interest in metabolomics, the global profiling of metabolites in a cell, tissue or organism, has been rapidly increased. A range of analytical techniques, including nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, gas chromatography–mass spectrometry (GC–MS), liquid chromatography–mass spectrometry (LC–MS), Fourier Transform mass spectrometry (FT–MS), high performance liquid chromatography (HPLC) are required in order to maximize the number of metabolites that can be identified in a matrix. With the help of microbial metabolomics (qualification and quantification of a huge variety of metabolites from a bacterium) deciphering of the bacterial metabolism is feasible. The metabolome pipeline or workflow encompasses the processes of (i) sample generation and preparation, (ii) establishment of analytical techniques (iii) collection of analytical data, raw data pre-processing, (iv) data analysis and (v) data integration into biological questions. The present work contributes to the above mentioned steps in a metabolomics workflow. A specific focus was set to the exo- and endometabolome analysis of Gram-positive bacteria
Genome-wide association studies (GWAS) are used to identify genetic markers linked with at least partially heritable diseases or phenotypes without prior knowledge of any disease-associated genetic loci. In summer 2008, all individuals of the population based cohort Study of Health in Pomerania (SHIP) were individually genotyped using the Affymetrix Genome-Wide Human SNP Array 6.0 microarray. The aim of this work was to establish an efficient workflow for GWAS using the more than 4000 individually genotyped samples of the SHIP cohort as well as pooled samples, focusing exclusively on analyzing genetic variations based on single nucleotide polymorphisms (SNPs). Firstly, an optimal array platform for the genotyping analysis had to be chosen that detected most of the available genetic variants at a high level of accuracy. Secondly, extensive quality controls had to be performed starting from DNA extraction and including tests of the generated array data by the analysis software to obtain the most reliable data for the subsequent association studies. For the identification of loci with smaller genetic influences, individual cohorts were meta-analyzed in large nationally and internationally organized consortia (e.g. CHARGE, BPGen, HaemGen, GIANT, CKD Gen). To participate in those meta-analyses, a comparable common set of genetic data had to be generated. This was done by imputation of the data generated by individual array-based genotyping on the basis of a reference panel using chromosomal linkage information. Due to the extensive phenotype information in the SHIP study, it was possible to perform many genome-wide discovery analyses and replication studies of possible susceptibility loci in a short time once the genetic data was available and processed. This resulted in the necessity to set up an efficient workflow for storing the huge amount of genetic data, converting it into different formats readable for specific analysis software, performing the association analyses and processing the results into a human-readable and clear format. This included replications, GWAS and meta-analyses of several cohorts. Many susceptibility loci were newly identified in different association studies with the SHIP data included and were subsequently published. In this work, genetic association studies with the SHIP data included were performed and published on blood pressure, uric acid concentrations, cardiac structure and function, lipid metabolism, hematological parameters, kidney functions, smoking quantity, circulating IGF-I and IGFBP-3 concentrations and thyroid volume including the risk of goiter development. Besides the SHIP cohort, there was a need to use other, especially patient cohorts for GWAS. Since no genotype information from these patient cohorts was available and the individual genotyping of many probands is still expensive and therefore often not affordable, we established the cost-effective allelotyping method that relied on pooling of DNA samples prior to the hybridization with microarrays. After estimating the pooling-specific error of a case-control allelotyping study, the allelotyping approach was used for identifying genetic susceptibility loci associated with aggressive periodontitis. If not referring to work of collaborators, all statistical analyses, data handling and in silico work concerning the SHIP data described in this context was performed by the author of this dissertation.
Von Juli 1998 bis Mai 2007 wurden an der Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald 136 Patienten nach Weil operiert, wobei wir 101 davon für eine Folgeuntersuchung nach einem durchschnittlichen Untersuchungszeitraum von 3,5 Jahren gewinnen konnten. Das mittlere Alter der Patienten betrug 54,2 Jahre. Der Frauenanteil lag bei ungefähr 90%. Anhand prä- und postoperativer Werte nach dem Metatarsophalangeal-Interphalangeal Score nach Kitaoka et al. (1994) mit maximal 100 Punkten wurde das Patientenkollektiv beurteilt. Dieser Untersuchungsbogen berücksichtigt objektive Faktoren wie Beweglichkeit und Gelenksstabilität sowie subjektive Faktoren wie Schmerzen als auch die Stellung des Vorfußes. Die Probanden wurden gegliedert angefangen mit Gruppe 1 (20 Fälle, 19,8% der Gesamtheit), die aufgrund ausschließlicher Weil-Osteotomien basierend auf einer primären Metatarsalgie operiert worden sind. Weiterhin gab es 48 Eingriffe (47,53%) mit gleichzeitiger Hallux-valgus-Operation (Osteotomien nach Austin und Akin, Scarf sowie Basisosteotomien), die als Gruppe 2 verzeichnet wurden. Zuletzt wurden alle Patienten mit Voroperationen am Vorfuß, insgesamt 33 Patienten, d.h. 32,67%, als Gruppe 3 klassifiziert. Insgesamt schlossen alle Studienteilnehmer im Mittel mit präoperativen 28,67 zu postoperativen 73,14 Punkten sehr gut ab. Eine Steigerung um 44,5 Punkte war mit vielen ähnlichen Studien vergleichbar (Seide et al. 2000; O'Kane et al. 2002; Gibbard et al. 2003; Garcia-Rey et al. 2004; Sabo et al. 2004; Hofstaetter 2006) und bekräftigt damit die Etablierung der Weil-Technik in der Vorfußchirurgie. Ein Ziel dieser Arbeit war es, mit dem Gruppenvergleich die Frage nach gezielter Indikation zu hinterfragen. Die Klasse 3, d.h. Patienten, die aufgrund einer sekundären Metatarsalgie operiert worden sind, schnitten unter den Gruppen mit postoperativ 80,82 Punkten am besten ab. Hingegen erzielten die Studienteilnehmer mit gleichzeitiger Hallux-valgus-Operation einen postoperativen, mittleren Scorewert von 68,88 ähnlich wie die Probanden in Gruppe 1 mit 70,7 Punkten. Gerade in den Unterpunkten der postoperativen Beschwielung und der Bewertung der Vorfußstellung fiel die zweite Gruppe signifikant schlechter aus. Dennoch verzeichnete das Patientenkollektiv 3 die meisten Komplikationen mit 27,3%, darunter nachfolgende Entfernungen von störendem Osteosynthesematerial, eine PIP-Arthrodese, eine Knochennekrose und Wundinfektionen. Im gesamten Patientenklientel erlitten hingegen nur 20,79% eine Komplikation. Als Fazit betrachten wir die Osteotomie nach Weil als ein sehr effektives Verfahren zur operativen Therapie der Metatarsalgie und bestärken dessen Etablierung. Trotzdem sich ein erhöhter Anteil von Komplikationen bei Patienten mit Voroperationen am Vorfuß auftat, empfehlen wir aufgrund der exzellenten Scoreergebnisse die Weil‘sche Methode auch dort anzuwenden. Aus unseren Untersuchungen stellten wir fest, dass diese Art der Operation eine gezielte Verfahrensweise selbst unter erschwerten Bedingungen bei vorhergehenden Eingriffen bietet. Mit einer realistischen Aufklärung über eine mögliche spätere Metallentfernung und dem verstärkten Entgegenwirken von Wundinfektionen verkörpert die Weil-Technik nicht nur eine Alternative, sondern eine Präferenz für die optimale Behandlung von Patienten mit sekundärer Metatarsalgie.
Impurity ions pose a potentially serious threat to fusion plasma performance by affecting the confinement in various, usually deleterious, ways. Due to the creation of helium ash during fusion reactions and the interaction of the plasma with the wall components, which makes it possible for heavy ions to penetrate into the core plasma, impurities can intrinsically not be avoided. Therefore, it is essential to study their behaviour in the fusion plasma in detail. Within the framework of this thesis, different problems arising in connection with impurities have been investigated. 1. Collisional damping of zonal flows in tokamkas: The effect of impurities on the collisional damping of zonal flows is investigated. Since the Coulomb collision frequency increases with increasing ion charge, heavy, highly charged impurities play an important role in this process. The effect of such impurities on the linear response of the plasma to an external potential perturbation, as caused by zonal flows, is calculated with analytical methods and compared with numerical simulations, resulting in good agreement. 2. Impurity transport driven by microturbulence in tokamaks: Fine scale turbulence driven by microinstabilities is a source of particle and heat transport in a fusion reactor. A semi-analytical model is presented describing the resulting impurity fluxes and the stability boundary of the underlying mode. The results are compared with numerical simulations. Both the impurity flux and the stability boundary are found to depend strongly on the plasma parameters such as the impurity density and the temperature gradient. 3. Pfirsch-Schlüter transport in stellarators: Due to geometry effects, collisional transport plays a much more prominent role in stellarators than in tokamaks. Analytical expressions for the particle and heat fluxes in an impure, collisional plasma are derived from first principles. Contrary to the tokamak case, where collisional transport is exclusively caused directly by friction, in stellarators an additional source of transport exists, namely pressure anisotropy. Since this term is, contrary to the contribution from friction, non-ambipolar, it plays an important role regarding the ambipolar electric field. Furthermore, the behaviour of heavy impurities in the presence of strong radial temperature and density gradients is studied, which lead to a redistribution of the impurities on the flux surfaces. As a consequence, the radial impurity flux is decreased considerably compared with a plasma in which the impurities are evenly distributed on the flux surfaces.
Zum Einfluss von Stoffwechselveränderungen auf die Autoregulation der retinalen Mikrostrombahn
(2010)
Zielstellung: Stoffwechselveränderungen beeinflussen möglicherweise die Parameter der retinalen Gefäße, die mit dem Gefäßanalysegerät (RVA, Imedos Deutschland) gemessen werden. Die Ergebnisse könnten zu einem standardisierten Untersuchungsablauf führen, der die Aussagekraft der retinalen Gefäßanalyse erhöht. Methoden: 40 gesunde Erwachsene im Alter zwischen 18 – 30 Jahren wurden hinsichtlich ihrer endothelialen Funktion der Netzhautgefäße vor und nach einer Mahlzeit gemessen (präprandial; 0,5h und 1,5h postprandial). Blutdruck (diastolisch, systolisch, MAD) und Blutzucker wurden als mögliche Einflußfaktoren definiert. Mit dem Retinal Vessel Analyzer wurde jeweils die dynamische und statische Gefäßanalyse durchgeführt. Die Parameter der der statischen Analyse waren dabei die Durchmesser der Venen und Arterien, sowie der arterio-venöse Quotient (AV- Quotient). Die dynamische Analyse ermittelte die durch Lichtreize hervorgerufene Gefäßreaktionen wie Erweiterung, Verengung und die daraus resultierende Amplitude in Prozent des Grunddurchmessers. Ergebnisse: Während die Blutzuckerwerte 0,5h postprandial anstiegen, verringerten sich die diastolischen Blutdruckwerte. Die statische Gefäßanalyse zeigte einen verringerten venösen Gefäßdurchmesser. Veränderte Stoffwechsellagen verursachten bei der dynamischen Analyse eine postprandiale Zunahme der venösen (p=0,023) und arteriellen (p=0,022) Verengung, sowie der arteriellen Amplitude (p=0,05). Insgesamt waren die Veränderungen der Gefäßparameter eher auf die Blutdruckänderungen als auf die der Blutzuckerwerte nach einer Mahlzeit zurückzuführen. Schlussfolgerung: Veränderungen der Stoffwechsellage beeinflussen die Autoregulation der retinalen Mikrostrombahn. Das Ziel sollte dementsprechend ein standardisierter Messablauf sein, der zu verlässlicheren und vergleichbaren Ergebnissen der retinalen Gefäßanalyse im klinischen Gebrauch führt.
Die Arbeit untersucht die Geometrie selbstähnlicher Mengen endlichen Typs, indem die möglichen Nachbarschaften kleiner Teile klassifiziert und ihr Zusammenhang untersucht werden. Anwendungen sind die Dimension von selbstähnlichen Maßen und überlappenden Konstruktionen sowie die Bestimmung von Zusammenhangseigenschaften.
Als eine der häufigsten Arthrosen des Menschen gewinnt die Gonarthrose mehr und mehr an Bedeutung in unserer Gesellschaft. Ursächlich hierfür ist die demographische Entwicklung mit einer steigenden Lebenserwartung. Häufig steht die Implantation einer Knietotalendoprothese am Ende des Behandlungspfades. In die vorliegende Studie wurden zunächst prospektiv alle 599 Primärimplantationen der Jahre 2003 bis 2005 in der Klinik für Orthopädie der Universität Greifswald eingeschlossen. Alle Patienten mit perioperativen oder postoperativenKomplikationen nach primärer Implantation einer Knietotalendoprothese wurden erfasst und anschließend statistisch ausgewertet. Desweiteren erfolgte die Erhebung von Knee-Society-Score, Hospital for Special Surgery-Score und Patella-Score nach Turba präoperativ und nach Abschluß der Anschlußheilbehandlung, durchschnittlich nach 6,2 Wochen postoperativ (5-8 Wochen). Insgesamt wurden 91 Komplikationen bei 82 Patienten mit einem Altersdurchschnitt von 67,1 Jahren erhoben. Die Gesamtkomplikationsrate lag bei 15,1%. Der Anteil an major-Komplikationen lag bei 8,1%, der Anteil an minor-Komplikationen 7,0%. Am häufigsten traten postoperative Hämatome, Bewegungseinschränkungen und Wundheilungsstörungen auf. Im differenzierten Vergleich von patellarem Vorgehen (mit / ohne PRF-Ersatz), Implantationsart (vollzementiert / Hybrid), der beiden häufigsten Prothesenmodelle (TC-Plus / Natural Knee II) und Oberflächenersatz mit entsprechender Achsdeviation gegen teilgekoppelte Prothesen zeigte sich sowohl in der Komplikationsrate, als auch im Schweregrad der Komplikationen kein signifikanter Unterschied. Bei der Scoreauswertung wurde der KSS von präoperativ 101,17 Punkten auf postoperativ 150,81 Punkte gesteigert. Der HSS stieg von präoperativ 51,9 Punkten auf 72,5 Punkte postoperativ und der Turba-Score verbesserte sich von präoperativ 10,3 Punkten auf 4,7 Punkte postoperativ. Bei den Gruppenvergleichen zeigte sich als einzige Signifikanz ein schlechterer präoperativer KSS (knee-score) und HSS der teilgekoppelten Prothesen, bedingt durch ein geringeres Bewegungsausmaß,gegenüber Oberflächenersatzprothesen mit entsprechender Achsdeviation. Unsere Score-Ergebnisse und Komplikationsraten stimmen mit der internationalen Literatur überein. Die Risikofaktoren Diabetes mellitus und Adipositas für Wundheilungsstörungen und Infektionen konnten bestätigt werden. Im Vergleich der einzelnen Gruppen bleibt die Frage, ob ein primärer Patellarückflächenersatz erfolgen sollte, bleibt weiterhin offen. Zwar zeigte sich keine erhöhte Komplikationsrate bei Prothesen mit PRF-Ersatz, was für einen Ersatz sprechen würde, aufgrund des gleich guten Outcomes ohne PRF-Ersatz zeigte sich in unseren Untersuchungen jedoch auch kein Vorteil des PRF-Ersatzes. Hinsichtlich der Frage, ob Hybridtechnik oder vollzementierte Implantationstechnik zu präferieren sind, zeigte sich in unseren Untersuchungen kein Vorteil einer der beiden Implantationstechniken. Bei Oberflächenersatzprothesen mit Achsdeviationen, welche grenzwertig an der Indikation zur teilgekoppelten Prothese sind, zeigten sich vergleichbare Ergebnisse zu teilgekoppelten Prothesen. Signifikant war das geringere präoperative Bewegungsausmaß der teilgekoppelten Prothesen, was bei vergleichbaren Achsdeviationen den Ausschlag für die Teilkopplung gegeben zu haben scheint. Aufgrund der in der Literatur beschriebenen höheren Komplikationsrate im längeren follow-up sollte jedoch der geringstmögliche Kopplungsgrad bei stabilen Gelenkverhältnissen gewählt werden. Auch bei der Beurteilung aller anderen Ergebnisse muß das kurzfristige follow-up der vorliegenden Studie bedacht werden. Eine mögliche Patella-Problematik tritt meist erst nach längerem follow-up als dem unserem auf. Ebenso ergibt sich die heutige Präferenz zur vollzementierten Technik aus längerfristigen Überlegungen wie Lockerungen und Revisionsstrategien, welche in unserem kurzen follow-up keine Rolle spielen.
Tertiary alcohols have become interesting targets for organic synthesis themselves or as building blocks for valuable pharmaceutical compounds. However, the synthesis of optically pure tertiary alcohols is still a challenge both chemical and enzymatic means. Enzymes containing the GGG(A)X motif in the active site region have been known to show activity towards these sterically demanding substrates. Several tertiary alcohols have been resolved with high enantioselectivity by using this biocatalytic synthetic route. This thesis aims at providing a better understanding of enantiorecognition of GGG(A)X motif hydrolases in the enzymatic synthesis of enantiomerically enriched tertiary alcohols. Kinetic resolution of a wide range of tertiary alcohols using hydrolases provided insights on factors that can influence enantioselectivity of GGG(A)X motif enzymes. Additionally, a newly proposed chemoenzymatic method to synthesize protected alpha,alpha-dialkyl-alpha-hydroxycarboxylic acids has broadened the application of these enzymes to synthesize optically pure tertiary alcohols. Newly found biocatalysts through functional screening, database mining and rational protein design approaches provided a better enzyme platform for optically pure tertiary alcohol resolution.
This dissertation evaluates the effects of site conditions and livestock grazing on the vegetation of Azerbaijan’s winter pastures. We improved methods to estimate grazing intensity in vast rangelands and enhanced an approach to detect discontinuities in vegetation changes along environmental gradients. All analyses use field data from the semi-arid rangelands of Gobustan and Jeiranchel, at the foothills of the Greater Caucasus mountains. The data set comprises 313 vegetation relevés, each sized 100 m², based on a pre-stratification using topographical parameters. Additionally, we included data from farm transects and exclosure experiments. For each plot, selected site and soil variables were determined. VEGETATION AND SITE CONDITIONS: By means of cluster analysis, we derived 16 vegetation types with a total of 272 vascular plant species. Our vegetation classification, which is closely linked to site conditions, is an important groundwork for adapted rangeland management and monitoring. The study areas are dominated by semi-deserts with a high coverage of dwarf shrubs, and the mean number of vascular plant species was found to be about 28 per 100 m². According to ordination analysis (NMDS), species composition changes primarily along the altitudinal gradient, gradually proceeding from the Salsola nodulosa semi-deserts of the lowest parts (below 300 m a.s.l.) to the Salsola ericoides and Artemisia lerchiana semi-deserts of the upper regions (300–650 m a.s.l.). Soil salinity and carbonate concentration decrease as altitude increases. A second gradient reflects grazing intensity. One plant community that is typically found on intensively grazed sites in the vicinity of farmyards stands apart from the rest, which are subject to lower grazing and trampling pressures. A third factor that differentiates plant communities is the sand concentration of the soils. Additionally, communities that occur on steep slopes differ from communities that occur on level terrain. EXCLOSURE EXPERIMENTS: Exclosure experiments revealed that short-time abandonment of grazing leads to an increase in the number of annual species, in vegetation coverage, and in the heights of forbs and grasses. Clipping experiments indicated that the herbaceous species show hardly any compensatory growth in response to grazing. ESTIMATING GRAZING INTENSITY: A recurrent theoretical problem in rangeland research is the spatial modelling of grazing intensity around grazing hotspots like farms or watering places, the so called piospheres. In a widely used approach, grazing intensity is assumed to decrease in direct proportion to the distance from a hotspot. The resulting response patterns, which relate characteristics of the vegetation or site conditions to grazing intensity, are often nonlinear, and have been interpreted as indicating threshold changes or diff erent state-and-transitions along grazing gradients. However, we show that these ‘thresholds’ are usually geometrical artefacts. Taking into account the concentric structure of grazing hotspots, we suggest a new approach that approximates grazing intensity as the ratio of the total number of livestock kept at the farm to the distance between a given plot and the hotspot centre. Our approach is a simple yet significant improvement over current approaches because it enables us to merge or compare data from different sampling sites and because the approximation is in direct proportion to other grazing indicators like dung density or soil salinity. SPECIES TURNOVER PATTERNS: Combining our new grazing pressure model with species presence/absence data, we modelled vascular plant species responses, patterns of species richness and species turnover along grazing gradients on farm transects in Gobustan. The derived typical species response pattern along the finite grazing gradient is a sigmoid decrease. Species richness declines monotonically with increasing grazing intensity and thus conforms to generally acknowledged assumptions on the relationship between species richness and grazing pressure in semi-arid rangelands. Species turnover along the gradient was calculated using the slopes of species response curves. At first sight, the resulting pattern gives evidence for a discontinuous change. However, it ranges within the 95 % confidence interval of a null model based on assumptions of the individualistic continuum concept. Thus, species composition seems to change continuously along grazing gradients in Gobustan. This new null model approach can probably be adapted and applied to all ecological gradients and is useful for the validation of individualcontinuum or community concepts.
Macrophages are cells of immune system and distributed throughout the body. They provide the first line of defense against microbial pathogen infections. Using bone marrow macrophages (BMMs) which derived from mice of strain BALB/c and strain C57BL/6, this study aimed to identify the changes in proteome of the macrophages due to IFN gamma stimulation and S. aureus infection. Two quantitative proteomic techniques, two-dimensional difference gel electrophoresis (2D-DIGE) and liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) were applied in this study. The analysis results indicated that many proteins which play important roles in immunological functions of macrophages were changed due to IFN gamma stimulation and S. aureus infection. This study also identified the differences in proteome of macrophages derived from mice of strain BALB/c in comparing to macrophages of strain C57BL/6.
Die Neugeborenenuntergewichtigkeit ist ein Produkt verschiedenster intrauteriner Einflussgrößen und ist mit ausgeprägten individuellen als auch gesellschaftlichen Früh- und Spätfolgen verbunden. Zum jetzigen Zeitpunkt liegen keine aktuellen Daten zum niedrigen Geburtsgewicht bzw. dessen maternalen Risikofaktoren für die Region Ostvorpommern vor. Aus diesem Grund standen körperliche und soziale Einflussgrößen sowie Ernährungs- und Rauchgewohnheiten von Frauen während der Schwangerschaft und deren Auswirkung auf die Prävalenz des niedrigen Geburtsgewichts in der Studienregion im Untersuchungsfokus. Der Survey of neonates in Pomerania (SNiP) war in dem Zeitraum von April 2004 bis März 2006 mit einer Erfassungsrate von 95,6 % populationsbasiert. Von den insgesamt 2395 gebärenden Frauen mit Wohnsitz in der Studienregion, nahmen letztendlich 78,8 % an der Studie teil. 6,8 % aller Neugeborenen (5,5 % der Einlinge; 51,0 % der Zwillinge) waren unabhängig von der Schwangerschaftsdauer leichter als 2500 g. Von diesen waren 1,6 % der reifen Einlinge sowie 30,4 % der 23 reifen Zwillingskinder bzw. 1,5 % aller reif geborenen Kinder mit einem Geburtsgewicht von weniger als 2500 g hypotroph. Bemessen an den Perzentilengrenzwerten kleiner/gleich 3. bzw. 10. Perzentile waren 2,2 % bzw. 8,3 % aller neugeborenen Kinder zu leicht für ihr Gestationsalter (small for gestional age, SGA). In den Untersuchungen stellten sich das mütterliche Untergewicht, eine den Empfehlungen entsprechende Gewichtszunahme, ein Lebensalter < 20 Jahre, Schulbildung < 10 Jahre, monatliches Nettoäquivalenzeinkommen < 750 €, Unterschichtzugehörigkeit, Nikotinabusus während der gesamten Schwangerschaft, Vegetarismus sowie eine fehlende Folsäure- und Multivitamineinnahme als Risikofaktoren für ein niedriges Geburtsgewicht in der Studienregion heraus. In den multivariaten Analysen, welche die o.g. mütterlichen Faktoren (außer maternale Erkrankungen und Ernährung) enthielten, waren insbesondere eine fehlende Einnahme von Multivitaminen, sowie das Rauchen während der gesamten Schwangerschaft mit einer deutlichen Risikoerhöhung für die Neugeborenenuntergewichtigkeit verbunden. Dabei erhöhte eine fehlende Einnahme von Multivitaminen das Risiko für ein Geburtsgewicht kleiner/gleich der 10. um den Faktor 1,75. Das Rauchen während der gesamten Schwangerschaft war 1,66-mal häufiger mit einem Geburtsgewicht kleiner/gleich der 10. Perzentile assoziiert. Eine niedrigere Schulbildung hatte im multivariaten Modell keinen signifikanten Einfluss auf die Neugeborenenuntergewichtigkeit. Im Hinblick auf die räumliche Verteilung der Neugeborenenuntergewichtigkeit in der Studienregion zeigten sich keine eindeutigen Unterschiede. Dennoch wies Wolgast den größten Anteil an Kindern mit einem Neugeborenengewicht kleiner/gleich der 10. Perzentile auf. Im Anklamer Umland war die Quote an zu leichten reifen Einlingen (Geburtsgewicht < 2500 g) mit 3,0 % am größten. Dagegen waren in Anklam die Neugeborenen kleiner/gleich der 3. Perzentile mit 3,4 % am zahlreichsten vertreten. Zudem konnte SNiP eine signifikante unterschiedliche lokale Verteilung von soziodemografischen Risikomerkmalen und - verhaltensweisen (Lebensalter < 20 Jahre, Schulbildung < 10 Jahre, Nettoäquivalenzeinkommen < 750 €, Unterschichtzugehörigkeit, Nikotinabusus, fehlende Folsäure- und Multivitamineinnahme) von Wöchnerinnen in der Region Ostvorpommern zeigen. Demgemäß stellten sich hierfür insbesondere Anklam, das Anklamer Umland sowie Wolgast als risikoreiche Regionen innerhalb Ostvorpommerns heraus. Keine bedeutsamen innerregionalen Unterschiede ergaben sich hinsichtlich des mütterlichen Körpergewichtes, der optimalen Gewichtszunahme, des täglichen Zigarettenkonsums, maternalen Erkrankungen sowie der Ernährungsform und -änderung. SNiP konnte anhand dieser Ergebnisse weitgehend zeigen, dass auch in Ostvorpommern die in der Literatur anerkannten maternalen Risikofaktoren für die Neugeborenenunterwichtigkeit von Bedeutung sind und deutliche Unterschiede hinsichtlich ihrer räumlichen Verteilung in Ostvorpommern existierten. Durch die zeitnahe Analyse und Bewertung der mütterlichen Merkmale anhand der Daten des Neugeborenensurvey war es erstmalig möglich, maternale Risikogruppen und „risikobehaftete“ Verhaltensweisen sowie „lokale soziale Brennpunkte“ herauszufinden. Darauf fußend kann eine Erarbeitung geeigneter bzw. Optimierung bereits verwirklichter Präventionsmaßnahmen in der Region möglich werden. Jedoch sind in Zukunft weitere Untersuchungen regionaler und zeitlicher Trends für Ostvorpommern erforderlich, um auch weiterhin eine Optimierung der Schwangerschaftsvorsorge und Präventionsarbeit zu ermöglichen.
Die Neonatale Alloimmunthrombozytopenie (NAIT) ist eine erworbene hämorrhagische Diathese durch thrombozytäre Antikörper. Die Immunisierung der Mutter findet nach Übertritt von kindlichen Thrombozyten bereits während der ersten Schwangerschaft statt. Mütterliche Anti-Thrombozyten-IgG-Antikörper führen nach diaplazentarem Übertritt zu einem Abbau der kindlichen Plättchen im retikulo-endothelialen System. 75% aller Fälle von NAIT sind durch Anti-HPA1a-Antikörper verursacht (HPA1a/b-Polymorphismus). Dieser Polymorphismus wird durch das GPIIIa-Gen des thrombozytären GPIIb/IIIa-Rezeptors ausgebildet. Immunologische Toleranz ist die immunologische Hyposensibilität gegenüber einem Antigen. Eine Form ist die orale Toleranz (OT), bei der es durch orale Zufuhr eines Antigens zu einer spezifischen Suppression der zellulären und humoralen Immunantwort kommt. Denkbar wäre auch eine immunologische Toleranz gegenüber dem GPIIIa-Polymorphismus. Das Fernziel dieser Arbeit war die Entwicklung einer transgenen zweikeimblättrigen Pflanze (Tabak/Karotte) zur oralen Toleranzinduktion im Menschen gegenüber dem HPA1a/b-Polymorphismus. Es wurde die Expression des humanen Glykoproteins GPIIIa in transgenem Tabak als Modellpflanzen systematisch untersucht. Die full-length cDNA von GPIIIa wurde schrittweise verändert und sowohl als native humane Form und als Konstrukt mit geändertem pflanzlichen Signalpeptid und einer Rückhaltesequenz in Pflanzenzellenassays getestet (Protoplastierung). Als subzelluläre Kompartimente der Versuche dienten je nach Konstrukt das Zytosol oder das Endoplasmatische Retikulum der Pflanzenzelle. Die Protoplastenassays erbrachten keinen Nachweis eines rekombinanten Proteins mit GPIIIa-spezifischen mono- und polyklonalen Antikörpern, ein RNA-Nachweis war methodisch nicht möglich. Allerdings konnte die erfolgreiche Transformation durch ein fluoreszierendes Kontrollprotein (GFP) bestätigt werden. Schließlich wurde der HPA1a-Polymorphismus in einem Proteinfragment mit einer Länge von 66 Aminosäuren in einem artifiziellen Gen rekonstruiert. Die Sequenz enthielt zusätzlich einen optimierten Pflanzenpromotor, spezifische sekretorische Signal-, tag- und Rückhaltepeptide und wurde in toto an die Pflanzenkodonusage angepasst. Mit dem Konstrukt wurde eine Tabakpflanzenlinie als Modell stabil transformiert. In den Pflanzen konnte die Integration und vollständige Transkription des synthetischen Gens mit der RT-PCR nachgewiesen werden. Die transgenen Pflanzen wurden mit GPIIIa- und tag-spezifischen Antikörpern mit unterschiedlichen Methoden (Western-Blot, ELISA) untersucht. Es wurden Versuchen zur Immunpräzipitation und Rekonstitution der Disulfidbrückenstruktur im Epitop durchgeführt. In keiner Pflanze konnte rekombinantes GPIIIa-Epitop detektiert werden. Auch der Nachweis eines unreifen Proteins anhand des c-terminalen tag-Peptides gelang nicht. Auffallend war in den Tabakzellen eine starke Kreuzreaktion eines inerten Proteins mit polyklonalen GPIIIa-Antikörpern auf Höhe der Bande des humanen GPIIIa. Es ist denkbar, daß Tabakpflanzen bereits ein GPIIIa-ähnliches Protein ausbilden und bei der Synthese von artfremden humanen GPIIIa das unreife Protein einer Degradation unterziehen oder es zu einem Gene-silencing kommt.
Hochpathogene aviäre Influenza-Viren (HPAIV) entstehen aus niedrig pathogenen aviären Influenza-Viren (LPAIV) durch die Erlangung einer polybasischen Spaltstelle im Hämagglutinin (HA). Diese gilt als Hauptvirulenzdeterminante. Durch die polybasische Spaltstelle kann das HA-Vorläuferprotein ubiquitär durch Subtilisin- ähnliche Proteasen gespalten werden, was zu einer systemischen Infektion führt. Bis jetzt sind in der Natur nur HPAIV der Serotypen H5 und H7 bekannt. Es ist noch unklar, ob die Umgebung der HA-Spaltstelle in der Evolution zum HPAIV angepasst werden muss, oder ob HA vom Serotyp H5 die polybasische HA-Spaltstelle besonders schnell erwerben können und ob die artifizielle Einführung einer polybasischen HA-Spaltstelle in verschiedene LPAIV HA-Serotypen zu einem hochpathogenen Phänotyp führt. Diese drei Fragestellungen wurden in separaten Projekten in der vorliegenden Arbeit untersucht. Vergleiche der HA-Spaltstellenumgebungen zeigten, dass die meisten HPAIV H5- Isolate entweder Serin oder Threonin an Position 323 (H3-Nummerierung) des HA tragen. LPAIV H5-Isolate besitzen dagegen an der korrespondierenden Stelle Valin. Darüber hinaus weisen die meisten LPAIV H5 an Position P2 der HA-Spaltstelle ein Threonin auf. Daher wurde der Einfluss dieser beiden Positionen auf die Virulenz untersucht. Hierzu wurden monobasische und polybasische HA-Spaltstellenmutanten des HPAIV A/Swan/Germany/R65/02 H5N1 (H5/R65) mit Hilfe der reversen Genetik hergestellt. In den in vitro Untersuchungen zeigten alle monobasischen HA-Spaltstellenmutanten den erwarteten Phänotyp eines LPAIV. Beim Wachstumsverhalten führte allerdings Serin zu einer effizienteren frühen Replikation. Außerdem scheint das HA-Spaltmotiv E-R!G, welches bisher in keinem LPAIV H5 gefunden wurde, einen Nachteil gegenüber dem HA-Spaltstellenmotiv E-T-R!G zu haben, welches bei LPAIV H5- Isolaten fast ausschließlich zu finden ist. Dieser Nachteil kann allerdings durch den Austausch von Valin 323 zu Serin aufgehoben werden. Im Gegensatz dazu führte der Austausch von Serin 323 zu Valin im HPAIV H5/R65 zu keinen Unterschieden in vitro. In vivo zeigten mit H5/R65-V infizierte Hühner aber ein verlängertes Überleben. Daher ist anzunehmen, dass Serin an Position 323 zur Virulenz im Huhn beiträgt. Die Evolution vom LPAIV Vorläufer zum HPAIV scheint nicht nur den Erwerb der polybasischen HA-Spaltstelle zu benötigen sondern auch die Veränderung von Regionen außerhalb der Spaltstelle. Um zu untersuchen, ob auch andere LPAIV außer H5 und H7 in der Lage sind, polybasische HA-Spaltstellen zu erwerben, wurden Selektionsversuche durchgeführt. Die HA verschiedener Serotypen (H3, H4, H5, H6, H7, H8, H9) wurden, um möglichst naturnahe Bedingungen zu schaffen, degeneriert mutagenisiert und dann ohne Zugabe einer externen Protease auf Trypsin-unabhängiges Wachstum hin selektiert. Es wurden nur von der monobasischen HA-Spaltstellenmutante des H5/R65 mit degeneriert mutagenisiertem HA, polybasische HA-Mutanten selektiert. Diese Viren zeigten eine ungewöhnliche AS-Komposition an der Spaltstelle, die weder der Wildtyp-Spaltstelle von H5/R65 noch einer natürlich bei HPAIV H5 vorkommenden Spaltstelle ähnelt. Zwei der isolierten Selektanten zeigten in weiteren in vitro Charakterisierungen den Phänotyp eines HPAIV. Da die Selektanten die restlichen sieben Gene und, außer der Spaltstelle, auch das HA mit H5/R65 gemeinsam haben, ist davon auszugehen, dass sie auch in vivo den Phänotyp eines HPAIV zeigen würden. Außerdem scheint es bei H5-Stämmen eine Prädisposition zum leichteren Erwerb einer polybasischen HA-Spaltstelle zu geben, wohingegen andere LPAIV-HA unter naturnahen Bedingungen polybasische HA-Spaltstellen deutlich schwerer erwerben können. Bei A/Chicken/Emirates/R66/02 H9N2 (H9/R66) führte die artifizielle Einführung der polybasischen HA-Spaltstellen eines HPAIV H5 oder H7 allein zwar zu Trypsin- unabhängigem Wachstum in vitro, bei Infektion von Hühnern blieb der Phänotyp aber unverändert niedrigpathogen. Die HA-Reassortante H9/R66+HAH5/R65 führte zur vorübergehenden nicht-letalen Erkrankung mit influenzatypischen Symptomen. Dagegen wies die Reassortante H5/R65+HAH9/R66mutR65 mit einem intravenösen Pathogenitäs-Index von 1,23 den Phänotyp eines HPAIV auf. Dies zeigt, dass ein HPAIV vom Serotyp H9 möglich ist, wenn das HA eine polybasische Spaltstelle erwirbt und einige oder alle anderen Gene von einem HPAIV H5 abstammen.
Arteriosklerose und ihre Komplikationen sind wesentliche Ursachen der Mortalität in Industrienationen. Der „oxidized-LDL-receptor-1“ (LOX-1), der wichtigste endotheliale Rezeptor für proatherogenes oxLDL, ist essentiell an Entstehung und Progression der Arteriosklerose beteiligt. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Modulation von LOX-1 durch vasoaktive Substanzen in einem Modell endothelialer Dysfunktion in vitro zu untersuchen. Die Genexpressionsanalyse von eNOS diente zur Validierung des Zellkulturmodells. BK, PGI2 und Adenosin wurden als negative Regulatoren der LOX-1-Expression postuliert. Außerdem wurde die Beteiligung von drei Proteinkinasen an der Regulierung von LOX-1 im Bradykinin-Signalweg durch spezifische Hemmung betrachtet. Es wurden Bradykinin und Prostacyclin als repräsentative periphere Vasodilatatoren und Adenosin als kardialer Vasodilatator gewählt und ihr Einfluss auf die Expression von LOX-1 und eNOS in HUVEC nach 4 und 12 Stunden mittels RT-PCR und Western Blot quantifiziert. In einem Viabilitätstest gab es keinen Hinweis auf zytotoxische Kombinationen der Testsubstanzen. Es konnte gezeigt werden, dass BK und PGI2 eine TNF-α induzierte Überexpression von LOX-1 senken. Es konnte des Weiteren gezeigt werden, dass BK und PGI2 eine TNF-α induzierte Downregulation von eNOS wieder aufheben. Zusätzlich ließ sich nachweisen, dass Adenosin eine TNF-α induzierte Überexpression von LOX-1 senken kann. Eine Beteiligung von p38MAP-Kinase und PI3-Kinase bei der Signaltransduktion der von Bradykinin induzierten Effekte ließ sich nicht nachweisen. In TNF-α induzierten HUVEC unter Rho-Hemmung konnte Bradykinin eine LOX-1 Hochregulierung verhindern. Eine Wirkung von Bradykinin auf einen Rho-Kinase-abhängigen Signalweg der LOX-1-Expression ist somit wahrscheinlich. Eine Beteiligung von BK, PGI2 und Adenosin an der Modulation von LOX-1 konnte in dieser Arbeit nachgewiesen werden und ist in vivo besonders im Rahmen von Prä- und Postkondi-tionierungsprozessen von Interesse. In murinen Modellen ließ sich eine Reduktion der In¬farktgröße in Abhängigkeit der LOX-1-Aktivität bereits nachweisen. Auch in hypertensiven Ratten zeigte Bradykinin einen Einfluss auf die ventrikuläre LOX-1-Proteinexpression. Der Zusammenhang von BK, PGI2, Adenosin und LOX-1 sowie der beteiligten Signal¬¬kaska¬den ist ein Aspekt kardiologischer Grundlagenforschung mit therapeutischem Potenzial.
Hantaviren gehören zu den „Emerging Viruses“ mit einer weltweiten Verbreitung. Sie sind Erreger von Zooanthroponosen und werden von Nagetieren auf den Menschen übertragen. Humane Hantavirusinfektionen können je nach Erreger schwerwiegende Erkrankungen mit einer Letalitätsrate von bis zu 50 % hervorrufen. In den Jahren 2004/2005, 2007 und auch in diesem Jahr wurde in einer Reihe europäischer Staaten, einschließlich Deutschland, ein deutlicher Anstieg der Zahl der humanen Hantavirusinfektionen beobachtet. In Deutschland waren hauptsächlich Baden-Württemberg, Bayern, Niedersachsen und Nordrhein-Westfalen betroffen. Zu den Risikogruppen zählen Personen, welche aufgrund ihres Berufes in engen Kontakt zu dem Reservoirwirt und dessen Ausscheidungs¬produkten kommen und somit auch gegenüber den Viren besonders exponiert sind. Die Hanta¬virus¬diagnostik basiert größtenteils auf serologischen Nachweismethoden wie Enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA) und Western Blot-Tests. Um humane Hantavirusinfektionen in Deutschland mit hoher Sensitivität und Spezifität zu diagnostizieren, wurden in dieser Arbeit serologische Testverfahren für die in Europa vorkommenden Hantaviren Dobrava-Belgrad-Virus (DOBV), Puumalavirus (PUUV) und Tulavirus (TULV) etabliert und validiert. Weiterhin wurden Protokolle zur Durchführung seroepidemiologischer Studien und für den Einsatz der neuen Testsysteme in der Diagnostik entwickelt. Gemäß dieser Protokolle wurden die Tests bei seroepidemiologischen Untersuchungen eingesetzt und lieferten Auf¬schluss über die Hantavirusprävalenz in verschiedenen Bevölkerungsgruppen in unter¬schiedlichen Gebieten Deutschlands. Auf der Basis Hefe exprimierter Nukleokapsidproteine (N-Proteine) von PUUV, Stamm Vranica-Hällnäs (PUUV-Vra) und Stamm Niederbayern (PUUV-Bava), DOBV, Stamm Slovenia (DOBV-Slo), und TULV, Stamm Moravia wurden ELISA und Western Blot-Tests zum Nachweis von humanen IgM- und IgG-Antikörpern entwickelt. Die Validierung mit deutschen und internationalen Seren ergab für die neuen Tests eine Sensitivität zwischen 94 % und 100 % und eine Spezifität von 96-100 %. Bei der Validierung der Tests mit Seren aus Finnland erreichte die Sensitivität 89-100 % und die Spezifität 95-100 %. Der Anteil an Seren, bei denen keine eindeutige Einteilung in „reaktiv“ oder „nicht reaktiv“ erfolgen konnte, lag bei maximal 2,7 %. Die indirekten DOBV-Slo- und PUUV-Vra-IgG/IgM-ELISA und Western Blot-Tests wurden durch INSTAND e.V. im März, September 2009 und April, September 2010 zertifiziert. Die TULV spezifischen Tests konnten aus Mangel an Referenztests und damit fehlender Referenzseren nicht validiert werden. Für die epidemiologischen Studien wurde das indirekte ELISA-Format eingesetzt, da das capture ELISA-Format in seiner diagnostischen Sensitivität schlechter als das indirekte Format abgeschnitten hatte. Die jeweiligen Western Blot-Tests und Immunfluoreszenztests dienten als Bestätigungstest. Die seroepidemiologische Studie bei 484 humanen Serumproben aus einem PUUV-Endemiegebiet in Niedersachsen zeigte eine Hanta-virusprävalenz von 7 %. Dieser Wert entspricht etwa dem Vierfachen der durchschnitt¬lichen Prävalenz des gesamten Bundesgebietes (1-2 %). Die Untersuchung von 178 Personen aus einem PUUV-Ausbruchsgebiet in Bayern ergab eine Hantavirusseroprävalenz von etwa 11 %. Interessanterweise waren 40 % der positiv getesteten Seren aus¬schließlich mit dem TULV-Antigen reaktiv. Es wurden auch die Seren von 208 in Bayern statio¬nierten Soldaten untersucht. Obwohl diese zu einer der Risikogruppen gehören, lag die Hantavirusprävalenz lediglich bei 2 %. Dagegen ergab eine Studie bei Wald¬arbeitern aus Branden¬burg dass 9 % der 563 ge¬testeten Personen Hantavirus spezifische Antikörper besaßen. Von diesen waren 43 % aus¬schließlich in den TULV-Tests reaktiv und 33 % reagierten exklusiv mit dem DOBV-Slo-Antigen. Eine ¬epidemiologische Studie bei Primaten aus dem deutschen Primatenzentrum in Göttingen zeigte, dass 12 % von den 251 getesteten Tieren mit mindestens einem der verwen¬deten Antigene reagierten. Dies stellt den ersten Nachweis von natürlichen Hantavirusinfektionen bei Primaten dar. Die Ergebnisse der epidemiologischen Studien zeigen die Bedeutung der Verwendung „homologer“ Antigene für eine hochsensitive serologische Diagnostik. Aus diesem Grund sollte zukünftig das PUUV-Bava Antigen für den serologischen Nachweis von Hantavirusinfektionen in Deutschland eingesetzt werden. Die epidemiologische Bedeutung des TULV muss weiter erforscht werden. Daher sollten bei zukünftigen epidemiologischen Studien die jeweiligen Serumproben auch auf TULV reaktive Antikörper untersucht werden. Mit den hier entwickelten serologischen Testverfahren wird es zukünftig möglich sein, Hantavirusinfek¬tionen mit hoher Sensitivität und Spezifität zu diagnostizieren.
Ausgehend von der Hypothese, dass die präoperative Vorbereitung der Unterarme der Hautantiseptik an den Oberarmen durch die vergleichbare Beschaffenheit der Haut deutlich ähnlicher ist als der Desinfektion der Hände, werden diese beiden Areale mit einem modifizierten Verfahren nach standardisierten Prüfmethoden miteinander verglichen. Es soll untersucht werden, ob es möglich ist, unter Reduktion der Applikationszeit an den Unterarmen entsprechend der Richtlinien der Antiseptik die gleiche Wirkstärke wie zur Vorbereitung vor Injektionen am Oberarm zu erreichen. Diese Wirkstärke wird als zur präoperativen Vorbereitung an den Unterarmen ausreichend postuliert. Zur Prüfung wird ein sowohl für die chirurgische Händedesinfektion als auch für die Hautantiseptik zertifiziertes Präparat auf Ethanolbasis ausgewählt. Das Prüfpräparat wird auf seine Koloniezahlreduktion am Unterarm nach 2,5 min, 30 min und. 3 h, bzw. am Oberarm nach 15 s, 2,5 min und 30 min Einwirkzeit in Anlehnung an die DIN 12791 und die Richtlinien zur Prüfmethodik des VAH für die Hautantiseptik geprüft, um durch den Vergleich der Wirkstärke auf beiden Arealen ein schlüssiges Konzept für die chirurgische Händedesinfektion ableiten zu können. Im Folgeversuch beschränken wir uns im Rahmen einer Pilotstudie auf den Vergleich der Wirkung am Unterarm nach 2,5 min mit der am Oberarm nach 15 s an 12 Probanden. Im Ergebnis ist eine der zertifizierten Wirkung am Oberarm entsprechende Wirkung am Unterarm durch 2 x 5 s andauerndes Benetzen erreichbar. In der ergänzenden Pilotstudie wird am Unterarm nach nur 5 s Applikationszeit im Nachwert nach 2,5 min eine entsprechende Keimzahlreduktion erreicht. Diese bedarf allerdings durch Erhöhung der Stichprobenzahl der Verifizierung. Die Behaarung zeigt keinen Einfluss auf die Desinfizierbarkeit am Unterarm. Als Resultat der Untersuchungen kann eine Änderung der Durchführung der chirurgischen Händedesinfektion empfohlen werden. Die von der DGHM vorgeschriebenen 1,5 min für die Desinfektion der Hände sind an den Unterarmen nicht notwendig. Hier scheint durch 5 s andauerndes Benetzen bereits eine ausreichende Desinfektionswirkung erreichbar. Damit ist eine deutliche Vereinfachung und sichere Standardisierung im Ablauf der chirurgischen Händedesinfektion möglich.
Schon kurze Zeit nach ihrer Entdeckung in den 1950er Jahren wurde bekannt, dass Tetracycline (Tcs) neben ihrer antibiotischen Wirkung auch nicht-antibiotische Effekte zeigen. In dieser Arbeit werden die strukturellen Grundlagen sowohl antibiotischer als auch nicht-antibiotischer Wirkungsweisen der Tetracycline untersucht und miteinander verglichen. Die detaillierte Beschreibung der spezifischen Wechselwirkungen zwischen Tetracyclin und den verschiedenen Proteinen wird durch Röntgen-Strukturanalysen ermöglicht. Phospholipase A2 Spezifische Wechselwirkungen der Tetracycline mit verschiedenen Proteinen sind Ursache nicht-antibiotischer Eigenschaften. Tetracycline beeinflussen durch Inhibierung von Phospholipasen A2 (PLA2), neutralen Matrixmetalloproteinasen oder alpha-Amylasen neben Entzündungen auch eine Reihe von verschiedenen Körperfunktionen. Seit einiger Zeit sind anti-inflammatorische Eigenschaften der Tcs bekannt. Die PLA2 katalysiert die erste Reaktion, die zur Bildung der Eicosanoide führt. Eicosanoide sind hormonähnliche Signalmoleküle, die als Neurotransmitter wirken und an inflammatorischen Prozessen im Körper beteiligt sind. Bei entzündlichen Krankheiten wie Rheuma oder Arthritis wurde eine vermehrte Eicosanoidproduktion beobachtet. Experimentelle Studien zeigten, dass die sekretorische Phospholipase A2 durch das Tetracyclin-Derivat Minocyclin inhibiert wird. Bei Patienten mit rheumatoider Arthritis zeigte die Anwendung von Minocyclin in ersten klinischen Tests signifikante Wirkungen. Die struktuelle Grundlage der Inhibierung der PLA2 durch Minocyclin war bislang unbekannt. Im ersten Teil dieser Arbeit wird die strukturelle Ursache einer nicht antibiotischen Wechselwirkung zwischen einer sekretorischen Phospholipase A2 und Minocyclin beschrieben. Dies ist die erste Röntgenkristallstruktur, die eine nicht-antibiotische Wechselwirkung eines Tetracyclins zeigt und somit deren strukturelle Grundlage erklärt. Die Phospholipase A2 wurde aus dem Gift der Indischen Kobra (Naja naja naja) gereinigt. Dabei konnten im Rahmen dieser Arbeit die ersten Kristalle des PLA2/Minocyclin-Komplexes gezüchtet werden. Die Qualität der Kristalle erlaubte die Sammlung von Röntgendiffraktionsdaten bei 100 K mit einer maximalen Auflösung von 1,65 Å. In der Struktur wird sichtbar, dass Minocyclin im hydrophoben Tunnel der PLA2 bindet, der zum aktiven Zentrum des Enzyms führt. Als Folge dieser Interaktion ist der Zugang für die Substratmoleküle zum aktiven Zentrum blockiert. Das Wissen über die spezifischen Interaktionen zwischen der PLA2 und Minocyclin kann verwendet werden, um eine Leitstruktur zur Entwicklung neuer anti-inflammatorischer Medikamente zu schaffen. Tetracyclin-Repressor Im zweiten Teil der Arbeit wird eine antibiotische Wirkungsweise der Tetracycline strukturell untersucht. Hier soll geklärt werden, welche Interaktionen zwischen dem Tet Repressor der Klasse D (TetR(D)) und dem Tetracyclin entscheidend sind, um den Induktionsmechanismus auszulösen und den β-Turn Typ II zu stabilisieren. Die hier vorgestellten Strukturanalysen des TetR(D)s liefern somit neue detaillierte Informationen zum Induktionsmechanismus. Das Tetracyclin-Derivat Anhydrotetracyclin (AnTc) zeigt die bisher höchste beobachtete Bindungskonstante an den TetR(D). Experimente ergaben dass AnTc in der Lage ist, den Induktionsmechanismus des TetRs auch in Abwesenheit von Magnesium-Ionen auszulösen. Es wurden Röntgendiffraktionsdaten von Komplexen des TetR(D)s mit Anhydrotetracyclin und Mg2+ oder K+ und eines Komplexes von TetR(D) mit AnTc in Abwesenheit von spezifisch bindenden Metallionen gesammelt und ausgewertet. Die Strukturananlyse ermöglicht die Aufklärung der Interaktionen zwischen dem TetR(D) und AnTc und zeigt die Eigenschaften der Metallkoordination. Außerdem wurden die Röntgenkristallstrukturen von TetR(D)-Mutanten untersucht, um weitere Informationen zu den ausschlaggebenden Interaktionen zwischen TetR(D), Tc und dem Metallion während der Induktion zu erhalten. Hierbei war speziell die TetR(D)T103A-Mutante von großem Interesse, da die Seitenkette von Thr103 entscheidend an der Stabilisation des β-Turns Typ II (His100-Thr103) beteiligt ist. Von der TetR(D)T103A-Mutante wurden jeweils mit einem Mg2+-Ion ein Anhydrotetracyclin- und ein Chlortetracyclin-Komplex analysiert. Der TetR(D)T103A-Komplex mit Anhydrotetracyclin zeigt die nicht-induzierte und der Komplex mit Chlortetracyclin weist überraschenderweise die induzierte Struktur des TetR(D)s auf. Die hier beschriebenen Strukturanalysen ermöglichen somit im Vergleich zur bekannten Struktur des TetR(D)s in Komplex mit Tetracyclin und dem physiologisch bevorzugten zweiwertigen Metallion Mg2+, die strukturelle Rolle des Metallions und weiterhin die Bedeutung der Seitenkette von Thr103 für den Induktionsmechanismus aufzuklären.
In the post genomic era, novel “Omics” technologies like genomics and proteomics can be used in powerful screening approaches to provide unbiased lists of candidate genes and proteins and thus facilitate a comprehensive analysis of complex diseases such as cancer, which would not have been possible applying traditional genetic and biochemical approaches alone. During my PhD tenure I applied functional genomics screening technologies including proteomics in combination with traditional biochemical and cell biology approaches in two disease oriented projects: 1. Characterization of the role of BCL11b in Human T cell lymphomas (and) 2. Elucidation of the mechanism of pathophysiology of Johanson Blizzard Syndrome using UBR1 knockout mice and JBS patients’ lymphoblasts cell lines.
1.Characterization of the role of BCL11b in Human T cell lymphomas
: The Bcl11b protein belongs to the C2H2-family of Krueppel-like zinc finger proteins and thus is a member of the largest family of transcription factors in eukaryotes. It was shown to be important for a variety of functions such as T cell differentiation, normal development of central nervous system and DNA damage response. Malignant T cells undergo apoptotic cell death upon BCL11B down-regulation. However, the detailed mechanism of this cell death is not fully understood. Two dimensional difference in-gel electrophoresis (2D-DIGE), mass spectrometry and cell biological experiments were employed to investigate the functional impact of knock down of BCL11B in malignant T cell lines such as Jurkat and huT78. To further confirm the findings of these experiments, changes in protein patterns were also recorded after down-regulation of BCL11B expression in Jurkat cells over expressing BcL-xL and in Jurkat cells over expressing BCL11B. These experiments provide evidence for the involvement of the mitochondrial apoptotic pathway and increased levels of cleavage fragments of known caspase targets such as myosin, spectrin and vimentin were observed after BCL11B knockdown. The findings suggest an involvement of ERM proteins, which were up-regulated and phosphorylated upon BCL11B down-regulation. Besides ERM proteins, PDCD5, a key regulator of apoptosis, was also found at increased levels upon down regulation of BCL11B. Moreover, the levels of several proteins implicated in cell cycle entry, including DUT-N, UCK2, MAT1, CDK6, MCM4 and MCM6 were elevated, which might lead to uncontrolled cell cycle progression, uracil misincorporation and cell death. Interestingly, an inverse regulation pattern, i.e. decreased levels of ERM proteins, DUT-N, UCK2 and PDCD5 was seen upon over expression of BCL11B in Jurkat cells. In summary, proteome analyses revealed several previously unidentified mechanisms which could significantly contribute to the cell death following BCL11B knockdown.
2.Elucidation of the mechanism of pathophysiology of Johanson Blizzard Syndrome using UBR1 knockout mice and JBS patients’ lymphoblasts cell lines
: Johanson-Blizzard syndrome (JBS; OMIM 243,800), which was first described in 1971, is a rare autosomal recessively inherited genetic disorder with a unique combination of congenital abnormalities. The most constant clinical feature of JBS is the loss of exocrine pancreatic function due to progressive destruction of pancreatic acini. Genome wide linkage analysis identified the disease associated locus in the 15q14-q21 chromosome region and high-throughput sequencing of this region revealed several truncated and some missense mutations in the UBR1 gene. UBR1 gene contains 47 exons and spans over 161 kilobases. The UBR1 protein belongs to the E3 ubiquitin ligase family and is an important component of the N-end rule pathway of ubiquitous protein degradation. It was hypothesized that stabilization of direct and unique substrates of UBR1 could be the main cause of the JBS pathophysiology. So far sequencing of the UBR1 gene is the only available diagnostic procedure. However, sequencing might not always allow precise prediction of residual UBR1 activity. Hence, this study was started to develop a protein based diagnostic assay for the detection of subclinical cases of JBS and to identify signalling pathways contributing to the pathophysiology of this complex disorder using a murine UBR1 knockout model. 2D-DIGE proteome analysis was carried out for a comparative evaluation of lymphoblast samples of 14 patients and 11 controls. Principal component Analysis (PCA) clearly discriminated JBS patients from controls. However, 4 JBS patients differed from the rest and resembled controls more closely. Western-blot analysis revealed residual UBR1 levels in these patients, which were linked to a milder phenotype. Hierarchical clustering of the three groups (controls, patients with residual UBR1 levels and patients without UBR1) showed group-specific characteristic differences in the abundance of differentially regulated proteins. Quantification of a panel of five selected protein spots encompassing Interferon-induced GTP binding protein, HLA class II histocompatibility antigen, Annexin A6, FK506-binding protein 4 and GRP78 permitted discrimination of controls and JBS patients with mild phenotypes. Of note, the molecular chaperones GRP78 (BiP) and FK506BP were consistently altered in level in JBS patients and probably constitute UBR1 dependent substrates. This suggested JBS as an ER-stress related disease also indicating a possible way of therapeutic intervention. Comparative proteome analysis of UBR1 knockout and wild type animals after caerulein treatment revealed a significant accumulation of pancreatic proteases such as chymotrypsin B, anionic trypsin and pancreatic elastase in animals lacking UBR1. Furthermore, an up-regulation of ER-stress proteins and inflammation related proteins was observed. Phenotypic characterisation revealed in UBR1 knockout animals significantly increased lipase levels, a significantly increased histological score and significantly increased elastase activity 8h after the onset of pancreatitis. In isolated pancreatic acini of UBR1 knockout animals we found a significant increase in intracellular elastase activation upon supramaximal CCK stimulation, which was associated with a significant rise in the rate of necrosis explaining the more severe phenotype in the UBR1 knock-out animals. A TUNEL assay showed that there was more apoptosis in wild type compared to UBR1 knockout mice. Another set of experiments was designed to identify physiologically important substrates of UBR1. Inhibition of such substrates might then in turn allow reversion or prevention of the severe form of pancreatitis in UBR1 knockout mice. However, using the trypsin specific and reversible inhibitor S-124 it was shown that impaired trypsin degradation and thereby prolonged activation of this protease did not critically influence the phenotype. Calcium analysis after physiological stimulation revealed an increase of pathological Ca2+ signalling events, i.e. significant decrease of spike number and significant increase of spike duration. Of the candidates potentially influencing Ca2+ signalling RGS4 turned out to be of particular importance. Pre-incubation of pancreatic acini of UBR1 knockout animals with a specific RGS4 inhibitor (CCG-4986, 10 µM) normalized Ca2+ patterns, did not affect trypsin activity itself but prevented Ca2+-triggered premature trypsin activation and thus acinar disintegration. In summary, using lymphoblasts samples of JBS patients we were able to deduce a protein panel which could be developed as a possible diagnostic tool for confirmation of JBS syndrome. Furthermore, using UBR1 knockout mice in an experimental model we were able to elucidate the vital function of UBR1 and its direct substrate RGS4 in the defense against pathologic pancreatic damage thereby manifesting JBS as an inflammatory disorder due to an inadequate UBR1 mediated defense.
Ziel der vorliegenden Arbeit war es, durch den Vergleich von zwei unterschiedlichen Systemen in der Kariesentfernung, die möglichen Vor- und Nachteile zwischen diesen Systemen zu ermitteln. Verglichen wurden die konventionellen Hartmetallrosenbohrer mit neuentwickelten kunststoffbeschichteten SmartPrep™ Bohrern. Als Vergleichsparameter sollten die verbliebene Restkaries nach der Exkavation (Schliff- und Zahnebene), die benötigte Zeit des kompletten Exkavationsvorgangs sowie eine Abschätzung der wirtschaftlichen Nutzung dienen. Für die Untersuchung wurden 30 extrahierte, permanente menschliche Zähne mit Dentinkaries und möglichst gleichen Defekten verwendet. Diese wurden in zwei Gruppen mit jeweils 15 Zähnen aufgeteilt. Zur Optimierung und Schaffung möglichst gleicher Bedingungen, wurde unbedingt darauf geachtet, dass auch die Kariesentfernung mit den konventionellen Rosenbohrern nach der Gebrauchsanweisung der SmartPrep™ Instrumente erfolgte. Im Gegensatz zur klassischen Vorgehensweise begann die Kariesexkavation im Zentrum der Kavitäten. Ein zügiges überkappen und verschließen bei Pulpenexposition wäre hier nicht möglich gewesen. Nach der Kariesentfernung wurde bei beiden Systemen die Behandlung bei ausreichender Sondierungshärte beendet. Im Anschluss daran wurden die Zähne eingebettet und Dünnschliffpräparate von 400 mm Dicke angefertigt. Diese Präparate wurden dann mit einem Kariesdedektor angefärbt und 60 Sekunden später mit Wasser abgespült. Mit Hilfe des Auflichtmikroskops wurden die Präparate mit einer Videokamera als Standbilder in das PC-Programm AnalySIS übertragen. Danach wurden die angefärbten Flächen und die Längen der behandelten Kavitätenränder beider Versuchsgruppen vermessen und miteinander ins Verhältnis gesetzt. Daraus konnte die Tiefe der verbliebenen Restkaries ermittelt werden. Bewertet wurden die maximale und die durchschnittliche Länge, Fläche und Tiefe der Restdentinkaries auf Schliff- und auf Zahnebene. Alle ermittelten Ergebnisse zeigten keine signifikanten Unterschiede zwischen beiden Systemen. Aus wirtschaftlicher Sicht ist die Verwendung von Hartmetallrosenbohrern primär günstiger. Das schonendere Verfahren in Bezug auf eine mögliche Überexkavation lag aber im SmartPrep™ System.
Es wurden die Untersuchungsbefunde aus Sonografie, Nuklearmedizin, Röntgen, Ureterdynamik und Urethrozystoskopie bei 24 Kindern, die im Zeitraum zwischen 1995 und 2002 auf Grund eines angeborenen Megaureters mit vorliegender oder drohender Nierenfunktionseinschränkung zweizeitig operativ behandelt wurden, ausgewertet. Die Patienten waren zum Zeitpunkt der Erstoperation durchschnittlich 3 Monate alt. In der Erstoperation erfolgte die Anlage einer temporären distalen, kutanen Ureterostomie. Nach einem Intervall von ca. 20 Monaten, in dem regelmäßige Kontrollen von Nierenfunktion und Harnabfluss erfolgten sowie Nierenbecken-/Ureterweite und Transporteigenschaften des Harnleiters beurteilt wurden, erfolgte die Zweitoperation als Ureterzystoneostomie nach POLITANO-LEADBETTER. Die Beurteilung der Harnleitertransporteigenschaften erfolgte durch Ureterdynamik, ein modifiziertes urodynamisches Verfahren, bei dem durch Druck-Fluss-Messungen Aussagen über Peristaltik, Peristaltikrichtung und Tonisierung des Harnleiters bei Volumenbelastung möglich sind. Damit konnten Aussagen zur Harnleitermaturation getroffen werden und der geeignete Zeitpunkt für die Zweitoperation wurde bestimmt. Durch das zweizeitige operative Verfahren konnten Verbesserungen im Hinblick auf Harnabflussbehinderung, Nierenbecken-/Ureterweite und vor allem Transporteigenschaften des Harnleiters erzielt werden. Zweitzeitige Verfahren sind inzwischen besonderen Fragestellungen vorbehalten. Insgesamt wird bei kongenitalen Megaureter zunehmend ein konservatives Vergehen favorisiert.
Bacillus licheniformis is one of the most important hosts used in the biotechnological industry for the production of technical enzymes, antibiotics and a number of biochemicals. Although this bacterium has been used for a long time as an expression host, only little information on expression systems of this host is available. An expression system could be controlled by a cell density signal, a specific chemical inducer or a thermal shift. A limiting substrate such as glucose or phosphate limitation is suggested to use as the signal for the induction of an expression system. When B. licheniformis cells are subjected to nutrient limitation conditions, numerous genes involved in the metabolism of alternative nutrient sources are induced in order to keep cell survival. Therefore, the main topic of this study was to identify and investigate the regulation of genes or operons which are strongly induced in B. licheniformis cells grown under nutrient limitation conditions in order to apply for the construction of potential new expression systems. The research includes studies on the regulation of genes which are responsible for the acetoin and 2,3-butanediol utilization in B. licheniformis cells grown under glucose limitation conditions. Furthermore, we also analyzed the regulation of phytase gene expression as well as investigated the function of a putative ribonuclease expressed in B. licheniformis under phosphate limitation conditions. From this study, it was shown that in B. licheniformis, the utilization of acetoin and 2,3-butanediol was mainly mediated by enzymes encoded by the acoABCL operon. The transcription of this operon was regulated by sigma L transcription factor and was induced by acetoin. The acuABC operon was suggested to play as an indirect regulatory role for the acetoin utilization in B. licheniformis. This operon was controlled by a typical sigma A dependent promoter, however, acetoin was not an inducer for its expression. Furthermore, the regulation of phytase gene expression was suggested to be controlled by PhoPR-two component systems. The results showed that phytate, which is the substrate of phytase enzyme, was not an inducer for the expression of phy gene. However, growth experiments revealed that phytate served as a good alternative phosphate source for the growth of B. licheniformis cells under these conditions. Finally, the inactivation of BLi03719 gene, coding for a putative ribonuclease, resulted in an increase of the total RNA concentration of B. licheniformis cells grown in phosphate limited medium. However, the mutation did not affect the expression of the heterologous reporter gene. Therefore, it could be speculated that the putative ribonuclease BLi03719 plays a role in ribosomal RNA degradation under these conditions.
Tobramycin und Imipenem sind zwei im klinischen Alltag häufig eingesetzte Medikamente, insbesondere in der Therapie einer Sepsis. Antibiotika können neben der antimikrobiellen Wirkung, anti-/proinflammatorische Effekte haben. Die klinische Relevanz dieser Studie besteht darin, einen Beitrag zum weiteren Verständnis der Wirkungen einer antibiotischen Therapie zu leisten. Potentielle Nebenwirkungen bei der Auswahl einer Antibiose mit dem Wissen, dass die intestinale Mikrozirkulation die wichtigste Rolle bei der Entwicklung eines septischen Organversagens spielt, sollten gezielt untersucht werden. Dazu wurden intravitalmikroskopische Untersuchungen der Darmwand am terminalen Ileum der gesunden Ratte durchgeführt. Die Vitalparameter wurden erfasst, der intestinale mikrovaskuläre Blutfluss gemessen. Zu Beginn und zum Abschluß des Experimentes wurden die Zytokinspiegel bestimmt. Imipenem in Kombination mit Cilastatin verminderte die funktionelle Kapillardichte und den intestinalen mikrovaskulären Blutfluss in der gesunden Ratte, die Leukozyten–Endothel-Interaktion war vermindert. Tobramycin hatte keine Auswirkungen auf die funktionelle Kapillardichte. In den postkapillären Venolen waren vermehrt aktivierte Leukozyten nachweisbar. Weder Imipenem noch Tobramycin hatten Auswirkungen auf die Makrohämodynamik. Die Zytokinspiegel blieben, mit Ausnahme von erniedrigten IL-10-Spiegeln nach Tobramycingabe, unbeeinflusst. Es ist bekannt, dass Imipenem und Tobramycin neben ihren antibiotischen Wirkungen auch immunmodulatorische Fähigkeiten haben. Die reduzierte Kapillardichte in der gesunden Ratte nach Zienamgabe könnte durch die Auswirkungen des obligat mit Imipenem kombinierten Zusatzstoffs Cilastatin erklärt werden. Der erhöhte Anteil an fest adhärenten Leukozyten nach Tobramycingabe stützt die bekannten, teils kontrovers diskutierten, Einflüsse von Aminoglykosiden direkt auf Leukozyten. Inwiefern diese Effekte durch die Antibiose auf die kommensale Besiedlung verursacht werden, lässt sich durch die vorliegende Arbeit nicht klären. Weitere tierexperimentelle Arbeiten sollten die kombinierten Stoffe Imipenem und Cilastatin getrennt untersuchen.
Staphylococcus (S.) aureus is the most common cause of nosocomial infections and the species is becoming increasingly resistant to antibiotics. In contrast, about 35% of the healthy population are colonized with S. aureus in the anterior nares. The genetic make-up of this species is highly diverse. Mobile genetic elements comprise about 15% of the S. aureus genome. They encode many virulence factors like the 21 different known staphylococcal superantigens (SAgs), highly potent activators of T lymphocytes. Besides their well known causative role in food poisoning and toxic shock syndrome, information about SAg involvement in pathogenesis is limited. On the other hand, the human host and its immune response are also highly diverse. This study focuses on SAgs, because they are potent virulence factors that are highly diverse and therefore mirror of the variability of the species S. aureus. The goals of this work were (i) to identify virulence determinants by comparing the prevalence of SAg genes and phages among colonizing and invasive S. aureus isolates and to correlate it with the clonal background, (ii) to determine the prevalence and the development of anti-SAg antibodies in healthy S. aureus carriers and noncarriers as well as in bacteremia patients, and (iii) to elucidate the reasons for the selective lack of neutralizing serum antibodies specific for a subgroup of SAgs, the egc SAgs. In search for a molecular-epidemiological associations between SAgs and different diseases caused by S. aureus we investigated the distribution of SAg genes and/ or bacteriophages and correlated this with the clonal background, determined by spa genotyping. The analysis of more than 700 S. aureus isolates from nasal colonization, bacteremia or furunculosis revealed that SAg-encoding mobile genetic elements and bacteriophages were strongly associated with the clonal background. As a consequence, each clonal lineage was characterized by a typical SAg gene and phage repertoire. Therefore, we suggest that the simultaneous assessment of virulence gene profiles and the genetic background strongly increases the discriminatory power of genetic investigations into the mechanisms of S. aureus pathogenesis. However, we found no association of SAg genes with bacteremia or furunculosis. While functional neutralization assays closely mimic the protective action of anti-SAg antibodies in vivo, they are labor-intensive and time-consuming. A fast and easy method for the simultaneous quantification of antibody binding to multiple staphylococcal antigens is the Luminex® technology. Using serum samples from persistent carriers and noncarriers we showed a strong correlation between antibody binding and neutralizing capacity against the SAg TSST-1. This assay confirmed the astonishing lack of antibodies against egc SAgs in healthy carriers and noncarriers, which was previously described by Holtfreter and coworkers. Since colonization is probably not sufficient to induce a robust antibody response as revealed by experimental colonization with S. aureus, we propose that (minor) infections are required to induce the high titers of non-egc SAg-neutralizing antibodies in healthy adults. To test this, we investigated whether SAgs elicit a neutralizing antibody response during S. aureus bacteremia. At the acute phase of the disease most patients already had neutralizing antibodies against non-egc SAgs, and antibody titers frequently increased during infection. Notably, egc SAgs did not elicit a boost or de novo generation of specific antibodies. The “egc gap” in the antibody response, which has now been shown in healthy adults, as well as following systemic infection with S. aureus, is astonishing. After all, egc SAgs are by far the most prevalent SAgs. In search for an explanation, the intrinsic properties of three recombinant egc (SEI, SElM, SElO) and non-egc SAgs (SEB, SElQ, TSST-1) were compared in depth. Egc and non-egc SAgs were very similar with regard to induced T cell proliferation, cytokine profiles, and gene expression of human immune cells. However, there was a striking difference in the regulation of the two groups of SAgs by S. aureus in bacterial culture. We conclude that the differential regulation of egc and non-egc SAg has an impact on the immune response. But how are SAgs regulated by S. aureus during its interaction with the host? Up until now most research on regulation of virulence factors has been performed in vitro. The immune response can help to shed light on this problem, because it is an exquisitely specific sensor for the exposure to different antigens. The high prevalence of neutralizing serum antibodies against non-egc SAgs indicates that most healthy adults have been exposed to these toxins during their encounters with S. aureus. For egc SAgs this remains an open question. However, initial data indicate that the egc SAg genes are transcribed during nasal colonization.
Die Transkription von Genen der Phospholipidbiosynthese in S. cerevisiae wird durch ein ICRE (inositol/choline responsive element) genanntes UAS-Element aktiviert, welches durch die Phospholipid-Vorstufen Inositol und Cholin (IC) gesteuert wird. ICRE-Motive werden durch ein Heterodimer der bHLH-Proteine Ino2 und Ino4 erkannt, wobei Ino2 über zwei Transkriptionsaktivierungsdomänen (TAD) die Expression vermittelt, während Ino4 dem Kernimport des Komplexes dient. Negativer Regulator ist Opi1, der mit Ino2 interagiert. SUA7 (TFIIB) wird durch die Interaktion mit Ino2 an den Promotor rekrutiert. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Untersuchungen durchgeführt, um ein Heterodimer aus heterolog exprimiertem Ino2 und Ino4 über chromatographische Methoden zu reinigen. Es wurde eine affinitätschromatographische Strategie entwickelt, die es gestattet, epitopmarkiertes Ino2 und Ino4 von einem Großteil der Fremdproteine abzutrennen. Mit größeren Zellmengen könnte es künftig gelingen, ein Ino2/Ino4-Heterodimer zu reinigen und es nach Kristallisierung zusammen mit einem ICRE-Motiv einer Röntgenstrukturanalyse zugänglich zu machen. Unter Verwendung genomischer Sequenzdaten von S. cerevisiae wurden in dieser Arbeit weitere Gene identifiziert, die ICRE-Motive in ihrer Promotorregion tragen, aber keine offensichtliche Rolle bei der Phospholipidbiosynthese spielen. Untersuchungen zeigten, dass die ICRE-tragenden Gene FAR8, RSF1, YEL073C und URA8 relativ stark, die Gene ARG4, ERG20, GPD2 und VHT1 nur moderat durch IC beeinflusst werden. Für das in S. cerevisiae stark IC-abhängige INO1 Gen (50-fache Derepression bei IC-Mangel) wurde gezeigt, dass drei distinkte ICRE-Motive für diese Regulation verantwortlich sind. Die Ergebnisse dieser Arbeit wurden mit Transkriptomanalysen anderer Gruppen verglichen und die Aussagekraft von in silico-Recherchen bewertet. Candida albicans ist eine opportunistisch pathogene Hefe. Auch C. albicans ist in der Lage, Inositol, Cholin und Fettsäuren de novo zu synthetisieren. Ein Funktionshomolog zu INO1, das CaINO1, vermag eine entsprechende Nullmutation in S. cerevisiae zu komplementieren. Ebenso wurden in C. albicans die Gene CaCHO1, CaFAS1 und CaFAS2 für die Synthese von Cholin bzw. Fettsäuren identifiziert. Ferner besitzt C. albicans das dem Opi1-Protein strukturell und funktionell ähnelnde CaOpi1, welches ebenfalls in der Lage ist, eine IC-abhängige Genregulation in S. cerevisiae zu vermitteln. Die in silico Identifikation potentieller C. albicans Orthologer zu INO2 sowie zu INO4 gab Anlass zu der Annahme, dass die Regulation der Phospholipidbiosynthese in S. cerevisiae und C. albicans konserviert vorliegt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein unkonventionelles Intron im mutmaßlichen CaINO4 Gen identifiziert und durch RT-PCR eine intronfreie cDNA des CaINO4 Gens erhalten. Mit den Produkten der mu tmaßlichen Gene CaINO2 und CaINO4 wurden Protein/DNA- und Protein/Protein-Interaktionen untersucht und mit der Situation in S. cerevisiae verglichen. CaIno2 und CaIno4 sind in der Lage zu heterodimerisieren und an ICRE-Motive aus S. cerevisiae zu binden, jedoch konnte keine Bindung an den CaINO1 Promotor gezeigt werden. Weiterhin ist das Heterodimer der C. albicans-Proteine in der Lage, einer S. cerevisiae ino2 ino4 Doppelmutante ein Wachstum auf IC-freiem Medium zu ermöglichen. Keines der Gene kann jedoch allein die jeweils entsprechende ino2 oder ino4 Einfachmutation komplementieren. Weder CaIno2 noch CaIno4 interagieren mit CaOpi1, hingegen interagiert CaIno2 mit Opi1, ebenso CaOpi1 mit Ino2. Ferner interagiert CaIno2 wie auch CaIno4 mit CaSua7, nicht jedoch mit Sua7. Es konnte keine Interaktion zwischen Ino2 bzw. Ino4 mit CaIno4 bzw. CaIno2 festgestellt werden, ebensowenig eine Homodimerisierung der Proteine. Ähnlich wie Ino2 enthält auch CaIno2 zwei Transkriptionsaktivi erungsdomänen an entsprechenden Positionen und vergleichbarer Aktivierungsleistung. Es gelang im Rahmen dieser Arbeit nicht, homozygote Mutationen der Gene CaINO2 und CaINO4 durch Gendisruption in die diploide Hefe C. albicans einzuführen, es konnten lediglich heteroallele Mutanten hergestellt werden. Dieser Befund ist ein Hinweis auf eine Rolle von CaIno2 und CaIno4 bei der Aktivierung essentieller Gene in C. albicans. Daher wurde mit Genaktivierungstests nach der CaIno2/CaIno4-Konsensusbindesequenz gesucht und diese dann verwendet, um potentielle Zielgene in silico zu identifizieren. Als Konsensussequenz wurde das Motiv BWTCASRTG erhalten. Dieses Motiv wurde weder vor CaINO1, CaFAS1 oder CaCHO1 gefunden, jedoch zeigte sich eine deutliche Häufung des UAS-Elements vor mitochondrialen Genen, vor Genen der Ergosterolbiosynthese und besonders vor einer Vielzahl von Genen ribosomaler Proteine. Es kann aus diesen Daten gefolgert werden, dass CaIno2 und CaIno4 für die Aktivierung anderer, vermutlich essentieller Zielgene erforderlich sind als ihre Orthologen aus S. cerevisiae, während CaINO1 durch bisher unbekannte Faktoren reguliert wird.
Die Magen-Darm-Passage von Arzneiformen ist ein komplexer Vorgang, der durch starke Variabilität gekennzeichnet ist. Die Inhomogenität der Passagebedingungen betrifft sowohl die physiko-chemischen Eigenschaften des Milieus der einzelnen Abschnitte des Magen-Darm-Traktes als auch deren spezifische Motorik und kann das Wirkstoffabgabeverhalten fester peroraler Arzneiformen beeinflussen. Die Komplexität der Gegebenheiten in vivo macht es notwendig, die peroralen Arzneiformen hinsichtlich der Applikationsbedingungen zu optimieren, um ein gezieltes Wirkstoffabgabeverhalten und somit die therapeutische Wirkung bei Patienten zu erzielen. Dies gilt besonders für Arzneiformen mit modifizierter Wirkstofffreisetzung, die gewöhnlich hohe Dosen von Arzneistoffen enthalten. Die Wirkstoffabgabe und somit die Anflutung in die systemische Zirkulation werden bei solchen Präparaten von der Arzneiform determiniert. Deswegen erscheint die zuverlässige Funktion der Arzneiform von essentieller Bedeutung für die Sicherheit und Optimierung der Therapie. Die Untersuchung des Wirkstoffabgabeverhaltens einer Zubereitung wird vor Anwendung am Menschen laut Arzneibüchern in so genannten Freisetzungstests überprüft. Basierend auf den physiologischen Erkenntnissen wurde versucht die Freisetzungstests an die physiologischen Verhältnisse stärker anzupassen. In zahlreichen Studien wurde der Einfluss der Freisetzungsmedien auf das Freisetzungsverhalten der Arzneiformen erforscht. Diese Adaptation der Freisetzungsuntersuchung an die physiologischen Verhältnisse wurde bereits im Arzneibuch in Form von „biorelevanten Freisetzungsmedien“ berücksichtigt. Die Relevanz des Einflusses der Hydrodynamik und der Mechanik des Magen-Darm-Traktes auf das Freisetzungsverhalten der Arzneiformen ist zwar akzeptiert aber unzureichend untersucht. Zum Anfang dieser Arbeit wurde eine Hypothese formuliert die besagt, dass vor allem die mechanischen Aspekte der Magen-Darm Passage, aber auch der unterbrochene Medienkontakt das Freisetzungsverhalten fester peroralen Arzneiformen mit modifizierter Wirkstofffreisetzung beeinflussen können. Die Stressfaktoren konnten in den bisher entworfenen Testverfahren und Arzneibuchmethoden nicht auf biorelevante Weise simuliert werden. Deswegen wurde in dieser Arbeit ein Freisetzungstestgerät entwickelt, das vermag, die mechanischen Aspekte der GI-Passage monolithischer Arzneiformen realistisch nachzubilden. Die Konstruktion ermöglicht eine parallele Simulation von GI-spezifischen Druckverhältnissen, Diskontinuität und Intensität der physiologischen Transportvorgänge und des unterbrochenen Kontaktes der Arzneiformen zu den Freisetzungsmedien. Das Gerät ist geeignet, vor allem die monolithischen Arzneiformen wie zum Beispiel Tabletten oder Kapseln mit modifizierter Wirkstofffreisetzung zu testen. Im Laufe der Arbeit wurden entsprechende Testprogramme etabliert, die die kritischen Momente der GI-Passage von Arzneiformen simulieren. Die Programme sind Kombinationen aus Ruhephasen, die durch kurze Stressereignisse unterbrochen werden. Die zeitliche Abfolge der Stressphasen wurde so programmiert, dass die physiologischen Passagezeiten der Arzneiformen realistisch imitiert werden. Die Intensität der Stressereignisse wurde dabei so definiert, dass die Maxima der physiologisch relevanten Belastungswerte nachgebildet werden können. Gezeigt wurde, dass die Simulation des biorelevanten Stresses der Magen-Darm-Passage sowohl in Form von Transportvorgängen als auch variablen Druckverhältnissen die Freisetzungscharakteristika der getesteten Retardarzneiformen bedeutend beeinflusste. Die Ergebnisse belegen, dass die mechanische Beständigkeit der hydrophilen Matrixtabletten von entscheidender Bedeutung für deren Freisetzungsverhalten in vitro und in vivo ist. Ferner wurde gezeigt, dass durch Simulation nüchterner Passagebedingungen das In vivo-Freisetzungsverhalten einer Modellarzneiform nachgebildet werden kann. Die Testergebnisse weisen darauf hin, dass die starken Fluktuationen der Plasmaspiegel durch die Anfälligkeit der Arzneiform auf den biorelevanten Stress hervorgerufen werden. Diese Anfälligkeit scheint eine der wichtigsten Ursachen für arzneiformbedingte Interaktionen darzustellen, besonders für dose dumping in vivo, und kann unter Anwendung der offiziellen Methoden nicht erfasst werden. Gezeigt wurde, dass durch den Einsatz des biorelevanten Freisetzungs-Testgerätes die risikobehafteten Formulierungen mit unerwünschter Wirkstoffsfreisetzungscharakteristik in einem einfachen Testverfahren identifiziert werden können. Nachgewiesen wurde, dass die Veränderungen der Freisetzungscharakteristika der Arzneiformen, die durch die Stressereignisse biorelevanter Intensität ausgelöst werden, eine klinische Relevanz aufweisen. Nunmehr wurde die Einsetzbarkeit des Gerätes in den Screeninganalysen von bioäquivalenten Produkten bestätigt.
Zielsetzung: Analyse der Tötungsdelikte einer bestimmten Region Mecklenburg-Vorpommerns mit dem Ziel, sich mit den pauschalen Auffassungen auseinanderzusetzen, die Zahl dieser Vorfälle habe nach der politischen Wende im Jahre 1989 zugenommen, und es sei „eine Brutalisierung“ eingetreten. Methodik: Der vorliegenden Arbeit wurden vollendete, vorsätzliche Tötungsdelikte aus dem Einzugsgebiet des Instituts für Rechtsmedizin der Universität Greifswald für den Zeitraum 1970 bis 2007 zu Grunde gelegt. Dazu wurden 11852 Sektionsprotokolle durchgesehen und die Tötungsdelikte herausgesucht. Es handelt sich um eine retrospektive Analyse. Ergebnisse. Es wurden 470 Fälle, in denen die Opfer vorsätzlich getötet worden waren, registriert. In den Jahren von 1970 bis 1999 war, das Einzugsgebiet des Instituts für Rechtsmedizin Greifswald betreffend, eine Zunahme der vorsätzlichen Tötungsdelikte zu beobachten, wobei in den ersten zehn Jahren nach der politischen Wende die meisten Tötungsdelikte der untersuchten vier Jahrzehnte verübt wurden. Die stumpfe Gewalt war die häufigste zum Tode führende Gewalteinwirkung. Die Opfer vorsätzlicher Tötungsdelikte waren zumeist Männer, ihr Anteil war nach der politischen Wende signifikant erhöht. Während vor der politischen Wende etwa 1/3 der Opfer unter Alkohol standen, betraf dies nach der politischen Wende etwa die Hälfte der Opfer. Die Täter waren überwiegend männliche Einzeltäter. Die Häufigkeit stumpfer Gewalt, begangen von zwei und mehr Tätern, nahm über die Jahrzehnte zu. Kindstötungen wurden zu 74,3% vor der politischen Wende begangen. Nach der politischen Wende wurden mehr Säuglinge getötet, kein Opfer verstarb aufgrund von Vernachlässigung. 64,3% der Tötungsdelikte mit Suizid/ Suizidversuch des Täters ereigneten sich vor der politischen Wende. Schlussfolgerung: Die Untersuchung ergab, dass es in den 90-er Jahren zu einer signifikanten Zunahme der vorsätzlichen Tötungsdelikte im Einzugsgebiet der Rechtsmedizin Greifswald gekommen ist. Ebenso war ein „Brutalisierung“ in der Nachwende zu verzeichnen.
Eight hundred and fifty two students with an age range 9-13 years (mean 10.34, SD±0.56, 48% females) were recruited from the fifth grade students of different 19 primary schools in Greifswald and East Pomerania. In conjunction with the compulsory dental community examination, additional data were collected with two questionnaires for the children and their parents. Newly generated items were taken from the children’s questionnaire to form short scales for oral health-related knowledge, behaviour, attitudes. Parents’ questionnaire contains questions on socio-economic status (SES) and child’s health. The response rate was 93.2%; 78.8% for children; parents, respectively. Results: The distribution of DMFT values was highly polarized with most of the children (71%) exhibiting no carious defects, fillings or missing teeth in the permanent dentition with a mean of 0.6 ±1.2. There was a significant correlation between DMFT and social class levels (rs=-0.19, p=0.001) with mean DMFT values of 0.9 ± 1.3, 0.6 ±1.1 and 0.4 ± 0.9 for the low, medium and higher social strata, respectively. There was a clear correlation between the dental attitude and dental behaviour (rs=0.32, p=0.003). However, correlations between knowledge vs. attitude and knowledge vs. behaviour were loose. A statistically significant correlation between DMFT and dental behaviour was found (rs=-0.15, p=0.003). It should be noted that children with higher self-esteem were found to have significantly higher dental awareness scores (rs=0.19, p=0.001). General health was a significant predictor for caries incidence (rs=0.08, p=0.01). The frequency of drinking lemonade or ice tea and eating salty snacks (chips, nuts) showed clear correlations with the DMFT (rs=0.17 and 0.13, p<0.01). Prolonged daily TV watching was associated directly with DMFT values (rs=0.13, p=0.001). A significant correlation was found between caries and smoking, even after adjusting for age (rs=0.1, p=0.002). Smoking children had a significantly higher DMFT rate than children who were not smokers with a mean DMFT of 0.9 ±1.5 vs 0.6 ±1.2 (p=0.004). Interestingly, each of prolonged TV watching, more lemonade drinking and smoking were correlated directly with the low socioeconomic status (Spearman correlation coefficient of 0.13, 0.2 and 0.17, respectively, p<0.05). Regarding malocclusion, 64% the subjects had at least one type of anomaly. Crowding and maxillary overjet represented the major proportion 28% and 23%, respectively. Males exhibited significantly higher increased overbite scores than females p=0.04. Whereas the prevalence of crowding was more common in females than males (p=0.05). Amazingly, more malocclusion was registered in children with caries-free primary teeth when compared to children with carious primary teeth (p=0.05). No significant differences in the mean of dmft or DMFT value were found between normal and non normal occlusion (p>0.05). Undergoing to orthodontic treatment was associated with significantly higher dental awareness scores (p=0.003). No correlation between socio-economic status and malocclusion was registered. Conclusion: This thesis confirms the decline and polarisation of dental caries. Dental behaviour was mostly independent of dental knowledge, but depended on dental attitude. Higher scores in dental behaviour resulted in lower DMFT scores; possibly, oral health promotion should strengthen attitude and actual behaviour instead of knowledge. Higher scores in self-esteem and general health connected with lower caries incidence and higher score in dental awareness. Social inequalities was strongly linked with health inequalities with more prevalence of caries, smoking, prolonged TV watching, wrong diet habits and less sealants application among children of low SES. Hence, oral health-related interventions in children sample should be directed at the social structures with more incorporating of oral health promotion programs into other general health promotion programs. This thesis suggests that; the establishment of healthy behaviours such as a regular teeth brushing at school could be one of the most successful ways to involve all children especially children of low SES in dental care. Malocclusion traits were very common in this sample. This underlines the need for more orthodontic preventive programs among children, in order to reducing the risk factors of malocclusion. The association between prevalence of malocclusion and socio economic status could not be established. No generalised conclusion could be drawn about the relationship between caries and malocclusion.
The aim of this study was to invistigate the effect of the oral health component of a general health promoting program implemented in primary schools of Greifswald city and east Pomerania region. Methods: This program was part of an innovative multidisciplinary general health promoting program, a longitudinal collaborative project based on health competence concept. Seven hundred and forty students with an age range 9-12 years (mean 10.34, SD±0.56, 48% females) were recruited from the fifth grade students of different 18 primary schools. The schools were randomly allocated into two groups. Oral health education was provided to the teachers in the intervention schools and then they conveyed it to their students, while no additional measures were conducted in the control schools. School dental examinations as well as questionnaires for the students and their parents were conducted at baseline and after one and half year of the program. Results: A significant correlation between caries increment and intervention/control group was reported, with a 35% higher risk in the control group. High socio-economic status has a significant highly protective effect in the intervention program with a reduction in incidence risk ratio of 94% (p < 0.001). In the low socio-economic status no preventive effect could found. The association between overweight/obese students and caries increment was border line significance (IRR 1.37, p = 0.055). The intervention program left a protective effective on the students who reported; lower tooth-brushing frequency, do not take care of their teeth, and do not consider sound and healthy teeth. Conclusion: The implemented program was effective in improving dental health, especially among students with high socio-economic status, but failed to achieve an effect in the low socio-economic group. The program was successful in maintaining a good dental health status among students who lack for the essential oral health competence items at the beginning. Social inequalities are an important issue which was partly tackled with a competence-based health promoting program, therefore, additional 76 compulsory preventive measures, such as daily or weekly tooth-brushing at school, should be seriously considered as behavior-centered approach.
Das Ziel der Studie war es, die Auswirkungen kaufunktioneller Reize in Form von Dysgnathien auf die Morphologie der Kieferhöhle zu untersuchen. Hierfür wurden die Fernröntgenseitenaufnahmen von 96 Patienten beiderlei Geschlechts im Alter zwischen neun und 19 Jahren, die entweder eine Angle-Klasse-I- oder Angle-Klasse-II- Okklusion aufwiesen, mit anatomischen und kieferorthopädischen Methoden retrospektiv untersucht. Das Material wurde dabei eingeteilt nach (1) der Angle-Klasse, (2) der basal sagittalen Kieferrelation (skelettale Klassen), sowie (3) dem Prognathiegrad des Mittelgesichtes. Es wurden weiterhin Korrelationsanalysen sowie Clusteranalysen mit der Ward-Methode durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten (1) keine Unterschiede der Kieferhöhlenfläche zwischen Patienten mit Angle-Klasse I und Angle-Klasse II. Das Verhältnis von Kieferhöhlen- und der von uns definierten Gesichtsschädelfläche (= Sinus Ratio) war jedoch bei den Angle-Klasse-II-Fällen kleiner. Es zeigte sich kein Geschlechtsdimorphismus der Kieferhöhlenfläche abgesehen von einer größeren Sinus Ratio bei den weiblichen Patienten innerhalb der Angle-Klasse-II-Gruppe. (2) Bei den Patienten mit basal sagittal distaler Relation (skelettale Klasse II) fanden wir eine größere Kieferhöhlenfläche als bei denen mit neutraler Lage (skelettale Klasse I). Das Verhältnis zur Gesichtsschädelgröße (Sinus Ratio) war hier jedoch unverändert. (3) Ein prognatheres Mittelgesicht ist verbunden mit einer größeren Kieferhöhlenfläche in der Sagittalebene. Korrelationen der Kieferhöhlenmaße mit verschiedenen Dysgnathieparametern sind nachweisbar. Diese stehen jedoch meist im Zusammenhang mit einer Veränderung von Größe und Position der Maxilla und des Gesichtsschädels in toto. Von daher deuten unsere Untersuchungsergebnisse nicht auf eine funktionelle Größenanpassung des Sinus maxillaris - unabhängig vom Mittelgesicht - hin.
In den pankreatischen α-Zellen ist Pax6 als Aktivator der Glucagon-Genexpression bekannt, während dessen Einfluss auf die Insulinsynthese kontrovers diskutiert wird. Ziel dieser Arbeit war es, zu untersuchen, wie der Transkriptionsfaktor Pax6 und dessen co-exprimierte Isoform Pax6(5a) in den Insulin-produzierenden β-Zellen agieren, um so auf ihre Funktion in diesen Zellen schließen zu können. Mittels Luciferase-Assays, Northern Blots und Radioimmunoassays wurde gezeigt, dass Pax6 sowohl die Insulinsynthese als und auch die sezernierte Insulinmenge reduzieren kann, wobei die TAAT-Motiv-bindende Homöodomäne als essenziell für diesen Pax6-Effekt identifiziert wurde. Mit Hilfe fluoreszierender Fusionsproteine und der indirekten Immunfluoreszenz konnte beobachtet werden, dass der intrazelluläre Transport von Pax6 Glucose-abhängig erfolgt und zwar gegensätzlich zu dem von PDX-1, einem Aktivator des Insulingens. So befand sich Pax6 bei Glucose-Mangel vor allem im Zellkern, bei hohen Glucose-Konzentrationen hingegen vorwiegend im Cytoplasma. BETA2, das synergistisch mit PDX-1 die Insulin-Genexpression induzieren kann, war Glucose-unabhängig stets im Zellkern lokalisiert. Die physiologische Relevanz der Translokation von Pax6 konnte in vivo durch die immunhistochemische Untersuchung von Pankreasschnitten normo- und hypoglycämischer C57BL/6 Mäuse bestätigt werden. GST-Capture-Assays zeigten die Interaktion von Pax6 und BETA2. Darüber hinaus demonstrierten CHIP-Assays in vivo eine gegensätzliche Glucose-abhängige Bindung von Pax6 und PDX-1 an der ein TAAT-Motiv enthaltenden A3-Box des Ratten Insulin-II-Promotors und unterstützen damit die Hypothese von Pax6 als Inhibitor der Insulin-Genexpression. Das Serin 122 wurde in Pax6 als wichtige regulatorische Aminosäure nachgewiesen, deren Mutation die Glucose-abhängige Translokation und die Wirkung von Pax6 auf den Ratten Insulin-II-Promotor stark beeinflusste. Wahrscheinlich wird diese Aminosäure anders modifiziert, möglicherweise glycosyliert. Eine Glycosylierung des Pax6-Wildtyps bei Glucose-Entzug wurde mittels Immunpräzipitation von EGFP-Pax6 und anschließender Western Blot-Analyse unter Verwendung eines O-GlcNAc-erkennenden RL2-Antikörpers detektiert. So ist zu vermuten, dass bei Glucose-Mangel die Glycosylierung den Transport in den Kern vermittelt und die für den inhibitorischen Effekt von Pax6 auf die Insulin-Genexpression verantwortliche TAAT-bindende Homöodomäne beeinflusst. Für Pax6 lässt sich schlussfolgern, dass es sich bei geringer Glucose-Konzentration im Kern befindet, um die Aktivierung der Insulin-Genexpression zu verhindern, indem es mit BETA2 interagiert und die PDX-1-Bindungsstelle blockiert. Da Pax6 zusätzlich unter diesen Bedingungen auch die Expression der für die β-Zelle spezifischen Gene aktiviert, um sie auf den zukünftigen Bedarf vorzubereiten, ist dessen essenzielle Rolle für die Aufrechterhaltung der β-Zellfunktion unumstritten. Ganz andere Effekte bewirkt hingegen die in den β-Zellen co-exprimierte Isoform Pax6(5a), die durch alternatives Spleißen des Exons 5a entsteht. Ihre Funktion in diesen Zellen war bisher unbekannt. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass sie im Gegensatz zu Pax6 nicht an der Insulingen-Regulation beteiligt ist und auch nicht mit BETA2 interagiert. Analog zu Pax6 wurde ein Glucose-abhängiger Transport innerhalb der Zelle beobachtet. In vitro Kinase-Assays identifizierten in Pax6(5a) Threonin 48 als CKII-Phosphorylierungsstelle. Da es sich hierbei um die erste Aminosäure des Exons 5a handelt, welche somit durch das alternative Spleißen in Pax6 nicht existiert, stellt diese Phosphorylierung eine spezifische Regulation dieser Isoform dar. Mittels fluoreszierender Fusionsproteine war zu beobachten, dass die Imitation dieser Phosphorylierung den Transport von Pax6(5a) in das Cytoplasma verhinderte. Das die CKII zahlreiche für Wachstum und Proliferation verantwortliche Faktoren reguliert, lässt auf die Bedeutung der Pax6(5a)-Isoform in pankreatischen β-Zellen als Regulator des Wachstums für den Erhalt der β-Zellmasse schließen.
Untersuchung zur Assoziation von Antikörpern gegen PF4/Heparin-Komplexe mit Parodontalerkrankungen
(2010)
Ziel dieser Fall-Kontroll-Studie war es, zu evaluieren, ob eine Assoziation zwischen dem Vorliegen einer Parodontitis und dem Vorhandensein von PF4/Heparin-Komplex Antikörpern besteht. PF4 ist ein Chemokin, welches vermehrt durch Thrombozyten bei deren Aktivierung ausgeschüttet wird. PF4 kann Komplexe mit negativ geladenen Molekülen bilden. Die Prototypreaktion ist die Formation von PF4/Heparin-Komplexen. Mit Heparin behandelte Patienten können gegen diese Komplexe Antikörper bilden, die zur komplexen Aktivierung der Blutgerinnung mit erhöhtem Risiko zu thrombembolischen Ergeignissen führen können. Diese Antikörper konnten aber auch in nicht mit Heparin behandelten Patienten nachgewiesen werden. Daraus entwickelte sich die Hypothese, dass parodontale Infektionen/Entzündungen möglicherweise über die Aktivierung der Thrombozyten und vermehrte Freisetzung von PF4 die Formation von PF4-Komplexen und Antikörperbildung induzieren könnten. Das Serum von 937 Blutspendern mit einem Alter von 40 - 60 Jahren wurde auf PF4/Heparin-Komplex Antikörper der Klassen IgG, IgA und IgM (ELISA) untersucht. Zu den 99 positiv getesteten Blutspendern (40 Fallprobanden, mittleres Alter 47,9 Jahre) wurden 40 Kontrollprobanden (mittleres Alter 48,1 Jahre) nach Alter (±2 Jahre), Geschlecht, Rauch- und Bildungsstatus gematcht. Die klinischen Parameter waren Zahnzahl, Sondierungstiefe, Attachmentverlust und Bluten nach Sondieren. 50% der Probanden waren männlich, 35% Nichtraucher, 25% ehemalige Raucher und 40% Raucher. 80% (15%) der Probanden haben ein mittleres (hohes) Bildungsniveau. Die Probanden der Fallgruppe hatten einen schlechteren parodontalen Gesundheitszustand als die Kontrollgruppe. Das Risiko eines positiven PF4/Heparin-Komplex-Antikörper-Status’ war 2 bis 7-fach erhöht bei schweren mittleren Sondierungstiefen wie auch bei moderatem und schwerem mittleren Attachmentverlust. Die vorliegende Untersuchung zeigte, dass parodontal erkrankte Probanden ein höheres Risiko für das Auftreten von anti-PF4/Heparin Antikörpern aufwiesen als parodontal gesündere Probanden. Parodontitis könnte mit dem Auftreten von natürlichen anti-PF4/Heparin-Komplex Antikörpern assoziiert sein. Um einen möglichen kausalen Zusammenhang zu evaluieren, sind weitere Studien mit größerem Stichprobenumfang und longitudinalem Design erforderlich.
Das hepatozelluläre Karzinom stellt weltweit einen der am häufigsten auftretenden malignen Tumoren mit limitierten therapeutischen Optionen dar. Ein besseres Verständnis der Tumorigenese durch tierexperimentell gewonnene Erkenntnisse kann zur Entwicklung zielgerichteter Medikamente beitragen. Ein langjährig etabliertes Modell zur Erzeugung hepatozellulärer Karzinome im Tierexperiment ist die tägliche orale Gabe von N-Nitrosomorpholin (NNM). Die chemische Hepatokarzinogenese durch NNM führt abhängig von Dosis und Dauer in der Rattenleber zur Entstehung von Präneoplasien, hepatozellulären Adenomen und Karzinomen. Zu diesem Prozess trägt der Transforming Growth Factor alpha (TGF-alpha) über die Aktivierung des transmembranären Epidermal Growth Factor Rezeptors (EGFR) im Sinne einer Proliferationsaktivierung der Hepatozyten bei. In der vorliegenden Arbeit wurde die Methode der chemischen Hepatokarzinogenese in Kombination mit der oralen Gabe des Tyrosinkinaseinhibitors Gefitinib, der selektiv die intrazelluläre Tyrosinkinase des EGFR blockiert und somit zu einer Unterbrechung der Signalkaskade in der Zelle führt, angewandt. Die Tiere erhielten NNM über einen Zeitraum von entweder drei oder sechs Monaten. Es sollte überprüft werden, ob sich durch die parallele Applikation von Gefitinib über zwei Wochen oder drei Monate die Entwicklung von Präneoplasien, Adenomen und Karzinomen beeinflussen lässt. Es entwickelten sich in allen über drei Monate mit NNM behandelten Tieren klarzellige und auch gemischtzellige präneoplastische Leberherde. Die Gruppe, die gleichzeitig über drei Monate Gefitinib erhielt, entwickelte statistisch signifikant weniger präneoplastische Leberherde. Die Tiere der über sechs Monate mit NNM behandelten Gruppen wiesen neben klarzelligen und gemischtzelligen Herden auch basophile Präneoplasien sowie hepatozelluläre Adenome und Karzinome auf. Die Anzahl der hepatozellulären Adenome und Karzinome war in den Gruppen, die neben NNM über sechs Monate auch über drei Monate Gefitinib erhielten, statistisch signifikant geringer. Die ebenfalls statistisch signifikante geringere Proliferation in dieser Gruppe zeigt, dass sich die Progression einmal initiierter Herde verlangsamen lässt. Mit diesen Ergebnissen korrelierte bei den Gruppen beider Zeiträume die Verminderung der immunhistochemischen Expression von EGFR und TGF-alpha der Präneoplasien. Gleichzeitig beleuchtet diese Arbeit, dass TGF-alpha und EGFR in der Entstehung früher präneoplastischer Herde sowie späterer Adenome und Karzinome eine wichtige Rolle spielen.
Influence of single amino acid polymorphisms on the in vitro convertibility of goat prion protein
(2010)
Prion diseases or transmissible spongiform encephalopathies (TSEs) are fatal neurodegenerative disorders which include, among others, scrapie and bovine spongiform encephalopathy (BSE). The causative agent is composed mainly of a misfolded isoform of a cellular prion protein (PrPC), denoted prion protein scrapie (PrPSc). Genetically determined PrPC polymorphisms can modulate the convertibility of PrPC to PrPSc and thus lead to prolonged TSE incubation times or even complete resistance of the animal. In sheep, such polymorphisms are located at codons 136, 154 and 171. Several disease-associated amino acid polymorphisms also exist in caprine PrPC. However, due to their large number and the limited number of goats carrying them, it is difficult to assess their specific impact on TSE susceptibility in vivo. The susceptibility can be simulated in vitro by a cell-free conversion assay, in which the conversion efficiency of recombinant PrPC is determined. In this study, twelve caprine PrPC variants (M112T, M137I, L141F, I142M, H143R, N146S, N146D, R151H, R211Q, Q215R, Q222K and wild-type PrPC (denoted INRQ) were produced by using PCR mutagenesis amplification and expressed in E. coli M15 cells and purified on Ni-NTA agarose columns. The renatured PrPC variants had molecular masses of approx. 23 kDa and the expected conformation as determined by CD spectroscopy. These variants were then subjected to a cell-free conversion assay using different BSE and scrapie strains. Cross species (mouse and goat) cell-free conversion studies were performed and specific monoclonal antibodies were used to discriminate the exogenous PrPSc molecules used to seed the reaction and newly converted PrPres. The studies with the mouse-adapted strain Me7 revealed that polymorphisms M137I, H143R and L141F did not influence the conversion of PrPC in a significant manner. However, the reduced conversion rate of the variant I142M (harbouring a methionine at position 142 instead of isoleucine) correlated with longer scrapie incubation times in goats with this polymorphism. The polymorphisms M112T, R151H and Q211R showed also reduced conversion rates in comparison to INRQ, an effect that related well to reduced scrapie susceptibility of such goats in vivo. Polymorphisms N146S, N146D and Q222K were to date extremely rarely found in scrapie affected goats. It was intriguing to see that these amino acid substitutions also abolished the in vitro conversion efficiency completely as did the Q215R polymorphism, which had not yet been associated with scrapie resistance in vivo. Results of cell free conversion studies with mouse adapted BSE prions (BSE/Bl6 strain) correlated well with the results obtained with Me7, although the results with BSE/Bl6 showed more variation. Again it was possible to observe a reduction in the conversion with I142M, R151H and R211Q and no or almost no conversion with N146S, N146D and Q222K and with Q215R respectively. In subsequent experiments, caprine PrPC variants were directly biotinylated so that goat or sheep scrapie as well as cattle, sheep or goat BSE derived PrPSc could be used. In these assays I142M, H143R and R211Q clearly reduced the conversion of PrPC with ovine and caprine scrapie isolates, whereas R151H did not influence the conversion efficiency of biotin-tagged PrPC. Conversion with scrapie isolates showed a marked reduction or no conversion in the case of N146S and N146D which correlated again with the Me7 data and the in vivo observations. In the case of bovine BSE isolates, the cell-free conversion mimicked the species barrier observed in vivo. BSE material from cattle barely converted any caprine PrPC variant into PrPres, whereas BSE from sheep converted all variants including the resistance-associated N146S and N146D, suggesting that the resistance is also prion strain specific. A marked reduction in the conversion rate was also observed with I142M and, less pronounced, with H143R and R211Q corroborating the protective role of these polymorphisms against TSEs. When co-incubated, resistance-associated variants N146D, N146S and Q222K produced a dominant negative effect on the conversion of the susceptible wild-type PrPC genotype (INRQ). In a similar way, the incubation of I142M and H143R also reduced the amount of PrPres in a mixture with INRQ. In conclusion, the cell-free conversion assay results show that the caprine PrP polymorphisms M112T, I142M, R143H, N146S, N146D, R151H, R215Q and Q222K correlated clearly with the in vivo susceptibilities of the goats carrying these polymorphisms. Apart from practical implications, like the possibility of breeding TSE resistant goats, these data indicate that scrapie resistance is modulated by thermodynamic changes affecting PrPC-PrPSc interactions and the formation of conversion intermediates.
Der Beifahrersitz gilt gemeinhin als „place du mort“, auf dem das Risiko schwerer oder tödlicher Verletzungen im Vergleich zur Fahrerseite erhöht ist. Im Rahmen einer medizinisch-technischen Analyse realer Verkehrsunfälle wurde diese Hypothese wissenschaftlich überprüft. Bei 196 Unfällen wurde die Gesamtverletzungsschwere von 99 Fahrer-Beifahrer–Paaren anhand international gebräuchlicher Indices (z. B. GCS, AIS, ISS) verglichen. Für 71 dieser Paare wurden insgesamt 524 einzelne Verletzungen hinsichtlich der Schwere und der verletzungsverursachenden Teile untersucht. Die Ergebnisse wiesen mit signifikant schlechteren Werten für GCS, ISS, AIS im Kopfbereich sowie einer höheren Rate an Polytraumata zunächst auf eine höhere Verletzungsschwere der Beifahrer hin. Bei der vergleichenden Untersuchung der verschiedenen Kollisionsrichtungen ließen sich signifikante Unterschiede jedoch nur nach Rechtsseitenkollisionen für die GCS und den ISS sowie nach Mehrfachkollisionen für den ISS nachweisen. Die höhere Gesamtverletzungsschwere der Beifahrer war damit im Wesentlichen auf die Rechtsseitenkollisionen zurückzuführen, die im Untersuchungsgut häufiger als die Linksseitenkollisionen auftraten und zudem eine höhere mittlere Deformationstiefe aufwiesen. Für die Einzelverletzungen in den Körperregionen nach AIS konnten keine signifikanten Unterschiede zwischen Fahrern und Beifahrern festgestellt werden. Für bestimmte Verletzungen (z. B. Clavicula- und Wirbelkörperfrakturen) ergaben sich jedoch auffällige Abweichungen. Bei Airbagauslösungen ohne Gurtbenutzung wurden sechs Fälle von meist tödlichen Verletzungen der Aorta bzw. des Herzens beobachtet. Angesichts der sehr geringen Gurtanlegequote von etwa zwei Dritteln in beiden Gruppen ergibt sich hieraus die Notwendigkeit weiterer Aufklärungs- und Kontrollmaßnahmen zur Erhöhung der Gurtbenutzung.
Zusammenfassung: Zielstellung der Arbeit war es, historische Behandlungsergebnisse des an der Universitätsfrauenklinik der Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald abdominal operierten Endometriumkarzinoms der Jahre 1986-1999, in Abhängigkeit von der Lymphonodektomie, auszuwerten und vorzustellen. Die gewonnen Ergebnisse weisen auf die guten Behandlungsbedingungen hin, welche sich durch die Umsetzung modernster Therapieerkenntnisse auszeichnete, sie sind auch ein Ergebnis der umfassenden poliklinischen Nachbetreuung. Für die Auswertung standen die Daten von n=190 Patientinnen zur Verfügung, welche im Zeitraum zwischen dem 17.04.1986 und dem 15.12.1999 an der Universitätsfrauenklinik behandelt worden sind. Bei n=143 dieser Patientinnen wurden zusammen mit der Operation eine unterschiedlich große Anzahl von Lymphknoten aus der pelvinen Region entnommen und histologisch aufgearbeitet. Diese Patientinnen bilden eine Behandlungsgruppe, welche als „Gruppe mit Lymphonodektomie“ bezeichnet wird. Die verbliebenen n=47 Patientinnen wurden operativ behandelt, ohne die Durchführung einer Lymphonodektomie, und bilden eine Behandlungsgruppe, welche als „Gruppe ohne Lymphonodektomie“ charakterisiert wird. Die Mehrzahl der Patientinnen beider Gruppen erhielten außerdem eine adjuvante Therapie. Der operativ-klinische Verlauf und die Nachsorge wurden für die vorliegende Arbeit nach Kriterienkatalogen aufgeschlüsselt. Allgemein-statistische Zusammenhänge, prognostische Faktoren und die Verläufe für das Überleben sowie die rezidivfreien Intervalle in ihrer Beziehung zueinander dargestellt. Für die Letztgenannten fand die Methode nach Kaplan-Meier Anwendung. Als ein Resultat zeigt sich, dass die Durchführung der Lymphonodektomie im historischen Behandlungskonzept die Prognosen der betroffenen Patientinnen nur teilweise verbessern konnten. Ursachen hierfür sind darin zu sehen, dass die Pat mit durchgeführter Lymphonodektomie per se ein höheres Risiko für eine Lymphknoten-Metastasierung und damit eine schlechtere Prognose aufweisen - abgesehen von Hoch-Risiko-Fällen der Behandlungsgruppe ohne Lymphonodektomie -. Andererseits spiegelt sich in den vorliegenden Ergebnissen auch das historische Behandlungskonzept wider, wie u.a. die unterschiedliche Anwendung adjuvanter Therapieverfahren. Die Homogenität der Gruppen und damit die Vergleichbarkeit der Ergebnisse wirkte sich nachteilig aus. Weiterhin ist festzustellen, dass das Auftreten von Lymphknoten-Metastasen bzw. späteren Rezidiven bei den Pat in direktem Zusammenhang mit negativen prognostischen Faktoren steht, wie: endometrioides Grad 3-Karzinom, nonendometrioides Karzinom, Stadium II, Alter >60 Jahre, Myometriuminfiltration >50%, Tumordurchmesser >2cm, Tumorfreie Distanz bis zur Serosa <1cm, Befall der Adnexe, Lymph- und/oder Blutgefäßeinbruch. Abschließend sei festgestellt, dass die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit die Notwendigkeit der Einführung eines neuen Behandlungskonzepts, welches klare Richtlinien für die Durchführung einer LNE beinhaltet, bestätigen.
Ziel: Ziel war es, herauszufinden inwiefern die Pneumoniediagnostik durch CT und konventionelles Röntgen bei immunsupprimierten Patienten besonders im Hinblick auf atypische Pneumonien unabhängig vom Befunder ist und inwieweit die CT dem Röntgen überlegen ist. Patienten und Methode: In der Studie wurden für die retrospektive Analyse 45 knochenmarkstransplantierten Patienten mit 107 CT- Untersuchungen ausgewertet. Die CT-Bilder wurden in Unkenntnis der speziellen Krankengeschichte von drei unabhängigen erfahrenen Radiologen befundet. Anschließend wurde für jeden Patienten individuell anhand der mikrobiologischen und pathologischen Befunde eine Diagnose (Goldstandard) erstellt. Ergebnisse: In 51 von 107 Fällen bestand eine Pneumonie, wobei es sich in 10 Fällen um Pilzpneumonien, in 24 Fällen um typische bakterielle Pneumonien und in 17 Fällen um atypische interstitielle Pneumonien handelte. Die Interrater- Reliabilität bezüglich der radiologischen Zeichen wurde mit Cohens Kappa festgestellt, wobei sich Werte zwischen 0,80 und 0,92 zwischen den einzelnen Befundern ergaben, welches eine sehr hohe Übereinstimmung bescheinigt. Die Übereinstimmung der Befunder mit den Diagnosen ist mäßig und liegt zwischen 0,59 und 0,64. Es lässt sich keine eindeutige Korrelation bestimmter radiologischer Zeichen mit Pneumonieformen feststellen, sondern nur eine hinweisende Häufung bestimmter Befunde. So zeigten sich bei 100% der Pilzpneumonien Knotenbildung und bei 100% der Pneumocystis jirovecii Pneumonien Michglasartige Trübungen. Beim Vergleich der Computertomographie mit dem Röntgen schneidet das Röntgen bei der Bestimmung der Pneumonieform mit einer AUC von 0,596 nicht signifikant besser ab als die zufällige Verteilung, wohingegen das CT mit 0,726 signifikant besser ist. Schlussfolgerung: Es besteht kein signifikanter Unterschied zwischen den einzelnen Befundern bezüglich der Befunderhebung und der Diagnostizierung von Pneumonien im allgemeinen und von unterschiedlichen Pneunmonieformen im Speziellen. Des weiteren ist es allein auf Grundlage der Morphologien äußerst schwierige eine erregerspezifische Diagnostik zu stellen. Hier zeigt jedoch die CT einen signifikanten Vorteil gegenüber dem konventionelle Röntgen.
Numerische Lösung von Optimalsteuerungsaufgaben unter Nebenbedingungen mit biologischen Anwendungen
(2010)
In dieser Dissertation wird ein Verfahren zur Lösung von Optimalsteuerungsaufgaben mit Steuer-Zustandsbeschränkungen vorgestellt. Dazu werden die notwendigen Bedingungen an eine optimale Lösung benutzt, die ein System aus algebraischen Gleichungen, Ungleichungen und Differentialgleichungen erzeugen. Dieses System wird mit einem Newton-ähnlichen Ansatz gelöst. Außerdem wird die Erweiterung auf Problemen mit reinen Zustandsbeschränkungen vorgeführt. Eine deutliche Verbesserung der Konvergenzergebnisse kann durch die Anwendung der Fisher-Burmeister-Funktion auf die Komplementaritätsbedingungen erzielt werden. Die Iterationsverfahren werden auf eine Reihe von restringierten Optimalsteuerungsaufgaben (Aufgaben mit reinen Steuerbeschränkungen, gemischten Steuer-Zustandbeschränkungen und reinen Zustandsbeschränkungen für einzelne Zeitpunkte und für das gesamte Optimierungsintervall) angewendet, um ihr Verhalten bei verschiedenen Startwerten sowie unterschiedlichen Schrittweitenansätzen zu untersuchen. Dazu werden zum einen zwei aus der Literatur bekannte Aufgaben (das Rayleigh-Problem und das Minimum-Ernergy-Problem) gelöst und zum anderen werden zwei Probleme mit biologischem Hintergrund untersucht. So wird eine Optimalsteuerungsaufgabe aus der Fischerei um geeignete Einnahmenbedingungen erweitert, die absichern sollen, dass die Fischer keine längeren Phasen ohne Kapitalzuwachs haben. Dazu wird zwischen einer globalen Bedingung und einer Bedingung für endlich viele Zeitpunkte unterschieden. Desweiteren wird ein Modell einer HIV-Erkrankung untersucht, bei dem die numerischen Verfahren, die die notwendigen Bedingungen an eine optimale Lösung benutzen, nur für geringe Behandlungszeiten (bis zu 50 Tage) das Problem lösen. Es zeigt sich, dass die Stabilität dieser Verfahren deutlich verbessert werden kann, wenn das Modell um eine Obergrenze für die T-Zellen erweitert wird. Den Abschluss der Dissertation bildet ein Kapitel zur Konvergenzuntersuchung, in dem sich zeigt, dass die verwendeten Iterationsverfahren teilweise von sehr schlechter Konvergenzordnung sind, da die Bedingung für eine lineare Konvergenz nicht erfüllt wird.
Ziel der Studie war die Beurteilung der Notwendigkeit einer routinemäßigen desinfizierenden Fußbodenreinigung im Greifswalder Zentral-OP (Neubau) mit besonderer Berücksichtigung der Raumlufttechnischen Anlage (RLT-A). Dazu wurden über einen Zeitraum von 4 Wochen die 2 OP-Säle der Augenchirurgie jeweils abwechselnd im Wochentakt einer Wischdesinfektion nach jeder OP bzw. nur bei sichtbaren Verschmutzungen unterzogen. Für den Vergleich der Luftqualität wurden Partikel- und Koloniezahlen der Raumluft inner- und außerhalb des Laminar Air Flow (LAF) sowie die Erregerbelastung im OP-Gebiet (Instrumententray und OP-Tisch) erfasst. Außerdem erfolgte die Überprüfung evtl. aufgetretener postoperativer Wundinfektionen innerhalb eines Jahres. Sowohl Partikel- als auch Luftkoloniezahlen wiesen keine signifikanten Unterschiede bei Betrachtung des Wischvorgangs auf. Wurde die Anästhesieart berücksichtigt, fielen signifikant erhöhte Partikelwerte (< 5 µm) unter Intubationsnarkose (ITN) auf. Des Weiteren konnte eine Korrelation zwischen den Koloniezahlen auf dem Instrumententray und der OP-Dauer bei Wischen nach jeder OP festgestellt werden. Die einmal wöchentlich erhobene Fußbodenkontamination brachte keine signifikanten Unterschiede bezüglich des Einflusses der Wischdesinfektion. Es traten, soweit beurteilbar, innerhalb eines Jahres keine postoperativen Wundinfektionen auf. Daraus lässt sich schlussfolgern, dass eine desinfizierende Fußbodenreinigung unter dem Einfluss des LAF nicht notwendig ist, sondern eine gezielte Desinfektion bei sichtbaren Verschmutzungen bzw. Kontamination mit Blut oder anderem erregerhaltigem Material ausreicht. Aus wirtschaftlicher und organisatorischer Sicht ist das vorteilhaft. Die OP-Dauer sollte grundsätzlich so gering wie möglich gehalten werden, da eine Korrelation zur Instrumentenkontamination nachgewiesen wurde.
Hämatopoetische Stammzellen und zahlreiche reife periphere Blutzellen exprimieren Effluxtransporter vom ABC-Typ, darunter auch die Vertreter MRP4 und MRP5. Weiterhin sind Nukleosidtransporter wie hENT1 in vielen Blutzellen nachgewiesen worden. Über die Regulation dieser an der Vermittlung von Zytostatikaresistenzen beteiligten Transporter im Verlauf der hämatopoetischen Differenzierung ist bisher nur wenig bekannt. Um diesen Prozess genauer zu studieren, wurden zunächst CD34-postive Blutzellvorläufer aus Nabelschnurblut und reife Monozyten und Granulozyten aus peripherem Blut isoliert und hinsichtlich ihrer Transporterexpression charakterisiert. Anschließend wurden die leukämischen Modellzelllinien HL-60, U-937 und M-07e in vitro zur myelomonozytären beziehungsweise megakaryozytären Differenzierung angeregt und die Expression, Lokalisation und Funktion von MRP4, MRP5 und hENT1 während dieses Vorgangs per Real-Time PCR, Western Blot, Immunfluoreszenzmikroskopie und Zytotoxizitäts-Assay untersucht. Der Erfolg der Differenzierung wurde durchflusszytometrisch mittels spezifischer Oberflächenmarker überprüft. Es konnte gezeigt werden, dass MRP4, MRP5 und hENT1 in CD34-positiven hämatopoetischen Vorläuferzellen aus Nabelschnurblut sowie in reifen Monozyten und Granulozyten exprimiert sind. In den Progenitorzellen konnte eine signifikant höhere MRP4-Expression als in den reifen Blutzellen gefunden werden. Dementsprechend ging auch die modellhafte myelomonozytäre Differenzierung der Zelllinien HL-60 und U-937 mit einer signifikanten Reduktion der MRP4-Expression einher. Im Zuge der megakaryozytären Ausreifung der Zelllinie M-07e hingegen konnte ein signifikanter Anstieg der MRP4-Expression beobachtet werden. Die hENT1-Expression war nach Induktion von Differenzierung signifikant vermindert. Weiterhin konnte nach Induktion von Differenzierung eine signifikante Veränderung der Sensitivität gegenüber 6-Mercaptopurin und Cytarabin beobachtet werden. MRP5 blieb unter Differenzierungsbedingungen im Wesentlichen unverändert. Die Ergebnisse legen den Schluss nahe, dass insbesondere MRP4 im Zuge der hämatopoetischen Differenzierung spezifisch reguliert wird. Der beobachtete Anstieg während der Megakaryopoese unterstützt die Vorstellung einer Beteiligung von MRP4 bei der Thrombozytenfunktion. Weiterhin scheint sich die Expression von MRP4 und hENT1 im Zuge der myelomonozytären Differenzierung zu verringern, was sich auch in Resistenzveränderungen gegenüber 6-Mercaptopurin und Cytarabin niederschlägt. Diese Effekte sollten bei der Entwicklung von neuen Therapieschemata zur Behandlung einer AML berücksichtigt werden, falls eine Applikation von Differenzierungsagenzien in Kombination mit konventionellen Zytostatika vorgesehen ist.
Tourette syndrome has been associated with impairments of performance monitoring and alterations of attentional and executive functions. This impairment has been linked to fronto-striatal dysfunctions, which comprise the same braincircuits that are actively engaged in the suppression of tics. We compared behavioral performance and performance monitoring in nineteen boys with Tourette syndrome (TS) (mean age 12.64 years, ± 2.05) and nineteen age-matched controls (mean age 13.16 years, ± 2.29) in a Go/NoGo paradigm. This paradigm was designed to test for problems with inhibition and attention when withholding the response to NoGo targets following repetitive Go targets. The results indicated similar performance accuracy in the TS group and the control group. TS participants showed the expected pattern of Post-Error Slowing, but responded significantly also slower to correct Go trials than the controls. The reaction times (RT) to NoGo targets in commission errors, however, did not differ between the groups. The results suggest that boys with TS develop inhibitory adaptive strategies (overall slower reaction times) to maintain high performance accuracy. These effects may be suspended prior to and during NoGo commission errors.
Summary Cyanobacteria are a diverse and ancient group of photosynthetic prokaryotic organisms that can inhabit a wide range of environments including extreme conditions such as hot springs, desert soils and the Antarctic. They are abundant producers of natural products well recognized for their bioactivity and utility in drug discovery and biotechnology applications. Novel intracellular and extracellular compounds from various cultured and field cyanobacteria with diverse biological activities and a wide range of chemical classes have considerable potential for development of pharmaceuticals and other biomedical applications. However, cyanobacteria are still viewed as unexplored source of potential drugs. Especially the collections of cyanobacterial strains from South East Asia where biodiversity is high are still largely unexplored. Thus, we investigated twelve soil cyanobacterial strains isolated from soil samples collected from rice, cotton, and coffee fields in Dak Lak province of Vietnam and one marine strain, Lyngbya majuscula collected from Khanh Hoa province of Vietnam for the search for new compounds with antimicrobial and cytotoxic activities. From the 12 soil cyanobacterial strains, 48 extracts prepared with n-hexane, methanol, and water for biomasses and ethyl acetate for growth media were screened for antibacterial activity against Gram-positive bacteria (Bacillus subtilis ATCC 6051 and Staphylococcus aureus ATCC 6538) and Gram-negative bacteria (Escherichia coli ATCC 11229, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853). Of 48 extracts, 47.92% and 45.83% showed activity against Bacillus subtilis and Staphylococcus aureus, respectively, while 22.92% and 6.25% exhibited activity against Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa, respectively. All investigated cyanobacteria (12/12) showed antibacterial activity to at least one of the test organisms applied. Among the active extracts, extracts obtained from 5 cyanobacterial strains, Westiellopsis sp. VN, Calothrix javanica, Scytonema ocellatum, Anabaena sp. and Nostoc sp. showed the highest strength and range of antibacterial activity and therefore were selected for chemical investigation with an emphasis on the isolation and structure elucidation of antimicrobial compounds. Bioassay-guided fractionation of the methanol extract prepared from biomass of Westiellopsis sp. VN by silica gel chromatography, followed by sephadex LH-20 chromatography and reversed-phase HPLC led to isolation and identification of 6 compounds as ambiguine D isonitrile, ambiguine B isonitrile, dechloro-ambiguine B isonitrile, fischerellin A, hydroxy-eicosatetraenoic acid and methoxy-nonadecadienoic acid. Identification of these active compounds was established by direct comparison of our spectroscopic data, including 1H NMR and HR-ESI-MS with those reported in the literature. All these compounds showed biological activity. The identification of fatty acids and other volatile components by GS-MS in the active MeOH fraction obtained from EtOAc extract of growth medium was done before commencing further fractionation processes. Culture optimization of Westiellopsis sp.VN showed that NaNO3 deficiency increased accumulation of antimicrobial compounds. Biosynthesis of antimicrobial compounds increased over cultivation time resulting in increased diameter of inhibition zone of the methanol extract towards the end of the 7-to 8- week growth period, but the most clear inhibition zone of this extract was detected after cultivation time of 8 weeks. Bioassay-guided fractionation of the methanol extract prepared from biomass of either Calothrix javanica by C18 chromatography followed by reversed-phase HPLC or Scytonema ocellatum by C18 chromatography followed by silica gel chromatography and reversed-phase HPLC led to isolation and structure elucidation of new cyclic peptide named daklakapeptin. Structure of daklakapeptin was elucidated by exhaustive 1D (1H) and 2D (COSY, TOCSY, NOESY, HMQC, HMBC) NMR spectroscopy in combination with HR-ESI-MS. Daklakapeptin was found to have totally 12 residues including 6 proteinogenic amino acids (Pro, Tyr, Ile, Leu, Gln, Thr), 4 complexes (X,Y,T,Z) and the methyl derivative of Ile. The exact sequence of daklakapeptin is shown in following figure with X: (CH3)2CHCH2CH2CH(NH-)CH2CO-, Y:(CH3)2CHCH(OH)CH(NH-)CO-, T: HOCH2CH2CH(NH-)CO-, Z: HOCH2CHOHCH(NH-)CO- This new cyclic peptide exhibited antibacterial activity against Staphylococcus aureus with diameter of inhibition zone of 12.5 mm in concentration of 200 mg/disc. Further test for activity to other bacteria and for cytotoxic activity are in progress. Using reversed-phase HPLC to separate compounds in the crude ethyl acetate extract obtained from culture medium of Anabaena sp. led to isolation and structure elucidation of flourensadiol. The structure of flourensadiol was established using an extensive array of 1D (1H, 13C, DEPT-135) and 2D (HMQC, COSY, HMBC) NMR and HR-ESI-MS experiments. Flourensadiol was isolated previously from the common western shrub Flourensia cernua. However, only MS, IR, and proton NMR data but no reports on biological activity were available. In this study, we report the complete NMR data of flourensadiol for the first time. Flourensadiol was found to be very strong antibacterial active against Escherichia coli with diameter of inhibition zone of 20.0 mm in concentration of 200 mg/disc. Further test for activity to other bacteria and cytotoxic activity are in progress. Bioassay-guided fractionation of the methanol extract from biomass of Nostoc sp. by silica gel chromatography followed by C18 chromatography and reversed phase HPLC led to isolation of the active fraction NsF2 which exhibited antibacterial activity against Staphylococcus aureus with diameter of inhibition zone of 10.0 mm in concentration of 500 mg/disc. The low resolution ESI-MS of fraction NsF2 showed signal at m/z 426 [M+H]+. The NMR and MS characterization of compounds in fraction NsF2 is in progress. Bioassay-guided fractionation of the methanol extract prepared from biomass of marine cyanobacterium Lyngbya majuscula collected from Khanh Hoa province of Vietnam by various chromatographic methods (CC, PTLC, HPLC) afforded 3 cytotoxic compounds anhydrodebromoaplysiatoxin, debromoaplysiatoxin, and anhydroaplysiatoxin. Identification of these cytotoxic compounds was established by direct comparison of our spectroscopic data, including (1H, 13C) NMR and HR-ESI-MS with those reported in the literature. In our study, debromoaplysiatoxin and anhydroaplysiatoxin exhibited cytotoxic activity against bladder cancer cell line 5637 with IC50 of 86 ng/ml and 40 ng/ml, respectively but anhydrodebromoaplysiatoxin was not yet tested for cytotoxic activity. The identification of fatty acids by GS-MS technique in the n-hexane extract obtained from biomass of this marine cyanobacterium was undertaken before commencing further fractionation processes. The presented results prove that soil cyanobacteria are a promising source to yield chemical and pharmaceutical interesting compounds.
Kurze Inhaltszusammenfassung in einer weiteren Sprache (Englisch): Muong Lay is one of the important social and economic areas in Northwestern Vietnam. Landslides occur frequently in the area and seriously affect local livelihoods and living conditions. Therefore, the problem of landslide hazard and mitigation for a sustainable development of this area is significant. The spatial analysis of landslide hazard assessment in the mountainous regions in Muong Lay is important to address this development challenge. This study focuses on the application of GIS and RS to landslide hazard assessment, especially for support of GIS modeling to landslide hazard susceptibility for Muong Lay area. By using Remote sensing with LandSat TM image and aerial photos of scale 1:50,000 and using statistical models with GIS-software’s ENVI3.4, ILWIS3.0, PCI9.0 and ARC/GIS9.1, the study tries to evaluate and estimate the landslide in relation with naturally different elements of natural conditions such as geology, geomorphology, geology-engineering, tectonics, hydrology, rainfall, etc… Especial, the study firstly aims to produce the causal factor maps by verifying digital data. These factors then will be applied in a methodology based on statistical methods such as: “bivariate statistical analysis” and “multivariate statistical analysis” approach to calculate the susceptibility level of each class of each factor to landslide. The integration of Geographic Information System (GIS) and Remote Rensing (RS)for landslide hazard zonation and assessment is a valid approach. In these researches various methods for image integration and information extraction have been analysed and evaluated in detail.
Der akute Myokardinfarkt ist die häufigste Todesursache in den Industrieländern. Um die Spätfolge Herzinsuffizienz so gering wie möglich zu halten, ist eine schnelle Wiederherstellung des koronaren Blutflusses entscheidend. Dieser gewünschten Reperfusion wird jedoch eine zusätzliche Schädigung des Myokardgewebes zugeschrieben. Durch kurze Intervalle von Ischämie und Reperfusion nach Wiederöffnung des Koronargefäßes konnte die Infarktgröße drastisch gesenkt werden, so dass dieses als ischämische Postkonditionierung bezeichnete Verfahren, hohes Potential zur Reduktion der Myokardschädigung nach einem Infarkt bietet. Für den klinischen Einsatz erweist sich dieses Verfahrens jedoch als technisch aufwendig, so dass der Wunsch nach pharmakologischen Ansätzen zu Beginn der Reperfusion steigt. Die vorliegende Arbeit befasste sich daher mit der Untersuchung möglicher kardioprotektiver Substanzen und der Charakterisierung wichtiger Elemente der zugrunde liegenden Signalkaskade. Hierfür wurde in dem Modell der ex vivo perfundierten Rattenherzen die kardioprotektive Wirkung des endogenen Mediators Bradykinin während der Reperfusion und die mögliche Beteiligung des EGF-Rezeptors untersucht. In einem kardiomyozytenbasierten Zellmodell, bei dem HL-1-Zellen mit den Kalziumionophor Calcimycin gestresst wurden, sollte die Beteiligung wichtiger Signalelemente bestätigt werden. Zur Charakterisierung der Rolle der Adenosinrezeptoren während der Reperfusion wurde ein in vivo Maus Modell etabliert, welches die Untersuchung der Infarktgröße im Tier erlaubt. Hierfür wurden selektive Adenosinrezeptoragonisten und -antagonisten sowie CD73-/- Mäuse, die kein endogenes Adenosin durch die 5’-Ektonukleotidase (CD73) bilden können, verwendet. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass Bradykinin während der Reperfusion zu einer signifikanten Reduktion der Infarktgröße führt und dass dieser Schutzmechanismus von einer Transaktivierung des EGF-Rezeptors und der survival Kinase Akt abhängig ist. Des Weiteren konnte sowohl bei den Infarktgrößen als auch im zellbasierten Modell eine Beteiligung der MMP-8 bei der Transaktivierung des EGF-Rezeptors nachgewiesen werden. Anhand des in vivo Maus Modells konnte gezeigt werden, dass der durch die ischämische Postkonditionierung vermittelte Myokardschutz durch den selektiven A2bAR Antagonisten MRS1754 aufgehoben werden konnte und dass eine Aktivierung des A2bAR durch den selektiven A2bAR Agonisten BAY60-6583 während der Reperfusion zu einer Senkung der Infarktgröße führt. Des Weiteren konnte mit Hilfe der CD73-/- Mäuse und unter Verwendung von selektiven Adenosinrezeptoragonisten und -antagonisten gezeigt werden, dass bei fehlendem extrazellulärem Adenosin kein Schutz durch eine ischämische Postkonditionierung, dem selektiven A2bAR Agonisten BAY60-6583 oder dem A2aAR Agonisten CGS21680 erzielt werden kann, sondern dass nur die gleichzeitige Aktivierung von A2aAR und A2bAR zum Schutz des Herzens vor Reperfusionsschäden führt. Die vorliegenden Ergebnisse zeigen mögliche Ansätze für pharmakologische Interventionen zur Behandlung des akuten Myokardinfarkts auf. Die Verwendung von Agonisten zur Aktivierung von G-Protein gekoppelten Rezeptoren rückt damit immer mehr in den Vordergrund für mögliche klinische Ansatzpunkte.
In the present work, a time- and radial-dependent fluid model has been developed to describe the glow-to-arc transition of the positive column in the course of constriction. The self-consistent model comprises the particle balance equations for the relevant species, the balance equation of the mean electron energy and the heavy particle temperature in the plasma, the Poisson equation for the space-charge potential, and a current balance determining the axial electric field. The model adopts the nonlocal moment method, i.e., the system of the balance equations resulting from the moments of the radially dependent Boltzmann equation is solved. The electron transport and rate coefficients are adapted as functions of the mean energy of the electrons, the gas temperature and the ionization degree. The model is applied to a description of the constriction of the dc positive column in argon, for a wide range of pressures and applied currents. Pronounced nonlocal features of the mean electron energy balance are found and their influence on the constricted argon positive column is analyzed. Different assumptions concerning the electron velocity distribution function (EVDF) have been considered in the present model. The assumption of a Maxwellian distribution for the electrons was found to be inappropriate, while the assumption of a Druyvesteyn distribution for the electrons was found to be suitable for describing qualitatively the glow-to-arc transition. However, the standard model using the EVDF obtained from the solution of the steady-state, spatially homogeneous electron Boltzmann equation including electron-electron collisions allows to describe the constriction effect and provides best agreement with experimental data and other available modelling results. The fluid model has also been used to study a medium-pressure pulsed positive column in xenon at conditions of the contracted discharge. The simulation results provide a detailed insight in the physical mechanisms of xenon discharges in pulsed mode. The stepwise ionization of the excited atoms, the conversion of the atomic ions into molecular ions as well as the dissociative recombination of the molecular ions are found to be the most important processes for the pulsed positive column in xenon plasmas at conditions of the contracted discharge. The comparison of the model predictions with experimental results generally shows good agreement. In particular, the model predictions are suitable for qualitative reproduction of the significant increase of low-lying atomic levels densities as well as of the higher and of the relaxed lowest vibrational states of the Xe2* excimers in the afterglow phase of the pulse.
Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy in the mid InfraRed spectral range (IR-TDLAS) has been applied to investigate the behaviour of CF, CF2 and C2F4 species produced in pulsed CF4/H2 capacitively coupled radio frequency plasmas (13.56 MHz CCP). This experimental technique was shown to be suitable for temporally resolved measurements of the absolute number density of the target molecules in the studied fluorocarbon discharges. The temporal resolution of about 20…40 ms typically achieved in the standard data acquisition mode (“stream mode”) was sufficient for the real-time measurements of CF2 and C2F4, but not of CF whose kinetics was observed to be much faster. Therefore, a more sophisticated approach (“burst mode”) providing a temporal resolution of 0.94 ms was established and successfully applied to CF density measurements. In order to enable the TDLAS measurements of the target species, preliminary investigations on their spectroscopic data had been carried out. In particular, pure C2F4 has been produced in laboratory by means of vacuum thermal decomposition (pyrolysis) of polytetrafluoroethylene and used as a reference gas. Therefore, an absorption structure consisting of several overlapping C2F4 lines around 1337.11 cm-1 was selected and carefully calibrated, which provided the first absolute measurements of the species by means of the applied experimental technique. The absolute number density traces measured for CF, CF2 and C2F4 in the studied pulsed plasmas were then analysed, in which two differential balance equations were proposed for each of the species to describe their behaviour during both “plasma on” and “plasma off” phases. Analytical solutions of the balance equations were used to fit the experimental data and hence to deduce important information on the kinetics of the studied molecules. In particular, during the “plasma off” phase, the self-recombination of CF2 (CF2 + CF2 (+M) → C2F4 (+M)) was found to be dominant in the kinetics of the radical, but of minor importance for C2F4 production. A rapid consumption of CF observed within 7…25 ms after switching off the plasma was explained mainly by volume reaction with other species (most likely with CF3), whereas diffusion of the radical towards the reactor walls followed by sticking on the surfaces was found to contribute only at relatively low pressures (<10 Pa). Under certain discharge conditions, measured CF density traces exhibited significant overshoots in 50…150 ms after the plasma ignition, which had not been known from literature before. The electron impact fragmentation of C2F4 was shown to be essential for CF production at the beginning of the “plasma on” phase and therefore for formation of the observed CF density overshoots. Finally, the broad band FTIR spectroscopy was applied in order to better characterize the gas phase composition of the studied plasmas. Thus, absorption bands of CF4, C2F4, C2F6, C3F8, CHF3 and HF stable molecules were detected in the FTIR spectra recorded between 400 and 4000 cm-1. The spectra were then successfully deconvolved and the absolute concentration of the detected species was estimated. In particular, the absolute number density of C2F4 obtained from the FTIR measurements was in a good agreement with that achieved by means of the IR-TDLAS technique. The work was supported by the German Research Foundation (DFG) within the framework of the Collaborative Research Centre Transregio 24 “Fundamentals of Complex Plasmas” (SFB/TRR24, project section B5).
Ziel dieser tierexperimentellen Studie war es, die Auswirkungen der häufig verwendeten Anästhetika Ketamin und Propofol auf die intestinale Mikrozirkulation während Endotoxinämie zu untersuchen. Endotoxinämie bewirkt Abfall des mittleren arteriellen Blutdrucks, induziert permanente Leukozytenadhärenz (Sticking) und bewirkt die Ausschüttung von Zytokinen (TNF-a, IL-1ß, IL-6 und IL-10). Diese endotoxinämietypischen Veränderungen werden weder von Ketamin noch von Propofol beeinflusst.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Analyse und Modellierung des Microarrayexperiments. Hierfür wird das gesamte Experiment in fünf Teilprozesse zerlegt, die Reverse Transkription, die Hybridisierung, das Waschen, die Fluoreszenz und die Detektion. Jeder Teilprozess wurde separat modelliert und analysiert. Anschließend wurde die Teilprozesse im Gesamtmodell vereint und dieses für verschiedene Parametersituationen simuliert. Diese Arbeit ermöglicht eine mathematische Handhabung des Microarrayexperiments und deckt seine Abhängigkeit von den einzelnen Schritten des Experiments auf. Dies kann benutzt werden, um Normalisierung und Analyse zu verbessern.
Burkholderia pseudomallei ist ein gram-negatives Stäbchenbakterium, das in tropischen und subtropischen Gebieten endemisch ist. Bedeutung erlangte das Bakterium als Modellorganismus für intrazelluläres Überleben. Als solches ist B. pseudomallei in der Lage in Wirtszellen einzudringen, sich aus dem Phagolysosom zu befreien, im Zytosol zu replizieren, Aktinschweife zu induzieren und sich von Zelle zu Zelle auszubreiten. B. pseudomallei ist der Verursacher der Melioidose, einer Erkrankung mit sehr unterschiedlichen klinischen Verläufen. Sowohl schwere, septische Formen mit hoher Mortalität aber auch milde chronische Manifestationen treten auf. Trotz zunehmender Beachtung in der Öffentlichkeit sind die molekularen Details seiner Virulenz weitestgehend unverstanden. Deswegen beschäftigt sich diese Forschungsarbeit mit der Identifizierung und Charakterisierung von neuen Virulenzfaktoren und -mechanismen bei B. pseudomallei. Dazu wurden mittels Tn5-Transposonmutagenese 2344 Mutanten hergestellt und auf ihre Fähigkeit Plaques in einem Agarose-überschichteten Zellmonolayer zu induzieren gescreent. Mutanten mit Defekten in Genen, die in den intrazellulären Lebenszyklus involviert sind, bilden weniger, kleinere oder keine Plaques im Vergleich zum Wildtyp. Insgesamt 44 Tn5-Transposonmutanten fielen im Screening durch eine veränderte Plaquebildung auf. Durch molekularbiologische Methoden wurden die Transposoninsertionsstellen ermittelt. Es lagen Defekte in Genen vor, die für Stoffwechselproteine, Strukturkomponenten oder hypothetische Proteinen kodieren. Weiterführend wurden die Mutanten auf ihre intrazelluläre Invasion und Replikation in Epithelzellen sowie auf ihre Aktinschweifbildung untersucht. Bei insgesamt vierzehn Mutanten konnte nach intranasaler Infektion eine starke Attenuierung in der Maus nachgewiesen werden, darunter beispielsweise eine Mutante mit einem Defekt in BPSL0918, einer Peptidyl-Proly-cis-trans-Isomerase und fünf Mutanten mit Defekten in Genen unbekannter Funktion. Um polare Effekte auszuschließen, wurde die Komplementation mit dem mini-Tn7-System für diese Tn5-Mutanten etabliert und exemplarisch an der BPSL0918-Mutante durchgeführt. Diese Forschungsarbeit zeigt, dass es möglich ist mit den hier genutzten Methoden Tn5-Transposonmutagenese und anschließendem Plaquescreening neue Virulenzgene zu identifizieren, die essentielle Funktionen im intrazellulären Überleben von B. pseudomallei übernehmen. Die weitere Charakterisierung dieser Gene kann Hinweise darauf geben, mit welchen Strategien das Pathogen sich im menschlichen Körper etabliert, ausbreitet und die Wirtsabwehr außer Kraft setzt.
Die Sepsis (Typ B) als Folge des regelhaft auftretenden postoperativen Immundysfunktions-syndroms ist prognostisch als besonders ungünstig einzustufen und ein immer noch schwer beherrschbares Problem auf chirurgischen Intensivstationen. Eine adäquate Therapie ist vor diesem Hintergrund unbedingt erforderlich. In diesem Kontext war es das Ziel, den Einfluss von R-848 als synthetischen TLR7-Agonisten in murinen Sepsismodellen zu untersuchen und nähere Aussagen über die Expression von TLR7 in der murinen Sepsis zu gewinnen. Methodisch wurde die 16G-CASP als endogenes und die i.v.-Infektion mit Burkholderia pseudomallei als exogenes Sepsismodell verwendet. Sowohl immunhistochemisch als auch auf molekularer Ebene (mRNA) konnte eine schwache Expression von TLR7 in nativen murinen Milzmakrophagen, B-Zellen und plasmazytoiden dendritischen Zellen und im Verlauf der Sepsis eine Hochregulation dieses Rezeptors gezeigt werden. Ex vivo wurde der Nachweis erbracht, dass R-848 in vergleichbarem Maße wie LPS pro- und antiinflammatorische Zytokine induziert. Eine immunstimulatorische Potenz des TLR7-Agonisten konnte in der nativen Maus anhand von Analysen der Zytokine nach Gabe von R-848 in vivo gezeigt werden. TLR7-Stimulation ändert den Ablauf der Sepsis in vivo, was zunächst im CASP-Modell untersucht wurde. Die Überlebenskinetik zeigte einen Trend zur Mortalitätsreduktion nach R-848-Vorbehandlung. Unter Burkholderieninfektion konnte eine signifikante Verlängerung des Überlebens ebenfalls ermittelt werden. Um diesen Unterschied erklären zu können, wurden als nächstes die bakterielle Belastung und Zytokinspiegel verschiedener Kompartimente unter TLR7-Stimulation 12 und 20 Stunden nach CASP analysiert. Bei tendentiell gegenläufigem Zytokinprofil zeigte sich die Bakterienzahl unter R-848-Stimulation sowohl im Peritoneum, als auch in der Milz signifikant gegenüber der Kontrolle abgesunken. R-848 konnte in vorinfizierten RAW-Makrophagen die Phagozytoserate gegenüber der physiologischen Kontrolle steigern, zeigte jedoch keinen Unterschied bei nicht-infizierten Makrophagen. In einem Replikations- und Invasionsassay fand sich die intrazelluläre Keimzahl unter R-848-Stimulation um 50 Prozent nicht signifikant abgesunken. Septische Apoptoseraten korrelieren mit dem Schweregrad des Sepsisverlaufs. Der protektive Einfluß von R-848 konnte anhand eines signifikanten Rückgangs der Apoptoserate in immunologisch bedeutenden Organen gezeigt werden. TLR7 als primär für die Virusabwehr bekannter Mustererkennungsrezeptor kann demnach auch in systemischen bakteriellen Infektionen ein mögliches Ziel immuntherapeutischer Interventionen sein, was weitergehend untersucht werden sollte.
Die Bekämpfung der „most neglected diseases“ stellt die Menschheit vor eine große Herausforderung. Besonders betroffen sind Menschen in den Ländern der Dritten Welt. Zur Behandlung vieler dieser Erkrankungen gibt es bis jetzt noch keine ausreichend aktiven Arzneistoffe. Außerdem stellt die Resistenzentwicklung der Erreger gegen vorhandene Antiinfektiva ein äußerst großes Problem dar. Gegenstand dieser Arbeit war die Synthese von Substanzen, die als Inhibitoren der tRNA-Guanin-Transglycosylase (TGT) untersucht werden sollten und solche, die auf ihre antiplasmodiale Aktivität in vivo getestet werden sollten. Das Target des TGT-Projekts, die tRNA-Guanin-Transglycosylase von Shigella-Spezies, ist ein bakterielles Enzym, das verantwortlich für Pathogenitätsmechanismus virulenter Shigellen ist. Die TGT hat eine Schlüsselfunktion bei der Expression von Virulenzfaktoren der Shigellen und spielt somit eine wichtige Rolle bei der Entstehung der Bakterienruhr (Shigellose). Sie katalysiert den Austausch der Purinbase Guanin durch die modifizierte Base preQ1 in der Anticodon-Wobble-Position bakterieller tRNA. Bei Untersuchungen von Shigellen mit mutiertem TGT-Gen konnte eine signifikante Abnahme der Pathogenität dieser Erreger festgestellt werden. Dieses Enzym kann deshalb prinzipiell als mögliches Target für neuartige biologisch aktive Substanzen betrachtet werden, denn die Hemmung der TGT führt zum Verlust der Pathogenität der Erreger, allerdings nicht zu deren Tod. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Abkömmlinge der Leitstruktur 5-Nitro-1,3-dihydro-2H-imidazo[4,5-b]pyridin-2-on, die aus einem virtuellen In-silico-Screeningexperiment hervorgegangen ist, synthetisiert um diese in einem Radioligandenassay auf TGT-Inhibition zu untersuchen. In vorangegangenen Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass der Austausch des Pyridinstickstoffatoms der Leitstruktur durch ein Kohlenstoffatom zu einer Verbindung mit vergleichbarer inhibitorischen Aktivität führt. Ausgehend von dieser veränderten Leitstruktur wurden Benzimidazol-2-one und -thione synthetisiert. Diese Verbindungen weisen unterschiedliche Gruppen in Position 5 auf und unterscheiden sich zudem durch die Substitution an Position 1. Die Synthese der Verbindungen mit Benzimidazol-Grundkörper erfolgte durch die initiale Einführung der Substituenten durch nukleophile Substitution an ortho-Nitro-Halogenbenzen-Derivaten. Für diesen Reaktionsschritt erwies sich die Synthese im Mikrowellenreaktor als besonders günstige Methode. Die Reduktion der entstandenen 2,4-Dinitroanilin-Derivate erfolgte selektiv unter Verwendung von Natriumsulfid als Reduktionsmittel, wobei die ortho-Nitrogruppe unverändert blieb. Die Anilinderivate mit Cyano- und Trifluormethylgruppe in para-Position wurden durch eine palladiumkatalysierte Hydrierung zu ortho-Phenylendiaminen reduziert, die anschließend ohne Isolierung dem Ringschluss unterzogen wurden. Die Ringschlussreaktionen erfolgten mit Triphosgen oder Kohlenstoffdisulfid zu Benzimidazol-2-onen beziehungsweise -thionen. Eine Auswahl an hergestellten Derivaten konnte hinsichtlich ihrer Aktivität als TGT-Inhibitoren untersucht werden. Einige Verbindungen wurden auf ihre Zytotoxizität an vier Krebszelllinien hin untersucht. Das zweite Teilgebiet der vorliegenden Arbeit beschäftigt sich mit N-substituierten 7-Chlorchinolin-4-aminen, die auf ihre antiplasmodiale Aktivität hin untersucht werden konnten. Diese Verbindungen wurden in einer Zweistufensynthese mit abschließender säulenchromatographischer Reinigung synthetisiert. Verbindungen, die in vorangegangenen In-vitro-Untersuchungen eine Aktivität gegen chloroquinresistente Plasmodium-falciparum-Stämme zeigten, konnten in vivo an Mäusen getestet werden. Dabei zeigten einige Vertreter guten Aktivitäten gegen den eingesetzten Erreger.