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In magnetisierten Plasmen kommt dem Verständnis von magnetischen Fluktuationen eine tragende Rolle hinsichtlich der Plasmadynamik zu. Diese Fluktuationen treten in Form linearer und nichtlinearer Wellenphänomene oder auch als Änderung der magnetischen Topologie auf. Im Rahmen der vorliegenden Dissertation wurde der Einfluß von niederfrequenten elektromagnetischen Wellen und der von topologischen Magnetfeldänderungen durch magnetische Rekonnektion auf die Dynamik der Ionen experimentell untersucht. In dem linearen magnetisierten Laborexperiment VINETA wurden kinetische Alfvénwellen angeregt und durch detaillierte Messung der Dispersion mittels magnetischer Fluktuationsdiagnostiken eindeutig identifiziert. Für das Verständnis des Dispersionsverhaltens müssen die Berandung der Wellen und der Einfluß von Stößen einbezogen werden. Mittels laserinduzierter Fluoreszenz (LIF) wurde die Ionenenergieverteilungsfunktion (IEVF) gemessen. Dabei wurde das Schema dahingehend erweitert, daß bei periodischen Störungen des Plasmas phasenaufgelöste Messungen der IEVF durchgeführt werden können. Die elektrischen Felder der durch vergleichsweise kleine magnetische Störungen angeregten linearen Alfvénwellen sind jedoch in der Regel zu klein, um einen signifikanten Einfluß auf die Ionendynamik zu nehmen. Anders verhält es sich jedoch bei einem stark nicht-linearem Anregungssschema: Die Welle-Teilchen Wechselwirkung konnte für nichtlineare Anregung Alfvénischer Wellen durch amplitudenmodulierte Helikoneigenmoden mittels LIF nachgewiesen werden. In dem toroidalen Experiment VTF kann magnetische Rekonnektion periodisch und unter reproduzierbaren Bedingungen angetrieben werden. Diese Voraussetzungen ermöglichen systematische Untersuchungen der Rückwirkung magnetischer Rekonnektion auf die Ionendynamik mittels LIF. Dabei ist es zum ersten Mal gelungen, eine Ionenheizung als Folge von Rekonnektion direkt nachzuweisen. Ferner konnte gezeigt werden, daß diese Heizung stark lokalisiert ist und nur am magnetischen X-Punkt, dem Ort der Rekonnektion, auftritt. Mittels zeitaufgelöster Messungen konnte ein kausaler Zusammenhang zwischen der Rekonnektionsrate und der Ionenheizung gezeigt werden. Desweiteren wurden starke nicht-thermische Komponenten der IEVF diagnostiziert, die mit der beobachteten Ionenheizung korrelieren. Numerische Simulationen, basierend auf einem kinetischen Einteilchenbild, zeigen einen Transfer von magnetischer Energie zu kinetischer Energie der Ionen, der konsistent mit dem experimentell beobachteten Anstieg der Ionentemperatur ist.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde zum Nachweis von Tumorzellen beim multiplen Myelom eine PCR-Methode getestet, die mit Hilfe der tumorklonspezifischen rekombinierten Immunglobulinsequenzen eine hochspezifische Gensequenz als Nachweisziel hat. Diese Methode kann zur Verlaufskontrolle, zur Therapieevaluation und zur Tumornachsorge genutzt werden. Zur Identifikation des Klons wurden VH-Familien-spezifische Primer für die höher konservierten Bereiche der Leader- und FR3 -Region sowie für die JH- und C-Region verwendet. Dieser PCR-Ansatz wurde im Vorfeld bei Patienten mit CLL bereits etabliert. Insgesamt konnte bei 20 von 26 untersuchten Myelompatienten das VDJ-Genrearrangement bestimmt und der jeweils beteiligten VH-Familie zugeordnet werden. Wegen der vermutlich zu stark mutierten Gensequenz war bei sechs Patienten die Identifikation des Myelomklons nicht möglich. Von 18 Myelomklonen wurden 17 erfolgreich sequenziert und analysiert. Bei einem Klon konnte trotz mehrerer Versuche keine eindeutige Sequenz bestimmt werden. Eine eindeutige Festlegung des beteiligten VH-Gens war aufgrund gleichrangiger Homologie im Genbankvergleich bei sieben Patienten nicht möglich. In den Sequenzanalysen wurde mit einer durchschnittlichen Mutationsrate von 0,092 eine hohe Anzahl somatischer Mutationen nachgewiesen, wodurch der Anteil der nicht analysierbaren Myelomklone erklärt werden kann. Nach Synthese und Kontrolle der Tumorklon-spezifischen ASO-Primer sowie Optimierung der Taqman-Sonden wurden bei zwei klinisch interessanten Patienten Verlaufskontrollen durchgeführt, bei denen sowohl Knochenmark als auch Blut untersucht wurde.
In dieser Arbeit wurde LOX-1 der Ratte kloniert und rekombinant dargestellt. Es wurden polyklonale Antikörper gegen zwei Bereiche von LOX-1 generiert. Der zytosolische Bereich von LOX-1 wird in vitro phosphoryliert. Ischämie führt im Rattenherzen zu vermehrter Expression von LOX-1. Vorbehandlung der Tiere mit Sildenafil kann diesen Effekt vermindern. LPS-Induzierte Sepsis führt im Rattendarm zu vermehrter Expression von LOX-1 auf mRNA-Ebene.
The interaction of partially ionized plasmas with an electromagnetic field is investigated using quantum statistical methods. A general statistical expression for the current density of a plasma in an electromagnetic field is presented and considered in the high field regime. Expressions for the collisional absorption are derived and discussed. Further, partially ionized plasmas are considered. Plasma Bloch equations for the description of bound-free transitions are given and the absorption coefficient as well as rate coefficients for multiphoton ionization are derived and numerical results are presented.
Based on distributions of local Green's functions we present a stochastic approach to disordered systems. specifically we address Anderson localisation and cluster effects in binary alloys. Taking Anderson localisation of Holstein polarons as an example we discuss how this stochastic approach can be used for the investigation of interacting disordered systems.
Verschiedene Strategien sind heute in der Entwicklung, um mit Hilfe von RNA Molekülen die genetische Information auf Transkriptebene zu korrigieren. In dieser Arbeit wurde untersucht, ob Twinribozyme durch den Austausch kleiner RNA Fragmente das Potential zur RNA Reparatur und ortsspezifischen RNA Funktionalisierung besitzen. Das Hairpinribozym katalysiert je nach Stabilität des Ribozym-Substrat-Komplexes die Spaltung bzw. die Ligation seines Substrats. Twinribozyme wurden durch Verknüpfung von zwei Hairpinribozymeinheiten entwickelt. Die Spaltung eines RNA Substrates an den zwei katalytischen Stellen produziert drei Fragmente: beide äußeren binden fest an das Twinribozym, während die Bindung des mittleren Fragments durch einen Vier-Nukleotid-Loop im Ribozymstrang destabilisiert wird. Dies fördert dessen Dissoziation gegenüber dessen Rückligation. Die Zugabe eines so genannten Reparaturoligonukleotids, das stabil an das Twinribozym anstelle des mittleren Fragments bindet, begünstigt dessen Assoziation zum Ribozym und dessen Ligation zu den übrigen Substratfragmenten. Das Ergebnis ist ein um vier Nukleotide verlängertes Reparaturprodukt. Dies stellt ein Modell für die Reparatur einer Vier-Nukleotid-Deletion auf mRNA Ebene dar. Erstes Ziel dieser Arbeit war es, die bestehende Reaktion kinetisch und thermodynamisch zu charakterisieren. Weiter wurde das Potential von Twinribozymen für die Reparatur anderer RNA Defekte und die ortsspezifische RNA Funktionalisierung untersucht. Schließlich wurde die Twinribozym vermittelte Reparaturreaktion in Zellkulturen getestet. Beim ursprünglichen Vier-Nukleotid-Deletionsmodell wurden unter äquimolaren Konzentrationen aller Fragmente und bei 10 mM Magnesiumchlorid und 37 °C 35 % Reparaturprodukt erhalten. Kinetische Untersuchungen jeder Einzelreaktion konnten zeigen, dass die Tamdemkonfiguration des Twinribozyms die Spalt- und Ligationseigenschaften nicht beeinträchtigt. In thermodynamischen und kinetischen Bindungsuntersuchungen von Modellduplexen, die der Austauschregion ähneln, wurde gezeigt, dass die Struktur des Ribozym-Substrat-Komplexes den Austausch der mittleren Fragmente stark fördert. Eine Voraussetzung zur biophysikalischen und biochemischen Untersuchungen von RNA Molekülen ist ihre ortsspezifische Markierung. Dies wird für bis zu 80 Nukleotide lange RNA Stränge durch chemische Synthese erreicht. Längere modifizierte RNA Moleküle werden mühsam durch Ligation mehrerer Stränge synthetisiert. Eine andere Möglichkeit besteht darin, native RNAs durch in situ Hybridisierung zu markieren. Keine Methode steht somit zur Verfügung, um in vitro Transkripte oder native RNAs intern und kovalent zu modifizieren. Ein synthetisches Substrat konnte ohne Ausbeuteverluste mit verschiedenen Fluoreszenzmolekülen, die chemisch in das Reparaturoligonukleotid eingebaut wurden, mit dem Twinribozym markiert werden. Verschiedene Transkripte wurden ebenfalls erfolgreich mit dem Twinribozym funktionalisiert. Drei verschiedene Modelle wurden untersucht: die Markierung der Transkripte resultierte entweder in einer Verlängerung um vier Nukleotide, in der Einführung von drei Einzelbasenmutationen oder in gar keinem Sequenzunterschied. Um die Ribozymzugänglichkeit der Zielsequenzen zu verbessern wurden erhöhte Temperaturen sowie DNA Oligonukleotide verwendet, die an das Transkript im Bereich der Flanken zur Ribozymbindungssequenz binden. Markierungsausbeuten von jeweils 53, 47 und 11 % wurden erzielt. Die potentielle Anwendung von Twinribozymen für die therapeutische RNA Reparatur erfordert eine effektive Zellaktivität. In vitro Versuche konnten zeigen, dass Twinribozyme unter zellähnlichen Bedingungen aktiv sind. Ein Versuch, die bestehende in vitro Reaktion in menschlichen Zellkulturen durchzuführen und das Reparaturprodukt nach Zelllyse nachzuweisen, scheiterte, da das Ribozym während der Analyse nicht deaktiviert werden konnte. Weiter wurde ein Luciferasereportergen durch die Einführung verschiedener Mutationen so deaktiviert, dass ein neues entwickeltes Twinribozym die Fehler auf mRNA Ebene reparieren sollte. In vitro Versuche mit kurzen synthetischen Substraten zeigten, dass das Ribozym die Fehler effizient prozessiert. Reparaturansätze mit den mutierten Transkripten lieferten aber Reparaturausbeuten unter 1 %, möglicherweise wegen der schlechten Ribozymzugänglichkeit der langen Transkripten. Durch Lumineszenzzellversuche konnte leider keine RNA Reparatur nachgewiesen werden. Twinribozyme erlauben den Austausch kurzer RNA Fragmente innerhalb synthetischer RNAs und Transkripte und akzeptieren dabei modifizierte Sequenzen. Dies öffnet Twinribozymen den Weg als molekulares Werkzeug für die RNA Reparatur und die ortsspezifische RNA Funktionalisierung. Die Erarbeitung von Möglichkeiten, die schlechte Zugänglichkeit der Zielsequenzen zu umgehen, sowie der Erhalt positiver Zellversuche werden über die Verwendung dieses potentialreichen RNA Werkzeugs entscheiden.
Das Ziel dieser Studie ist die Entwicklung eines Instrumentariums zur Abschätzung der präventiven Ergebnisqualität in einer Zahnarztpraxis auf Basis epidemiologischer Daten (Study of Health in Pomerania, SHIP-0) zum Vergleich altersgruppenspezifischer Zahnverlustkurven. Aus den Praxisakten von vorher definierten Monaten wurden über einen Zeitraum von zwei Jahren Patientengruppen gebildet in denen randomisiert eine Stichprobe je 5-Jahres-Alters- und Geschlechtsstratum gezogen wurde. In sieben Praxen wurden aus der Praxisdokumentation Praxisprofile bezüglich der Zahnzahl der Patienten (20-74 Jahre) erstellt und mit der SHIP-0-Population verglichen. Weiterhin wurde der altersspezifische Zahnverlust der Probanden in den Praxen und bei SHIP-0 mittels der negativ-binomialen Regression modelliert und die angepassten Zahnverlustkurven verglichen, um den Einfluss der Zahnarztpraxis auf den Zahnverlust zu beschreiben. Die Daten von 1497 Praxispatienten und 3990 SHIP-0-Probanden wurden ausgewertet. Die Effektstärke wurde operationalisiert als Inzidenzraten-Ratio (IRR). Die IRR für den Zahnverlust zeigen für alle Zahnarztpraxen einen protektiven Effekt (IRR=0,38-0,68; p<0,001) im Vergleich zu den SHIP-0-Probanden. Anhand des Vergleichs des altersabhängigen Zahnverlustes im Praxisprofil mit einem Referenzprofil aus den bevölkerungsrepräsentativen SHIP-0-Daten kann die grundsätzliche Eignung dieses Instruments für das Qualitätsmanagement und Benchmarking bestätigt werden. Weiterführend sollten die Vergleiche für individuelle patientenseitige Risikofaktoren für Zahnverlust (u.a. sozioökonomischer Status, Rauchstatus) adjustiert und damit das erarbeitete Modell spezifiziert werden.
Parodontitis und der resultierende Zahnverlust sowie auch Osteoporose nehmen mit zunehmendem Alter eine beachtliche Stellung ein. Um einer erhöhten Prävalenz von Parodontalerkrankungen und Zahnverlust im Alter entgegenzuwirken, ist eine individuelle risikoorientierte Prävention und Therapie unerlässlich. Zurückliegende Forschungsergebnisse weisen darauf hin, dass bei Osteoporosepatienten eine parodontale Erkrankung aggressiver abläuft und schneller zum Zahnverlust führt als bei knochengesunden Personen. Ziel der vorliegenden Studie war es, unter Berücksichtigung bekannter Risikofaktoren den Zusammenhang von Knochenmetabolismus und Parodontalerkrankungen sowie Zahnverlust an einer repräsentativen Bevölkerungsgruppe darzustellen. Methoden: Grundlage der Untersuchungen war die Study of Health in Pomerania mit einem Probandenkollektiv von 4310 Männern und Frauen im Alter von 20 bis 80 Jahren. Als Maß für die Beurteilung des Knochenstoffwechsels wurden bei 4105 Probanden die renalen Konzentrationen der Desoxypyridinoline bestimmt. Die zahnmedizinischen Untersuchungsdaten beinhalteten die Dokumentationen zur Anzahl der verbliebenen Zähne sowie die durchschnittlich gemessenen Attachmentverluste. Individuelle Angaben und Risikofaktoren wurden dem computergestützten Interview entnommen. Zur Ermittlung der statistischen Zusammenhänge zwischen Knochenmetabolismus und Parodontitis bzw. Zahnverlust erfolgte mittels multiplen Regressionsanalysen. Die Auswahl der unabhängigen Einflussvariablen berücksichtigte relevante Risikofaktoren für die Pathogenese der Parodontitis: Alter, Geschlecht, Rauchen, Bildung, Diabetes mellitus und Zeitpunkt des letzten Zahnarztbesuches. Ergebnisse: Bei den Probanden der vorliegenden Studie ergaben sich keine signifikanten Zusammenhänge von renaler DPD-Konzentration und den klinischen Zeichen einer Parodontitis (Attachmentverlust). Bei den Berechnungen zur Analyse des Zusammenhanges Knochenstoffwechsel und Zahnverlust konnten statistische Signifikanzen nur für Frauen der Altersgruppe 61 bis 80 Jahre (p<0,05), nicht jedoch für Männer sowie Frauen der Altersgruppe 20 bis 60 Jahre, präsentiert werden. Schlussfolgerung: Die Ergebnisse der vorliegenden Studie lassen nur bei den postmenopausalen Frauen (Altersgruppe 61 bis 80 Jahre) annehmen, dass ein negativer Knochenstoffwechsel einen Risikofaktor für den Zahnverlust darstellt. Die Parodontitis scheint im vorliegenden Probandenkollektiv nicht von der DPD-Konzentration beeinflusst zu sein.
Ziel dieser Studie war es, die Häufigkeit chronischer zentraler Trommelfellperforationen in einer erwachsenen Population (n=1000) in Deutschland festzustellen. Zusätzlich sollten Risikofaktoren bestimmt werden, die zur Entstehung chronischer zentraler Trommelfellperforationen beitragen könnten. Es fanden sich 9 Personen mit einer chronischen zentralen Trommelfellperforation (1 Patient mit einer beidseitigen). Nach Altersstandardisierung (auf die neue europäische Normalpopulation) ergab sich eine Prävalenz von 0,45 %.
Zusammenfassung (Abstract) der Dissertation (DC.Description.Abstract) Die genetisch determinierte Belastung ist ein unabhängiger Risikofaktor für koronare Herzerkrankung (KHK). Neben der Arteriosklerose spielt die Thrombusbildung bei KHK eine wesentliche Rolle. Der FVL 1691 G/A Genpolymorphismus wurde in einer Vielzahl von Untersuchungen als Risikofaktor für venöse Thrombosen identifiziert. Methode. In diese prospektive Kohortenstudie wurden 975 Patienten eingeschlossen, die sich einer PTCA, Stentimplantation oder CABG unterzogen haben. Der Follow-up Zeitraum betrug 6.4 ± 1.8Jahre. Primärer Endpunkt war der Tod, sekundärer Endpunkt major adverse cardiac events. Ergebnisse. Träger des A-Allels waren 54 (5,5%) Patienten. Die Gesamtmortalität betrug 19,4%. Es verstarben 185 Träger (20,1%) des GG-Genotyps und 4 Träger (7,4%) des A-Allels (p= 0,06). Als Risikofaktoren für die Mortalität wurden das Alter, Diabetes mellitus, Blutdruckamplitude, LDL-Cholesterolspiegel, Nikotinabusus, 3-Gefäß-KHK und linksventrikuläre Ejektionsfraktion ermittelt. Es zeigte sich mit zunehmendem Alter ein Überlebensvorteil für Träger des A-Allels, diese Assoziation war aber statistisch nicht signifikant. Die Inzidenz des sekundären Endpunktes betrug 54,1%. Die Art der Therapie, Alter, LDL-Cholesterolspiegel und eine verminderte Ejektionsfraktion waren unabhängige Risikofaktoren, der FVL 1691 G/A Polymorphismus nicht. Schlussfolgerungen. Das FVL 1691 A-Allel ist nicht mit einer erhöhten Mortalität nach koronararteriellen Interventionen assoziiert ist. Ein geringeres Mortalitätsrisiko mit zunehmendem Alter kann durch die vorliegende Studie nicht ausgeschlossen werden. Es bestand keine Assoziation zwischen dem FVL 1691 G/A Genpolymorphismus und kardiovaskulärer Morbidität nach invasiver Koronartherapie. Background. Genetic determination is an independent risk faktor for CAD. The FVL 1691 G/A gene polymorphism is a risk marker for venous thrombosis. The aim of the present
1,1-Bis(trimethylsilyloxy)ketene acetals represent useful synthetic building blocks which can be regarded as masked carboxylic acid dianions. In recent years, a number of cyclization reactions of 1,1-bis(trimethylsilyloxy)ketene acetals have been reported. Functionalized maleic anhydrides represent important synthetic building blocks, which have been employed, for example, in the synthesis of γ-alkylidenebutenolides, maleimides, 5-alkylidene-5H-pyrrol-2-ones. Substituted maleic anhydrides are available by Michael reaction of nucleophiles with parent maleic anhydride and subsequent halogenation and elimination. Oxalyl chloride is an important synthetic tool for the synthesis of O-heterocycles. 3-hydroxymaleic (1-3) anhydrides were synthesised by one-pot cyclization of 1,1-bis(trimethylsilyloxy)ketene acetals with oxalyl chloride using TMSOTf as a catalyst. The Me3SiOTf mediated reaction of 1,1-bis(trimethylsilyloxy)ketene acetals with 3-silyloxyalk-2-en-1-ones, such as (4), afforded 5-ketoacids, such as (5). Treatment of the latter with TFA in CH2Cl2 afforded pyran-2-ones, such as (6-8). It has been found that 1,1-bis(trimethylsilyloxy)ketene acetals can behave as dinucleophile. Functionalized benzo-azoxabicyclo[3.3.1]nonanones (9-12), were prepared by regio- and diastereoselective condensation of 1,1-bis(silyloxy)ketene acetals with isoquinolinium and quinolinium salts and subsequent regioselective and stereospecific iodolactonization. Our next target was the reaction of silyl ketene acetals with pyrazine and quinoxaline. These reactions provide a facile access to a variety of 2,3-benzo-1,4-diaza-7-oxabicyclo[4.3.0]non-2-en-6-ones and 1,4-diaza-7-oxabicyclo[4.3.0]non-2-en-6-ones (13-14). The second part of my research work was concentrated on bis(silyl enol ethers). The TiCl4-mediated [3+3] cyclization of 2,4-bis(trimethylsilyloxy)penta-1,3-diene with 3-silyloxyalk-2-en-1-ones afforded 2-acetylphenols (15), which were transformed into functionalized chromones (16). The Me3SiOTf-mediated condensation of the latter with 1,3-bis(silyl enol ethers) and subsequent domino ′retro-Michael–aldol–lactonization′ reaction afforded 7-hydroxy-6H-benzo[c]chromen-6-ones (17-18). With regard to our on going investigation with bis(silyl enol ethers), we significantly extended the preparative scope of the methodology. We have successfully developed regioselective cyclizations of unsymmetrical 1,1-diacylcyclopentanes, such as 1-acetyl-1-formylcyclopentane, and also studied cyclizations of 2,2-diacetylindane, 1,1-diacetylcyclopent-3-ene and 3,3-dimethylpentane-2,4-dione. In addition, the mechanism of the domino process was studied. We have synthesised spiro[5.4]decenones (19) and that were transfored into bicyclo[4.4.0]deca-1,4-dien-3-ones (20-21), by domino ′Elimination–Double-Wagner-Meerwein-Rearrangement′ reactions. The Lewis acid mediated domino ′[3+3]-cyclization-homo-Michael′ reaction of 1,3-bis-silyl enol ethers with unsymmetrical 1,1-diacylcyclopentanes, such as 1-acetyl-1-formylcyclopentane, allows an efficient one-pot synthesis of functionalized salicylates containing a halogenated side-chain (22-23). A great variety of substitution patterns have been realized by variation of the starting materials and of the Lewis acid. The mechanism of the domino process was studied.
SUMMARY To date, Staphylococcus aureus is the most common cause of nosocomial infections and the species is becoming increasingly resistant to antibiotics. Beyond this, S. aureus colonises the nasal mucosa of circa 35% of the healthy population, so-called carriers. Importantly, S. aureus nasal carriage is a major risk factor for the development of S. aureus infections, which are commonly caused by the colonising strain. This underlines the importance of host factors for the outcome of S. aureus-host interactions. Despite the clinical importance of nasal carriage, little is known about humoral immune responses triggered by colonisation. Therefore, this thesis was focussed on the anti-staphylococcal antibody responses of S. aureus carriers and noncarriers. Staphylococcal superantigens (SAgs) served as indicator antigens for our studies. SAgs are virulence factors with extraordinary variability in the species S aureus and act as extremely potent T cell mitogens. To date, 19 different SAg gene loci are known in the species S. aureus, but molecular-epidemiological studies on the distribution of these genes are limited. Therefore, we established five multiplex PCRs for the detection of all known SAgs. With this robust and high-throughput technique we analysed the SAg gene patterns of more than 300 isolates, including 107 nasal isolates of S. aureus carriers and 88 blood culture isolates of hospital patients from Western Pomerania. The SAg gene patterns were highly heterogeneous, which can be explained by their localisation on mobile genetic elements (MGE), such as genomic islands, pathogenicity islands, phages and plasmids. Most isolates (~80%) harboured SAg genes, on average five to six, and SAgs of the enterotoxin gene cluster (egc) were by far the most prevalent. Additionally, we observed a strict correlation between the presence of SAg genes and the T cell mitogenic potency of clinical isolates. SAg-encoding MGEs can be distributed by two distinct mechanisms: horizontal transfer by bacteriophages and vertical transmission to daughter cells. To investigate the distribution of SAg genes within the S. aureus population, we determined the clonal relationship of our isolates by spa genotyping. Interestingly, SAg-gene encoding MGEs were not randomly distributed, but rather closely linked to clonal lineages. Each clonal lineage was characterised by defined combinations of SAg genes. These data suggest that the simultaneous assessment of virulence gene profiles and the genetic background strongly enhances the discriminatory power of genetic investigations into the mechanisms of S. aureus virulence. Indeed, the comparison of virulence genes within each clonal complex indicated a role in invasiveness for some MGEs, e.g. the exfoliative toxin D-encoding pathogenicity island, while rendering it unlikely for SAgs. It is known that neutralising serum antibodies against the SAgs SEA, SEB, SEC, SED and TSST-1 are frequently present in healthy individuals. However, the neutralising antibody profiles against more recently described SAgs or complex SAg cocktails as secreted by clinical isolates had not been determined so far. Therefore, we screened more than 100 sera for their SAg neutralising capacity with a neutralisation assay. We observed a marked heterogeneity and surprisingly large “gaps” in the neutralising capacity. Interestingly, the egc SAgs were inhibited only rarely (5-10%), whereas between 32 and 86% of the tested sera neutralised “classical” SAgs. This “egc gap” in the SAg-neutralising antibody profiles of healthy individuals was unexpected, since egc SAgs are by far the most prevalent SAgs. We could demonstrate that the “egc gap” is probably not due to different T cell activating properties of egc SAgs compared to classical SAgs, but rather to a differential regulation of SAg gene expression. S. aureus carriers have an increased risk of developing an S. aureus bacteraemia, which is in most cases caused by the colonising strain. Intriguingly, a large prospective clinical trial revealed a considerably higher mortality in noncarriers with invasive S. aureus strains compared to carriers with invasive disease. To explain these paradoxical findings, we hypothesised that in carriers partial immunity against the colonising strain may contribute to their improved outcome. We used SAgs as strain-specific indicator antigens. Importantly, sera from persistent carriers neutralised SAgs of their colonising strain with significantly higher efficiency than sera from noncarriers. This antibody response was strain-specific, since the antibody response of carriers against other SAgs did not differ from that of noncarriers. Thus, colonisation with S. aureus confers a strong and strain-specific antibody response against staphylococcal SAgs. We suggest that in carriers neutralising antibodies directed against SAgs and other staphylococcal virulence factors confer partial protection during systemic infections. This could explain the better prognosis of carriers with S. aureus bacteraemia compared to noncarriers. Moreover, our data imply that the key to understanding the pathogenesis of S. aureus disease may lie in the identification of host factors rather than bacterial factors. Such host factors could be the immune status and gene polymorphisms that contribute to colonisation, susceptibility to infection and outcome of infection. Finally, while the treatment of S. aureus bacteraemia with pooled immunoglobulins was performed in the past without significant success, our findings on strain-specific antibody profiles suggest that therapies with customised cocktails of monoclonal antibodies could have a higher efficacy.
In dieser Pilotstudie wurde der Einfluss eines elektiven chirurgischen Eingriffes auf das Immunsystem untersucht. Eingeschlossen waren 12 Patienten, die einen endoprothetischen Ersatz eines Hüftgelenkes erhielten. Um eine aus dem chirurgischen Eingriff resultierende Infektion auszuschließen, wurden Temperatur, Herzfrequenz und Blutdruck als klinische Parameter präoperativ sowie vom ersten bis zum sechsten Tag postoperativ bestimmt. Für die immunologischen Untersuchungen wurden den Patienten präoperativ sowie am ersten, dritten, sechsten und achten Tag postoperativ Blut entnommen. Die Anteile von Monozyten, Granulozyten und Lymphozyten wurde im Durchflusszytometer bestimmt. Zur Charakterisierung des Aktivierungsstatus wurde der Phänotyp der T-Zellen (CTLA-4 [CD152], CD25 und HLA-DR) immunzytochemisch analysiert. Die Funktionsfähigkeit der T-Zellen wurde in Proliferationsassays überprüft. Im Rahmen des hier beschriebenen chirurgischen Traumas wurde bei keinem der Patienten eine Infektion mit den erhobenen klinischen Parametern festgestellt. Im peripheren Blut wurden eine Expansion von Granulozyten- und Monozytenpopulationen sowie eine Reduktion der peripheren Lymphozyten respektive der T-Zellen festgestellt. Daraus resultierte aber keine Balanceverschiebung der T-Zellsubpopulationen. Die Expression der Aktivierungsmarker CD25 (früh) und HLA-DR (spät) auf T-Zellen veränderten sich über den gesamten Beobachtungszeitraum nicht signifikant. CD25 zeigte lediglich einen ansteigenden Trend am dritten Tag postoperativ. Im Gegensatz dazu wurde das funktionell inhibitorische Molekül CTLA-4 postoperativ vermehrt detektiert. Die Expression erreichte am sechsten Tag ihr Maximum mit 3,03% gegenüber 0,9% Basisexpression präoperativ. Im Gegensatz dazu waren bereits einen Tag nach dem Eingriff signifikant niedrigere Level an HLA-DR Moleküle auf Monozyten detektierbar. Über den tatsächlichen Aktivierungszustand der verschiedenen T-Zellpopulationen kann abschließend nur spekuliert werden. Die erhöhte CTLA-4 Expression könnte ein Indikator dafür sein, dass dieses inhibitorische Molekül ein sensitiverer Aktivierungsmarker als CD25 oder HLA-DR auf T-Zellen ist. Andererseits lässt sich nicht ausschließen, dass der höhere Anteil CTLA-4+ T-Lymphozyten auf einen Anstieg von regulatorischen T-Zellen im Blut, zum Beispiel durch Gewebsumverteilungen oder Proliferation, zurückzuführen ist. Dafür sprechen auch die durchgeführten Proliferationstest. In diesen konnte am dritten Tag postoperativ eine Verringerung der T-Zellproliferation festgestellt werden. Sie war unabhängig von den Eigenschaften des Stimulanz (Antigen-, APC- oder Kostimulation-abhängig). Es konnte in dieser Arbeit nicht eindeutig geklärt werden, ob diese reduzierte Expansion auf der verringerten T-Zellzahl basierte oder ob es sich um eine aktive Immunsuppression handelte. Zusammenfassend sprechen diese Ergebnisse für einen geringfügigen Einfluss des chirurgischen Eingriffes auf das Immunsystem. Die genauen Mechanismen konnten in der vorliegenden Arbeit nicht eindeutig geklärt werden. Allerdings deuten die Ergebnisse aus den Funktionstests darauf hin, dass die T-Zellen schwerfälliger auf Antigene jeglicher Art reagieren. Dies könnte zu einem erhöhten Infektionsrisiko nach Operationen beitragen.