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Es handelt sich um eine retrospektive Datenanalyse von 44 Patienten, die sich zwischen 1991 und 2000 im Deutschen Herzzentrum Berlin vorgestellt haben und die an einer pulmonalen arteriellen Hypertonie (PAH) erkrankt sind, die assoziiert mit einer Bindegewebserkrankung (Kollagenose) (n=16) oder einem angeborenen Herzfehler (AHF) (n=28) aufgetreten ist. Bei Erstvorstellung waren die Patienten 39 +/- 13 Jahre alt, die Diagnose der PAH war seit 93 +/- 112 Monaten bekannt und Dyspnoe bestand seit 67 +/- 69 Monaten. In der hämodynamischen Messung wiesen die Patienten einen rechtsatrialen Druck von 7,8 +/- 5,5 mmHg, einen mittleren pulmonalarteriellen Druck von 67 +/- 19 mmHg, eine pulmonalvaskuläre Resistance von 1762 +/- 758 dyne x s x cm-5 und einen Cardiac index von 2,1 +/- 0,9 l/min/m2 auf. Unter den AHF-Patienten mit einem systemisch-pulmonalen Shunt (n=24) lag der pulmonale zum systemischen Blutfluß (Qp:Qs) bei 0,8, entsprechend einem Rechts-Links-Shunt (Eisenmenger-Syndrom). Signifikante Unterschiede zwischen den beiden Patientengruppen bestanden im rechtsatrialen Druck (höher bei Kollagenose), im mittleren pulmonalartiellen Druck, der pulmonalvaskulären Resistance und dem Cardiac index (höher bei AHF) sowie in der arteriellen Sauerstoffsättigung (niedriger bei AHF). Bei etwa 20 % der Patienten lag eine restriktive und/oder obstruktive Ventilationsstörung vor und zwei Drittel hatten eine eingeschränkte Diffusionskapazität. In der Spiroergometrie wiesen 55 % eine deutlich reduzierte Sauerstoffaufnahme auf, entsprechend einer schweren Einschränkung der kardiopulmonalen Belastbarkeit. Nach der baseline Messung wurde bei 16 Patienten (7 AHF/ 9 Kollagenose) eine inhalative Iloprost-Therapie und bei 11 Patienten (2 AHF/11 Kollagenose) eine intravenöse Iloprost-Therapie begonnen, bei 20 Patienten wurde die konventionelle Therapie fortgeführt (19 AHF/1 Kollagenose). Die Therapiewahl richtete sich dabei nach dem Grad der kardiopulmonalen Einschränkung. In der hämodynamischen Messung nach 12 Wochen, die bei 14 der mit Iloprost behandelten Patienten wiederholt wurde, zeigten sich keine signifikanten Veränderungen. Kasuistisch lagen Hinweise vor, dass die Patienten mit einer Kollagenose von einer Iloprost-Therapie mehr profitieren. Das Überleben der AHF-Patienten (1-Jahr 86 %, 2-Jahr 82 %) war signifikant besser als das der Kollagenosepatienten (1-Jahr 45 %, 2-Jahr 23 %). Fazit: Die mit AHF oder Kollagenose assoziierte PAH ist wie die idiopathische PAH eine lebensbedrohliche Erkrankung mit schlechter Prognose. Die mit einer Kollagenose assoziierte PAH hat dabei die wahrscheinlich schlechtere Prognose. Möglicherweise profitieren die Kollagenosepatienten aber eher von einer Prostanoidtherapie als die AHF-Patienten.
Ribozyme sind katalytisch aktive RNA-Strukturen, die unter anderem in viralen Satelliten-RNAs entdeckt wurden, wo sie durch reversible Spaltung des Phosphatrückgrates die virale Replikation unterstützen. Durch gezielte strukturelle Manipulation von Ribozymen entstehen wertvolle Werkzeuge, die in vielen bioanalytischen, biotechnologischen und gentherapeutischen Bereichen Anwendung finden. Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem funktionalen Design von verschiedenen Ribozymmotiven, deren kinetische und strukturelle Charakterisierung sowie deren potentielle Anwendung. In einem ersten Projekt sollten durch rationales Design RNA-Schalter, sogenannte Riboswitches, entwickelt werden. Die Aktivität dieser schaltbaren Ribozyme hängt von einem externen Kofaktor ab. Solche Konstrukte können durch gezielte Kombination einer natürlichen Ribozymdomäne mit einer Aptamerdomäne, die spezifisch einen Kofaktor (darunter Nukleinsäuren, Peptide, organische Moleküle und Metallionen) binden kann, gewonnen werden. Durch Bindung dieses Kofaktors wird eine konformelle Änderung innerhalb der Ribozymstruktur erzwungen die einen Anstieg- oder Abfall der katalytischen Aktivität zur Folge hat. Derartige Systeme besitzen biosensorisches Potential. Betrachtet man den Kofaktor als Analyten, kann das Bindungsereignis, also die Detektion, über ein Spaltereignis beobachtet werden. Die Reversibilität solcher Detektionssysteme konnte bisher nicht demonstriert werden, würde aber deren Attraktivität und Anwendungspotential erhöhen. In dieser Arbeit wurden Ribozyme auf Basis des Hairpin-Motivs entwickelt, die in Abhängigkeit von Flavinmononukleotid (FMN) aktiv sind. Um die Reversibilität des Prozesses zu gestatten, müsste FMN beliebig aus der Aptamerdomäne entfernt und in diese wieder eingelagert werden können. Dies sollte über die Kontrolle der Molekülgeometrie des Kofaktors erfolgen. Durch chemische Reduktion von FMN werden strukturelle und elektronische Veränderungen innerhalb des Moleküls hervorgerufen, die die Bindungsaffinität verringern sollten. Versuche mit Reduktionsmitteln konnten die Reversibilität des Schaltvorganges in einem ersten Ansatz demonstrieren. Um ein mehrmaliges, kontrolliertes Schalten zu gestatten, wurde zur gezielten Manipulation des Oxidationszustandes von FMN eine elektrochemische Zelle entwickelt. Dazu musste das klassische Drei-Elektroden-System dem hier vorliegenden System angepasst werden. Zum einen muss die quantitative Reduktion/Oxidation von FMN in einem kleinen Probenvolumen von einigen Mikrolitern gewährleistet werden, zum anderen sollte unter Sauerstoffausschluss gearbeitet werden, um unerwünschte Reoxidationsprozesse zu verhindern. Mit der entwickelten Zelle konnte in einem Spaltexperiment ansatzweise die Verringerung der Ribozymaktivität durch elektrochemische Reduktion des Kofaktors demonstriert werden. Schnelles und präzises Schalten des Systems wurde durch Diffusionsprozesse der reagierenden Spezies zur Elektrodenoberfläche limitiert und konnte mit dieser Anordnung nicht demonstriert werden. Neben kinetischen Studien sollten strukturelle Untersuchungen die Charakterisierung des RNA-Schalters vervollständigen. Hierbei wurden die konformellen Änderungen innerhalb des Ribozyms bei Bindung des Kofaktors ESR-spektroskopisch studiert. Allgemein müssen dazu Nukleinsäuren mit paramagnetischen Spinsonden markiert werden. In diesem Zusammenhang wurden Synthese- und Markierungsmethoden zum Erhalt spinmarkierter Oligonukleotide etabliert. Ein zweites Projekt beschäftigte sich mit der Entwicklung von Reparatursystemen auf Basis kleiner katalytischer RNA-Motive. Die in diesem Zusammenhang entwickelten Twinribozyme besitzen großes Potential zur Reparatur von Gendefekten auf RNA-Ebene. Hierbei wird ein kurzer Sequenzabschnitt innerhalb eines RNA-Stranges gegen eine alternative Sequenz durch doppelte Spaltung und Ligation ausgetauscht. Diese Methode sollte es ermöglichen, mutierte Sequenzbereiche auf mRNA-Ebene gegen die entsprechend korrekte Sequenz zu ersetzen und Gendefekte zu beheben. Twinribozyme entstehen durch Duplikation zweier katalytischer Motive und wurden als erstes unter Verwendung des Hairpinribozymmotivs entwickelt. Da nicht alle Substratsequenzen vom Hairpinribozym toleriert werden, wurde im Rahmen dieser Arbeit die Eignung eines Hammerheadribozyms zur Entwicklung eines Twinribozyms überprüft, um die Palette derartiger Werkzeuge zu erweitern. Gezeigt werden konnte, dass der Austausch einer Sequenz zwar katalysiert wird, die geringe Produktausbeute von nur 3% eine gentherapeutische Anwendung zunächst noch in Frage stellt. Hier sollten strukturelle Optimierungen des Systems zu einem besseren Ergebnis führen. Insgesamt konnte demonstriert werden, dass die Aktivität von RNA-Enzymen gezielt durch die Einführung von charakteristischen Strukturelementen manipuliert und kontrolliert werden kann und somit Systeme mit hohem Anwendungspotential geschaffen wurden.
Diese Arbeit beschreibt den Aufbau eines Assays zur Selektion eines Ribozyms, welches die Desaminierung von Adenosin zu Inosin katalysiert. Diese Reaktion spielt im Organismus, wo sie proteinkatalysiert abläuft, eine wichtige Rolle (Nukleotidmetabolismus, RNA-Editing). Zusätzlich besitzt ein solches Ribozym das Potenzial zur gezielten Veränderung von RNA-Sequenzen. Das Projekt hat somit evolutionstheoretische (RNA-Welt-Hypothese) als auch gentherapeutische Relevanz. Zentraler Punkt des vorgestellten Assays ist die Markierung einer Mischung verschiedener RNA-Sequenzen (= Bibliothek) mit dem Substrat Adenosin. Dieses trägt an der exozyklischen Aminogruppe eine Biotinfunktion. Wird diese Bibliothek auf einer festen Phase über die Biotin/Streptavidin-Wechselwirkung immobilisiert und den Selektionsbedingungen unterworfen, werden Spezies mit der gewünschten Aktivität in Lösung entlassen. Diese können eluiert und über RT-PCR angereichert werden. Die Funktionalisierung der RNA-Bibliothek geschieht am 5’-Ende jeder Sequenz durch Transkriptionspriming aus einer chemisch synthetisierten DNA-Bibliothek in Gegenwart der vier NTPs und eines Guanosin-5’-monophosphatderivats, dem „Initiator“. Letzteres ist über die 5’-Phosphatfunktion mit dem biotinylierten Substrat Adenosin verknüpft. Das Initiatormolekül wurde in zwei Strategien synthetisiert. Die erste Strategie fand an der festen Phase unter Verwendung des Phosphoramiditverfahrens statt und lieferte Initiator in nanomolarem Maßstab. Die zweite Strategie bestand aus einer 17-stufigen Synthese in Lösung und ergab fast identisches Initiatormolekül in µmolarem Maßstab. Beide Initiatormoleküle wurden erfolgreich zur Funktionalisierung einer RNA eingesetzt. Zur qualitativen Dokumentation des Einbaus des Initiators wurde eine auf Chemilumineszenzdetektion basierende Methode entwickelt. Dabei wurden die Transkriptionsprodukte auf eine Nylonmembran immobilisiert und mit einem Fusionsprotein aus Alkalischer Phosphatase und Streptavidin inkubiert, welches spezifisch den Biotinrest bindet. Durch Zugabe eines möglichen Substrats der Alkalischen Phosphatase wird ein Chemilumineszenzsignal erzeugt, was über einen Röntgenfilm dokumentiert wurde. Dieser qualitative Nachweis wurde erweitert, um die Einbaueffizienz zu quantifizieren. Dazu wurde eine RNA, welche zu 100% mit dem Initiatormolekül markiert war, mit Hilfe des Phosphoramiditverfahrens hergestellt. Diese als Standard fungierende RNA wurde in definierter Menge zusammen mit definierten Mengen an statistisch funktionalisierten Primingprodukt geblottet. Die Quantifizierung der Chemilumineszenz der Proben erfolgte mit Hilfe eines Photosystems und durch Integration der Signalintensitäten. Dadurch konnte der Anteil der in den durchgeführten Primingreaktionen mit Initiator markierten RNA zu maximal 3 % bestimmt werden. Obwohl eine Erhöhung dieses Wertes z.B. durch Optimierung der Initiatorstruktur wünschenswert ist, ist damit die Funktionalisierung einer RNA-Bibliothek in einer für die Selektion ausreichenden Menge durchaus möglich. Zur Evaluation des Assays wurde der Selektionsschritt simuliert, in welchem ein über das Initiatormolekül festphasengebundenes Ribozym spezifisch zur Selbstspaltung aktiviert wird. Zu diesem Zweck wurden ein Hammerheadriboyzm, ein Hairpinribozym sowie ein DNAzym untersucht. Dabei wurde festgestellt, dass die Spaltaktivität aller drei Systeme durch Funktionalisierung mit dem Initiator in Lösung fast vollständig inhibiert wird, unmarkierte Spezies unter identischen Bedingungen jedoch uneingeschränkte Spaltaktivität zeigen. Die beobachtete Inhibierung beruht auf einem intramolekularen Effekt, der möglicherweise zu einer Verschiebung des Konformerengleichgewichts der Testsysteme hin zu spaltinaktiven Konformeren führt. Zusätzlich wurde die Spaltaktivität des mit Initiator markierten und an einer Festphase immobilisierten Hairpinribozyms untersucht. Auch hier war eine stark verringerte Spaltaktivität zu beobachten, welche jedoch in unspezifischen Wechselwirkungen zwischen Festphase und Ribozym begründet liegen könnten. Die verwendeten Systeme eignen sich offenbar nicht zur Evaluierung des Assays, was jedoch die Möglichkeit offen lässt, dass im geplanten Assay selektierte RNA-Sequenzen die Funktionalisierung mit Initiator tolerieren. Die Ergebnisse dieser Arbeit erlauben den Schluss, dass die gewählte Strategie zur Selektion der Adenosindesaminase einige Punkte beinhaltet, welche nach Möglichkeit optimiert werden müssen, um eine effizientere Selektion durchführen zu können. Prinzipiell ist die Vorraussetzung für die Selektion der Adenosindesaminase durch die beschriebene Methode jedoch geschaffen und kann basierend auf den vorgestellten Ergebnissen in zukünftigen Studien durchgeführt werden.
Das Immunsystem hat die Aufgabe körperfremde von körpereigenen Strukturen zu unterscheiden. Es gewährt dem Organismus die spezifische Abwehr gegenüber krankheitsauslösenden Strukturen (Bakterien, Viren, Gifte). In seiner Komplexität führen Fehlfunktionen des Immunsystems zu verschiedenen Erkrankungen. Richtet sich die Immunantwort gegen körpereigene Strukturen und versagt die Unterscheidung zwischen Eigen und Fremd, so spricht man von Autoimmunerkrankungen. Die vorliegende Arbeit beschäftigte sich mit der Epidemiologie von (1) Allergien und (2) Autoimmunerkrankungen der Schilddrüse (AIT). (1) Parodontitis und Allergien HINTERGRUND: Parodontitis ist eine unter Erwachsenen weit verbreitete lokale, orale Infektion, die systemische Auswirkungen hat. In der Ätiologie von Allergien wird seit den 80iger Jahren die sogenannte Hygiene-Hypothese diskutiert. Diese besagt, dass Infektionen im Kindesalter präventiv auf die Entstehung von Allergien wirken. In der vorliegenden Studie wurde der Zusammenhang zwischen Parodontitis und allergischen Erkrankungen (Heuschnupfen, Hausstauballergie und Asthma) in der Allgemeinbevölkerung Vorpommerns und einem Diabetes mellitus Typ 1 Patientenkollektiv untersucht. METHODEN: Für die erste Analyse wurden Daten von 2837 Männern und Frauen im Alter zwischen 20 und 59 Jahren aus der bevölkerungsrepräsentativen „Study of Health in Pomerania“ (SHIP) herangezogen. Das Diabetes mellitus Typ 1 Patientenkollektiv beinhaltete 170 Patienten im Alter zwischen 17 und 80 Jahren. Der Attachmentverlust (AV) wurde gemessen und das Ausmaß der Parodontitis mittels des Prozentsatzes an Fläche mit einem AV über 3mm erfasst (gesunder Parodontalstatus, geringer AV, moderater AV, schwerwiegender AV). ERGEBNISSE: In SHIP berichteten 326 Personen Heuschnupfen, 111 Personen eine Hausstauballergie und 114 Personen waren von Asthma betroffen. In dem untersuchten Diabetes mellitus Typ 1 Patientenkollektiv litten 22 Patienten an mindestens einer der drei allergischen Erkrankungen. In SHIP wurde nach Kontrolle für ausgewählte Konfounder ein inverser Zusammenhang zwischen dem Schweregrad der Parodontitis und dem Vorhandensein von Heuschnupfen sowie Hausstauballergie gefunden. Mit steigendem AV nahm die Wahrscheinlichkeit für Heuschnupfen (ptrend<0,05) und Hausstauballergie (ptrend<0,05) ab. Hinsichtlich Asthma zeigte sich kein signifikanter Trend (ptrend=0,11), jedoch konnte auch hier mit steigendem AV eine gleichzeitige Abnahme der Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Asthma beobachtet werden. Die Analysen im Diabetes mellitus Typ 1 Patientenkollektiv bestätigten diese Ergebnisse. Auch hier nahm die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten einer Allergie mit zunehmenden AV ab. FAZIT: Sowohl in der Allgemeinbevölkerung Vorpommerns als auch in Diabetes mellitus Typ 1 Patienten wurde eine inverse Assoziation zwischen dem Parodontalstatus und allergischen Erkrankungen dargelegt. Diese Ergebnisse befürworten die Hygiene-Hypothese. (2) Anzahl an Schwangerschaften und AIT HINTERGRUND: Frauen sind häufiger von AIT betroffen als Männer. Darüber hinaus ist bekannt, dass das Risiko für einen AIT während der Schwangerschaft und in der Post-Partum-Periode steigt. Das Ziel der Analysen war es, die Assoziation zwischen der Anzahl an Schwangerschaften und AIT zu untersuchen. METHODEN: Daten von 2837 Frauen im Alter zwischen 20 und 79 Jahren aus der bevölkerungsrepräsentativen „Study of Health in Pomerania“ (SHIP) wurden analysiert. Serum Anti-Thyreoperoxidase-Antikörper (anti-TPO) und Thyrotropin Titer wurden bestimmt. Weiterhin wurde eine Schilddrüsensonographie durchgeführt. Eine AIT lag beim gleichzeitigen Vorliegen eines echoarmen Schilddrüsenmusters und eines positiven anti-TPO Titers (>200 IU/ml) vor. ERGEBNISSE: Multivariable Zusammenhangsanalysen zeigten, dass die Chance für eine AIT (OR 4,7 [95%-KI 1,4-15,6], p<0,05) bei Frauen mit mindestens einer Schwangerschaft im Vergleich zu Frauen, die niemals schwanger waren, erhöht war. Ähnliche Ergebnisse zeigten sich auch für ein echoarmes Schilddrüsenmuster (OR 1,7 [95%-KI 1,0-2,8], p<0,05) und positive anti-TPO Werte (OR 1,9 [95%-KI 1,0-3,3], p<0,05). FAZIT: In der untersuchten Studienpopulation stieg das Risiko für eine AIT mit dem Durchleben der ersten Schwangerschaft an.
Hintergrund: Während seit langem eine Assoziation von Fettleber und Diabetes mellitus Typ 2 bekannt ist, ist der Zusammenhang zwischen Fettleber und Diabetes mellitus Typ 1 bisher nicht ausreichend untersucht. Ziel der Arbeit war es zu zeigen, dass das Risiko für Fettleber bei Typ-1 und Typ-2-Diabetikern verschieden ist. Methodik: Die Study of Health in Pomerania (SHIP) ist eine populationsbasierte Querschnittstudie in Vorpommern in deren Rahmen insgesamt 4310 Probanden untersucht wurden. Für die Analysen standen 4173 Probanden zur Verfügung. Die Study of Health in Pomerania – Diabetes mellitus Typ 1 (SHIP-DM) wurde als assoziiertes Projekt von SHIP durchgeführt. Für die Studie wurden 241 konsekutive Typ-1-Diabetiker nach einem erweiterten SHIP-Protokoll untersucht. Für die Analysen standen 219 Probanden zur Verfügung. Ergebnisse: Die Prävalenz für Fettleber lag bei Typ-2-Diabetikern mit 64,5% über dem Risiko für Typ-1-Diabetiker (20,5%) und dem für Nichtdiabetiker (26,4%). Nach Kontrolle für potenzielle Confounder ließ sich dieser Zusammenhang ebenfalls zeigen. Das unabhängige Risiko für Fettleber ist bei Typ-2-Diabetes verglichen mit Nichtdiabetikern dreifach erhöht. Das Risiko für Fettleber ist bei Diabetes mellitus Typ 1 vergleichbar mit dem Risiko bei Nichtdiabetikern. Bei Typ-1-Diabetikern sind männliches Geschlecht, eine erhöhte Waist-to-Hip-Ratio und erhöhte Serumwerte für Cholesterol mit Fettleber assoziiert. Leicht erhöhte Serumwerte für HbA1c sind bei Typ-1-Diabetikern invers mit Fettleber assoziiert. Die für Typ-1-Diabetiker nachgewiesenen Risikofaktoren ließen sich ebenfalls für Nichtdiabetiker nachweisen. Bei Typ-2-Diabetikern dagegen ist männliches Geschlecht nicht mit Fettleber assoziiert und leicht erhöhte Serumwerte für HbA1c erhöhen das Risiko für Fettleber. Diskussion: Die Ergebnisse bestätigen die Hypothese, dass Diabetes mellitus Typ 1, anders als Typ 2, nicht mit Fettleber assoziiert ist. Hierfür gibt es mehrere mögliche Erklärungen, die auf der unterschiedlichen Pathophysiologie der beiden Diabetestypen aufbauen. Diese Ergebnisse untermauern unter anderem die These, dass die Fettleber an der Entstehung des Diabetes mellitus Typ 2 beteiligt sein könnte.
Der Zusammenhang zwischen LDL-C- bzw. HDL-C-Serumkonzentrationen und dem Auftreten einer koronaren Herzkrankheit ist gut belegt. Bei der Therapieüberwachung von Fettstoffwechselstörungen stellt das LDL-C sowohl in den europäischen als auch in den amerikanischen Richtlinien eine entscheidende Zielgröße dar. Die Ultrazentrifugation ist die Referenzmethode zur Bestimmung von LDL-C im Serum. Aufgrund des hohen technischen und zeitlichen Aufwands ist die Methode jedoch für die Routinediagnostik ungeeignet.Die homogenen Methoden, ohne die Notwendigkeit von Präzipitation und Auftrennung, sind komplett automatisierbar, schnell und benötigen nur ein kleines Probenvolumen. In dieser Arbeit wurden fünf homogene Tests, darunter ein neu zu evaluierender Test, zur Messung von HDL-C und LDL-C untersucht und mit der Referenzmethode Ultrazentrifugation, der Lipoproteinelektrophorese mit enzymatischen Cholesterinnachweis, einer konventionellen HDL-C-Bestimmung nach Präzipitation mit Phosphorwolframsäure und Magnesiumchlorid und der LDL-C-Abschätzung nach Friedewald verglichen.Die Studie umfasste die Untersuchung von 215 Serumproben von Normalstations- und Intensivpatienten des Universitätsklinikums Greifswald.