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Zusammenfassung Im Institut für Rechtsmedizin der Universität Greifswald wurden in den Jahren 1993-1998 insgesamt 1800 Obduktionen durchgeführt. Unter diesen befanden sich 36 Fälle, bei denen ein Unterkühlungstod aufgrund relevanter Leichenbefunde, teilweise auch unter Berücksichtigung der besonderen äußeren Umstände, besonders in den Wintermonaten, diagnostiziert wurde. Die Untersuchung erfolgte nach Erhebung von Ein- und Ausschlusskriterien an 20 Fällen. Am häufigsten verstarben die Betroffenen (12 Personen) im Freien an der Unterkühlung (60 %) und (8 Personen) in zumeist unbeheizten Räumen. Davon war bei 13 Personen (etwa 65 %) offensichtlich deren Alkoholisierung (Blutalkoholkonzentrationen zwischen 0,89 0/00 und 3,47 0/00) und bei einer Person zusätzlich eine apoplektische Hirnblutung ursächlich für das Zustandekommen des Unterkühlungstodes. Bei den anderen 7 Todesfällen wurde für das Zustandekommen der Unterkühlung eine den Witterungsbedingungen unangepasste Bekleidung sowie auch eine Unterernährung bzw. geistige Hilflosigkeit der Bertoffenen in Betracht gezogen. Die systematische Auswertung der 20 Unterkühlungstodesfälle erfolgte hinsichtlich der aus der Literatur bekannten, kälteassoziierten morphologischen Befunde unter besonderer Berücksichtigung ihrer Wertigkeit für die Diagnose des Unterkühlungstodes. Ziel der Arbeit war es das Kollektiv der Unterkühlungstodesfälle erstmals hinsichtlich eines empirisch erhobenen Befundes „den inneren Kniegelenksveränderungen“ und die Wertigkeit dieser Befunde für die Diagnose der „allgemeinen Unterkühlung“ zu untersuchen. Zu diesen Befunden gehören neben einer hauptsächlich im Recessus superior lokalisierten Hyperämie der Membrana synovialis noch synoviale Einblutungen sowie gelbrötlich bis blutige Verfärbungen der Synovialflüssigkeit (Synovia). In der Kontrollgruppe wurden 20 Obduktionsfälle mit anderen Todesursachen in die Untersuchung mit einbezogen. Die Untersuchung der Kniegelenke erfolgte wie in der Befundgruppe nach Erhebung von Ein- und Ausschlusskriterien. Von den in der rechtsmedizinischen Praxis seit langem bekannten, kälteassoziierten morphologischen Obduktionsbefunden wurden bei den in diese Untersuchung einbezogenen 20 Unterkühlungstodesfällen am häufigsten von den äußeren Leichenbefunden die rötlichen Kälteflecke über den Kniegelenken (17 Fälle, 85 %) sowie die hellroten Totenflecke (14 Fälle, 70 %) und von den inneren Befunden die als charakteristisch zu bezeichnenden Wischnewski-Flecke des Magens (17 Fälle, 85 %) neben der keineswegs als kältespezifisch anzusehenden Ischämie der Milz (18 Fälle, 90 %) sowie die Lungenveränderungen (13 Fälle, 65%) angetroffen. Auch die im Rahmen der Kältediurese auftretende Ausweitung und Prallfüllung der Harnblase war bei 11 Unterkühlungsfällen überhäufig und signifikant festzustellen. Die prädisponierenden Faktoren welche zum Unterkühlungstod führen können, einmal die Unterernährung bei 9 Personen sowie die unvollständige Bekleidung bei 10 Personen, waren in unserer Studie signifikant. Das „innere Kniezeichen“ wurde signifikant bei insgesamt 18 von 20 Unterkühlungstodesfällen (90 %), angetroffen. Am häufigsten ließ sich dabei eine synoviale Hyperämie (18 Fälle, 90 %), überwiegend auch beiderseits, feststellen, während sowohl die synovialen Einblutungen (9 Fälle, 45 %) als auch die damit im Zusammenhang stehenden Verfärbungen der Synoviaflüssigkeit (12 Fälle, 60%) deutlich geringer ausgeprägt waren. Auffällig und auch signifikant ist das hämolytisch aussehende Subcutangewebe der Kniegelenke bei 10 Unterkühlungstodesfällen (50 %). An den 20 Unterkühlungstodesfällen sowie an den 20 Fällen der Kontrollgruppe wurden jeweils histologische Untersuchungen der Membrana synovialis (40 Präparate) durchgeführt und dabei in allen Unterkühlungstodesfällen eine mehr oder weniger deutlich ausgeprägte Hyperämie festgestellt. Es zeigte sich, dass dieser Befund als signifikant einzuschätzen ist und somit den makroskopischen Befund bestätigen konnte. Demgegenüber stellten auch die histologisch nachweisbaren synovialen subintimalen Einblutungen, die ebenfalls bei allen Unterkühlungstodesfällen, zumeist als petechiale (17) aber auch als konfluierende (11) und diffuse (12) Einblutungen, überwiegend beidseitig zu registrieren waren, einen signifikanten Befund dar. Im Ergebnis dieser Arbeit konnte nachgewiesen werden, dass sich allein anhand der Befunddokumentation „äußerer Kniebefund“, „inneres Kniezeichen“ und „Wischnewski-Flecke“ der Unterkühlungstod zuverlässig und – nach der Diskriminanzanalyse - mit einer Sicherheit von 90 % diagnostizieren lässt.
In dieser Arbeit werden Morphologie und Dynamik der systemisch-arteriellen Architektur einschließlich ihrer Verbindungen zu den Pulmonalarterien in intralobären Sequestern analysiert und mit Befunden von anderen chronisch-entzündlichen Erkrankungen verglichen. Die Angiographien von 15 Patienten mit einer intralobären Sequestration wurden hinsichtlich der Morphologie der Sequesterarterien, Bronchialarterien und SPAS ausgewertet. Es ergeben sich folgende Ergebnisse: Die vaskulären Veränderungen bei einer intralobären Sequestration sind qualitativ gleich denen anderer chronisch-entzündlicher Lungenerkrankungen: Hypertrophie von Bronchialarterien, Hypertrophie von anderen sytemischen thorakalen und teilweise extrathorakalen Arterien, Bildung von systemisch-pulmonalen arteriellen Shunts (SPAS). Bei Sequesterpatienten mit SPAS zeigten sich quantitativ stärker ausgeprägte Arterienveränderungen als bei Patienten ohne systemisch-pulmonale arterielle Shunts. Im Vergleich der Lungensequester mit den sogenannten „Übergangsformen“ wird Stocker´s pathogenetisches Modell untermauert, das die intralobäre Sequestration als einen erworbenen chronisch-entzündlichen Prozess erklärt. Darüber hinaus wird dargelegt, dass die ILS ein pathomorphologischer Endpunkt verschiedener Entitäten eines weit gefächerten Spektrums von chronisch-entzündlichen Lungenerkrankungen ist. Die systemisch-pulmonalen arteriellen Shunts (SPAS) sind zusätzlich zu Stocker´s Aussagen über die Entstehung des Sequesters ein Indiz für die erworbene Entstehung eines aberrierenden Gefäßes und stellen den Kernpunkt dieser Arbeit dar. Ein SPAS induziert über den Druckabfall systemisch zu pulmonal eine Steigerung des Volumenstroms und damit die Kaliberzunahme der speisenden systemischen Arterie. Ihre Kaliber können einen ausreichenden Volumenstrom aufbauen, um eine Stase und Thrombose der Pumonalarterie zu bewirken. Damit ist die Lücke in Stocker´s Entwicklungsmodell, die Obliteration der P.A., pathogenetisch erklärt. Das Ausmaß der SPAS korreliert in gewissem Maß mit der allgemeinen Ausprägung entzündungsbedingter Gefäßveränderung- sowohl bei der ILS als auch bei anderen chronisch entzündlichen Lungenerkrankungen. Sie sind ein Abbild der fortan bestehenden Entwicklung und Vergrößerung einer ILS. In letzter Konsequenz kann die gesamte Sequesterarterie als ein großer SPAS-Komplex angesehen werden. Ein intralobärer Sequester stellt die höchste Stufe einer erworbenen funktionellen Trennung eines Lungenareals dar, indem die Transportwege Blut (Pulmonalarterien) und Luft (Bronchien) verschlossen sind.
Kunststoffähnliche Polymere wie Polyhydroxyalkanoate (PHA) fanden in den letzten Jahren immer größere Berücksichtigung zur Substitution von Kunststoffen. Die attraktivsten Vertreter dieser Biopolymere sind dabei das Poly-3-hydroxybutyrat (PHB),das Poly-3-hydroxyvalerat (PHV) und das Poly-3-hydroxybutyrat-co-3-hydroxyvalerat(PHBV). Für eine kostengünstige Herstellung von PHA sind allerdings biotechnologisch etablierte Erzeuger notwendig. Für eine umweltfreundliche Produktion bieten sich Hefen an. Viele Hefen sind im Gegensatz zu den PHA-synthetisierenden Prokaryoten weder virulent noch pathogen. Allerdings verfügen sie nicht über die notwendige genetische Ausstattung zur PHA-Synthese. In der vorliegenden Arbeit wurden die Gene der PHB- bzw. PHBV-Synthese aus Cupriavidus necator und Methylobacterium extorquens in das Hefegenom von Arxula adeninivorans integriert. Es wurden die Gene phbA (kodiert für eine ß-Ketothiolase), phbB (kodiert für eine Acetoacetyl-CoA-Reduktase) und phbC aus C. necator sowie phaC aus M. extorquens genutzt, wobei die beiden letzteren für PHA-Synthasen kodieren. Für die Integration dieser PHA-Gene wurden sog. YIEC (Yeast Integration Expression Cassettes) konstruiert, mit welchen die Gene in die 25S-rDNA von A. adeninivorans integriert werden konnten. Es wurden jeweils die PHA-Synthasegene phaC oder phbC mit phbA und phbB aus Cupriavidus necator integriert. Dadurch entstanden die sog. 3-fach-Transformanten (3-fach/phaC und 3-fach/phbC). Ebenso wurden die PHA-Synthasegene einzeln integriert, wodurch die sog. 1-fach-Transformanten (1-fach/phaC und 1-fach/phbC) entstanden. Im Mittelpunkt der durchgeführten Arbeiten standen die Bestimmungen der Enzymaktivitäten der rekombinanten PHA-Synthasen, die Determinierung von PHA sowie die Untersuchungen der Veränderungen der Stoffwechselintermediate durch die Integration der PHA-Gene. Bevor die vier PHA-Transformanten generiert worden waren, waren in einer Machbarkeitsstudie die PHA-Gene phbA und phbB integriert und die Expression der rekombinanten Enzyme mit Enzymaktivitätsassays nachgewiesen worden. In den vier verwendeten PHA-Transformanten (1-fach/phaC, 1-fach/phbC sowie 3-fach/phaC und 3-fach/phbC) wurden phbAp und phbBp mittels spezifischer Antikörper nachgewiesen. Die Expression der PHA-Synthasegene wurde in den PHA-Transformanten durch Enzymaktivitätsassays vorgenommen. Die PHA-Transformanten wurden mit Glukose, Acetat, Ethanol, Propion- und Buttersäure alleinig und im Shift von Glukose auf eine andere Kohlenstoffquelle kultiviert. Dabei wurde festgestellt, dass Ethanol generell von den PHA-Transformanten nicht verwertet werden kann. Parallel zu den Analysen des Wachstumsverhaltens wurden die Enzymaktivitätsassays durchgeführt. Dabei konnten neben der Glukosekultivierung erstmals auch bei Acetatkultivierung Aktivitäten der rekombinanten PHA-Synthasen nachgewiesen werden. Sowohl bei der Glukose- als auch der Acetatkultivierung zeigten die vier PHA-Transformanten verschiedene Verläufe der Aktivitäten. Für die Transformante, in welche das PHA-Synthasegen phaC aus Methylobacterium extorquens integriert worden war (1-fach/phaC), wurden sowohl für die Glukose- als auch die Acetatkultivierung die Aktivitätswerte für die PHA-Synthasen bestimmt. Für die Transformante, welche das PHA-Synthasegen phbC aus Cupriavidus necator trägt (1-fach/phbC), konnten nur bei Glukosekultivierung PHA-Synthaseaktivitäten bestimmt werden. Diese wurden während der Kultivierung geringer. Für die 3-fach-Transformante 3-fach/phaC konnten PHA-Synthaseaktivitäten sowohl für die Glukose- als auch die Acetatkultivierung bestimmt werden, die während der beiden Kultivierungen geringer wurden. Für die Transformante, welche alle drei PHA-Gene inklusive des PHA-Synthasegens phbC (3-fach/phbC) trägt, wurden während der Glukosekultivierung gleich bleibende und während der Kultivierung mit Acetat stark steigende PHA-Synthaseaktivitäten ermittelt. Mit einer Färbemethode sollte in den 1-fach-Transformanten PHB nachgewiesen werden. Dazu wurden die Farbstoffe BODIPY 493/503 und Nilrot, die speziell intrazelluläres PHB bzw. Neutrallipide färben, verwendet. Es konnte mit BODIPY 493/503 kein intrazellulär eingelagertes PHB detektiert werden. Daher handelt es sich bei den Einlagerungen um Lipide. Für eine genauere Analyse der die durch die Integration der PHA-Gene entstehenden Stoffwechselprodukte wurde eine GC/MS-Methode entwickelt. In ersten Messungen zeigte sich für die PHA-Transformanten ein Peak, der die gleiche Retentionszeit wie 3-Hydroxyvalerat (3HV), das Monomer von PHV hatte. Dieser Peak wurde auch im Kontrollstamm G1212k detektiert. Da Cupriavidus necator mit der Kohlenstoffquelle Lävulinsäure (LäS) das PHA Poly-4-hydroxyvalerat produziert, wurde Lävulinsäure in der gaschromatographischen Methode als Referenzsubstanz eingesetzt. Dabei zeigte sich, dass LäS die gleiche Retentionszeit hat wie 3HV. Anschließend wurden die Massenspektren von 3-Hydroxybutyrat (3HB), dem Monomer von PHB, sowie 3HV und LäS verglichen. Dabei erwies sich, dass der Peak gleicher Retentionszeit nicht für 3HB oder 3HV steht, sondern für LäS. Es konnten somit in keiner der PHA-Transformanten 3HB oder 3HV nachgewiesen werden. Anhand der GC/MS-Daten wurde allerdings ersichtlich, dass die Integration aller drei PHA-Gene den Stoffwechsel der Hefe A. adeninivorans stärker beeinflusst als die alleinige Integration der PHA-Synthasegene. Daher wurden Citrat, Succinat, Malat und Fumarat (als Summenparameter für Maleinsäure und Fumarsäure) sowie die Fettsäuren Palmitin-, Stearin- und Linolensäure als weitere Referenzsubstanzen eingesetzt. Es zeigten sich je nach Wahl der Kohlenstoffquelle und der Kultivierungsbedingungen Unterschiede zwischen 3-fach-Transformanten und Kontrollstamm G1212k. In der Glukosekultivierung als auch der Co-Kultivierung von Glukose und Acetat (1:2) konnten die meisten Unterschiede zwischen PHA-Transformanten und G1212k festgestellt werden. Es wurden z. B. für die Glukosekultivierung in den 3-fach-Transformanten höhere Gehalte an Fettsäuren detektiert. Daraus lässt sich eine unterstützende Wirkung der rekombinanten Proteine der PHA-Synthese zur Fettsäurebiosynthese ableiten. Bei der Acetatkultivierung wird neben der PHA-Synthese und der Fettsäurebiosynthese das zentrale Zellintermediat Acetyl-CoA auch im Glyoxylatweg genutzt. Der Glyoxylatweg findet zwar in den Peroxisomen und nicht wie PHA- und Fettsäuresynthese im Zytosol statt, wird aber in Abhängigkeit von der Kohlenstoffquelle und durch die Aktivitäten des Zitronensäurezyklus geregelt. Die höheren Gehalte an Citrat bei der Co-Kultivierung von Glukose und Acetat (1:2) geben daher einen Anhaltspunkt zur Nutzung des Glyoxylatweges. Aufgrund der erhöhten Fettsäuregehalte während der Glukosekultivierungen und der Nutzung des Glyoxylatweges bei Kultivierung mit Acetat wird ersichtlich, dass die Integration aller drei PHA-Gene dazu führt, dass vermehrt Acetyl-CoA genutzt und Acetoacetyl-CoA, das erste Zwischenprodukt der PHA-Synthese, gebildet wird. Im Zytosol der Zellen findet aber auch der Mevalonatweg für die Isoprensynthese statt. Daher liegt sowohl eine Konkurrenz um Acetyl-CoA als auch um Acetoacetyl-CoA vor. Diese Konkurrenzen führen dazu, dass keine PHA-Synthese in den PHA-Transformanten stattfindet. Deswegen wird postuliert, dass stattdessen die Fettsäuresynthese, der Glyoxylatweg und der Mevalonatweg unterstützt werden. Intensivere Untersuchungen der Stoffwechselwege in A. adeninivorans müssen noch klären wie Zitronensäurezyklus und Glyoxylatweg sowie Fettsäure- und Isoprensynthese in dieser Hefe gesteuert werden können, um ein „metabolic engineering“ zur PHB-Synthese, wie es in S. cerevisiae bereits möglich ist, auch in A. adeninivorans zu realisieren. Dazu müssen nach der Expression der rekombinanten Proteine der PHA-Synthese auch die Intermediate der Stoffwechselwege gezielter nutzbar und konkurrierende Enzymaktivitäten inhibiert werden.
In Deutschland gibt es pro Jahr etwa 8000 Neuerkrankungen an primären Hirntumoren. Bei Erwachsenen stehen die neuroepithelialen Hirntumoren, zu denen die Astrozytome und die Oligodendrogliome zählen, im Vordergrund. Die größte Gruppe stellen die Astrozytome. Diese Tumoren sind verhältnismäßig häufig und hinsichtlich verschiedener prognostischer Marker eingehend untersucht worden. Oligodendrogliome sind seltener und weniger ausführlich untersucht als Astrozytome. Ihnen wird im Vergleich zu den Astrozytomen eine bessere Prognose zugeschrieben. In der vorliegenden Arbeit wurden vier unterschiedliche Prognosemarker untersucht: P-Glycoprotein (P-gp), Survivin, Ki-67 und Caspase-3. Bei den Astrozytomen fand sich mit steigendem Malignitätsgrad eine Zunahme der Expression von P-gp, Survivin und Ki-67, während die Expression von Caspase-3 abfiel. Bei den Oligodendrogliomen stellten sich ebenfalls mit zunehmendem Anaplasiegrad steigende Expressionslevel von P-gp, Survivin und Ki-67 dar, diese jedoch auf einem signifikant niedrigeren Niveau als bei den Astrozytomen. Die Level für Caspase-3 waren niedriger als bei den Astrozytomen. Dies bedeutet, dass mit zunehmendem Malignitätsgrad der Hirntumoren die proliferative Aktivität zu-, und die apoptotische Aktivität abnimmt. Dies steht im Einklang mit dem biologischen Verhalten der Gliome in Abhängigkeit vom Malignitätsgrad. Die signifikant niedrigeren Expressionslevels bei den Oligodendrogliomen im Vergleich mit den Astrozytomen untermauern weiter die These, dass oligodendroglialen Hirntumoren eine bessere Prognose zukommt als astrozytären Hirntumoren. Um sichere, für die Prognose relevante Grenzwerte für die einzelnen Marker bestimmen zu können, sollten weitere prospektive Studien durchgeführt werden, in denen der klinische Verlauf einheitlich erhoben und analysiert wird. Hierbei wären vor allem Untersuchungen an größeren Kollektiven von Oligodendrogliomen sinnvoll.
Aktivierung von humanen Thrombozyten durch Staphylococcus aureus und seine Sekretionsprodukte
(2008)
Die Ansichten über die Funktion der Thrombozyten unterliegen derzeit einem Wandel. Neben dem Verschluss von Endothelläsionen spielen sie eine Rolle in der Pathologie der Artherosklerose, der Endokarditis und weiterer Erkrankungen und es existieren Hinweise auf eine Beteiligung bei der Immunantwort über die Expression von CD40L (Elzey et al., 2003). Ihre übermäßige Aktivierung und damit ihr Verbrauch bei der DIC sind noch nicht endgültig aufgeklärt. Zu dieser schwerwiegenden Komplikation im Gerinnungssystem kann es unter anderem durch eine Bakteriämie bzw. Sepsis mit dem grampositiven Erreger Staphylococcus aureus kommen, der in jüngster Zeit durch eine weit reichende Resistenzentwicklung in den Mittelpunkt der Forschung gerückt ist. Die Sepsis ist mit einer Letalität von 30 – 50% trotz modernster Intensivmedizin weiter ein ernstes Problem und grampositive Erreger wie S. aureus verursachen einen großen Anteil der Fälle (Moerer et al., 2004). Die Interaktion von Thrombozyten und S. aureus wurde bisher immer unter dem Aspekt des direkten Kontakts dieser Zellen untersucht, jedoch scheint auch eine Betrachtung der Sekretionsprodukte und ihrer Auswirkungen auf Thrombozyten wegweisend, denn nicht immer ist bei Auftreten von septischen Gerinnungskomplikationen eine Bakteriämie nachweisbar. In dieser Arbeit sollte daher die thrombozytenaktivierende Wirkung von Sekretionsprodukten von S. aureus untersucht werden, es sollte eine Annäherung an die Identität dieser Substanzen erfolgen und es sollte geklärt werden, ob der menschliche Organismus Abwehrmechanismen gegen diesen spezifischen Angriffsweg besitzt. Dazu wurden 20 kommensale und 20 invasive (aus Blutkulturen gewonnene) Isolate von S. aureus sowie die Laborstämme RN6390, RN6911 (RN6390Δagr) und ALC136 (RN6390ΔsarA) bis zur stationären Wuchsphase kultiviert und ihr zellfreier Kulturüberstand untersucht. Das Sekretom von RN6390 und seiner regulatordefizienten Mutanten ist bekannt (Ziebandt et al., 2001). Die Thrombozytenaggregation wurde größtenteils in einem einfachen Funktionstest mit gewaschenen Thrombozyten gemessen. Weitere Tests wurden mit gewaschenen Erythrozyten durchgeführt. 60% der Isolate sezernieren thrombozytenaggregationsauslösende Substanzen, dabei ist die Herkunft des Isolats (kommensal oder invasiv) und die im Kulturüberstand enthaltene Gesamtproteinmenge nicht entscheidend. 35% der Isolate sezernieren ausreichend hämolysierende Substanzen, dies ist ebenfalls unabhängig von ihrer Herkunft. Die zellaktivierenden Substanzen waren hitzeempfindlich, daher konnten Zellwandbestandteile wie Lipoteichonsäure oder Peptidoglykane als Verursacher ausgeschlossen werden. Mittels PCR wurden die genetischen Anlagen der verschiedenen Hämolysine der Isolate untersucht. Die thrombozytenaggregierende und hämolysierende Wirkung von alpha-Toxin konnte in dieser Arbeit nachvollzogen werden (Bhakdi et al., 1991). Weiterhin konnte nachgewiesen werden, dass verschiedene Protease-Typen von S. aureus an der Thrombozytenaggregation beteiligt sind. Diese Ergebnisse konnten bei der Untersuchung von RN6390 und seiner Mutanten bestätigt werden. Die aggregationsauslösenden Substanzen sind positiv durch den globalen Genregulator agr reguliert. Eine Koinkubation mit Serum, aus Serum gewonnenen IgG und IgG-Präparationen führte zu einer konzentrationsabhängigen Hemmung der Aggregation ausgelöst durch bakterielle Kulturüberstände. Insgesamt handelt es sich bei der durch Sekretionsprodukte von S. aureus ausgelösten Thrombozytenaggregation um ein multifaktorielles Geschehen, welches zur Pathogenese der Gerinnungsstörungen bei einer Sepsis oder Infektion beitragen kann. Die Aggregation kann durch im Serum enthaltene IgG in vitro gehemmt werden. In weiteren Untersuchungen muss die genaue Identität dieser Antikörper gefunden werden. Dies kann als neuer Ansatzpunkt in der Behandlung der Gerinnungskomplikationen während eine S. aureus- Sepsis dienen, zusätzlich zu bisherigen Strategien der Substitution und medikamentösen Intensivtherapie.
Innerhalb einer Schulstudie, die an 4 Gymnasien in Vorpommern mit Hilfe eines speziell erarbeiteten anonymen Fragebogen zu Konsumgewohnheiten von legalen und illegalen Drogen und zum diesbezüglichen Problembewusstsein im Zusammenhang mit dem Straßenverkehr durchgeführt wurde, erfolgte die Befragung von 205 SchülerInnen der 9. und 12. Jahrgangsstufe. 80 % der teilnehmenden SchülerInnen stellten zusätzlich Urinproben zur Verfügung. Bei den 15 Jahre alten SchülerInnen ist der Anteil der Raucher unter den Jugendlichen so groß wie bei den 18-Jährigen, nämlich fast 50 %. Darunter befindet sich der größte Anteil bei den weiblichen Raucherinnen. Das Problembewusstsein wird durch das Rauchverbot in der Schule fast überhaupt nicht angesprochen, da 86 % aller SchülerInnen der 9. Klasse auch in der Schule rauchen. Durchschnittlich 88 % der befragten Jugendlichen trinken in ihrer Freizeit Alkohol. Besonders beliebt sind alkoholische Mixgetränke, die überwiegend am Wochenende, auf Partys und Diskotheken oder anderen Feierlichkeiten getrunken werden. Bestimmte Verhaltensmuster im Straßenverkehr wurden besonders durch Fragen zum Fahr- bzw. Mitfahrverhalten bei Alkoholkonsum geprüft. Die Ergebnisse zeigen, dass ein Konsum von relativ geringen Mengen Alkohol (1-2 Gläser Bier) zwar beim Selbstfahren für 71 % der Befragten einen Hinderungsgrund für das Benutzen des Autos darstellen würde, dass man aber bei anderen, gleich stark alkoholisierten Personen durchaus bereit ist mitzufahren, u.a. auch wenn man den Fahrer für fahrtauglich hält oder nicht mehr anders nach Hause kommt. Erst bei einem größeren Alkoholkonsum (3-5 Gläser Bier) des potentiellen Fahrers würden 81 % der Jugendlichen nicht mehr ins Auto steigen. Die Ergebnisse beinhalten auch die Auswertung der Fragen nach den Erfahrungen und Erlebnissen jugendlicher Gymnasiasten mit illegalen Drogen. Bei den 15-jährigen Jugendlichen hatten bereits 40,2 % und bei den 18-Jährigen bereits 32,6 % Erfahrungen mit Cannabisprodukten. Zusätzlich zeigte sich, dass sich inzwischen auch das Einstiegsalter nicht nur für Zigaretten und Alkohol sondern auch für Drogen stark nach vorn verlagert hat. Die befragten 15-jährigen SchülerInnen waren mit 12-13 Jahren etwa 2 Jahre jünger bei erstem Drogenkontakt als die 18-jährigen Jugendlichen. Überwiegend konnten Cannabinoide - aber auch Amphetamine - in 10 % der Urinproben nachgewiesen werden. Andere Konsumdrogen waren in der Befragung z.B. Pilze, Leim, Kokain oder Lachgas. Hier zeigten sich auffällige Unterschiede bei den SchülerInnen von Schule zu Schule, so dass man vermuten darf, dass es bereits schulspezifische Konsummuster gibt. Die meisten SchülerInnen sind aus Neugier zum Drogenkonsum gekommen, sie wollten es einfach mal ausprobieren oder Freunde haben sie dazu verleitet. Im Zusammenhang mit dem Straßenverkehr würde die überwiegende Mehrzahl der Jugendlichen weder ein Fahrzeug selbst unter Drogeneinfluss führen noch bei einem Drogenkonsumenten ins Auto einsteigen. Trotzdem würden 12 % der SchülerInnen selbst noch nach dem Konsum von Drogen ein Auto fahren und 34 % würden sogar zu einem Dogenkonsumenten als Beifahrer ins Auto einsteigen und mitfahren. Bei der Frage nach dem „Warum“ spielte auf der einen Seite die Einschätzung der eigenen Fahrtüchtigkeit bzw. die des Fahrers eine Rolle, auf der anderen Seite steht gerade bei den jüngeren SchülerInnen die Frage, wie man sonst nach Hause kommen soll, im Vordergrund .
Die Energieträger wie Braunkohle und Steinkohle, Erdgas und Mineralöl sowie Kernenergie sind längst auf dem Markt etabliert und sind allgemein als wettbewerbsfähig anerkannt. Eine weitergehende Umgestaltung der bisherigen Erzeugerstruktur ist jedoch erforderlich, da diese konventionelle Stromerzeugung umweltbelastend ist. Die weitere Verbreitung und Förderung umweltfreundlicher Energieträger, wie beispielsweise Sonnen-, Wind- oder Wasserenergie ist deshalb erforderlich. Regenerative Energien können jedoch noch nicht auf einem wettbewerbsoffenen Markt aus eigener Kraft bestehen. Die Marktfähigkeit erneuerbarer Energieträger kann ausschließlich durch staatliche Förderungs- und Steuerungsmaßnahmen erreicht werden. Zu diesen Maßnahmen gehören die Preis- und Quotenmodelle mit den grünen Zertifikaten. Die Besonderheit der Fördermodelle liegt in ihren vielfältigen Gestaltungsmöglichkeiten. Die einzelnen Elemente eines Modells sollten jedoch an die festgelegten Ziele und spezifischen Bedingungen im jeweiligen Staat angepasst werden. Es gibt kein universelles Fördermodell, das immer und überall verwendet werden kann. Jeder inländische Gesetzgeber steht damit vor der Aufgabe, anhand der festgelegten Ziele und vorhandenen Möglichkeiten die beste Förderregelung auszuwählen, bzw. ein Mischmodell zu entwickeln, in dem die verschiedenen Elemente kombiniert werden. Ziel der Untersuchung ist daher die rechtsvergleichende Analyse der Regelungen über die Modelle zur Förderung erneuerbarer Energien auf der Grundlage des gemeinschaftsrechtlichen und völkerrechtlichen Rahmens. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit liegt in der Analyse der Umsetzung der zwei unterschiedlichen Fördermodelle am Beispiel Polens und Deutschlands. Auf gemeinschaftsrechtlicher Ebene haben die Elektrizitätsrichtlinie aus dem Jahre 1996 und aus dem Jahre 2003, die Richtlinie zur Förderung der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen aus dem Jahre 2003 und 2008 als auch die unverbindlichen Dokumente wie das „Grün- und Weißbuch“ sowie das „ALTENER“-Programm, zur Etablierung der Problematik erneuerbarer Energien erfolg-reich beigetragen. Auf völkerrechtlicher Ebene ist dagegen vor allem das Kyoto-Protokoll als Grundlage zur Förderung erneuerbarer Energieträger zu erwähnen. In Polen wurde das Quotenmodell mit den grünen Zertifikaten als Fördermodells eingeführt. Die Teilung der Entgelte in Herkunftszertifikate und in die Vergütung für physische Energie gab den Anla-genbetreibern eine ausreichende Grundlage für Investitionen. Falls die festgesetzte Quote durch den Zertifikatserwerb nicht erfüllt werden kann, weil keine weiteren Zertifikate in der Berechnungsperiode angeboten werden, können die Verpflichteten die Quote durch die Bezahlung einer Ersatzgebühr erfüllen. In Deutschland wurde das Preismodell eingeführt. Die im deutschen Fördermodell vorgesehenen festen Vergütungssätze ermöglichen den Investoren die Errichtung von neuen Anlagen, die erneuerbare Energieträger einsetzen und effektiv zur Entwicklung dieser Quellen beitragen. Die gesetzlich eingeführten Modelle zur Förderung erneuerbarer Energien sollten finanzielle Anreize schaffen, um die Investoren zum Engagement bei der Errichtung von Anlagen zur Erzeugung erneuerbarer Energien zu bewegen. Das Ziel der Förderung – die Durchsetzung der derzeit überwiegend nicht wettbewerbsfähigen Anlagen zur Erzeugung erneuerbarer Energien auf dem Markt – wurde sowohl in der polnischen als auch in der deutschen Fördermaßnahme erreicht. Die Förderung sollte idealerweise zur zukünftigen Marktfähigkeit erneuerbarer Energien beitragen. Aus diesem Grund wäre es wünschenswert, die Fördermaßnahmen mit dynamisch eingebauten Mechanismen so zu gestalten, dass im Laufe der Zeit die Aufhebung von Unterstützungen möglich wird. In der polnischen Förderregelung wird dies – im Gegensatz zu den deutschen degressiv ausgestalteten Vergütungssätzen – nicht bezweckt.
Tapire wurden bislang im Gegensatz zu ihren Verwandten, den Nashörnern und Pferden bei Studien zur Kommunikation deutlich weniger beachtet. Ziel der vorliegenden Studie war es daher zu überprüfen, welche Reize Informationen für die Kommunikation bei Tapiren bergen. Zu diesem Zweck wurden die Reaktionen von Tapiren auf olfaktorische (Kotproben männlicher Tapire), akustische (Playback verschiedener Tierstimmen) und optische Reize (Plakate mit bearbeiteten Tapirsilhouetten) untersucht sowie das Pflegepersonal zur Wahrnehmung und Kommunikation bei Tapiren befragt. Die Forschungsaufenthalte fanden während der Jahre 2004, 2005 und 2006 in den Zoologischen Einrichtungen der Städte Berlin, Dortmund, Heidelberg, München, Nürnberg, Osnabrück und Mulhouse (Frankreich) statt. Insgesamt wurden 30 Individuen, davon 13 (8.5) Schabrackentapire (Tapirus indicus) und 17 (7.10) Flachlandtapire (Tapirus terrestris) in die Versuche einbezogen.
Die vorliegende Dissertation untersucht die Art der Assoziation von Traumatisierung bzw. posttraumatischer Belastungsstörung und Zwangsstörung mit besonderem Fokus auf der funktionellen Verknüpfung beider Störungen. Dabei wurde hypothetisch eine höhere Traumatisierungsrate bzw. PTSD-Erkrankungsrate bei Zwangsprobanden angenommen- mit wiederum verstärkendem Einfluss auf die Schwere der Zwangserkrankung. Untersucht wurden die Daten von 225 Zwangsprobenden und 133 Kontrollen aus dem Datensatz der GENOS-Multicenterstudie (German Epidemiologic Network for OCD-Studies) mit insgesamt 1352 klinischen und nichtklinischen Probanden. Für die Datenerhebung kamen der SADS-LA-IV oder der FISC zur Erfassung von DSM-IV-Diagnosen zur Anwendung. Anhand unserer vorliegenden Daten konnte weder eine höhere Real-Traumatisierungsrate noch eine signifikant gehäufte PTSD-Diagnose bei Probanden mit Zwangsstörung verglichen mit den Kontrollen gefunden werden. Es bestanden keine Assoziationen von OCD und PTSD bezüglich Trauma-Art, Erkrankungsschwere der OCD oder der Erkrankungsreihenfolge.
The WEGA stellarator is used to confine low temperature, overdense (densities exceeding the cut-off density of the heating wave) plasmas by magnetic fields in the range of B=50-500 mT. Microwave heating systems are used to ignite gas discharges using hydrogen, helium, neon or argon as working gases. The produced plasmas have been analyzed using Langmuir and emissive probes, a single-channel interferometer and ultra-high resolution Doppler spectroscopy. For a typical argon discharge in the low field operation, B=56 mT, the maximum electron density is n_e~10^18m^{-3} with temperatures in the range of T=4-12 eV. The plasma parameters are determined by using Langmuir probes and are cross-checked with interferometry. It is demonstrated within this work that the joint use of emissive probes and ultra-high resolution Doppler spectroscopy allows a precise measurement of the radial electric field. Here the floating potential measurements using emissive probes have been compared to measurements of the poloidal rotation of the plasma which is also linked to the radial electric field. In order to alter the plasma parameters a biasing probe setup has been used during this work. The focus of this work is on demonstrating the ability to modify the existing radial electric field in a plasma by using the biasing probe. This technique is in principle not new, as it has been around for decades. Looking at details, it turns out that describing low field operation WEGA argon plasmas in connection with biasing is not covered by the present set of theoretical approaches and experimental cognition. This work will commence with a basic approach and first establishes the diagnostic tools in a well-known discharge. Then the perturbation caused by the biasing probe is assessed. Following the characterization of the unperturbed plasmas, plasma states altered by the operation of the energized biasing probe will be characterized. It is demonstrated that modifying the existing radial electric field can be achieved and reliably diagnosed using spectroscopy and probe measurements. In order to verify the different approaches for determining the radial electric field the diagnostics are cross-checked against another whenever possible. During biasing the plasma two different stable plasma states have been found. Stable here refers to the state existing much longer than the confinement time for WEGA. The presence of a calorimetric limiter placed in the scrape-off layer has an impact on the type of the plasma state. The two observed plasma states differ in plasma parameter profiles, such as density, temperature, electric field and confined energy. The results are compared to two simple models. One model relies on the relevant atomic processes and a second one is based on neoclassical theory. Both models can be used to derive the particle and power flux from the plasma. The losses predicted by the atomic models can be tested using bolometry. It can be shown that both models agree well in the description of the particle balance of the electrons for large regions of the plasma. By comparing the models the neoclassical heat flux turns out to be small compared to the energy fluxes caused by atomic processes. For the reference discharge taking the energy flux due to the atomic processes and balancing it by the input microwave power is satisfying the energy balance, without the need for transport. For the biased discharges it turns out that neoclassical transport can be neglected as well, but the additional biasing power has to be taken into account. A simple model for the biasing power is motivated and tested. An agreement in the energy balance can be reached in this way as far as the models are applicable. The models also allow drawing conclusions on the amount of absorbed microwave power.
Das Hauptanliegen dieser Arbeit bestand darin, die Eignung der Panoramaschichtaufnahme als Screeningverfahren zur Prävention von kraniomandibulären Dysfunktionen zu überprüfen. Als entscheidendes Hilfsmittel wurde dazu erstmals in großem Umfang und in unterschiedlichen Altergruppen der Dysfunktions- Index nach Hansson (Habets et al. 1987) angewendet und das Vorkommen in den Leitsymptomen überprüft. Integriert wurden die Ergebnisse einer Kopfschmerzstudie als Nachweis von kraniomandibulären Dysfunktionen und Dysgnathien. Mit Behandlung der kraniomandibulären Dysfunktion wird auch die Häufigkeit des Auftretens von Kopfschmerz reduziert. Patienten mit einseitigem Kopfschmerz haben häufig klinisch feststellbare Gesichtsasymmetrien. Bei diesen Patienten kann ebenfalls eine condyläre Asymmetrie in der Panoramaschichtaufnahme ermittelt werden. Mit der Kopfschmerzstudie wurde nachgewiesen, dass ausschließlich Patienten mit einer Zahn- und/oder Kieferfehlstellung im Alter von 15- 19 Jahren an einer Cephalgie leiden. In der Äthiologie des Kopfschmerzes haben asymmetrische Belastungen eine große Bedeutung. Ebenfalls konnten das Kariesrisiko und das Vorkommen von fehlerhafter Zahnzahl ermittelt werden. Wir stellten fest, dass eine Verdoppelung des Prozentsatzes von Patienten mit hohem Kariesrisiko von der Alterskategorie 1 zur Alterskategorie 4 vorlag, während gleichzeitig die Anzahl der Patienten mit geringem Kariesrisiko kontinuierlich abnahm. In 11 Prozent der Patienten wurde eine Aplasie und in 0,9 Prozent eine Oligodontie ermittelt. Bereits bei Kindern im Alter von 6-8 Jahren ließen sich bei den Leitsymptomen offener Biss, laterale Okklusionsstörung und vergrößerte sagittale Schneidekantenstufe ein deutlicher Zusammenhang mit einem positivem Dysfunktions- Index erfassen. Diese Ergebnisse stimmen mit Untersuchungen von Jämsä et al. (1988) überein. Im Sinne des Screenings von Anzeichen kraniomandibulärer Dysfunktionen in dieser Altersgruppe scheint ein Hauptfocus auf Patienten mit offenem Biss zu liegen. Aufgrund der diagnostischen Vielfalt ist die routinemäßige Vorstellung von Kindern deutlich vor Beginn der frühen Wechselgebissphase zur individuellen Abklärung der kieferorthopädischen/ funktionellen Behandlungsbedürftigkeit zu empfehlen. Aus den erhobenen Daten wurde abgeleitet, dass für die Leitsymptome unterer Frontzahnvorbiss, Steilstand und fehlerhafte Zahnzahl ein kontinuierlicher Anstieg eines positiven Dysfunktions- Index in den Altersgruppen zu verzeichnen ist. In allen anderen Leitsymptomen variierten die Werte sehr stark. So ist die Erfassung des Dysfunktions- Index lediglich als ein Aspekt bei der Planung und Durchführung einer kieferorthopädischen Behandlung anzusehen. Eine Eignung als Screeningverfahren zur Prävention kraniomandibulärer Dysfunktionen kann nicht angenommen werden.
In der vorliegenden Arbeit wurden Typ 2 Diabetiker hinsichtlich ihrer Zugehörigkeit zum LADA analysiert, außerdem wurde nach genetischen Zusammenhängen von SNPs auf und zwischen den Genen REPIN1 und RARRES2 in Bezug auf BMI und WHR als Facetten des Metabolischen Syndroms untersucht. Dazu wurden 98 Typ 2 Diabetiker einer allgemeinmedizinischen Praxis in Lühmannsdorf, Ostvorpommern sowie eine Kontrollgruppe von 104 normgewichtigen nichtdiabetischen Probanden (BMI<25) geschlechtsspezifisch erfasst, ausgewertet und statistisch verglichen. Für die genetischen Untersuchungen wurde als Vergleich noch eine Gruppe mit ähnlichem Charakter aus Leipzig hinzugezogen. Bei 3,4 Prozent der insgesamt 98 untersuchten Typ 2 Diabetiker aus OVP wurden GAD-Antikörper als Hinweis für eine Zuordnung zum LADA nachgewiesen. Das waren weniger Typ 2 Diabetiker als nach publizierten Studien erwartet (5-10 Prozent). Übereinstimmend zeigte sich, dass die Diabetiker beider Populationen mit einem BMI >30 und einer WHR >1 übergewichtig bzw. adipös waren. Signifikante Unterschiede wurden jeweils bei einem der fünf untersuchten SNPs in der Genotypenverteilung zwischen diabetischen und nichtdiabetischen Probanden beider Populationen nachgewiesen. Signifikante Unterschiede zeigten sich auch zwischen den Genotypen und dem BMI bei nichtdiabetischen Männern und Frauen aus Leipzig sowie der WHR bei diabetischen Frauen aus Leipzig. Keine signifikanten Unterschiede fanden sich bei den Probanden aus OVP.
Ziel: Verletzungen des intrinsischen karpalen Bandapparates, insbesondere des Lig. skapholunatum, des Lig. lunotriquetrum und des TFCC, sind diagnostisch und therapeutisch sehr anspruchsvolle Verletzungsmuster. Sie erfordern die enge Zusammenarbeit von Radiologen und Handchirurgen. Nicht therapierte Läsionen stellen ein großes Risiko für eine Arthrose des Handgelenks dar. Ziel dieser retrospektiven Arbeit war die Bestimmung der diagnostischen Genauigkeit von Kinematographie, direkter Arthrographie und MR-Arthrographie, um eine Empfehlung für das klinische Vorgehen zu geben. Patienten und Methoden: Es wurden sämtliche Patienten am Unfallkrankenhaus Berlin mit einem Trauma des Handgelenks erfasst, die den Untersuchungen Kinematographie, Arthrographie und MR-Arthrographie, Arthroskopie nach Ausschluss einer Fraktur mittels konventionellem Röntgen in den Jahren 2001-2004 zugeführt wurden. Die Berechnung von Sensitivität und Spezifität der einzelnen Untersuchungen erfolgte gegen eine Synopsis aller bildgebenden Verfahren. Ergebnisse: In diese Studie wurden 24 Patienten (14 männlich, 10 weiblich) mit einem mittleren Alter von 38,9 Jahren eingeschlossen. In 8/24, 6/24 bzw. 5/24 Fällen lag eine Verletzung des Lig. skapholunatum, Lig. lunotriquetrum bzw. des TFCC vor. In der Diagnostik skapholunärer Läsionen erreichten die bildgebenden Verfahren Kinematographie, Arthrographie und MR-Arthrographie eine Sensitivität bzw. Spezifität von 100% bzw. 87,5%; 100% bzw. 100% sowie 87,5% bzw. 81,3%; in der Diagnostik lunotriquetraler Läsionen erzielten die bildgebenden Verfahren Genauigkeiten (Sensitivität, Spezifität) von 66,7% bzw. 88,9%; 83,3% bzw. 94,4% sowie 100% bzw. 100%. Arthrographie und MR-Arthrographie haben Verletzungen des TFCC erkannt mit Genauigkeiten (Sensitivität, Spezifität) von 80% bzw. 94,7% sowie 100% bzw. 100%. Schlussfolgerung: Verletzungen des Lig. lunotriquetrum und des TFCC können zuverlässig mit der MR-Arthrographie erkannt werden, während skapholunäre Läsionen am sichersten mit der Arthrographie dargestellt werden können. In der Diagnostik traumatischer Läsionen der intrinsischen karpalen Ligamente und des TFCC ist die Kombination mehrerer bildgebender Verfahren anzuraten. Aus radiologischer Sicht kann auf eine rein diagnostische Arthroskopie verzichtet werden. Diese operative Methode sollte immer bereits mit einem therapeutischen Ansatz durchgeführt werden.
Das Prostatakarzinom (PCA) ist die häufigste Krebserkrankung des Mannes, deren Inzidenz mit dem Alter stark ansteigt. Für die Karzinomentwicklung werden z.B. der epidermale Wachstumsfaktor (EGF), der entsprechende Rezeptor (epidermaler Wachstumsfaktor-Rezeptor, (EGF-R), Komponenten der extrazellulären Matrix wie Tenascin (TN-C) und auch Annexine (ANX) verantwortlich gemacht. Ziel dieser Arbeit war es, mittels immunhistochemischer Methoden an Prostatagroßschnitten die Lokalisation von TN-C, EGF-R, EGF und ANX II in gesundem Gewebe (BPE), in gesundem hyperplastischen Gewebe (BPH) und im Prostatakarzinom (PCA) zu untersuchen und einen möglichen Zusammenhang zwischen der Expression dieser vier Proteine zu finden. Es wurden hierfür Prostatagroßschnitte von 32 radikal prostatektomierten Patienten untersucht, die Anteile aller drei Gewebearten (BPE; BPH und PCA) enthielten. Bei der Auswertung wurde zwischen stromaler und zellulärer Immunreaktion der jeweiligen Antikörper unterschieden und ein Score entwickelt, der Färbeintensitäten von 0 (negativ) bis 3 (starke Immunreaktion), sowie den prozentualen Anteil der angefärbten Zellen (a= 0-30%, b= 30-60%, c= >60%) berücksichtigt. Für TN-C, das im adulten Gewebe kaum noch exprimiert wird, zeigte sich eine starke stromale Immunreaktion im PCA, nicht jedoch in der BPE. Dort war TN-C lediglich in den Wänden einiger Gefäße vorhanden. Für den EGF-R wurde im BPE eine starke Immunreaktion beobachtet. Im PCA dagegen war die Expression des EGF-R deutlich schwächer. EGF wurde in den untersuchten Prostatagroßschnitten weder im BPE noch im PCA nachgewiesen. Die ANX II-Expression war in den Epithelzellen des BPE sehr stark. Dagegen wurden eine signifikante Reduktion oder ein Verlust der Immunreaktion im PCA festgestellt. Im Vergleich von PBE und BPH waren die Lokalisationsmuster für alle vier Proteine fast identisch. Aufgrund der Ko-Lokalisationsexperimente, die zeigten, dass EGF-R und ANX II im BPE stark aber im PCA nur schwach oder gar nicht exprimiert werden, ist eine gegenseitige Beeinflussung wahrscheinlich. Ebenso deutet die Reduktion von EGF-R und ANX II im PCA auf eine Beteiligung an der Tumorgenese hin. Dies scheint eine Besonderheit des PCA zu sein, da für die meisten Tumore eine Hochregulation von ANX II sowie von EGF-R beschrieben wird. TN-C zeigte im Vergleich zum BPE eine stärkere Immunreaktion im PCA, wodurch ebenfalls auf eine Mitwirkung bei der Tumorentstehung geschlossen werden kann. Da allerdings ANX II und EGF-R nicht oder nur sehr schwach im PCA exprimiert werden, scheint eine Interaktion zwischen TN-C und ANX II oder EGF-R, wie sie z.B. beim kolorektalen Karzinom beschrieben wurde, im PCA keine Rolle zu spielen.
Das Das Verständnis zellulärer Signaltransduktionswege ist ein zentrales pharmakologisches Forschungsthema. Dabei ist die Interaktion von Arzneimitteln mit Rezeptorproteinen, entweder als Agonisten oder Antagonisten, essentiell für die Wirkung vieler Arzneimittel. Die Aufklärung der sich daran anschließenden Signaltransduktionswege ist für das molekulare Verständnis vieler Arzneimittelwirkungen deshalb von besonderem Interesse. Viele Forschungsanstrengungen in der Vergangenheit haben sich intensiv mit der Aufklärung solcher Signaltransduktionsvorgängen beschäftigt. Während die Grundzüge solcher Signalwege häufig sehr gut erforscht sind, fällt auf, dass von vielen Signalproteinen zahlreiche Isoformen existieren, die vermutlich am Zustandekommen von Rezeptor-und Effektorspezifitäten beteiligt sind und häufig gewebespezifisch exprimiert werden. Über die Bedeutung solcher Isoformen – insbesondere für Signaltransduktionsvorgänge in vivo – ist wenig bekannt. So kennt man 5 G-Protein beta-Untereinheiten und 12 G-Protein gamma- Untereinheiten, die spezifischen Funktionen bleiben aber offen. Ähnliches gilt für das Netzwerk von PLC-Isoformen, wobei die Entdeckung der PLC epsilon und weiterer Isoformen darauf hindeutet, dass es hier zeitliche und räumliche Integrationsfunktionen der neu entdeckten Mitglieder gibt. Wesentliche Elemente der durch die PLC vermittelten Signaltransduktion sind die Spaltung von PIP2 in DAG und IP3 sowie der temporäre Anstieg der [Ca2+]i. Im Rahmen dieser Arbeit wurde daher die Etablierung und Adaptation eines Systems zur retroviralen Infektion von Zellen mit siRNA-Molekülen angestrebt, die in der Generierung stabiler knock down Zellen resultieren sollte. Im zweiten Schritt sollte diese Technik auf Fragestellungen zur Gbeta-Protein Spezifität und des PLC-Netzwerkes angewendet werden. Bei der RNA-Interferenz (RNAi) handelt es sich um einen hochkonservierten posttranskriptionellen Mechanismus zur Regulation der Genexpression in eukaryotischen Zellen. Eine zentrale Rolle in der RNAi spielen kurze RNA-Moleküle wie siRNAs und miRNAs. Es wurde ein retroviral basiertes Expressionssystem zur siRNA-Expression erstellt und validiert. Im Rahmen dieser Arbeit wurde dieses System erfolgreich zum knock down der Expression von PLCbeta1 PLCbeta 3, PLC epsilon, Gbeta1, Gbeta2 und Gbeta5 eingesetzt. Außerdem wurde mit Hilfe dieses Systems ein erfolgreicher knock down der Expression von Epac1 (Lopez De Jesus et al., 2006), von Cathepsin B (Dr. Bien, persönliche Mitteilung) und MRP5 (multidrug resistance related protein 5; Nambaru, Hübner, Köck, Jedlitschky, Rimmbach, Rosskopf, Kroemer, Weiss, Mayerle, Lerch, und Ritter: Modulation of drug efflux transporter MRP5 affects sensitivity to the nucleoside anticancer drug 5-fluorouracil in pancreatic cancer cell lines; Molecular Cancer Therapeutics; eingereicht) durchgeführt. Wesentliche Befunde zur spezifischen Signalübertragung dieser Arbeit waren die Beobachtung, dass der knock down von Gbeta 1 keinen Einfluss auf die Signalübertragung der Transmitter Bradykinin und Histamin besitzt. Die funktionelle Ausschaltung von Gbeta 2 oder Gbeta 5 – zweier Gbeta-Untereinheiten, die zu unterschiedlichen Gbeta-Familien gehören – führte jedoch zu einer signifikanten Hemmung dieser Signale. Es handelt sich bei dieser Beobachtung um einen der wenigen Befunde, die eine Spezifität bei der Gbeta-vermittelten Signaltransduktion herausarbeiten können. Auf ähnliche Weise konnte plausibel gemacht werden, dass die PLCbeta3 – nicht aber die PLCbeta1 – an der Signalübertragung von LPA-Rezeptoren beteiligt ist. Ein funktioneller knock down der PLC epsilon wirkte sich nicht auf die frühen Calciumsignale nach Stimulation von GProtein- gekoppelten Rezeptoren für LPA, S1P oder Acetylcholin aus. Interessanterweise waren aber nach Ausschaltung der PLC epsilon Calciumsignale, die durch den EGF-Rezeptor – einer Rezeptortyrosinkinase – vermittelt wurden stark gehemmt. Bei der Analyse des Zeitverlaufs der durch LPA stimulierten Calciumsignale fiel ferner auf, dass eine länger anhaltende Plateauphase in Abwesenheit der PLC epsilon unterblieb. Dies deutet auf eine Integrationsfunktion der PLC epsilon in späteren Phasen der Signalübertragung hin, die zu einem anhaltenden Anstieg der Ca2+-Konzentration beiträgt. Es ist bekannt, dass diese Anstiege z.B. bei der Proliferationskontrolle eine wichtige Rolle spielen. Im Einklang mit diesen Befunden fiel auf, dass nach Stimulation mit dem Lysolipid LPA die Proliferationsrate von PanC1 Pankreaskarzinomzellen, denen die PLC epsilon durch retroviralen Transfer von siRNA Molekülen ausgeschaltet wurde, signifikant erniedrigt war. Schließlich wurde eine neue Methode zur Quantifizierung von Transkriptmengen homologer Transkripte basierend auf dem Pyrosequencing Verfahren etabliert und validiert. Gerade bei hoch homologen Genen – wie es bei Gbeta -Untereinheiten der Fall ist – kann diese Methode der relativen Quantifizierung sehr gut eingesetzt werden, da im Gegensatz zu anderen Techniken, die wesentlichen Messungen in einem Ansatz durchgeführt werden können. Abschließend bleibt festzuhalten, dass es gelungen ist, die innovative Technik der RNA Interferenz auf Fragen der Signalübertragung unter Verwendung retroviraler Infektionstechniken anzuwenden. In ersten Experimenten konnten bereits bislang unbekannte Spezifitäten bei der Signalübertragung über heterotrimere G-Proteine bzw. PLC-Isoformen heraus gearbeitet werden. Damit ist der Grundstein für zukünftige systematische Analysen dieser Zusammenhänge mit Hilfe der hier etablierten Techniken gelegt.
Die t(14;18)-Translokation ist eine zufällig und spontan auftretende Aberration, die bei Ver-wendung hoch sensitiver PCR-Methoden in über 60 % aller gesunden Menschen detektiert werden kann. Diese Translokation wird darüber hinaus als initiales Ereignis in der Pathogene-se des follikulären Lymphoms angesehen. In dieser Arbeit wurde untersucht, ob eine Assozia-tion zwischen dem Alter und der Prävalenz und Frequenz zirkulierender t(14;18)-positiver Zellen bei gesunden Personen besteht. Dazu wurden über 700 gesunde Menschen mit Hilfe der quantitativen real-time PCR auf die Prävalenz und Frequenz t(14;18)-positiver B-Zellen untersucht. Im peripheren Blut von Kindern bis 9 Jahren konnten keine zirkulierenden t(14;18)-positive Zellen nachgewiesen werden. Ab dem zehnten Lebensjahr steigt die Prävalenz bis zum vier-zigsten Lebensjahr signifikant auf 65 % an und weist eine starke Korrelation mit dem Alter auf. Die mediane Prävalenz der zirkulierenden t(14;18)-positiven Zellen aller getesteter ge-sunder Personen betrug 46 % (327 von 715). Nur 4,3 % (31 von 715) der untersuchten Perso-nen hatten mehr als eine t(14;18)-positive Zelle pro 25000 PBMNC (> 40 / 106) und waren bis auf eine Ausnahme über 40 Jahre alt. Untersucht wurden außerdem Tonsillen, Knochenmark, Lymphknoten und Milz von gesunden Probanden im Alter zwischen 0 bis 32 Jahren. In allen untersuchten lymphatischen Gewebsproben von Neugeborenen konnten keine t(14;18)-positive Zellen detektiert werden. Bei gesunden Personen im Alter zwischen 17 und 32 Jahren wurden t(14;18)-positive Zellen mit den höchsten Frequenzen in den Tonsillen und der Milz nachgewiesen und nur zwei Knochenmarksproben enthielten t(14;18)-positive Zellen. Diese Ergebnisse werden das Verständnis über die Relevanz von t(14;18)-positiven Zellen in gesunden Menschen als ein Risiko-Marker im Bezug auf die Entwicklung zu einer Vorstufe zum Lymphom weiter verbessern.
Die fehlerfreie Diagnostik mit Hilfe des MRT und CT kann durch Bildartefakte unterschiedlichster Ursachen erschwert, oder sogar unmöglich gemacht werden. Zahlreiche Studien konnten bisher belegen, dass vor allem Metalllegierungen die Bildbeurteilung erheblich beeinträchtigen. Dagegen gibt es kaum Untersuchungen zu weiteren zahnärztlichen Füllungs- und Restaurationsmaterialien wie Kompositen oder Keramiken und deren Artefaktpotential. In der vorliegenden Studie wurden daher Probekörper folgender Materialgruppen im MRT und CT untersucht: Metalle, Komposite, Keramiken, provisorische Verschlussmaterialien und sonstige Materialien. Von den 44 hergestellten Probekörper bildeten 13 im MRT Artefakte, wobei die größten durch die Metalllegierungen und einige Komposite verursacht wurden. Diese Artefakte sind auf die unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften der jeweiligen Inhaltsstoffe der untersuchten Materialien zurückzuführen. Deutlich mehr Artefakte als im MRT traten im CT auf. Von den 44 Proben waren nur drei artefaktfrei. Die größten Bildbeeinträchtigungen wurden durch die Metalllegierungen und Zirkoniumdioxid verursacht. Artefakte im CT entstehen dort wo große Dichteunterschiede zwischen verschiedenen Strukturen oder Materialien vorliegen. Zusammenfassend kann im Ergebnis der Studie festgestellt werden, dass metallische Restaurationen im Mund des Patienten sowohl im MRT als auch im CT problematisch sind. Nicht zu erwarten waren die großen Artefakte im MRT die durch Komposite hervorgerufen wurden, da diese Materialien augenscheinlich keine magnetischen Inhaltsstoffe enthalten. Künftig kann man aber auch diese Artefakte minimieren, indem die Hersteller gezielt auf die Inhaltsstoffe ihrer Produkte achten und auf Stoffe mit großer magnetischer Suszeptibilität verzichten.
Evaluation von Verletzungen der Wirbelsäule mit primärer standardisierter Polytrauma-Spiral-CT
(2008)
Im Zeitraum vom 12.05.2002 bis 23.06.2003 wurden im Unfallkrankenhaus Berlin (UKB) im Rahmen eines klinikinternen Algorithmus der Polytrauma-Erstversorgung 403 konsekutive Patienten unter dem Verdacht auf ein erlittenes Polytrauma einer standardisierten Spiral-CT-Untersuchung von Schädel, Hals, Thorax, Abdomen und Becken einschließlich der gesamten Wirbelsäule unterzogen. Es erfolgte die retrospektive Gruppenbildung mit Unterscheidung der 202 Patienten, die mit einem Einzeilen-Spiral-CT (SSCT) untersucht wurden von weiteren 201 Patienten, die mit einem Vierzeilen-Spiral-CT (MSCT) untersucht wurden. Insgesamt konnten 386 Patienten eingeschlossen werden. Die digital archivierten Bilddatensätze der Spiral-CT-Untersuchungen wurden im Hinblick auf erlittene Verletzungen der Wirbelsäule retrospektiv evaluiert, eine systematische Frakturklassifikation und der Vergleich mit den primär erhobenen Diagnosen angeschlossen sowie die Wertigkeit sekundärer (MPR) bei Befunderkennung und Frakturklassifizierung erarbeitet. In der weiteren Auswertung wurde die Sensitivität der primären Spiral-CT anhand des klinischen Verlaufs, weiterer bildgebender Diagnostik und therapeutischer Maßnahmen ermittelt und beide Patientengruppen untereinander verglichen. Es konnte gezeigt werden, dass mittels primärer standardisierter Spiral-CT-Untersuchung relevante Verletzungen der Wirbelsäule vollständig erfasst werden, was durch den klinischen Verlauf bestätigt wurde. Dabei bestand im Wesentlichen Übereinstimmung mit den in der Literatur angegebenen Inzidenzen bezüglich Häufigkeit, Lokalisation und Art der Verletzungen. Die deutlich höhere Inzidenz von Dissektionen hirnversorgender Halsgefäße in unserer Untersuchung zeigt die Bedeutung der Kontrastverstärkung in der primären Polytrauma-Spiral-CT. Die Re-Evaluation ergab, dass die Sensitivität der Primärbefundung für Verletzungen der Wirbelsäule hinter der diagnostischen Potenz der Methode zurückblieb; dabei konnten retrospektiv mit der MSCT mehr Frakturen als mit der SSCT erkannt werden. Daher wurde schon vor längerem im UKB die Auswertung dieser komplexen Untersuchungen nach dem 4-Augen-Prinzip mit Facharztstandard eingeführt. Bei systematischer Klassifikation wurden Änderungen gegenüber dem Primärbefund in annähernd der Hälfte relevanter Wirbelsäulen-Frakturen vorgenommen, wobei mit der MSCT eine genauere Einteilung möglich ist. In der Konsequenz erfolgt im UKB die Einteilung subaxialer Frakturen der Wirbelsäule nach der Magerl-Klassifikation. Es wurde festgestellt, dass sekundäre MPR nicht nur für eine valide Fraktureinteilung unerlässlich, sondern auch für die Verletzungdetektion eine wertvolle Hilfe sind. Somit konnte die vorliegende Untersuchung zeigen, dass die primäre standardisierte Spiral-CT-Untersuchung imstande ist, relevante Verletzungen der Wirbelsäule vollständig und zuverlässig zu erfassen und zu klassifizieren. Dabei bestehen Vorteile der MSCT gegenüber der SSCT aufgrund der deutlich besseren Bildqualität. Die betroffenen Patienten profitieren von der standardisierten Untersuchung bei korrekter Erfassung der Schwere der Wirbelsäulenverletzung durch die Möglichkeit der verzögerungsfreien Einleitung einer adäquaten Therapie.
Understanding of the regulatory mechanisms controlling stress gene expression of S.aureus in response to environmental stress is very essential in studying its fitness and virulence. In this work, the changes in protein expression profiles as well as the gene transcription of S.aureus after heat exposure, osmotic stress and in response to the antibiotic puromycin were studied in order to provide detailed insights into the response of S.aureus to various kinds of environmental stress under in vitro conditions, namely: (1) to investigate the global response of S.aureus to heat stress conditions using transcriptomic and proteomic analyses. (2) to study the transcriptome and proteome of S.aureus in response to antibiotic substance puromycin. (3) to define the proteome signatures of S.aureus under NaCl stress condition. (4) to complete the proteome map of cytoplasmic proteins of S.aureus by identifying proteins exclusively synthesized during the exposure to stress. Firstly, the high resolution 2-D protein gel electrophoresis technique combined with MALDI-TOF-MS and a DNA array approach were used to investigate the cellular response of S.aureus to heat stress. A switch from normal growth temperature to high temperature condition revealed complex changes in the protein expression pattern as well as the genes expression profile. The effect of puromycin stress on S.aureus cells was analyzed, using a gel-based proteomic approach and transcriptomic analyses with DNA microarrays. We compared the protein synthesis pattern as well as the transcription data of S.aureus in response to puromycin stress with that in response to heat shock. The results demonstrated that both stress conditions induced specific, overlapping and general responses. Finally, the protein expression profile of S.aureus in response to NaCl stress was analyzed with 2D gel based proteomic approach. Our proteome analyses revealed the repression of the synthesis of many enzymes belong to different metabolism pathways . In summary, the signatures for stress or starvation stimuli can be used as diagnostic tools for the prediction of the mode of action of new antibiotics or for studying the physiological state of cells grown. Expression of the respective genes under in vivo conditions could provide some ideas on the environmental signals that specifically influence the survival of S.aureus within and outside the host.
Einfluss der Händehygiene in Verwaltungen auf das Infektionsgeschehen und ökonomische Auswirkungen
(2008)
Ziel der Arbeit war den Einfluss der Händedesinfektion auf die Erkrankungsrate und die Fehlzeiten von Erwerbspersonen in einem Setting außerhalb von Gesundheitseinrichtungen zu untersuchen. In Vorversuchen konnte bestätigt werden, dass Papier neben Kundenkontakt ein wichtiger Risikofaktor für die Übertragung pathogener Erreger ist. Es konnte sowohl die Rückgewinnung von Erregern von experimentell inokuliertem Papier als auch die Übertragung von Hand zu Papier zu Hand nachgewiesen werden. Die Datenerhebung erfolgte im Rahmen einer einjährigen prospektiven, kontrollierten, randomisierten Machbarkeitsstudie, an der 134 Mitarbeiter der öffentlichen Verwaltung teilnahmen. Die Testgruppe führte als Intervention mehrmals täglich die hygienische Händedesinfektion am Arbeitsplatz durch. Anhand monatlicher Befragungen wurden die durch Erkältungs- und Durchfallerkrankungen bedingten Symptomtage und Fehlzeiten erfasst. In der Testgruppe trat eine signifikante Reduktion sowohl bei den jährlichen Gesamtsymptomtagen (p = 0,01) als auch bei den Einzelsymptomen Schnupfen (p = 0,008), Fieber (p = 0,037) und Husten (p = 0,0024) ein. Der größte Einfluss der Händedesinfektion ergab sich in den Monaten mit der höchsten saisonalen Inzidenz Dezember, Januar, Februar, März. Es konnte ebenfalls ein Reduktion der Krankheitsepisoden (odds ratioGesamt_res = 1,28; odds ratioSchnupfen = 1,73; odds ratioHalsschmerzen = 1,13; odds ratioFieber = 1,31; odds ratioHusten = 1,30; odds ratioDurchfall = 4,01) belegt werden. In den Randomisierungsgruppen wurde die stärkste Reduktion der Krankheitsepisoden bei den respiratorischen Symptomen in der Gruppe mit seltenem Kundenkontakt und täglichem Umgang mit Archivgut (odds ratioGesamt_res(3,1) = 14,34) beobachtet, bei den gastrointestinalen Symptomen in der Gruppe mit häufigen Kundenkontakt und täglichem Umgang mit Archivgut (odds ratioDurchfall(1,1) = 14,63). Ökonomische Auswirkungen ergaben sich in erster Hinsicht aus dem Einfluss auf die Leistungsminderung beim Weiterarbeiten trotz vorhandener Krankheitssymptome und den damit einher gehenden „on-the-job“-Produktivitätsverlust. Durch die Studie wurde das Bewusstsein der Probanden für die Bedeutung der Händehygiene gestärkt. Sie stellt einen einfach umzusetzenden Ansatz für eine kosteneffiziente betriebliche Gesundheitsförderung dar.
Diese Arbeit widmet sich dem Nachweis und der Analyse lateraler Strukturen in molekular dünnen Polyelektrolytschichten an der Luft-Wasser-Grenzfläche. Sie dient insbesondere der Suche nach den Parametern, welche zu Bildung und Zerfall solcher Strukturen führen sowie deren Eigenschaften beeinflussen. Im Zentrum des Interesses stehen dabei zwei sich in geometrischer Hinsicht unterscheidende Systeme: Flach adsorbierte Polyelektrolyte und senkrecht zur Oberfläche ausgerichtete Ketten in Polyelektrolytbürsten. Die zu charakterisierenden Schichten werden durch Spreiten geeigneter Lösungen auf der Wasseroberfläche präpariert und anschließend systematisch veränderten Bedingungen ausgesetzt. Als universelles Werkzeug kommt dabei die Filmwaage zum Einsatz. Sie wird einerseits zur Untersuchung der thermodynamischen Eigenschaften der Schichten verwendet, andererseits können gezielt Umgebungsbedingungen, wie molekulare Fläche, Lateraldruck, Temperatur oder Ionengehalt der Wassersubphase, eingestellt und für die Dauer der strukturanalytischen Messungen aufrecht erhalten werden. Die Charakterisierung des Elektronendichteprofils senkrecht zur Oberfläche erfolgt durch Messung der einfallswinkelabhängigen Intensität spekular reflektierter Röntgenstrahlen. Örtliche Periodizitäten in der Oberflächenebene werden mittels Röntgendiffraktion bei streifendem Einfall aufgelöst. Bei Adsorption des anionischen Polyelektrolyts PSS (Polystyrolsulfonat) aus einer Lösung mit geringer Monomerkonzentration (0.001 bis 1 mmol/l) heraus an eine Monoschicht des kationischen Lipids DODAB (Dioctadecyldimethylammonium Bromid) können sowohl in flüssiger als auch in kondensierter Lipidphase Braggpeaks beobachtet werden, die parallel ausgerichteten Polyelektrolytketten zuzuordnen sind. Damit gelingt erstmals der experimentelle Nachweis der theoretisch vorhergesagten, elektrostatisch stabilisierten, zweidimensionalen lamellaren Phase semiflexibler Polyelektrolytketten. Der Flächenanteil der Bereiche mit parallel ausgerichteten Ketten nimmt bei steigender Monomerkonzentration ab und verschwindet für Monomerkonzentrationen >1 mmol/l. Als zerstörerisch für die zweidimensionale lamellare Phase erweisen sich kurzreichweitige attraktive Kräfte, deren Beiträge mit zunehmender Belegungsdichte und abnehmendem Kettenabstand steigen und die sogar zur Aggregation der Ketten führen können. Zur Erforschung der kurzreichweitigen attraktiven Kräfte sind Polyelektrolytbürsten mit ihren vertikal zur Oberfläche gestreckten Ketten geeignet. Die Bürsten bestehen aus den in die Subphase ragenden anionischen Polyelektrolyten (PSS136 bzw. PAMPS158), welche mit einem Ende an einen flüssigen hydrophoben Ankerblock (PEE144 bzw. PBA76) kovalent gebunden sind. Durch laterale Kompression und Expansion der hydrophoben Schicht kann die Dichte der Ankerpunkte, die ein zweidimensionales hexagonales Gitter bilden, eingestellt werden. Die Ketten formen dabei bündelförmige Aggregate, deren Form und Größe vom Ionengehalt in der wässrigen Subphase abhängt. Bei Erhöhung der Konzentration monovalenter Kationen sind zwei gegenläufige Trends zu beobachten: Der Durchmesser der Bündel vergrößert sich durch steigende Zahl aggregierter Ketten während die Länge der Bündel abnimmt. Beide Effekte sind Folge der durch die Kationen abgeschwächten inter- und intramolekularen elektrostatischen Repulsion. In der osmotischen Bürstenphase mit monovalenten Na+- und Cs+-Gegenionen sind für beide Polyelektrolyte zwei Ketten pro Bündel zu beobachten. Die Länge der Bündel reduziert sich bei Monolayerkompression von 50 Angström auf 25 Angström. In der Salzbürstenphase steigt die Zahl der aggregierten Ketten auf 17 und die Länge bleibt konstant bei 20 Angström, vergleichbar mit der Persistenzlänge einer neutralen Polystyrolkette im Wasser. Divalente Kationen bewirken ionenspezifische Effekte. Bei Austausch von Ca2+ mit Sr 2+ verdoppelt sich die Anzahl der Ketten pro Bündel von 4 auf 8 für PEE144PSS136 bzw. von 2 auf 4 für PBA76PAMS158. Die Länge der Bündel beträgt rund 20 Angström und ist unabhängig von der Ionen- und Polyelektrolytsorte. Bestimmend für die Bündelbildung ist die Balance zwischen langreichweitiger elektrostatischer Repulsion und kurzreichweitiger Attraktion. Die Elektrostatik wird durch die Kettenladungen und die Ionenstärke der Gegenionen beeinflusst. Als anziehende Komponente kommen hydrophober Effekt und/oder van-der-Waals-Kräfte in Frage. Im Gegensatz zu monovalenten Ionen können divalente Kationen darüber hinaus weitere attraktive Beiträge vermitteln.
Zusammenfassung: In Abhängigkeit vom zeitlichen Verlauf, der segmentalen Lage sowie der Kontrast-mittelphase in CT und MRT wurden Perfusionsveränderungen im Sinne von läsionalen, periläsionalen, keilförmigen, segmentalen, lobären und subkapsulären Hyperperfusionen beurteilt. Dabei wurden primär hyperperfundierte Herde, wie HCC und hyperperfundierte Metastasen berücksichtigt. Des Weiteren wurden Blutungen, die radiologisch nachweisbar waren, dokumentiert. Vor der Thermoablation war bei 37,8% der Patienten eine Hyperperfusion sichtbar. Am Tag der Intervention änderte sich die Hyperperfusionsrate kaum (36,6%). Es traten vor allem fokal eingeblutete, klein-keilförmige und periläsionale Hyperperfusionen auf. Einen Monat nach Intervention zeichnete sich ein markanter Anstieg an Hyperperfusionen ab. Bei 66,2% aller Patienten konnten nun auch größere hyperperfundierte Areale (lobäre, groß-keilförmige und segmentale Veränderungen) nachgewiesen werden. Nach 6 Monaten ging die Hyperperfusionsrate langsam zurück. 59,3% der Patienten zeigten z.T. größere hyperperfundierte Bereiche (lobäre, subkapsuläre, keilförmige Hyperperfusionen). Ein weiterer leichter Rückgang an Gesamthyperperfusionen zeigte sich 1 Jahr nach Intervention (55,6%). Dabei handelt es sich größtenteils um kleinere betroffene Areale (periläsionale, segmentale Hyperperfusionen). In Abhängigkeit der Kontrastmittelphase konnten wesentlich häufiger in der arteriellen Phase hepatische Hyperperfusionen nachgewiesen werden, als in nativen oder portalvenösen Phasen (87,9% arteriell zu 12,1% nativ in MRT und 86,2% arteriell zu 12,3% nativ und 1,5% in der portalvenösen Phase im CT). Abhängig von der segmentalen Lage stellte sich heraus, dass mehr hyper-perfundierte Areale bei zentral gelegenen Tumoren auftraten (76,4%), als bei peripher therapierten Herden (70,8%). Die hyperperfundierten Areale waren bei zentralen Tumoren jedoch häufig größer (lobär: 17,6% zentral vs. 7,7% peripher; keilförmig: 23,5% zentral vs. 13,8% peripher). Es traten in 19,5% der behandelten Patienten im Verlauf radiologisch nachweisbare Blutungen auf. Es gab 13 fokale Blutungen, von denen 12 Herde primär hyperperfundiert, in zentraler oder in unmittelbar subkapsulärer Lage waren. 6 von 10 nicht primär hyperperfundierten Herde zeigten postinterventionell eine Hyperperfusion. Zusätzlich traten 4 subkapsuläre Blutungen auf. Bei einem dieser Patienten wurde ein läsional hyperperfundierter Herd im Rahmen einer wiederholten LITT behandelt. Hier kam es zu einem Kapselriss mit abdomineller Blutung. 2 weitere subkapsuläre Blutungen traten bei periläsionalen Hyperperfusionen auf. Um zu eruieren, ob eine radiologisch sichtbare Hyperperfusion auch einer Hyper-vaskularisation entspricht, wurde ein Gewebeblock retrospektiv histopathologisch untersucht. In der Nekrosezone ohne vitale Tumorzellen fand eine vermehrte Gefäß- neubildung statt. Außerdem konnte eine CD34-Überexpression als Indikator für eine Gefäßproliferationen gefunden werden. Da insgesamt 19,5% Blutungskomplikationen bei insgesamt 73,2% hyperperfundierten Perfusionen auftraten, ist ein eindeutiger Zusammenhang zwischen Perfusionsänderungen nach Thermoablationen im CT und MRT nicht nachgewiesen. Unter Berücksichtigung der Ergebnisse anderer internationaler Arbeitsgruppen und der Auswertung eigener Daten sind Blutungen sind bei primär hyperperfundierten Malignomen, zentraler Lage sowie kapselnaher Lage am häufigsten, aber sie treten auch bei sekundär hyperperfundierten Tumoren auf.
Bisphosphonate sind Medikamente, die zur Behandlung von Knochenmetastasen eingesetzt werden. Sie hemmen die Osteoklasten-vermittelte Knochenresorption und können überdies eine direkte zytotoxische Wirkung auf Krebszellen haben. In dieser Arbeit untersuchte ich, ob die antineoplastische Wirkung eines Bisphposphonats der dritten Generation, nämlich Zoledronsäure (ZOL), durch die Kombination mit dem Histondeacetylase-Inhibitor Suberoylanilidhydroxamsäure (SAHA) verstärkt werden könnte. Es zeigte sich, dass SAHA und ZOL bei der Auslösung des Zelltodes in den daraufhin untersuchten Prostatakarzinomzelllinien LNCaP und PC3 kooperierten. Dieser Effekt war synergistisch, was mit der CI-Isobologramm-Methode nachgewiesen werden konnte. ZOL und SAHA wirkten zusammen bei der Auslösung des Verlustes des mitochondrialen Membranpotentials, bei der Aktivierung der Caspase 3 und bei der Induzierung der DNA-Fragmentierung. Diese Befunde belegen, dass die Kombination von ZOL und SAHA zur Auslösung der Apoptose führte. Da ZOL durch die Hemmung des Mevalonatstoffwechselswegs wirkt und dadurch die Proteinprenylierung hemmt, untersuchte ich im Weiteren, ob der Mevalonatstoffwechselsweg auch der Angriffspunkt der kooperativen Wirkung von SAHA und ZOL sein könnte. Ich beobachtete, dass Geranylgeraniol, aber nicht Farnesol, den ZOL/SAHA-induzierten Zelltod signifikant reduzierte. Dies deutet darauf hin, dass die synergistische Wirkung von ZOL und SAHA auf der Hemmung der Geranylgeranylierung beruhte. Im Einklang mit diesem Ergebnis kooperierte ein spezifischer Inhibitor der Geranylgeranylierung, GGTI-298, mit SAHA bei der Auslösung des Zelltodes, während ein spezifischer Inhibitor der Farnesylierung, FTI-277, keinen Effekt hatte. Zudem kooperierte SAHA mit Mevastatin, einem Inhibitor des proximalen Enzyms des Mevalonatstoffwechsels. Diese In-vitro-Ergebnisse bilden eine Grundlage für In-vivo-Untersuchungen der Kombination von SAHA mit ZOL – oder mit einem anderen Hemmstoff des Mevalonatstoffwechselwegs – als einer effektiven Strategie zur Behandlung von Krebs.
Proteine im Liquor cerebrospinalis von Patienten mit entzündlichen Erkrankungen des Nervensystems
(2008)
In der vorliegenden Arbeit wurden Liquorproben von Patienten mit neurologischen Erkrankungen auf ihre Proteinzusammensetzung hin untersucht und die Proteine quantitativ analysiert. Es wurde versucht, Proteine zu identifizieren, die als Krankheits-Marker dienen könnten.Untersucht wurden zwei immunvermittelte neurologische Erkrankungen, die Multiple Sklerose (MS), sowie das Guillain-Barré-Synrom (GBS). Die Liquorproteine von MS- und GBS-Patienten wurden mit Hilfe der 2D-Gelelektrophorese aufgetrennt und die Proteine quantitativ analysiert. Nach der Quantifizierung konnten 15 Proteine identifiziert werden, die erhöht auftraten und 11 Proteine die vermindert im MS-Liquor auftraten. Im Liquor von den GBS-Patienten konnten 4 Proteine erhöht und 7 Proteine vermindert detektiert werden. Im MS Liquor handelt es sich bei den erhöhten Proteine um Komplement Faktor B, Beta-2-Glykoprotein, Protaglandin-H2-Isomerase und Cystatin C und bei den verminderten Proteine um Antithrombin III, Protaglandin-H2-Isomerase und Transthyretin. Im GBS Liquor konnten verstärkt Haptoglobin und Coeruloplasmin identifiziert werden und vermindert Serotransferrin, Protaglandin-H2-Isomerase, Cystatin C und Transthyretin.
Insbesondere bei der Periduralanästhesie führen narkotisierende Medikamente zu einem Blutdruckabfall. In der Inneren Medizin besteht das Problem transienter Hypotonien bei stark Volumen entziehenden Verfahren. Eine alleinige Volumensubstitution ist häufig keine ausreichende Therapie. Daher wurde Akrinor® zur Therapie der transienten symptomatischen Hypotonie entwickelt und findet im deutschsprachigen Raum breite Verwendung. Das Konjugat, bestehend aus zwei Aminoalkylderivaten des Theophyllins, führt zu einer Blutdrucksteigerung durch Steigerung der Herzleistung ohne wesentliche Erhöhung des systemischen vaskulären Widerstandes. Verwendet werden die Substanzen Noradrenalintheohyllin und Cafedrin in einem Mischungsverhältnis 200: 1. Da im Verlauf der letzen Jahrzehnte wiederholt über Zeichen einer akuten kardialen Ischämie im Zusammenhang mit der Verwendung von Akrinor® berichtet wurde, untersuchten wir im ersten Teil der vorliegenden Arbeit die Wirkung von Akrinor® am in vitro Modell der isometrischen Kontraktion einer Koronararterie des Schweins. Zusätzlich wurden weiterführende Experimente zu relevanten Rezeptormechanismen und mit den getrennten Teilsubstanzen durchgeführt. Unsere Experimente ergaben eine relaxierende Wirkung von Akrinor® auf die Koronararterien vom Schwein. In der Literatur wird dies durch eine agonistische Interaktion am adrenergen β-Rezeptor erklärt. Dies konnten wir nicht vollständig bestätigen. Wir beobachteten nach Inkubation mit dem selektiven Rezeptorenblocker Propranolol eine transiente Konstriktion mit anschließender Relaxation der Arterie. Diese konnte wiederum durch zusätzliche β-Rezeptorenblockade nivelliert werden. Die von Akrinor® verursachte Koronardilatation kann daher nicht nur durch eine Aktivierung der adrenergen β-Rezeptoren erklärt werden. Auch durch Blockade dopaminerger Rezeptoren und Stimulation von Adenosinrezeptoren sowie Untersuchungen bei zerstörtem Endothel konnte keine wegweisende Erkenntnis zum Mechanismus der Relaxation gewonnen werden. Im zweiten Schritt der experimentellen Untersuchungen mit den getrennten Teilsubstanzen zeigte sich Theodrenalin allein für diese transiente Konstriktion verantwortlich. Die relaxierende Wirkung konnten wir sowohl für Theodrenalin als auch für Cafedrin nachweisen. Auf Grund rechtlicher Zulassungsbeschränkungen des Medikamentes Akrinor® wurde der Vertrieb zu Beginn des Jahres 2005 vorübergehend eingestellt. Es rückt als Folge daraus die Frage in den Mittelpunkt, welches alternative Präparat verwendet werden kann. Im englischsprachigen Raum wird bei vergleichbarer Indikation Ephedrin zur Therapie der transienten Hypotonie genutzt. Auch in Bezug auf Ephedrin liegen Fallberichte zur kardialen Ischämie nach Applikation des Medikamentes vor. Korrelierend dazu beobachteten wir in unseren Experimenten eine Steigerung des Tonus des isolierten Gefäßringes. Eine Abhängigkeit von adrenergen β-Rezeptoren konnte ebenfalls nicht nachgewiesen werden.
Die abdominelle Sepsis ist nach wie vor mit einer erheblichen Mortalität verbunden. Häufig stellt eine sekundäre Peritonitis als Folge einer Hohlorganperforation oder Anastomoseninsuffizienz den Fokus dar, welcher sich rasch systemisch auswirkt. Durch den bakteriellen Abfluss der Bakterien über das portokavernöse System agiert die Leber als zentrale Filterstation und wird dabei gleichzeitig durch infiltrierende Leukozyten und schockbedingte Minderperfusion geschädigt. Verantwortlich für die bakterielle Clearance in der Leber sind die Kupfferzellen, die zudem durch Freisetzung pro- und antiinflammatorischer Mediatoren den systemischen Entzündungsverlauf entscheidend beeinflussen. In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss der selektiven Kupfferzell-Depletion mittels Dichloromethylen-Bisphosphonat (Cl2MBP-Clodronat) im murinen Sepsismodell der Colon Ascendens Stent Peritonitis (CASP) auf die Mikrozirkulation der Leber mit Hilfe der intravitalen Fluoreszenzmikroskopie sowie mit ex vivo Analysen untersucht. Zudem erfolgte die Beurteilung der systemischen Reaktion hinsichtlich der Mortalität sowie der veränderten Freisetzung von Entzündungsmediatoren in Serum, Milz, Leber und Lunge. Die polymikrobielle Sepsis führte in der Leber zu einer erheblichen Perfusionsstörung nach 12h sowie zu einer signifikanten sinusoidalen Leukozytenstase nach 3h Sepsis, die nach 12h rückläufig war. Des Weiteren konnte ein deutlicher Anstieg der hepatozellulären Apoptose 12h nach CASP nachgewiesen werden. Die Kupfferzell-Depletion verminderte sowohl die sinusoidale Leukozytenstase als auch die hepatozelluläre Apoptose signifikant und wirkte somit protektiv in der Ausbildung des Leberschadens. Erstmals konnte eine reduzierte Leukozytenstase nach Kupfferzell-Depletion bei gleichzeitigem lokalem Anstieg von TNF nachgewiesen werden. Bezüglich der Phagozytoserate zeigte sich in der polymikrobiellen Sepsis eine initiale Hyperaktivität mit nachfolgender Erschöpfung der Kupfferzellen. Nach Clodronat-Applikation war, wie erwartet, die Phagozytoseaktivität zu beiden Zeitpunkten deutlich eingeschränkt. Systemisch führte die Kupfferzell-Depletion zu einer signifikant erhöhten Sterblichkeit in der CASP. Zudem kam es zu einem massiven Anstieg des TNF sowie einer signifikanten Reduktion des antiinflammatorischen IL-10 in Serum und Leber. Die Depletion der Kupfferzellen vor Induktion der polymikrobiellen Sepsis führte somit zu einem vermindertem hepatozellulärem Leberschaden bei gleichzeitig erhöhter Mortalität durch die uneingeschränkte Hyperinflammation. Die Blockade der Kupfferzellen zu einem späteren Zeitpunkt, in der Phase der Immunparalyse, wäre jedoch eine neue Möglichkeit zur Therapie sekundärer Infektionen in der Sepsis.
ZIEL: Die Kontrastmittel-induzierte Nephropathie (KIN) ist eine der Hauptursachen eines im Krankenhaus aufgetretenen akuten Nierenversagens (ANV). Im Rahmen dieser prospektiven Studie wurde das Risiko einer KIN nach wiederholter Applikation eines nicht-ionischen, dimeren,iso-osmolaren Kontrastmittels (KM) untersucht. Die Veränderung des Serum-Kreatinin-Wertes (SCr) wurde mit einer Kontrollgruppe von Patienten verglichen, die kein jodhaltiges KM erhielten. MATERIAL & METHODE: Im Zeitraum von Januar 2005 bis März 2007 wurden 100 konsekutive Patienten mit den klinischen Symptomen eines akuten Schlaganfalls prospektiv eingeschlossen. Die Patienten erhielten ein zerebrales Perfusions-CT (PCT) wobei ein intravenöser Kontrastmittelbolus von 60 ml Iodixanol appliziert wurde. Die SCr-Werte wurden bei Aufnahme sowie nach Kontrastmittelgabe bestimmt. Die PCT wurde innerhalb von 48 Stunden nach der Erstuntersuchung wiederholt. Die dritte Bestimmung des SCr erfolgte 72 Stunden nach der zweiten Kontrastmittelgabe. Die Kontrollgruppe bestand aus 100 konsekutiven Patienten, bei denen aufgrund ihres Unfallmechanismus ein natives CCT zum Ausschluss einer intrakraniellen Traumafolge durchgeführt wurde. Diese Patienten erhielten während ihres Krankenhausaufenthaltes zu keinem Zeitpunkt ein jodhaltiges Kontrastmittel. ERGEBNISSE: Vor Kontrastmittelgabe lag der mittlere SCr-Wert der Patientengruppe bei 0,96 ± 0,35 mg/dl. Der mittlere SCr-Wert der Kontrollgruppe zum Zeitpunkt der Aufnahme lag bei 1,14 mg/dl. Nach wiederholter Kontrastmittelapplikation wurde bei sieben Patienten ein relativer Anstieg von ≥ 25% verglichen zum Ausgangs-SCr-Wert beobachtet. In der Kontrollgruppe konnte ein relativer Anstieg von ≥ 25% bei 12 Patienten beobachtet werden. Der Unterschied der Inzidenz eines Anstiegs des SCr von ≥ 25% zwischen beiden Gruppen war statistisch nicht signifikant (p = 0,09). SCHLUSSFOLGERUNG: Wir konnten zeigen, dass eine wiederholte intravenöse Gabe des IOCM Iodixanol im Vergleich mit einer Kontrollgruppe, die kein Kontrastmittel erhielt, nicht mit einem erhöhten Risiko einer Kontrastmittel-induzierten Nephropathie einhergeht.
Enzyme sind bekannt als Biokatalysatoren, die spezifisch für ein oder wenige Substrate und ihre zu katalysierende Reaktion sind. Die Fähigkeit einiger Enzyme, mehr als nur eine bestimmte chemische Umsetzung zu katalysieren, bezeichnet man als Promiskuität. Einige Enzyme verfügen über ein breites Substratspektrum und können selbst strukturell verschiedene Substrate umsetzen. Man spricht hierbei von der Substratpromiskuität (substrate promiscuity) der Enzyme. Eine weitere Klasse der Promiskuität wird als Konditionspromiskuität (condition promiscuity) bezeichnet. Hierzu zählen Enzyme, die auch bei nicht-natürlichen Reaktionsbedingungen wie hohen Temperaturen, extremen pH-Werten oder in wasserfreiem Medium katalytische Aktivität aufweisen. Die katalytische Promiskuität (catalytic promiscuity) bildet die dritte Gruppe der Enzympromiskuität. Enzyme, die über diese Art der Promiskuität verfügen, zeichnen sich durch eine breite Reaktionsspezifität bei der Katalyse alternativer Reaktionen aus. Zudem lehren uns die Strukturen von über 30.000 Proteinen, dass die Natur nur von einem limitierten Repertoire von Proteingerüsten Gebrauch gemacht hat, um dennoch eine Vielzahl an verschiedensten Reaktionen herbeizuführen. Die Vielfältigkeit der Proteingerüste ist auf einige wenige Vorfahren zurückzuführen, deren Gerüst als Basis zur Generierung von Familien und Superfamilien diente. Die Überreste dieses Prozesses spiegeln sich in den ähnlichen Strukturen und katalytischen Resten der Familienmitglieder wieder. Über die Millionen von Jahren der Evolution haben sich jedoch die Sequenzähnlichkeiten der Mitglieder einer Familie stark verändert. Durch die Untersuchung der Beziehungen von Enzymen mit α/β-Hydrolasefaltung am Beispiel der Generierung von Epoxidhydrolaseaktivität in das Proteingerüst der Pseudomonas fluorescens Esterase (PFE) sollte die verwandtschaftliche Beziehung beider Enzyme näher dargestellt werden. Mit Hilfe der Methoden der positionsgerichteten Mutagenese und der gerichteten Evolution war es möglich eine Vielzahl von Mutanten zu kreieren. Zur Durchmusterung der Mutantenbliotheken kam sowohl ein neu entwickelter Agarplatten-Assay, als auch ein optimiertes Hochdurchsatz-Testsystem zum Einsatz. Mittels dieser Testformate konnten Mutanten der PFE identifiziert werden, die aktiv gegenüber Epoxiden sind. Des Weiteren erfolgte die genaue Charakterisierung der generierten Varianten.
Die Wahl der Transplantatfixierung ist für die Aufrechterhaltung der Kniestabilität nach vorderer Kreuzband-Ersatzplastik mit Semitendinosus-Sehnen von erheblicher Bedeutung. In biomechanischen Studien zeigten bioresorbierbare Interferenzschrauben die höchste Konstruktsteifigkeit, von lateral eingebrachte resorbierbare Pins hingegen die höchste Bruchlast. Cross-Pin-Systeme wie RigidFix (DePuy) werden zunehmend beworben. Es ist jedoch unklar, ob sie gegenüber dem etablierten Standard der Fixierung mittels Interferenzschrauben klinisch messbare Vorteile bieten. In einer randomisierten Studie wurden 60 Patienten mit erstmaliger vorderer Kreuzbandruptur und geplanter arthroskopischer Ersatzplastik mittels Hamstring-Transplantaten der femoralen und tibialen Fixierung durch RigidFix-Pins oder BioCryl-Schrauben zugeteilt. Die Zuordnung erfolgte im Blockrandomisierungsverfahren mit Hilfe verschlossener Briefumschläge. Die primäre Hypothese war, dass sich zwischen den beiden Fixierungsverfahren in der instrumentellen Testung mit KT-1000-Arthrometer eine Differenz in der anterioren Translation von 1,0 ± 1,2 mm ein Jahr nach dem Eingriff nachweisen lässt. Sekundäre Endpunkte waren die physischen (PCS) und psychischen Summenskalen (MCS) des generischen Lebensqualitäts-Instruments Short Form 36, der International Knee Documentation Committee (IKDC) Fragebogen sowie Komplikationen und schwere unerwünschte Ereignisse (SUE). Für die geplante Einjahres-Nachuntersuchung standen 54 Patienten (35 Männer, 19 Frauen, mittleres Alter 29 ± 12 Jahre) zur Verfügung. Die Differenz in der ap-Translation zwischen operiertem und nicht-operiertem Kniegelenk betrug in BioCryl-Gruppe 0,69 (95% KI -0,13 – 1,25) mm, in der RigidFix-Gruppe 0,80 (95% Konfidenzintervall [KI] -0,34 – 1,27) mm. Die Mittelwertdifferenz betrug 0,11 (95% KI -0,82 – 0,60) mm (t-Test für unverbundene Stichproben, p=0,7537). Es waren keine Differenzen im PCS (51,9 versus 52,2, p=0,8889), MCS (55,2 versus 52,4, p=0,8611) und im IKDC Score (79,9 versus 77,7, p=0,6380) nachweisbar. Auch in der Komplikations- und Revisionsrate wurden keine Unterschiede zwischen Schrauben- und Pin-Fixierung beobachtet. Eine Pin-Dislokation wurde als das einzige Prozeduren-spezifische SUE klassifiziert. Die vorliegenden Ergebnisse sprechen gegen klinisch relevante Vorteile der Fixierung von Hamstring-Transplantaten mit RigidFix-Pins im Vergleich zu bioresorbierbaren Schrauben. Letztere stellen weiterhin den kostengünstigeren Therapiestandard dar.
In computerbasierten Systemen lässt sich die Adjustierung der statischen Okklusion automatisieren. Die Cerec 3D-Software ermöglicht es, vorgeformte Kauflächen einer Datenbank zu entnehmen und sie dem Antagonisten anzupassen. Bei dieser Anpassung ("Settling") "rüttelt" sich die CAD-Kaufläche als Ganzes oder jeder einzelne Höcker in die Kaufläche des Antagonisten hinein, bis eine stabile Okklusion erreicht ist. Zwei Kauflächenformen wurden verglichen: Vita Physiodens© und Lee Culp©. Aus der Anzahl, Qualität und Lage der okklusalen Kontakte wurde für 35 Modellfälle (25 Molaren, 10 Prämolaren) Ergebnisse hergeleitet. Bezüglich des "Settlings" der gesamten Kaufläche gab es keine Unterschiede zwischen den zwei Kauflächenformen, beim "Höckersettling" der Molaren schnitt der Vita Physiodens© besser ab. Beim Vergleich des 1. mit dem 3. Settling-Vorgang treten in vielen Fällen beim "Settling" einzelner Höcker insgesamt signifikante Verbesserungen beim 3.Mal auf, beim Settling-Vorgang der gesamten Kaufläche in deutlich weniger Fällen. Insbesondere verbessert sich die Lee Culp©-Zahnokklusion nach dem 3. Settling-Vorgang einzelner Höcker. Beide Settlingvarianten sollten deswegen sinnvollerweise miteinander kombiniert werden.
Mind the gap: Information gaps and bridging options in assessing in-situ conservation achievements
(2008)
The biodiversity crisis has gained political attention on a global level. The “2010 Target” of the Convention on Biological Diversity (CBD) aims to significantly reduce the loss of biodiversity by 2010. In order to achieve this, a network of representative and effectively managed protected areas is to be established. The effectiveness of protected areas thus represents one indicator for progress towards the CBD’s 2010 Target. However, indicators require information. The present study, in a first step, reviews the availability of open access long-term ecological data for assessing protected area effectiveness. This review shows two parallel – though contradictory – phenomena: data overkill and data scarcity. While the number of online databases providing open access data on biodiversity has grown tremendously, no long-term ecological data for a larger set of protected areas can be openly accessed. Reasons for this data scarcity are discussed. Based on this lack of information, in a second step, a method to bridge information gaps through social science research is aspired. An innovative Conservation Success Framework is developed, which defines and relates conservation needs, conservation capacity and conservation actions, its three main components. The basic assumption is that conservation can only be successful where the conservation capacity exists that is required to implement the conservation actions determined by the conservation needs. The framework was used to develop open and closed questionnaires for application in two Mexican biosphere reserves, the Sierra Gorda and the Sierra de Manantlán. As "conservation success" is often immeasurable in protected areas in practice due to unspecific conservation objectives the term is for the case studies substituted by “conservation achievements”, i.e. clearly noticeable effects from conservation actions. Overall, almost 60 interviews were conducted with different stakeholder groups. The gained information is validated through social science research techniques, such as triangulation of perspectives and active and passive observation. Based on this, conservation needs are identified and conservation capacities summarised and discussed for both case study sites. Implemented conservation actions addressing identified conservation needs and conservation capacity constraints are then analysed. In addition, noticeable effects from conservation actions on the state of biodiversity at case study sites, i.e. the conservation achievements, are described. Where locally available, non-open access data (as opposing open access data) are used to verify the findings from the social science research. Identified conservation achievements at both case study sites are evident both from quantitative information (for example forest cover increase according to non-open access data) and qualitative information (for example perceived change in the occurrence of illegal activities according to interviews). In addition, rather “intangible” indicators that can only be revealed through qualitative surveys are identified for both sites. This study thus highlights the crucial importance of integrating different types of data, ecological and socio-economic, as well as quantitative and qualitative ones. The present study concludes with a series of recommendations 1) to local practitioners at the two case study sites, and 2) to the international conservation community. Local practitioners may benefit from the present study because its results provide for each site a) an overview of existing conservation needs and implemented conservation actions; b) an easy way to identify action gaps; c) a baseline to identify progress indicators; and d) an overview of diverse perspectives on the current effectiveness of the biosphere reserves. These benefits are considered of particular importance as they can be influential in the revision of the site’s management plans, which both are now approximately ten years old and will soon be revised. The international conservation community will not be able to make a clear statement in the year 2010 about the effectiveness of protected areas on a global level due to a lack of information and transparency. However, the year 2010 should not be considered an end point for measuring progress in in-situ conservation; instead protected area quality standards must be created, effectiveness evaluations institutionalised and efforts to foster regular reporting must continue. Consequently, a scheme of consolidated actions from local to national and international level is proposed that could help to sustainably bridge existing information gaps and close them on the long run. In the end, progress reporting on the effectiveness of protected areas, and other indicators, can only improve if different governance levels “mind the information gaps” in cooperation, until continued information gathering and sharing hopefully closes these gaps one day.
Titanaluminide auf der Basis von gamma-TiAl können aufgrund der etwa halb so großen Dichte und der guten mechanischen Eigenschaften im Temperaturbereich von 700 bis 900°C die Nickelsuperlegierungen in Teilbereichen als Hochtemperaturwerkstoff in der Gasturbine ablösen. Bei Einsatztemperaturen oberhalb von 750°C weist gamma-TiAl allerdings eine geringe Oxidationsbeständigkeit auf. Daher ist es notwendig, das Oxidationsverhalten dieses Materials zu kennen und Maßnahmen zum Schutz vor zu starker Oxidation und somit einem möglichen Materialversagen zu treffen. In dieser Arbeit ist an der Niob-haltigen Legierung Ti-45Al-8Nb (at.%) zunächst die Mikrostrukturentwicklung der sich bildenden Oxidschicht bei Hochtemperaturauslagerungen in unterschiedlichen Atmosphären genauer untersucht worden. Rasterelektronenmikroskopische Analysen lieferten detaillierte Erkenntnisse über den Aufbau und das Wachstum der komplexen Oxidlage, die im Wesentlichen aus TiO2 sowie Al2O3 besteht und sich an der Grenzfläche zum Grundmaterial mit einem Übergangsbereich aus Nitriden, Aluminiumoxidausscheidungen und intermetallischen Phasen auszeichnet. In einem weiteren Schritt sind zur gezielten Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit von gamma-TiAl spezielle Schutzschichten entwickelt und mittels Magnetron-Sputtern auf dem Substratmaterial abgeschieden worden. Ziel war es, durch eine Unterdrückung der Titanoxid-Bildung einen hohen Widerstand gegen oxidative Angriffe zu erreichen. Umgesetzt wurde dies, indem die aufgebrachten Schichten entweder die Aluminiumaktivität derart erhöhten, dass sich eine schützende Aluminiumoxid-Deckschicht bilden konnte oder die Aktivität von Titan so verringert wurde, dass die Wachstumsgeschwindigkeit von Titanoxid stark reduziert war. Als dritte Möglichkeit ist eine Kombination dieser beiden Konzepte untersucht worden. Der Oxidationswiderstand der getesteten Schichtsysteme wurde über eine vergleichende quantitative Analyse der Oxidationskinetiken bewertet. Dazu sind neuartige Erkenntnisse aus im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten theoretischen Betrachtungen zur Wachstumskinetik von Oxidschichten herangezogen und auf deren Basis eine Messwertanalyse vorgenommen worden. Zur Erweiterung des Einsatzpotentials von gamma-TiAl ist in einem weiterführenden Schritt die Anwendbarkeit von elektronenstrahlaufgedampften Wärmedämmschichten ohne und mit Oxidationsschutz als Zwischenschicht auf gamma-TiAl getestet worden. Kernpunkt war hier die detaillierte Untersuchung von möglichen Einflüssen der keramischen Thermalschutzschicht auf den Oxidbildungsprozess des beschichteten Materialsystems.
Auf der Grundlage koronaler CT - Aufnahmen von 52 Schimpansen-schädeln (Pan troglodytes) beiderlei Geschlechts und unterschiedlichen Altersstufen wurde das postnatale Wachstum und die Morphologie des Gaumens untersucht. Die zur Auswertung benötigten Schädel- und Gaumenmaße wurden, wenn möglich, direkt vom Schädel bzw. durch Messungen an den Röntgenaufnahmen gewonnen. Da das biologische Alter der Tiere zum Zeitpunkt ihres Todes nicht bekannt war, wurden sie entsprechend der Dentition drei postnatalen Altersstufen zugeordnet. Die Wachstumsvorgänge des Gaumens wurden in Relation zu verschiedenen Schädelmaßen anhand von Korrelations- und einfach linearen Regressionsanalysen (Modell I und Modell II) untersucht sowie auf der Basis von Gaumenhöhenindex und Gaumenindex beschrieben. Ein Vergleich der Gaumenlänge, -breite, -höhe und -volumen zwischen den Geschlechtern zeigte keine signifikanten Unterschiede. Um ein genaueres Bild von Gestalt und Größe des Gaumens zu erhalten, wurde er in koronalen CT - Aufnahmen markiert, sein Volumen errechnet und ein 3D - Modell rekonstruiert. Die morphologische Analyse der 3D - Gaumen-modelle unterstreicht die prinzipielle Übereinstimmung der Gaumen-morphologie weiblicher und männlicher Schimpansen. Bei den weiblichen Schimpansen besteht zwischen Gaumenhöhe und Schädelbasislänge kein statistischer Zusammenhang. Alle anderen Merkmalspaarungen zwischen Gaumen (Länge, Breite, Höhe und Volumen) und Schädel (Schädelbasislänge und Gesamtschädellänge) korrelieren bei beiden Geschlechtern. Die Regressionsanalysen der korrelierenden Paare ergaben signifikante lineare Abhängigkeits-verhältnisse. Ein Vergleich der Regressionsgeraden von männlichen und weiblichen Schimpansen zeigte, dass sich deren Anstiege nicht voneinander unterscheiden. Das lässt vermuten, dass sich die Gaumenmaße beider Geschlechter nach einem ähnlichen Wachstumsmuster verändern. In der postnatalen Entwicklung ist das Längenwachstum des Gaumens am stärksten, gefolgt von der Gaumenhöhe und der -breite. Während die Längenzunahme kontinuierlich erfolgt, ist das Wachstumsverhalten von Gaumenbreite und -höhe nicht einheitlich, sondern variiert in den verschiedenen Altersstufen. Unabhängig vom Geschlecht und Alter sind die Gaumen aller Schimpansen orthostaphylin (mittelhochgaumig) und ultraleptostaphylin (extrem schmalgaumig). Das Gaumengewölbe weist eine charakteristische Form auf. Der vordere Abschnitt des Gaumens, der der Prämaxilla entspricht, hat eine flache Wölbung. Zur Region der Milchmolaren bzw. der Prämolaren geht diese in eine hohe Bogenform über. Distal der 2. Milchmolaren, das entspricht der Region der permanenten Molaren, flacht der Gaumen kranial zu einem trapezoiden Profil ab. Eine ausgeprägte Steilheit der Alveolarfortsätze kann neben dem trapezoiden auch einen rechteckigen Querschnitt zur Folge haben. Mit dem Durchbruch der 2. und 3. permanenten Molaren verlagert sich dieses trapezoide Gewölbeprofil zugunsten der hohen Bogenform immer weiter nach distal. Posterior endet der freie Rand des knöchernen Gaumens wieder in eine flache Wölbung. Weiterhin wurde bei 7 männlichen und 3 weiblichen Schimpansen im adulten Alter, also bei 19% aller untersuchten Gaumen, ein Torus palatinus in unterschiedlicher Ausprägung gefunden. Ein Vergleich zwischen Pan troglodytes und Macaca fuscata ergab hinsichtlich des Gaumenvolumens unterschiedliche Wachstumsmuster, was darauf hindeutet, dass die adulte Endgröße auf unterschiedlichem Wege erreicht wird. Ohne beim Schimpansengaumen auf geschlechtliche Unterschiede zu stoßen, wurde sein Wachstum im Verhältnis zum Schädel durch lineare Modelle beschrieben. Bei den weiblichen Schimpansen kann jedoch die Entwicklung der Gaumenhöhe in Bezug zur Schädelbasislänge nicht durch ein lineares Modell erklärt werden. Die Aussagekraft dieses Ergebnisses und mögliche Faktoren sowie der Einfluss des beim Schimpanen auftretenden Recessus palatinus auf das Gaumenwachstum sollten näher untersucht werden.
In der vorliegenden Arbeit wurden 40 nicht vorbehandelte Patienten mit histologisch gesichertem follikulären Lymphom Stadium III oder IV nach MCP-Chemotherapie oder MCP-Chemotherapie plus Rituximab auf das Erreichen einer molekularen Remission, Einfluss des Behandlungsarms auf eine molekulare Remission und deren möglicher prognostischer Bedeutung untersucht. Als Material standen Blut- und Knochenmarkproben zur Verfügung, die vor, während und nach der Behandlung gewonnen wurden. Dabei wurde DNA aus mononukleären Zellen mit Hilfe der real-time PCR auf molekulare Marker wie t(14;18)-Translokation bzw. spezifische rearrangierte CDR 3-Region getestet. Der Unterschied der initialen medianen Zahl zirkulierender Lymphomzellen im peripheren Blut zeigte sich als nicht statistisch signifikant. Einen Zusammenhang zwischen der initialen Zahl zirkulierender Lymphomzellen und dem klinischen Ansprechen konnten wir nicht nachweisen. Das klinische Gesamtansprechen (partielle und komplette Remissionen) lag in der R-MCP Gruppe der MRD-Studie bei 100% gegenüber 71% in der MCP-Gruppe. Die Rate der kompletten Remissionen lag bei Patienten aus dem R-MCP-Therapiearm bei 75% und in dem MCP-Therapiearm bei 29%. Auch auf molekularer Ebene war die Chemoimmuntherapie der alleinigen Chemotherapie deutlich überlegen. Im R-MCP-Therapiearm erreichten 83% (19/23) der Patienten eine molekulare Remission, im MCP-Arm erreichte kein Patient eine molekulare Remission. Bei 100% der Patienten im R-MCP-Therapiearm konnte eine Lymphomzellzahlreduktion von mindestens 2 log-Stufen nachgewiesen werden, im MCP-Therapiearm waren es 6 Patienten (40%). Für Patienten mit einer CLC-Reduktion ≥ 2 log konnte noch kein medianes EFS festgelegt werden (noch nicht erreicht), gegenüber einem EFS von 24 Monaten im Falle einer CLC-Reduktion < 2 log. Somit zeigte sich eine CLC-Reduktion um mindestens 2 log-Stufen als wichtigster prognostischer Parameter für einen Erfolg der Therapie. Wir konnten zeigen, dass die Behandlung mit R-MCP zu einer wesentlich effektiveren Reduktion zirkulierender Lymphomzellen und damit zu einer wesentlich höheren Rate von molekularen Remissionen führte, als die Behandlung mit einer alleinigen MCP-Chemotherapie. Insgesamt betrachtet ist das wohl bedeutsamste Ergebnis der Stellenwert einer CLC-Reduktion um mindestens 2 log-Stufen. Somit konnte in der vorliegenden Arbeit der prognostisch wichtige Stellenwert eines quantitativen MRD-Monitorings bestätigt werden.
Sepsis ist ein Krankheitsbild mit ausgeprägter klinischer Relevanz, das im klinischen Alltag immer wieder große Probleme aufwirft. Zum einen sind die zugrunde liegenden pathophysiologischen Vorgänge im Wesentlichen unverstanden und zum anderen sind große interindividuelle Unterschiede im Erfolg verschiedener Therapieansätze zu beobachten. Die Funktion und Relevanz von Arzneimitteltransportern ist letztlich unklar und unter Umständen stellen sie Einflussgrößen dar, die sich auf Therapie und Prognose einzelner Patienten auswirken können. Des Weiteren muss aufgrund der Vielzahl der parallel verwendeten Wirkstoffe von einem großen Interaktionspotential der verwendeten Substanzen ausgegangen werden. Im Rahmen der vorgelegten Dissertation wurde die Frage eruiert, ob eine systemische Entzündungsreaktion die Expression dieser Transportproteine beeinflusst. Dafür standen Proben zweier unterschiedlicher Sepsismodelle zur Verfügung, die mittels quantitativer PCR und Immunfluoreszenz auf die Expression der pharmakologisch wichtigen ABC-Transporter P-gp, mrp2, BCRP1 und mrp5 in verschiedenen Organen hin untersucht wurden. Bis auf das mrp2, das nur in Darm, Niere und Leber detektiert werden konnte, konnten alle untersuchten Transporter in den betrachteten Organen auf mRNA-Ebene nachgewiesen werden. Diese Befunde wurden teilweise mittels Immunfluoreszenz-Untersuchungen bestätigt. So konnte beispielsweise die kanalikuläre Lokalisation des mrp2 bestätigt und MRP5, wie schon für das humane Herz beschrieben, in den Kardiomyozyten und Endothelzellen lokalisiert werden. Der Vergleich der Sepsismodelle und der nativen Proben zeigt ein uneinheitliches Bild: Hier wurden in den meisten Fällen erhöhte Expressionsspiegel für die CASP-Sepsis beobachtet, wohingegen es beim LPS-Modell vorrangig zu einer Abnahme kam. Lediglich mrp2, das in beiden Modellen vermindert exprimiert war, bildete hier eine Ausnahme. Diese sehr differierenden Ergebnisse sind dabei sehr wahrscheinlich im Versuchdesign begründet. Aufgrund der unterschiedlichen Applikationsverfahren ist beispielsweise mit verschiedenen Anwartzeiten und einem differierenden Zytokinprofil zu rechnen, wodurch die voneinander abweichenden Effekte hinsichtlich der Transporterexpression zu erklären wären. Betrachtet man die Ergebnisse im Einzelnen, so zeigt sich für P-gp nur im CASP-Sepsismodell eine signifikante Expressionsänderung. Die hier beobachtete gesteigerte Transporterexpression könnte durch eine Verminderung der lokalen und systemischen Verfügbarkeit von P-gp Substraten auch funktionelle Bedeutung haben. Die ebenfalls gemessene BCRP1-Expression unterlag insgesamt erheblichen Schwankungen, so dass hier keine eindeutigen Ergebnisse erzielt werden konnten. Für BCRP1 konnte lediglich im Gehirn während beiden Sepsisanordnungen eine deutlich erhöhte Expression festgestellt werden. Vor dem Hintergrund einer möglichen cerebralen Hypoxie im Rahmen der Sepsis, könnte die Zunahme als kompensatorischer Schutzmechanismus vor Akkumulation von BCRP1-Substraten, wie beispielsweise Porphyrinen, interpretiert werden. Die cGMP/cAMP-Effluxpumpe mrp5 zeigt schließlich in allen Organen der CASP-Gruppe ebenfalls eine Expressionszunahme, während es im LPS-Modell in Darm, Niere und Milz zu einer Expressionsabnahme kommt. Es wird diskutiert, ob der Transporter an der Regulation der intrazellulären Konzentration der second messengers cAMP und cGMP beteiligt ist, was im Hinblick auf eine sepsisbedingte Vasodilatation und myokardiale Depression, die beide u.a. über den NO-cGMP-Signaltransduktionsweg reguliert werden, von Interesse wäre. Im Rahmen der Experimente kam es in den Herzproben bei LPS- bzw. CASP-Sepsis zu einem gleich bleibenden Verhalten bzw. zu einer Zunahme des Transportervorkommens, so dass letztlich keine sichere Korrelation zwischen den pathophysiologischen Veränderungen im Rahmen einer Sepsis und der Funktion von mrp5 gestellt werden kann. Zusammenfassend kann man eine Beeinflussung der Transporter durch ein septisches Geschehen ausmachen, wobei die klinische Relevanz und Funktion der Transporter durch weitere Analysen zu klären bleibt.
Untersuchungen zur Expression von Annexin I, II und IV in konventionellen Nierenzellkarzinomen und deren Metastasen In der vorliegenden Arbeit wurden 28 konventionelle Nierenzellkarzinome (CRCC), die korrespondierenden Metastasen sowie nicht-neoplastisches Nierengewebe, welches an den Tumor grenzte, immunhistochemisch auf das Vorkommen der Annexine (ANX) I, II und IV untersucht, um Hinweise auf eine Beteiligung dieser Proteine bei der Metastasierung zu erhalten. Außerdem wurde untersucht, ob eine Korrelation zwischen der ANX-Expression und dem Tumorgrading/Malignität besteht, um eine mögliche Eignung der ANXs als prognostische Marker zu evaluieren. Die ANXs I, II und IV waren im nicht-neoplastischen Nierengewebe in der Bowman-Kapsel und im Tubulus renalis colligens, ANX I und II in der Henle-Schleife sowie ANX II und IV im Tubulus proximalis und distalis lokalisiert. Außerdem wurde in dieser Arbeit zusätzlich eine Immunreaktivität des ANX I im Tubulus proximalis nachgewiesen. Sowohl in den Primärtumoren als auch in den Metastasen war die Immunreaktivität für alle untersuchten ANXs im Gegensatz zum nicht-neoplastischen Gewebe deutlich stärker. Die Immunreaktion fand sich an den Zellmembranen und mehr oder weniger intensiv auch im Zytoplasma. Häufig waren innerhalb der Tumore Foci mit stärkerer Anfärbung vorhanden. Dies deutet auf unterschiedliche Funktionszustände oder funktionelle Eigenschaften bzw. unterschiedliche Differenzierungsgrade der Tumorzellen hin. In den Metastasen war im Vergleich zum Primärtumor eine stärkere Immunreaktivität vorhanden. Daraus folgt, dass die ANXs I, II und IV ein wichtiger Bestandteil der Metastasierungskaskade sein könnten und somit von der metastatischen Zelle vermehrt benötigt und exprimiert werden. Darüber hinaus scheint dies, wie für andere Tumoren beschrieben, auf eine zunehmende Entdifferenzierung der Metastasenzellen hinzuweisen, wodurch sich der schlechtere Krankheitsverlauf beim Vorliegen von Metastasen erklärt. Dies wird dadurch untermauert, dass sich in der statistischen Analyse eine Korrelation zwischen der Expression von ANX II und IV mit dem Fuhrman-Grading zeigte. Somit wird die Hypothese bestätigt, dass eine erhöhte ANX II und IV-Expression in CRCCs mit einem höheren G-Stadium im Zusammenhang steht und damit mit einer höheren Malignität und Aggressivität des Tumors einhergeht. Des Weiteren korrelierte die ANX IV-Expression mit der Metastasierung der CRCCs. Das heißt, dass eine Überexpression von ANX IV ein erhöhtes Metastasierungsrisiko des Tumors anzeigt. Somit könnte der immunhistochemische Nachweis von ANX II und IV in CRCCs als zusätzlicher prognostischer Marker dienen, was in weiteren Studien belegt werden sollte.
Die anatomischen Beziehungen der A. maxillaris in der Fossa infratemporalis wurden untersucht. Der mittlere vertikale Abstand zwischen Karotisgabel und dem Abgang der A. maxillaris betrug 63,6 mm. Der Mittelwert der extrakraniellen Länge der A. meningea betrug 15,1 mm. Eine Verlaufstypisierung der A. maxillaris wurde entwickelt. Die vertikalen und horizontalen Abstände der A. maxillaris zum Foramen mandibulae wurden ermittelt. Der kleinste gemessene vertikale Abstand war 4,8 mm, der kleinste horizontale 1,1 mm. In unserem Untersuchungsgut war ein proximaler Abgang der A. alveolaris inferior am häufigsten (59%), gefolgt von einem proximalen Abgang der A. meningea media (26%). Der Mittelwert des Durchmessers der A. maxillaris am Abgang betrug 3,8 mm. Der größte gemessene Durchmesser betrug 5,5 mm. Die A. maxillaris ist ein großlumiges, variabel verlaufendes Gefäß mit mehreren Arterienabgängen. Wir fanden die meisten Arterienabgänge kranial und dorsal des Foramen mandibulae. Dies ist insofern von Bedeutung, als bei der Lokalanästhesie am Foramen mandibulae oberhalb des vermuteten Foramens injiziert wird, um ein Absinken des Lokalanästhetikums an den Zielpunkt und eine sichere Schmerzausschaltung zu gewährleisten. Die oben genannten Ergebnisse legen eine direkte Punktion der A. maxillaris als Ursache positiver Aspirationsproben bei der Mandibularisanästhesie nahe. Gelangt ein Bolus eines Lokalanästhetikums proximal des Abgangs der A. meningea media in die A. maxillaris, so bewirkt der Vasokonstriktorzusatz eine Ischämie distal der Injektionsstelle. Bei Individuen, deren Retina über die A. meningea media versorgt wird, kann es hierbei zu ischämischen Netzhautläsionen kommen. Des weiteren kann ein Bolus eines fälschlich in die A. maxillaris injizierten Lokalanästhetikums schnell und in großer Menge über die A. meningea media in der A. centralis retinae anfluten, um dort toxische Wirkungen hervorzurufen.
Das Zellerkennungsmolekül Tenascin-R spielt eine wichtige Rolle für die synaptische Plastizität im zentralen Nervensystem und für die Regulation des Verhaltens von Säugetieren. Viele der Erkenntnisse über in vivo - Funktionen von Tenascin-R wurden durch Untersuchungen der durch Insertion eines Neomycin-Resistenzgens in das Tnr-Gen hergestellten Tenascin-R-Knockout-Mäuse (Tnr-/-) erlangt. So weisen Tenascin-R-Knockout-Mäuse im Vergleich zu Wildtyp-Maus (Tnr+/+) Tieren ein deutlich ängstlicheres Verhalten und starke Defizite in der Motorkoordination auf. In der vorliegenden Arbeit sollten mögliche molekulare Mechanismen, welche die großen Unterschiede zwischen dem Verhalten der Mutante und dem wildtypischer Mäuse verursachen könnten, untersucht werden. Gene, deren Expression im Gehirn von Tenascin-R-Knockout-Mäusen im Vergleich zum Gehirn von Tnr+/+-Mäusen dysreguliert sind, sollten mit Hilfe von Expressionsprofilen identifiziert werden. Die Unterschiede zwischen den Expressionsprofilen der beiden Genotypen waren relativ gering. Dem am stärksten dysregulierten und daher eingehender untersuchten Transkript Gas5 fällt eine ungewöhnliche Funktion zu. Durch enzymatische Prozessierung entstehen aus dem Primärtranskript von Gas5 neun kleine nucleoläre RNAs (small nucleolar RNAs, snoRNAs). In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass neben der Expression von Gas5 auch die einer seiner snoRNAs, nämlich U44, in Tnr-/--Mäusen im Vergleich zu Tnr+/+-Mäusen in allen untersuchten Organen dramatisch verringert ist. Um einen in Betracht gezogenen dysregulationsauslösenden unspezifischen Effekt durch die zur Herstellung der TNR-/--Maus verwendeten Neomycinkassette auf die Expression von Gas5 auszuschließen, wurde eine zweite Tenascin-R-Knockout-Mauslinie mit Hilfe einer Neomycinkassetten-unabhängigen Methode hergestellt. Beide Dysregulationen konnten mit dieser Methode, bei der das mit loxP-Elementen flankierte erste kodierende Exon des Tenascin-RGens durch die separat exprimierte Cre-Rekombinase herausgeschnitten wurde, bestätigt werden. Erstaunlicherweise wurde diese Abnahme der Expression von Gas5 und U44 auch bei Mäusen beobachtet, die keine Cre-Rekombinase exprimierten, sondern die nur die loxP-Flankierung des ersten codierenden Exons von Tnr aufwiesen. Daher wurde für die Dysregulation des Gas5- Transkriptes die Zerstörung eines regulatorischen Elementes, welches zur post-transkriptionalen Regulation von U44 und Gas5 führt, im Tnr-Gen postuliert. Nach heutigem Kenntnisstand ist dies das erste Beispiel dafür, dass das Einfügen von loxP-Sequenzen in ein Mausgen die Expression eines benachbarten Gens selektiv beeinflusst. Ferner wurde erstmals das Expressionsmuster der aus Gas5- Primärtranskripten gebildeten snoRNAs in verschiedenen Organen analysiert. Dabei zeigte sich, dass in jedem Organ deutlich verschiedene Mengen der einzelnen snoRNAs vorliegen, aber auch, dass jede einzelne snoRNA von Organ zu Organ große Expressionsunterschiede aufweist. Dies wirft die Frage auf, welche Bedeutung Gas5 und dessen snoRNAs, speziell U44, für die Physiologie der Zellen des ZNS und somit letztlich für das Verhalten der Maus haben. Zur Klärung, ob Gas5 für die bei der Tenascin-R defizienten-Maus beobachteten Verhaltensauffälligkeiten verantwortlich sein könnte, wurden Untersuchungen durchgeführt, welche zeigten, dass das basale Gas5-mRNAExpressionsniveau Unterschiede im Angstverhalten bzw. in der Stressantwort von C57Bl/6-Mäusen erklären könnte. Die Verhaltensanalysen zeigten, dass die basale Expression der Gas5-mRNA im Hippocampus, aber nicht im restlichen Gehirn negativ mit stressanzeigenden Parametern des open field - und des elevated plus maze –Tests korreliert. Mit der Leistung der Mäuse im water maze-Test, einer räumlichen Lernaufgabe, korrelierte die Gas5-Expression hingegen nicht. Dies deutet darauf hin, dass der Gas5-Level für die hippocampale Stress- und Angstantwort wichtig ist, allerdings nicht für das räumliche Gedächtnis. Darüber hinaus ist die Expression von Gas5, aber nicht die seiner snoRNAs, 24 h nach einem, für die Maus stark stressauslösenden, olfaktorischen Kontakt mit einer Ratte um bis zu 50 % erhöht. Die Tenascin-R-mRNA-Menge ist bei denselben Mäusen um 25 % vermindert. Diese Gas5-mRNA-Expressions-Änderung wird hingegen nicht bei einem gemilderten Stressreiz, wie einer neuen Umgebung, beobachtet. Dieses Ergebnis zeigt, dass geringe Stressoren wie eine neue Umgebung nicht ausreichen, um die Gas5-Expression zu stimulieren, starke Stressoren wie Rattenkontakt hingegen zu einem Anstieg der Gas5-Expression führen. Gas5 scheint eine wichtige Funktion bei der Verarbeitung von Stress einzunehmen. Diese Verarbeitung könnte in der Tenascin-R defizienten-Maus derart gestört sein, dass eine normale Stressantwort nicht möglich ist und sich diese somit letztlich auch auf die motorischen Fähigkeiten der Tenascin-R defizieten Maus auswirkt.
In this work we will analyse the capabilities of several numerical techniques for the description of different physical systems. Thereby, the considered systems range from quantum over semiclassical to classical and from few- to many-particle systems. For each case we address an interesting, partly unsolved question. Despite the different topics we address in the individual chapters, the problems under study are somehow related because we focus on the time evolution of the system. In chapter 1 we investigate the behaviour of a single quantum particle in the presence of an external disordered background (static potentials). Starting from the quantum percolation problem, we address the fundamental question of a disorder induced (Anderson-) transition from extended to localised single-particle eigenstates. Distinguishing isolating from conducting states by applying a local distribution approach for the local density of states (LDOS), we detect the quantum percolation threshold in two- and three-dimensions. Extending the quantum percolation model to a quantum random resistor model, we comment on the possible relevance of our results to the influence of disorder on the conductivity in graphene sheets. Furthermore, we confirm the localisation properties of the 2D percolation model by calculating the full quantum time evolution of a given initial state. For the calculation of the LDOS as well as for the Chebyshev expansion of the time evolution operator, the kernel polynomial method (KPM) is the key numerical technique. In chapter 2 we examine how a single quantum particle is influenced by retarded bosonic fields that are inherent to the system. Within the Holstein model, these bosonic degrees of freedom (phonons) give rise to an infinite dimensional Hilbert space, posing a true many-particle problem. Constituting a minimal model for polaron formation, the Holstein model allows us to study the optical absorption and activated transport in polaronic systems. Using a two-dimensional variant of the KPM, we calculate for the first time quasi-exactly the optical absorption and dc-conductivity as a function of temperature. Concerning the numerical technique, the close relation to the time evolution in the other chapters get clear if we identify temperature with an imaginary time. In chapter 3 we come back to the time evolution of a quantum particle in an external, static potential and investigate the capability of semiclassical approximations to it. Considering various one-dimensional geometries, we address basic quantum effects as tunneling, interference and anharmonicity. The question is, to which extend and at which numerical costs, several semiclassical methods can reproduce the exact result for the quantum dynamics, calculated by Chebyshev expansion. To this end we consider the linearised semiclassical propagator method, the Wigner-Moyal approach and the recently proposed quantum tomography. A conceptually very interesting aspect of the compared semiclassical methods is their relation to different representations of quantum mechanics (wave function/density matrix, Wigner function, quantum tomogram). Finally, in chapter 4 we calculate the dynamics of a classical many-particle system under the influence of external fields. Considering a low-temperature rf-plasma, we investigate the interplay of the plasma dynamics and the motion of dust particles, immersed into the plasma for diagnostic reasons. In addition to the huge number of involved particles, the numerical description of this systems faces the challenge of a large range of involved time and length scales. Exploiting the mass differences of plasma constituents and dust particles allows for separating the PIC description of the plasma from the MD simulation of the dust particles in the effective surrounding plasma.
Das Pankreaskarzinom ist eine maligne Tumorerkrankung mit sehr schlechter Prognose. In der Therapie werden, bislang allerdings nur mit begrenztem Erfolg, verschiedenste Chemotherapeutika verwendet. Die Gründe für dieses Therapieversagen sind noch weitgehend unklar, jedoch wird vermutet, dass die Aufnahme und Elimination der jeweiligen Zytostatika in die malignen Zellen eine Rolle spielen. Daher sind in dieser Arbeit die beiden ABC-Transporter MRP4 und MRP5, die als Effluxtransporter für diese Zytostatika diskutiert werden, hinsichtlich ihrer mRNA- und Proteinexpression, ihrer zellulären Lokalisation sowie ihrer möglichen Funktion in vier Pankreaskarzinomzelllinien (Capan-1, Capan-2, PaTu 8988 T und PaTu 8902) näher charakterisiert worden. Dabei zeigten sich zunächst zelllinienspezifische Unterschiede in der Transporterexpression, wobei MRP5 im Gegensatz zu MRP4 in allen untersuchten Zelllinien relativ stark exprimiert war. Die Membranständigkeit ließ sich an fast allen unters uchten Zelllinien eindeutig nachweisen. In folgenden Zytotoxizitätsversuchen wurden die beiden Capanzelllinien, ausgewählt aufgrund ihres unterschiedlichen Ursprungs, hinsichtlich möglicher Unterschiede im Ansprechen auf unterschiedliche Substanzen untersucht. Mit Blick auf einen möglichen Zusammenhang zwischen Therapieresistenz beim Pankreaskarzinom und der MRP4, 5 Transporterexpression erschienen hier vor allem Purin- und Pyrimidinanaloga interessant. Hierbei wurden, im Vergleich zu ersteren, wesentlich niedrigere IC50-Werte für die Pyrimidinanaloga ermittelt, was durch eine Interaktion zwischen Purinanaloga und den MRP-Transportern erklärbar wäre. Eine anschließende Inhibierung der Effluxtransporter durch Probenecid führte ebenfalls gerade bei den Purinanaloga zu einer verstärkten Empfindlichkeit, während hier die anderen untersuchten Wirkstoffe keine Reduktion bzw. sogar ein Anstieg der Zellviabilität bewirkten. Zusammenfassend scheint die Expression der beiden Effluxtr ansporter für die beim Pankreaskarzinom auftretende Zytostatikaresistenz von Bedeutung zu sein. Diese Arbeit gibt dabei insbesondere Hinweise auf eine Beteiligung des ABC-Transporters MRP5 möglicherweise auch von MRP4 an diesen Prozessen. Welche Bedeutung diese Ergebnisse jedoch für das in vivo geschehen haben werden bleibt abzuwarten.
Anorganische Stickstoffformen, wie Nitrat oder Nitrit, dienen in Pflanzen als Quelle für die enzymatische Bildung des Signalmoleküls Stickstoffmonoxid (NO). In Wurzeln wird NO an der apoplastischen Seite der Plasmamembran (PM) durch die Nitrit:NO-Reduktase (NI-NOR) gebildet, die für Nitrit eine hohe Affinität aufweist. Die dafür benötigten Elektronen stammen aus der Oxidation von Succinat, wobei in vitro auch Elektronen aus reduziertem Cytochrom c akzeptiert werden. Zur fluoreszenzmikroskopischen Lokalisierung der NI-NOR (in planta) innerhalb der Tabakwurzeln (Nicotiana tabacum cv. Samsun) wurden DAF-Farbstoffe (Diaminofluoresceine) eingesetzt, die sich jedoch aufgrund zahlreicher NO-unspezifische Reaktionen zum Nachweis der NI-NOR unter den gegebenen experimentellen Bedingungen nicht eigneten. Die Bestimmung und Quantifizierung der NI-NOR-Aktivität in vitro, an isolierten PM-Vesikeln, solubilisierten PM-Proteinen und partiell gereinigten PM-Proteinen, erfolgte mittels Chemilumineszenzanalyse. Neben NO wurde unter Anwendung der Membran-Inlet-Massenspektrometrie an PM-Vesikeln außerdem die Bildung von N2O und NO2 nachgewiesen. In Abhängigkeit von der externen Nitraternährung der Tabakpflanzen bestand ein Zusammenhang zwischen der NI-NOR-Aktivität und der Kolonisierungsrate der Wurzeln mit dem vesikulär-arbuskulären Mykorrhizapilz Glomus mosseae, wobei geringe NI-NOR-Aktivitäten unter Stickstoffmangelbedingungen mit hohen Kolonisierungsraten und umgekehrt hohe NI-NOR-Aktivitäten bei optimaler Nitraternährung mit geringen Kolonisierungsraten korrelierten. Die NI-NOR-Aktivität wurde konzentrationsabhängig und reversibel durch die Anwesenheit von Sauerstoff gehemmt und erreichte bei einer Luftsauerstoffkonzentration von 21 % noch etwa 22 % ihrer ursprünglichen, unter anoxischen Bedingungen gemessenen Aktivität. Um die Identität dieses Enzyms über massenspektrometrische Analysen zu klären, wurde die NI-NOR ausgehend von isolierten PM-Vesikeln aus Tabakwurzeln durch Solubilisierung sowie über chromatographische und gelelektrophoretische Trennungsmethoden aufgereinigt. Mit Hilfe der Massenspektrometrie wurden vor allem verschiedene Aquaporine und Kanäle sowie einige noch unbekannte Proteine identifiziert, bei denen es sich möglicherweise um die NI-NOR handeln könnte. Eine Oxidoreduktase, als möglicher Kandidat für die NI-NOR, wurde jedoch nicht gefunden.
The term atomic cluster relates to compounds of at least two or three atoms. Thereby the physical properties are size dependent and the property transitions between single atoms and bulk material are not always smooth. Ion traps allow it to observe internal cluster properties independent from the influence of external forces. In this work the electron induced decay of singly negatively charged atomic clusters was observed. The dissociation cross section of the clusters is dominated by detachment of the only weakly bound outer electrons. For simple atoms at low electron energies a simple scaling law can be obtained that includes only the binding energies of the valence electrons. Nevertheless for larger sizes theoretical calculations predict so called "giant resonances" as dominant decay process in metal clusters. Due to mass limitations in storage rings exist so far only cross section measurements for simple anions and small negative molecules. In this work the electron detachment cross sections of small negatively charged carbon (Cn- n=2-12), aluminium (Aln- n=2-7) and silver clusters (Agn- n=1-11) were measured in an electrostatic ion beam trap. The classical scaling law, including only the binding energies of the valence electrons, turned out to be not sufficient, especially for larger clusters. In order to improve the correlation between measured and predicted values it was proposed to involve the influence of the cluster volume and the specific polarisability induced by long range coulomb interaction. For silver clusters the best agreement was obtained using a combination of the projected area reduced by the polarisability. The existence of "giant resonances" could not be confirmed. According to theory for clusters with a broad internal energy distribution, a power-law decay close to 1/time is expected. For some clusters the lifetime behaviour would be strongly quenched by photon emission. The thermionic evaporative decay of anionic aluminium and silver clusters in a size range from one to ten constituents was tested but a correlation could be only found incidentally for a few cluster sizes.
Die at-line Expressionsanalyse von Bioprozess-relevanten Markergenen auf der Grundlage von elektrischen Biochip-Verfahren ist eine viel versprechende Strategie für eine prozessbegleitende Beurteilung der Zellphysiologie des Produktionswirtes. Eine derartige direkte Methode für die Bestimmung des physiologischen Status würde zu einer umfassenderen Überwachung und Kontrolle von industriellen Fermentationsprozessen beitragen. Die Expressionsanalyse der Markergene mit den verwendeten elektrischen Biochips beruht auf dem Nachweis der entsprechenden mRNA über eine Sandwich-Hybridisierung und der elektrochemischen Detektion der Hybride. Hierbei sind sowohl Bead-basierte als auch Array-basierte Formate möglich. Der Bead-basierte mRNA-Nachweis nutzt paramagnetische Partikel (Beads) für die Immobilisierung von Gen-spezifischen Fängersonden. Während der Hybridisierung wird die nachzuweisende mRNA auf den Beads gebunden. Gleichzeitig hybridisiert eine Detektionssonde in einem anderen Bereich der mRNA und ermöglicht so die Markierung mit einem Enzym. Dieses setzt para-Aminophenol (pAP) frei, das an den Elektroden des Biochips über zyklische Oxidations- und Reduktionsprozesse (Redox-Recycling) amperometrisch detektiert wird. Der resultierende elektrische Strom dient als Maß für die mRNA-Menge in der Probe. Die Array-basierte mRNA-Detektion nutzt elektrische Biochips mit 16 individuell auslesbaren Elektrodenpositionen. In diesem Format werden die Fängersonden direkt auf der Elektrodenoberfläche immobilisiert. Durch die Hybridisierung wird die nachzuweisende mRNA auf den jeweiligen Elektrodenpositionen gebunden. Die Detektion erfolgt positionsspezifisch über das Enzym-kontrollierte Redox-Recycling von pAP. Der Fokus der vorliegenden Arbeit lag vor allem auf der Verkürzung, Optimierung und Automation der Bead-basierten mRNA-Detektion. Durch erste Optimierungen einzelner Protokollschritte der Bead-basierten Sandwich-Hybridisierung konnte eine Verkürzung des Protokolls von ursprünglich 4 h auf unter 3 h erzielt werden. Der Übergang zu einer Sandwich-Hybridisierung in Lösung führte vor allem zu einer verbesserten Handhabbarkeit und Reproduzierbarkeit des Protokolls. Die Neuanordnung der Sondenbindestellen auf der Ziel-mRNA und die Einführung einer zweiten Detektionssonde resultierten in signifikanten Steigerungen der Hybridisierungssignale. Dies ermöglichte eine Verkürzung der Detektionszeit auf ca. 75 min. Durch weitere Optimierungen einzelner Aspekte des Protokolls konnte schließlich eine mRNA-Detektionszeit von ca. 45 min realisiert werden. Somit wurde das Protokoll für die Bead-basierte mRNA-Detektion mit dem elektrischen Biochip, ausgehend von isolierter Gesamt-RNA, von ursprünglich 4 h auf 45 min verkürzt. Gleichzeitig konnte die Sensitivität des Protokolls um das etwa Fünffache gesteigert werden. Die Automatisierung mithilfe eines Pipettierroboters erlaubte eine parallele Bearbeitung und die automatische, sequentielle Detektion von 8 Proben innerhalb von ca. 1 h. Weiterhin wurde die Array-basierte mRNA-Detektion etabliert und teilweise optimiert. Dies ermöglichte eine parallele, elektrochemische Detektion von derzeit 4 verschiedenen mRNAs in einer Probe isolierter Gesamt-RNA innerhalb von 20 min. Allerdings sind vor der automatischen Messung noch zusätzliche Schritte für die manuelle Bearbeitung der RNA-Proben (ca. 25 min) erforderlich. Die Anwendbarkeit der entwickelten Protokolle wurde jeweils am Beispiel von ausgewählten Markergenen des industriell bedeutsamen Wirtes Bacillus licheniformis getestet. Die mithilfe der elektrischen Biochip gemessenen Expressionsprofile der Markergene korrelierten mit den mittels real-time RT-PCR bestimmten mRNA-Mengen. Somit konnte im Rahmen der vorliegenden Dissertation die Grundlage für eine Bioprozess-begleitende mRNA-Analytik, basierend auf elektrischen Biochips, geschaffen werden.
The human antibody response to experimental colonization with Staphylococcus aureus NCTC8325-4
(2008)
The four main work packages and their most important results are briefly described as following. 1. Characterization of the extracellular proteome of S. aureus NCTC8325-4 Reference maps of the extracellular proteins of S. aureus NCTC8325-4 were produced at pH ranges 6-11 and 4-7. In total, 119 (pH 6-11) and 177 (pH 4-7) protein spots were identified, corresponding to 48 and 114 proteins, respectively. Among them were many well-known virulence factors such as alpha-hemolysin (Hla), beta-hemolysin Hlb, gamma-hemolysin subunits (HlgA-C), hyaluronate lyase (HysA) and staphylococcal superantigen-like protein 11 (Ssl11). We also detected various extracellular enzymes, which can cause tissue degradation and are involved in nutrient acquisition, for example, autolysin (Atl), glycerol ester hydrolase (Geh), lipase (Lip), thermonuclease (Nuc), several serine proteases SplA-F (SplA-F), V8 protease (SspA), cysteine protease (SspB), staphopain thiol proteinase (88195808, SspP). Many of these proteins probably also contribute to the virulence of S. aureus. 2. Optimization of a 2-D immunoblot (IB) method for the comprehensive investigation of IgG binding to S. aureus extracellular proteins (strain NCTC8325-4) The immune proteome of S. aureus NCTC8325-4 was revealed by probing 2-D blots of S. aureus extracellular proteins at the two pH ranges 6-11 and 4-7 with a pool of sera from 16 volunteers. IgG binding was detected with high sensitivity using a peroxidase-coupled secondary Ab in combination with an ECL-substrate. With application of the software package Delta2D, we could clearly define 66 immune reactive spots on the immunoblots (IBs) of pH range 6-11 and 38 spots on IBs of pH range 4-7. 72 of these 104 immune reactive spots could be identified by matching the IBs with the protein reference maps. These spots represented 36 identified proteins, many of which are known virulence factors, or they are involved in bacterial cell wall biosynthesis and degradation. Generally, the most abundant proteins were also highly immune reactive, but there was no strict correlation between protein abundance and immune reactivity. Some low abundance proteins, especially basic proteins, showed high immune reactivity on 2-D IBs, for example, Atl, 88195808 (SspP) and iron-regulated surface determinant protein A (IsdA). On the other hand, we observed proteins, which were present in large amounts but did not bind IgG such as peptidoglycan hydrolase (LytM) and a hypothetical protein 88193909 (SAOUHSC_00094). 3. Determination of the anti-staphylococcal Ab profiles of S. aureus carriers and noncarriers Comparing the serum IgG binding patterns of sera from the 16 individual volunteers, we observed pronounced heterogeneity in total IgG binding, spot patterns and spot intensities. Five spots were stronger in carriers than in noncarriers (P< 0.05, Mann-Whitney U test). These spots represent IgG binding to SspA, SspB, IsaA, and two hypothetical proteins. A principal component analysis based on differential IgG binding to these spots showed that the carriers were more closely related to each other than the noncarriers, but that they could not be clearly separated from the noncarriers. 4. Does experimental colonization induce changes of the anti-staphylococcal Ab profiles? Finally, we tested whether symptom-free experimental colonization of the 16 volunteers with S. aureus NCTC8325-4 elicited an IgG response. When we compared sera obtained before colonization with those taken 4 weeks after the inoculation with the laboratory S. aureus strain, we did not observe major changes in the Ab patterns. We conclude that short- term colonization with a strain of low virulence does not suffice to induce an Ab production, which is comparable to that present already before the colonization. Thus, either long term high density colonization is required, or as we consider most likely, the adaptive immune response is primarily triggered by (minor) S. aureus infections. Taken together, in this work we have separated the soluble proteins from complex extracellular S. aureus protein extracts with good reproducibility, large coverage (pH 6-11 and 4-7) and high resolution. With application of an ECL substrate, our 2-D immunoblotting procedure resulted in the highly sensitive detection of IgG binding over a wide range of signal intensities. The most important finding with this technique was the pronounced variability of anti-staphylococcal Ab profiles in healthy adults. This could well explain differences in susceptibility to S. aureus infection and its complications. The Ab responses are presumably triggered by long-term colonization or, more likely, by minor infections with S. aureus, since experimental nasal colonization of healthy volunteers with a bacterial strain of low virulence did not induce impressive changes in the Ab profiles.
Zusammenfassung In der basalen Populationsstudie SHIP-0 (Study of Health in Pomerania) zeigten sich Assoziationen zwischen dem Zustand parodontaler Gewebsschädigung und dem Magnesiumserumspiegel. Außerdem ließen sich in SHIP-0 bei Einnahme magnesiumhaltiger Medikamente auch positive Wirkungen auf den Zahnhalteapparat erkennen. Ziel dieser Arbeit sollte es daher sein, diese Tendenzen im Rahmen der 5-Jahres-Folgestudie SHIP-1 zu verifizieren. Zu diesem Zwecke wurden die an SHIP-1 teilnehmenden Probanden zur Beziehung ihres basalen Magnesium/Kalzium-Verhältnisses zur Progression ihres parodontalen Zustands untersucht. Folgende Ergebnisse wurden erzielt: 1. Bei einem hohen Magnesiumserumspiegel findet eine Verlangsamung der parodontalen Gewebedestruktion statt. 2. Es bestehen deutliche Dosis-Wirkungsbeziehungen des Magnesium/Kalzium-Verhältnisses im Serum zum parodontalen Status. 3. Der Magnesium-Effekt tritt unabhängig von vorhandenen zusätzlichen Risikofaktoren auf. Dies betrifft vor allem Bildung, Diabetes, Rauchen und das Alter. 4. Die Kombination aus weiblichem Geschlecht und Diabetes ist die wichtigste Ursache für ein geringes Magnesium/Kalzium-Verhältnis. 5. Ein hohes Gesundheitsbewusstsein, gekennzeichnet durch eine hohe Bildung und Nichtrauchen, ist mit einem hohen Magnesium/Kalzium-Status assoziiert. 6. Es nahmen von 4290 Probanden der SHIP-0 nur noch 3300 an SHIP-1 teil, deren Risikofaktorenverteilung sich verändert hat. Das follow-up ist daher nicht mehr bevölkerungs-repräsentativ, da besonders risikobelastete Patienten fernblieben. Diese Arbeit gibt damit einen Ausblick auf die möglichen Wirkungen des Magnesium/Kalzium-Verhältnisses und dessen Einfluss auf den Zahnhalteapparat. Ob sich durch Magnesiumeinnahme ein positiver Effekt auf die parodontale Situation erreichen lässt, muss durch weitere Untersuchungen geklärt werden.
Die biomechanische Funktion der Hand ist bis heute noch weitgehend ungelöst, wie auch die Entschlüsselung der Hand nach dem Prinzip der D-Ketten bisher lediglich für die Interphalangealgelenke und das MCP gelungen ist. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass sich die Ausrichtung der D-Ketten in der Hand durch Betrachtung von anatomischen Abbildungen in der Literatur, MRT-Aufnahmen und einem Ge-samtabdruck der Hand orientierend ableiten lassen. Mit den gefundenen D-Ketten ist eine allgemeine Verschaltung derselben nach den Gesetzmäßigkeiten der Getriebe-lehre in der horizontalen Schnittebene möglich. Daraus resultiert für die gesamte Hand ein biomechanisches Flechtwerk von geometrischen Einheitskörpern mit einer Verschaltung von 2 bis 8 Gelenken in Form einer insgesamt molekülähnlichen Struk-tur. Erweiternd zu den bestehenden Stabilitätskonzepten der Handwurzel, ist der Pha-lanx II und in Fortsetzung Metakarpale II, Trapezoideum, Skaphoid, Lunatum und Triquetrum eine Grundfunktion als kraftübertragendes Gewölbe zuzuordnen. Modell-versuche mit diesem Grundgewölbe der Hand zeigen physikalische Stabilität und geben Gewölbeveränderungen bei Lastaufnahmen wieder und verdeutlichen Auswir-kungen von symmetrischen wie asymmetrischen Krafteinleitungen und von Bandrup-turen, wie sie klinisch stattfinden könnten. Verdeutlichen die Versuche dieser Arbeit mögliche Wege der Entschlüsselung der biomechanischen Anordnung und Funktion der Hand in der Horizontalen, so wird hiermit auch auf die Möglichkeit verwiesen, wie im nächsten Schritt die Funktion der Hand räumlich abgeleitet und entschlüsselt werden könnte.
Wird nach einer ischämischen Phase, in der Herzmuskelgewebe vorübergehend mit Sauerstoff und weiteren Nährstoffen pathologisch bedingt unterversorgt wird, die Durchblutung des Gewebes wiederhergestellt (Reperfusion), finden auf zellulärer Ebene komplexe Signaltransduktionsmechanismen statt, die entweder für das Gewebe schädlich sein können („Ischämie-Reperfusionsschaden“) oder das Herzmuskelgewebe vor weiteren Schädigungen schützen (Kardioprotektion). Felix et al. gaben Hinweise auf während der frühen Reperfusion freigesetzte Substanzen in post-ischämischem Effluat, die den Calciummetabolismus von isolierten adulten Rattenkardiomyozyten beeinflussen und in Folge die Kontraktilität reduzieren (Felix et al. 2001). Ziel der Arbeit war es, die Signalwege zu identifizieren, die negativ-inotrop auf isolierte Kardiomyozyten wirken, um letztendlich Rückschlüsse auf die Identität der Mediatoren im Effluat ziehen zu können. Experimentelle Vorarbeiten gaben Hinweise darauf, dass die negativ-inotropen Mediatoren des Effluates aus dem Arachidonsäure-Stoffwechsel freigesetzt werden. Daher wurde in der Arbeit die Rolle des Cyclooxygenase- und Prostaglandin-Metabolismus bei der Vermittlung des negativ-inotropen Effekts von post-ischämischem Effluat auf isolierte Kardiomyozyten untersucht. Nach 10 min globaler „stop-flow“-Ischämie wurden Herzen adulter Ratten reperfundiert und das Koronareffluat über 30 s gesammelt. Die Effekte dieses post-ischämischen Effluates auf die Zellkontraktion (systolische Zellverkürzung) und den Calciumstoffwechsel (Calciumtransienten) wurden mit Hilfe der Fluoreszenzmikroskopie an elektrisch stimulierten, laminierten und mit Fura-2AM gefärbten adulten Rattenkardiomyozyten analysiert. Als Kontrolle wurde Effluat aus der Perfusion vor der Ischämiephase verwendet. Die vorliegende Untersuchung analysierte die Rolle der Cyclooxygenase und von Prostaglandin-Rezeptoren in der Signaltransduktion der negativ-inotropen Faktoren durch Anwendung verschiedener Inhibitoren und Antagonisten. Die Expression der Cyclooxygenase-Isoformen und der verschiedenen Prostaglandin-Rezeptoren wurde mittels Western Blot und Immunfluoreszenzfärbungen untersucht. Laminierte und mit Fura-2AM gefärbte adulte Kardiomyozyten exprimierten beide Isoformen der Cyclooxygenase. Die Expression der Stress-induzierten Cyclooxygenase-2 war in laminierten Kardiomyozyten im Vergleich zu nicht-laminierten Kardiomyozyten erhöht. Adulte Rattenherzen exprimierten auf niedrigem Level basal die Cyclooxygenase-2. Eine 10-minütige Ischämiephase führte nicht zu einer Verstärkung der Expression. Durch Vorinkubation der Zellen mit dem Cyclooxygenase-Inhibitor Indomethacin und den Cyclooxygenase-2-Inhibitoren NS-398 und Lumiracoxib wurde der negativ-inotrope Effekt von post-ischämischem Effluat auf Calciummetabolismus und Kontraktilität gehemmt. Der Cyclooxygenase-1-Inhibitor SC-560 hingegen beeinflusste die Effekte des post-ischämischen Effluates nicht. Post-ischämisches Effluat reduzierte in autonom kontrahierenden neonatalen Kardiomyozyten wie in adulten Zellen den Calciumtransienten und wirkte außerdem reprimierend auf die Schlagfrequenz. Die reduzierende Wirkung auf beide Parameter konnte durch Anwendung von Indomethacin, NS-398 und Lumiracoxib blockiert werden. Im Western Blot konnten in isolierten Kardiomyozyten Rezeptoren für Prostaglandin D (DP1 und DP2), E (EP1-EP4), I und Thromboxane nachgewiesen werden. Durch die Anwendung selektiver Prostaglandin-Rezeptor-Antagonisten konnte der Signaltransduktionsmechanismus „downstream“ der Cyclooxygenase-2 auf die Rezeptoren EP2 und EP4 eingegrenzt werden. Der Effekt von post-ischämischem Effluat ist außerdem Proteinkinase A-abhängig. Die Ergebnisse der Experimente mit dem Proteinkinase A-Inhibitor Rp-cAMPS stehen im Einklang mit den cAMP-Analysen von Lysaten adulter Kardiomyozyten, die mit post-ischämischem Effluat vorbehandelt wurden und im Vergleich zur Kontrolle eine erhöhte cAMP-Konzentration aufwiesen. Die negativ-inotrope Wirkung von post-ischämischem Effluat zeigt eine kardioprotektive Funktion der post-ischämisch freigesetzten Substanzen an. Die Wirkung des Effluates konnte durch Anwendung des Inhibitors für sarkolemmale und mitochondriale Kalium(ATP)-Kanäle Glibenclamid und des für sarkolemmale Kalium(ATP)-Kanäle selektiven Inhibitors HMR-1098 aufgehoben werden. Außerdem wurde die Wirkung des post-ischämischen Effluates auf Kardiomyozyten in extrazellulärem Milieu mit erhöhter Calciumkonzentration untersucht. Im Unterschied zur Kontrolle verminderte das post-ischämische Effluat den intrazellulären diastolischen und systolischen Calciumanstieg. Bei den Mediatoren im post-ischämischen Effluat handelt es sich vermutlich um Substanzen aus dem Arachidonsäuere-Stoffwechsel, die in isolierten Kardiomyozyten durch die Cyclooxygenase-2 umgesetzt werden und über EP2-/EP4-Rezeptoren durch die Aktivierung von sarkolemmalen Kalium(ATP)-Kanälen negativ-inotrop und kardioprotektiv wirken.
Laboratorien stehen heute unter großem Druck, schnell qualitativ hochwertige Analysen von Patientenproben zu erstellen. Möglichst ohne großen finanziellen, materiellen oder personellen Mehraufwand sollen Laborergebnisse so schnell wie möglich die behandelnden Ärzte erreichen um entsprechende Therapieschritte einzuleiten und die Behandlungsqualität der Patienten zu erhöhen. Dabei sind in den vergangenen Jahren viele Fortschritte im Bereich der Probenanalyse durch den Einsatz verbesserter Analysegeräte und Laborstrecken erzielt worden. Dadurch ließ sich eine zügigere Probenanalyse erreichen. Die präanalytische Phase, die den Zeitraum zwischen Probengewinnung und Probenanalyse umfasst, konnte jedoch nur teilweise hinsichtlich einer schnelleren Probenbearbeitung optimiert werden. Zwar konnte durch die Einführung automatischer Laborstrecken die Bearbeitung der Proben beschleunigt werden, den größten zeitlichen Anteil in dieser Phase nimmt aber nach wie vor die Zentrifugation der Blutproben ein. Dies hängt vor allem mit den in der klinischen Praxis häufig verwendeten vakuumhaltigen Blutentnahmeröhrchen zusammen, die am Röhrchenboden ein Trenngel enthalten. Dieses Trenngel wandert während der Zentrifugation zwischen Serum und Sediment und bildet dort eine Trennschicht aus, die eine Diffusion zwischen den beiden Schichten verhindert. Bislang mussten diese Blutentnahmeröhrchen mindestens 10-13 Minuten lang zentrifugiert werden, damit das Gel während der Zentrifugation an der Röhrchenwand entlang wandern und die Trennschicht ausbilden kann. In einer Neuentwicklung der häufig verwendeten Serumröhrchen der Firma Becton Dickinson, die BD Vacutainer®SST™II Advance, ist der Guss des Trenngels optimiert worden. Dieses Gel weist am Rand des Röhrchens eine kleine Ausziehung auf, die die Gelwanderung in den Röhrchen beschleunigen soll. Für die vollständige Ausbildung der Geltrennschicht soll die Zentrifugationszeit auf fünf Minuten verkürzt und die Zentrifugalbeschleunigung auf 3000 g erhöht werden können. Da hier die Erythrozyten einem erhöhten thermischen und mechanischen Stress ausgesetzt sind, muss eine durch die Zentrifugation verursachte Hämolyse ausgeschlossen werden, um die Analysequalität der Proben nicht zu beeinträchtigen. In der vorliegenden Studie wurden die BD Vacutainer®SST™II Advance erstmals unter klinischen Bedingungen und mit einem großen Probenvolumen auf das Vorliegen einer Hämolyse unter den verkürzten, alternativen Zentrifugationsbedingungen untersucht. Hierzu wurden in zwei Studienphasen jeweils 104 doppelte Serumproben untersucht, die in der klinischen Routine auf den Stationen des Universitätsklinikums Greifswald gewonnen wurden. Eine Probe wurde jeweils unter den im Labor des Instituts für Klinische Chemie und Laboratoriumsmedizin standardisierten, konventionellen Zentrifugationsbedingungen (13 Minuten Zentrifugationszeit bei 1700 g) zentrifugiert, die zweite Probe unter den verkürzten, alternativen Zentrifugationsbedingungen (5 Minuten Zentrifugationszeit bei 3000g). Anschließend wurden die Serumproben auf das Vorhandensein einer Hämolyse untersucht. Dazu wurden die hämolysesensitiven Parameter freies Hämoglobin, Laktatdehydrogenase, Aspartataminotransferase und Kalium bestimmt. Ebenso wurde die Integrität und Vollständigkeit der Gelschicht dokumentiert. In einer dritten Studienphase wurde die Ausprägung verschiedener Hämolysegrade in den Proben retrospektiv bestimmt. Hierfür wurden die bei jeder Probe anhand des Gehaltes an freiem Hämoglobin spektralphotometrisch bestimmten Hämolyseindices statistisch ausgewertet. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass unter den alternativen, verkürzten Zentrifugationsbedingungen im Vergleich zu den konventionellen Zentrifugationsparametern die Hämolyserate in den BD Vacutainer®SST™II Advance in allen drei Studienphasen nicht erhöht, sowie die Gelbarriere in allen Proben intakt war. Aufgrund dieser Studienergebnisse konnte die Zentrifugationszeit im Zentrallabor des Instituts für Klinische Chemie und Laboratoriumsmedizin von 13 Minuten um 60 % (8 Minuten) auf 5 Minuten gesenkt werden. Somit konnte die Effizienz der Probenbearbeitung deutlich erhöht werden. Die BD Vacutainer®SST™II Advance können somit für den klinischen Einsatz unter den verkürzten Zentrifugationsbedingungen empfohlen werden.
In der vorliegenden Arbeit wurden 32 humane Lungenresektate mit nicht-kleinzelligen Lungentumoren im isolierten humanen Lungenperfusionsmodell (IHLP) unter annähernd physiologischen Bedingungen perfundiert und ventiliert. Zehn Präparate dienten als Kontrollgruppe, an 11 Präparaten wurde eine Laserablation mit einer oder zwei Laserfasern durchgeführt und an weiteren 11 Präparaten eine Laserablation mit anschließender Instillation einer Doxorubicinlösung durchgeführt. Ein Ziel der Arbeit war die Analyse der Wärmeausbreitung während der Laserablation. Dazu wurden drei Thermosonden in definierten Abständen zu den Laserfasern positioniert und die Temperatur gemessen. Ein weiteres Ziel war die makroskopische Analyse der laserinduzierten Gewebeveränderungen und der Ausbreitung der Doxorubicinlösung. Zu diesem Zweck wurden die Präparate nach Beendigung der Versuche (Laserablation und weitere sechs Stunden Perfusion und Ventilation) entlang der Laserfaser aufgeschnitten und drei verschiedene Zonen der Gewebszerstörung (Höhle, Koagulationszone und Intermediärzone) ausgemessen sowie anhand der roten Verfärbung die Ausbreitung des Doxorubicins ermittelt. Anschließend wurden die Präparate mit HE-Färbung behandelt und mikroskopisch das Ausmaß der Gewebszerstörung bestimmt. Bei allen Versuchen wurden logarithmische Temperaturverläufe beobachtet. In den meisten Fällen wurde die Zieltemperatur von 80°C trotz einsetzender Karbonisation erreicht. Makroskopisch wurde eine Höhlenbildung mit umgebender Koagulationszone und angrenzender Intermediärzone gesehen. Die Koagulationszone war bei kleinen und mittleren Tumoren signifikant größer als bei großen Tumoren. Eine Korrelation zwischen dem Volumen der laserinduzierten Gewebszerstörung und der zugeführten Energie sowie der Dauer der Laserablation bestand nicht. Die Doxorubicinlösung diffundierte 1 - 2 mm in das umgebende Gewebe. Histologisch wurden Koagulationsnekrosen von durchschnittlich 1 mm um den induzierten Gewebedefekt (Höhle) herum beobachtet.