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In der vorliegenden prospektiven, randomisierten Doppelblindstudie sollte der NMDA-Rezeptor-Antagonist Dextromethorphan hinsichtlich der pr¨a;emptiv analgetischen Wirkung bei herzchirurgischen Patienten, die sich einer aortokoronaren Bypassoperation oder einem operativen Aortenklappenersatz mit medianer Sternotomie unterzogen, untersucht werden. Die demografischen Daten zeigten keinen signifikanten Unterschied zwischen den beiden Gruppen. Die Verumgruppe (n = 68) erhielt am Abend vor der Operation und am Operationstag zus¨a;tzlich zur ¨u;blichen Pr¨a;medikation jeweils 60 mg Dextromethorphan. Die Kontrollgruppe (n = 66) erhielt stattdessen ein Placebopr¨a;parat. Die Operation wurde in totaler intraven¨o;ser Allgemeinan¨a;sthesie und Herz-Lungen-Maschinen-Technik durchgef¨u;hrt. Die Narkose wurde nach Applikation von 0,5 mg/kg KG Morphin und 1 g Metamizol unmittelbar nach der Operation beendet. Zu definierten Messzeitpunkten (6, 18, 30, 42, 54 und 66 Stunden postoperativ) wurden der Schmerzmittelbedarf anhand einer PCA-Pumpe, die Schmerzintensit¨a;t mittels visueller Analogskala in Ruhe und bei Bewegung, der Sedierungsgrad und die Zufriedenheit protokolliert. Sowohl die Anzahl der angeforderten wie auch die Anzahl der applizierten Morphinboli zeigten in beiden Gruppen ein Minimum im ersten Messintervall. Der Unterschied zwischen beiden Gruppen war statistisch nicht signifikant. Der maximale Morphinbedarf zeigte sich im zweiten Messintervall (6 bis 18 h postoperativ). Hier gab es ebenfalls keinen statistisch signifikanten Unterschied zwischen den Gruppen. Die Zufriedenheit der Patienten war im letzten Messintervall (54 bis 66 h postoperativ) am gr¨o;ßten. Auch hier zeigte sich kein signifikanter Unterschied zwischen beiden Gruppen. Hinsichtlich des Geschlechts ließ sich in dieser Untersuchung kein signifikanter Unterschied beim Schmerzmittelbedarf nachweisen. Der erhoffte Morphineinspareffekt als Folge einer pr¨a;emptiven Analgesie vermittelt durch Dextromethorphan konnte nicht nachvollzogen werden.
In der vorliegenden Arbeit wurde ein Score aus klinischen und laborchemischen Routine-Parametern entwickelt, der frühzeitig eine Late-onset-Sepsis bei Frühgeborenen mit sehr niedrigem Geburtsgewicht diagnostiziert. Er besteht aus 9 Parametern in 5 Kategorien und wird bei mindestens 2 pathologischen Kategorien als positiv angenommen. In der Berechnungskohorte erreichte er eine Sensitivität von 89,3% und eine Spezifität von 100%. In einer unabhängigen Validierungskohorte zeigte er mit einer Sensitivität von 84,0% und einer Spezifität von 91,7% ebenfalls eine gute Aussagekraft. Der Score kann als Entscheidungshilfe am Diagnosetag dienen.
Entwicklung eines freien Perforator- Fett- Faszienlappens der Arteria epigastrica inferior (DIEAPA) mit geringem Entnahmedefekt zur mikrochirurgischen Rekonstruktion eines Volumendefektes bei querer Gesichtsspalte Einleitung: In der Gesichtschirurgie stellt die Rekonstruktion von reinem Fettgewebe in einer Menge, welche die Möglichkeiten der freien autologen Fettgewebstransplantation mittels Mikrokanülen nach Coleman übersteigt eine besondere Herausforderung dar. In der folgenden Dissertation soll die Entwicklung eines Perforatorgefäß gestielten freien Fett- bzw. Fett- Fascienlappens der Arteria epigastrica inferior und seine erfolgreiche klinische Anwendung zur Volumenrekonstruktion bei einer seltenen Form der queren Gesichtsspalte beschrieben werden. Materieal und Methodik: In anatomischen Studien wurden an 5 formalinfixierten Leichen, davon 2 männliche und 3 weibliche pro Seite jeweils ein periumbilicaler Fett- Fascienlappen gestielt an einem Perforatorgefäß von ca. 2mm präpariert und gehoben. Ein freier Fettlappen der A. epigastrica inferior (DIEA: deep inferior epigastric atery) wurde endoskopisch assistiert gewonnen. In klinischen Studien wurden an 20 Patienten, die sich zur Durchführung von Bauchdeckenreduktionsplastiken in unserer Klinik einfanden, kontinuierliche intra- und postoperative Messungen der interzellulären Sauerstoffkonzentrationen und Gewebetemperaturen mittels Licox Sonden durchgeführt, um den Einfluß der Perforatorgefäße der A. epigastica inferior auf den periumbilikalen Fettpannus zu quantifizieren. Eine Messung erfolgte bei einer Bauchdeckenplastik mit geringer Hautresektion, die endoskopisch assistiert und unter Schonung der lateralen Perforatorgefäße durchgeführt wurde. Bei einer 19 jährigen Patientin mit eine seltenen Form der queren Gesichtsspalte, führten wir eine Volumenrekonstruktion der rechten Gesichtsseite mittels freien Perforatorgefäß gestielten Fett- Fascienlappens der A. epigastica inferior durch. Die Volumenstabilität des mikrochirurgisch anastastomosierten Fettlappens wurde über 2 Jahre mittels Ultraschalluntersuchungen, postoperativen MRTs sowie fotodokumentatorisch nachuntersucht. Ergebnisse: In einem Radius von ca. 8cm um den Bauchnabel herum fanden sich unsymmetrisch 2 bis 5 die Faszie des Muskulus obliquus externus perforierende Gefäße, die nach Präperation in den Muskulus rectus abdominis mikrochirurgisch relevante Gefäßkaliber von mehr als 2 mm aufwiesen. Die intra- und postoperativen interzellulären Sauerstoffkonzentrationen im periumbilikalen Fettpannus zeigten einen massiven Abfall nach Absetzung der Perforatorgefäße der A. epigastrica inferior bei den Bauchdeckenreduktionsplastiken. Ein Perforator gestielter Fett- Fascienlappen der A. epigastrica inferior (DIEAPA) konnte endoskopisch assistiert mit minimalem Entnahmedefekt gehoben und zur Augmentation der Wange bei einer Patientin mit queren Gesichtsspalte eingesetzt werden. Das Transplantat wurde zwei Jahre nachkontrolliert und eine Volumenabnahme von ca. 30% festgestellt werden. Diskussion: Die Entwicklung des perforatorgestielten Fett- Fascienlappens aus der vorderen Bauchregion, sowie seine klinische Anwendung sind nach unserem Wissen in der Literatur noch nicht beschrieben worden und stellen in der rekonstruktiven Chirurgie eine Möglichkeit der autologen Weichgewebeaugmentation mit kaum sichtbaren Entnahmedefekt dar.
Gegenstand: Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die experimentelle Untersuchung eines mit verschiedenen Zusätzen modifizierten Calciumphosphatzementes an Minischweinen. Als Alternative zu autogenen Knochentransplantaten gewinnen Knochenersatzmaterialien zunehmend an Bedeutung. Der mit Chondroitinsulfat modifizierte Calciumphosphatzement soll für die Sanierung von Knochendefekten genutzt werden. Diese Arbeit untersucht die osteogene Potenz kleiner funktioneller Gruppen der extrazellulären Matrix wie Chondroitinsulfat. Material und Methode: Insgesamt wurden 40 Defekte an zehn adulten LEWE-Minischweinen im Unterkieferbereich gesetzt (4 Defekte pro Minischwein) und mit Knochenersatzmaterial gefüllt. Ein mit Eigenblut und autologer Spongiosa gefüllter Defekt wurde als Referenz genutzt. Die drei anderen Defekte wurden entweder mit Biozement D, mit Biozement D/Kollagen-I-Gemisch oder Biozement D/Kollagen-I/Chondoitinsulfat-Gemisch gefüllt. Alle drei Knochenersatzmaterialien basierten auf einem pastösen Hydroxylapatit-Zement-Gemisch. Die Versuchsauswertung erfolgte mittels histologischer Imageanalyse am unentkalkten Trenn-Dünnschliffpräparat. Alle zehn Tiere konnten nach komplikationsloser Einheilung nach drei Monaten einer histomorphometrischen Bewertung zugeführt werden. Der intraoperationem aushärtende Hydroxylapatit-Kollagen-I-Chondroitinsulfat-Zement zeigte osteokonduktive Materialeigenschaften. Die vom Defektrand ausgehende Resorption und knöcherne Substitution gestaltete sich außerordentlich rasch. Nach 3-monatiger Einheilzeit konnte bei Zweidrittel der Defektfläche ein knöchernes Remodeling nachgewiesen werden. Schlussfolgerungen: Der neu entwickelte Hydroxylapatit-Kollagen-I-Chondroitinsulfat-Zement eignet sich als Knochenersatzmaterial am Tiermodell. Diese Schlussfolgerung basiert sowohl auf seiner guten knöchernen Integration und Resorption als auch durch seine gute Applizierbarkeit intra operationem. Der Zusatz von Chondroitinsulfat und Kollagen Typ I zu Calciumphosphatzementen führt zu einer statistisch signifikanten Steigerung des Knochenumbaus und der Knochenneubildung. Die vorliegenden Versuche belegen, dass durch Zugabe von Komponenten der extrazellulären Matrix wie Chondroitinsulfat die osteogene Potenz von Knochenersatzstoffen weiter gesteigert werden kann.
Beim Typ-1 Diabetes handelt es sich um eine multifaktorielle Autoimmunerkrankung, die auf dem Zusammenspiel genetischer, immunologischer und umweltbedingter Faktoren beruht. Hilfreich bei der Identifizierung krankheitsassoziierter Genloci sind diverse Tiermodelle, bei denen durch Kreuzungsstudien kongene Linien mit spontanen Rekombinationen im Bereich diabetes-suszeptibler oder diabetes-resistenter Genloci entstehen. Ein „Produkt“ solcher Kreuzungen ist die homozygote BB.6S m Rattenlinie, die obwohl Träger der diabetogenen Iddm1 und Iddm2 Genloci, nur eine T1D-Inzidenz von 10 % aufwies. Ursache für den diabetes-protektive Effekt war der alleinige chromosomale Austausch des diabetogenen Iddm4 Bereiches auf Chromosomen 6 der BB/OK Ratte durch den einer männlichen, diabetes-resistenten SH Ratte. Innerhalb dieser Arbeit sollten daher folgende Fragestellungen geklärt werden. 1. Ist die Iddm4 vermittelte Reduktion der Diabetesinzidenz auf die Expression eines oder mehrere potentieller diabetes-protektiver Gene zurückzuführen? 2. Wird das T1D Risiko durch den in diesem Bereich liegenden Imprintinglokus Dlk1-Dio3 beeinflusst? Zur Beantwortung dieser Fragen wurde eine zweite kongene Rattenlinie generiert. Die BB.6S f Linie, deren Iddm4 Genlocus von weiblichen SH Ratten abstammte, zeichnete sich wie die BB.6S m durch eine massive Reduktion der T1D Inzidenz aus. Nur 13 % der BB.6S f Ratten entwickelten einen T1D. Bei der Analyse der Expression von Strukturgenen konnten keine einheitlichen Muster zwischen BB.6S m und BB.6S f Ratten im Bezug zu BB/OK Ratten detektiert werden. Erst die Analyse des Expressionsmusters von mikroRNAs, deren Gene im Iddm4 Bereich und hier insbesondere im Dlk1-Dio3 Gencluster lokalisiert sind, ergaben sich Hinweise auf die mikroRNAs mir-337, mir-345 und mir-299 als potenzielle Kandidaten für einen T1D Schutz. Im zweiten Teil der Arbeit sollte geklärt werden, ob die T1D Inzidenz durch genomische Prägung der Gene des Dlk1-Dio3 Imprintingclusters beeinflusst wird: So sind auf dem väterlich vererbten Allel unter anderem die Gene Dlk1, Rtl1 und Dio3 aktiviert, während bei mütterlicher Abstammung Gtl2 und mikroRNAs exprimiert werden. Zur Klärung dieser Fragestellung wurden heterozygote F1 Hybride aus den Kreuzungen (BB/OK x BB.6S m) und (BB.6S m x BB/OK) generiert. Die phänotypischen Daten belegen, dass die heterozygoten Tiere in der Regel eine höhere T1D Inzidenz aufwiesen, die zusätzlich in Abhängigkeit vom Geschlecht der Nachkommen und dem Vererbungsmuster zwischen 21 und 74 % variierte. Generell waren weibliche Nachkommen besser vor einem T1D geschützt als männlichen Nachkommen. Außerdem zeigte sich, dass die T1D Inzidenz niedriger war, wenn das SHR Allels väterlicherseits vererbt wurde. Diese Sachverhalte deuten einerseits auf eine Interaktion des Iddm4 Bereichs von Chromosom 6 mit dem biallelischen X-Chromosom hin. Eine weitere Analyse der Dlk1 Expression belegt, dass es beim Fehlen des paternalen SHR Allels überraschenderweise zu einer biallelischen Expression des Dlk1 Genes kommt. Dieser Effekt ist assoziiert mit dem Verlust der Iddm4 vermittelten T1D Protektion. Die Daten der vorliegenden Arbeit lassen zusammenfassend drei Aussagen zu. I. Es konnte unter Einsatz der beiden kongenen BB.6S Rattenlinien kein Gen identifiziert werden, das den durch den Iddm4 Bereich der SH Ratte vermittelten Diabetesschutz bewirkt. II. Die Diabetesinzidenz wird offensichtlich durch Interaktion zwischen Chromosom 6 und dem biallelischen X-Chromosom beeinflusst. III. Hier konnte erstmals tierexperimentell bestätigt werden, dass die Manifestation eines T1D durch Imprinting geprägt wird.
An zwei modernen Dentaleinheiten der Firmen KaVo und Sirona aus dem ZZMK der Universität Greifswald wurde der endständige Einweg-Membranfilter „Germlyser® ENT“ auf seine Filterleistung untersucht, Kühl- und Spülwasser gemäß den RKI-Richtlinien mit Gesamtkoloniezahlen < 100 KBE/ml zu erzeugen. Im Verlauf der Untersuchungen konnte festgestellt werden, dass die derzeit übliche Betriebswasseraufbereitung mit H2O2 keine zufriedenstellenden Ergebnisse liefert. Der Richtwert von 100 KBE/ml wurde bereits 2 d nach chemischer Intensivdekontamination überschritten. Die Wasseraufbereitung durch den Germlyser® ENT Membranfilter konnte an allen Arbeitsenden beider Dentaleinheiten für 7 d hygienisch einwandfreies Wasser produzieren. Die vom Filterhersteller angegebene Standzeit von 3 Monaten konnte allerdings nicht erreicht werden. Durch zusätzliche Desinfektion des Mikromotors an der KaVo Dentaleinheit konnte die Wasserqualität verbessert und die Standzeit des Filters verlängert werden. Die Gesamtkoloniezahl nach 28 d betrug 72 KBE/ml. Gerätekupplungen, Mikromotoren und Luft-Wasser-Spritzen, für die bisher keine Aufbereitungsmaßnahmen vorgesehen sind, konnten als mögliche Kontaminationsquelle für das Kühlwasser identifiziert werden. Die fehlende Filtrationsmöglichkeit am Spülbecherauslass zieht eine starke Verunreinigung des Spülbecherwassers nach sich. Als alleinige Wasseraufbereitungsmethode in Dentaleinheiten ist der Germlyser® ENT Membranfilter in seiner untersuchten Form daher nicht geeignet. Ergänzend zu systemischen Maßnahmen kann der Filter die Wasserqualität verbessern.
Ziel der Studie war es, die Dynamik der Mundgesundheit, gemessen an der Kariesverbreitung von Vorschul- und Schulkindern in Mecklenburg-Vorpommern (M-V) zwischen 2002 und 2008 während der schrittweisen Realisierung der Intensivprophylaxe zu analysieren. Das Intensivprophylaxeprogramm mit rund 300 Tsd. Teilnehmern wurde durch die Landesarbeitsgemeinschaft zur Förderung der Jugendzahnpflege (LAJ) in 11 Städten und Kreisen in M-V durchgeführt. Die Kinder besuchten Kindergärten und unterschiedliche Schularten. Diese Einrichtungen wurden in Risiko- und Nichtrisiko-Einrichtungen klassifiziert. Demzufolge gehörten Kinder aus Risiko- und Nichtrisiko-Kindergärten, Risiko- und Nichtrisiko-Regelschulen und Sonderschulen mit und ohne Gruppenintensivprophylaxe zu den Probanden. Um den Zahngesundheitszustand zu bestimmen, wurde der allen bekannte DMF-Index (1938 von Klein, Palmer und Knutson entworfen) verwendet. Im Zuge unseres Intensivprophylaxeprogramms wurden Impulse in jährlichen, halbjährlichen, vierteljährlichen, monatlichen und wöchentlichen Zeitintervallen erfasst und ausgewertet. Deren Inhalt bestand aus einer Wissensüberprüfung zur zahnärztlichen Prophylaxe und einer praktischen Durchführung von Zahnputzübungen mit fluoridhaltigen Präparaten. Alle klinischen Daten wurden für das Programm in speziell dafür vorbereiteten Bögen registriert und anschließend an die Abteilung für Präventive Zahnmedizin und Kinderzahnheilkunde des ZZMK der Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald gesendet. Für die Intensivprophylaxe in den jeweiligen 11 Kreisen wurden folgende Institutionen ausgewählt: allgemeine Förderschulen und Schulen für geistig Behinderte sowie Kindergartenstätten mit erhöhtem Kariesrisiko. Die Auswahl der Einrichtung war abhängig von deren Bereitschaft und Bedürftigkeit, den Vorgaben der Landesarbeitsgemeinschaft zur Förderung der Jugendzahnpflege und dem negativ auffälligen Pflegezustand bei Kindern. In den Kitas und allen Grundschulen wurde die Auswahl getroffen hinsichtlich des dmf-/DMF-Index‘. Mittels eines Fragenbogens wurden Informationen von den Zahnärzten und Zahnarzthelfern eingeholt. Demnach sind die folgenden wichtigsten Daten erhoben worden: in den Kindergärten waren täglich die meisten Kinder am Zähneputzen beteiligt; in keiner Grundschule putzten im Rahmen der Intensivprophylaxe alle Kinder täglich ihre Zähne; nur in einem Kreis putzten die Kinder in den Förderschulen täglich ihre Zähne, meistens waren nur wenige Kinder am Zähneputzen beteiligt; in den Kindergärten bekamen Kinder zum Zähneputzen meistens Kinderzahnpasta; in den Schulen bekamen sie hauptsächlich Fluoridgelee; mit Fluoridgelee putzten die Kinder in den Förderschulen ihre Zähne ein- oder zweimal pro Jahr; beim Zähneputzen waren meist Erzieher, Lehrer oder Prophylaxehelfer beteiligt. Es können folgende Schlussfolgerungen gezogen werden: das Intensivprophylaxeprogramm der Landesarbeitsgemeinschaft zur Förderung der Jugendzahnpflege in M-V war bedarfsorientiert an den aktuellen und kariesepidemiologischen Untersuchungen. Generell ließ sich bei Kindern und Jugendlichen in M-V durch regelmäßige und gruppenprophylaktische Impulse eine Verbesserung der Mundgesundheit erzielen. Die Anzahl der Impulse sowie der Probanden ist kontinuierlich angestiegen. Die mindestens 2 Mal jährliche Applikation der Fluoride stellte im Rahmen der Gruppenprophylaxe eine effektive Maßnahme zur Hemmung der Karies bei Kindern vor allem aus den Nichtrisiko-Einrichtungen dar. Weiterhin war die Kariesentwicklung im Milchgebiss in den Risiko-Einrichtungen nicht zufriedenstellend. In den Nichtrisiko-Einrichtungen zeigte die Kariesprävalenz immer eine abnehmende Tendenz der dmft-Werte. Die Kariesreduktion im permanenten Gebiss war höher als die im Milchgebiss, weshalb weiterhin ein größerer Prophylaxebedarf im Milchgebiss besteht. Es bestand eine klare Korrelation zwischen dem Schultyp und dem Kariesbefall. Außerdem verfügten die Kinder aus den Sonderschulen über größere DMFT-Werte als die Kinder aus den Regelschulen. Zudem konnte nachgewiesen werden, dass bei den Nichtrisiko-Gruppen ein größerer Kariesrückgang als bei den Risiko-Gruppen zu verzeichnen war. Infolgedessen sollten Risiko-Gruppen zukünftig weiter intensiv und wirksam betreut werden. Die von den Zahnärzten vorgenommene Differenzierung zwischen Risiko- und Nichtrisiko-Einrichtungen war nicht immer richtig, besonders hinsichtlich des Milchgebisses. Die Unterscheidung zwischen Sonderschulen mit und ohne Gruppenintensivprophylaxe erwies sich in dieser Studie als nicht korrekt, weil Sonderschulen immer Risiko-Einrichtungen sind. Es wurde konstatiert, dass bei den 3- und 6-jährigen Mädchen eine bessere Mundgesundheit zu beobachten ist als bei den gleichaltrigen Jungen. Demgegenüber verhielt sich die Mundgesundheit bei den 9- und 12-Jährigen umgekehrt. Demzufolge verfügten Mädchen über ein gesünderes Milchgebiss und Jungen über ein gesünderes permanentes Gebiss.
In vielen wissenschaftlichen Studien konnte die Bedeutung des NO-cGMP-PKG-Signalweges für die Regulation der Spannung von glatten Muskelzellen gezeigt werden. Im Mittelpunkt standen dabei oftmals die Guanylatzyklase, die Proteinkinase G oder zelluläre Kalziumkanäle und deren Bedeutung für die Muskeltätigkeit. In der vorliegenden Arbeit sollte über Modulatoren der zelluläre cGMP-Spiegel in glatten Gefäßmuskelzellen von Ratten verändert und durch Messung der Kontraktionsstärken dessen Einfluss auf das Kontraktionsverhalten nachgewiesen werden. Dabei sollte sowohl die Auswirkung von cGMP-Veränderungen auf die Spannung bei maximaler Stimulation als auch auf die Sensitivität für Phenylephrin untersucht werden. Nach Inkubation der Aorten mit einem cGMP-Modulator und Stimulation mit Phenylephrin wurden die Kontraktionen von Aortenringen über Schreiber direkt aufgezeichnet. Als Modulatoren wurden das Urikosurikum Probenecid, der Phosphodiesterasehemmer Sildenafil und der Inhibitor der löslichen Guanylatzyklase ODQ eingesetzt. Ein besonderer Fokus sollte darauf gelegt werden, inwiefern die Hemmung der MRP-Transportproteine 4 und 5 durch Probenecid- und Sildenafilinkubation auf den cGMP-Spiegel und damit die Spannung der glatten Muskelzellen auswirkt. In den Aufzeichnungen der Kontraktionen zeigte sich unter ODQ-Einfluss eine deutlich gesteigerte Spannung in g pro g Aortengewebe (Mw=2761,44*; SEM=236,4; n=9) bei maximaler Stimulation mit Phenylephrin im Vergleich zur Kontrolle (1515,15; 186; n=9). Unter Vorinkubation mit Sildenafil konnten sowohl mit der geringeren Konzentration von 1 µM (689,15*; 163,3; n=5) als auch bei 50 µM (187,17*; 154,5; n=5) signifikant niedrigere Spannungen festgestellt werden. In höherer Konzentration kommt neben der Inhibition der PDE auch der hemmende Einfluss von Sildenafil auf die MRP-Transporter zum Tragen. Auch nach der Inkubation mit Probenecid konnte sowohl mit 10 µM (783,70; 150,7; n=5) als auch mit 100 µM (693,64*; 128,4; n=5) eine verminderte Kontraktion der Gefäße festgestellt werden. Die Untersuchung der Sensitivität der Aorten auf Phenylephrin über Vergleiche der EC50-Werte ergab, dass insgesamt durch den Einsatz von cGMP-Modulatoren keine Veränderungen der Sensitivität verursacht werden. Schlussfolgernd ergibt sich aus den Ergebnissen dieser Arbeit, dass glatte Gefäßmuskulatur über cGMP-Modulatoren hinsichtlich der Maximalspannungen beeinflussbar ist und dass der cGMP-Transport über MRP 4 und 5 für die Kontraktion von glatten Muskelzellen physiologisch bedeutsam zu sein scheint, was neue Möglichkeiten des medikamentösen Eingreifens in die Gefäßregulation eröffnen könnte.
Tidal flats represent the transition zone between the terrestrial and marine realm. They are subject to pronounced dynamics due to distinct tidal and seasonal variations of physical, chemical, and biological parameters significantly influencing redox-sensitive element cycles. Thus, redox-sensitive trace metals may be suitable indicators for variations in bioproductivity and microbial activity. Therefore, seasonal and tidal dynamics of manganese, iron, molybdenum, uranium, and vanadium were studied in the water column and sediments of tidal systems of the German Wadden Sea (southern North Sea) in the years 2007 to 2009 involving also previously analysed data from year 2002. To demonstrate the response of the trace metal cycles on phytoplankton blooms and enhanced biological activity time series data of nutrients and phytoplankton dynamics were also involved in this study. Pronounced cycling is seen for pelagic manganese revealing distinctly higher values during low tide. Complex seasonal cycling showing maxima of dissolved manganese in spring and late summer and a depletion period in early summer is caused by benthic-pelagic coupling and reflection of exhaustion and replenishing periods in the surface sediments. Vanadium dynamics are coupled to the manganese cycling due to vanadium scavenging and release during manganese oxide formation and reduction, respectively. Molybdenum and uranium behave almost conservatively following changes in salinity and thus, being slightly enhanced during high tide. Deviations from conservative behaviour are found to occur during breakdowns of summer phytoplankton blooms. In the following, significant enrichments of manganese, molybdenum, iron, and uranium are observed in the shallow pore waters. These coherences are assumed to be caused by a tight coupling of geochemical, biological, and sedimentological processes. Intense release of organic matter during the breakdowns of algae blooms leads together with enhanced bacterial activity in summer to the formation of organic- and trace metal-rich aggregates which are deposited and incorporated into the tidal surface sediments. Microbial decomposition of the aggregates and corresponding shifts in redox-conditions effect a release of dissolved trace metals into the pore water. Subsequently, the trace metals are fixed in the sediment as sulphides, adsorbed to organic compounds or released to the overlying bottom water. Furthermore, two tidal systems, one from the East Frisian and one from the North Frisian Wadden Sea are compared. Although, both areas show different hydrodynamical, sedimentological, and ecological conditions similar manganese dynamics are observed implying that this is a common behaviour in the entire Wadden Sea. However, distinct quantitative differences appear showing a 6-fold higher level of dissolved manganese in the water column of the East Frisian area. This is explained by a higher manganese release from tidal flat sediments and a larger sediment area/water volume ratio compared to the North Frisian area. Detailed time-series data of the nutrients phosphate, silica, and nitrite+nitrate are used to verify model simulations and to calculate nutrient export budgets considering tidal and seasonal variations. The model results imply an export of nutrients from the tidal flats into the open waters of the German Bight which is in the same order of magnitude as the combined discharge of the rivers Elbe, Weser, and Ems. To investigate the importance of the Wadden Sea as a potential manganese source for the North Sea, transects were carried out into several tidal flat areas of the North Frisian Wadden Sea. The results suggest that the North Frisian Wadden Sea is a less important source for dissolved manganese compared to the East Frisian area. In contrary, the export of particulate manganese seems to be more important showing distinctly higher concentrations in the North Frisian study areas in summer. The influence of sediment permeability and bioturbation on trace metal budgets of the pore waters are investigated in natural and experimentally manipulated tidal flat sediments. Advective pore water transport in highly permeable sandy sediments and bioturbation promote exchange processes at the sediment/water interface probably leading to reduced nutrient and trace metal enrichments in the shallow pore waters. Furthermore, the penetration of oxygen into deeper sediment layers induces a release of sulphidic bound molybdenum to the pore water. During laboratory experiments with natural anoxic sediments an effective oxidative molybdenum release is determined during resuspension of the sediments in oxic seawater. Thus, pronounced sediment resuspension during storm events is suggested to cause significant release of molybdate from displaced anoxic sediment components thereby enhancing the molybdate level of the open water column. In addition to the examination of recent biogeochemical processes, the paleo-environmental influence on geochemical and microbiological processes in Holocene and Pleistocene sediments of the East Frisian study area were analysed in an interdisciplinary study. It is found that the microbial abundance and activity are higher in the Holocene than in the Pleistocene sediments. However, this is mainly caused by present environmental conditions. The impact of the paleo-environment on the microbiology is less pronounced. The lithological succession affects hydrological processes which enable the transfer of electron donors and acceptors for present early diagenetic processes into deep sediment layers. The paleo-environmental imprint is still detectable but the modern biogeochemical processes dominate in the sediment-pore water system.
Für die Bekämpfung bakterieller Infektionen ist das angeborene Immunsystem von essenzieller Bedeutung. Im Rahmen dieser Promotion wurden murine angeborene Immunmechanismen bei systemischer Infektion mit Burkholderia pseudomallei, dem gram-negativen Erreger der Melioidose, sowie pulmonaler Infektion mit dem gram-positiven Erreger Staphylococcus aureus bei genetisch heterogenen BALB/c- und C57BL/6-Mäusen untersucht. Für in vitro-Untersuchungen wurde zunächst im ersten Teil eine Methode zur serumfreien Kultivierung von primären Makrophagen aus murinen Knochenmarkstammzellen unter Verwendung des lipoproteinreduzierten Serumsupplements Panexin® etabliert. Derart kultivierte Makrophagen von BALB/c- und C57BL/6-Mäusen wiesen wichtige Effektor-funktionen wie die Fc-Rezeptor-vermittelte Phagozytose und bakterizide Aktivität auf. Außerdem gelang es, die in der Literatur unter FCS-Bedingungen beschriebenen polarisierten Makrophagen-Phänotypen auch unter serumfreien Bedingungen funktionell nachzuweisen. So wiesen C57BL/6-Makrophagen im Vergleich zu BALB/c-Makrophagen ein deutlich höheres bakterizides Potenzial gegenüber B. pseudomallei auf und produzierten größere Mengen des zytotoxischen Stickoxids, unterschieden sich jedoch nicht in ihrer Fähigkeit, E. coli zu eliminieren. Im zweiten Teil der Arbeit konnte mithilfe dieses standardisierten Zellkultursystems gezeigt werden, dass Caspase-1 bereits in der Frühphase der B. pseudomallei-Infektion IFNγ-unabhängig für die bakterizide Potenz der Makrophagen erforderlich ist, die Caspase-1-Aktivität andererseits im gleichen Zeitraum jedoch eine Zunahme des zytotoxischen Erregereffektes verursacht. Durch die gestörte intrazelluläre Erregerelimination unmittelbar nach Infektion kam es im weiteren zeitlichen Verlauf zur Zunahme des erregerabhängigen Zelltodes, für den in der Literatur allerdings ursächlich auch das Fehlen verzögerter Caspase-1-abhängiger protektiver Effekte diskutiert wird. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass Caspase-1 eine essenzielle Bedeutung für die in vivo-Resistenz und Generierung der inflammatorischen Zytokinantwort hat, welche zur Überwindung der akuten Infektion beiträgt. Während die Caspase-1-Expression bei unterschiedlich empfänglichen BALB/c- und C57BL/6-Makrophagen nach Infektion vergleichbar war, könnte die gesteigerte IL-1β-Produktion bei resistenteren C57BL/6-Makrophagen darauf hinweisen, dass unterschiedliche Aktivitäten des Enzyms in Mausstämmen mit unterschiedlichen genotypischen Eigenschaften den Verlauf der murinen Melioidose beeinflussen. Im letzten Teil dieser Dissertation wurde erstmals am Beispiel von BALB/c- und C57BL/6-Mäusen ein vergleichendes S. aureus-Pneumoniemodell entwickelt, bei dem BALB/c-Mäuse neben einer höheren Empfänglichkeit auch eine verminderte Fähigkeit aufwiesen, den Erreger aus der Lunge zu eliminieren. Während neutrophile Granulozyten für das Überleben erforderlich waren und die Organkeimzahlen signifikant zu reduzieren vermochten, steigerten Makrophagen die Mortalität, ohne jedoch Einfluss auf die Bakterienelimination zu haben. Für diese Mortalitätszunahme könnte eine überschießende Zytokinantwort mit der Folge eines Zytokinschocks verantwortlich sein. Schließlich wurde gezeigt, dass das bakterielle sae-Regulon, welches die Expression verschiedener bakterieller Proteine steuert, sowohl für die Virulenz, als auch für die intrapulmonale Persistenz des Erregers in diesem Infektionsmodell von entscheidender Bedeutung ist. Die zu beobachtenden Unterschiede in Mortalität und Organkeimzahlen belegen zugleich, dass das etablierte Mausmodell eine für die Untersuchung bakterieller Virulenzfaktoren ausreichende Sensitivität aufweist.