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Das Pankreaskarzinom hat mit einer durchschnittlichen Lebenserwartung von vier bis sechs Monaten nach der Diagnosestellung und einer 5-Jahres-Überlebensrate von lediglich 6 % eine extrem schlechte Prognose. Neben Umweltfaktoren beeinflussen verschiedene Mutationen (p53, Kras), die die Entstehung und Progression eines Pankreaskarzinoms. Aufgrund der geringen chirurgischen Möglichkeiten konzentriert sich die Behandlung auf chemotherapeutische, radiotherapeutische und alternative Maßnahmen. Einen großen Schwerpunkt in der Karzinombehandlung bildet dabei das Signalnetzwerk der EGF-Rezeptoren, die zelluläre Prozesse, wie Wachstum, Differenzierung, Zellmotilität und das Überleben der Zelle regulieren. Viele Therapeutika gegen das EGFR Signalnetzwerk befinden sich zurzeit in der klinischen Testphase, zeigten jedoch bisher nur marginale Überlebensvorteile für die behandelten Patienten. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, den therapeutischen Nutzen einer Anti-EGFR-Therapie bei der Tumorbehandlung näher zu bestimmen. In Zellkulturanalysen konnte nachgewiesen werden, dass auch bei Vorliegen einer Kras-Mutation die Signaltransduktion der EGF-Rezeptoren durch externe Wachstumsfaktoren zusätzlich aktiviert wird und einen Einfluss auf die Zellproliferation und Migration haben kann. In beiden Tiermodellen (p48+/cre; LSL-KrasG12D / p48+/cre; LSL-Trp53R172H/+; LSL-KrasG12D) kommt es zu endogenen pankreasspezifischen Veränderungen, die durch die Kras-Mutation hervorgerufen und durch die zusätzliche p53-Mutation verstärkt wurden. Die Analyse der Histologien zeigte eine Zunahme der Expressionsraten einzelner Rezeptoren und Liganden vom prämalignen Stadium zum Tumorgewebe. Die Expression der Rezeptoren korrelierte mit den Dysplasiegraden der Zellen in den duktalen Läsionen. Dabei wurden die Rezeptoren HER-1 und HER-2 nur zu Beginn der Tumorentstehung exprimiert, die Rezeptoren HER-3 und HER-4 überwiegend im späteren Verlauf der. Zusätzlich konnte nachgewiesen werden, dass einige der Läsionen durch Transdifferenzierung auch aus Inselzellen entstanden sind. Die hier gewonnenen Ergebnisse zeigen die Individualität einzelner Tumore die aus einem Gewebe entstehen und verdeutlichen die Notwendigkeit einer Protein-Expressionsanalyse vor Beginn einer Antitumorbehandlung. Dadurch können Therapeutika gegen das EGFR-System spezifischer eingesetzt, ihre Effizienzen erhöht, Nebenwirkungen reduziert werden und unnötige bzw. wirkungslose Therapien vermieden werden.
In der vorliegenden Studie nutzten wir die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT), um verschiedene Teilaspekte des kreativen Schreibprozesses zu untersuchen. 28 Probanden wurden dazu einem Testverfahren unterzogen, das auf einem gänzlich neuen fMRT-Paradigma basierte. Es beinhaltete die Aufgaben „Brainstorming“ (Ideengeneration hinsichtlich einer individuellen Textfortsetzung eines gegebenen literarischen Textausschnitts) und „Kreatives Schreiben“ (tatsächliches Niederschreiben einer kreativen Fortsetzung des gegebenen Textausschnitts) sowie die Kontrollbedingungen „Lesen“ und „Abschreiben“. Die Erfassung der individuellen verbalen Kreativität eines jeden Probanden erfolgte zum einen mit Hilfe eines verbalen Kreativitätstests, zum anderen durch eine professionelle Beurteilung aller Texte. Die Aufgabe des „Brainstormings“ zeigte ein Netzwerk von parieto-fronto-temporalen Gehirnaktivierungen, das kognitive, sprachliche und kreative Prozesse widerspiegelte. Des Weiteren aktivierte die Aufgabe des „Brainstormings“ visuelle Funktionen sowie das Vorstellungsvermögen und induzierte darüberhinaus bereits die motorische Vorbereitung des Schreibens. Die Hirnaktivitäten während der Aufgabe des „Kreativen Schreibens“ zeigten die motorischen und visuellen Funktionen des handschriftlichen Schreibens ebenso wie kognitive und sprachassoziierte Prozesse. Eine Subtraktionsanalyse zwischen den Aktivierungen des „Kreativen Schreibens“ und des (bloßen) „Abschreibens“ eines Textes stellte die folgenden kognitiv-kreativen Leistungen dar: den Abruf episodischer Gedächtnisinhalte, eine hohe Beteiligung semantischer Integrationsprozesse sowie die Anwendung eines frei-assoziativen und spontanen Denkstils. Diese Prozesse zeigten sich in rechts-hemisphärisch betonten Aktivierungen beider Temporalpole, beider Hippocampusformationen und des bilateralen posterioren cingulären Kortex. Eine Korrelationsanalyse zwischen den Ergebnissen der Subtraktionsanalyse „Kreatives Schreiben minus Abschreiben“ und den Ergebnissen des verbalen Kreativitätstests stellte Aktivierungen im linken inferioren frontalen Gyrus (Brodmann Areal (BA) 45) und im linken superioren temporalen Gyrus am Übergang zum Temporalpol (BA 38) dar. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass an den untersuchten Schreibprozessen verbal-kreative Fähigkeiten wie Wortgewandtheit, semantischer Gedächtnisabruf sowie semantische Integrationsprozesse beteiligt sind.
Studien belegen, dass Gefangene des regulären Strafvollzugs im Vergleich zur Allgemeinbevölkerung in deutlich erhöhtem Ausmaß unter psychischen Erkrankungen und traumatischen Erfahrungen leiden. Im deutschsprachigen Raum existieren dennoch nur wenige Untersuchungen, welche sich evidenzbasiert mit der psychischen Gesundheit der Gefangenen befassen. Auch die offizielle Datenlage zur Auftretenshäufigkeit psychischer Erkrankungen sowie die psychiatrische Versorgung in den Gefängnissen werden dieser Problematik nicht gerecht. Die vorliegende Arbeit liefert vor diesem Hintergrund einen Beitrag zur Erfassung der Prävalenz psychischer Erkrankungen und traumatischer Erfahrungen bei Gefangenen in Deutschland und Europa, verdeutlicht die Folgen langfristiger Haftstrafen für die psychische Gesundheit und betont die Notwendigkeit adäquater psychiatrischer Versorgungsstrukturen in den Gefängnissen. In unseren Studien zeigten sich bei Gefangenen in Deutschland hohe Auftretenshäufigkeiten von psychischen Erkrankungen, vor allem hinsichtlich der substanzbezogenen Störungen und der antisozialen Persönlichkeitsstörung. Daneben traten Suizidalität und selbstverletzendes Verhalten in erheblichem Ausmaß auf. Drei Viertel der Gefangenen berichteten von traumatischen Erfahrungen in Kindheit und Jugend. Die Untergruppe der Straftäter mit einer antisozialen Persönlichkeitsstörung wies eine nochmals deutlich erhöhte psychische Belastung auf. Eine vergleichende Gegenüberstellung der psychischen Symptombelastung bei zwei Gefangenenstichproben in Deutschland mit unterschiedlich langen Freiheitsstrafen bildete in beiden Gruppen einen hohen psychiatrischen Behandlungsbedarf sowie eine signifikant erhöhte Belastung der längerfristig Inhaftierten ab. Der Vergleich ließ damit Annahmen über die Ursachen der erhöhten psychischen Belastung bei langjährig Inhaftierten zu. Der hohe psychiatrische Behandlungsbedarf bestätigte sich auch bei Gefangenen in 10 weiteren europäischen Ländern. Suizidales und selbstverletzendes Verhalten stellte europaweit ein noch größeres Problem dar als in Deutschland. Zusätzlich gab jeder europäische Gefangene durchschnittlich drei traumatische Erlebnisse an, bei ca. einem Siebtel der Befragten hatte sich aus den traumatischen Erfahrungen eine Posttraumatische Belastungsstörung entwickelt. Aus den Ergebnissen folgt die Forderung nach einer konsequenteren Erfassung psychiatrischer Erkrankungen bei Gefangenen des regulären Strafvollzugs sowie einer Verbesserung der Versorgungsbedingungen im Sinne einer Angleichung an die allgemeine Psychiatrie.
Ziel: Die Ballonkyphoplastie ist ein minimal invasives Verfahren zur Behandlung osteoporotischer oder metastatischer Wirbelkörperfrakturen. In der Regel wird der Eingriff in Allgemeinnarkose durchgeführt. Die zu behandelnden Patienten weisen jedoch häufig ein erhöhtes Narkoserisiko auf, so dass ein therapeutisches Dilemma besteht. Ziel der Studie war es, die Möglichkeit der Ballonkyphoplastie unter Verwendung einer i.v.-Analgosedierung mit Piritramid (Dipidolor®) und Midazolam (Dormicum®) zu evaluieren. Material und Methode: Von Juni 2007 bis Juni 2009 wurden prospektiv alle Patienten, bei denen die Indikation zur Ballonkyphoplastie gestellt wurde, in die Studie eingeschlossen. Alle Untersuchungen erfolgten unter Verwendung einer biplanaren Angiographie-Einheit. Für lumbale Wirbelkörper wurde ein transpedikulärer Zugang, für thorakale Wirbelkörper ein transpedikulärer oder lateraler Zugang gewählt. Das individuelle Narkoserisiko wurde entsprechend der ASA-Kriterien beurteilt. Alle Eingriffe erfolgten unter i.v.-Analgosedierung mit Midazolam und Piritramid und lokaler Anästhesie. Die prä- und postinterventionellen Schmerzbeschwerden wurden durch die visuelle Analogskala (VAS) erfasst. Ergebnisse: Es wurden prospektiv 133 konsekutive Patienten eingeschlossen (77 w, 56 m) mit einem durchschnittlichen Alter von 69,18 ± 11,45 Jahren. Von diesen hatten 99 (74,4 %) Patienten ein stark erhöhtes OP-Risiko (ASA ≥ 3). Insgesamt wurden 162 Wirbelkörper behandelt Es wurden durchschnittlich 11,8 ± 3,98 mg Piritramid und 11,3 ± 4,38 mg Midazolam pro Patient verwendet. In keinem Fall kam es zu einer durch die Analgosedierung bedingten Komplikation. Postinterventionell kam es in allen Fällen zu einer erheblichen Reduktion der Schmerzbeschwerden VAS Painscore präinterventionell 8,3, postinterventionell 2,4 (p <0,05). Schlussfolgerung: Die i.v.-Analgosedierung mit Piritramid und Midazolam ist ein einfaches und sicheres Verfahren zur minimal-invasiven Durchführung einer Ballonkyphoplastie bei Patienten mit einem erhöhten Narkoserisiko.
Understanding the interaction between climate variability and ice sheet behavior is critical due to scenarios of future climate warming and the consequent contribution of Greenland ice sheet melting to sea-level rise and its potential to influence thermohaline circulation. This thesis investigates the role of ocean forcing by the West Greenland Current (WGC) on the dynamics of West Greenland ice sheet behavior, with focus on Jakobshavn Isbræ, in the Disko Bugt area of central West Greenland. High-resolution sediment cores, obtained during a cruise of the RV ‘Maria S. Merian’ in 2007, provide a long-term Holocene perspective on climate variability off West Greenland. These records cover the last 8000 years with increasing resolution through to periods of historical and instrumental data series. Paleoenvironmental reconstructions, based on the calcareous and agglutinated benthic foraminiferal assemblage, reveal significant variations in the water mass properties (e.g. temperature and salinity) of the WGC. From 8 to 6 cal. ka BP, a relatively warm WGC enhances meltwater production (ice retreat) in Disko Bugt. Holocene ‘thermal optimum-like’ conditions prevailed from 5.5 to 3.5 cal. ka BP, associated with minimum ice sheet extent in eastern Disko Bugt. Long-term cooling of oceanographic conditions is recognized from c. 3.5 cal. ka BP towards the present day. Superimposed on this millennial scale cooling trend, centennial scale variability within the WGC is reconstructed: i) the 2.7 cal. ka BP ‘cooling event’; ii) the Roman Warm Period; iii) the Medieval Climate Anomaly; and iv) the Little Ice Age. Over the past 100 years, oceanographic conditions remain relatively cool and multidecadal variability in the WGC’s ocean temperatures show close correlation with the ice marg in position of Jakobshavn Isbræ and phases of the Atlantic Multi-decadal Oscillation (AMO). Cold (warm) phases correlate with stabilization/re-advance (retreat) of Jakobshavn Isbræ and a negative (high) index of the AMO. It has been demonstrated that variations in ocean temperature are an important factor that influence ice sheet behavior on a range of times scales, underlining the close coupling of ice-ocean interactions during the Holocene. Warmer ocean temperatures influence the stability of marine terminating ice sheets and glaciers, causing basal melting and glacier acceleration, whereas ocean cooling supports stabilization and advance of ice margin.
Dilated Cardiomyopathy is a chronic myocardial disease characterized by progressive depression of contractile function and ventricular dilatation. It is the leading cause of heart failure and the most common reason for heart transplantation. Besides genetic causes, viral infection and autoimmune response are considered to play a major role in the etiology of the disease. Among different viruses that cause the disease, Coxsackievirus B3 (CVB3) is predominantly associated with the development and progression of the disease. Moreover, Coxsackievirus induced myocarditis in the mouse mimics human myocarditis and dilated cardiomyopathy. In the murine model, the disease progresses over a period of 90 days from acute myocarditis to chronic myocarditis and further develops into dilated cardiomyopathy and congestive heart failure. Though much is known about the progression of the disease, the molecular events occurring after infection with CVB3 are not completely understood. In the current study, comparative proteomic analysis of A.BY/SnJ mouse hearts 84 days post infection (84 d p.i.) with CVB3 and age-matched non-infected mouse hearts was performed. 2D-DIGE and gel-free LC-MS/MS were used to characterize the changes occurring at the molecular level and Western Blot analysis as well as immunohistochemical staining was carried out for validation of results. A total of 101 distinct proteins were identified as displaying dilated cardiomyopathy-associated changes in A.BY/SnJ mouse hearts 84 d p.i. compared to age matched controls. Comprehensive analysis by both DIGE and gel-free proteomics revealed proteins related to lipid metabolism (18%), carbohydrate metabolism (14%), cell morphogenesis (14%) and respiratory electron transport chain (9%) to display significantly altered levels in diseased mouse hearts. The significant increase in extracellular matrix proteins observed in mouse hearts 84 d p.i. indicated extensive fibrosis. On the other hand, proteins related to energy metabolism were identified at lower levels in infected mouse hearts than in controls. These proteomics data and the decrease in activities measured for complexes I-IV of the respiratory electron transport chain in A.BY/SnJ mouse hearts 84 d p.i compared to age matched controls, indicate a diminished energy supply in the dilated hearts of CVB3 infected mice. Furthermore, proteins associated with muscle contraction were identified at lower levels in mouse hearts 84 d p.i. compared to age matched controls indicating compromised myocardial contractility due to virus induced dilated cardiomyopathy. While extracellular matrix proteins and contractile proteins were identified in the DIGE analysis, proteins of lipid metabolism which are mostly mitochondrial in origin and have a pI > 7 were identified by gel-free proteomics indicating the advantages of both methods. Gel based analysis also aided in the identification of protein isoforms/ species which allows conclusions on post translational modifications and protein processing. Thus, the current study also identified infection related changes in the phosphorylation of selected proteins. Phosphospecific staining of the gels demonstrated increased phosphorylation of myosin regulatory light chain - ventricular isoform, actin - aortic smooth muscle isoform, heat shock protein 90B, and heat shock protein beta-1 in infected mouse hearts. Extensive degradation of proteins was not observed in the dilated heart. As described earlier, virus induced dilated cardiomyopathy develops over a period of 90 days in the murine model during which the mice also grow and undergo aging. Since aging is one of the factors influencing the susceptibility of animals to disease, age dependent changes in the proteome of mouse hearts were also studied by comparing 4 months old (84d) A.BY/SnJ mice with 1 month old mice as controls. Complementary analyses by 2D-DIGE and gel-free LC-MS/MS analysis revealed 96 distinct proteins displaying age associated differences in intensity. These proteins are related to lipid metabolism (19%), protein transport (17%) and electron transport chain (12%). Mitochondrial proteins such as carnitine-o-palmitoyltranferase 1, carnitine-o-palmitoyltranferase 2, and carnitine-O-acetyltransferase involved in lipid metabolism and transport were identified at significantly higher levels indicating higher energy demand in 4 months old mice compared to controls. This conclusion is complemented by observation of decreases in the levels of respiratory electron transport chain proteins especially of subunits of ATP synthase as a member of complex V. Furthermore, an increase in intracellular transport proteins was also observed in 4 months old mouse hearts compared to one month old controls. An increase in the level of vesicular transport proteins likely constitutes a secondary effect leading to endoplasmic reticulum associated protein degradation. In the two studies described above, altered mitochondrial functioning and thereby decreased energy/ATP production was very prominent indicating the role of mitochondria in health and disease. The exchange of ADP/ATP across the mitochondrial membrane is carried out by the carrier protein adenine nucleotide translocase1 (ANT1). To improve understanding of the influence of ANT1 in the heart, comparative proteomic analysis using gel-free LC-MS/MS was performed with hearts of 3 months old rats over-expressing ANT1 using hearts from age-matched wild type animals as controls. A total of four hundred and thirty three proteins were identified with at least two peptides, of which eighty seven proteins displayed small but significant (p<0.05) changes in intensity. Proteins related to integrin linked kinase signalling and myocardial contraction displayed increased levels whereas proteins of the mitochondrial respiratory electron transport chain displayed decreased levels in ANT1 overexpressing hearts compared to wild type animals. Oxyblot analysis performed to study changes in the protein oxidation did not reveal any significant difference in the oxidative state of the proteins between the wild type and transgenic animals. To understand the influence of ANT1 overexpression in virus induced dilated cardiomyopathy, comparative proteomic analyses was performed for the mitochondrial fractions from the hearts of 8 months old rats of the wild type and ANT1 transgenic animals infected with CVB3. Of a total of 370 identified proteins, 83 proteins displayed altered levels in ANT1 overexpressing animals compared to controls. Proteins related to mitochondrial electron transport chain, fatty acid metabolism, contractility and cell structure displayed decreased levels in the infected transgenic animals compared to controls indicating decreased energy metabolism and myocardial contractility besides compromised cell structure. Besides viral causes of dilated cardiomyopathy, autoimmunity also plays a major role in the development of myocarditis and dilated cardiomyopathy. Therefore proteomic analyses of experimental models of autoimmune myocarditis generated by active immunization of rats with peptides of FcγIIa receptor -CEPPWIQVLKEDTVTL (peptide 1) designated as FcR animals and CRCRMEETGISEPI (peptide 2) designated as FcR2 animals- was performed. Of the 303 proteins identified with at least two peptides by gel-free LC-MS/MS analysis. 43 proteins displayed intensities greater than 1.2 fold in FcR rat hearts and 49 proteins displayed intensities greater than 1.2 fold in FcR2 rat hearts compared to animals injected with KLH adjuvant treated as controls. The majority of the alterations (>70%) were observed in both autoimmune models. Thus, immunization leading to an induction of the acute phase response signalling was observed in both experimental setups. Furthermore, the increased amount of proteins such as lumican or procollagen alpha 1, type 1 indicated the presence of fibrosis after immunization independent of the peptide used. In summary, using proteomics the current thesis addresses the changes in protein profiles of two models of dilated cardiomyopathy, namely, virus induced dilated cardiomyopathy and autoimmunity induced dilated cardiomyopathy in mouse and rat models of disease. 2D-DIGE and gel-free LC-MS/MS analysis are complementary techniques which provided a comprehensive view of the changes in the protein profile of hearts of the different animal models. Altered mitochondrial function resulting in decreased energy metabolism and compromised myocardial contractility were prominent in viral models of cardiomyopathy whereas intense acute phase response signalling was observed as a characteristic feature of autoimmune dilated cardiomyopathy. Altered mitochondrial function was also prominent in age associated changes in the heart of A.BY/SnJ mice indicating the role and influence of mitochondria in health and in disease.
Trotz multimodaler Behandlungschemata bestehend aus Resektion, Chemotherapie und Radiatio stellt das Glioblastoma multiforme nach wie vor eine große Herausforderung auf onkologischem Gebiet dar. Dieser hochmaligne Hirntumor ist durch eine hohe zelluläre Proliferationsrate, diffuse Infiltration, Anwesenheit von Nekrosen, Angiogenese, mikrovaskuläre Hyperplasie, Apoptoseresistenz und genomische Instabilität charakterisiert. Aufgrund der Invasivität und Rezidivierung beträgt das mediane Gesamtüberleben der Patienten mit einem Glioblastom nur 15 Monate, so dass eine intensive Erforschung neuer Therapiestrategien zwingend erforderlich ist. Eine onkogene Funktion des Transkriptionsfaktors MEF (Myeloid ELF-1-like Factor) ist bereits für andere Tumorentitäten wie Ovarialkarzinome und akute myeloische Leukämie beschrieben. Seine Wirkung vermittelt MEF in diesen Tumoren sowohl über eine Inhibition des p53-Signalwegs als auch p53-unabhängig. In Gehirntumoren ist bislang die Bedeutung der Expression und Funktion von MEF vollkommen unerforscht. In der vorliegenden Arbeit kann erstmals eine signifikante Überexpression von MEF in humanen Glioblastomen verglichen mit gesundem Gehirngewebe nachgewiesen werden. Die Analyse der unterschiedlichen, molekularbiologisch definierten Subtypen des Glioblastoma multiforme zeigte, dass Patienten mit proneuralen Glioblastomen bei niedriger MEF-Expression signifikant länger überleben als Patienten desselben Subtyps mit hoher MEF-Expression. Eine signifikante Häufung der für den proneuralen Subtyp charakteristischen IDH1-Mutation unter den Patienten mit niedriger MEF-Expression und längerem Gesamtüberleben unterstreicht den Einfluss von MEF auf die Progression des proneuralen Glioblastomsubtyps. Äquivalent zu den humanen Daten überleben in einem speziell für den proneuralen Glioblastomsubtyp etablierten Mausmodell Gliom-tragende Mef-/--Mäuse signifikant länger als die entsprechenden Mef-exprimierenden Mäuse. Mef-/--Mäuse weisen zudem signifikant benignere Gliome als die Mef-exprimierenden Mäuse auf. Die Mef-abhängige Entstehung der Gliome wird zum einen über eine stärkere, p53-unabhängige Zellproliferation hervorgerufen, die mit einer erniedrigten p21-Expression in den Mef-exprimierenden Zellen verglichen mit den Mef-/--Zellen assoziiert ist. Zum anderen bewirkt MEF eine signifikante, p53-unabhängige Zunahme von tumorinitiierenden Glioblastomstammzellen sowie ihrer Selbsterneuerung, was anhand einer gesteigerten Neurosphärenbildung, einer Zunahme der die Stammzellen enthaltenden Side Population und einer verstärkten Expression des neuronalen Stammzellmarkers Nestin verdeutlicht wird. Zusätzliche Expressionsanalysen weisen darauf hin, dass MEF direkt über eine Regulation des Transkriptionsfaktors Sox2 als wichtige Komponente im Netzwerk der Stammzell-Signaltransduktion wirkt, während die Transkriptionsfaktoren Oct4 und Nanog möglicherweise indirekt durch MEF beeinflusst werden. Eine für die Radiotherapie von Glioblastompatienten relevante Funktion könnte MEF ebenfalls besitzen, da sich humane Glioblastomzellen gemäß Analysen der subG1-Phase des Zellzyklusses unter Radiotherapie signifikant apoptoseresistenter verhalten, wenn sie MEF exprimieren als bei dessen Verlust. Zusammenfassend geben die Daten dieser Arbeit Anlass zur Hoffnung, in MEF ein für die Tumorentität des Glioblastoma multiforme bedeutsames Onkogen identifiziert zu haben, welches neben seiner wissenschaftlichen Novität zukünftig im klinischen Alltag eine Bedeutung als prognostischer Marker haben könnte. Gemäß den Daten dieser Arbeit könnten insbesondere Patienten, die die molekularen Besonderheiten des proneuralen Subtyps, wie eine IDH1-Mutation, aufweisen, von einer individualisierten Therapie mit MEF-Inhibitoren profitieren, denn Patienten mit einem Glioblastom des proneuralen Subtyps sowie einer niedrigen MEF-Expression zeigen einen signifikanten Überlebensvorteil. Durch eine Behandlung mit einem MEF-Inhibitor könnte bei Glioblastompatienten des proneuralen Subtyps mit hoher MEF-Expression die Wirkung des Onkogens MEF gehemmt und damit das Überleben der Patienten verlängert werden.
Die chronische arterielle Hypertonie erhöht das Risiko für kardiovaskuläre Komplikationen wie Schlaganfall und Myokardinfarkt. In der Pathophysiologie dieser Komplikationen spielen Thrombozyten eine wesentliche Rolle. Hierbei gehen die meisten Experten derzeit davon aus, dass Thrombozyten mit den durch die Hypertonie geschädigten Gefäßwänden reagieren. Ziel unserer Untersuchungen war es, zu untersuchen, ob durch die Hypertonie auch Veränderungen in Thrombozyten entstehen. Thrombozyten zirkulieren im Kreislauf in engem Kontakt mit der Gefäßwand und reagieren sensibel auf hohe Scherkräfte und aktivierte Endothelzellen. Jede Aktivierung, auch in reversiblen Frühstadien führt dabei zu Veränderungen in der Proteinzusammensetzung der Thrombozyten, dem Proteom. Da sie keinen Kern haben, ist die Proteinneosynthese in Thrombozyten stark limitiert. So „speichern“ Thrombozyten Informationen über ihre Aktivierungshistorie während ihrer zehntägigen Überlebenszeit, da die veränderten Proteine nicht, oder nur sehr eingeschränkt durch neu synthetisierte Proteine ersetzt werden. Proteomics bietet einen Ansatz, über tausend Proteine gleichzeitig zu untersuchen. Mittels zweidimensionaler, differentieller in Gel Elektrophorese (2D-DIGE) kann dabei ein sensibler quantitativer Vergleich zweier Proben erfolgen. Die komplexe Methodik erfordert jedoch eine hochgradige Standardisierung der Versuchsgruppen. In diesem Projekt wurde daher ein Tiermodell verwendet, um die ca. 1000, mittels 2D-PAGE dargestellten Proteinspots des Thrombozytenzytosols auf hypertoniebedingte Veränderungen zu untersuchen. Dabei wurden zwei unterschiedliche Rattenmodelle der Hypertonie eingesetzt um die Aussagekraft zu erhöhen. Nach 14tägiger Hypertoniephase wurden 45 Proteinspots detektiert, deren Intensität in beiden Rattenmodellen signifikant verändert war. Die Identifikation dieser Spots mittels Massenspektrometrie zeigte neben spezifischen Thrombozytenproteinen v.a. Zytoskelett- und Zytoskelett -assoziierte Proteine. Wurde an die 14tägige Hypertoniephase eine 10tägige Erholungsphase angeschlossen, waren diese Veränderungen nicht mehr nachweisbar. Überraschenderweise waren die beobachteten Veränderungen unterdrückbar durch mehrmalige Blutentnahme vor- und während der Hypertoniephase. Dabei wurden 8 Tage vor-, sowie zweimal während der Hypertoniephase (Tage 3 und 10) 3 ml Blut entnommen. Die daraufhin durchgeführte Untersuchung auf Veränderungen des Thrombozytenproteoms durch Blutentnahmen an normotensiven Tieren zeigte ein Muster an Veränderungen, dass dem unter Hypertonie beobachteten entgegengesetzt war. Eine denkbare Ursache für diese Beobachtung ist, dass die Thrombozytopoese durch die mehrmaligen Blutverluste gesteigert wurde. Die so vermehrt ausgeschütteten „jungen“ Thrombozyten zeigen ein inverses Proteommuster, gegenüber den durch Hypertonie gestressten Thrombozyten. Um dieser Hypothese nachzugehen wurden Ratten mit dem Thrombopoetinrezeptoragonisten Romiplostim behandelt. Das Thrombozytenproteom von Ratten nach Stimulation der Thrombozytopoese ähnelt dem von Ratten nach mehrmaligen Blutentnahmen. Dies unterstützt unsere Hypothese, dass die durch Blutentnahmen bedingten Proteomveränderungen auf eine gesteigerte Thormobzytopoese zurückzuführen sind und damit auf das gesteigerte Vorkommen junger Thrombozyten im Blutkreislauf. Veränderungen des Thrombozytenproteoms, die in beiden Tiermodellen unter Hypertonie auftraten, können mit großer Sicherheit auf die Hypertonie zurückgeführt werden. Zu beachten ist allerdings, dass beide Modelle auf einer Aktivierung des Renin-Angiotensin-Aldosteron Systems (RAAS) basieren. Es kann also nicht differenziert werden, ob die Veränderungen durch die Hypertonie selbst oder durch das aktivierte RAAS verursacht wurden. Die Tiermodelle spiegeln somit nur eine Subgruppe der Hypertoniepatienten wider. Wir haben mit diesen Experimenten Thrombozyten-Proteine identifiziert, die sich durch einen erhöhten Blutdruck verändern. Diese Proteine sind daher potentielle Kandidaten für Biomarker, die eine Aussage über den Blutdruckverlauf der zurückliegenden Tage ermöglichen. Solch ein Marker, ähnlich dem HbA1c beim Diabetes mellitus, könnte die Hypertoniediagnostik erheblich erleichtern. Für die in dieser tierexperimentellen Studie identifizierten Proteine finden sich analoge Proteine in menschlichen Thrombozyten. Deren Veränderung durch Bluthochdruck sollte in Fall/Kontroll-Studien am Menschen untersucht werden. In Ergänzung zum im Journal of Hypertension veröffentlichten Artikel wird in der vorliegenden deutschen Zusammenfassung detaillierter auf die Methoden eingegangen. Darüber hinaus werden zusätzliche Aspekte in der Diskussion angesprochen.
The general stress response comprises approximately 200 genes and is driven by the alternative sigma factor SigB. Besides the process of sporulation with approximately 500 involved gene products under initial control of Spo0A are the two most significant and extensive cellular responses that can be observed in B. subtilis. The general stress response provides vegetative growing as well as non-growing and non-sporulating cells with a comprehensive cross-protective and preventive multiple stress resistance to various hostile environmental conditions. In contrast, the endospore is the most resistant but also dormant cell type produced by B. subtilis. The scope of this study was the identification of regulatory cascades driven by the general stress response sigma factor SigB to further elucidate the structure and function of the general stress regulon itself and to uncover potential intersections between the SigB response and other major developmental programs in the regulatory network of B. subtilis. It could be shown that the general stress regulon member yqgZ encodes a functional paralogue of Spx, the global regulator of the diamide stress regulon in B. subtilis. Global transcriptome and proteome studies led to the characterization of an YqgZ sub-regulon consisting of 53 positively and 18 negatively regulated genes. Due to its stringent SigB-dependent expression as well as its concerted action with SigB in regulation of its target genes YqgZ was renamed to MgsR which stands for “modulator of the general stress response”. Activity control of MgsR is stringently controlled at multiple levels. In addition to induction by SigB these mechanisms include (i) a positive autoregulatory loop of MgsR on the transcription level of its own structural gene, (ii) a post-translational redox-sensitive activation step by the formation of an intramolecular disulfide-bond within a conserved -CXXC-motif and (iii) rapid proteolytic degradation of MgsR by the ClpCP and ClpXP proteases, resul ting in extremely short in vivo half-lifes below 6 minutes. It was demonstrated that the activation of SigB is a prerequisite but not sufficient for a full expression of all general stress genes and that the SigB-dependent expression of MgsR provides the opportunity for additional redox-sensitive signal-reception, -processing and -integration beyond the primary decision of SigB activation. Our results describe a regulatory cascade integrating secondary oxidative stress signals into a SigB mediated regulatory cascade that is aimed at a precise fine tuning of target gene expression whose products are necessary for proper management of oxidative stress. Although primary oxidative stress stimuli do not typically induce SigB, our observation of redox-sensitive control by MgsR and several other reports that pointed at the implication of the general stress proteins in oxidative stress management led to the proposal that secondary oxidative stress may be a common component of multip le severe physical stress stimuli. This assumption could be supported by the results of a comprehensive phenotype screening of 94 mutants in single general stress genes upon treatment with hydrogen peroxide and the superoxide generating agent paraquat. A substantial amount of 62 mutants (66%) displayed significantly decreased survival rates in response to oxidative stress. The information gained by this phenotypic screening analysis provides a valuable basis for more directed assays to elucidate the biochemical functions of many so far uncharacterized general stress proteins and demonstrates that the SigB response and the regulatory fine tuning by MgsR plays a pivotal role in protection from secondary oxidative stress. Furthermore, it has been intensively discussed throughout the literature of the last years that the general stress response and the process of sporulation may represent mutually exclusive survival strategies of a non-growing B. subtilis cell, but the molecular basis for this assumption was missing until recently. By the identification of a functional SigB-type promoter (PsigB) adjacent to the spo0E, this gene was newly assigned to the general stress regulon. The spo0E gene encodes a phosphatase that specifically inactivates the master regulator of sporulation Spo0A~P by dephosphorylation. The SigB dependent induction of spo0E causes a block of sporulation specific transcription and produces a sporulation deficient phenotype. This effect was overcome by a deletion of the spo0E-SigB promoter, thus clearly addresses SigB activity. This regulatory mechanism is the first example for an integration of SigB inducing stimuli into the decision making process of sporulation initiation that provides a link to interconnect these two dominant and very likely mutually exclusive responses in the regulatory network of B. subtilis. The data presented here provide deeper insights into the structure and function of the general stress regulon in stress management.
Einführung Das humane Neutrophilen-Antigen HNA-3a steht in ursächlichem Zusammenhang mit der Entstehung transfusions- assoziierter Lungeninsuffizienz und weiteren Erkrankungen. Die Isolierung des Antigens ermöglichte eine Identifizierung und den Aufbau von routinemäßig durchführbaren Testverfahren. Zielsetzung 1. Etablieren eines Nachweisverfahrens und Screening von Blutspendern auf HNA-3a. 2. Aufreinigung der aHNA-3a-Antikörper aus dem Plasma immunisierter Blutspender. 3. Biotinylierung des Antigens und Koppelung an verschiedene Festphasen. 4. Immunpräzipitation. 5. Detektion mittels Gelelektrophorese und Immunoblotting. Material und Methode Mit Agglutinationstests und Durchflußzytometrie wurde das Screening durchgeführt. Um das Antigen nach einer Isolierung nachweisen zu können, erfolgte eine Biotinylierung der Oberflächen-Proteine. Die Isolierung erfolgte mittels Immunpräzipitation, 1-D–Gel- elektrophorese und einen Nachweis im Western-Blot mit konjugiertem Streptavidin. Ergebnisse Im Screening wurden mehrere HNA-3a-negative Spender identifiziert. Die Häufigkeit des Antigens lag bei 98,5 %. Die Biotinylierung beeinflusste die verwendeten Verfahren nicht bemerkbar. Bei der Immunpräzipitation mit HNA-3a-positiven Granulozyten, die mit aHNA- 3a-Plasma inkubiert wurden, stellte sich reproduzierbar eine Bande zwischen 90 und 105 kDa dar. Diskussion Da die Ergebnisse reproduzierbar waren, konnte davon ausgegangen werden, dass es sich bei der Bande, die bei der Immunpräzipitation mit aHNA-3a Plasma und HNA-3a positiven Lysaten spezifisch ist, um das das Epitop HNA-3a tragende Protein handelt. Für eine Identifizierung des Antigens konnte die Bande aus dem Gel ausgeschnitten werden und mit weitergehenden Methoden charakterisiert werden. Exakt dieses Vorgehen führte zu der erfolgreichen Identifizierung des Epitops HNA-3a.
Die Ultraschall - Elastographie ist ein neues Verfahren, das in der Anwendung ähnlich aufwendig ist wie die herkömmliche Ultraschalluntersuchung. Das in den Ultraschallapparat integrierte Softwaremodul errechnet die Dehnungsfähigkeit von Gewebe und stellt diese farbkodiert dar. Dehnungsarme Befunde sind mit einer höheren Wahrscheinlichkeit für Malignität assoziiert als Befunde mit starker Dehnung. Ziel der prospektiven Untersuchung war es, herauszufinden, ob die Ultraschall - Elastographie für die Beurteilung von Mammaläsionen geeignet ist oder ob sie dazu beitragen kann, durch herkömmliche Methoden als unklar befundene Läsionen bezüglich ihrer Wertigkeit sicher einzuordnen. Dazu wurde die Ultraschall - Elastographie an 97 Befunden von Patientinnen des Brustzentrums Greifswald angewendet. Daneben erhielten die Befunde eine Beurteilung durch die etablierten Methoden Ultraschall und Mammographie. Die drei Methoden wurden in ihrer diagnostischen Wer tigkeit verglichen. Der Nutzen der Ultraschall - Elastographie wurde in vorliegender Arbeit an Hand der selbst erhobenen Befunde und der Ergebnisse aus der Literatur untersucht. Patientinnengut und Methoden: Es wurden 97 histologisch ungesicherte Herdbefunde sonographisch, mammographisch und elastographisch (66 benigne und 31 maligne) untersucht. Die Befunde wurden an Hand des Scores nach Ueno bezüglich des Dehnungsverhaltens bzw. nach den BIRADS Kriterien bewertet. Anschließend wurden die Befunde bioptisch gesichert. Sensitivität, Spezifität, positiv und negativ - prädiktiver Wert (PPV/NPV) und Effizienz der drei Diagnosetechniken wurden berechnet. Das Ergebnis der histopathologischen bzw. zytologischen Untersuchung galt dabei als Goldstandard. Als cutoff für die Einteilung nach Dignität wurde Score 2 (Ueno - Score) bzw. 3 (BIRADS Klassifikation) genommen. Ergebnisse: Die Sonographie erreichte eine Sensitivität von 97 % und eine Spezifität von 82 % (PPV 71%, NPV 98 %, Effizienz 87 %), die Mammographie von 84 % und 89 % (PPV 79 %, NPV 92 %, Effizienz 88 %). Die Sensitivität der Ultraschall - Elastographie lag bei 71 %, die Spezifität bei 48 % (PPV 39 %, NPV 78 %, Effizienz 56 %). Die Kombination aus Sonographie und Ultraschall - Elastographie brachte eine Sensitivität von 100 % und eine Spezifität von 38 % (PPV 43 %, NPV 100 %, Effizienz 58 %). Schlussfolgerungen: Die Ultraschall - Elastographie stellt ein einfach anwendbares Diagnoseverfahren dar. Die Effizienz der Methode in der alleinigen Anwendung zeigt im untersuchten Patientinnenkollektiv keine Vorteile gegenüber alternativen Methoden. In Kombination mit der B - Bild Sonographie aber wurde deren Sensitivität auf Kosten der Spezifität gesteigert. Die Angaben aus der Literatur zeigen insbesondere im positiven - prädiktiven Wert einen zusätzlichen Nutzen bei der Bewertung unklarer, ≥wahrscheinlich gutartiger„ Befunde (BIRADS 3 Befunde). Da sich diese Befunde häufig nach der Biopsie als gutartig herausstellen, ist für diese Ultraschallbefunde ein weiteres Beurteilungskriterium wünschenswert. Kostengründe und potentielle Komplikati- onen der Probenentnahme sprechen dafür. Bei der Befundung von Mammographiebildern ist im Hinblick auf die diagnostische Genauigkeit besonders auf das Alter und die Brustdichte zu achten, denn mit steigendem Alter u nd abnehmender Brustdichte steigt die Genauigkeit. Die Ultraschall - Elastographie kann nach Validierung durch größere Studien Einzug in den klinischen Alltag finden.
Beams of ions and electrons are a source of free energy which can be transferred to waves via an instability. Beams exist in almost all plasma environments, but their instabilities are particularly important for the dynamics of space plasmas. In the absence of collisions, the instability drives waves to large amplitudes and forms nonlinear structures such as solitary waves. The electric fields in these waves can scatter particles in the background plasma, or disrupt currents. Both of these effects are important for the overall dynamics of the plasma. In this thesis, both electron and ion beam plasma instabilities have been investigated in the linear plasma device VINETA and using a Particle-in-Cell simulation. The electron beam instability has been demonstrated by previous authors to be a useful diagnostic for the plasma density. The spatial resolution of previous results was confirmed at a few millimetres, and a temporal resolution of 1ms was shown for the first time. An ion beam was generated with a double plasma discharge. Compared to space, this environment and indeed most laboratory plasmas have considerably higher collisionality and a limited spatial extent which introduces gradients in the plasma. Gradients perpendicular to the beam propagation direction are linked to a decrease of both the wavelength and amplitude of the instability. It was observed in both experiment and simulation that gradients in sheaths at the boundaries of the plasma not only affect the time averaged plasma parameters, but also excite instabilities. Fluctuations within the sheath spread the beam in velocity space, effectively increasing its temperature. Warmer beams require a higher drift velocity to excite an instability. This was also confirmed by experimental and numerical results. Collisions are shown to be the dominant damping force for the electron beam instability. For ions, collisions play an important role in the simulation, but appear to be overshadowed by Landau damping from impurities in the experiment. When boundary conditions are removed from the simulation, wave amplitudes increase and nonlinear effects become important. Saturation by particle trapping and coalescence of phase space holes is observed, which could eventually lead to the solitary waves as they are observed in space plasmas.
I have investigated the role played by reactive oxygen species (ROS) generated by the phagocyte NADPH oxidase system in the innate immune response. I first looked at effector functions by asking whether ROS released from phagocytes might be effective in the killing of extracellular bacteria. Since bacteria can be killed in many other ways – for example by proteases or by cationic peptides – I made use of the recently demonstrated capacity of ROS to remove discontinuities from the surface of gold as the basis of an in vivo assay for extracellular ROS. Unlike bacterial killing, this readout system is not affected by enzymes, cationic peptides or other biological anti-bacterial agents. By this means I was able to use wild type mice and a congenic strain which lacks the gene coding for the gp91 subunit of the phagocyte NADPH oxidase to demonstrate that ROS generated by the NADPH oxidase system are indeed found outside the cells during an inflammation in vivo and that their principle source is neutrophil granulocytes rather than tissue macrophages. Since ROS released by these cells will be non-specific in its action it is to be expected that the releasing cell will itself suffer considerable damage. This fits well to the known short life of activated neutrophils and may explain the established fact that their death is dependent on the NADPH oxidase system. The long lived macrophages, in contrast, restrict their production of extracellular ROS. ROS are increasingly being found to be involved in both intra and intercellular signalling processes I looked for an involvement of NADPH oxidase derived ROS in the recruitment of neutrophils to sites of inflammation in vivo. Since the gene coding for the gp91 subunit of the NADPH oxidase is on the X chromosome I made use of a mosaic expression strategy based on X chromosomal inactivation. The results show that indeed ROS serves as a component of the neutrophil recruitment process in the critical early stages of an infection. Possible mechanisms are explored.
Mit dieser experimentellen, intraindividuellen, prospektiven, kontrollierten, randomisierten, verblindet evaluierten Studie wurde gemäß dem zugrundeliegenden Prüfplan der Universität Greifswald die Wundheilung unter ästhetischen Gesichtspunkten bei der Nachbehandlung mit der Betulin-Emulsion Imlan® Creme Pur untersucht im Vergleich mit einer Standardtherapie, der Behandlung mit dem Hydrokolloidverband Comfeel® Plus und einer unbehandelten Kontrolle. Bei dieser Studie wurden 50 volljährigen, gesunden Probanden unterschiedlichen Alters, Geschlechts und Hauttyps mit einem CO2-Laser je drei Hautläsionen auf der Innenseite eines Unterarms zugefügt. Dabei entsprach die Einstellung des Lasers den bei ästhetischen Eingriffen im Gesicht verwendeten Einstellungen. Anschließend wurde jeweils eine Laserabrasion mit dem Prüfprodukt Imlan® Creme Pur und jeweils eine mit Comfeel® Plus behandelt. Die dritte blieb als Kontrolle unbehandelt. Die Abheilung wurde über vier Wochen in der Reepithelialisierung beobachtet und dokumentiert. Die Bewertung der Wundheilung unter ästhetischen Gesichtspunkten wurde anhand von Fotografien in einem Box-Test durch sechs neutrale Betrachter vorgenommen. Als Maßstab für die Bewertung der Ästhetik dienten die Textur und die Farbe der unbeschadeten Haut. Die Auswertung zeigt, dass Imlan® Creme Pur im Vergleich mit dem Hydrokolloidverband und der unbehandelten Kontrolle die besten ästhetischen Ergebnisse erzielte: Bei dem Kriterium "Farbe" erhielten die mit Imlan® Creme Pur behandelten Hautabtragungen mit 57% die Mehrheit der Zustimmungen. Bei dem Kriterium "Textur" bekam die mit Imlan® Creme Pur behandelten Hautabtragungen erneut mit 58,47% die meisten positiven Beurteilungen. Die Anwendung von Imlan® Creme Pur kann nach dieser Studie in der Nachbehandlung eines ästhetischen Lasereingriffs empfohlen werden.
Um die Iodversorgung der Neugeborenen im Raum Vorpommern zu bewerten, wurde die Iodausscheidung von 418 gesunden Neugeborenen, die zwischen Mai 2005 und April 2007 in der Greifswalder Universitätsfrauenklinik geboren wurden, analysiert. 87 % der untersuchten Neugeborenen schieden > 10 µg Iod/dl Urin aus. Die mittlere Iodurie unterschied sich bei Kindern von Müttern, die während der Schwangerschaft zusätzlich Iod supplementiert hatten nur geringfügig von der Iodurie bei Kindern, deren Mütter während der Schwangerschaft kein zusätzliches Iod eingenommen hatten. Die Mediane lagen bei 20,1 µg/dl und 17,8 µg Iod/dl Urin. Das ist ein Zeichen dafür, dass sich die Iodausscheidung in den letzten Jahren deutlich verbessert hat und Neugeborene in der Region Vorpommern nach den WHO-Kriterien heute ausreichend mit Iod versorgt sind. Allerdings schieden bereits 54 % der untersuchten Neugeborenen > 20 µg Iod/dl Urin aus, was bereits die Gefahr einer Iodüberdosierung kennzeichnet.
Jump penalized L1-Regression
(2012)
Die vorgelegte Arbeit beschäftigt sich mit Kurvenschätzung in einem Regressionsmodell für eindimensionale verrauschte Daten, welche die Ausreißer enthalten können. Dabei ist die Regression Funktion, also Funktion welche a priori unbekannt ist und welche geschätzt werden soll, eine beliebige absolut-integrierbare Funktion auf dem Intervall [0, 1) und Regression Schätzer eine Stückweise-konstante Funktion auf dem Intervall [0, 1). Die von uns betrachtende Schätzer sind stückweise-konstante Funktionen, welche die L1-Version den sogenannten Potts Funktional minimieren (s. [8]). Das L1 Potts Funktional ist so gewählt, dass einerseits die Komplexität des Schätzers in Form der Anzahl ihrer Sprünge beachtet wird und anderseits die absolute Abweichungen von den Daten betrachtet werden. Die Stufen des Minimierers vom L1 Potts Funktional entsprechen den lokalen Medianen von verrauschten Daten, im Gegensatz dazu entsprechen die Stufen des Minimierers von dem klassischen Potts Funktional (L2-Fall) den lokalen Mittelwerten von den Daten. Der Vorteil der L1-Version gegenüber L2-Version des Potts Funktionals kann dadurch erklärt werden, dass die Mediane bekannterweise viel robuster gegen Ausreißer als Mittelwerte sind. In der vorgelegten Arbeit wurden die asymptotischen Eigenschaften sowohl von der L1 Potts Funktionals als auch von seinen Minimierer studiert. Unter anderem, es konnte die Konsistenz des Schätzers für den Fall, dass die Originalfunktion f selbst eine Stufenfunktion ist, gezeigt werden. Dies stellt das Hauptergebnis der Arbeit dar. Konsistenz heißt hier, dass unter bestimmten Bedingungen die Minimierer vom L1 Potts Funktional gegen die Originalfunktion f konvergieren.
Einige Oberflächenstrukturen, die sogenannten aktiven Zentren, sind Katalysatoren für heterogene Reaktionen. Ihre Beständigkeit ist von Art und Zusammensetzung der Phasengrenze abhängig. Eine Wechselwirkung mit reaktiven Molekülen ändert die Oberfläche durch Auflösung, Adsorption oder Oberflächendiffusion. In dieser Arbeit werden die Änderungen der Oberflächenaktivität und –struktur von Gold und Platin nach der Behandlung mit den Hydroxyl-Radikalen aufgezeigt.
Die elektrochemische Aktivität von Platin gegenüber Hydrochinon, K3Fe(CN)6 und [Ru(NH3)6]Cl2 wurde durch die Behandlung mit Hydroxyl-Radikalen nicht beeinflusst. Die Oberfläche wurde allerdings, durch die Bildung einer Oxidschicht, rauer. Die Oxidschichtbildung konnte zyklovoltammetrisch und potentiometrisch nachgewiesen werden. Im Verlauf der Wechselwirkung von H2O2 mit Platin ging Platin in Lösung (ICP-AES).
Bei Gold wurden im letzten Jahrzehnt Oberflächenstrukturen mit vielfach erhöhter Aktivität nachgewiesen. Die Experimente zeigten, dass Hydroxyl-Radikale die reaktiven Goldstrukturen (aktiven Zentren) selektiv beeinflussen. Die elektrokatalytische Sauerstoffreduktionsreaktion und die defektorientierte Platinabscheidung wurden durch die vorherige Behandlung mit Hydroxyl-Radikalen inaktiver. Der Keimbildungsmechanismus blieb hingegen unverändert (instantaneous). Dies wurde mit Hilfe der Zyklovoltammetrie und der Chronoamperometrie nachgewiesen. Topographische Experimente mit dem Rasterkraftmikroskop (AFM) zeigten ein Platinwachstum auf den oberen Teilen der polykristallinen polierten Goldelektrode. Verschiedene Politurmethoden (fein und grob) wiesen zudem eine komplett unterschiedliche Aktivität und Reproduzierbarkeit auf. Mit einer groben Politur konnte eine deutlich bessere Reproduzierbarkeit erreicht werden.
Die Identifizierung chemisch aktiver Zentren ist sehr reizvoll. Mit Hilfe von AFM Experimenten konnte die Auflösung von Gold direkt verfolgt werden und damit die aktiven Zentren charakterisiert werden. Morphologische Untersuchungen mit dem Rasterkraftmikroskop belegen eine selektive Änderung der Kristallite und Korngrenzen nach der Wechselwirkung einer ausgeheilten Goldoberfläche mit Hydroxyl-Radikalen (in- und ex-situ). Es kann angenommen werden, dass die selektive Oberflächenänderung bei Gold durch die inhomogene Verteilung der Elektronendichte und verschiedene Bindungszustände der Oberflächengoldatome beeinflusst ist. Herausstehende Kristallstrukturen sind nach der Wechselwirkung mit den Hydroxyl-Radikalen kleiner und die Korngrenzen zwischen den Goldkristallen tiefer. Die nach der einmaligen elektrochemischen Zyklisierung auftretenden Oberflächenänderungen sind den Änderungen nach Behandlung mit Hydroxyl-Radikalen ähnlich. Ein mehrmaliges Zyklisieren führt hingegen zu ein er deutlich veränderten Oberflächenstruktur.
Die Dissertation beschreibt umfassende Untersuchungen zu den häufig miteinander assoziierten Tetraspaninen CD9, CD81 und CD151 an einer permanenten murinen Podozytenzelllinie. Sie gibt Aufschluss über die Bedeutung der Tetraspanine, insbesondere von CD151 in Podozyten. Podozytäre Veränderungen stehen häufig im Zusammenhang mit schweren glomerulären Defekten und bilden damit eine Ursache für renale Erkrankungen. Mit dieser Arbeit wurde erstmals gezeigt, dass die Tetraspanine CD9, CD81 und CD151 einen maßgeblichen Einfluss auf die Morphologie und die Adhärenz von kultivierten Podozyten ausüben. Dabei trägt vor allem die Einflussnahme der Tetraspanine auf die Zellfortsatzbildung sowie auf die Expression von β1-Integrin zu einem besseren Verständnis ihrer Rolle in Podozyten bei.
Die vorliegende Arbeit verfolgte das Ziel der Einführung von neuen Konzepten für eine computerunterstützte virtuelle Totalprothetik. Dabei werden zwei Themen adressiert: Die Entwicklung (i) einer Software für die Konstruktion dentaler Totalprothesen, sowie (ii) eines Low-Cost Scanverfahrens zur Digitalisierung von Kieferabformungen. Eine digitale Totalprothetik verändert insbesondere klassische Arbeitsabläufe. Handwerkliche Regeln können nur bedingt Anwendung finden. Um dem Rechnung zu tragen wurden Szenarien für neue Arbeitsabläufe zwischen Patient, Zahnarzt, Zahnlabor und der Industrie entworfen und neue Techniken für einzelne Arbeitsschritte erarbeitet. Es wurden Lösungen für die Übertragung dentaler Referenzpunkte auf die virtuellen Modelle sowie für die Herstellung der räumlichen Kieferrelation umgesetzt. Kern der Software sind jedoch die automatisierte Modellanalyse (die Kieferkammerkennung) sowie die virtuelle Zahnaufstellung. Hier wurden Algorithmen entwickelt, die es ermöglichen, den Kieferkamm auch unter schwierigen Voraussetzungen automatisiert und ohne Eingreifen des Anwenders zu erkennen. Für die Zahnaufstellung wurde ein völlig neues Konzept vorgestellt. Auf einem aus beiden Kieferkämmen bestimmten Zahnbogen werden die Zähne hierbei perlenschnurartig aufgefädelt. Diese Techniken wurden in dem Prototyp eines umfassenden Systems für eine CAD-basierte Konstruktion von preiswerten Totalprothesen zusammengeführt. Für das Erreichen des zweiten Ziels dieser Arbeit - der Entwicklung eines Low-Cost Scanners - bieten sich einzig die Rekonstruktionsverfahren des Stereo Vision an. Es wurde das Verfahren des Adaptive-Stereo-Matching entwickelt und umgesetzt. Mit einem eigens entworfenen Versuchsaufbau ist es gelungen die hierfür notwendigen sehr präzisen und reproduzierbaren optische Rohdaten zu erfassen. Um die Eignung dieses 3D Scanverfahrens zu beurteilen wurden zwei Studien durchgeführt und deren Daten ausgewertet. Mittels einer Vielzahl statistischer Untersuchungen wurde die Abhängigkeit der Rekonstruktionsqualität von der Wahl der möglichen Parameter untersucht und abschließend das Verfahren beurteilt. Insgesamt konnte gezeigt werden, dass es möglich ist 90% eines Oberkiefers mit einem Fehler kleiner als 500µm zu rekonstruieren. Unterkiefer fallen etwas schlechter aus. Erwartungsgemäß ist damit dieses Verfahren denen der Laserscanner hinsichtlich der Datenqualität deutlich unterlegen. Das Ergebnis legt jedoch trotzdem den Schluss nahe das es für die Totalprothetik verwendbar ist. In jedem Fall wird die CAD-basierte Prothesenkonstruktion völlig neue Dimensionen beim Design der Prothese ermöglichen. Kräfte die auf die Prothese beim Kauen wirken können in Zukunft simuliert werden, die okklusalen Beziehungen können optimiert werden, die Individualisierung kann automatisiert werden und in Kombination mit DVT-Daten könnte sogar eine Implantate Positionierung optimiert werden.