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- Povidone-iodine (1)
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- Primovist (1)
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- Psychische Störung (1)
- Psychoedukative Familienintervention (1)
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- Institut für Mathematik und Informatik (6)
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- Institut für Anatomie und Zellbiologie (4)
- Institut für Community Medicine (4)
- Institut für Geographie und Geologie (4)
- Institut für Immunologie u. Transfusionsmedizin - Abteilung Transfusionsmedizin (4)
- Klinik und Poliklinik für Chirurgie Abt. für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie (4)
- Klinik und Poliklinik für Chirurgie Abt. für Viszeral-, Thorax- und Gefäßchirurgie (4)
- Klinik und Poliklinik für Innere Medizin Abt. Gastroenterologie, Endokrinologie und Ernährungsmedizin (4)
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- Institut für Pathophysiologie (2)
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- Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie (2)
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- Klinik und Poliklinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie/Plastische Operationen (2)
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- Universitätsmedizin (1)
Publisher
- S. Karger AG (16)
- IOP Publishing (2)
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- Frontiers Media S.A. (1)
- IOP Science (1)
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Die lysosomale Hydrolase Cathepsin B (CTSB) spielt in der Pathogenese der akuten Pankreatitis eine zentrale Rolle. Sie gilt als wichtiges Aktivatorenzym von Trypsinogen, welches einen kaskadenartigen Aktivierungsprozess weiterer Zymogene (inaktiver Vor- stufen von Proteasen) auslöst. Seit 1987 geht man davon aus, dass es in der frühen Phase der Pankreatitis zu einer Umverteilung der CTSB-Aktivität von den Lysosomen in das sekretorische Kompartiment der Azinuszelle kommt. Ziel meiner Arbeit war es, diese Umverteilung am Modell der Caerulein-induzierten Pankreatitis in FVB-Mäusen näher zu untersuchen. Dafür nutzte ich die Methode der subzellulären Fraktionierung, die mittels Sucrosegradient und verschiedener Zentrifugierungsschritte die Komparti- mente (Zymogene, Lysosomen und Cytosol) der Azinuszelle ihrer Dichte nach trennt. In den einzelnen Kompartimenten habe ich sowohl fluorometrisch die Aktivität, als auch mittels Western Blot den Proteingehalt von CTSB im Verlauf der Pankreatitis gemes- sen. Ergänzend untersuchte ich die Prozessierung der Hydrolase unter Verwendung eines neuen hochspezifischen Inhibitors (NS-196-CTSB-Inhibitor) von Cathepsin B. Meine Er- gebnisse bestätigen die Aktivitätsumverteilung des CTSB von der lysosomalen Fraktion unter physiologischen Bedingungen in die Zymogengranula-angereicherte Fraktion in der Pankreatitis bereits nach 1 h. Darüber hinaus zeigte sich eine signifikante Erhöhung der Gesamtaktivität in der frühen Phase der Erkrankung. Der CTSB-Proteingehalt blieb allerdings in der genannten Zeitspanne in den drei Kompartimenten mehr oder weniger unverändert und stieg erst nach 8 h an. Weiterhin konnte ich feststellen, dass die Pro- zessierung von CTSB hauptsächlich im lysosomalen und sekretorischen Kompartiment der Azinuszelle stattfindet und sich während der akuten experimentellen Pankreatitis nicht erhöht. Im Cytosol fand sich trotz erheblicher Proteinmengen nur wenig prozes- siertes CTSB und kaum messbare Aktivität. Diese Ergebnisse lassen daher den Schluss zu, dass die Umverteilung der CTSB-Aktivität weder auf einer Kompartimentverschie- bung von Protein noch auf einer veränderten Prozessierung des Enzyms basiert, sondern auf einer Zunahme der Aktivität der gleichen Menge von prozessiertem CTSB. Insofern erfolgt keine Umverteilung des Proteins CTSB in das sekretorische Kompartiment, noch eine veränderte Prozessierung von CTSB im sekretorischen Kompartiment, sondern eine Zunahme der Aktivität von CTSB in diesem Kompartiment. Mögliche Ursachen hier- für wären eine Änderung der biophysikalischen Umgebung (z.B. pH, Ca++) oder eine Veränderung im Gehalt physiologischer CTSB-Inhibitoren (z. B. Cystatine).
Es gibt eine Fülle von Veröffentlichungen, welche den besorgniserregenden gesundheitlichen Zustand der Lehrer in Deutschland aufzeigen. Ziel dieser Arbeit war es, diesen Zustand genauer zu erforschen und Hinweise für eine effektivere Gestaltung von Interventions- bzw. Präventionsmaßnahmen zu finden, damit Lehrer gesünder und mit mehr Freude in ihrem Beruf arbeiten können. Die gesundheitlichen Beschwerden der Lehrer wurden in Bezug auf ihr Alter, ihr Geschlecht und auf ihre Zugehörigkeit zu einem bestimmten Verhaltens- und Erlebensmuster untersucht. Neu ist vor allem die Betrachtung ihrer Beschwerden im Zusammenhang mit den Qualitätsmerkmalen einer Schule. Es wurden insgesamt 636 Lehrer aus Mecklenburg-Vorpommern unter Verwendung eines vierteiligen Fragebogens untersucht. Lehrerinnen gaben in dieser Untersuchung in einem größeren Ausmaß gesundheitliche Beschwerden an als Männer. Für einen Zusammenhang zwischen dem Alter der Lehrer und ihren gesundheitlichen Beschwerden gab es keinen Anhalt. Es konnte jedoch ein Zusammenhang zwischen den Beschwerden der Lehrer und ihren arbeitsbezogenen Verhaltens- und Erlebensmustern sowie dem Vorhandensein von Qualitätsmerkmalen einer Schule festgestellt werden. Eine Erklärung für das stärker ausgeprägte Beschwerdeausmaß der Lehrerinnen könnte die häufig stärkere familiäre Einbindung der Lehrerinnen sein, welche zur Arbeitsbelastung noch hinzutritt. Es kann außerdem angenommen werden, dass Lehrerinnen und Lehrer unabhängig von ihrem Alter verschiedene Kompetenzen und Puffermechanismen besitzen. Vor allem das persönliche Stressempfinden der Lehrer und der individuelle Umgang damit, scheint einen besonders großen Einfluss auf ihren Gesundheitszustand zu haben. Es erscheint sinnvoll, Präventions- und Interventionsmaßnahmen zukünftig individueller auszurichten.
Die retrospektive Studie sollte die Behandlungsstrategie von Patientinnen mit einem Gestationsdiabetes am Universitätsklinikum in Greifswald in den Jahren 2004-2006 darstellen. Mit der Studie sollten das Management des GDM im Hinblick auf die Diagnosestellung und Therapiemodalitäten sowie das maternale und fetale Outcome retrospektiv untersucht werden. In die Studie wurden insgesamt 74 Patientinnen mit Gestationsdiabetes aufgenommen. Folgende Parameter wurden retrospektiv untersucht: mütterliche Anamnese, Verlauf der Schwangerschaft, Verlauf der Geburt sowie fetales Outcome. Besondere Gewichtung wurde auf den Vergleich der Gestationsdiabetikerinnen ohne Insulin (GDM/I-, n=36) und mit Insulintherapie (GDM/I+, n=38) gelegt. Die beiden Gruppen unterschieden sich nicht statistisch signifikant bezüglich Alters, BMI, Gravidität, Parität, Gewichtszunahme in der Schwangerschaft, durchschnittlicher Blutzuckerwerte im oGTT, pathologischer Fruchtwassermenge, schwangerschaftsinduzierter Hypertonie und Infektionen während der Schwangerschaft, Schwangerschaftsdauer, Häufigkeit primären und sekundären Sectiones cesarea, Geburtsdauer sowie des perinatalen Zustandes. Es zeigte sich weder bezüglich der Häufigkeit von SGA (<10.Perzentile) Kindern noch bezüglich der Häufigkeit von LGA (>90. Perzentile) Kindern ein statistisch signifikanter Unterschied. Bei Schwangeren mit Insulintherapie (GDM/I+) lag die gesamte Rate anamnestischer Frühgeburten, habitueller Aborten und Totgeburten deutlich höher im Vergleich zu der Gruppe GDM/I- (47,37 % vs. 22,22 %; p<0,05). Die familiäre Vorbelastung bezüglich Diabetes mellitus konnte signifikant häufiger in der Gruppe mit Insulin nachgewiesen werden (93,10 % vs. 68,75 %; p<0,05). Die stationäre Einweisung erfolgte in der Gruppe ohne Insulin relativ spät im Vergleich zu GDM/I+ (im Durchschnitt 33.SSW vs. 28.SSW; p<0,05). In der glykämischen Kontrolle bezüglich der Blutglukose-Mittelwerte im Tagesprofil konnten bis zur 38.SSW keine signifikanten Unterschiede zwischen beiden Gruppen nachgewiesen werden. Ab der 38.SSW konnte im Vergleich zu der Insulingruppe eine deutlich schlechtere glykämische Kontrolle bei Gestationsdiabetikerinnen ohne Insulintherapie gezeigt werden (Blutglukose-Mittelwert im Durchschnitt 4,53 mmol/l ohne Insulin vs. 4,03 mmol/l mit Insulin; p<0,05). Betrachtet man die Blutzucker-Maximalwerte, so konnten bereits bis zur 25.SSW (durchschnittliche Maximalwerte: 4,75 mmol/l ohne Insulin vs. 7,44 mmol/l mit Insulin; p<0,05) sowie von der 30.SSW bis zur 34.SSW (durchschnittlich: 6,10 mmol/l ohne Insulin vs. 7,87 mmol/l mit Insulin; p<0,05) deutliche Unterschiede zwischen beiden Gruppen festgestellt werden. Die Blutzuckermaximalwerte waren in den Zeiträumen deutlich höher in der Insulingruppe. Statistisch signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen fanden sich bezüglich der fetalen Makrosomie bei der ersten sonographischen Kontrolle von der 28. bis zur 31. SSW (39,29 % GDM/I+ vs. 5,56 % GDM/I-; p=0,0279), im weiteren Schwangerschaftsverlauf waren die Unterschiede nicht signifikant. Bei der Geburt wurde die Makrosomie lediglich bei 13,16 % (n=5/38) der Neugeborenen GDM/+ und bei 11,11 % (n=4/36) der Neugeborenen GDM/I- bestätigt. Von den makrosomen Neugeborenen wurden nur 33,33 % (3/9 ohne Insulin) und 55,56 % (5/9 mit Insulin) sonographisch während der Schwangerschaft als makrosom eingestuft. Bezüglich der sonographisch ermittelten Fruchtwassermenge im Sinne eines Polyhydramnions, konnten keine signifikanten Unterschiede zwischen beiden Gruppen gefunden werden (p≥0,05). Dabei ist zu beachten, dass nach den damaligen Richtlinien der Klinik gerade die fetale Makrosomie und Zeichen des Polyhydramnions die Indikation für die Insulintherapie darstellten. Die Geburtseinleitung lag signifikant höher in der Gruppe mit Insulin (65,79 %) im Vergleich zu GDM/I- (33,33 %; p<0,05). Weiterhin war die Verlegung in die Neonatologische Klinik nach der Insulintherapie erwartungsgemäß häufiger in der Insulingruppe im Vergleich zu Neugeborenen der Mütter ohne Insulin (68,42 % vs. 19,44 %; p<0,05). Aus der retrospektiven Betrachtung lassen sich folgende Verbesserungspotenziale bei dem GDM-Management ableiten: Erstellung eines leitliniengestützten und zentralisierten Konzepts für die Diagnostik und Therapie des GDM, Ausweitung der präkonzeptionellen Beratung nach anamnestisch bekanntem GDM, verstärkte metabolische und biometrische Kontrolle in der Schwangerschaft nebst detaillierter Dokumentationsführung, Gewichtskontrolle während der Schwangerschaft, eingehende Ernährungsberatung und –schulung sowie Lebensstilinterventionen. In der Indikationsstellung für Insulin beim GDM seien darüber hinaus weitere Verbesserungen erforderlich. Die im Jahr 2011 vorgestellte neue Leitlinie liefert hier gute Handlungsansätze.
The leading hypothesis of why organisms age is the “Free Radical Theory of Aging”, which states that the accumulation of reactive oxygen species (ROS), such as superoxide (O2•-) and hydrogen peroxide (H2O2), causes protein, lipid and DNA damage and leads to the observed age-related decline of cells and tissues. A major obstacle in analyzing the role of oxidative stress in aging organisms is the inability to precisely localize and quantify the oxidants, to identify proteins and pathways that might be affected, and ultimately, to correlate changes in oxidant levels with the lifespan of the organism. To directly monitor the onset and extent of oxidative stress during the lifespan of Caenorhabditis elegans, we utilized the fluorescent H2O2 sensor protein HyPer, which enabled us to quantify endogenous peroxide levels in different tissues of living animals in real time. We made the surprising observation that wildtype C. elegans is exposed to very high peroxide levels during development. Peroxide levels drop rapidly as the animals mature, and low peroxide levels then prevail throughout the reproductive age, after which an age-accompanying increase of peroxide level is observed. These results were in excellent agreement with findings obtained by using the highly quantitative redox proteomic technique OxICAT, which monitors the oxidation status of redox-sensitive proteins as read-out for onset, localization, and protein targets of oxidative stress. By using OxICAT, we detected increased protein thiol oxidation during the development of C. elegans and in aging animals. Many processes in C. elegans might potentially contribute to the elevated peroxide levels observed during development, including cuticle formation, apoptosis, proliferation, gametogenesis, or ROS signaling. The finding that all investigated C. elegans mutants regardless of their lifespan are exposed to high developmental peroxide levels argues for ROS accumulation to be a universal and necessary event. Yet, recovery from the early oxidative boost might determine the subsequent adult lifespan, as we found that long-lived daf-2 mutants transition faster to reducing conditions than short-lived daf-16 mutants, which retain higher peroxide levels throughout their mature life. These results suggest that changes in the cellular oxidant homeostasis, encountered at a very early stage in life, might determine subsequent redox levels and potentially the lifespan of organisms. Manipulation of developmental oxidant levels using glucose restriction or a short bolus of superoxide caused a disruption in developmental growth, a delay in reproduction, and a shortened lifespan. These results suggest that developmental oxidant levels are fine-tuned and optimized. Future experiments are aimed to investigate the sources of developmental hydrogen peroxide, and to elucidate whether active down-regulation of antioxidant enzymes during the larval period might foster peroxide accumulation. Preliminary results indicate that this might indeed be the case for peroxiredoxin 2, whose expression was significantly lower during development than at later stages in life. Finally, we investigated whether the observed variances in the developmental peroxide levels of individual worms within a synchronized wildtype population might be responsible for the observed significant variances in lifespan, and hence could serve as a predictor for adult lifespan. Preliminary results revealed that neither too low nor too high peroxide levels during development are beneficial for the lifespan of wildtype worms, suggesting that ROS level during development might be optimized for maximized lifespan. Future experiments aim to reveal the processes that are affected by ROS and which might influence the individual’s lifespan early in life.
Krisensituationen können zu einer Vielzahl von Verletzten und Toten sowie zu psychischen Folgen und traumatischen Erinnerungen bei Überlebenden führen. Die vorliegende Studie ist eine der ersten explorativen Untersuchungen, die emotionale, kognitive und behaviourale Reaktionen während der Krisensituationen Terrorattentate, Gebäudebrände und Gebäudeeinstürze sowie den Naturkatastrophen Flut und Erdbeben in Europa mit denselben Messinstrumenten erhebt. Zusätzlich zu einer umfassenden Darstellung menschlicher Reaktionen in Krisensituationen wurde der Einfluss von unterschiedlichen Parametern, wie Art der Krisensituation, posttraumatischem Stress und Zeit zwischen dem Ereignis und dem Interview auf Reaktionen in Krisensituationen und Gedächtnisfunktionen erhoben. Individuelle und situationale Variablen wurden in Bezug zu den Variablen peritraumatischer, emotionaler Stress und Risikowahrnehmung sowie posttraumatischer Stress gesetzt. Emotionale, kognitive und behaviourale Reaktion in verschiedenen Krisensituationen waren überwiegend universell, lediglich die Hinweisreize und die Interpretation, die zu dem Ereignis berichtet wurden, unterschieden sich. Die Arten der Reaktion unterschieden sich zwischen instinktiv-automatisch, rational-ruhig und Resignation. Die häufigsten Reaktionen waren altruistisch und adaptiv auf behaviouraler, Angst und Panik auf emotionaler sowie eine hohe Risikowahrnehmung auf kognitiver Ebene. Überlebende mit hohem posttraumatischem Stress berichteten auf der einen Seite häufiger über Dissoziation und Derealization sowie physiologische Reaktionen, zusätzlich waren sie bei Ausbruch der Krisensituation häufiger in ihrer Wahrnehmung eingeschränkt und weniger proaktiv bei der Flucht/ Evakuierung. Auf der anderen Seite zeigte weder der posttraumatische Stress, noch die Art der Krisensituation oder die Zeit, die seitdem Ereignis vergangen war, eine Auswirkung auf die Gedächtnisfunktion. Die Intensität des peritraumatischen, emotionalen Stresses und der Risikowahrnehmung sowie des posttraumatischen Stress unterschied sich signifikant zwischen den verschiedenen Krisensituationen. Weitere signifikante Einflussgrößen von post- und peritraumatischen Faktoren sind: Geschlecht, Alter, Bildung, eigene Verletzungen und Tote während der Situation. Basierend auf der Analyse von Berichten der Überlebenden und theoretischen Modellen wurde ein Fragebogen entwickelt, der inhaltlich und psychometrisch mit Überlebenden von Krisensituationen sowie Teilnehmern, denen Notfallszenarien verschiedener Krisensituationen vorgelegt wurden, getestet wurde. Ein besonderes Merkmal lag auf dem dynamischen Ansatz des Fragebogens, dem sog. Staging, bei dem peritraumatische Emotionen und Kognitionen zu drei Zeitpunkten der Krisensituation wiederholt wurden. Zwischen Überlebenden bzw. Szenario-Teilnehmern gab es kaum Unterschiede, wohingegen sich Geschlecht, Art des Szenarios und Stadium der Krisensituation signifikant auf die Antworttendenzen auswirkten. Ergebnisse der Studien legen nahe, dass die Konstrukte emotionale, kognitive und behaviourale Reaktionen in Krisensituationen adaptiv sind, sowie sich wechselseitig beeinflussen. Der dynamische Verlauf von menschlichen Reaktionen, sowie der Einfluss von individuellen Faktoren und Charakteristika der Krisensituation, nicht nur auf Reaktionen während der Krisensituation, sondern auch auf posttraumatische Anpassungs- und Stresssymptome sind weiter zu untersuchen. Die aus der Untersuchung gewonnenen Forschungsansätze können durch eine interkulturelle Validierung des Fragebogens, der auf peritraumatische Reaktionen in verschiedenen Krisensituationen maßgeschneidert ist, weitergeführt werden.
Im Rahmen der vorliegenden Studie kann gezeigt werden, dass durch eine Supplementierung der total parenteralen Ernährung mit Lipidinfusionen, welche unterschiedliche Verhältnisse von n-3 und n-6-Fettsäuren enthalten, das Plasmafettsäureprofil rasch und umfassend geändert werden kann. Dies kann vor allem durch signifikant unterschiedliche Eicosapentaensäure- und Docosahexaensäure-, aber auch Linolsäure- sowie alpha-Linolensäure - Plasmaspiegel zwischen der Interventionsgruppe, ernährt mit einer Lipidemulsion mit einer n3:n6- Fettsäurezusammensetzung von 1:2 und der Kontrollgruppe, ernährt mit einer Lipidemulsion mit einem n3:n6-Verhältnis von 1:7, nachgewiesen werden. Zu Beginn der Therapie noch vor Intervention liegen die Konzentrationen aller Fettsäuren in ähnlichen Bereichen ohne signifikante Unterschiede, ebenso fällt das Verhältnis der n3/n6- Fettsäuren zu Beginn der Therapie bei der Interventions- wie bei der Kontrollgruppe nahezu identisch aus. Mit Beginn der Infusionstherapie unterscheiden sich die Verhältnisse zwischen Interventions- und Kontrollgruppe rasch und deutlich. Ab dem ersten Tag der Infusion können innerhalb der Interventionsgruppe und der Kontrollgruppe signifikante Änderungen im Vergleich zu Tag null beobachtet werden, weiterhin auch bei Patienten mit SIRS, jedoch nicht bei Patienten ohne SIRS. Beim Vergleich der zueinander korrespondierenden Strata der beiden Gruppen, also Patienten mit SIRS im Vergleich der Interventions- und Kontrollgruppe und vice versa ist auch hier ein deutlicher Unterschied zueinander ab dem ersten Tag der Infusion zu erkennen.Die durch zahlreiche andere Studien aufgezeigten Vorteile einer parenteralen Ernährung mit n-3-Lipidlösungen können nicht alle durch signifikante Unterschiede zwischen Interventions- und Kontrollgruppe bestätigt werden. Patienten der Interventionsgruppe zeigen eine Tendenz hin zu geringeren APACHE-II-Score Werten und geringeren Insulinbedarf. Modifikationen der Entzündungsmarker können nur bei Interleukin-6 nachgewiesen werden, jedoch nur bei Patienten ohne SIRS. Ein entscheidender Einfluss auf die Zahl der Leukozyten oder Thrombozyten zeigt sich nicht. Eine erhöhte Blutungsneigung bzw. ein erhöhter Bedarf an Bluttransfusionen innerhalb der Interventionsgruppe lassen sich nicht feststellen. So kann durch diese Studie gezeigt werden, dass durch ein n-3/n-6-Verhältnis von 1:2 im Vergleich zu einem Verhältnis von 1:7 die Entzündungsparameter und das klinische Outcome nicht ungünstig beeinflusst werden. Schwerwiegende gefürchtete Nebenwirkungen, wie vermehrte Blutungsereignisse, eine Schwächung des Immunsystems und daraus resultierende vermehrte nosokomniale Infektionen verbunden mit einem verlängerten Klinikaufenthalt oder eine erhöhte Mortalität bestätigen sich nicht.
Der Myokardinfarkt ist eine der wesentlichen Mortalitätsursachen in den westlichen Industrieländern. Für das Outcome der Patienten nach Myokardinfarkt ist die Größe der Infarktnarbe von prognostischer Bedeutung. Nach therapeutischer Rekanalisation des betroffenen Herzkranzgefäßes entsteht durch einen aktiven Prozess eine Myokardnarbe. Durch Perfusionsmanöver oder verschiedene Pharmaka vor und auch nach einem Infarkt lässt sich die Ausprägung der Narbe beeinflussen und die Größe der Narbe reduzieren. Zu diesen Pharmaka gehören die PDE-5-Inhibitoren, unter anderem Vardenafil. Die Signalkaskade, welche das protektive Signal vermittelt, ist nur zu Teilen erforscht. Diese Arbeit etablierte ein Modell in isolierten Rattenherzen, zeichnete eine Dosisfindungskurve des protektiven Effektes von Vardenafil und konnte unter Einsatz verschiedener Enzymblocker nachweisen, dass Vardenafil sein Signal über eine intrazelluläre NO-Erhöhung und eine Aktivierung der Proteinkinase G vermittelt. Ferner konnte dargestellt werden, dass der aus einer PDE-5-Inhibitoren-Gabe resultierende cGMP-Level-Anstieg intrazellulär ein sensibler Faktor ist und ein überschießender Anstieg eine Myokardprotektion verhindert.
The widespread use of natural and synthetic estrogens or chemicals with estrogenic activities is causing an increasing accumulation of estrogenic compounds in the environment. Already at very low concentrations these estrogenics can severely affect the wildlife, particularly in an aquatic environment. For these reasons measuring devices for detecting estrogen contaminations are in great demand. The majority of the analytical methods and bioassays on the market so far, lack semi-online adaptability, and usually cannot be used for automatic and continuous determination. Therefore, we have embarked on the development of new systems, which are able to fulfil those demands. The EstraMonitor combines recombinant A. adeninivorans G1212/YRC102-hERa-phyK yeast cells as the microbial component with an amperometric detection method to analyze estrogenic contaminations. A. adeninivorans G1212/YRC102-hERa-phyK was constructed by Kaiser et al. (2010). These cells were engineered to co-express the human estrogen receptor (hERa) gene and the inducible phytase (phyK, derived from Klebsiella sp. ASR1) reporter gene under control of a promoter with estrogen response elements (EREs). In the presence of estrogenic substances, such as 17ß -estradiol (E2), the phyK gene is expressed and recombinant phytase is secreted into the media. The level of phytase is quantified by amperometric detection using substrate p-aminophenyl phosphate (p-APP). Phytase dephosphorylates p-aminophenyl phosphate (p-APP) into an intermediate product p-aminophenol (p-AP). p-AP is electroactive and oxidized at the electrode. This generates electrons and produces a current which is proportional to the level of phytase activity. Since phytase activity is directly correlated to the E2 concentration, the estrogenic activity can thus be calculated from the current measured. The microbial component of the EstraMonitor, the non-immobilized A. adeninivorans G1212/YRC102-hERa-phyK, works well with the amperometric method in a quantitative manner. The optimal applied potential determined for amperometric measurements was 150 mV and provided a low background signal for the amperometric detection. The half maximal effective concentration (EC50) and limit of detection (LoD) values for E2 obtained from amperometric measurements with the EstraMonitor were 69.9 ng L-1 and 44.5 ng L-1, respectively. The measuring procedure of the EstraMonitor system including incubation of A. adeninivorans G1212/YRC102-hERa-phyK cells with E2, subsequently incubation with electrochemical substrate (p-APP), and signal recordation is completed within only 4 h and 10 min. Out of this total time, amperometric detection including substrate incubation and signals recordation takes only 10 min out of total time. The use of immobilized cells for a microbial biosensor is an essential advantage of the EstraMonitor system because it allows easy-handiness next to long-term stability and reusability. Immobilized A. adeninivorans G1212/YRC102-hERa-phyK cells revealed excellent properties which make them very suitable for semi-online, automatic and continuous monitoring. They were stable up to 30 days when stored at 4 °C. Furthermore, they could be reused up to 15 times. The EC50 and LoD values achieved for E2 using immobilized cells in combination with amperometric detection were 20.9 and 8.3 ng L-1, respectively. Furthermore, this application also removes the need to separate cells by centrifugation, to sterilize the samples as well as to cultivate repeatly. Additionally, both immobilized and non-immobilized A. adeninivorans G1212/YRC102-hERa-phyK cells remain fully functional in a wide range of untreated wastewater samples and in environments containing up to 5% NaCl. To enhance the sensitivity and reduce the time for estrogenic determination, an alternative A. adeninivorans G1214/YRC103-hERa-phyK strain was developed. This strain can produce a detectable amount of phytase within 2 h after induction with E2. It offers an improved microbial component in terms of sensitivity and time-effectiveness. In addition, to reduce the cost for estrogenic detection an alternative substrate, ascorbic acid 2-phosphate (AA2P), was tested. AA2P, which is both cheap and widely available, performed better than p-APP. The EC50 and LoD values for E2 obtained with AA2P were 15.69 and 0.92 ng L-1 versus 20.09 and 8.3 ng L-1 when examined with p-APP, respectively. Taken together, the EstraMonitor is an automated system with respect to sample cycling, sample measuring and calibration supplemented with an alarm function. This system makes it possible to control estrogenic activity semi-online, automatically and continuously. These are advantages of the EstraMonitor compared to other estrogenic detection systems. It can thus be concluded that, the EstraMonitor is a powerful and feasible semi-online device for monitoring estrogenic activity especially adapted for the use in sewage treatment plants.
Non-thermal atmospheric pressure plasma has recently been shown to have broad application potential for medical as well as industrial purposes. Improved wound healing and tissue decontamination have been described as consequences of non- thermal plasma treatment. However, thus far the underlying molecular mechanisms in human tissues have only been partially characterized. In this work a two-dimensional difference in-gel electrophoresis (2D-DIGE) approach was used and an analysis-workflow to study the response of human cells to atmospheric pressure non-thermal plasma was established. Human S9 bronchial epithelial cells were used as a model for airway epithelial cells. They were treated with atmospheric pressure plasma jet (APPJ) for different periods of time. Subsequently, time-resolved comparative proteome analysis was used to study the complex cellular adaptation reactions after a 120 sec plasma treatment, which accelerated wound healing in a clinically relevant model. The results indicate, that intracellular oxidative stress due to the non-thermal plasma treatment either leads to cell death or to proliferation. The oxidative stress response, mediated by Nrf2, appears to play a pivotal role in molecular signalling and might be a key pathway determining the fate of stressed cells. This thesis demonstrates changes in Nrf2-expression after non-thermal plasma treatment. Furthermore, potential protein biomarker candidates for evaluation of oxidative stress after non-thermal plasma treatment were identified. Finally, it is shown, that the cytosolic concentrations of IL-1beta and IL-33 were decreased following non-thermal plasma treatment. Thus, modulation of innate immune response by non-thermal plasma treatment of epithelial cells (ENTplas treatment) is concluded.
The worldwide distribution and prevalence of melioidosis, an infectious disease caused by the soil-dwelling Gram-negative bacterium Burkholderia pseudomallei, is unknown. In Vietnam, sporadic cases of melioidosis have been reported for decades, but clinical and epidemiological data for the indigenous population are still scarce. In this study, we reviewed clinical and demographic data of patients with culture-proven melioidosis diagnosed at a single large referral hospital in Hanoi between November 1997 and December 2005. The clinical manifestations of melioidosis with fatal septicaemia as the most common presentation, a high rate of underlying diseases and a peak of cases admitted during the wet season were similar to studies from other endemic areas. The geographical origin of melioidosis patients shows that melioidosis exists in at least 18 northern provinces. The characterization of clinical B. pseudomallei strains by multilocus sequence typing identified 17 different sequence types (STs), ten of which have (as yet) not been found outside Vietnam. Several of these STs presumably were generated through recent evolutionary events in this rapidly diversifying bacterial species, and thus restricted geographic distribution may be a consequence of limited time passed since emergence. In order to define the distribution of the bacterium in the environment, our study also aimed to develop a more sensitive culture method for the detection of B. pseudomallei from soil samples in endemic areas compared to the currently used culture method based on soil dispersion in water. Our newly developed protocol involving soil dispersion in a polyethylene glycol and sodium deoxycholate solution increased the yield of viable B. pseudomallei from soil samples. Comparative testing of soil samples from Northeast Thailand covering a wide range of B. pseudomallei concentrations demonstrated a significantly higher recovery (p < 0.0001) of B. pseudomallei colony forming units by the new method compared to the conventional method. Our data indicate that using the detergents polyethylene glycol and sodium deoxycholate not only results in a higher recovery of viable B. pseudomallei, but also results in a shift in the bacterial species recovered from soil samples. Molecular methods based on direct bacterial nucleic acid extraction from environmental samples and subsequent amplification have the potential to overcome many restrictions of traditional microbiological approaches. Moreover, culture-dependent methods require special expertise in recognizing B. pseudomallei colony morphologies. Thus, a highly sensitive culture-independent DNA-based method that allows direct quantification of B. pseudomallei from soil is needed, particularly in diagnostic laboratories outside endemic areas. We therefore aimed to establish a protocol for B. pseudomallei soil DNA isolation, purification and quantification by qPCR targeting a type three secretion system 1 single copy gene. This assay was validated using 40 soil samples from Northeast Thailand that underwent parallel bacteriological culture. All 26 samples that were B. pseudomallei-positive by direct culture were B. pseudomallei qPCR-positive, with a median of 1.84 x 104 genome equivalents (range 3.65 x 102 to 7.85 x 105) per gram of soil. This was 10.6 fold (geometric mean; range 1.1 to 151.3) higher than the bacterial count as defined by culture. Moreover, the qPCR detected B. pseudomallei in seven samples (median 36.9 genome equivalents per g soil; range 9.4 to 47.3), which were negative on direct culture. These seven positives were reproduced using a nested PCR targeting a second, independent B. pseudomallei-specific sequence. Two samples were direct culture and qPCR negative but nested PCR positive. Five samples were negative by both PCR methods and culture. In conclusion, this is the first report on a series of cases describing clinical and epidemiological features of melioidosis and corresponding Burkholderia pseudomallei strains from northern Vietnam. Moreover, our newly developed culture-based and PCR-based methods provide highly specific and sensitive tools for the quantitative environmental surveillance of B. pseudomallei.
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.
Zusammenfassung Die Anwendung LWS-Funktionsaufnahmen im lateralen Strahlengang sind trotz aller damit verbundenen Probleme ein Teil in der Diagnostikkaskade der lumbalen Segmentinstabilität. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass eine Beurteilung von Funktionsröntgenaufnahmen mit einem individuellen Fehler verbunden ist. Eine Korrelationsanalyse ist für diese Fragestellung nicht geeignet, da alle Korrelationskoeffizienten > 0,61 (=gute Übereinstimmung) waren. Werte mit der höchsten Rate an Übereinstimmung wurden bei der Anwendung des translatorischen Verfahrens nach Panjabi [54] erhoben, womit dieses Verfahren zu empfehlen ist. Der Fehler bei zweimaliger Beurteilung ein und desselben Röntgenbildes (Intraobservervariabilität) über alle drei Untersucher hinweg betrug 61,7% Hierbei zeigten sich translatorische Verfahren etwas genauer als angulatorische. Die Untersuchervergleiche über alle drei Untersucher hinweg ergaben eine Abweichung (Interobservariabilität) von 54,9%. Somit ist die Nicht-Übereinstimmung aller Messungen bei der Interobservariabilität niedriger gegenüber Intraobservervariabilität. Eine mehrmalige Messung durch ein und denselben Untersucher bringt keinen Vorteil. Beurteilt man nur die Abweichungen der Messungen, die von den einzelnen Untersuchern in die nächst höher pathologische Kategorie klassifiziert wurden, findet sich über alle Messungen, Untersuchungen und Verfahren hinweg eine Abweichung von 8,6%.
1 Zusammenfassung In der vorliegenden Studie wurden verschiedene Materialien zur Herstellung von dentalen Registraten auf ihre Eignung im Zusammenhang mit der FGP-Technik („Functionally Generated Path“) untersucht. Dazu wurden Versuche an Modellen von 2 Zähnen (Position 15 und 26) bei 4 verschiedenen Kondylenbahnwinkeln (10° bis 70°) jeweils drei Führungsspuren bei Okklusionsversuchen in einem Artikulator ausgewertet. In Vorversuchen wurden 3 der 11 untersuchten Materialien als grundsätzlich geeignet ermittelt: Metal-Bite, Futar-D-Scan sowie Bisswallwachs. Das, für eine Isolierung der Registrate von den Modellen am besten geeignete Trennmittel, war menschlicher Speichel. Die wichtigsten Ergebnisse der Versuche waren: Die Spannweite der gemessenen Disklusionswinkel lag zwischen 0° und 40°. Im Unterkiefer betrugen sie im Mittel etwa 12°, während im Oberkiefer durchschnittlich 13,0° bzw. 25,7° gemessen wurden. Jeweils 3 Versuche unter exakt gleichen Bedingungen zur Untersuchung der Reproduzierbarkeit der Ergebnisse zeigten Abweichungen dieser Winkel von durchschnittlich 21,9 % bis 34,7 % voneinander. In Einzelfällen reichten die Abweichungen bis über 100 %. Die prozentualen Abweichungen waren bei größeren Winkeln tendenziell kleiner als bei kleineren. Die unteren Disklusionswinkel nahmen in Abhängigkeit vom Registratmaterial in der Reihenfolge Bisswallwachs (Mittelwert etwa 14°), Futar-D-Scan (12°), Metal-Bite (9°) ab, die oberen Disklusionswinkel nahmen in der gleichen Reihenfolge tendenziell zu. Eine stetige Zu- oder Abnahme der Disklusionswinkel mit zunehmenden Kondylenbahnwinkeln war nicht festzustellen (Ausnahme: α1oben). Ein statistisch signifikanter Einfluss des Kondylenbahnwinkels auf die Disklusionswinkel war nur für den Winkel α1oben nachzuweisen. Der Zusammenhang zwischen den Disklusionswinkeln α1unten undα2unten war mit R=0,54 am deutlichsten, gefolgt von demjenigen zwischen α1oben und α2oben mit R=0,42. Die Zusammenhänge zwischen den unteren und oberen Winkeln waren dagegen invers (R-Werte kleiner als 0).
Ribozymes for Aminoacylation
(2012)
Aminoacyl-tRNA synthetases (aaRS) are at the heart of modern translation, catalyzing the accurate biosynthesis of aminoacyl-tRNAs. According to the RNA world hypothesis, the early translation system should have aminoacylation ribozymes for RNA aminoacylation. For this, an aaRS ribozyme system, consisting of the KK13 ribozyme and the C3a ribozyme was successfully designed, which can perform both amino acid activation and aminoacyl transfer reaction. Generation of such aminoacylation ribozyme system would fill up the gap between the RNA world and the modern biological world. In addition, two types of diversified aminoacylation ribozymes, symmetrical ribozymes and self-assembling ribozymes were successfully developed, which may have great meaning in the origin of life.
Coenzym A ist ein essentieller und ubiquitärer Cofaktor, dessen zentrale Bedeutung für den Stoffwechsel aus der Aktivierung und Übertragung von Acylgruppen resultiert. Der Biosyn-theseweg von Coenzym A (CoA) ausgehend von Pantothenat (Pan) umfasst fünf enzymatische Schritte, die in Pro- und Eukaryoten konserviert sind. Die Hefe S. cere¬visiae ist in der Lage, sowohl eine de novo Pantothenat-Synthese durchzuführen als auch mittels Fen2-Transporter dieses Intermediat aufzunehmen. Die Phosphorylierung von Pan durch die Pantothenat Kinase (PanK) stellt vermutlich den geschwindigkeitsbestimmenden Schritt dar, der in Form einer Inhibition durch das Endprodukt bzw. dessen Derivate erfolgt. Ziel dieser Arbeit sollte es sein, grundlegende Erkenntnisse zu den Enzymen des CoA-Biosyntheseweges, deren Organisation und Regulation in der Hefe zu bekommen. Durch „metabolic engineering“ sollte versucht werden, einen Stamm zu konstruieren, der im Vergleich zu einem Wildtyp einen erhöhten CoA-Gehalt aufweist. Für das Genprodukt von YDR531W in S. cerevisiae konnte aufgrund der Verwertbarkeit von 14C-Pantothenat als Substrat die Vermutung bestätigt werden, dass es sich um eine PanK handelt, so dass dieses Gen die neue Bezeichnung CAB1 („Coenzym A Biosynthese“) erhielt. Es erfolgt eine „Feedback“-Inhibition durch CoA und in stärkerem Maße durch dessen Thioester Acetyl-CoA. Der Einfluss von Malonyl-CoA und Palmitoyl-CoA auf die Aktivität der PanK ist vernachlässigbar. Durch gerichtete Mutagenese konnte eine Acetyl-CoA insensitive deregulierte PanK-Variante CAB1W331R erzeugt werden, die, verglichen mit dem Wildtyp, eine etwa vierfach gesteigerte Aktivität aufweist. Für die vier weiteren Gene YIL083C, YKL088W, YGR277C und YDR196C, die aufgrund von Ähnlichkeiten zu humanen CoA-Genen identifiziert wurden, konnte der Nachweis erbracht werden, dass es sich um CoA-Biosynthesegene handelt. Eine Nullmutation in jedem dieser essentiellen Gene ließ sich durch das entsprechende E. coli Gen, für die der enzymatische Nachweis der Genprodukte vorliegt, heterolog komplementieren. Folgende neue Genbe-zeichnungen wurden aufgrund der Abfolge der Reaktionsschritte vergeben: YIL083C = CAB2 (codiert für die Phosphopantothenyl Cystein Synthetase, PPCS), YKL088W = CAB3 (Phosphopantothenylcystein Decarboxylase, PPCDC), YGR277C = CAB4 (Phosphopante-thein Adenyltransferase, PPAT) und YDR196C = CAB5 (Dephospho-CoA.Kinase, DPCK). Für CAB1, CAB2 und CAB5 war ein moderater Anstieg der Genexpression zu beobachten, wenn Glucose durch Ethanol als C-Quelle ersetzt wurde. Die Abwesenheit von Aminosäuren beeinflusste die Expression der CAB Gene kaum. Mit Hilfe chromatographischer Reinigungsschritte war eine Cofraktionierung der epitopmar-kierten Proteine Cab3 und Cab5 möglich, die einen ersten Hinweis auf die Existenz eines CoA-synthetisierenden Enzymkomplexes (CoA-SPC) lieferten. Dessen durch Gelfiltration bestimmte Größe beträgt ungefähr 327 kDa. In vitro-Interaktionsstudien ergaben, dass Cab1 (PanK) nicht an der Bildung dieses Komplexes beteiligt ist und dass Cab2, Cab3, Cab4 und Cab5 mit Cab3 interagieren. Weiterhin konnten Wechselwirkungen zwischen Cab4 und Cab5 nachgewiesen werden. Durch Konstruktion von Längenvarianten der genannten Proteine wurden die für die Interaktionen jeweils verantwortlichen Proteinabschnitte kartiert. Vermutlich dient Cab3 als zentrales „Gerüstprotein“ des gesamten CoA-SPC-Komplexes. Mit ausschließlich bakteriell synthetisierten Proteinen konnte zumindest für Cab3 gezeigt werden, dass die Interaktionen direkt erfolgen. In einem weiteren Teil dieser Arbeit wurde versucht, durch Überexpression der CoA-Bio-synthesegene die zelluläre CoA-Synthese zu beeinflussen. Mit Hilfe integrativer Plasmide wurden MET25-Promotor-kontrollierte Überexpressionskassetten aller CAB-Gene sukzes¬sive in einen Wildtypstamm eingeführt. Für das Gen der PanK wurde das Wildtyp-Allel CAB1 bzw. die deregulierte Variante CAB1W331R verwendet. Einen Unterschied zwischen den Stämmen konnte für den Acetyl-CoA-, allerdings nicht für den CoA-Gehalt gemessen werden. Überexpressionsstämme mit der regulierten PanK bzw. der deregulierten PanK-Variante enthielten im Vergleich zum Wildtyp die 3-fache bzw. sogar die 6-fache Menge an Acetyl-CoA. Dieser Befund belegt die Schrittmacherfunktion der PanK für den gesamten CoA-Biosyntheseweg.
Fragestellungen: In dieser Dissertation soll mithilfe der Methode des ambulanten Assessment die Rolle der sozialen Unterstützung in der Befindensregulation verhaltens- und erlebensnah im natürlichen Umfeld der Probanden untersucht werden. Bei der Forschung zur Bedeutung der sozialen Unterstützung für das Befinden und die Befindensregulation dominieren bislang noch retrospektive Auskünfte und globale Selbstberichte als Datenquellen. Es gibt vergleichsweise deutlich weniger Studien, die den Zusammenhang zwischen sozialer Unterstützung und Befindensregulation unter alltagsnahen Bedingungen untersuchen, so u.a. die Auswirkungen von Diskrepanzen bei der sozialen Unterstützung auf das Befinden bzw. der wechselseitige Zusammenhang zwischen sozialer Unterstützung und Rumination. In der vorliegenden Dissertation wurde überprüft, welchen Einfluss Diskrepanzen zwischen der gewünschten und erhaltenen sozialen Unterstützung auf das subjektive Wohlbefinden im Alltag ausüben (Studie 1), wie sich Veränderungen in der erhaltenen Unterstützung auf die Erreichung von verständnis- bzw. lösungsfokussierten Zielen auswirken, die Personen mit ruminativen Prozessen infolge von traurigkeitsassoziierten Episoden versuchen zu erreichen (Studie 2) und welche Auswirkungen ärgerbezogene Ruminationsprozesse–insbesondere eine rachefokussierte Rumination—auf das soziale Wohlbefinden haben (Studie 3). Methodik: Bei Studie 1 nahmen 30 weibliche Studierende der Universität Greifswald (M = 24.2, SD = 3.99) teil. Den Teilnehmerinnen wurde über den Zeitraum von sieben Tagen ein tragbarer Kleincomputer mitgegeben, auf dem signalkontingente Erhebungspläne implementiert wurden. An Studie 2 und Studie 3 nahmen insgesamt 144 Studierende der Universität Greifswald (keine Studierende der Psychologie) teil. Die Probanden wurden randomisiert entweder der Hauptgruppe oder einer Kontrollgruppe zugewiesen. Nach Abschluss der Datenerhebung befanden sich 93 Studierende (64.5% Frauen, M = 23.4 Jahre, SD = 2.9) in der Hauptgruppe und 51 Studierende (70.6% Frauen, M = 23.7 Jahre, SD = 2.7) in der Kontrollgruppe. Die Kontrollgruppe diente zur Überprüfung von potentiellen Reaktivitätseffekten infolge der Messwiederholungen. Den Teilnehmern wurde über den Monitoringzeitraum von 28 Tagen ein tragbarer Kleincomputer mitgegeben, der die Teilnehmer drei Mal täglich zu randomisierten Zeitpunkten zwischen 9 und 18 Uhr befragte. Die Auswertung erfolgte in allen drei Studien durch entsprechende Strategien der Multilevelanalyse. Ergebnisse: In Studie 1 leisteten die Diskrepanzen bei der sozialen Unterstützung einen signifikanten Beitrag zur Vorhersage des subjektiven Wohlbefindens. Eine Unterversorgung mit emotionaler Unterstützung ging mit einer Verringerung des Wohlbefindens einher, während eine Überversorgung mit emotionaler Unterstützung mit einer Verbesserung des Wohlbefindens einherging. Diskrepanzen bei der informationellen und instrumentellen Unterstützung leisteten im Unterschied zur emotionalen Unterstützung einen geringeren Beitrag zur Vorhersage des Wohlbefindens. Den Ergebnissen der Studie 2 zufolge bestand ein signifikanter Zusammenhang zwischen der subjektiv erlebten Steigerung in der sozialen Unterstützung und dem Erreichen lösungsfokussierter Ziele, nicht aber verständnisfokussierter Ziele. Die Ergebnisse der Moderatoranalysen weisen zudem darauf hin, dass insbesondere für Personen mit höherer symptomfokussierter Rumination ein signifikanter Zusammenhang zwischen einer erhöhten sozialen Unterstützung und dem Erreichen lösungsfokussierter Ziele bestand. In Studie 3 zeigte sich, dass ärgerassoziierte Rumination nicht per se mit einer Verschlechterung des sozialen Wohlbefindens einherging. Habituelle Ärgerneigung moderierte den Zusammenhang zwischen rachefokussierter Rumination und dem sozialen Wohlbefinden dahingehend, dass sich lediglich für Personen mit höheren Werten bei der Ärgerneigung ein signifikanter Zusammenhang zwischen der rachebezogenen Rumination und einer Verringerung des sozialen Wohlbefindens zeigte. Schlussfolgerungen: Die Ergebnisse der vorliegenden Studien verdeutlichen die Notwendigkeit einer alltagsnahen Erfassung mittels der Methode des ambulanten Assessment, um auf diese Art und Weise ein umfassendes Bild über die Rolle der sozialen Unterstützung im Rahmen der Befindensregulation zu erhalten. Die Studien leisten einen wichtigen Beitrag zur Unterstützungsforschung, da sowohl der Zusammenhang zwischen einer Über- bzw. Unterversorgung mit sozialer Unterstützung und dem Wohlbefinden als auch die Beziehung zwischen sozialer Unterstützung und traurigkeits- bzw. ärgerassoziierter Rumination bislang nur unzureichend im Alltagskontext untersucht worden sind. Zukünftige Studien zur Rolle der sozialen Unterstützung bei der Befindensregulation im Alltag sollten zusätzlich zur Empfängerperspektive auch die Geberperspektive in den Fokus der Betrachtung stellen.
Die Ziele der vorliegenden Arbeit ergaben sich aus zwei Arbeitsschwerpunkten - dem Nachweis einer neuartigen prokaryotischen Phenoloxidase bei dem Bakterienisolat Azotobacter chroococcum SBUG 1484 und der Durchführung Phenoloxidase-katalysierter Biotransformationsreaktionen zur Derivatisierung von ortho- bzw. para-dihydroxylierten Verbindungen. Der zunächst unbekannte, eine neue Phenoloxidase bildende, Bakterienstamm sollte mittels morphologischer und physiologischer Tests sowie 16S-rDNA-Analysen einer Art zugeordnet werden. Da die Expression der Phenoloxidase nur unter bestimmten Bedingungen auftrat sollten die in Abhängigkeit von verschiedenen Kultivierungsparametern zahlreich auftretenden Zelldifferenzierungsprozesse des Stammes untersucht und eine standardisierte Kultivierungsmethode zur Erzielung hoher Phenoloxidase-Aktivitäten entwickelt werden. Die Untersuchung wesentlicher Eigenschaften der neubeschriebenen Phenoloxidase war für eine Zuordnung in die Gruppe der Multikupfer-Oxidasen und eine Prüfung der Eignung des Enzyms für biotechnologische Anwendungen eine unbedingte Voraussetzung. In Phenoloxidase-katalysierten Reaktionen sollte die Aminierung von einfach alkylsubstituierten Brenzkatechinen und Hydrochinonen sowie mehrfach-substituierten ein- bzw. zweikernigen dihydroxylierten Aromaten mit aliphatischen sowie alicyclischen Amindonoren untersucht werden. Im Mittelpunkt der Betrachtungen standen dabei die Aufklärung von Reaktionsmechanismen bei homo- und heteromolekularen Kopplungsreaktionen sowie die Prüfung des Einflusses verschiedener Reaktionsparameter (u.a. Hydroxylierungspositionen der Enzymsubstrate, Substituenten, Eduktkonzentrationen, Katalysatoren, pH-Werte der Reaktionssysteme, Lösungsmittel) auf die Nebenreaktionen und Ausbeuten der anvisierten Zielverbindungen (sekundäre Amine). Eine strukturchemische Analyse der Syntheseprodukte war dazu unerlässlich.
A molecular approach to characterize the arbuscular mycorrhizal fungus, Glomus sp. AMykor isolate
(2012)
The arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) interaction with plants has a major impact on the soil ecosystem. However, so far, only a few studies on AMF genetics have been performed and molecular information on the genetic diversity of AMF is limited. In this study a fundamental genetic characterization of the industrial isolate, Glomus sp. AMykor (AMykor GmbH, Bitterfeld, Germany) has been undertaken to increase the understanding of AMF genetic diversity. Based on phylogenetic analysis of partial rDNA sequences, Glomus sp. AMykor isolate was proposed to belong to the G. irregulare species together with the reference isolate, DAOM197198. To investigate if both isolates differ in their ploidy level, fluorescence in situ hybridization (FISH) was performed and mainly one or two hybridization signals per nucleus were observed in both isolates. It is suggested that they harbour at least two major rDNA sites and possibly two minor sites. The DNA content was estimated by means of flow cytometry (FC) and confirmed by Feulgen densitometry (FD). The calculated average DNA content per nucleus is 153.0 ± 3.6 Mb for the G. irregulare AMykor isolate and 154.8 ± 6.2 Mb for the DAOM197198 isolate. Since there are plenty criticisms coming recently of using rDNA sequence for fungal barcoding there is necessity of development other system for the identification to species level of Glomeromycotan fungi. The focus of this part of the study was the GiFRD gene encoding fumarate reductase enzyme for use as a potential candidate for AMP species determination. Unfortunately, observed sequence variations do not allow the discrimination of Glomeromycotan species. However, further analysis of enzyme encoded by GiFRD showed a possible role of fumarate reductase in AMF redox balance maintaining under oxygen deficient conditions. Using a yeast expression system, it has been demonstrated that the protein encoded by GiFRD has fumarate reductase activity. The functional expression of GiFRD in the S. cerevisiae fumarate reductase deletion mutant restored the ability of growth under anaerobiosis which indicated that Gifrdp is able to functionally complement the S. cerevisiae missing genes. The fact that GiFRD expression was present only in the asymbiotic stage confirmed existence of at least one metabolic pathway involved in anaerobic metabolism and suggested that AMF behave as a facultative anaerobe in asymbiotic stage.
Die Serin/Threonin Proteinkinase pUS3 ist innerhalb der Alphaherpesvirinae konserviert. Für pUS3-Homologe der Subfamilie wurden bereits zahlreiche Funktionen bei der Beeinflussung des Zellstoffwechsels und der Virusreplikation gezeigt, dennoch ist pUS3 für die Virusreplikation in vitro nicht essentiell. PrV exprimiert zwei unterschiedlich lange Isoformen dieses Proteins in unterschiedlicher Menge, so dass das kürzere pUS3S im Vergleich zu pUS3L die abundante Isoform darstellt. Während die carboxyterminalen Sequenzen beider Isoformen identisch sind, weist der Amino-Terminus der langen Form 54 zusätzliche Aminosäuren auf. Innerhalb der Wirtszelle liegt pUS3S vor allem im Nukleus vor, wohingegen pUS3L vorwiegend im Zytoplasma, der Plasmamembran und den Mitochondrien lokalisiert ist. Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung der möglichen unterschiedlichen Funktionen der beiden pUS3-Isoformen und der Bedeutung des Expressionsniveaus dieser Isoformen während der Virusmorphogenese. Im Vordergrund stand dabei die Analyse von Virusmutanten, bei denen die Expression von pUS3S bzw. pUS3L auf unterschiedliche Weise manipuliert wurde oder bei denen eine Inaktivierung der enzymatischen Aktivität erfolgte. Diese wurden auf empfänglichen Zelllinien dreier Tierarten phänotypisch charakterisiert und auf Unterschiede hinsichtlich ihres Replikationsverhaltens untersucht. Ein weiterer Teil dieser Arbeit umfasste Untersuchungen zur Identifizierung potentieller Substrate der Proteinkinase pUS3 mittels 32P-Radioimmunpräzipitation und Proteomanalytik, die eine weitere Analyse der Strukturkomponenten von PrV-Partikeln sowie die Prüfung einer Methode zur Präparation nukleärer Proteine einschloss.
The goal of this doctoral thesis is to create and to implement methods for fully automatic segmentation applications in magnetic resonance images and datasets. The work introduces into technical and physical backgrounds of magnetic resonance imaging (MRI) and summarizes essential segmentation challenges in MRI data including technical malfunctions and ill-posedness of inverse segmentation problems. Theoretical background knowledge of all the used methods that are adapted and extended to combine them for problem-specific segmentation applications are explained in more detail. The first application for the implemented solutions in this work deals with two-dimensional tissue segmentation of atherosclerotic plaques in cardiological MRI data. The main part of segmentation solutions is designed for fully automatic liver and kidney parenchyma segmentation in three-dimensional MRI datasets to ensure computer-assisted organ volumetry in epidemiological studies. The results for every application are listed, described and discussed before important conclusions are drawn. Among several applied methods, the level set method is the main focus of this work and is used as central segmentation concept in the most applications. Thus, its possibilities and limitations for MRI data segmentation are analyzed. The level set method is extended by several new ideas to overcome possible limitations and it is combined as important part of modularized frameworks. Additionally, a new approach for probability map generation is presented in this thesis, which reduces data dimensionality of multiple MR-weightings and incorporates organ position probabilities in a probabilistic framework. It is shown, that essential organ features (i.e. MR-intensity distributions, locations) can be well represented in the calculated probability maps. Since MRI data are produced by using multiple MR- weightings, the used dimensionality reduction technique is very helpful to generate a single probability map, which can be used for further segmentation steps in a modularized framework.
Das Zusammenspiel von Transportproteinen in den Nieren, der Leber und im Intestinaltrakt ist notwendig für die effiziente Elimination von potentiell giftigen Metaboliten und die Erhaltung von essentiellen Metaboliten für den Organismus. Dabei spielen die Effluxmechanismen der Multidrug Resistance-related Proteine (Mrp) eine wichtige Rolle in der Absorption, Verteilung und Elimination von endogenen und xenobiotischen Substanzen. In den Epithelzellen des Nierentubulus sind Mrp2 (Abcc2) und Mrp4 (Abcc4) apikal exprimiert während sich Mrp3 (Abcc3) in der basolateralen Membran befindet. Die Rolle der Mrp-Transporter in der Regulation des zellulären Redoxstatus ist noch nicht aufgeklärt. Die systemische Mrp2-Defizienz induziert die mRNA-Expression antioxidativer Proteine in der Niere. Auch die Aktivität des sympathischen Nervensystems ist wichtig für die Nierenfunktion. Der Einfluss der renalen Innervation auf den Transport organischer Ionen ist bisher kaum untersucht. In der vorliegenden Arbeit sollte die Hypothese getestet werden, dass das sympathische Nervensystem einen Einfluss auf die Expression und Funktion der Mrp-Transporter hat. Zunächst sollte nach renaler Denervation von Lewisratten und kongenen Mrp2-defizienten Ratten die Transporterexpression und -funktion von Mrp2 und Mrp4 bestimmt werden. Weiterführend sollte als Modell für eine Nierenschädigung die 5/6-Nephrektomie nach drei bzw. sieben Wochen beschrieben und der Einfluss der renalen Denervation auf die Expression von Mrp2, Mrp3 und Mrp4 bestimmt werden. Ein anderer Schwerpunkt dieser Arbeit lag auf der Rolle von Mrp2 bei der zellulären Redoxregulation unter nephrotoxischen Bedingungen. Es wurde die Hypothese getestet, dass die renale Mrp2-Defizienz eine akute CsA-induzierte Nephrotoxizität verstärkt. Die kongene Transplantation von Mrp2-defizienten Nieren auf Wildtypempfänger (Lewisratten) erzeugte eine isolierte renale Mrp2-Defizienz. Als Kontrollen dienten syngene Transplantationen unter Lewisratten. Die Tiere wurden für eine Woche mit CsA in einer immunsuppressiv wirkenden Dosis bzw. einer zusätzlich nephrotoxisch wirkenden Dosis oder mit einer Placebodiät behandelt. Zur Überprüfung der Hypothesen wurde die Transporterfunktion durch Clearance-Messungen und die Transporterexpression durch Real-time PCR, Western blot und Immunhistologie untersucht. Darüber hinaus charakterisierte ein PCR-Array das nephrotoxisch-veränderte Expressionsmuster. Außerdem wurden Enzymaktivitäten durch Lucigenin-verstärkte Chemilumineszenz und fotometrische Enzymaktivitätsassays sowie die Glutathionkonzentration fotometrisch ermittelt. Die renale Denervation ohne Reduktion der Nierenmasse hatte keinen Einfluss auf die Transporterexpression und -funktion von Mrp2 und Mrp4 in der Niere. Die 5/6-Nephrektomie führte zu erhöhten Mrp2- und Mrp4-mRNA-Gehalten und zu einem reduzierten Mrp3-Proteingehalt im renalen Kortexgewebe. Durch zusätzliche renale Denervation bei 5/6-Nephrektomie war der mRNA-Gehalt von Mrp3 signifikant erhöht. Bei 5/6-Nephrektomie war nach drei Wochen ein erhöhter Glutathionquotient als Indikator für oxidativen Stress im Nierengewebe messbar, der durch die renale Denervation signifikant reduziert wurde. Sieben Wochen nach der Denervation bei 5/6-Nephrektomie war die Expression und Lokalisation der Mrp-Transporter nicht verändert. Des Weiteren war zu diesem Zeitpunkt der renale Gesamtglutathiongehalt unabhängig von der renalen Denervation reduziert. Nach sieben Wochen vermehrt auftretende Hydronephrosen im Nierenkortex lassen sich als ein histologisches Anzeichen für einen Nierenschaden deuten. Die durch CsA-Behandlung höheren mRNA-Gehalte der UDP-Glucuronosyltransferase 1a6 und der Glutathionperoxidase 2 waren im Falle einer nierenspezifischen Mrp2-Defizienz zusätzlich erhöht. Dieser Effekt und auch der durch Mrp2-Defizienz erhöhte mRNA-Gehalt des Cytochroms 1a1 weisen auf eine erhöhte metabolische und oxidative Belastung im Transplantatgewebe durch das Fehlen von Mrp2 bei CsA-induzierter Nephrotoxizität hin. Durch die Behandlung mit CsA trat dosisabhängig ein erhöhter Glutathionquotient im Transplantatgewebe auf. Die nierenspezifische Mrp2-Defizienz führte nicht zu einem signifikant erhöhten Glutathionquotienten. Eine mögliche funktionelle Redundanz anderer renaler Transporter wie Mdr1 könnte den Effekt der Mrp2-Defizienz limitieren. In dieser Arbeit konnte eine mit oxidativem Stress assoziierte Abhängigkeit des mRNA-Gehalts des basolateralen Transporters Mrp3 vom sympathischen Nervensystem unter Reduktion der Nierenmasse nachgewiesen werden. Außerdem verstärkt die renale Mrp2-Defizienz nicht die akute CsA-induzierte Nephrotoxizität, was möglicherweise auf eine kompensatorische Induktion der Glutathionperoxidase 2, der UDP-Glucuronosyl-transferase 1a6 oder des renalen Transporters Mdr1 zurückgeht.
In der Arbeit werden hydrodynamische Modelle und numerische Verfahren zur theoretischen Beschreibung von anisothermen Plasmen untersucht und zur Analyse von Argonentladungen eingesetzt. Es wird ein neues Vier-Momenten-Modell sowie ein neues Drift-Diffusionsmodell zur Beschreibung der Elektronen hergeleitet. Die Beschreibung der Schwerteilchen erfolgt auf Basis eines Zwei-Momenten-Modells bzw. eines Drift-Diffusionsmodells. Zur selbstkonsistenten Bestimmung des elektrischen Feldes wird die Poisson-Gleichung gelöst. Es wird gezeigt, dass die neu entwickelten Fluid-Modelle eingesetzt werden können, um nichtlokale Transporteffekte der Elektronen zu studieren. Zur Diskretisierung der Mehr-Momenten-Modelle werden neue FCT-Verfahren auf Basis der Finiter-Differenzen- und der Finite-Elemente-Methode hergeleitet. Die Diskretisierung der Drift-Diffusionsmodelle erfolgt mittels einer modifizierten Scharfetter-Gummel-Methode. Zur Unterstützung experimenteller Untersuchungen werden neben einer Niederdruckglimmentladung, einer RF-Entladung bei Niederdruck und einer gepulsten Atmosphärendruckentladung auch eine dielektrisch behinderte Entladung bei Atmosphärendruck analysiert. Es wird gezeigt, dass die experimentell beobachteten Schichtstrukturen auf die lange Lebensdauer metastabiler Argonatome zurückzuführen sind.
Indoloquinoline derivatives are very interesting compounds for pharmaceutical applications because of their broad spectrum of biological activity. However, phenyl-substituted indoloquinolines suffer from solubility problems in aqueous solution and require the synthesis of better soluble derivatives for their effective application. Therefore, the indoloquinoline derivatives were covalently attached to two different types of cationic aminoalkyl linkers. After having successfully established the synthesis and subsequent purification of the novel derivatives that could be isolated in excellent yields, these ligands were characterized in this thesis with regard to their spectral properties in different environments and their sequence specific binding to different types of nucleic acids with a variety of spectroscopic methods.
Particle and heat transport in fusion devices often exceed the neoclassical prediction. This anomalous transport is thought to be produced by turbulence caused by microinstabilities such as ion and electron-temperature-gradient (ITG/ETG) and trapped-electron-mode (TEM) instabilities, the latter ones known for being strongly influenced by collisions. Additionally, in stellarators, the neoclassical transport can be important in the core, and therefore investigation of the effects of collisions is an important field of study. Prior to this thesis, however, no gyrokinetic simulations retaining collisions had been performed in stellarator geometry. In this work, collisional effects were added to EUTERPE, a previously collisionless gyrokinetic code which utilizes the δ f method. To simulate the collisions, a pitch-angle scattering operator was employed, and its implementation was carried out following the methods proposed in [Takizuka & Abe 1977, Vernay Master's thesis 2008]. To test this implementation, the evolution of the distribution function in a homogeneous plasma was first simulated, where Legendre polynomials constitute eigenfunctions of the collision operator. Also, the solution of the Spitzer problem was reproduced for a cylinder and a tokamak. Both these tests showed that collisions were correctly implemented and that the code is suited for more complex simulations. As a next step, the code was used to calculate the neoclassical radial particle flux by neglecting any turbulent fluctuations in the distribution function and the electric field. Particle fluxes in the neoclassical analytical regimes were simulated for tokamak and stellarator (LHD) configurations. In addition to the comparison with analytical fluxes, a successful benchmark with the DKES code was presented for the tokamak case, which further validates the code for neoclassical simulations. In the final part of the work, the effects of collisions were investigated for slab and toroidal ITGs and TEMs in a tokamak configuration. The results show that collisions reduce the growth rate of slab ITGs in cylinder geometry, whereas they do not affect ITGs in a tokamak, which are mainly curvature-driven. However it is important to note that the pitch-angle scattering operator does not conserve momentum, which is most critical in the parallel direction. Therefore, the damping found in a cylinder could be the consequence of this missing feature and not a physical result [Dimits & Cohen 1994]. Nonetheless, the results are useful to determine whether the instability is mainly being driven by a slab or toroidal ITG mode. EUTERPE also has the feature of including kinetic electrons, which made simulations of TEMs with collisions possible. The combination of collisions and kinetic electrons made the numerical calculations extremely time-consuming, since the time step had to be small enough to resolve the fast electron motion. In contrast to the ITG results, it was observed that collisions are extremely important for TEMs in a tokamak, and in some special cases, depending on whether they were mainly driven by density or temperature gradients, collisions could even suppress the mode (in agreement with [Angioni et al. 2005, Connor et al. 2006]). In the case of stellarators it was found that ITGs are highly dependent on the device configuration. For LHD it was shown that collisions slightly reduce the growth rate of the instability, but for Wendelstein 7-X they do not affect it and the growth rate showed a similar trend with collisionality to that of the tokamak case. Collisions also tend to make the ballooning structure of the modes less pronounced.
The main objective of this research was to enhance the understanding of the inte¬ractions of bentonite with iron in the near field of a HLW-repository. One target was to investigate natural Fe-rich bentonites as a possible analogue. Another topic was to recognize the mineralogical interaction of bentonite with iron powder simulating the contact of bentonite with steel containers (thermodynamic approach). An additional objective was to explore the idea that bentonites have a specific dissolution potential (kinetic approach). In order to take the thermodynamic approach, compacted MX80 bentonite and Friedland clay were used as starting materials for clay/iron interaction experiments in per¬colation systems (Clay/Iron-ratio = 0.1). The natural processes were studied by examining a tropical wea¬thering profile of serpentiniz¬ed diabase from the Thanh Hoa province of Vietnam. The kinetic approach was taken by investigating a series of well characterized bentonites, 9 from API-standard series, 12 from the BGR-collection and 4 others, all of them saturated with deionized water (liquid/solid-ratio = 10/1) and NaCl 1N solution (liquid/solid-ratio = 4/1) for 30 days, followed by exposing the soft gels to mechanical agitation by overhead shaking corresponding to two energy levels (20 rpm and 60 rpm). XRD and TEM – EDX measurement were the major analytical techniques applied in this research, with FT-IR and XRF analyses as additional tools to characterizing the structure and composition of the smectites. Thermodynamic Approach MX80 bentonite and Friedland Clay clearly show that chemical and mineralogical changes have occured in the reaction products. They are exemplified by the neoformation of serpentine and chlorite in certain mixed layer phases. The smectite in the reaction products had also undergone changes especially in the constitution of the octahedral and tetrahedral sheets as well as in the interlayer space. These alterations were evident by the difference in key peak positions and ratios of XRD-patterns, and by TEM-investigations, as well as by different positions and intensities of FT-IR-bands of octahedral and tetrahedral features. The alteration was also seen in the bulk chemical composition data (XRF). MX80 bentonite and Friedland clay show various types and stages of alteration under different experimental conditions. The alteration can be described as “illitization” in open reaction systems and “smectitization” in closed reaction systems. The degree of alteration was controlled by the degree of chemical activities (ion strength, Fe- & Si-activity, con-centration). Higher reactivities give higher degrees of dissolution and release of Si from clay minerals. The oxidation of native iron (Fe0 → Fe2+) was recognized as the main driving force for dissolution, but also the oxidation of Fe2+ (Fe2+ → Fe3+) appeared to reverse an open to a closed reaction system by increased Si-pre¬cipitation. The thermodynamic modelling of C/I-experiments by Mingliang Xie (GRS mbH) verified identified mineralogical alterations in the reaction products. Generally, the contact with metallic iron caused a strong increase in dissolution potential. The reason for this is the reducing potential of oxidation of iron which raised pH to become alkaline and increase dissolution of Si from clay particles. The mineralogical transformations recognized in the experiments, such as the neoformation of serpentine and chlorite phases, were also observed in the tropical weathering profile of serpentinized diabase. The wellknown fast development of Fe-rich montmorillonite in alteration of ultramafic rocks (e.g., Schnellmann, 1964) was also identified by mineralogical investigation of the weather¬ing profile. This confirms that smectitization is linked with higher Fe-activities also in nature. Fe2+ was present in this system and during oxidation acted as driving force for alteration. The reduction potential of Fe-oxidation caused an increase of pH into alkaline conditions. Kinetic Approach The hypothesis that smectite clays have a specific dissolution potential emanated from the study. This would mean that high amounts of Fe and Mg in the octahedral sheet can accelerate alteration in agreement to what was early proposed by Cicel & Novak (1976). The larger ion diameter of Fe and Mg in comparison with Al may well be responsible for a higher sheet stress, which would facilitate dissolution of smectites. The idea proposed Kaufhold & Dohrmann (2008) concerning a mechanism that makes Ca- and Mg-cations in the interlayer space stabilize quasicrystals is also supported by the present study. The performed investigation indicate which mechanisms that serve to protect smectites from undergoing alteration and which promote alteration. Stable smectites, i.e. those with a low specific dissolution potential, were called here “Sleepers”, while fast reacting bentonites, which have a high specific dissolution potential, were termed “Sprinters”. Smectites react with different rates of reaction in laboratory experiments. As said, each smectite sample has its specific potential for dissolution and this potential is controlled by the composition of both the octahedral sheets and the interlayer space. Increasing amounts of octahedral Fe and Mg compared to octahedral Al increase the specific dissolution potential. This potential is also affected by the ion radius, implying that the larger ion radius of Fe and Mg compared to Al increases the mechanical sheet stresses in the octahedral sheet. In summary, this means that, the investigations have confirmed the initial hypothesis concerning the impact of the composition of the octahedral sheet. It results primarily from the pH during the formation of the smectite clay and therefore serves as a geological fingerprint. The Al-Fe ratio in the octahedral sheet influences the stability of the interlayer: A) Aloct > 1.4 and Feoct > 0.2 (per (OH)2 O10) favour delamination of quasicrystals. The swelling pressure increases by a co-volume process between the delaminated layers wiht higher numbers of quasicrystals for Na-dominant population of the interlayer space (Laird, 2006). The microstructural components including both small and large particles and parts of them have a very small ability to move and undergo free rotation. Such Na-montmorillonites are consider as stable phases and have only a low specific dissolution potential. They are „Sleepers“. B) Aloct > 1.4 and Feoct < 0.2 or Aloct < 1.4 and Feoct > 0.2 (per (OH)2 O10) promote demixing of monovalent and divalent interlayer cations (Laird, 2006). In the case of Ca and Mg-dominant interlayers, quasicrystal can break Na-bearing interlayers and help to maintain the quasicrystal structure. Such Ca and Mg-mont¬morillonites can be also be taken as „Sleepers“ because of their low specific dissolution potential. Depending on the octahedral composition, certain cations in the inter¬layer can stabilize bentonites against mineralogical changes. Montmorillonites stabilized by high concentration of Na-cations were classified as belonging to category A, while montmorillonites stabilized by high Ca, Mg-cations in the interlayer sheet were grouped in category B. The classification of a smec¬tite into the categories A or B defined above can be best achieved by IR analyses that yield useful chemical information concerning the composition of the octahedral sheets. Smectites with Na as stabilizing interlayer cation (group A) have shown δAlAlOH-bands with increasing wavenumbers for increasing octahedral Al in FT-IR spectra. The other reaction type of smectite, with Ca, Mg-cations in the interlayers (group B), is characterized by a decreasing octahedral Al-amount for increasing wavenumbers of δAlAlOH-bands in such spectra. Also the FT-IR δAlFeOH-bands are different in the two reaction types of smectite. Increasing octahedral Fe-amounts were mirrored by decreasing wavenumbers of δAlFeOH-bands. However, smectites of group B do contain higher Fe-amounts for the same wavenumber than smectites of group A. Expected alteration of bentonite close and far from a steel canister In the early interaction of smectite-rich clay – the “buffer” - and steel, the system behaves as being chemically closed. Within the clay barrier, Si will be dissolved from clay mineral particles in accordance with its specific dis¬solution potential. The dissolved Si can stay by contributing neoformation of mont¬morillonite layers in mixed layer phases. The interlayer charge decreases by substitution of Mg by Al, which leads to an increase in the swelling pressure. Also minor Si-precipitation may occur if not all the dissolved Si is used up by the neoformed montmorillonite layers. Such precipitation of Si will cause cementation of some quasicrystals and lead to a reduction in porosity. Enhanced temperature and additional Fe-activity, representing an increased reduction potential, increases notably the amount of dissolved Si at the interface between bentonite and steel canister, and as a consequence there will be significant precipitation of Si. The resulting cementation of quasicrystals is ac¬com¬panied also by their collapse which induces broadening of pores. This caused the channel-like migration of infiltrating solutions and switches the system into an open one. Thermodynamic predictions indicate that “illite” will be generated close to the steel canister (via “illitization”) and kaolinite or pyrophyllite to be formed farther away (via smectitization). The “illitization” process results in higher interlayer charges and lower swelling pressures. In contrast, the formation of smectite reduces interlayer charges and promotes higher swelling pressures. At the end of the thermodynamic evolution, the swelling pressure will drop also far from the canister because kaolinite and pyrophyllite are non-swelling minerals. In both cases, the applications of so-called “Sleeper”-bentonites are required to slow the reaction progress. For designers of the engineered barriers in a repository, i.e. the canister and the “buffer” clay, some basic rules are recommend on the basis of the present study. Thus, the presence of native Fe or Fe2+-cations in the clay or in accessory minerals in it, or emanating from the canisters, will speed up the reaction process and make it extensive. Likewise, use of Fe-poor “buffer” clay, representing “Sleepers”-type are suitable for slowing down the reaction. Copper as canister material, and very dense Na-rich montmorillonite of group A as “buffer” seem to be ideal rather than steel/iron and less dense Ca-saturated clay.
Ziel der vorliegenden Arbeit war es, den Zusammenhang zwischen anteriorem Kopfbiss, anteriorem Kreuzbiss, tiefem Biss und der Kiefergelenksmorphologie in der Vertikalebene mit Hilfe der Magnetresonanztomographie (MRT) zu überprüfen. Eine Gruppe von 148 Teilnehmern (90 Frauen, 58 Männer) der bevölkerungsrepräsentativen Studie „Leben und Gesundheit in Vorpommern“ (Study of Health in Pomerania - SHIP) wurde für diese Untersuchung zugelassen. Jeder Teilnehmer wurde dabei einer klinischen kieferorthopädischen Untersuchung nach zuvor festgelegtem Verfahren unterzogen. Die Magnetresonanztomogramme wurden mit Hilfe von vier linearen Messungen und einer Verhältnisvariable untersucht. Als statistische Methode wurde die lineare Regression angewandt, um den Einfluss von anteriorem Kopfbiss, anteriorem Kreuzbiss und tiefem Biss auf die Kiefergelenksmorphologie zu bestimmen. Die Analysen waren dabei nach Geschlecht, Alter, Schulbildung und vorangegangener kieferorthopädischer Behandlung adjustiert. Bei frontalem Kopf-/ Kreuzbiss war die Verringerung der Tuberkulumhöhe (eh) auf beiden Gelenkseiten statistisch signifikant (p < 0,01), die Gelenkfortsatzhöhe (pgph) war lediglich in den rechten Kiefergelenken signifikant erhöht (p = 0,018). Bei den tiefen Bissen ohne Gingivakontakt war die Gelenkfortsatzhöhe (pgph) signifikant in den linken Kiefergelenken reduziert (p = 0,018), in den rechten Kiefergelenken bestand eine Tendenz dazu (p = 0,059). Das Verhältnis von Tuberkulum- zu Gelenkfortsatzhöhe (eh/pgph) wiederum war sowohl im linken (p < 0,001) als auch im rechten (p = 0,002) Kiefergelenk signifikant erhöht. Als Schlussfolgerung konnte ein Zusammenhang zwischen frontalem Kopf-/ Kreuzbiss und einer verringerten Tuberkulumhöhe (eh) sowie zwischen tiefem Biss ohne Gingivakontakt und einem reduzierten Verhältnis von Tuberkulum- zu Gelenkfortsatzhöhe (eh/pgph) festgestellt werden. Die Gelenkbahnneigung der frontalen Kopf-/ Kreuzbisse kann dementsprechend als abgeflacht und bei tiefem Biss ohne Gingivakontakt als steiler interpretiert werden.
A physiological proteomic approach to address infection-related issues of Gram-positive bacteria
(2012)
Trotz der vielen wissenschaftlichen Fortschritten sind Infektionskrankheiten auch heute noch die Haupttodesursache weltweit. Sie haben nicht nur heute, sondern werden auch in der Zukunft eine große epidemiologische Bedeutung haben. Die komplexe Infektionsthematik sollte unter zwei Gesichtspunkten betrachtet werden: der Prävention und der Behandlung. Zur Prävention von Infektionen zählen neben der Dekontamination und Sterilisation auch die Impfungen sowie die Hygiene- und Gesundheitsaufklärung. Bei der Behandlung von Infektionen kann auf Antibiotika zurückgegriffen werden, wenn das humane Immunsystem die Infektionen nicht auf natürliche Weise bekämpfen kann. Zwischen 1969 und 2000 wurde kein neues Antibiotikum den bereits vorhandenen Antibiotikaklassen hinzugefügt. Parallel zu dieser schwindenden Antibiotikaforschung, verbreiten sich nosokomiale Infektionen und community-acquired (vor allem Methicillin-resistente) Infektionen rapide. Von besonderer Bedeutung ist die Grundlagenforschung an infektionsassoziierten Mikroorganismen, wie dem humanen Erreger Staphylococcus aureus. Im Zusammenhang mit Infektionen spielen Virulenzfaktoren eine entscheidende Rolle. Sie sind entweder an der Zelloberfläche platziert oder werden aktiv ins Medium sekretiert. Um das pathogene Potential von S. aureus besser zu verstehen und aufzuklären ist ein Verständnis über die Proteintransportwege essentiell. Momentan sind die Transportwege von Escherichia coli (Gram-negative) und Bacillus subtilis (Gram-positive) am besten charakterisiert. Viele Transportwegekomponenten wurden mittels Transkriptions und Proteomeanalysen auch in S. aureus konserviert gefunden und ermöglichten dadurch einen ersten Einblick in die Sekretionsmaschinerie. Das Verständnis, warum und wie Virulenzfaktoren Infektionen auslösen birgt ein großes Potential in der Suche nach verbesserter Infektionskontrolle und Behandlung. Kontaminierte medizinische Arbeitsmittel, wie zum Beispiel Katheter oder Endoskope können auch eine auslösende Quelle von Infektionen sein. Diese medizinischen Arbeitsmittel oder Geräte bestehen immer häufiger aus bio-kompatiblen Polymeren (z.B. Polyethylen (PE) oder Polyethylenterephthalat (PET). Diese thermosensitive Polymere können keinen hohen Temperaturen ausgesetzt werden, ohne dass sie beschädigt werden. Damit sind herkömmliche Sterilisationsverfahren (z.B. Autoklavieren) nicht anwendbar. Alternative chemische Verfahren (z.B. Ethylenoxid-Sterilisation) sind mit Nebenwirkungen und Risiken verbunden, die im medizinischen Bereich nicht akzeptabel sind. Alternative Dekontaminationsverfahren für diese thermosensitive Materialen sind also gefragt. Hierbei rückt das Niedertemperaturplasma (NTP) nicht nur bei den Physikern sondern auch bei den Biologen und Medizinern immer weiter in den Fokus der Forschung. NTP, welches unter atmosphärischen Druck erzeugt wird, ist aus einer Vielzahl von antimikrobiell aktiven Agentien und chemischen Produkten (z.B. atomarer Sauerstoff (O), Ozon (O3), Hydroxyl (OH), reaktive Sauerstoffspezies (ROS) und reaktive Stickstoffspezies (RNS)) zusammengesetzt und stellt damit ein wirksames Mittel für die mikrobielle Dekontamination dar. Seit einiger Zeit wird NTP auch erfolgreich bei der Wundbehandlung angewendet. Erste Studien zeigen ein großes Potential von NTP-Wundbehandlungen in Hinblick auf verbesserte Wundheilung. Die Anwendung von Plasma in der Medizin könnte ganz neue Perspektiven eröffnet- das ist zumindest die Vision. Auf der praktischen Seite gibt es allerdings noch eine Vielzahl von offenen Fragen: (i) welche Art von Plasma ist für welchen Zweck am besten geeignet; (ii) was sind die Vorteile von Plasma im Vergleich zu gängigen medizinischen Behandlungen; (iii) ist Plasma ein ökonomische Alternative im Vergleich zu gängigen Anwandelungen und Standards? Bevor Plasma sicher und routinemäßig in Krankenhäusern zu Einsatz kommen kann ist es zusätzlich von größter Wichtigkeit den Einfluss von Plasma auf Zellen zu klären. Erst wenn die Plasma-Zell-Interaktion (pro- und eukaryotische Zellen) grundsätzlich untersucht und verstanden ist kann eine sichere, erfolgreiche und vor allem akzeptierte Implementierung in den Krankenhausalltag stattfinden.
Diese Studie untersuchte die Effektivität des Acti-Des-blue-Verfahrens zur Sanierung des kontaminierten Wasserreservoirs von Zahnarztstühlen. Untersucht wurden 6 Behandlungseinheiten über einen Zeitraum von 6 Monaten. Mikrobiologisch wurden die entnommenen Wasserproben untersucht auf Gesamtkoloniezahl, Schimmelpilzvorkommen, Pseudomonas aeruginosa- Vorkommen, Legionella pneumophila- Vorkommen, Redox- und pH-Wert. Als Fazit ließ sich ableiten, dass das Acti-Des-blue-Verfahren bei starker Biofilmbelastung der Dentaleinheiten nicht in der Lage ist, die mikrobielle Belastung so weit zu reduzieren, dass die Anforderungen der Trinkwasserverordnung eingehalten werden.
Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung einer unterschiedlichen Expression von p120ctn Exon A und p120ctn Exon B am Beispiel von Patienten mit einem duktalen Pankreaskarzinom. Die Differenzierung der unterschiedlichen p120ctn Isoformen erfolgte mittels Antikörper gegen p120ctn Exon A und p120ctn Exon B. Auch über eigens hergestellte p120ctn GFP Fusionsproteine konnte die Sensitivität und Spezifität der Antikörper in der Immunfluoreszenz und im Western Blot gezeigt werden. In der Auswertung der Expression von p120ctn wurden die jeweiligen Patienten einem dominanten p120ctn Exon A oder p120ctn Exon B Expressiontyp zugeordnet. Im Vergleich der Überlebenszeiten fand sich eine deutlich schlechtere Überlebenswahrscheinlichkeit bei der Dominanz von p120ctn Exon A. Auch bei der Betrachtung von transfizierten Patu 8889S Zellen im Scratch Assay zeigte sich eine vermehrte Migration bei p120ctn Exon A transfizierten Zellen. Ebenso ist die Proliferation am Beispiel von transfizierten Hek293 Zellen mit p120ctn Exon A erhöht. Verbunden ist dies mit einer Umverteilung von p120ctn ins Zytosol und in den Kern besonders bei p120ctn Exon A Dominanz. Dies führt über die geringere Membranbindung zur Behinderung der Clusterbildung der Cadherine, zum eingeschränkten Transport von E-Cadherin und zu einem vermehrten Abbau von E-Cadherin. Stattdessen ist p120ctn vermehrt in Zytosol zu finden mit Modulation des Zytoskelettes. Dies führt zu der vermehrten Migration. Im Zellkern kommt es über die Bindung von p120ctn an den Transkriptionsfaktor Kaiso zur Regulation der Wnt Signalkaskade. Diese ist essentiell für die Embryonalentwicklung und bei auch vielen malignen Tumoren aktiv. Über die Kaiso Konzentration wird die Wnt Signalkaskade verstärkt oder inhibiert. Eine zunehmende p120ctn Lokalisation im Kern führt letztlich zu einer Aktivierung der Wnt Kaskade. Da die nukleäre Lokalisation besonders bei p120ctn Exon Dominanz ausgeprägt war, könnte dies die erhöhte Proliferation von p120ctn Exon A transfizierten Zellen erklären. Ob die Lokalisation von p120ctn den entscheidenden Einfluss hat oder ob es noch spezifische Bindungspartner für die Isoformen gibt, ist Gegenstand weiterer Untersuchungen.
Es wurden 14 (fünf Spitzen im dreidimensionalen Raum und neun im zweidimensionalen Raum, darunter zehn Prototypen)unterschiedliche Ultraschallspitzendesigns auf ihr Schwingungsverhalten am distalen Spitzenende ohne Kühlung untersucht. Die Untersuchungen fanden, mittels Mikroskop(Fa. Olympus Soft Imaging Solutions GmbH, Hamburg, Deutschland) und die weiteren Versuche mittels einer Highspeedkamera SA-1.1 (Fa. Photron Limited, Tokyo, Japan), in drei Ebenen (xy, yz und zx)in Bensheim statt. Die Vermessung und Analyse ist mit der dazugehörigen Bildanalyse - Software analySIS Five (Fa. Olympus Soft Imaging Solutions GmbH, Hamburg, Deutschland) durchgeführt worden. Alle Untersuchungen erfolgten mit dem „PerioScan-alt-Greifswald“ (Fa. Sirona, Dental Systems GmbH, Bensheim, Deutschland). Die „Greifswalder“ Werte wurden mit den Versuchen in Bensheim verglichen. Es konnten Rückschlüsse auf das Bewegungsmuster der Spitzen gezogen werden.
Als Stadtbaumeister Stralsunds war Ernst v. Haselberg sowohl praktisch als auch theoretisch noch universell mit der architektonischen und städtebaulichen Entwicklung des Historismus und der Konstituierung der Denkmalpflege in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts auf deutschem Territorium, insbesondere in der Provinz Pommern, verbunden. Das große architektonische und städtebauliche Œuvre mit seinen Konsequenzen für die Stadt Stralsund und ihre Bürger rief relativ bescheidene Resonanz hervor. Als Denkmalpfleger hat er den Paradigmenwechsel des 19. Jahrhunderts von der ästhetisch-orientierten Denkmalpflege zur historisch-wissenschaftlichen Denkmalpflege mitgestaltet. Die »Mathematische Aufgabe«, das magische Hexagon, verschaffte E. v. Haselberg die Aufnahme in die ewigen Annalen der Mathematik und eine bleibende, weltweite Reputation. Die monographische Studie über E. v. Haselberg will als Synchronopse seines Lebens aus neuerer Sicht Impulse geben. Die Genesis derer von Haselberg, unter ihnen renommierte Theologen, Juristen, Mediziner, koinzidieren seit der Frühen Neuzeit mit der Entwicklung der geistig-kulturellen Eliten in (Mecklenburg-) Vorpommern. Auf dem Fundament einer über Generationen hinweg sich als ethische Maxime etablierenden Universalität entstand auch die architektonische Ästhetik E. v. Haselbergs. Sein universelles Wirken bietet die Forschungsperspektive, Interdependenzen von Städtebau, Architektur und Denkmalpflege im Kontext der Urbanisierung des 19. Jahrhunderts zu analysieren. Die durch ihre meist mittelalterliche Historie geprägten Städte wurden, wie auch Stralsund, in verschiedenen Wellen durch die damalige konventionelle Stadtentwicklung mitgerissen. In dieser Urbanisierungsphase zeigten sich für die Städte Konsequenzen im Städtebau mit eklatanten Defiziten in der Hygiene und in der sozialen Funktionalität. Die Dissertation stützt sich zum einen auf die Aussagekraft der gebauten Architektur und zum anderen auf schriftliches und bildkünstlerisches Quellenmaterial, die partiell unbearbeiteten und unveröffentlichten Konvolute aus dem im Stadtarchiv der Hansestadt Stralsund befindlichen Nachlass derer v. Haselberg. Erweitert wurde dieses Quellenmaterial durch Recherchen in den relevanten Staats-, Landes- und Stadt- und Kirchenarchiven. Die Recherchen in den Kirchenarchiven konzentrierten sich auf Barth, Bergen, Damgarten und Pantlitz. Als methodologische Prämisse dient das Konstrukt, dass die architektonische Ästhetik einer Kulturlandschaft sich aus dem aktuell existierenden Architekturrepertoire und der ideellen Reflexion in ihrer Totalität immer wieder neu bildet. Diese Totalität, die Gesamtheit aller sakralen und profanen Architektur, schließt die ruinöse, in die Vergangenheit weisende Architektur genauso wie die sich eben erst etablierende, in die Zukunft weisende ein. Als Vermittlung ist die ideelle Reflexion unerlässlich und erhält in dem Verhältnis zwischen theoretischer Denkmalpflege resp. Kunsthistorie und kontemporärer Architektur resp. Städtebau ihre Wirkmächtigkeit. Es wurde von der Hypothese ausgegangen, dass die theoretische und praktische Entwicklung sowohl der Denkmalpflege als auch der Architektur und des Städtebaus im 19. Jahrhundert ein fortgesetzter räumlicher und zeitlicher Differenzierungsprozess war, wobei sich traditionelle und innovative hierarchische Strukturen überlagern können. Um die Interdependenzen von Städtebau, Architektur und Denkmalpflege im Kontext der Urbanisierung des 19. Jahrhunderts zu analysieren, mussten die Methoden der Kunstgeschichte innerhalb der Dissertation differenziert angewendet und soziologische Aspekte für die wechselseitige Beeinflussung von individueller und gesellschaftlicher Entwicklung in revolutionären Zeiten einbezogen werden. Die hier verwendete soziologische Terminologie stützt sich auf Alfred Webers theoretische Basis, insbesondere auch auf die Begriffe ›Masse‹ und ›Elite‹. Dazu ist aus (kunst-) historischer Perspektive die kontemporäre Terminologie Jacob Burckhardts zugeordnet. Der Rückgriff auf die Philosophie Bertrand Russels hat seine Relevanz wegen der in jeder Hinsicht starken angelsächsischen Orientierung derer v. Haselberg und einer historischen Verortung der Ideen. Für die Analyse wurden die wissenschaftstheoretischen Termini technici – einschließlich des im Dissertationsthema gewählten Begriffs der ›Universalität‹ – der von Jürgen Mittelstraß herausgegebenen ›Enzyklopädie Philosophie und Wissenschaftstheorie‹genutzt. Die Universalität als Ideal des Königlich Preußischen Baumeisters im Selbstverständnis einer dienenden Elite teilte sich für E. v. Haselberg in eine Mission und eine Passion. Damit vollzog E. v. Haselberg einen seit den 1830er Jahren begonnenen Prozess nach, der aus Absolventen von Schinkels Bauakademie nicht nur Königlich Preußische Baumeister, sondern auch Kunsthistoriker/ Denkmalpfleger werden ließ.