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Staphylococcus aureus (S. aureus) ist einer der meist gefürchtetsten pathogenen Mikroorganismen, der verantwortlich ist für eine Vielzahl von nosokomialen Infektionen und Krankheiten. S. aureus ist in der Lage, sich an verändernde Umweltbedingungen auf Ebene der Genexpression anzupassen, was zu unterschiedlichen Proteinzusammensetzungen und somit zu Veränderungen in der Metabolitenkomposition und metabolischen Aktivität führt. Außerdem stellt die Fähigkeit, Resistenzen gegen gegenwärtig genutzte Antibiotika zu entwickeln, eine Gefahr dar und macht diesen Keim in seiner Behandlung so schwierig. Für ein vollständiges Verstehen der Proteom-, Transkriptom- und Metabolomdaten ist die Untersuchung der Enzymaktivitäten ein entscheidendes Hilfsmittel. In der vorliegenden Arbeit wurden die enzymkatalytischen Eigenschaften sowie die spezifischen Enzymaktivitäten der Enzyme des Intermediär- und Fermentationsstoffwechsels untersucht. Aus Zellen der logarithmischen, transienten und stationären Wachstumsphase unter aeroben wie auch anaeroben Bedingungen wurden für die Enzyme das pH-Optimum, die maximale Reaktionsgeschwindigkeit (vmax) und die Substratkonzentration der halbmaximalen Reaktionsgeschwindigkeit (Km) bestimmt. In S. aureus COL wird die Glucose unter aeroben Bedingungen hauptsächlich über die Glycolyse metabolisiert. Glucose-6-phosphat wird weiter zu Pyruvat umgesetzt, welches wiederum durch die Pyruvat-Oxidase zu Acetylphosphat oder durch den Pyruvat-Dehydrogenase-Komplex zu Acetyl-CoA verstoffwechselt wird. Durch die Phosphatacetyl-Transferase wird das Acetyl-CoA im Folgenden ebenfalls zu Acetylphosphat umgesetzt und nicht dem Citrat-Zyklus zugeführt. Die Acetat-Kinase nutzt das Acetylphosphat zur Generierung von ATP. Geringe extrazelluläre Lactat-Konzentrationen weisen auf eine geringere Bedeutung der Lactat-Dehydrogenase unter aeroben Wachstumsbedingungen hin. Gleichwohl wird ein kleiner Teil des Pyruvates zur Regeneration von NAD+ durch die Lactat-Dehydrogenase genutzt. In der transienten und stationären Wachstumsphase werden die Gene der Enzyme für Gluconeogenese und Citrat-Zyklus vermehrt exprimiert. Lactat und Acetat werden als Kohlenstoff- und Energiequelle wieder aufgenommen und dienen der Bildung unterschiedlicher Intermediate, wie beispielsweise der Bildung von NADPH über Glucose-6-phosphat im Pentose-Phosphat-Weg. Lediglich die Citrat-Synthase, Isocitrat-Dehydrogenase und Fumarat-Hydratase des Citrat-Zyklus konnten enzymologisch untersucht werden, was auf eine geringe metabolische Aktivität im Citrat-Zyklus hinweist. Möglicherweise dient der erste Teil des Citrat-Zyklus nur der Einführung von Aminosäuren als Kohlen- und Stickstoffquelle in den Metabolismus. Unter anaeroben Bedingungen wird die Glucose in der Glycolyse und der gemischten Säuregärung zu Lactat und Ethanol umgesetzt. Hohe spezifische Enzymaktivitäten der Lactat- und Alkohol-Dehydrogenase konnten nachgewiesen werden. Die Energie in Form von ATP wird auch in dieser Phase des Wachstums durch Substratkettenphosphorylierung generiert. Bacillus subtilis 168 (B. subtilis 168) ist ein grampositives apathogenes Bakterium, das durch die Zugabe von Pyruvat auch zum Wachstum unter sauerstofffreien Bedingungen befähigt ist. Es exprimiert Enzyme der 2,3-Butandiol- und Lactatfermentation. In der hier vorliegenden Arbeit wurden die enzymkatalytischen Eigenschaften von Enzymen des Intermediär- und Fermentationsstoffwechsels untersucht. In der logarithmischen Wachstumsphase wird die Glucose über die Glycolyse verstoffwechselt. Wie bei S. aureus COL ist der Eintritt des Glucose-6-phosphates in den Pentose-Phosphat-Weg aufgrund einer höheren spezifischen Enzymaktivität der Glucose-6-phosphat-Isomerase limitiert. Die Energie in Form von ATP wird auch hier hauptsächlich über Substratkettenphosphorylierungsreaktionen generiert. Die Bedeutung der Lactat-Dehydrogenase-Aktivität unter aeroben Bedingungen ist noch nicht eindeutig geklärt, jedoch kann davon ausgegangen werden, dass auch hier ein Teil des Pyruvates zur Regeneration von NAD+ durch die Lactat-Dehydrogenase umgesetzt wird. Unter anaeroben Bedingungen wurden hohe Lactat-Dehydrogenasen-Aktivitäten gemessen. Außerdem wird die Glucose zur Regeneration von NAD+ zu D-2,3-Butandiol fermentiert. Zusammenfassend ist zu sagen, dass enzymologische Untersuchungen und die Erforschung der spezifischen Enzymaktivitäten unter bestimmten Bedingungen ein gutes Hilfsmittel für metabolische Studien ist und diese gut mit vorhandenen Proteom- und Metabolomdaten verglichen werden können. Enzymanalysen sind nicht einfach handhabbar, bieten aber die Möglichkeit, einen Blick in die Physiologie von Mikroorganismen zu werfen. Für ein allumfassendes Verständnis ist es wichtig, Enzymaktivitäten zu untersuchen.
Chronic infections, including periodontal infections, may reduce lung function. To date, there are hardly any population-based studies evaluating the association between periodontitis and lung function. However, there are some studies that used variables associated with obstructive pulmonary diseases (FEV1, FEV1/FVC). Thus, we aimed to assess the potential association of periodontal diseases with lung volumes and airflow limitation in the population-based Study of Health in Pomerania (SHIP). Of 3300 participants aged 25-85 years of the 5-year follow-up (SHIP-1), 1809 subjects participated in lung function examinations. 1465 subjects were included in the analyses. Lung function was measured using spirometry, body plethysmography, helium dilution, and diffusing capacity for carbon monoxide. Periodontal status was assessed by clinical attachment loss, probing depth, and number of missing teeth. Linear regression models using fractional polynomials were used to assess linear and non-linear associations between periodontal disease and lung function adjusting for confounders. Adjusting for age, sex, waist circumference, physical activity, diabetes, asthma, and time between core and pulmonary examination, mean attachment loss was significantly associated with variables of dynamic and static lung volumes, airflow limitation and hyperinflation. Total lung capacity and diffusing capacity for carbon monoxide were not associated with mean attachment loss. Adjustment for smoking and height considerably changed coefficients indicating profound confounding. Including fibrinogen and high sensitive CRP into fully adjusted models did not change coefficients of mean attachment loss. Restricted to never smokers, mean attachment loss was significantly associated with FEV1, FVC, and RV/TLC. Relations with lung function were confirmed for mean probing depth, extent measures of attachment loss/probing depth, and number of missing teeth. Periodontal disease was significantly associated with decreased lung function. Systemic inflammation did not provide a mechanism linking both diseases. However, cohort studies evaluating lung function in the current manner are needed to confirm results from this study and to assess a causal relationship. Furthermore, it needs to be investigated with the help of randomized clinical trials whether prevention or treatment of periodontitis might have a beneficial impact on lung function.
Vergleich der mikrobioziden Wirksamkeit verschiedener Zahngele in Relation zu einer Zahnpasta
(2012)
Die Mundhöhle stellt ein vielschichtiges Ökosystems für oralpathogene Mikroorganismen dar. Um den negativen Effekten wie Gingivitis, Parodontitis sowie Karies entgegenzuwirken, nehmen die regelmäßige Mundhygiene sowie spezielle Maßnahmen zur Reduktion unerwünschter mikrobieller Spezies einen wichtigen Platz im täglichen Leben ein. Auch auf Grund der zunehmenden Antibiotika-Resistenzentwicklung von Bakterien ist die positive Wirkung von mikrobiozid aktiven Dentalprodukten gegenüber oralpathogenen Mikroorganismen ein bedeutsames Forschungsthema. Die antibakterielle Aktivität verschiedenster Bestandteile in Dentalprodukten sowie der Dentalprodukte als Ganzes wurden in zahlreichen in-vitro und in-vivo Studien untersucht, nachgewiesen und basiert auf verschiedensten Mechanismen. Mit Hilfe eines modifizierten Keimträgertests wurde die mikrobiozide Wirkung von drei unterschiedlichen Chargen des Produkts Ledermix® Fluorid Gel im Vergleich zu Elmex®gelée und Meridol® Zahnpasta untersucht. Die Testung wurde gegenüber einer Hefespezies (C. albicans), einer grampositiven (S. aureus), drei kariogenen grampositiven (S. mutans, S. sanguis, S. pyogenes) und einer pathogenen gramnegativen (P. aeruginosa) Bakterienspezies vorgenommen. Als Ergebnis konnte festgestellt werden, das alle drei Ledermixprodukte bei allen Streptokokkenarten sowie C. albicans eine Reduktion ≥3,5 lg Stufen nach einer Einwirkzeit von 5 min erreichten. Elmex®gelée war gegenüber P. aeruginosa mit einem RF ≥5 lg- Stufen bereits nach 2 min das wirksamste Produkt. Alle Ledermixprodukte zeigten hier lediglich Reduktionen ≥1 lg Stufe. Ledermix® Fluorid Gel erzielte nach der ersten min gegenüber allen Testmikroorganismen (bis auf P. aeruginosa) die besten Ergebnisse. S. aureus war die widerstandsfähigste zu prüfende Mikroorganismenspezies und wurde um nur ≥2 lg Stufen nach mindestens 10 min Einwirkzeit der Dentalgele reduziert. Meridol® Zahnpasta war in dem geprüften Zeitraum vollständig unwirksam gegenüber S. aureus und S. mutans. Diese Zahnpasta erzielte im Vergleich zu den Gelen mit Abstand die schlechtesten Ergebnisse. Es konnte festgestellt werden, dass sich Ledermix® Fluorid Gel und Elmex®gelée insgesamt in ihrer mikrobioziden Wirksamkeit kaum unterschieden. Die mikrobiozide Wirkung der untersuchten Dentalgele ist am ehesten durch den Gehalt an Aminfluorid/Natriumfluorid zu erklären. Dabei haben das Konservierungsmittel und auch das Parfumöl einen nicht unwesentlichen Anteil an der Wirksamkeit.
The biological decontamination and sterilization is a crucial processing step in producing and reprocessing of medical devices. Since polymer-based materials are increasingly used for the production of medical devices, the application of conventional sterilization processes are restricted to a certain extent. Conventional sterilization techniques on the basis of high temperatures, toxic gases, or ionizing radiation can be detrimental to the functionality and performance of polymeric materials. For this reason, alternative, gentle, and efficient decontamination processes are required. One possible approach is the use of non-thermal physical plasmas. Especially atmospheric pressure plasma is receiving great interest due to the absence of vacuum systems which is highly attractive for the practical applicability. Its mechanisms of action enable the efficient killing and inactivation of micro-organisms which are attributed to the interaction of plasma-generated reactive oxygen and nitrogen species (ROS, RNS) as well as plasma-emitted (V)UV radiation. Owing to the moderate gas temperatures (near or at room temperature) so-called cold plasmas are well-suitable for the treatment of heat-sensitive materials, such as polymers, without affecting their bulk properties. The present work focuses on the investigation of atmospheric pressure plasma processes for the biological decontamination of polymers. The objective is to help elucidate on the one hand the impact of varied plasma process parameters on the inactivation of micro-organisms and on the other hand the influence of plasma on the surface properties of the substrate. The investigations were performed by means of a high-frequency driven plasma jet (from the product line kINPen) operated with argon and argon-oxygen mixtures. Three main aspects were analyzed: 1. The effect of plasma on the viability of micro-organisms dependent on working gas, treatment time, and the sample distance (distance between the jet nozzle and the substrate). 2. The plasma-based removal of microbial biofilms. 3. The effects of the plasma treatment on the surface properties of selected polymers. Additionally to the capability of the applied plasma jet in killing microbes the efficacy of this plasma jet for the removal of complex biological systems (e.g. biofilms) is shown. To model cell constituents of bacteria different synthetic polymers were chosen to gain insight into the decomposition process responsible for biofilm degradation. By investigating the impact of atmospheric pressure plasma on physico-chemical surface properties of various synthetic aliphatic and aromatic polymers the interaction mechanisms between plasma and plasma-exposed material are discussed. These studies are accompanied by applying different optical plasma diagnostic techniques (optical emission spectroscopy and two-photon absorption laser induced fluorescence spectroscopy) to obtain information on the plasma gas phase which contributes to the elucidation of the reaction mechanisms occurring during plasma exposure. Moreover, it is presented to which extent the plasma treatment influences the surface properties of polymers during the plasma-based bio-decontamination process and further, the benefits of surface-functionalized polymers for biomedical application is discussed.
Die vorliegende kumulative Promotionsarbeit basiert auf drei Originalmanuskripten, die am Ende der Arbeit eingebunden sind. Arterielle Hypertonie ist eine der häufigsten Erkrankungen bei Erwachsenen in Deutschland und ein wichtiger Prädiktor für kardiovaskuläre Morbidität und Mortalität. Das Renin-Angiotensin-Aldosteron System (RAAS) nimmt bei der Blutdruckregulation sowie bei der Aufrechterhaltung des Wasser- und Elektrolythaushalts eine Schlüsselrolle ein. Das RAAS kann durch verschiedene Ursachen gestört werden und dadurch zum Auslöser einer arteriellen Hypertonie werden. So weisen Patienten mit primärem Hyperaldosteronismus (PAL) eine vom RAAS autonome, erhöhte Aldosteronproduktion auf. PAL wird im Großteil der Fälle durch Aldosteron-produzierende Adenome in der Nebenniere bzw. uni- oder bilaterale Hyperplasie der Nebennieren verursacht. Man vermutet, dass der PAL die häufigste Form der sekundären Hypertonie ist. Die exakte Prävalenz des PAL ist allerdings unbekannt. Als Screeningtest wird der Aldosteron-Renin-Quotient (ARR) empfohlen, der einen relativen Aldosteronüberschuss im Vergleich zum Renin anzeigen kann. Die in diversen Studien ermittelten ARR Grenzwerte für das PAL Screening unterscheiden sich deutlich. Diese Grenzwerte wurden überwiegend anhand von Vergleichen des ARR von Patienten mit und ohne PAL ermittelt. Eine andere Möglichkeit um zwischen einem physiologischen und pathophysiologischen ARR zu unterscheiden liefern Referenzbereiche. Ziel der ersten Analyse war es Referenzwerte für den ARR aber auch die Plasma Aldosteronkonzentration (PAC) sowie die Plasma Reninkonzentration (PRC) zu ermitteln. Aldosteron nimmt auch bei der Pathogenese weiterer kardiovaskulärer Erkrankungen eine bedeutende Rolle ein, da es prooxidative, proinflammatorische und profibrotische Effekte ausübt. Die exakten Mechanismen die diesen Effekten unterliegen, sind bisher nur teilweise geklärt. Ziel der vorgestellten Studie war es herauszufinden, ob die PAC oder der ARR in einer großen Studie mit Probanden aus der Hintergrundsbevölkerung mit einer eingeschränkten flussvermittelten Vasodilatation (FMD) einhergehen. Neben der Vielzahl an Studien die Effekte des RAAS auf das kardiovaskuläre System beschreiben, mehren sich in den letzten Jahren Untersuchungen, die den Einfluss des RAAS auf den Metabolismus analysieren. Das RAAS wird dabei im Zusammenhang mit pathologischen Veränderungen des Glukosemetabolismus, des Fettstoffwechsels und der Insulinresistenz gesehen. Das Metabolische Syndrom (MetS) bezeichnet das gemeinsame Auftreten von multiplen metabolischen Veränderungen. Zur Definition des MetS werden die Faktoren viszerale Adipositas, erhöhter Blutzucker, erhöhte Triglyceride, erniedrigtes HDL-Cholesterol sowie erhöhter Blutdruck herangezogen. Bei Vorliegen von mindestens drei dieser Komponenten kann ein MetS festgestellt werden. Ziel der vorgestellten Analyse war es die Assoziation zwischen der PAC und dem MetS sowie seinen Einzelkomponenten in zwei großen deutschen Studien zu prüfen. Die der Arbeit zugrundeliegenden Daten stammen aus der ersten Follow-up Untersuchung der Study of Health in Pomerania (SHIP-1). Die Assoziation zwischen der PAC und dem MetS wurde in SHIP-1 und dem F4 Survey der Kooperativen Gesundheitsforschung in der Region Augsburg (KORA F4) analysiert. Die Referenzwerte für die PAC, PRC und den ARR wurden in einer Population bestehend aus 1347 Probanden ermittelt. Es wurden geschlechts- und altersgruppenspezifische (25-54 Jahre und 55-74 Jahre) Referenzwerte berechnet. Der Zusammenhang zwischen der PAC bzw. dem ARR und der FMD in der SHIP-1 Studie wurde anhand der Daten von 972 Probanden im Alter zwischen 25 und 88 Jahren geprüft. Es wurde ein inverser Zusammenhang zwischen dem ARR und der FMD bei Probanden beobachtet. Der Zusammenhang zwischen der PAC und dem MetS wurde in SHIP-1 anhand der Daten von 2830 Probanden und in KORA F4 anhand der Daten von 2901 Probanden geprüft. Sowohl in SHIP-1 als auch in KORA F4 wurden Zusammenhänge zwischen der PAC und dem MetS sowie Fettstoffwechselstörungen detektiert. Eine hohe PAC war mit erhöhten Odds Ratios für ein MetS, niedriges HDL-Cholesterol und erhöhte Triglyceride assoziiert. Zusammenfassend bekräftigen die durchgeführten Analysen die Hypothese, dass Störungen des RAAS mit pathophysiologischen kardiovaskulären und metabolischen Veränderungen in der Allgemeinbevölkerung einhergehen.
EINFÜHRUNG. Molekulare Amplifikationstechniken haben sich bereits als nützlich bei der frühzeitigen und schnellen Identifikation der ursächlichen Erreger bei Patienten mit einer vermuteten Sepsis erwiesen. ZIELE. In dieser prospektiven Studie wurde analysiert, ob durch Verwendung eines Multiplex-PCR-Verfahrens im Vergleich zur mikrobiologischen Standarddiagnostik Pathogene sowie Resistenzgene in Untersuchungsproben von septischen Patienten zuverlässig nachgewiesen werden können. Zusätzlich wurde der Zeitspareffekt des PCR-Verfahrens mit Hinblick auf die Auswahl der antibiotischen Therapie sowie den Ablauf der Sepsisbehandlung analysiert. METHODEN. Unter Beachtung der Einschlusskriterien wurden 54 Patienten mit einem systemischen inflammatorischen Response-Syndrom (SIRS) und einem sicheren Sepsisfokus in die Studie eingeschlossen. Die Untersuchungsproben für die Identifikation der Sepsiserreger und Resistenzgene wurden in febrilen Sepsisepisoden (SE) entnommen und mittels mikrobiologischer Standardverfahren sowie einer halb-automatisierten Multiplex-PCR (PMS, Böblingen, Deutschland) vergleichend analysiert. Mit Hilfe der PCR konnten neun typische Sepsiserreger sowie neun Resistenzgene nachgewiesen werden. Das Ergebnis war nach sechs Stunden verfügbar. ERGEBNISSE. Wir untersuchten 180 Blutproben und 78 Proben anderer Körperflüssigkeiten wie z.B. Bronchialsekret, Wundflüssigkeit, Abszessflüssigkeit, Abstriche usw. aus 87 SE. Mittels Multiplex-PCR wurden in den Blutproben sowie auch in den Proben aus anderen Körperflüssigkeiten mehr Erreger nachgewiesen als mittels mikrobiologischer Verfahren. Dabei erfolgte die Identifikation mittels PCR schneller als mittels Mikrobiologie. Auch der Nachweis von Resistenzgenen war mittels PCR möglich. Durch den schnellen Erregernachweis mittels PCR wäre eine erregerspezifische Anpassung der antibiotischen Behandlung 60 Stunden (MW; 95% KI: 48-73) früher möglich gewesen als bei Verwendung der Mikrobiologie. SCHLUSSFOLGERUNG. Mit Hilfe der Multiplex-PCR konnten bei Patienten mit einer vermuteten Sepsis häufiger Erreger nachgewiesen werden als bei ausschließlicher Verwendung von mikrobiologischen Kulturtechniken. Weiterhin war der Erregernachweis in der PCR schneller als in der Mikrobiologie. Bei Verwendung der PCR zur Diagnostik wird ein frühzeitigerer Beginn einer adäquaten antibiotischen Behandlung von Sepsispatienten möglich.
The goal of this thesis was to study the systematic relationships within the superfamily Sylvioidea (Aves: Passeriformes) in general and within the closely related families Acrocephalidae and Locustellidae in particular, by means of DNA sequences. Sylvioidea itself and families therein were the focus of many studies based as well on morphological characters as on DNA. Due to their morphological similarity and their presumably rapid radiation most studies failed to solve relationships between sylvioidean families and also demarcations of single families and relations within are still in progress. In this study, an enlargement of previous datasets, both taxa and number of DNA sequences, and more sophisticated analysis methods were used to improve the resolution in Sylvioidea, Acrocephalidae and Locustellidae. In addition, the applicability of barcoding in Acrocephalidae was tested. The monophyly of Sylvioidea could be supported and the families Paridae and Remizidae, which were sometimes still included, clustered among the outgroup taxa. Four families, Nicatoridae, Panuridae, Alaudidae, and Macrosphenidae constitute basal splits within Sylvioidea. The division of the former sylviid/timaliid clade in five families, Sylviidae, Leiothrichidae, Pellorneidae, Timaliidae, and Zosteropidae was supported. Scotocerca, Erythrocercus, and Hylia, previously supposed to be members of Cettiidae, were shown not to belong to this family. As the three genera are also morphologically and ecologically different, they were here proposed to be elevated to family rank, Scotocercidae, Erythrocercidae and Hyliidae, respectively. The family Acrocephalidae consisted of the four genera, Nesillas, Acrocephalus, Hippolais, and Chloropeta. In the analysis for this thesis, the latter three appeared to be non-monophyletic. One Acrocephalus species, A. aedon was sister to a clade containing four species of Hippolais as well as two out of three Chloropeta species. They were all merged in the genus Iduna, based on the DNA evidence and shared morphological and ecological characters. Iduna had priority over Hippolais or Chloropeta according to the International Code of Zoological Nomenclature. The one remaining Chloropeta species (C. gracilirostris) had to be renamed to Calamonastides as Chloropeta was no longer available for this taxon. Seven genera were included in the re-analysis of the family Locustellidae: Locustella, Bradypterus, Megalurus, Dromaeocercus, Schoenicola, Cincloramphus, and Eremiornis. Apart from the monotypic genera Dromaeocercus and Eremiornis and Schoenicola, of which only one species was included, the remaining genera were found to be non-monophyletic. One clade contained all Locustella species, Megalurus pryeri and all Asian/Oriental Bradypterus species. All species in this clade were synonymized with Locustella, as the type species of Locustella was included, whereas the type species of Bradypterus fell in a different clade. Therefore, the remaining African Bradypterus species retained their genus name, and Dromaeocercus was renamed to Bradypterus as it clustered within Bradypterus. Cincloramphus, intermingling with the remaining Megalurus species, was synonymized with the latter. Barcoding, growing in popularity for delimiting species, was tested in its applicability for Acrocephalidae. Fourteen taxa currently recognized as full species would fall under the 2% threshold of sequence divergence proposed for delimiting species using the mitochondrial cytochrome b gene. It was also shown that it is important to clarify which part of a DNA sequence is used, as different parts can give different results regarding the 2% threshold. In addition, the choice of “complete deletion” or “pairwise deletion” in calculating genetic distances is important, if incomplete are sequences used.
Die Anzahl der getöteten Fußgänger im Straßenverkehr im Jahr 1970 bedingte den Wendepunkt für die Betrachtung des Fußgängerunfalles. Durch intensivierte Forschung und Umsetzung von Schutzbestrebungen konnten Unfallzahl und deren Folgenschwere bereits effektiv gesenkt werden. Durch stetigen Wandel der Fahrzeugtypen und oftmals unzureichende, medizinische und technische Verknüpfung der Untersuchungsbedingungen werden fortgeführte Untersuchungen benötigt. Durch Kombination technischer, medizinischer, psychologischer sowie weiterer Forschungsansätze konnte auf Grundlage einer in-depth-Unfalldatenerhebung die IMPAIR Studie (In-depth Medical Pedestrian Accident Investigation and Reconstruction Study) vom 1. Juli 2001 bis zum 31. Dezember 2004 als eine prospektive Beobachtungsstudie im Großraum Berlin durchgeführt werden. Diese erlaubt eine Darstellung von Zusammenhängen zwischen Unfallumgebung, Kinematik und Verletzungsmuster mit den Besonderheiten der Ursachenentstehung für den Fußgänger-Pkw-Unfall. Die vorliegende Arbeit trägt dabei zum systematischen Verständnis der speziellen Unfallsituation bei. Die geforderten Einschlusskriterien konnten 37 Unfälle erfüllen und diese wurden einer detaillierten Analyse unterzogen. Die Fallzahl respektierend wurde eine deskriptive statistische Auswertung vorgenommen. Mit einem mittleren MAIS (Maximum Abbreviated Injury Scale) von 3,9 und ISS (Injury Severity Score) von 33,8 lag eine hohe Verletzungsschwere vor. Die durchschnittliche Kollisionsgeschwindigkeit betrug 49,5 km/h (Spanne 28-93km/h). Eine hohe Verletzungsschwere war regelhaft mit einer hohen Anstoßgeschwindigkeit kombiniert. Der Kopfanprall fand mit 51 % (n=19) gehäuft auf der Frontscheibe statt und fiel mit einem mittleren MAIS von 3,4 auffallend hoch aus. Aus dem Sekundäranprall auf der Fahrbahn resultierten leichtere Verletzungen. Die Unfallschuld war in ca. zwei Drittel der Kollisionen durch Unachtsamkeit der Fußgänger zu erklären; die Pkw-Fahrer dominierten durch Fahren mit überhöhter Geschwindigkeit. Hervorzuheben ist die Häufung der Unfälle in Bereichen des öffentlichen Personennahverkehrs bei guten Sicht und Witterungsbedingen in der Hauptverkehrszeit.
Der Stellenwert der Lymphonodektomie beim Endometriumkarzinom im Stadium 1 nach UICC ist eine noch immer kontrovers diskutierte Frage. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, inwiefern bei Patientinnen, welche aufgrund bestimmter histopathologischer Parameter der Gruppe der „low risk“ Endometriumkarzinome zugeordnet werden können, auf eine Lymphonodektomie verzichtet werden kann. Außerdem sollte das notwendige Ausmaß der Lymphonodektomie (pelvin vs. pelvin und paraaortal) erforscht werden. Informationsquellen für diese retrospektive Analyse waren zum einen das Archiv der Klinik und Poliklinik für Frauenheilkunde und Geburtshilfe der Universitätsmedizin Greifswald und das Archiv der Klinik für Strahlentherapie der Universitätsmedizin Greifswald. Komplettiert wurden die Informationen durch Fragebögen an die betreuenden niedergelassenen Gynäkologen zu Themen des weiteren Überlebens. Die statistische Auswertung erfolgte mittels SAS® Enterprise Version 4. In dieser Arbeit konnte kein Überlebensvorteil für die Durchführung einer Lymphonodektomie bei Patientinnen mit niedrigem Risiko eines Lymphknotenbefalls („low risk“) ermittelt werden. Auch das Ausmaß der Lymphonodektomie hatte an dem in dieser Arbeit untersuchtem Kollektiv keinen Einfluss auf das Überleben, weder für Patientinnen mit dem prognostisch günstigeren Typ I Endometriumkarzinom noch für Patientinnen mit hohem Risiko für Lymphknotenbefall („high risk“). Etablierte Prognosefaktoren für einen ungünstigen Verlauf, wie Tumorgröße, Myometriuminvasion, das Vorliegen einer „high risk“ Konstellation und Blut- und Lymphgefäßbefall, konnten in dieser Arbeit zumindest im Trend bestätigt werden. Ein besonderes Augenmerk richtete sich dabei auf einen relativ neuen Prognoseparameter, die „Tumorfreie Distanz“. Aufgrund der geringen Anzahl an erreichten Endpunkten konnte jedoch kein statistisch signifikanter Zusammenhang zwischen der Tumorfreien Distanz und der Prognose des Endometriumkarzinoms in einem niedrigen Tumorstadium gefunden werden.
Die Entstehung einer craniomandibulären Dysfunktion und deren Schweregrad hängen maßgeblich von verschiedenen Faktoren ab, die unabhängig voneinander, aber auch zusammen auftreten können. Traumata, Depressionen, Parafunktionen, Stress, chronischer Schmerz, Geschlecht, Alter und die genetische Disposition spielen hierbei eine entscheidende Rolle. Die aus dieser Studie vorliegenden Ergebnisse bekräftigen den klinischen und epidemiologischen Beweis zwischen einem Zusammenhang des COMT-Gens und Schmerz, wenn man ausdrücklich depressive Symptome als beeinflussende Faktoren berücksichtigt. Dadurch, dass subklinische Formen einer Depression und Schmerzsyndrome in der Allgemeinbevölkerung sehr häufig auftreten, hat diese Studie potentielle Auswirkungen auf die klinische Behandlung. Eine erfolgreiche und andauernde Schmerzbehandlung könnte somit abhängig vom jeweiligen Genotyp sein. Des Weiteren könnte eventuell die Behandlung einer craniomandibulären Dysfunktion bei Patienten mit Depression eine andere sein, gegenüber den Patienten ohne Anzeichen einer Depression.
Quantum-Kinetic Modeling of Electron Release in Low-Energy Surface Collisions of Atoms and Molecules
(2012)
In this work we present a theoretical description of electron release in the collision of atomic and molecular projectiles with metallic and especially dielectric surfaces. The associated electron yield, the secondary electron emission coefficient, is an important input parameter for numerical simulations of dielectric barrier discharges and other bounded low-temperature gas discharges. The available reference data for emission coefficients is, however, very sparse and often uncertain, especially for molecular projectiles. With the present work we aim to contribute to the filling of these gaps by providing a flexible and easy-to-use model that allows for a convenient calculation of the emission coefficient and related quantities for a wide range of projectile-surface systems and the most dominant reaction channels.
Untersuchungen zum Einfluss des Endothelinsystemes auf die Doxorubicin-induzierte Kardiomyopathie
(2012)
Das Zytostatikum Doxorubicin besitzt nach wie vor einen hohen Stellenwert in der Therapie maligner Erkrankungen. Die schwerste und gleichzeitig dosislimitierende Nebenwirkung, die bei der Therapie mit Doxorubicin auftreten kann, ist eine Kardiomyopathie. Die Prävention dieser Doxorubicin-induzierten Kardiomyopathie könnte eine effektivere Gestaltung der zytostatischen Therapie ermöglichen, allerdings sind dafür detaillierte Kenntnisse über den Pathomechanismus der Entstehung dieser Herzschädigung unabdingbar. Basierend auf der kardioprotektiven Wirkung des dualen Endothelinrezeptorantagonisten (ETA) Bosentan gegenüber einer Doxorubicin-Kardiotoxizität im Mausmodell, war das primäre Ziel der vorliegenden Arbeit, die Wirkung von Bosentan vergleichend zu einer selektiven Endothelinrezeptor-A- bzw. -B-Blockade mittels Sitaxentan bzw. BQ-788 zu analysieren und zugrunde liegende Mechanismen der Kardioprotektion aufzuklären. Dazu wurde das Konduktanzkatheter-System zur Messung und Auswertung hämodynamischer Parameter von C57/BL6-Mäusen am Institut für Pharmakologie etabliert, mit Literaturdaten verglichen und mittels Magnetresonanztomographie verifiziert. Nach Herausarbeitung der zur Induktion einer Herzschädigung geeigneten Doxorubicin-Dosis von 20 mg/kg KG, wurde im folgenden Tierversuch der Einfluss einer Endothelinrezeptor-Blockade durch die ETAs Bosentan, Sitaxentan und BQ-788 auf hämodynamische Parameter vergleichend analysiert. Dabei konnte bei allen ETAs ein kardioprotektiver Effekt gegenüber der Doxorubicin-Kardiotoxizität nachgewiesen werden. Sitaxentan als hochselektiver Endothelinrezeptors-A-Blocker zeigte eine nur geringfügig schlechtere Wirkung auf die Hämodynamik der Versuchstiere. Interessanterweise konnte auch der Endothelinrezeptors-B-Antagonist BQ-788 die Herzfunktion der Doxorubicin-behandelten Mäuse in ähnlichem Ausmaß wie Bosentan und Sitaxentan verbessern, was auf der zusätzlichen Endothelin-A1-Rezeptorblockade beruhen könnte. In einem weiteren Schritt konnte der Doxorubicin- und Doxorubicinolgehalt verschiedener Organe der Maus mittels HPLC bestimmt werden. Dabei zeigte sich, dass der kardioprotektive Effekt der ETAs nicht auf einer verringerten Akkumulation von Doxorubicin oder Doxorubicinol im Myokard beruht, da deren kardiale Spiegel unter ETA-Co-Medikation keine signifikanten unterschiede zeigten. Lediglich BQ-788 beeinflusste den Doxorubicin- und Doxorubicinol-Gehalt in manchen Organen etwas stärker, was die geringfügig schlechtere Hämodynamik erklären könnte. Um der kardioprotektiven Wirkung der ETAs zugrunde liegende molekulare Prozesse aufzuklären, wurden ausgewählte Gene und Proteine hinsichtlich ihrer Expression und Lokalisation im Myokard bzw. in Kardiomyozyten untersucht. Für das mitochondriale Protein ANT1, welches sowohl physiologische als auch pathophysiologische Effekte vermittelt, konnte auf Proteinebene eine verringerte Expression nach Doxorubicingabe ermittelt werden, während die ETAs die ANT-Expression wieder normalisierten bzw. erhöhten, was in der Literatur als kardioprotektiv beschrieben wird. Die ebenfalls kardioprotektiv wirksamen Kinasen Pim-1 und AKT1 zeigten eine gegensätzliche Regulation unter Doxorubicin. Der kardiale Gehalt an phosphorylierten AKT1 (pAKT1) wurde durch Doxorubicin signifikant vermindert und durch Bosentan sowie BQ-788 wieder auf das Kontrollniveau angehoben, was bei Sitaxentan nicht zu verzeichnen war. Demnach könnte AKT1 in die kardioprotektive Wirkung von Bosentan und BQ-788 involviert sein. Pim-1 L (44 kDa-Isoform) wurde durch Doxorubicin im murinen Myokard signifikant hoch reguliert, was durch Co-Medikation mit ETAs nahezu vollständig revertiert wurde und durch den Transkriptionsfaktor STAT3 vermittelt sein könnte. Auch die Lokalisation von Pim-1 unterlag in einem in vitro Kardiomyozyten-Modell (H9c2) einer Regulation durch Doxorubicin mit nukleärer Akkumulation der Kinase, was durch die ETAs in unterschiedlichem Ausmaß moduliert wurde. Die Pim-1-Regulation unter Doxorubicin-Gabe könnte dabei einen Schutzmechanismus der Zellen gegen die kardiotoxische Wirkung des Zytostatikums darstellen, welcher unter Co-Medikation mit ETAs nicht mehr nötig war, da diese die kardiale Pumpfunktion wieder herstellten. Zusätzliche in vitro Untersuchungen zur Viabilität von H9c2-Kardiomyozyten unter Doxorubicin, ETAs und Hemmung von AKT1 und Pim-1 bestätigten die in vivo Ergebnisse im Mausmodell jedoch nicht. Die vorliegende Arbeit bietet interessante Ansätze zur pharmakologischen Prävention der Doxorubicin-induzierten Kardiotoxizität. In einem in vivo murinen Kardiomyopathie-Modell konnte der therapeutische Nutzen von ETAs zur Prophylaxe einer Herzschädigung unter Doxorubicin deutlich herausgestellt sowie mögliche zugrunde liegende Mechanismen aufgeklärt werden. Damit bietet diese Arbeit vielversprechende Ansätze für weiterführende Untersuchungen zum Einsatz von ETAs als Kardioprotektiva.
In this thesis, all three BVMOs from Pseudomonas putida NCIMB10007, that were known to be responsible for the ability of this strain to degrade camphor since the 1950s were successfully made available as recombinant biocatalysts. While the genomic sequence of 2,5-DKCMO was available from the database, the genes encoding 3,6-DKCMO and OTEMO had to be identified using certain PCR-techniques first. All three enzymes were cloned into standard plasmids enabling convenient expression in E. coli facilitating the application of the enzymes in organic chemistry. Their synthetic potential was already reported during the 1990s, but at that time their efficient application was limited due to difficulties with respect to low production levels and insufficient purity and separation of enzyme fractions. These drawbacks are now overcome. Furthermore, biochemical characterization of the camphor-degrading BVMOs was performed including the substrate spectra of these enzymes. Thereby OTEMO turned out not only to have a broad substrate scope accepting mono- and bicyclic aliphatic and arylaliphatic ketones, but also to efficiently convert alpha/beta-unsaturated cycloalkanones due to the similarity of these compounds to OTEMOs natural substrate. Finally, the major limitation in the synthetic application of Type II BVMOs was addressed by searching a flavin-reductase suitable for coupling to these two-component oxygenases. Putative candidates from the respective P. putida strain were identified by the use of amino acid motifs conserved in other representatives of two-component systems. While these enzymes failed, flavin-reductase Fre from E. coli - that also contained the motifs - was shown to enhance the activity of the DKCMOs when applied as crude cell extract as well as pure enzyme. This finding represents a key step for future application of Type II BVMOs.
Written language in the public sphere (shop signs, advertisements, placards, graffiti, etc.) constitutes the “Linguistic Landscape” of an urban agglomeration. An examination of such displays gives us an insight into function, status and spread of certain languages. Here, the study of linguistic landscapes does not only bear a purely linguistic dimension, but necessarily links to other fields such as politics, semiotics, urban development, communication and literacy. In this case study the cityscapes of the Moldovan capital Chisinau and the Lithuanian capital Vilnius will be analyzed. Peripheral and central districts of the cities have been chosen. From each of these districts, data on the number of mother tongue speakers have been obtained. Two corpora, each containing 1000 items of specimen of written language have been made and contextualized with the help of GPS tracking to ensure the possibility of future diachronic research. The data for these corpora was collected in December 2010 and March 2011. The aim of this study is two-fold: On the one hand this approach gives an insight into the general use of different languages in Moldova and Lithuanian as well as on the functional domains they fulfill. On the other hand the distribution of different languages on signs in each district shows how minority languages such as Russian are represented in public. The results suggest that the linguistic landscape of Chisinau is actually very diverse and alongside Romanian, English and especially Russian are used frequently. The functional domains differ though. Whereas the national language is part of almost all shop signs and advertising in general, it is usually used in conjunction with Russian. Informal displays of written language such as graffiti or small placards are mostly written in Russian alone. Other minority languages in Moldova such as Gagauz and Ukrainian were almost never visible on written displays of language in the city. In contrast to that the linguistic landscape of Vilnius is far less diverse and although the Lithuanian capital is home to sizeable Russian- and Polish-speaking minorities, these demographic patterns do not show. Yet, apart from Lithuanian English is an integral part of the linguistic landscape, especially in advertising.
In der hier vorgelegten Studie wurde untersucht, ob mit der retrospektiven Berechnung der Permutationsentropie (PE) eine ergänzende und objektive Evaluation der Verläufe bei Meningitiden möglich ist. Untersucht wurden 107 EEG von 25 Patienten der Universitätskinderklinik Greifswald im Zeitraum vom 01.06.2005 bis zum 03.05.2011, die mit einer diagnostizierten Meningitis bzw. Enzephalitis behandelt wurden. In 3 der insgesamt 25 untersuchten Fälle wurden die PE-Verläufe bei primär lokalisierten Verläufen im Rahmen einer Mastoiditis mit Abszess dargestellt werden. In 22 von insgesamt 25 untersuchten Fällen wurden die Verläufe generalisierter Verlangsamungen ausgewertet, wie sie bei nicht exakt lokalisierbaren entzündlichen Erkrankungen des ZNS zu finden sind. Verglichen wurden die PE-Werte mit den in den konventionellen EEG-Befunden festgestellten Veränderungen der Grundaktivität. Es wurde festgestellt, dass in 69,5% der Fälle die Evaluation des EEG mit der Entwicklung der berechneten PE übereinstimmt. Weiterhin wurde ermittelt, dass die Evaluierung des Outcome mittels der konventionellen Befundung in 84% mit der PE-Berechnung übereinstimmt. Bei der Evaluierung des Outcome mittels der PE hingegen wurde eine Übereinstimmung von 96% ermittelt. Die sich verändernde Grundaktivität korreliert mit der durchschnittlichen PE. Bei abgegrenzten Herdbefunden, wie z.B. Abszessen ist die PE des betroffenen Gebietes statistisch signifikant reduziert. Die PE bildet die Signalkomplexität der einzelnen EEG-Kanäle in Form symbolischer Zeitreihen ab und gestattet so einen numerischen Vergleich. Es wurde festgestellt, dass die ordinale Zeitreihenanalyse für die automatische Analyse und Klassifikation der sich bei entzündlichen Erkrankungen des ZNS verändernden Grundaktivität genutzt werden kann. Die berechnete PE stellt somit ein objektives Maß für die Einschätzung einer Allgemeinveränderung bzw. eines Herdbefundes dar. Es konnte nachgewiesen werden, dass mit der Berechnung der PE eine sicherere Prognoseabschätzung möglich ist, als allein durch die konventionelle Befundung der EEG. Die Berechnung der PE scheint geeignet, zusätzliche Informationen im Rahmen der Diagnostik, Therapie und Prognoseabschätzung von entzündlichen ZNS-Erkrankungen zu liefern.
Acute pancreatitis is a common clinical inflammatory disease with variable severity from mild, self-limiting attacks to a severe lethal attack with a high mortality. In most of the cases, acute pancreatitis is either caused by gallstone obstruction or excessive alcohol consumption. Clinical symptoms include elevated levels (minimum 3 times than normal) of pancreatic enzymes such as amylase or lipase in serum. It is generally believed that earliest event in acute pancreatitis occur in acinar cells which includes premature protease activation and cytoplasmic vacuole formation. Premature trypsinogen activation has been considered as chief culprit as it can activate other proteases in a cascade like manner in acinar cells. Trypsin activity takes place in a biphasic curve with elevated levels at 1 h and 8 h in the initial stages up to 24 h in caerulein induced pancreatitis in mice. It has been shown that cytoplasmic vacuoles observed in pancreatitis are of autophagic nature. The role of autophagy for the disease onset and its role in trypsinogen is much of a debate. Hence, we studied the relation between autophagosome formation and trypsinogen activation in first 12h of pancreatitis. Although autophagosomes were found to be co-localised with trypsin in vivo, this was found to be a late event occuring only by 4 h. Substrate specific trypsin activity and western blotting from both sub-cellular fractions over the time course of pancreatitis and multiple fractions prepared from 1 h caerulein induced pancreatic tissue revealed that trypsin activity observed at 1 h occured in a zymogen enriched fraction. In line simultaneous confocal imaging of trypsin activity and autophagosome formation in hyperstimulated acini isolated from GFP-LC3 mice showed that both processes are independent and take place in parallel. Furthermore, protease inhibition by gabexate mesilate did not prevent autophagosome formation indicating that trypsinogen activation is not a prerequisite for vacuole formation. Even though, autophagosomes and active trypsin were found to be co-localised around 30 minutes to some degree upon cholecystokinin hyperstimulation, the earliest trypsin activation started to appear by 15 minutes and was independent of autophagosomes. The earliest active trypsin was found to be co-localised along with the cis-Golgi complex suggesting that the Golgi apparatus and its pre-condensed zymogen granules are the compartment responsible for the trypsinogen activation. 2) Protease activation in pancreatic acinar cells considered as the early hallmark event in the acute pancreatitis. However, the disease is aggravated by the infiltration of the leukocytes. Activated proteases mediate acinar cell injury and hereby cause the release of chemokines, which in turn attract inflammatory cells. Transmigrated inflammatory cells cause systemic damage that deteriorates the condition of the disease. Neutrophil elastase has been reported to be involved in the dissociation of cell-cell contact at adherens junctions by the extracellular cleavage of E-cadherin. This subsequently leads to transmigration of leukocytes into the epithelial tissue during the initial phase of experimental pancreatitis and aggravates the disease condition. On the other hand, pancreatic elastase substantially contributes to acinar cell necrosis. In this study, ZD0892, an orally bioavailable dual inhibitor against both elastases was tested for its efficacy to ameliorate severity in acute pancreatitis. ZD0892 orally fed mice showed increased survival compared to the control group in the taurocholate model of severe pancreatitis. In the initial stages of pancreatitis up to 24 h, the severity markers were found to be significantly lower in the inhibitor treated group. Treatment of mice with ZD0892 did not impede the defensive property of the leukocytes such as phagocytosis or oxidative burst. In caerulein induced pancreatitis, a mild form of acute pancreatitis, in rats, the local damage measured as serum amylase and lipase, wet dry ratio, and pancreatic myeloperoxidase levels were significantly lower in the inhibitor group. Systemic inflammatory parameters such as myeloperoxidase activity in lung was found to be significantly lower in the inhibitor fed rats. Inhibitor feeding resulted in lesser elastolytic activity compared to control group indicating that extracellular matrix was less damaged. Prophylactic treatment of pancreatitis with an orally available inhibitor with a dual specificity against pancreatic elastase and PMN-elastase was shown to ameliorate both local and systemic damage. Hence, in overall, ZD0892 treatment is proved to be beneficial to the mice and rats in experimental pancreatitis and should be considered for treatment in humans as the substance has been already studied in phase I and II trails for other indications.
Streptococcus pneumoniae (pneumococci) are Gram-positive cocci and commensals of the human upper respiratory tract. Pneumococcal pathogenesis requires adherence to host cells and dissemination through cellular barriers and to evade host defense mechanisms. The Pneumococcal surface protein C (PspC) is an important virulence factor which has a crucial role in pneumococcal adhesion to host cells and immune evasion by manipulating the host complement system. To elucidate the pneumococcal adherence and uptake mechanism via factor H glycosaminoglycans (dermatan sulfate and heparin) were employed as competitive inhibitors in infection experiments with epithelial cells or human polymorphonuclear leukocytes (PMNs). Glycosaminoglycans significantly inhibited the FH mediated pneumococcal adherence and subsequent invasion to host epithelial cells. Furthermore, the short consensus repeats of FH which promotes the adhesion of pneumococci to host cells were identified by blocking experiments with domain mapped antibodies for specific regions of FH. Moreover, this study indicates that FH acts as adhesion molecule via cellular receptors recognized as integrin CR3 on human PMNs. Binding of Factor H loaded pneumococci to integrins CR3 was assessed by flow cytometry. Pneumococci coated with Factor H showed a significantly increased association with PMNs. This interaction was blocked by anti-CR3 antibodies and Pra1. This project further aims to study mechanisms of pneumococcal endocytosis by host cells, their intracellular fate, and the pathogen induced host cell signal transduction cascades including the calcium signaling upon pneumococcal infection of host cells via the PspC-hpIgR interaction. To assess now the role of protein tyrosine kinases (PTKs) during pneumococcal infection via PspC, cell culture infections were performed in presence of pharmacological inhibitors of PTKs and MAPKs or by employing genetic interference techniques. Blocking the function of Src or ER1/2 and JNK and genetic-knock down of Src and FAK reduced significantly internalization of pneumococci. These data indicated the importance of a coordinated signaling between Src PTKs, ERK1/2, and JNK during PspC-pIgR-mediated uptake of pneumococci by host epithelial cells. The impact of host cells intracellular calcium concentrations on pneumococcal PspC-hpIgR mediated internalization was studied. Intracellular calcium measurement of epithelial cells performed in the presence of pneumococci suggested a calcium influx in host epithelial cells and importantly this calcium influx was PspC- hpIgR specific as pspC-deficient pneumococci were unable to mediate calcium mobilization in host cells. The increase in intracellular calcium [Ca2+]i was dependent on phospholipase C as pretreatment of cells with a phospholipase C-specific inhibitor abolished the increase in [Ca2+]i. Furthermore, role of host intracellular calcium concentrations during pneumococcal internalization was demonstrated by employing specific pharmacological inhibitors and calcium chelators in epithelial cell culture infection assays. The results revealed that elevated host cells calcium concentrations diminished pneumococcal internalization while lower calcium concentration in host epithelial cells promoted pneumococcal uptake. This study further demonstrates that dynamin, clathrin and caveolin play a key role during pneumococcal endocytosis into host cells via PspC-hpIgR. The use of specific pharmacological inhibitors or genetic interference approaches against dynamin, clathrin and caveolin in epithelial cell culture infection assays significantly blocked pneumococcal uptake. Furthermore, confocal microscopy revealed that pneumococci co-localize with clathrin. At later stages of the infection the pathogen is sorted to early, late and recycling endosomes as indicated by co-localization of pneumococci with endosomal markers such as Rab5, Rab4, Rab 7, and Lamp1. In order to get further insights into PspC-hpIgR mediated uptake mechanisms, a chimeric PspC was constructed and expressed heterologously on the surface of Lactococcus lactis. Immunofluorescence staining, immunoblot and flow cytometric analysis of L. lactis confirmed the expression of PspC on the bacterial surface. Moreover the ability of recombinant lactococci expressing PspC to adhere to and to invade pIgR-expressing epithelial cells confirmed the functional activity of PspC when exposed on the lactococcal surface. PspC expressing lactococci confirmed the specificity of PspC-hpIgR mediated endocytosis in host epithelial cells as PspC deficient lactococci were not taken up by these host cells. Confocal microscopic analysis demonstrated that only PspC expressing lactococci were sorted to early, late and recycling endosomes, similar to the intracellular fate of S. pneumoniae.
Die vorliegende Arbeit hat sich zum Ziel gesetzt, diejenige MRSA-Screening- und Managementstrategie zu identifizieren, die für ein bestimmtes Krankenhaussetting die geringsten erwarteten Kosten verursacht. Dazu wurde eine Entscheidungsbaumanalyse durchgeführt und zugehörige Kalkulationen angestellt. Darüber hinaus wurde im Rahmen einer Mehrweg-Sensitivitätsanalyse die Ergebnisstabilität überprüft und mit Hilfe von Einweg-Sensitivitätsanlaysen ermittelt, welche Parameter den größten Einfluss auf das Ergebnis bzw. die Ergebnisstabilität nehmen.
Das OATP2B1 stellt neben den überwiegend hepatisch exprimierten OATPs, wie dem OATP1B1 oder OATP1B3 einen weiteren interessanten Vertreter der SLCO-Familie dar. Dieser Aufnahmetransporter ist sowohl aus physiologischer, als auch aus pharmakologischer Sicht interessant, da er eine breite Gewebeverteilung aufweist und neben endogenen Substanzen eine Reihe verschiedener Wirkstoffe transportiert. Hinsichtlich seiner Expression und Funktion ist das OATP2B1 bereits gut charakterisiert, mögliche Regulationsmechanismen hingegen sind bisher kaum untersucht. Es war daher Ziel dieser Arbeit, neue Erkenntnisse über die Regulation dieses Transporters zu erlangen. Eine Möglichkeit die Funktion von Transportproteinen schnell zu verändern, ist die direkte Interaktion mit Substanzen, die in der Lage sind, die Transportfunktion zu modulieren. Dies können gleichzeitig verabreichte Arzneimittel, Nahrungsbestandteile, aber auch endogene Substanzen sein. In der vorliegenden Arbeit konnte hierzu gezeigt werden, dass die Transportfunktion des OATP2B1 durch Progesteron und Glukokortikoide stimuliert werden kann. Dieser Effekt ist sowohl substrat- als auch transporterspezifisch. So wird die Aufnahme sulfatierter Steroide, wie DHEAS oder E1S, OATP2B1-spezifisch stimuliert, wohingegen andere Substrate, wie Atorvastatin oder Glibenclamid nicht verstärkt transportiert werden. Während eine pharmakologische Bedeutung dieser OATP2B1-Interaktion nicht zu erwarten ist, könnte die physiologische Bedeutung in der Aufnahme von Steroidhormonvorläufern in die Plazenta liegen. Diese ist nicht in der Lage C21-Steroide, wie Pregnenolon oder Progesteron in C19-Steroide zu transformieren und daher auf Vorläufermoleküle, wie DHEAS oder Preg-S, für die plazentare Estrogensynthese, angewiesen. Im Rahmen dieser Arbeiten konnten mit Glibenclamid und Preg-S zwei weitere OATP1A2-Substrate identifiziert werden. Des Weiteren wurde der zugrunde liegende Mechanismus der Proteinkinase C (PKC)-abhängigen Internalisierung des OATP2B1 näher untersucht. Es konnte aufgeklärt werden, dass das OATP2B1, nach Aktivierung der PKC, Clathrin-abhängig internalisiert und anschließend lysosomal degradiert wird. Eine direkte Phosphorylierung des OATP2B1 als Ursache für die Internalisierung wurde weitestgehend ausgeschlossen, so dass in der Folge mögliche Internalisierungssignale und Adapterproteine des OATP2B1 untersucht wurden. Mittels in silico Analyse konnte ein Dileucinmotiv (EQQLLV), sowie eine Klasse-I-PDZ-Bindedomäne (DSRV) im Bereich des C-Terminus des Proteins identifiziert werden. Eine Beteiligung an der PKC-abhängigen Internalisierung des OATP2B1 konnte hier zwar nicht beobachtet werden, jedoch zeigte sich, dass es für die basolaterale Sortierung des Proteins von Bedeutung ist. So wies die Dileucinvariante eine ausschließlich apikale Plasmamembran-Lokalisation auf, ohne die Transportfunktion des Proteins zu beeinflussen. Parallel wurden mittels pull-down Experimenten C-terminale Adapterproteine des OATP2B1 identifiziert. In diesem Zusammenhang wurde zudem die Rolle des Dileucinmotivs, als mögliche Bindungsstelle für Adapterproteine, die die basolaterale Sortierung vermitteln, untersucht. Unter denen mittels Massenspektrometrie identifizierten Proteinen befanden sich einige, wie Aktin oder Hsc70, die mit der Clathrin-vermittelten Endozytose assoziiert sind. Weiterhin wurden SNX27, NHERF1 und Grp75 als Adapterproteine identifiziert und näher untersucht. Hier konnte teilweise eine Interaktion bestätigt werden, eine funktionelle Relevanz ließ sich jedoch nicht nachweisen. Insgesamt liefert diese Arbeit wichtige grundlegende Erkenntnisse zur Regulation der OATP2B1-Funktion. Weitere Studien sind jedoch notwendig, um dessen physiologische und pharmakologische Relevanz zu beurteilen.
Die Sepsis geht auch heute noch mit einer hohen Letalität einher und stellt besonders im ökonomischen Bereich große Anforderungen an die Intensivstationen in unseren Krankenhäusern. Die Volumensubstitution gilt als eine der Säulen in der Therapie der Sepsis, jedoch ist der Einsatz von kolloidalen Lösungsmitteln wie der Hydroxyethylstärke (HAES) umstritten. Wir untersuchten die Auswirkungen unterschiedlicher HAES-Lösungen auf die intestinale Mikrozirkulation bei experimenteller Endotoxinämie. Durch Applikation von LPS induzierten wir ein sepsisähnliches Krankheitsbild und beurteilten unter Zuhilfenahme der Fluoreszenzmikroskopie intravital die intestinale Leukozytenadhärenz und Kapillarperfusion. Ebenso evaluierten wir die Konzentrationen einiger Zytokine mittels der FACS-Analyse und bestimmten Parameter der Makrohämodynamik sowie Blutgase. Wir untersuchten sieben Gruppen mit jeweils 10 Tieren (Lewis Ratten): Kontrollgruppe (16ml/kg Ringer Laktat), endotoxinämische Kontrollgruppe (Lipopolysaccharid (LPS) 5mg/kg + 16ml/kg Ringer Laktat), LPS + 64ml/kg Ringer Laktat, LPS + 64ml/kg Jonosteril®, LPS + 16ml/kg 6% HAES (200/0.5), LPS + 16ml/kg 6% Voluven® (130/0.4), LPS + 16ml/kg 6% Volulyte® (130/0.4; in balancierter Elektrolytlösung). Die Intravitalmikroskopie der intestinalen Mikrozirkulation wurde zwei Stunden nach Induktion der Endotoxinämie durchgeführt. Der mittlere arterielle Blutdruck und die Herzfrequenz sanken in allen Gruppen kurz nach LPS-Applikation, stiegen danach an und zeigten im Versuchsablauf innerhalb der Behandlungsgruppen keine signifikanten Unterschiede. Es herrschten daher für alle Gruppen gleiche makrohämodynamische Konditionen zum Zeitpunkt der Intravitalmikroskopie. In den Venolen 1. Grades ließ sich die dauerhafte Leukozytenadhärenz durch Ringer Laktat 64ml, Jonosteril, HAES 6%, Voluven® und Volulyte® signifikant verringern. Die deutlichste Reduzierung der festen Leukozytenadhärenz manifestierte sich in der HAES 6%-Gruppe in der, gegenüber der Gruppe mit inadäquater Volumensubstitution mit 16ml Ringer Laktat, eine 30%-ige Reduktion erzielt wurde. In den Venolen mit geringerem Durchmesser (V3) zeigten sich für fest und temporär adhärente Leukozyten keine signifikanten Unterschiede zwischen den kristalloiden und kolloidalen Lösungen. In der Endotoxinämie fiel bei inadäquater Volumensubstitution mit Ringer Laktat 16ml eine Reduzierung der funktionellen Kapillardichte und eine Erhöhung der Anzahl dysfunktioneller Kapillaren in der Lamina muscularis longitudinalis et circularis auf. Es zeigte sich sowohl durch den Einsatz von Hydroxyethylstärke als auch von Kristalloiden eine Verbesserung der Mikrozirkulation in diesen beiden Schichten im Vergleich zur 16ml Ringer Laktat-Gruppe. Die FCD-Werte der Lamina muscularis circularis wurden mittels adäquater Volumensubstitution signifikant verbessert und auf Kontrollgruppen-Niveau angehoben, was einer Erhöhung der FCD um 25% entspricht. Einen signifikanten Unterschied zwischen den HAES-Lösungen konnten wir nicht finden. Der Vergleich der Blutgase zeigte keine Disparitäten zwischen den kristalloiden und kolloidalen Lösungen sowie zwischen den einzelnen HAES-Lösungen. Lediglich der pO2-Wert fiel in der HAES 6%-Gruppe signifikant höher aus als in den restlichen Gruppen. Während der Sepsis wird das Immunsystem aktiviert und die involvierten Zellen schütten Mediatoren aus, um Signalkaskaden zu regulieren. Wir evaluierten die Zytokine TNF-α, IL-1α, MCP-1, IFN-γ und GM-CSF. Es fanden sich Erhöhungen der Konzentrationen aller genannten Zytokine nach LPS-Applikation. HAES-Lösungen vermochten lediglich die Spiegel von MCP-1 signifikant gegenüber den kristalloiden Lösungen zu senken. Bei den restlichen Zytokinen verhielt es sich hingegen entgegengesetzt und unter Applikation von HAES-Lösungen zeigten sich signifikant höhere Werte von TNF-α, IL-1α, IFN-γ und GM-CSF als in den Kristalloid-Gruppen. Der Einfluss von Hydroxyethylstärke auf diese Mediatoren wird konträr beschrieben und bedarf weiterer Untersuchungen. Insgesamt ist festzuhalten, dass HAES in der Lage ist, die Leukozytenaktivierung zu reduzieren und die intestinale Perfusion zu verbessern und zeigte damit in einem Kurzzeitmodell positive Auswirkungen auf die intestinale Mikrozirkulation. Signifikante Unterschiede zwischen unterschiedlichen HAES-Lösungen konnten wir nicht finden.
Die schnittbildgeführte perkutane Laserablation hat sich in den letzten Jahren zur Behandlung von malignen Lebertumoren besonders bei offen chirurgisch inoperablen Patienten etabliert. Die MRT bildet den Goldstandard zur Darstellung der Leberpathologie und bietet hervorragende Rahmenbedingungen für diese Intervention. Die native Bildgebung bleibt jedoch bei kleinen und schlecht sichtbaren Herden limitiert. Ziel der Arbeit war die Darlegung eines therapiebegünstigenden Effektes durch die zusätzliche Gabe von Gd-EOB-DTPA zur Kontrastverbesserung zwischen Leberparenchym, Tumor und Applikator während der Applikatorplatzierung im Rahmen der MR-geführten Laserablation maligner Leberherde. Eine Beeinflussung des T1-Signals durch Gd-EOB-DTPA während der Echtzeit-Thermometrie sollte ausgeschlossen werden. Insgesamt wurden 49 Laserablationen eingeschlossen. Davon erhielten die Patienten in 30 Interventionen 0,025 mmol/kg Körpergewicht Gd-EOB-DTPA als i.v.-Bolusinjektion und wurden einer MR-geführten Laserablation ohne Kontrastmittelunterstützung gegenübergestellt. Die Planung und Platzierung der Applikatoren erfolgte unter multiplanarer Rekonstruktion mit GRE-T1-Flash-3D-Sequenzen. Noch während der Therapiephase konnte die Ausbreitung der Ablationszone mit GRE-T1-Flash-2D-Serien überwacht werden. SNR-, CR- und CNR wurden berechnet und ermöglichten die Bestimmung von Signal- und Kontrastveränderungen zwischen Leberparenchym, Tumor, Applikator und Ablationszone im zeitlichen Verlauf nach KM-Gabe. Die statistische Auswertung erfolgte mit dem Wilcoxon-Test für verbundene Stichproben. Nach KM-Gabe erfolgten signifikante Signal- und SNR-Veränderungen sowohl im Leberparenchym als auch im Tumor verglichen mit einer Applikatorplatzierung ohne KM-Unterstützung. Eine statistisch signifikante Steigerung des Kontrastes zwischen Leberparenchym, Tumor und Applikator lag spätestens 25 Minuten nach KM-Gabe vor und überdauerte die restliche Zeit der Applikatorplatzierung. Interventionsablauf, Therapiezeit und T1-Thermometriesignal wurden durch die Gabe von Gd-EOB-DTPA nicht zum Nachteil beeinflusst. Die MR-geführte Laserablation maligner Lebertumoren profitiert von der zusätzlichen Gabe von Gd-EOB-DTPA. Eine exaktere Standortverfolgung und Platzierung der Applikatoren war auch 40 Minuten nach KM-Gabe möglich. Der Einsatz von Gd-EOB-DTPA führte zu einem gesteigerten Therapieerfolg mit annähernd dreimal weniger Tumorrezidiven drei Monate postinterventionell im Vergleich mit einer Behandlung ohne Gd-EOB-DTPA zur Applikatorplatzierung. Vorteile und eine nachhaltige Verbesserung von Sicherheit und Effizienz der MR-geführten Laserablation finden sich insbesondere bei der Behandlung kleiner und schlecht sichtbarer Tumoren. Die Ergebnisse lassen sich prinzipiell auf jede andere MR-geführte instrumentäre Leberintervention übertragen.
Hintergrund: Viele impfpräventable Erkrankungen in der Bevölkerung der BRD weisen eine zu niedrige Durchimpfungsrate auf, um im Falle einer Infektion eine Weiterverbreitung effektiv zu verhindern [4]. Bisher sind überwiegend die Einflüsse untersucht worden, die dazu führen, dass Eltern sich gegen Impfungen entscheiden [84]. Unser Ziel war es, die regionale ärztliche Impfeinstellung und die Durchimpfungsraten der Impfungen Tetanus, Polio, Pertussis, Hepatitis B und Masern zu vergleichen und auf regionale Unterschiede zu untersuchen. Des Weiteren sollte ein möglicher Zusammenhang zwischen städtischer bzw. ländlicher Infrastruktur der Praxiseinzugsgebiete und der ärztlichen Impfeinstellung und Durchimpfungsrate analysiert werden. Zuletzt sollen die nach Meinung der Ärzte für unzureichende Durchimpfungsraten verantwortlichen Ursachen untersucht werden. Methoden: Die Erfassung der ärztlichen Impfeinstellung erfolgte als repräsentative Querschnittsstudie. Hierfür wurden 50% aller niedergelassenen Pädiater 10% aller niedergelassenen Allgemeinmediziner aus ganz Deutschland randomisiert und mit einem pseudonymisierten Fragebogen angeschrieben. Insgesamt konnten 2010 Pädiater (Responseproportion 63,65%) sowie 1712 Allgemeinmediziner (Responseproportion 38,56%) in die Studie eingeschlossen werden. Für den geographischen Vergleich wurden die Durchimpfungsraten der betrachteten Impfungen auf Landkreisebene, die Anzahl der auf Landkreisebene eingeschulten Kinder sowie die Zahl der zum 31.12.2006 als niedergelassen gemeldeten Pädiater und Allgemeinmediziner verwendet. Zur Quantifizierung der ärztlichen Impfeinstellung wurden drei Scores erstellt, in die für jeden befragten Arzt die Einhaltung der STIKO-Empfehlungen, das Impfverhalten bei den eigenen Kindern sowie die Positionierung zu verschiedenen Aussagen zum Thema Impfungen einflossen. Anschließend erfolgte die Zusammenfassung in einem Gesamtscore. Unterschiede in der Häufigkeitsverteilung wurden mittels Chi-Quadrat-Test auf statistische Signifikanz überprüft. Bei metrischen Werten wurden der Mittelwert und die Spannweite angegeben, für die Testung von Unterschieden wurde der Wilcoxon-Test verwendet. Das Signifikanzniveau bei allen Tests wurde auf α=0,05 (zweiseitig) festgelegt. Zur Beurteilung des Einflusses einzelner Faktoren auf die Durchimpfungsraten wurde ein lineares Regressionsmodell mit den Durchimpfungsraten als abhängige Variable erstellt. Berechnungen erfolgten mit Hilfe der Statistik Software SAS (Version 9.1, SAS Institute USA). Für die regionale Betrachtung der Impfeinstellung wurden die deutschen Bundesländer in Untersuchungsregionen auf Grundlage der bestehenden Landkreise (Stand 2006) eingeteilt. Bei unzureichender Repräsentierung eines solchen Landkreises durch Studienteilnehmer erfolgte nach unabhängigen objektiven Kriterien (Entfernungen der Verwaltungssitze) die Zusammenfassung mit einem oder mehreren der angrenzenden Landkreise zu einer Untersuchungsregion. Ergebnisse: Im linearen Regressionsmodell stellt sich ein signifikanter Zusammenhang zwischen der regionalen ärztlichen Impfeinstellung und den Durchimpfungsraten für alle betrachteten Impfungen dar. Dieser ist je nach betrachteter Impfung unterschiedlich stark ausgeprägt. D.h. eine kritischere ärztliche Impfeinstellung ist mit einer niedrigeren Durchimpfungsrate vergesellschaftet. Für die ländliche bzw. städtische Infrastruktur einer Region, dargestellt anhand der Einschulungen/km², ist bei den meisten Impfungen kein signifikanter Zusammenhang mit den Durchimpfungsraten festzustellen. Eine bei der Masernimpfung bestimmte Verringerung der Durchimpfungsrate um 0,16% je eingeschultem Kind/km² (p=0,048) ist aufgrund der in Deutschland vorhandenen Einschulungsdichten vernachlässigbar. Auffällig ist der Zusammenhang zwischen der Lokalisation einer Untersuchungsregion in einem bestimmten Bundesland und der Durchimpfungsrate. Dabei gibt es einen Ost-West Unterschied mit niedrigeren Durchimpfungsraten in den alten Ländern (im Vergleich zum Referenzbundesland Mecklenburg-Vorpommern: Tetanus: Maximum: keine Unterschiede größer -5% (Unterschied zu Hessen durch Unterschiede in der Erfassung der Durchimpfungsrate bedingt), Polio: keine Unterschiede größer -5%,Pertussis: Maximum -5.86% in Bayern, p<0.0001; Hepatitis B: Maximum -12.55% in Bayern, p<0.0001; Masern: Maximum -20.20% in Berlin, p=0.0002). Nach Meinung der befragten Ärzte ist die Hauptursache für unzureichende Durchimpfungsraten die Angst des Patienten vor Nebenwirkungen gefolgt von mangelnder Aufklärung durch die Ärzte. Schlussfolgerung: Der Zusammenhang von regionaler Durchimpfungsrate und ärztlicher Impfeinstellung scheint mit Bevölkerungsassoziierte Variablen überlagert zu sein. Zur Verbesserung der Durchimpfungsraten ist eine vermehrte Aufklärung von Ärzten und Bevölkerung nötig, insbesondere im Studium, in Schulen, bei der Hebammenausbildung und in den Medien.
Charakterisierung plasmamembrangebundener Proteasen von Nicotiana tabacum und Hordeum vulgare
(2012)
Es wurden erstmals zwei plasmamembrangebundene Proteaseformen in den Wurzeln der Gerste massenspektrometrisch identifiziert und den Metalloaminopeptidasen der Peptidasefamilien M17 und M24 zugeordnet. Ausgehend von Enzymaktivitätstests mit verschiedenen Substraten und gelelektrophoretischer Fraktionierungen existieren darüber hinaus weitere PM-Proteasen des Aminopeptidase-, Carboxypeptidase- und Endoproteasetyps an der pflanzlichen Plasmamembran (PM). Die untersuchten PM-Proteasen stellen Triton X-114-resistente Proteine dar, die erfolgreich mit Octylglucosid solubilisiert wurden und sowohl an der inneren als auch an der apoplastischen Seite der PM lokalisiert sein könnten. Durch endogene Proteolyse werden andere PM-Proteine wie Aquaporine und P-Typ-H+-ATPasen durch die PM-Proteasen reguliert. Dabei zeigen einige dieser Proteolyseprodukte Proteaseaktivität, die für vier Proteaseformen der Gerste erst nach der Abtrennung von der PM nachweisbar war.
Die Sepsis ist trotz Einführung neuer diagnostischer und therapeutischer Prinzipien nach wie vor ein Krankheitsbild mit sehr hoher Letalität. Eine hämodynamische Stabilisierung mit Hilfe adäquater Volumengabe und des Einsatzes potenter Vasokonstriktoren gilt als Basistherapie von Patienten mit septischem Schock. Letzteres birgt jedoch die Gefahr einer weiteren Verschlechterung der intestinalen Mikrozirkulation, deren Störung als ein kardinaler Mechanismus für die Entwicklung eines Multiorganversagens gilt. Ziel der Arbeit war es, im Rahmen einer experimentellen Endotoxinämie den Einfluss des synthetischen Vasopressin - Analogons Desmopressin, selektiver Agonist des Vasopressin V2-Rezeptors mit vasodilatatorischen Eigenschaften, auf die intestinale Mikrozirkulation mittels Intravitalmikroskopie zu evaluieren. Hierzu untersuchten wir in den submukösen Venolen der Darmwand von Ratten die Leukozytenadhärenz sowie die Dichten funktioneller, dysfunktioneller und nicht-funktioneller Kapillaren in der Lamina muscularis longitudinalis et circularis und im Stratum mucosae. Zusätzlich wurden pro- und antiinflammatorische Zytokine aus Serumproben mittels Durchflusszytometrie (FACS) bestimmt sowie die Auswirkungen der Therapie auf Körpertemperatur, Blutgase und Laktatkonzentration untersucht. Während der Versuche erfolgte eine konstante Messung des mittleren arteriellen Blutdrucks und der Herzfrequenz als makrohämodynamische Parameter. Die Desmopressin-Applikation führte zu einer signifikanten Verbesserung der Mikrozirkulation in allen untersuchten Darmschichten. In der Lamina muscularis longitudinalis verdreifachte sich die Dichte funktionell perfundierter Kapillaren im Vergleich zu den unbehandelten septischen Tieren (Kapillardichte 35.5 ± 4.81 cm-1 in der LPS-Gruppe vs. 105 ± 4.8 cm-1 in der mit Desmopressin behandelten septischen Gruppe; Mittelwerte ± SEM, je Gruppe n=10, P<0.001). Die Zahl adhärenter Leukozyten konnte in den submukösen Venolen 1. Ordnung signifikant um 22% reduziert werden (259 ± 26 n/mm2 in der LPS-Gruppe vs. 203 ± 17 n/mm2 in der Therapiegruppe; Mittelwerte ± SEM, je Gruppe n=10, P<0.05). Die Serumspiegel der proinflammatorischen Zytokine sanken unter der Therapie mit Desmopressin ebenfalls signifikant. Es konnte beispielsweise eine 39-prozentige Reduktion der TNF-α-Konzentration erreicht werden (429 ± 119 pg/ml in der LPS-Gruppe vs. 262 ± 69 pg/ml in der Therapiegruppe; Mittelwert ± SEM, je Gruppe n=10, P<0.05). Die makrohämodynamischen Parameter wurden von der Substanz nicht beeinflusst. Aufgrund der positiven Effekte des Desmopressins auf intestinale Mikrozirkulation, Leukozytenadhärenz und systemische Inflammation und der fehlenden negativen Beeinflussung der systemischen Hämodynamik erscheint es sinnvoll, in weiterführenden tierexperimentellen und klinischen Studien den Nutzen des Medikamentes in der Sepsistherapie, z.B. als möglicher Kombinationspartner bekannter Vasokonstriktoren, zu evaluieren.
Die Umsetzung der Leitlinien zu hüftgelenknahen Frakturen wird anhand der Daten der externen Qualitätssicherung (BQS) aus den Jahren 2003-2005 in Nordrhein-Westfalen untersucht. 48831 Datensätze konnten ausgewertet werden. Untersucht wurden die Parameter präoperative Verweildauer, Thrombose- und Antibiotikaprophylxe und im Hinblick auf das Risiko für Thrombembolie und Letalität bewertet. 64% der Eingriffe erfolgen zeitgerecht, eine Thromboseprophylaxe wird in 99% der Fälle durchgeführt. Es kann kein Zusammenhang zwischen der präoperativen Liegezeit und der Thrombembolie- sowie Letalitätsrate hergestellt werden. Die Leitlinien der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie werden in Nordrhein-Westfalen in den Jahren 2003-2005 nahezu umgesetzt.
Die Auswirkungen eines abdominalchirurgischen Eingriffs auf das Immunsystem stellen im klinischen Alltag ein bedeutendes Problem dar. Ein operatives Trauma stört das Gleichgewicht des Immunsystems und verursacht eine Immundysfunktion. So ist die Mortalität einer postoperativ erworbenen Sepsis um ein Vielfaches höher als die einer spontan auftretenden. Deshalb sind dringend Modelle erforderlich, die es ermöglichen, die Mechanismen der postoperativen Immundysfunktion zu charakterisieren. Beim Intestinalen Manipulationsmodell (IMM), an der Universität Bonn ursprünglich als Ileusmodell konzipiert, wird bei eröffnetem Abdomen des Versuchstiers der Darm durch moderate Kompression manipuliert. Das simuliert die klinische Situation eines bauchchirurgischen Eingriffs. Unter der Fragestellung, ob sich IMM als Modell der postoperativen Immundysfunktion eignet, wurden verschiedene Parameter der systemischen Immunantwort untersucht. Um die Effekte durch die Manipulation des Darms darzustellen, verglichen wir verschiedene Schweregrade des operativen Traumas. In einem nächsten Schritt sollte geklärt werden, ob durch die Kombination IMM mit einem Sepsis-Modell, der problematische klinische Verlauf einer postoperativ auftretenden Sepsis simuliert werden kann. 1) Jede Form des chirurgischen Eingriffs führte zu einer Immundysfunktion. Dies konnte sechs Stunden postoperativ anhand einer erhöhten IL6-Konzentration im Serum, der supprimierten Sekretionsleistung stimulierter Splenozyten und einer Reduktion zirkulierender Lymphozyten gezeigt werden. Dabei war die Immunreaktion bei weitem nicht so schwer, dass eine gesteigerte Apoptoserate von Thymozyten beobachtet werden konnte. 2) Bei den genannten Effekten handelte es sich um weniger als drei Tage anhaltende Phänomene. Diese waren zudem abhängig vom Ausmaß des operativen Traumas, wie die protrahierte und verstärkte Zytokin-Sekretionsstörung stimulierter Splenozyten aus Mäusen mit dreimaliger Manipulation des Darms zeigte. 3) Die Überlebensrate einer postoperativ induzierten Sepsis war in den vor der Sepsisinduktion operierten Mäusen gegenüber den zuvor nicht operierten erhöht. Weiterhin unterschieden sich die operierten Gruppen voneinander abhängig vom Zeitpunkt der Sepsisinduktion. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass IMM wichtige Merkmale einer postoperativen Immundysfunktion nachstellen kann. Zusätzlich erfüllt dieses Modell die Voraussetzungen, um die Auswirkungen einer postoperativ erworbenen Sepsis künftig untersuchen zu können.
Für die Durchführung der Studie Biofeedback zur Unterstützung des Weaning-Prozesses vom Respirator bei langzeitbeatmeten Intensivpatienten wurden von April 2006 bis Mai 2008 konsekutiv 20 Patienten aus dem Kollektiv der Weaning-Station der Klinik für Innere Medizin B der Greifswalder Universitätsklinik ausgewählt. Darunter befanden sich 4 Frauen und 16 Männer im Alter von durchschnittlich 68 Jahren mit initialen Beatmungsdauern von minimal 14 bis zu maximal 195 Tagen. Die Patienten bekamen während des Beobachtungszeitraumes von sieben Tagen täglich zweimal jeweils zwanzigminütige Sitzungen mit akustischem Biofeedback – wobei davon jeweils zehn Minuten auf das eigentliche Biofeedback-Training entfielen. Jeweils fünf Minuten vor und nach Durchführung des Biofeedbacks gab es eine Beobachtungsphase. Während dieser Sitzungen wurden verschiedene Parameter – wie die Atemfrequenz, die Herzfrequenz, das Atemzugvolumen sowie das Atemminutenvolumen – gemessen, um daran den Effekt des akustischen Biofeedbacks ablesen zu können. Die Arbeitshypothesen waren das Absinken der Atemfrequenz, die Normalisierung der Herzfrequenz und des Atemzugvolumens sowie die Abnahme des Atemminutenvolumens durch den Einsatz von Biofeedback. Während der Biofeedback-Sitzungen kam es zu einem statistisch signifikanten Abfall der Atemfrequenzen im Vergleich zur Baseline. Die Herzfrequenz ließ sich nicht beeinflussen. Auch beim Atemzugvolumen zeigte sich kein statistisch signifikanter Unterschied zwischen den Zeiten mit und ohne Biofeedback-Training. Das Atemminutenvolumen sank während der Sitzungen statistisch signifikant ab, stieg allerdings danach wieder leicht an. Dies war vor allem bedingt durch eine Änderung der Atemfrequenz. Abschließend kann man also konstatieren, dass sich die Atemfrequenz am stärksten änderte. Zwar wurden gegen Ende des Biofeedback-Trainings immer noch zum Teil tachypnoische Werte gemessen, was jedoch auf die hohe Variabilität des Patientenguts zurückzuführen ist. Mit Sicherheit führen auch andere Faktoren – wie z. B. die normal weitergeführten konventionellen Weaning-Protokolle und die Verbesserung der klinischen Situation – zu einer Verminderung der Atemfrequenz. Um diese Faktoren zu berücksichtigen, sollten in der Zukunft kontrollierte Studien mit einer Kontrollgruppe, die ohne Biofeedback vom Respirator entwöhnt wird, durchgeführt werden.
Independence is a basic concept of probability theory and statistics. In a lot of fields of sciences, dependency of different variables is gained lots of attention from scientists. A measure, named information dependency, is proposed to express the dependency of a group of random variables. This measure is defined as the Kullback-Leibler divergence of a joint distribution with respect to a product-marginal distribution of these random variables. In the bivariate case, this measure is known as mutual information of two random variables. Thus, the measure information dependency has a strong relationship with the Information Theory. The thesis aims to give a thorough study of the information dependency from both mathematical and practical viewpoints. Concretely, we would like to research three following problems: 1. Proving that the information dependency is a useful tool to express the dependency of a group of random variables by comparing it with other measures of dependency. 2. Studying the methods to estimate the information dependency based on the samples of a group of random variables. 3. Investigating how the Independent Component Analysis problem, an interesting problem in statistics, can be solved using information dependency.
Die Transportproteine Multidrug Resistance-associated Protein (MRP) 1, MRP2, MRP3, MRP4 und P-Glykoprotein (Pgp) nehmen Schlüsselrollen bei der zellulären Detoxifikation und bei der Elimination harnpflichtiger sowie hepato-biliär ausgeschiedener Substanzen ein und zeichnen sich durch gemeinsame Substratspezifitäten aus. In der vorliegenden Arbeit wurde ein Kreuztransplantationsmodell der Nieren zwischen Lewis-1W-Ratten (Wildtyp) und kongenen MRP2-defizienten (MRP2[-/-]) Ratten etabliert, bei dem Wildtyp- und MRP2[-/-]-Ratten jeweils als Spender und als Empfänger dienten. Anhand dieses Modells konnten die Hypothesen untersucht werden, dass die renalen und hepatischen Transkriptgehalte von MRP1, MRP2, MRP3, MRP4 und Pgp bei nativen MRP2[-/-]-Ratten durch die MRP2-Defizienz (erste Hypothese), durch nierenspezifische MRP2-Defizienz (zweite Hypothese) und durch die Nierentransplantation an sich bei MRP2-defizienten Ratten stärker als bei Wildtyp-Ratten (dritte Hypothese) beeinflusst werden. Bei nativen MRP2[-/-]-Ratten wurden erhöhte hepatische MRP3- und Pgp-Transkriptgehalte sowie ein erniedrigter renaler Pgp-Transkriptgehalt gefunden. Nierenspezifische MRP2-Defizienz hatte keinen Einfluss auf die untersuchten Transkriptgehalte. Andererseits waren bei MRP2[-/-]-Empfängern die MRP1-Transkriptgehalte in der Niere höher und in der Leber niedriger als die bei Wildtyp-Empfängern unabhängig vom genetischen Hintergrund der transplantierten Nieren. Der Pgp-Transkriptgehalt transplantierter Wildtyp-Nieren war bei Wildtyp-Empfängern höher als bei MRP2[-/-]-Empfängern. Nach Transplantation von MRP2-/--Nieren war der hepatische MRP3-Transkriptgehalt bei MRP2[-/-]-Empfängern höher als bei Wildtyp-Empfängern. Bezüglich des hepatischen Pgp-Transkriptgehalts war es umgekehrt. Nach syngener Wildtyp-Nierentransplantation war im Vergleich zu nativen Wildtyp-Ratten lediglich der hepatische Pgp-Transkriptgehalt erhöht. Nach syngener MRP2[-/-]-Nierentransplantation waren die renalen MRP1- und MRP4-Transkriptgehalte höher und die hepatischen niedriger als die bei nativen MRP2[-/-]-Ratten. Der Pgp-Transkriptgehalt syngen transplantierter MRP2[-/-]-Nieren war höher als bei autochthonen Nieren nativer MRP2[-/-]-Ratten. Zusammenfassend konnte die MRP2-Defizienz der nativen MRP2[-/-]-Ratten auf transkriptionaler Ebene bestätigt werden. Durch die MRP2-Defizienz wurde die transkriptionale Regulation von MRP3 und Pgp bei nativen Ratten beeinflusst (erste Hypothese). Nach Nierenkreuztransplantationen wurden zwar keine Veränderungen auf transkriptionaler Ebene gefunden, publizierte Daten zum renalen MRP4-Proteingehalt geben jedoch Hinweise auf post-transkriptionale Regulationsmechanismen (Grisk et al., 2009). Außerdem scheint der genetische Hintergrund der Empfänger bei Transplantationen von Wildtyp- und MRP2[-/-]-Nieren für die untersuchten Transkriptgehalte von MRP1, MRP3 und Pgp von Bedeutung zu sein (zweite Hypothese). Die untersuchten Transkriptgehalte scheinen bei MRP2[-/-]-Ratten durch die syngene Nierentransplantation in größerem Umfang beeinflusst zu werden als bei Wildtyp-Ratten (dritte Hypothese).
Abstract Atmospheric Pressure Discharges have attracted much interest in recent years. The development of a new processes based on this discharge needs a clear understanding of plasma and discharge physics and chemistry. At the present time much attention is paid to the chemical processes in barrier discharge plasma in various gas mixtures, since the understanding of these processes is necessary for the development of industrial reactors. Besides these, hydrocarbons are being used for the formation of diamond like or amorphous carbon (DLC) films. Specially, hydrogenated amorphous carbon (a-C: H) and plasma polymerization. In this work we have used Dielectric Barrier Discharge (DBD) a plasma device used to investigate simple hydrocarbon reactions in a plasma phase. Our aim of plasma phase chemical reaction studies is to form molecular hydrogen, higher order hydrocarbons CnHm up to n ≥ 12 series and nitrogen - containing organic complexes using simple hydrocarbons. Deposition of thin organic films or DLC films were carried out using the DBD. In this study we have chosen certain combination of gases such as C2Hm/N2 (m = 2, 4, 6) and C2Hm/Ar (m = 2, 4, 6); the purpose of using N2 and Ar gases are to dilute and stabilize the hydrocarbon plasma and to investigate plasma chemical reactions with nitrogen gas. All reactions were carried out under an atmospheric pressure (300 mbar) with gas ratio 1:2; Experiments were performed by applying high voltage with a frequency 5.5 kHz. The plasma phase diagnostics have been investigated using mass spectrometry and FTIR spectroscopy. Formation of molecular hydrogen, N-containing organic complexes and higher order hydrocarbons with C ≥ 12, have been investigated with mass spectrometry. FTIR spectroscopy reveals the formation of substituted alkanes (sp3), alkenes (sp2) and alkynes (sp) and nitrogen containing functional groups from the individual gases which are used in this work. Abundant formation of acetylene occurs with C2H6 and C2H4 as precursor gases. Amorphous hydrogenated carbon nitride (a-CNx:H) films have been deposited on Si (100) and glass substrates using gas mixtures C2Hm/N2 (m = 2, 4, 6). Surface chemical compositions have been derived from Fourier Transform Infrared Reflection Absorption Spectroscopy (FT-IRRAS) and X-ray Photo electron Spectroscopy (XPS). FT-IRRAS and XPS show the presence of sp, sp2 and sp3 bonds of carbon and nitrogen for C2Hm/N2 thin films. Various functional groups such as amines, saturated and unsaturated alkyl groups have been identified. Thin films obtained from C2H2/N2 and C2H4/N2 gas mixture had a larger N/C ratio when compared to the film obtained from C2H6/N2. Thickness, refractive index and extinction co-efficient were investigated by ellipsometry. Rate of deposition have been investigated. Different surface morphology has been derived using Scanning Electron Microscopy. Amorphous hydrogenated carbon (a-C:H) films or diamond like carbon (DLC) films have been deposited on Si (100) and glass substrates using gas mixtures C2Hm/Ar (m = 2, 4, 6). Diagnostics for the deposited films have been done using different spectroscopic techniques. Surface chemical compositions have been derived from Fourier Transform Infrared Reflection Absorption Spectroscopy (FT-IRRAS) and X-ray Photo electron Spectroscopy (XPS). FT-IRRAS show the presence of sp, sp2 and sp3 bonds of carbon and hydrogen for C2Hm/Ar (m = 2, 4, 6) thin films. The characteristic peak for C1s has been observed from XPS. Thickness, refractive index and extinction co-efficient were investigated by ellipsometry. Rate of deposition have been investigated.
In der durchgeführten Studie untersuchten wir die Wertigkeit der endosonographisch gestützten Feinnadelaspiration unter der Fragestellung eines Malignoms bei suspekten Läsionen im Pankreas. In einem Zeitraum von 2.5 Jahren wurden bei 204 Patienten 232 endosonographische Punktionen unter Fragestellung einer Pankreasneoplasie durchgeführt. Die in dieser Arbeit gezeigten Ergebnisse bestätigen die endosonographisch gestützte Feinnadelpunktion als hilfreiches diagnostisches Verfahren in der Abklärung suspekter Läsionen im Pankreas als sehr spezifisches Verfahren. Im Vergleich eines Histopathologen mit einem ausgewiesenen Zytopathologen ergaben die Untersuchungen keinen signifikanten Unterschied im Befundergebnis. Dieses deutet darauf hin, dass bezüglich des zu erhebenden Befundes mehr die Qualität des gewonnenen Probenmaterials als die besondere Expertise des Befunders maßgeblich das Ergebnis einer sicheren und korrekten Diagnose bestimmt. Des Weiteren zeigen die Ergebnisse, dass durch eine Umstellung der Probenfixierung von Luft auf Formalin, das Befundergebnis nicht negativ beeinflusst wird. Mehr noch ergab sich bei einer Formalinfixierung eine geringgradig jedoch nicht signifikant gesteigerte Befundausbeute. So kann bei der endosonographisch gestützten Feinnadelaspiration die Formalinfixierung genutzt werden, ohne dass hierdurch eine Reduzierung der Befundausbeute eintritt. Die Umstellung der Probenfixierung hin zur Formalin-fixierten Zelle bedeutet für den Allgemeinpathologen keine relevante Beeinträchtigung der Befunderstellung. Hingegen wird die Prozedur der Feinnadelpunktion im Handling, zeitlichen Ablauf und Kostenblock durch Wegfall eines Onsite-Zytopathologen vereinfacht und verkürzt
This thesis describes investigations of metal clusters stored in an ion-cyclotron resonance (ICR) trap, as well as corresponding trap research and development. Charged clusters are produced and investigated in the experimental setup Cluster-Trap, comprising a cluster-ion source, an ICR trap and a time-of-flight (ToF) mass spectrometer. In the framework of its move to the new building of the Institute of Physics, new components have been added to the ClusterTrap setup. A radio-frequency ion trap is now used for cluster ion preparation prior to the performance of cluster experiments in the ICR trap. A quadrupole ion deflector allows an optimized usage of the ICR trap, as well as simultaneous use of several ion sources and detectors. The implementation of a potential lift at the ToF mass spectrometer enables a more flexible operation of the setup with ion energies up to several hundreds of electron volts. The new components have been tested and characterized, and the experimental procedures have been adapted. An important aspect of cluster investigations is the manipulation of trapped ions by application of appropriate excitation fields. For the ICR trap, a vector representation model has been developed for quick analysis of radial excitation fields, applied to the quarter-segmented ring electrode of an ICR trap. Its application has been demonstrated for asymmetric radial quadrupolar excitation of stored cluster ions, confirming the observation of unintended ion ejection from the trap. Investigation of multiply negatively charged metal clusters at ClusterTrap has been continued. By the "electron-bath" technique, i.e. simultaneous storage of cluster mono-anions and electrons in the ICR trap, high charge states are produced up to a limit which arises from restrictions for ion trapping. A modification of the electron bath, which bypasses this limit, has been introduced and demonstrated by the first-time production and detection of aluminum cluster anions carrying five excess electrons (penta-anions). Results of the penta-anion production as a function of the trapping voltage relate to the Coulomb potentials of the cluster anions involved, in agreement with previous findings. The observed poly-anionic clusters are meta-stable and their abundance as a function of the cluster size is determined by their lifetimes. Observed poly-anion abundances are described by a thermionic-emission approach, by means of the Richardson-Dushman formula. The height of the Coulomb potential in the formula is decreased to match experimental data, thus accounting for electron tunneling. Poly-anions are observed only above a minimum cluster size, the appearance size. To determine this limit from experimental results, a new data evaluation method has been introduced, which considers the poly-anion lifetimes and respective abundances of a range of cluster sizes. As a result, the experimental appearance size is larger than the smallest poly-anionic cluster observed, in contrast to previous approaches.
Das Endometriumkarzinom ist das häufigste Karzinom des weiblichen Genitaltraktes und steht an 6. Stelle aller malignen Tumoren der Frau. Bei einer global gesehen guten Prognose gibt es eine Subgruppe, die aufgrund verschiedener prognostischer Faktoren, zum Beispiel den Differenzierungsgrad, durch signifikant schlechtere Überlebensraten charakterisiert ist. Hinsichtlich des aktuellen Forschungsstandes gibt es Hinweise, dass eine adjuvante Radiochemotherapie das Überleben dieser Patientinnen verbessern kann. Wir führten eine Phase-II-Studie zur sequentiellen Radiochemotherapie beim High-risk-Endometriumkarzinom durch, um Toxizität, Tolerabilität und Lebensqualität der Patientinnen unter der Behandlung zu evaluieren. Sekundär sollten Überlebensdaten ermittelt werden. Im Zeitraum von Dezember 2004 bis Mai 2008 konnten wir 35 Patientinnen mit der Diagnose High-risk-Endometriumkarzinom aus acht deutschen Studienzentren in die Studie einschliessen. Das adjuvante Therapieprotokoll umfasste vier Zyklen einer Chemotherapie mit Carboplatin AUC 5 und Paclitaxel 175 mg/m² gefolgt von einer perkutan pelvinen Radiatio mit 45 Gy (1,8 Gy/d; d1-5) sowie einer Brachytherapie mit 15 Gy (3x5 Gy). Optional waren eine paraaortale Bestrahlung und ein vaginaler Strahlenboost. Daten zur Lebensqualität wurden mittels QLQ-C30 nach EORTC erhoben. Die Nachbeobachtungszeit betrug 24 Monaten. Das mediane Alter unserer Studienpopulation betrug 65 Jahre. In der Mehrzahl der Fälle stellten wir die Diagnose endometrioides Endometriumkarzinom. Bezüglich der schweren hämatologischen Toxizitäten stand die Leukopenie im Vordergrund. Bei den schweren nicht-hämatologischen Nebenwirkungen sind Alopezie, Schmerz und Obstipation zu nennen. Insgesamt erreichte die Lebensqualität nach dem dritten Zyklus der systemischen Therapie ihren Tiefpunkt. Die aktuelle mediane Nachbeobachtungszeit liegt bei 21 Monaten, zwei Patientinnen sind „Lost to Follow Up“. Das mediane rezidivfreie Überleben beträgt 18 Monate und das mediane Gesamtüberleben 21 Monate. Unser Therapieregimen ist durch ein moderates Toxizitätsprofil und gute Lebensqualität gekennzeichnet. Eine weitere Evaluation erscheint viel versprechend.
Die „protein misfolding cyclic amplification“ (PMCA) ist eine Methode zur Amplifikation des pathologischen Prion-Proteins in vitro und ermöglicht so den hochsensitiven Nachweis von PrPSc-Molekülen. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, diese neue Untersuchungsmethode zum Nachweis des BSE-Erregers zu adaptieren, verschiedene Erregerstämme zu charakterisieren und unterschiedliche Gewebeproben aus der Pathogenese-Studie des FLI (HOFFMANN et al. 2007) auf ihren Priongehalt zu testen. Durch Festlegung von Standardwerten für die Ultraschallbehandlungen im Hinblick auf Zyklenzahl, Schallstärke, Inkubationstemperatur und Zyklusdauer sowie Verwendung definierter negativer als auch positiver Kontrollen, konnte die PMCA erfolgreich angepasst werden. Verwendet wurde als Substrat Hirnhomogenat transgener Mäuse, die das bovine PrPC überexpremieren (Tgbov XV). Bei Untersuchungen von Gewebeproben von insgesamt 4 Rindern aus der Pathogenesestudie konnte PrPSc in folgenden Gewebetypen nachgewiesen werden: dem dorsalen Root-Ganglion, dem Ganglion coeliacum, dem Ganglion stellatum, dem Ganglion trigeminale, der caudalen Medulla, den jejunalen und ilealen Peyer´schen Platten, dem Kolon, dem ilealen und jejunalen mesenterialen Lymphknoten, dem Nervus opticus, den Nebennieren, dem Rectum und dem Rückenmark und erstmals auch im Labmagen, dem Oesophagus und dem Pansen. Die PMCA wurde ebenso für die Untersuchung zur Speziesbarriere eingesetzt. Dazu wurden verschiedene TSE-Stämme (klassische BSE, atypische BSE, klassische Scrapie, ovine und caprine BSE sowie CWD) in unterschiedlichen Substraten mit bovinem und ovinem PrPC amplifiziert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Speziesbarriere eine verringerte Amplifikationseffizienz in vitro verursachte und teilweise die Amplifikation vollständig inhibierte. Zusätzlich wurde beobachtet, dass die Amplifikationseffizienz nicht nur von der Sequenzhomologie bestimmt wird, sondern auch von der Konformation der eingesetzten Isolate. Dies korreliert mit der erleichterten Infizierbarkeit von Individuen gleicher Art im Gegensatz zu der verringerten Übertragbarkeit zwischen artfremden Spezies (Speziesbarriere). Die mangelnde Umfaltungs-Effizienz ist eine Folge von Spezies-spezifischen Sequenzunterschieden im Prion-Protein und daraus resultierender Strukturunterschiede. Einen Hinweis auf ein verändertes Verhalten der Seeds in vivo und in vitro wurde bereits in der Literatur beschrieben. Intrazerebral infizierte Hamster, die mit einem in der PMCA amplifizierten Seed inokuliert wurden bewiesen, dass das neu gebildete PrPres infektiös war, da sich bei den Tieren nach etwa 165 Tagen, post infektionem, klinische Symptome für eine Scrapieerkrankung zeigten (CASTILLA et al. 2005). Wurden die Hamster aber direkt mit einem Hamster-Scrapie-Stamm der Variante 263K inokuliert, erkrankten diese schon nach 60 Tagen (KIMBERLIN et al. 1977), was auf eine Veränderung der PrPres-Fragmente während der PMCA-Reaktion hindeutet. Eine vergleichbare Studie zeigte, dass sich diese Ergebnisse bei intrazerebraler Inokulation in Mäusen reproduzieren lassen (WEBER et al. 2007). In der PMCA konnten also PrPres-Amplifikate mit veränderten biochemischen Eigenschaften generiert werden. Zukünftige Arbeiten müssen zeigen, inwieweit die PMCA andere diagnostische Nachweisverfahren (Mausbioassay, Immunhistochemie) für den BSE-Erreger ergänzen oder gar ersetzen kann. Um die PMCA als ein sicheres Diagnoseverfahren zu verwenden, sind jedoch weitere Untersuchungen insbesondere hinsichtlich der Spezifität der Methode nötig.
Das Ziel der Arbeit ist eine Erhebung gesundheitlicher Beschwerden von Greifswalder Studenten und dessen Darstellung und Erklärung aus existenzanalytischer Perspektive. Da gesundheitliche Beschwerden multifaktoriell bestimmt sind, werden Parameter des sozioökonomischen Status sowie das Element Sinnerfahrung als bedeutsame Prädiktoren untersucht.
Trotz großer Verbesserungen bei der intensivmedizinischen Behandlung ist das Krankheitsbild Sepsis auch heute noch mit erschreckend hoher Morbidität und Letalität assoziiert. Ob B-Zellen in der Sepsis eine Rolle spielen und wie das adaptive humorale Immunsystem insgesamt durch Sepsis beeinflusst wird, wurde bisher wenig erforscht. Weil bei einer Sepsis viele Immunzellen in Apoptose gehen und die Immunantwort insgesamt supprimiert ist, wurde bisher angenommen, dass nach Sepsis auch die B-Zellantwort vermindert ist. Die Befunde dieser Arbeit zeigen, dass das adaptive Immunsystem bei polymikrobieller Sepsis entgegen den Erwartungen initial nicht supprimiert war. B-Zellen der Milz wurden sehr früh aktiviert. Es kam zur Keimzentrums- und Plasmazellbildung, infolgedessen die IgM- und IgG-Konzentrationen im Serum anstiegen. Darunter befanden sich selbstreaktive Antikörper, die allerdings keine Symptome einer Autoimmunerkrankung auslösten. Produzenten dieser Antikörper waren vermutlich B1-Zellen, die B-Zellrezeptorunabhängig, also polyklonal, aktiviert wurden. T-Zellen konnten sehr früh nach Sepsis antigenspezifisch aktiviert werden, und waren für einen Teil der B-Zellantwort nach Sepsis notwendig. Später war die antigenspezifische Primärantwort der T-Zellen eingeschränkt. Obwohl die Milz und die in der Maus dort ansässigen Marginalzonen-B-Zellen entscheidend an der Abwehr von Infektionen beteiligt sind, schienen sie für die Antikörperproduktion entbehrlich zu sein. Eine weitere wichtige Erkenntnis dieser Arbeit ist, dass Sepsis mit dem humoralen Immungedächtnis interferierte. Ob dies allerdings den Immunschutz beeinträchtigt, kann nicht abschließend geklärt werden. Klinische Studien konnten einen Einfluss einer Sepsis auf die humorale Immunität beim Menschen weder bestätigen noch ausschließen. Nach schwerer Operation allerdings schien das Immungedächtnis in Form antigenspezifischer Antikörper verstärkt.
Die Plazenta als funktionstüchtiges Organ ist für einen unkomplizierten Schwangerschaftsverlauf sowie die Geburt eines gesunden Kindes unabdingbar. Während der Organogenese ist die korrekte Differenzierung der einzelnen Trophoblast-Subpopulationen zu villösen oder extravillösen Zytotrophoblasten und Synzytiotrophoblasten sowie eine ungestörte Vaskulogenese und Angiogenese der Plazenta enorm wichtig. Eine entscheidende Rolle spielt hierbei das Gleichgewicht von Wachstumsfaktoren, Hormonen und Zytokinen. Störungen der Entwicklungsprozesse können weit reichende Folgen wie z.B. Präeklampsie, Schwangerschaftsdiabetes, intrauterine Wachstumsretardierung bis hin zum Abort haben. Das in dieser Arbeit untersuchte Protein CXCL12 gehört zur Familie der chemotaktischen Zytokine und wird deshalb den Chemokinen zugeordent. Seine Wirkung entfaltet CXCL12 über seinen spezifischen G-Protein-gekoppelten Rezeptor CXCR4. Um die Rolle des CXCL12/CXCR4-Systems während der plazentaren Entwicklung besser zu verstehen, erfolgten im Rahmen dieser Arbeit mittels immunhistochemischer Methoden zunächst Expressions- und Kolokalisationsstudien von CXCL12 und CXCR4 mit spezifischen plazentaren Markern. Hierbei zeigte sich in der frühen Schwangerschaft während der Proliferationsphase eine starke CXCR4-Expression in allen Trophoblast-Subpopulationen, insbesondere in Zytotrophoblasten, welche im Verlauf der Plazentareifung abnimmt. CXCL12 hingegen ist während der gesamten Schwangerschaft in allen plazentaren Trophoblast-Subpopulationen sowie z. T. in Assoziation mit Blutgefäßen nachweisbar. Mittels Fusions-Assays und Proliferationsstudien in Explantat- und Zellkulturen wurde in dieser Arbeit die Rolle des CXCL12/CXCR4-Systems in der Plazenta ex vivo und in vitro weiterführend charakterisiert. Um den natürlichen Bedingungen während der Plazentaentwicklung möglichst genau zu entsprechen, erfolgten die Experimente bei unterschiedlichen Sauerstoffpatialdrücken (pO2). Es konnte ein eindeutiger pro-proliferativer Effekt von CXCL12 auf Trophoblasten nachgewiesen werden. Des Weiteren fördert CXCL12 die synzytiale Fusion, wobei die Fusion vom Zytotrophoblasten zum Synzytium erst durch Kontakt zum mütterlichen Blut und damit steigendem pO2 (etwa ab der 10. SSW) intensiv durch CXCL12 stimuliert wird. Die Ergebnisse dieser Arbeit weisen zudem auf einen möglichen Zusammenhang mit der Ätiologie der Präeklampsie hin. Durch eine mögliche CXCL12-vermittelte Dickenzunahme der Synzytiumschicht könnte die veränderte Plazentaschranke zu einer Mangelversorgung des Feten beitragen.
Metalloendopeptidase AsaP1 Die extrazelluläre Metalloendopeptidase AsaP1 wird als Zymogen exprimiert. Sie ist hoch immunogen und hauptsächlicher Virulenzfaktor von einigen atypischen Aeromonas salmonicida Stämmen, die als Krankheitserreger bei einer Vielzahl von Fischarten atypische Furunkulose auslösen. Die Krankheit besitzt das Potential für eine schnelle Ausbreitung und verläuft oftmals tödlich. Der Ausbruch in Aquakulturen kann zur völligen Ausmerzung der Fischbestände führen. In dieser Arbeit wurden inaktive Mutanten von AsaP1, die noch in der Lage sind eine Immunantwort hervorzurufen, exprimiert, gereinigt, kristallisiert und mittels Röntgenkristallographie strukturell charakterisiert. Erstmalig kann die Struktur der Propeptid-Domäne von M35-Deuterolysin oder Aspzinkin-Proteasen gezeigt werden, deren Prozessierungsmechanismus – im Gegensatz zu anderen Proteasefamilien – bisher noch nicht aufgeklärt werden konnte. Die Interaktion von Propeptid und Protease erlaubt Rückschlüsse auf die Substratspezifität. Spezifische Wechselwirkungen in der S1strich-Bindetasche sprechen für eine Lysinspezifität der Protease. Aufgrund von Inaktivität der kristallisierten Mutanten konnte höchst wahrscheinlich ein Intermediat der autoproteolytischen Prozessierung der Protease erfasst werden. Strukturell weist das AsaP1-Propeptid Ähnlichkeit zu einem Protease-Inhibitor aus B. subtilis, dem FixG-related Protein und ApaG-Proteinen auf, deren Funktion noch nicht ermittelt werden konnte. Inwiefern die Ähnlichkeiten in der Struktur auf eine gemeinsame Funktion deuten, kann zurzeit nicht beantwortet werden. DppA Haloalkan Dehalogenase Haloalkan Dehalogenasen (HDs) spalten die Kohlenstoff-Halogen-Bindung halogenierter aliphatischer Kohlenwasserstoffe. Als einziges Co-Substrat wird Wasser benötigt. Bisher charakterisierte Haloalkan Dehalogenasen (HDs) gehören strukturell zur Familie der alpha/beta-Hydrolasen und werden weiterhin unterteilt aufgrund der Position und Identität funktionell wichtiger Aminosäurereste. Enzyme mit Asp–His–Asp (katalytische Triade) und Trp–Trp (Halogenid-stabilisierende Aminosäuren) zählen zu HDs-I, mit Asp–His–Glu und Asn–Trp zu HDs-II oder mit Asp–His–Asp und Asn–Trp zu HDs-III. Die Substratspezifität von HDs wird hauptsächlich durch die Cap-Struktur gegeben, die die Beschaffenheit des Ein- und Ausgangstunnels und die des aktiven Zentrums bestimmt. Zurzeit sind fünf HDs strukturell beschrieben und weitere Information zu Struktur-Funktionsbeziehungen von Haloalkan Dehalogenase bieten zusätzliche Möglichkeiten zur Optimierung und Umsetzung gewünschter Reaktionsschritte durch gerichtetes Proteindesign der Cap-Struktur.
Ziel der Arbeit war es Richtwerte für die Hautelastizität sowie die Hauthärte mittels Cutometer® und Reviscometer® (Courage & Khazaka Electronic GmbH, Cologne, Germany) für hautgesunde Patienten zu erstellen. Desweiteren sollte die Einsatzfähigkeit der genannten Geräte im klinischen Alltag zur Beurteilung eines Heilungsverlaufes bei Hauterkrankungen geprüft werden. Dafür wurden 80 Probanden in 6 Altersgruppen an acht verschiedenen Hautstellen untersucht, von denen für 69 die Richtwerte, entsprechend den Untersuchungskriterien (hautgesund, Nichtraucher), ermittelt werden konnten. Dabei zeigten sich die beiden genutzten Geräte von unterschiedlicher Aussagekraft. Mittels Cutometer® ist es möglich die Veränderungen der Haut einfach zu dokumentieren. Bei den erhobenen Werten konnte an einigen Körperstellen eine erwartungsgemäß signifikante Veränderung der Hautelastizität im Alter nachgewiesen werden. Hier ist der Vergleich mit der entsprechenden Altersgruppe notwendig, um eine sinnvolle Aussage über das gemessene Hautareal zu treffen. Ferner ließ sich im Vergleich mit pathologisch veränderter Haut, eine deutliche Veränderung der Elastizität feststellen, so dass die Einschätzung einer Pathologie gut möglich ist. Letztlich ist besonders eine Veränderung des viskoelastischen Verhältnisses zu beobachten gewesen. Dieser Parameter scheint am günstigsten für Untersuchungen zu sein, da er bei den meisten Patholgien deutlich verändert war und im Rahmen der Therapie die größte Veränderung zeigte. Insgesamt lässt sich das Gerät, nach einer entsprechenden Einweisung, sinnvoll im klinischen Alltag nutzen um den Verlauf von Heilungsprozessen darzustellen. Die Richtwerte für die Hauthärte, die mittels Reviscometer® bestimmt wurden, lassen sich ebenfalls nutzen um sie mit pathologisch veränderter Haut zu vergleichen. Der Therapieverlauf ließ sich jedoch nur bedingt sinnvoll darstellen. Zudem lassen sich die Werte schlecht reproduzieren. Ein Einsatz im klinischen Alltag müsste sicher weiter ausgetestet werde, um eine endgültige Aussage über die Anwendbarkeit zu treffen. Die unsichere Handhabung, der kompliziertere Messvorgang sowie die Aussage zu lediglich einem Hautparameter sind definitiv nachteilig. Für eine sinnvolle Arbeit mit dem Reviscometer® scheinen die Erhebung von weiteren Daten und Verbesserung der Handhabbarkeit der Sonde durch den Hersteller notwendig zu sein.
Die Fähigkeit Temperaturstress zu wiederstehen gilt als äßerst wichtig für die Fitness eines Individuums oder das Überleben von Arten. Lebewesen müssen daher effektive Mechanismen entwickeln, um unter belastenden Temperaturbedingungen überleben zu können. Reaktionen auf sich ändernde Umweltbedingungen könnnen schnell durch phänotypische Plastizität oder langsame durch genetische Adaptation erfolgen. Neben Temperaturstress haben möglicherweise auch andere Umweltfaktoren einen Effekt auf die Temperaturstressresistenz. Wir erforschten zunächst phänotypische Anpassungen der Temperaturstressresistenz, ausgelöst durch unterschiedliche Manipulationen der Umwelt, bei dem Augenfalter Bicyclus anynana. Temperaturinduzierte Plastizität bewirkte eine schnelle und deutliche Änderung in der Temperaturstressresistenz, dieser Effekt ist reversibel. Kurzzeitige Abhärtung ergab komplexere Muster, so war die Kältestressresistenz beispielsweise am höchsten bei intermediären Temperaturen. Die Temperaturstressresistenz konnte auch durch Futtererhältlichkeit, Alter und Lichtzyklus beeinflußt werden. Des weiteren wurde der Einfluß der Photoperiode auf die Temperaturstressresistenz an der Fliege Protophormia terranovae erforscht. Variationen der Temperaturstressresistenz konnten durch Änderungen in der Photoperiode hervorgerufen werden, so bewirkten kürzere Tageslängen kälteresistentere und längere Tage hitzeresistentere Phänotypen. Wir schlagen vor, dass es sich hierbei um adaptive saisonale Plastizität handelt. Neben Temperaturstress hat möglicherweise auch Inzucht einen negativen Einfluss auf die Fähigkeit, mit sich ändernden Umweltbedingungen zurechtzukommen. Das könnte das Aussterberisiko kleiner Populationen erhöhen, insbesondere wenn Häufigkeit und Intensität extremer Wetterereignisse in Zukunft zunehmen sollen. Wir untersuchten den Einfluss von Inzucht auf den Schlupferfolg, die Entwicklung und die Temperaturstresstoleranz bei dem tropischen Augenfalter Bicyclus anynana indem wir drei verschiedene Inzuchtniveaus bildeten( Ausgekreuzt, nach 1 und nach 2 Geschwisterverpaarungen). Bereits diese vergleichsweise niedrigen Inzuchtniveaus hatten einen negativen Einfluss auf die Reproduktion und Entwicklung bei günstigen Umweltbedingungen. Inzucht reduzierte auch die Kältetoleranz bei adulten Schmetterlingen, während es keinen Einluss auf die Hitzetoleranz gab. Wir schließen daraus das Stresstoleranz nicht zwangsläufig durch Inzucht negativ beeinflusst wird. Verringerte genetische Diversität als Konsequenz von Inzucht oder Drift verringert möglicherweise auch das evolutionäre Potential einer Population. Wir erforschten die Auswirkungen von Inzucht auf das evolutionäre Potential (die Fähigkeit, Kältetoleranz zu erhöhen) mit Hilfe künstlicher Selektion beginnend von drei Inzuchtniveaus (ausgekreuzt, eine und zwei Geschwisterverpaarungen.) Obwohl ein negativer Einfluss genetischer Erosion (z.B. durch Inzucht) auf das evolutionäre Potential theoretisch vorhergesagt wird, sind empirische Nachweise bisher kaum vorhanden. Unsere Studie zeigt eine deutliche Raktion auf die Selektion, deren Effekt in den ingezüchteten Populationen kleiner war als in den ausgekreuzten Populationen. Korrelierte Reaktionen auf die Selektion untersucht in 10 verschiedenen Merkmalen der Lebensgeschichte konnten nicht gefunden werden. Eine Inzuchtdepression ließ sich in einigen untersuchten Merkmalen nach wie vor nachweisen. Merkmale, die bedeutender für die Fitness sind, zeigten dagegen eine deutliche Erholung von der Inzuchtdepression. Wir konnten mit diese Studie experimentell zeigen, das erhöhte Inzuchtniveaus das evolutionäre Potential reduzieren und damit auch die Fähigkeit, sich an ändernde Umweltbedingungen anzupassen. Zuletzt untersuchten wir, ob die durch Selektion erhöhte Kältetoleranz für alle Entwicklungsstadien gilt. Es gab eine positive signifikante Reaktion auf die Selektion bei Imagines, die ein Tag alt waren (das Alter, in dem die Selektion stattgefunden hatte). Ältere Individuen zeigten eine ähnliche, jedoch schwächere Reaktion. Die erhöhte Kälteresistenz ließ sich jedoch nicht bei Eiern, Raupen oder Puppen nachweisen und war sogar geringer in den Selektionslinien im Vergleich zu den Kontrollinien bei Eiern und jungen Raupen. Diese Ergebnisse deuten auf Kosten erhöhter Kältetoleranz im adulten Stadium hin, so dass vermutlich weniger Ressourcen für den Nachwuchs in frühen Stadien der Ontogenie bleiben. Diese Dissertation verdeutlicht, wie wichtig es ist, sowohl genetische als auch Umwelteffekt zusammen zu betrachten, da beide interaktiv die Fähigkeit eines Organismus herausfordern sich an ändernde Bedingungen anzupassen. In Zeiten von durch den Menschen verursachten Verlust und/oder der Verkleinerung von Habitaten, die die Populationsgrößen verkleinern und damit auch die genetische Diversität, sowie erhöhtem Temperaturstress aufgrund des Klimawandels, wird das langfristige Überleben von Arten von dieser Fähigkeit abhängen.
Hintergrund: Diese retrospektive Studie befasst sich mit der vergleichenden Betrachtung von der limbus basalen Trabekulektomie mit der der fornix basalen Trabekulektomie und limbus basalen tiefen Sklerektomie. Methode: Die Studienpopulation umfasste 51 Augen von 48 Patienten. 30 Augen wurden mit der limbus basalen Trabekulektomie, 12 Augen mit der fornix basalen Trabekulektomie und 9 Augen mit der limbus basalen tiefen Sklerektomie operativ versorgt. Alle Operationen wurden von Prof. Clemens und Prof. Tost durchgeführt. Ergebnisse: Die Druckregulierung gelang postoperativ in 98% der Augen ohne einen IOD-senkenden Wirkstoff. Nach 8 bis 13 Monaten benötigten 53,6% der nachuntersuchten Patienten weiterhin keine IOD-senkenden Wirkstoffe. Bei 98,0% der Augen wurde postoperativ das Sickerkissen als funktionstüchtig beschrieben. Die limbus basale und fornix basale Trabekulektomie zeigten im Gegensatz zur limbus basalen tiefen Sklerektomie tendenziell mehr Komplikations- bzw. Revisionsoperationsraten. Zusammenfassung: Alle drei Operationsmethoden zeigten sich effizient, um den intraokularen Druck zu kontrollieren und ein funktionstüchtiges Sickerkissen auszubilden.
Assoziation zwischen sozioökonomischen Status und Iodversorgung in Nordost- und Süddeutschland
(2012)
Zusammenfassung Ziel dieser Untersuchung war es, eine Korrelation zwischen Bildung bzw. Pro-Kopf-Einkommen (als hauptsächliche Determinanten des sozialen Status) und der Iodausscheidung zu untersuchen. Dabei sollte zusätzlich eine regionale und zeitliche Unterscheidung durchgeführt werden. Hierzu wurden insgesamt vier Hypothesen betrachtet. Die zugrunde liegende erste Annahme war, dass Personen mit höherer Bildung und mit größerem Pro-Kopf-Einkommen mehr Iod zu sich nehmen (und folglich proportional mehr Iod ausscheiden) als Personen mit niedrigerer Bildung und geringerem Pro-Kopf-Einkommen (Hypothese a). Darüber hinaus bestand die Theorie, dass die Assoziationen regional unterschiedlich ausgeprägt sind, in KORA (Region Bayern) stärker als in SHIP (Region Nord-Ost-Deutschland) (Hypothese b). Beide Hypothesen wurden mit Hilfe von SHIP-1 und KORA analysiert. Eine dritte Hypothese (c) war, dass sich auch zeitlich Zusammenhänge darstellen lassen. Beispielsweise sollte über einen Zeitraum von 5 Jahren eine Erhöhung des Pro-Kopf-Einkommens mit einer Erhöhung der Iodausscheidung assoziiert sein. Dazu wurden die Daten aus SHIP-0 und die Follow-up-Daten aus SHIP-1 betrachtet. Neben den bis dahin untersuchten Faktoren des sozialen Status wurde hierbei auch die berufliche Stellung berücksichtigt. Gesondert von den oben genannten Hypothesen fand eine Betrachtung der Iodmedikation statt. Da kein direkter Rückschluss von einer gestiegenen Iodmedikation auf eine gestiegene Wahrnehmung des Themas Iodmangel zulässig ist, kann keine eindeutige Hypothese gestellt werden. Aufgrund der starken Unterschiede sollten diese Daten zumindest Erwähnung finden. Für diese Untersuchung wurden die Daten aus SHIP-0 und SHIP-1 bzw. aus KORA-2000 und KORA-F4 verglichen. Die Datenerhebung zu SHIP-0 erfolgte von Oktober 1997 bis Mai 2001 und erfasste die Angaben von insgesamt 4308 Teilnehmern; SHIP-1 erfolgte als 5-Jahres-Follow-up zwischen Oktober 2002 und Juni 2006 an 3300 Probanden. Die Daten aus der süddeutschen Region wurden mit Hilfe von KORA an 3080 Probanden im Zeitraum von Oktober 2006 bis Mai 2008 erfasst. Für den Vergleich der Iodmedikation wurden zusätzlich Daten aus KORA-2000 betrachtet, die im Zeitraum von Oktober 1999 bis April 2001 an 4261 Probanden erhoben wurden. Die ursprünglichen Hypothesen konnten nur zum Teil bestätigt werden. Es besteht nur in KORA, nicht jedoch in SHIP ein Zusammenhang zwischen Bildung und Iodausscheidung. Dieser Zusammenhang ist entgegen der Hypothese invers, d. h. je länger die schulische Bildung, desto geringer ist die Iodausscheidung. Die Aussage, dass die Zusammenhänge in KORA deutlicher sind, wurde bestätigt. Die longitudinale Untersuchung von Bildung, Einkommen und beruflicher Stellung mit einer Veränderung der Iodversorgung über die Zeit zeigte kein einheitliches Bild und keine signifikanten Zusammenhänge. Der Anteil der Iodmedikation stieg in den Follow-up-Untersuchungen an und war in SHIP deutlicher ausgeprägt. Der inverse Zusammenhang zwischen Bildung und Iodausscheidung in KORA wirft weitere Fragen auf. Ob es sich um die Folgen einer bewussten oder unbewussten Verhaltensweise handelt, ist nicht abschließend geklärt. Verschiedene Ansätze sind für dieses Ergebnis denkbar: a) ein unterschiedliches Bildungsniveau, das in SHIP höher anzusiedeln ist, b) unterschiedliche Curriculen der Bundesländer, aber auch innerhalb der Bildungswege, c) ein größeres Angebot und eine vermehrte Kommunikation bzw. Vermarktung von iodfreien Produkten, aber auch d) eine regional unterschiedliche Aktivität von Iodgegnern, um nur die wichtigsten und auffälligsten Punkte zu nennen. Letzter Punkt ist in seiner Bedeutung nicht zu unterschätzen. Die Beeinflussung von laienhaften Halbwahrheiten spielt gerade bei gesundheitlichen Fragestellungen eine große Rolle, wie sich beispielsweise auch bei der Impfbereitschaft gegenüber Röteln zeigt. Insgesamt kann festgehalten werden, dass die Iodausscheidung basierend auf dem adjustierten ICR für die Probanden aus SHIP-1 (Männer: 183 µg/d; Frauen 170,9 µg/d) höher war als in KORA (Männer 156,5 µg/d; Frauen 152,2 µg/d). Dennoch treten in SHIP-1 Schilddrüsenvergrößerungen häufiger auf. Die Strumaprävalenz lag insgesamt in allen Gruppen bei mehr als 30 %. Aus den vorliegenden Daten lässt sich schlussfolgern, dass sich die Iodversorgung vor allem in der Region SHIP verbessert hat. Besonders Kinder und Jugendliche werden langfristig von dieser Situation profitieren. Die Notwendigkeit, in regelmäßigen Abständen die Iodversorgung der Gesellschaft zu monitoren, ist offensichtlich. Das Follow-up zu SHIP-1 ist mit SHIP-2 bereits angelaufen, und erste Ergebnisse werden ab 2012 erwartet. Mit Hilfe dieser Daten können dann Rückschlüsse zur Iodversorgung der nordostdeutschen Bevölkerung über einen Zeitraum von etwa 10 Jahren gezogen werden. Ein gesonderter Vergleich mit südlichen Regionen Deutschlands ist weiterhin zu unterstützen, auch wenn sich Strumaprävalenzen mittlerweile annähern.
TRAIL ist ein Mitglied der TNF-Familie und kann Apoptose in vielen Tumorzellen auslösen, ohne dabei nicht transformierte Zellen zu schädigen. Leider haben viele Tumorzellen Mechnismen entwickelt, sich der TRAIL induzierten Apoptose zu entziehen. Es war Gegenstand dieser Arbeit die Rolle von TRAIL, seinen Rezeptoren den Bindungspartnern OPG und RANKL, sowie innerhalb chronischer Inflammation und Stress zu untersuchen. Vier verschiedene Pankreaskarzinomzelllinien, MiaPaCa2, Panc1, BXPC3 und Colo357 wurden dabei in vitro auf die oben genannten Parameter untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass TRAIL Apoptose in MiaPaca2 um bis zu 27% steigert, Colo357 bis zu 35%. Panc1(<6%) und BXPC3(14%) zeigten sich nahezu resistent. Die Resistenz gegenüber TRAIL scheint mit der Abnahme funktioneller TRAIL-Rezeptoren DR4 und DR5 sowie der Zunahme nicht funktioneller Decoyrezeptoren DcR1/2 in Zusammenhang zu stehen. Interessanterweise zeigte sich keine Korrelation zwischen der Genexpression der TRAIL-Rezeptoren und der auf Proteinebene gemessenen TRAIL-Rezeptoren. OPG scheint ebenfalls die Resistenz gegenüber TRAIL zu fördern (BxPc3>Panc1>Colo357), es konnte bei MiaPaCa nicht gemessen werden. RANKL konnte nur in geringen Konzentrationen bei der Zelllinie Panc1 nachgewiesen werden. LPS, welches ein inflammatorisches Molekül darstellt zeigte insgesamt keinen Effekt, bzw. nur einen moderaten Anstieg von OPG bei Colo357. Chronischer Stress scheint ebenfalls keinen Effekt auf die TRAIL Wirkung zu haben.
IFN-β1b hat eine Vielzahl von Effekten auf das Immunsystem, die wir noch nicht ganz verstehen und deren Auswirkung auf die Behandlung von MS wir nicht transferieren können. In dieser Studie konnte gezeigt werden, dass der Einfluss des IFN-β1b auf die Zytokinsekretion abhängig vom Krankheits- und Zelltyp ist. Dazu wurde ein in-vitro System entwickelt, in dem die Effekte von IFN-β1b auf die Proliferation und die Zytokinsekretion proinflammatorischer Zytokine (IFN-gamma, TNF-alpha, IL-17) und antiinflammatorischer Zytokine (IL-4, IL-5 und IL-10) von mononukleären Zellen (PBMC) und T-Lymphozyten (CD4+ und CD8+ T-Zellen) von Gesunden und Patienten mit schubförmiger (RRMS) und primär progredienter Multiplen Sklerose (PPMS)untersucht werden. In den Ergebnissen zeigte sich eine deutlich größere IFN-β1b- Prävalenz in der RRMS-Gruppe, welches konform zu den bisherigen klinischen Beobachtungen in der MS-Therapie ist und einen möglichen Erklärungsansatz bietet, warum IFN-β1b in der RRMS-Behandlung etabliert ist, nicht jedoch in der PPMS. Zusammen mit den Beobachtungen der Mitoxantronstudie unterstützen diese Ergebnisse die Hypothese, dass der Schlüssel für die Therapie in der Multiplen Sklerose auf der immunmodulatorischen Ebene zu finden ist. Um auch Fortschritte in der Entwicklung wirksamer Langzeittherapien für PPMS-Patienten zu machen, ist es wichtig, die Pathogenese der PPMS besser zu verstehen. Erst das genaue Verständnis der pathologischen Mechanismen kann es ermöglichen, neue Angriffspunkte für Medikamente zu entdecken. Die Schwierigkeit für die neuroimmunologische Forschung besteht zusätzlich darin, dass die Veränderungen bei der PPMS, im Gegensatz zur RRMS, nicht sprunghaft, sondern schleichend verlaufen und damit klinische Effekte schwerer zu beurteilen sind.
In der Arbeit wird die Synthese und Charakterisierung von trans-Platin(IV)-Diaziden beschrieben. Es wird gezeigt, dass sie durch die Verwendung von UV- und Weißlicht photoaktiviert werden können, wobei Photoreduktionen, Photosubstitutionen oder Photoisomerisierungen auftreten können. Ähnlich wie der bekannte Antitumorwirkstoff Cisplatin, sind die Verbindungen in der Lage irreversiblel an DNA zu binden. In Zellversuchen konnte zusätzlich eine antiproliferierende Aktivität festgestellt werden, wenn mit Licht bestrahlt wurde. Im Dunkeln zeigten die Verbindungen keine Wirkung. Durch Zellzyklusanalysen und der Beobachtung von morphologischen Veränderung nach der Behandlung mit Platin(IV)-Diaziden kann jedoch auf einen zu Cisplatin unterschiedlichen Wirkmechanismus geschlossen werden.
In aged humans, stroke is a major cause of disability for which no neuroprotective measures are available. In animal studies of focal ischemia, short-term hypothermia often reduces infarct size. Nevertheless, efficient neuroprotection requires long-term, regulated lowering of whole-body temperature. Previously, it is reported that post-stroke exposure to hydrogen sulfide (H2S) effectively lowers whole-body temperature and confers neuroprotection in aged animals. Here we report for the first time that the animals exposed to H2S the normal sleep–wake oscillations are replaced by a low-amplitude EEG dominated by a 4-Hz rhythmicactivity, reminiscent of EEG recordings in hibernating animals. In the present study using magnetic resonance imaging, reverse transcriptase polymerase chain reaction, western blotting and immunofluorescence, we characterized the central nervous system response to H2S -induced hypothermia and report, that annexin A1, a major constituent of peripheral leukocytes that is upregulated after stroke, was consistently downregulated in polymorphonuclear cells in the peri-lesional cortex of post-ischemic, aged rat brain after 48 hours of hypothermia induced by exposure to H2S. This might be due to the reduced kinetics of recruitment, adherence and infiltration of PMN cells by H2S -induced hypothermia. Our findings further suggest that, in contrast to monotherapies that have thus far uniformly failed in clinical practice, prolonged hypothermia has pleiotropic effects on brain physiology that may be necessary for effective protection of the brain after stroke.
Thiol or sulfhydryl groups are highly reactive functional groups in cellular systems. Molecules carrying thiol groups are mostly derivatives of the amino acid cysteine and are grouped as low molecular weight (LMW)-thiols: coenzyme A (CoA), glutathione (GSH) or bacillithiol (BSH). LMW-thiols can help in the maintenance of the reduced cellular environment as so called redox-buffers. Additionally, they act as co-factors in enzyme reactions or help in the detoxification of reactive oxygen or nitrogen species, electrophilic compounds or thiophilic metalloids (arsenite, tellurite). In proteins from different organisms cysteine is underrepresented compared to other amino acids, but still overtakes diverse roles. It is an important determinant in the tertiary and quaternary structure of proteins. The nucleophilic character of the thiol or thiolate group, respectively, makes cysteine the catalytically active amino acids of different enzymes. As a precursor cysteine participates in the formation of Fe-S clusters and coordinates different co-factors like heme, iron or zinc. The main goal of this study was the investigation of the different cellular thiol pools, now defined as the thiolome. The thiolome is the entity of the cellular thiol pools, i.e. LMW-thiols and protein thiols, and the dynamics between these pools. In Bacillus subtilis and Staphylococcus aureus mixed disulfides between protein thiols and free LMW-thiols, so called S-thiolations, were identified in different proteins in response to the thiol specific reagent diamide. Some of these S-thiolations were located at catalytically active cysteine residues. Subsequent analysis of metabolites supports this: the S-thiolation of the cobalamine-independent methionine-synthase MetE led to a decrease of the cellular methionine content. Additionally, the conversion of threonine to different branched-chain amino acids (BCAAs) was disrupted by the S-thiolation of the branched-chain amino acid aminotransferase YwaA, thereby probably inducing the synthesis of ppGpp, the alarmon of the stringent response. In addition to the identification of S-thiolations a technique was established which allowed the discrimination between intra- and intermolecular disulfides. The non-reducing/ reducing diagonal gel electrophoresis was applied to B. subtilis and S. aureus and confirmed known existing disulfide bonds, e.g. in alkyl hydroperoxide reductase AhpC or the thiol peroxidase Tpx. In response to diamide an increase of specific disulfide bonds in different proteins was observed. The analysis of the LMW-thiol content by an HPLC-approach allowed the observation of the dynamics of the thiolome. In response to diamide the reduced LMW-thiol content decreased by 75%, reduced protein thiols by 60%. Collaborations with other working groups allowed the identification of BSH in this approach. Additionally, an unknown thiol was found that is likely a derivative of BSH. Screening of the LMW-thiol content of different S. aureus-strains under various growth conditions revealed that strains 8325-4 and SH1000 lack BSH. The lack of BSH was attributed to an 8 bp-duplication in the bshC-gene that encodes the last enzyme of the BSH-synthesis. BSH-production was restored by transducing plasmid-borne functional BshC from strain Newman into strains 8325-4 and SH1000. The reconstitution of the BSH-synthesis aided in the resistance to the antibiotic fosfomycin but did not increase the resistance to different oxidants (diamide, sodium hypochlorite, hydrogen peroxide). The production of BSH had also positive effects on the survival of S. aureus inside human bronchial epithelial cells and murine macrophages in phagocytosis assays. Additionally, a GSH-uptake was observed into S. aureus which has before been known as a GSH-free bacterium. Taken together, this thesis provides the first insights into both, the LMW-thiol- and protein thiol pool of low GC, Gram-positive bacteria under different conditions. A plethora of different methodologies was used to describe the thiolome. The bacterial thiolome is a sophisticated system which is tightly regulated, but also flexible enough to not rely on determined molecules like BSH. The influences of the thiolome are not restricted to its own system and regulation, but also affect different branches of cellular physiology like the metabolism of BCAAs.
Plättchenfaktor 4 (PF4, CXCL4) ist ein 7.8 kDa stark positiv geladenes Protein, das zur Familie der CXC-Chemokine gehört. PF4 wird als Tetramer in den alpha-Granula von Thrombozyten gespeichert und bei deren Aktivierung freigesetzt. Seine biologische Funktion ist weitgehend unbekannt. Allerdings spielt PF4 eine wichtige Rolle bei der Heparin-induzierten Thrombozytopenie (HIT), einer der häufigsten immunologisch bedingten Arzneimittelkomplikationen, die Blutzellen betreffen. PF4 und Heparin bilden Komplexe, die Neoepitope generieren und die Produktion von anti-PF4/Heparin-Antikörpern induzieren. Resultierende Immunkomplexe aktivieren Thrombozyten Fc-Rezeptor-vermittelt und führen zu einer paradoxen Thrombinbildung. Die Folgen können Thrombozytopenie und lebensbedrohliche Thrombosen sein. Die pathogenen Antikörper sind nicht spezifisch für Heparin und erkennen auch PF4 gebunden an andere Polyanionen. Die Immunantwort der HIT zeigt einige Besonderheiten. Bereits bei erstmaliger Heparinexposition treten anti-PF4/Heparin-Antikörper der Klasse IgG bereits nach 4-6 Tagen auf. Dies kann keine primäre Immunantwort sein, da bei dieser IgG-Antikörper erst deutlich später gebildet werden. Damit muss eine Vorimmunisierung mit natürlich auftretenden PF4/Polyanion-Komplexen stattgefunden haben. Eine mögliche Quelle wären negativ geladene Strukturen, die auf bakteriellen Zelloberflächen vorkommen. Ziel dieser Arbeit war es, die Bindung von PF4 an Zelloberflächen zu charakterisieren und insbesondere die Frage zu klären, ob PF4 auf der Bakterienoberfläche Komplexe bildet. Zunächst erfolgte die Etablierung einer durchflusszytometrischen Analysemethode zur Messung der PF4-Bindung an Thrombozyten in Abhängigkeit von antikoagulatorischen Polyanionen. Die PF4-Bindung war nicht von der antikoagulatorischen Wirksamkeit der Polyanionen abhängig, sondern von der negativen Ladungsdichte. Geringe Konzentrationen von Heparin haben die PF4-Bindung an Thrombozyten verstärkt, wohingegen hohe Konzentrationen die PF4-Bindung inhibierten. Auch mit PF4 exprimierenden HEK-Zellen konnte eine ladungsabhängige Bindung von PF4 nachgewiesen werden. Als nächstes wurde die Bindung von PF4 an Bakterien untersucht. PF4 hat auch hier, konzentrations- und ladungsabhängig, an Gram-positive und Gram-negative Bakterien gebunden. Mittels der Adsorptions-Elutions-Technik konnte dann gezeigt werden, dass es durch die Bindung von PF4 an Bakterien zur Ausbildung PF4/Heparin-ähnlicher Epitope kommt, welche von anti-PF4/Heparin-Antikörpern aus Patientenserum erkannt werden. Mit einem Phagozytoseassay wurde dann nachgewiesen, dass die durch PF4 vermittelte Bindung der anti-PF4/Heparin-Antikörper an Bakterien die Phagozytose durch polymorph nukleäre Zellen (PMN) fördert. Dass dieser Abwehrmechanismus tatsächlich in vivo bedeutsam ist, konnte in dem Maus-Sepsis-Modell Colon Ascendens Stent Peritonitis (CASP) gezeigt werden. Die 6-8 Wochen jungen Mäuse entwickelten ab 3 Tagen nach der CASP-Operation anti-PF4/Heparin-Antikörper der Klasse IgM und ab 14 Tagen der Klasse IgG. Dieser Antikörperverlauf passt zur Immunreaktion nach erstmaligem Antigenkontakt und beweist, dass Bakterienkontakt im Rahmen der Sepsis eine primäre Immunisierung gegen PF4/Heparin induzieren kann. Jedoch ist die Sepsis, eine lebensbedrohliche Erkrankung, viel zu selten um das Auftreten von anti-PF4/Heparin-Antikörpern in der Normalbevölkerung (18.8% anti-PF4/Heparin IgM, 6.1% anti-PF4/Heparin IgG) und bei 50% der Patienten nach kardiochirurgischem Eingriff erklären zu können. Eine häufiger auftretende, chronische, bakterielle Infektion ist die Parodontitis. Im Rahmen der SHIP-Studie (Study of Health in Pomerania) konnte dann gezeigt werden, dass der Parodontitis-Status mit dem Auftreten von anti-PF4/Heparin-Antikörpern korreliert. Unterstützend konnte gezeigt werden, dass PF4 auch von parodontalpathogenen Bakterien gebunden wird und darüber die Bindung von anti-PF4/Heparin-Antikörpern ermöglicht wird. Zusammenfassend zeigt diese Arbeit eine bislang unbekannte Funktion von PF4 in der anti-bakteriellen Wirtsabwehr. Gleichzeitig wurde die Frage geklärt, warum Patienten, die das erste Mal Heparin erhalten bereits an Tag 4-6 IgG-Antikörper gegen PF4/Heparin bilden. Somit konnte ein wichtiger Beitrag zur pathophysiologischen Erklärung einer der derzeit häufigsten immunvermittelten, unerwünschten Arzneimittelwirkungen geleistet werden. Hinsichtlich der biologischen Bedeutung von PF4 ist von besonderer Wichtigkeit, dass PF4 ladungsabhängig an viele verschiedene Bakterienspezies bindet. Damit sind Antikörper gegen PF4/Polyanion-Komplexe nicht spezifisch für eine Bakterienspezies, sondern können eine Form der Wirtsabwehr darstellen, bei der eine IgG-Spezifität eine Vielzahl von PF4-markierten Bakterien bindet. Es wäre denkbar, dass es sich hierbei um ein grundlegendes, evolutionär altes Abwehrprinzip handelt, dass möglicherweise auch bei anderen immunvermittelten Erkrankungen Relevanz hat.
Zusammenfassung Ziel: Die Bestimmung der zentrischen Kondylenposition ist ein wesentlicher Bestandteil bei verschiedenen komplexen zahnärztlichen Versorgungs-maßnahmen. Dazu werden in der wissenschaftlichen Literatur verschiedene Methoden beschrieben und in der vorliegenden Arbeit diskutiert. Hauptziele eigener Untersuchungen waren die Erfassung von möglichen Vorteilen und Grenzen entsprechender computergestützter Verfahren und die Bewertung möglicher Fehler in der Prozesskette von der Registrierung bis zur Inkorporation eines Therapiemittels. Dazu sollten die Untersuchungen dem Praxisalltag entsprechend an behandlungsbedürftigen Patienten durchgeführt und die Ergebnisse mit denen, aus Studien an stomatognath gesunden, vollbezahnten Probanden verglichen werden. Material und Methoden: Die Untersuchungen erfolgten in 2 Schritten (Teile A und B) an 21 Patienten. Bei allen Patienten stimmte die zentrische Relation nicht mit der habituellen Okklusion überein. Es wurde im Teil A eine relative, direkte, modellunabhängige Kondylenpostionsanalyse nach Bestimmung der zentrischen Kondylenposition mittels verschiedener Methoden durchgeführt. Die Messungen erfolgten mit dem Software Modul „EPA-Elektronische UK-Positionsanalyse der UK-Lage“ des ARCUSdigma II (Fa.KaVo, Biberach, Germany). Als Referenzregistrat wurde ein Zentrikregistrat auf Kunststoffplattenbasis nach unforcierter einhändiger Führung (modifiziert nach LAURITZEN) genutzt. Zum Vergleich dienten Registrate die mittels der Module: „Geführte Zentrik“ und „Gotischer Bogen“ des ARCUSdigma II und nach einer IPR-Vermessung hergestellt wurden. Im Teil B wurde die relative, direkte, modellunabhängige Kondylenpositionsanalyse nach laborseitiger identischer Umsetzung der Registrate und Herstellung von „Positionierungsschienen“ durchgeführt. Alle Messungen wurden dreimal mit gesteigerter Kaukraft wiederholt. Vorab wurde mit dem Modul „Elektromyographie“ des ARCUSdigma II der Muskeltonus überprüft und zur Patienteninstruktion genutzt. Die Messergebnisse wurden deskriptiv, grafisch, metrisch, tabellarisch und statistisch ausgewertet. Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Im Ergebnis zeigten sich im Teil A der Untersuchungen Abweichungen zum Referenzregistrat nur bei der IPR-Vermessung in der transversalen Achse und am linken Kiefergelenk in der Vertikalen für die Messung mittels des Moduls “Gotischer Bogen“. Alle anderen Messungen zeigen statistisch eine symmetrische Verteilung. Für den Teil B zeigten sich signifikante Abweichungen bei jeder angewandten Methode an mindestens einem Kiefergelenk. Der Vergleich beider Untersuchungsreihen zueinander ergab in mindestens einer Raumachse signifikante Abweichungen bei allen überprüften Methoden. Es ist davon auszugehen, dass sich im Zuge der Prozesskette die Bedingungen zur Bewertung der zentrischen Kondylenposition ändern können. Diese sind als behandlungsrelevant anzusehen. Die verwendete Messmethodik lässt aber keine zuverlässigen Aussagen zur Reliabilität einzelner Verfahren zu. Vorteile computergestützter Methoden liegen u.a. in der Visualisierung, Echtzeitkontrolle und Kombination verschiedener diagnostischer und therapeutischer Module. Aufwand (Kosten, Zeit, Technik) und patientenindividuelle Bedingungen begrenzen die Möglichkeiten dieser Systeme. Entscheidend für den erfolgreichen Einsatz eines Verfahrens zur Bestimmung der zentrischen Kondylenposition sind neben subjektiven Faktoren der klinische Ausgangszustand und der Stand der erforderlichen Vorbehandlungen. Die direkte, modellunabhängige elektronische Kondylenpositionsanalyse unterstützt dazu die Qualitätssicherung bei der Bestimmung der zentrischen Kondylenposition.
In the framework of the current work has been the plasma initiated and surface catalysed species conversion studied in low pressure and atmospheric plasmas. The aim of the work is to improve the understanding of the internal processes in order to increase the energy efficiency as well as the selectivity of the reaction products of future plasma devices. Beside many technical applications of plasmas, air purification shows great potential. Over the last decades, plasma based pollution control has proofed its ability to remove harmful contaminants or annoying odours from an air stream. However, the energy efficiency and the selectivity of the products are a remaining challenge.
Motivated by these issues, a multi stage packed-bed reactor has been used to remove admixed ethylene and toluene from an air stream. It has been found that the maximum toluene destruction has been 60%, whereas ethylene has been nearly completely removed. The specific energy β has been between 120 and 1600 JL-1. Fourier Transform Infrared spectroscopy, FTIR spectroscopy, has been used to identify and quantify the species H2O, CO2, CO, O3, HNO3, HCN, CH2O, CH2O2, N2O and NO2. However, none of these experiments led to the detection of NO.
The embedment of packing material into a plasma volume leads to increased surface effects. In order to study them, the inner side of a tube reactor, made of Pyrex, served as the surface under study and has been exposed to a rf plasma for 1h. The surface effects of the plasma treatment have been investigated indirectly by studying the oxidation of NO into NO2. After the plasma exposure, the reactor has been evacuated and filled with a gas mixture of 1% NO in N2 / Ar. Both species have been measured using quantum cascade laser absorption spectroscopy, QCLAS. It has been found that, using oxygen containing plasmas, the NO concentration decreased whereas the NO2 concentration increased. Therefore, oxygen containing plasmas are able to deposit oxygen on the surface. The filling with NO leads to the oxidation via the Eley-Rideal mechanism. A simplified model calculation supports these assumptions.
For a more comfortable application of the QCLAS, a compact multi channel spectrometer has been developed, TRIPLE Q. It combines the high time resolution with the possibility to measure the concentration of at least three infrared active species simultaneously. Due to the high time resolution, a huge number of spectra have to be analysed. In order to calculate absolute number densities, an algorithm has been developed which automatically treats typical phenomena like pulse jitter, rapid passage effect or variations of the intensity of the laser pulses.
The gas temperature is an important parameter in plasma physics. Using the TRIPLE Q system, the gas temperature has been determined for pulsed dc plasmas. For this case, NO has been used as a probe gas. From the spectra, the temperature has been calculated using the line ratio method. The relative intensity of the absorption structures of NO at 1900.5cm-1 and 1900.08cm-1 depend on the temperature. Therefore, the ratio has been used to calculate the gas temperature with a time resolution in the μs range.
Vibrationally excited nitrogen can be an energy reservoir that plays an important role in plasma chemistry. In N2 / N2O plasmas, vibrationally excited N2 can undergo relaxation via a resonant vibration vibration coupling between vibrationally excited N2 and N2O. Due to such an efficient energy transfer, the method allows one to study the relaxation of vibrationally excited N2. Using this method, molecules, which are not infrared active, can be monitored. This approach has extended the field of scientific and commercial applications of the QCLAS.